در اینجا چند روش پیشنهادی برای تأمین هوای ایمن، تمیز و خشک به یک دستگاه یا تجهیز آورده شده است.
گردآوری شده توسط پت فیلیپس، مدیر محصول در بخش قدرت سیالات و محصولات مکانیکی شرکت AutomationDirect
هوای فشرده‌ای که در کارخانه تامین می‌شود، معمولاً مسیر طولانی و متغیری را از کمپرسور هوا تا نقطه اتصال به دستگاه یا تجهیز طی می‌کند. در این مسیر، امکان ورود آلودگی‌هایی مانند خاک، گرد و غبار، روغن، آب و سایر ناخالصی‌ها وجود دارد. به همین دلیل، هوای فشرده باید در محل تأمین فیلتر شود و همچنین در سطح دستگاه به صورت ایمن کنترل، فیلتر، تنظیم و گاهی روانکاری شود — و همه این مراحل باید به ترتیب صحیح انجام شوند.
«جهت کسب اطلاعات بیشتر و خرید واحد مراقبت سیستم پنوماتیک کلیک کنید»
در این مقاله، درباره اجزای لازم برای آماده‌سازی هوای کارخانه و دلیل نیاز به هر یک صحبت خواهد شد و همچنین نحوه محاسبه میزان جریان هوای مورد نیاز نیز شرح داده خواهد شد.
نیازهای آماده‌سازی هوا
جریان ثابت از هوای تمیز و خشک، یک نیاز رایج برای عملکرد صحیح و محافظت از قطعات پنوماتیکی در ماشین‌آلات، فرآیندها و تجهیزات است. هر حرکت پنوماتیکی مانند گرفتن، فشار دادن، بلند کردن، تنظیم موقعیت و هل دادن، نیاز به هوای تمیز و خشک با فشار و دبی مناسب دارد. برای تأمین این هوای پاک و خشک، واحد آماده‌سازی هوا، عملیات فیلتراسیون، تنظیم فشار و گاهی روانکاری (FRL) هوای فشرده را انجام می‌دهد.
تشخیص برخی از علائم مشکل در آماده‌سازی هوا، اهمیت استفاده از واحد FRL در سطح دستگاه را نشان می‌دهد. وجود آلودگی‌هایی مانند خاک، ذرات معلق و رطوبت می‌تواند باعث گیر کردن شیرها شود، به‌طوری که هنگام روشن یا خاموش شدن، شیرهای پنوماتیک به درستی تغییر وضعیت ندهند. مشکل مشابهی که پیش می‌آید، نشت شیر پنوماتیک هنگام خاموش بودن است که همین عوامل باعث ساییدگی و آسیب به آب‌بندها می‌شوند. آلودگی‌ها می‌توانند شیرها، اسپیول‌ها، پورت‌های کوچک پایلوت، صداخفه‌کن‌ها و کنترل‌های جریان را مسدود کنند.
همانطور که خاک، ذرات و رطوبت می‌توانند سطوح خارجی و آب‌بندهای سیلندرها و عملگرها را تحت تأثیر قرار دهند، باعث سایش داخلی نیز می‌شوند. این امر به دلیل تجمع مواد، خط و خش و مشکلات ناشی از اصطکاک رخ می‌دهد. در برخی موارد، به‌خصوص در مناطق مرطوب یا زمانی که فیلتر و خشک‌سازی هوا در کمپرسور به درستی انجام نمی‌شود، سیلندرها ممکن است پر از آب شوند. این وضعیت می‌تواند به سطوح داخلی سیلندر آسیب زده و حرکت آن را تغییر دهد، چون آب فشرده نمی‌شود.
تمام این مشکلات می‌توانند باعث کاهش بهره‌وری و افزایش نیاز به نگهداری شوند. سرعت تعویض شیر و حرکت سیلندر کاهش می‌یابد و زمان چرخه تجهیزات طولانی‌تر می‌شود. اصطکاک، سایش یا تجمع مایعات بیش از حد ممکن است سیلندرها را قفل کند که اغلب نیازمند تعمیر یا تعویض است.
استفاده از سیستم آماده‌سازی هوا در دستگاه، بیشتر مشکلات ناشی از خاک، ذرات و رطوبت را برطرف می‌کند. فیلتر، ذرات تولید شده در سیستم توزیع هوای فشرده کارخانه را حذف می‌کند. فیلترهای نزدیک به دستگاه نیز معمولاً هوارا به سطح ریزتری نسبت به فیلترهای کلی کارخانه تصفیه می‌کنند.
واحد آماده‌سازی هوا همچنین فشار را در سطح مشخصی تنظیم و پایش می‌کند تا عملکرد صحیح دستگاه تضمین شود. این واحد امکان قطع دستی و برقی هوا را برای موارد ایمنی و تعمیر و نگهداری فراهم می‌کند.
ایمنی پنوماتیک
هوای فشرده، مانند منابع انرژی برق و هیدرولیک، می‌تواند خطرناک باشد و باعث صدمات شدید یا حتی مرگ شود؛ بنابراین باید به‌درستی نصب و استفاده شود و پرسنل به‌صورت کامل آموزش ببینند. خطرات معمول شامل پرتاب ذرات و تراشه‌ها است که می‌تواند به چشم آسیب بزند، یا شیلنگی که پاره شده و به‌سرعت حرکت می‌کند و باعث جراحات مشابه یا بدتر شود. حتی هوای فشرده با فشار کمتر از ۱۵ psi هم می‌تواند چشم را از جای خود خارج کند. در فشارهای بالا، هوا ممکن است به داخل بدن یا جریان خون وارد شود، پرده گوش و اندام‌ها را پاره کند، یا باعث آمبولی هوا و حتی حمله قلبی شود. همچنین صدای بلند ناشی از خروج هوا می‌تواند به شنوایی آسیب برساند.
۱۵ psi تقریباً معادل ۱ بار فشار است.
برای ساده‌تر شدن:
۱۵ psi یعنی فشاری حدود یک برابر فشار هوای معمولی در سطح دریا، یا تقریباً فشار یک تایر خودرو سبک که نسبتاً کم است.
هوای فشرده‌ای که به دستگاه‌ها می‌رسد معمولاً بین ۸۰ تا ۱۲۰ psi است. اکثر سیلندرها، عملگرها و ابزارهای پنوماتیکی مانند تفنگ‌های بادی برای کارکرد موثر به این فشارها نیاز دارند. اما اداره ایمنی و بهداشت حرفه‌ای آمریکا (OSHA) استفاده از هوای فشرده برای تمیزکاری را محدود کرده و فشار آن را تا ۳۰ psi یا کمتر تنظیم می‌کند و همچنین محافظ‌هایی برای جلوگیری از پرتاب تراشه‌ها را الزامی می‌داند. کاربران باید استفاده از هوای فشرده برای تمیز کردن محل کار را به شدت محدود کنند و هرگز از آن برای پاک کردن گرد و غبار لباس‌ها استفاده نکنند.
نصب نادرست، مثل استفاده از لوله‌های PVC برای توزیع هوای فشرده، نیز خطرناک است. PVC به‌خاطر فشار، ضربه یا تابش نور UV ممکن است خرد شود.
شیلنگ‌ها و لوله‌های هوا نیز می‌توانند باعث صدمات شوند، مثلاً اگر کسی سعی کند شیلنگی که به سرعت حرکت می‌کند را بگیرد یا روی خط هوایی زمین بخورد. همچنین هوای ذخیره شده در لوله‌ها به‌عنوان انرژی ذخیره می‌تواند باعث عملکرد ناگهانی دستگاه شود، بنابراین قبل از تعمیر و نگهداری باید همه خطوط هوا تخلیه یا خالی شوند. در ماشین‌آلات باید امکان قطع جریان هوا و تخلیه فشار خطوط از طریق جداسازی منبع اصلی هوا فراهم باشد.
در دستگاه‌های پرس پنوماتیکی یا هر سیلندری که قادر به تولید نیروهای چند ده، صد یا هزاران پوند است، موارد ایمنی بسیار بیشتری علاوه بر آماده‌سازی هوا وجود دارد. کنترل با دو دست، مدارهای تکراری، قفل و برچسب‌گذاری منابع انرژی و دیگر الزامات از اهمیت بالایی برخوردارند که خارج از محدوده این مقاله هستند.
ایمنی اپراتور، نگهداری و ماشین، بخش مهمی از طراحی سیستم آماده‌سازی هوا است. دستگاه‌های زیر باید به ترتیب جریان هوا از ابتدا به انتها (از بالا به پایین) در سیستم قرار بگیرند:
دستگاه‌های آماده‌سازی هوا
- شیر قطع و تخلیه دستی با قابلیت قفل‌گذاری
- فیلتر
- رگولاتور (تنظیم‌کننده فشار)
- سوئیچ فشار
- شیر راه‌اندازی نرم برقی و تخلیه هوا
- روانکار (در صورت نیاز)؛ بهترین روش نصب آن نزدیک‌ترین محل ممکن به قطعاتی است که نیاز به روغن دارند
این تجهیزات می‌توانند به صورت جداگانه خریداری شوند یا به صورت یک مجموعه کامل ارائه شوند. واحدهای کامل آماده‌سازی هوا همه موارد جدول را به هم متصل و آماده نصب روی دستگاه ارائه می‌کنند که باعث صرفه‌جویی در زمان، هزینه و ظاهر مرتب‌تر ماشین‌آلات مدرن می‌شود.
جزئیات هر بخش
- شیر قطع و تخلیه دستی با قفل‌گذاری
این وسیله ایمنی برای کاهش فشار خطوط هوا پیش از انجام سرویس یا نگهداری است. همه ماشین‌ها باید چنین قطعه‌ای داشته باشند. - فیلتر یا فیلتر-رگولاتور ترکیبی
فیلتر ذرات آلوده را حذف می‌کند. معمولاً فیلتر با ظرفیت ۲۰ میکرون برای بیشتر ماشین‌ها کافی است و ۵ میکرون محافظت بهتر ارائه می‌دهد، اما فیلترهای دقیق‌تر نیازمند نگهداری بیشتری هستند. سیستم تخلیه رطوبت هم ضروری است که می‌تواند دستی یا خودکار باشد. - رگولاتور فشار
باید یک گیج فشار محلی داشته باشد. بهترین روش استفاده از سوئیچ فشار دیجیتال در پایین‌دست رگولاتور است که هم فشار را به صورت بصری نشان می‌دهد و هم سیگنال «فشار مناسب» را به سیستم اتوماسیون می‌فرستد. - شیر راه‌اندازی نرم و تخلیه برقی
اکثر دستگاه‌ها دارای دکمه توقف اضطراری هستند. این شیر به هنگام فعال شدن توقف اضطراری، هوای فشرده را تخلیه می‌کند و فشار هوا را به آرامی افزایش می‌دهد تا استارت نرم ایجاد شود. - روانکار
اگر نیاز باشد، روغن‌پاشی به تجهیزات پنوماتیکی مانند موتورهای بادی انجام می‌شود. معمولاً سیلندرها و عملگرها باید پیش از روانکار با هوای فشرده تغذیه شوند و روانکار نزدیک به دستگاه قرار گیرد.
اطمینان از جریان هوای کافی
در کارخانه‌های بزرگ، معمولاً منبع هوای فشرده مشکلی ایجاد نمی‌کند، اما فشار هوا در دستگاه ممکن است به خاطر جریان ناکافی کاهش یابد. این اتفاق مخصوصاً زمانی رخ می‌دهد که قطر لوله‌ها یا شیلنگ‌ها مناسب نباشد یا در زمان‌های اوج مصرف.
مثلاً اگر یک سیلندر ۲ اینچی به تنهایی فشار می‌گیرد، جریان زیادی نیاز ندارد، اما پنج سیلندر همزمان ممکن است جریان بالا لازم داشته باشند. در برخی مواقع هم مصرف زیاد و موقتی مثل تمیز کردن تراشه‌ها رخ می‌دهد. استفاده نادرست و فشار بیش از حد برای تمیزکاری می‌تواند باعث افزایش شدید مصرف هوا شود.
برای همین، بهتر است سیستم تأمین هوا و لوله‌ها و واحد آماده‌سازی را کمی بزرگ‌تر انتخاب کرد. انتخاب کمپرسور بر اساس حداکثر مصرف یا رشد آینده هم سرمایه‌گذاری خوبی است. یک مخزن ذخیره کوچک نزدیک دستگاه هم می‌تواند فشار هوا را در نوسان‌ها حفظ کند.
محاسبه مصرف هوای فشرده
محاسبه میزان هوای مصرفی دستگاه و اطمینان از اینکه واحد آماده‌سازی هوای انتخاب‌شده نیازها را برآورده می‌کند، کار ساده‌ای است. این محاسبات می‌توانند دستی انجام شوند یا از محاسبه‌گرهای آنلاین استفاده شود.
مصرف هوا تابعی از حجم سیلندر، زمان چرخه و فشار ورودی است. معمولاً بر حسب فوت مکعب استاندارد در دقیقه (scfm) بیان می‌شود؛ «استاندارد» یعنی در دمای ۷۰ درجه فارنهایت و فشار جوی سطح دریا.
فرمول محاسبه مصرف هوا
SCFM = 2 × (مساحت × کورس) × تعداد چرخه‌ها
مثال
برای سیلندر با قطر ۲ اینچ، کورس ۴ اینچ، که ۳۰ چرخه کامل (رفت و برگشت) در دقیقه با فشار ۸۰ psi کار می‌کند:
۱. مساحت سطح مقطع پیستون:
A = π × (۲ اینچ ÷ ۲)^۲ = 3.14 اینچ مربع
۲. مصرف هوا در یک کورس:
3.14 × 4 = 12.56 اینچ مکعب
۳. مصرف هوا در یک چرخه کامل (رفت و برگشت):
12.56 × 2 = 25.12 اینچ مکعب
۴. مصرف هوا در یک دقیقه:
25.12 × 30 = 753.6 اینچ مکعب در دقیقه (در فشار ۸۰ psi)
۵. تبدیل اینچ مکعب به فوت مکعب (۱ فوت مکعب = ۱۷۲۸ اینچ مکعب):
753.6 ÷ 1728 = 0.436 فوت مکعب در دقیقه
۶. تعیین نسبت فشار هوای فشرده به هوای آزاد (CF Ratio):
نسبت برای ۸۰ psi تقریباً ۶.۴۴ است (ممکن است بر اساس دما و ارتفاع تنظیم شود)
۷. محاسبه مصرف هوای آزاد:
0.436 × 6.44 = 2.81 فوت مکعب استاندارد در دقیقه (scfm)
مصرف هوای لوله بین شیر و سیلندر نیز باید در نظر گرفته شود، مخصوصاً اگر طول لوله زیاد باشد. فرمول بالا برای لوله هم به کار می‌رود با این تفاوت که طول لوله جایگزین کورس می‌شود و فرض می‌شود که لوله‌ها به سیلندر دوطرفه متصل هستند.
گرچه هوای داخل لوله تحت فشار مقداری مصرف می‌شود، مهم‌ترین عامل در خطوط طولانی افت فشار ناشی از اصطکاک است. این افت باعث می‌شود فشار مؤثر در عملگرها کمتر از فشار سیستم باشد. در طراحی باید بین افت فشار کمتر با لوله‌های بزرگ‌تر و مصرف هوای بیشتر و عملکرد کمی کندتر به دلیل تأخیر در افزایش فشار، تعادل برقرار کرد.
نتیجه‌گیری
یک سیستم آماده‌سازی هوای باکیفیت، سرمایه‌گذاری روی عمر و بازدهی ماشین‌آلات شماست. نصب آن به ترتیب صحیح و با ظرفیت هوای کافی، نه‌تنها از تجهیزات محافظت می‌کند بلکه باعث کاهش خرابی‌ها، افزایش سرعت تولید و صرفه‌جویی در هزینه‌های نگهداری می‌شود. انتخاب یک واحد آماده‌سازی بزرگ‌تر از نیاز فعلی، می‌تواند شما را برای رشد آینده و شرایط پرفشار آماده کند.
شما می‌توانید این تجهیزات را به‌صورت مستقیم و با بهترین قیمت از پنومات تهیه کنید و از مشاوره تخصصی تیم ما بهره‌مند شوید تا دقیقاً همان سیستمی را انتخاب کنید که بیشترین بازده را برای کسب‌وکار شما به همراه دارد.
منبع
-وبسایت (pneumatictips.com) pneumatic tips
