چگونه مشکلات سیستم هواي فشرده را عیب‌یابی کنیم؟

شناسایی و محل‌یابی افت فشار در سیستم هواي فشرده

تشخیص علائم کلیدی: فشار پایین، روشن و خاموش شدن مکرر کمپرسور و صداي نشت قابل شنیدن

وقتی ابزارهای پایانی به‌طور مداوم نشان‌دهنده‌ی فشار پایین هستند، معمولاً نشان‌دهنده‌ی وجود نشتی در جایی از سیستم است. تجهیزات پنوماتیک در صورتی که نتوانند فشار حداقل مورد نیاز برای عملیات را تأمین کنند، به‌درستی کار نخواهند کرد. تکنسین‌ها اغلب آن صدای فشرده‌ی مشخص را از اتصالات شل یا شیرهای معیوب می‌شنوند که مستقیماً نشان‌دهنده‌ی خروج هوا از سیستم است. کمپرسور نیز شروع به کار بیش از حد می‌کند و به‌طور مداوم روشن و خاموش می‌شود تا سعی کند فشار را ثابت نگه دارد. طبق تحقیقات انجام‌شده توسط وزارت انرژی ایالات متحده از طریق برنامه‌ی «چالش هوای فشرده» (Compressed Air Challenge)، این نوع چرخه‌های مکرر، قبض‌های انرژی را حدود ۳۰٪ افزایش می‌دهد. و اگر این نشتی‌ها بدون توجه باقی بمانند چه اتفاقی می‌افتد؟ کل سیستم تحت فشار قرار می‌گیرد، زیرا کمپرسورها مجبور می‌شوند بیش از حد لازم کار کنند و تقاضای غیرضروری ایجاد کنند که هیچ‌کس آن را درخواست نکرده است.

روش‌های مؤثر تشخیص نشتی: آب صابونی، اسکن فراصوت و اندازه‌گیری دبی

سه روش اثبات‌شده که به‌صورت کارآمد منبع نشتی را شناسایی می‌کنند:

• آزمون آب صابونی : محل اتصالات را با این محلول بپاشید و برای تشکیل حباب‌ها نظارت کنید. این روش برای بررسی اتصالات قابل دسترس در زمان توقف تجهیزات ایده‌آل است.
• اسکن صوتی ابرآوایی : شناساگرهای دستی، صداهای نشت با فرکانس بالا را که برای انسان غیرقابل شنیدن هستند، شناسایی می‌کنند و امکان انجام بررسی‌های سریع و غیرتهاجمی در سراسر نیروگاه را در حین بهره‌برداری فراهم می‌سازند.
• اندازه‌گیری دبی : نصب دبی‌سنج‌ها برای پایش الگوهای مصرف. مشاهده جریان پایه غیرعادی در دوره‌های بیکاری تجهیزات، نشت سیستمی را تأیید می‌کند.

ترکیب این روش‌ها قادر به شناسایی بیش از ۹۰٪ نشت‌هاست. اولویت تعمیرات را در مناطق با فشار بالا قرار دهید تا بازیابی حداکثری انرژی امکان‌پذیر شود. انجام بازرسی‌های منظم، هدررفت را کاهش داده و از اضافه‌بار شارژر جلوگیری می‌کند.

رفع مسائل آلودگی مؤثر بر کیفیت سیستم هوای فشرده

علل اصلی آلودگی هوای فشرده: رطوبت، انتقال روغن و تجمع ذرات

یکپارچگی سیستم عمدتاً از سه روش در معرض آلاینده‌ها قرار می‌گیرد. هنگام فشرده‌شدن هوای محیط، رطوبت موجود به قطرات آب درون سیستم تبدیل می‌شود. این امر منجر به مشکلات خوردگی در طول خطوط لوله شده و شرایطی را ایجاد می‌کند که در آن میکروارگانیسم‌ها قادر به رشد هستند. مشکل دیگری نیز در اثر نشت روغن (oil carryover) رخ می‌دهد؛ گاهی اوقات روغن‌های روان‌کننده از نقاط جداسازی خود عبور می‌کنند. حلقه‌های پیستون فرسوده یا شیرهای معیوب باعث می‌شوند حدود ۱۵ قسمت در میلیون (ppm) روغن باقی‌مانده بر اساس استانداردهای ISO سال ۲۰۱۰ وارد جریان هوا شود. سومین مورد، ورود ذرات معلق به سیستم است: گرد و غبار موجود در محیط بیرون وارد سیستم می‌شود و لوله‌های قدیمی با گذشت زمان رسوب (scale) از خود جدا می‌کنند — این پدیده به‌ویژه در تأسیساتی که اخیراً به‌روزرسانی نشده‌اند، قابل‌مشاهده‌تر است. تمام این عوامل در مجموع باعث آسیب‌دیدگی ابزارهای پنوماتیک و کاهش کیفیت محصولات در سطح کلی می‌شوند. طبق گزارش انجمن سازندگان ابزارهای پنوماتیک، تنها رطوبت حدود ۴۰٪ از تمامی خرابی‌های مرتبط با آلودگی در محیط‌های تولیدی را به‌وجود می‌آورد. به‌همین دلیل، حفظ تمیزی سیستم‌ها برای کارایی عملیاتی اهمیت بسزایی دارد.

نگهداری سیستم فیلتراسیون: پایش فشار دیفرانسیل و تعویض عناصر فیلتر

نظارت بر سیستم‌های فیلتراسیون به جلوگیری از گسترش مشکلات آلودگی کمک می‌کند؛ عمدتاً از طریق دو رویکرد مهم. ابتدا، حداقل یک بار در هفته به بررسی گیج‌های فشار دیفرانسیل بپردازید. افزایش پایدار حدود ۷ تا ۱۰ psi در سراسر فیلترهای هم‌آمیخته (coalescing filters)، معمولاً نشان‌دهنده‌ی انسداد تدریجی آن‌ها توسط ذرات و نیاز به توجه است. دومین اقدام؟ تعویض عناصر فیلتر پس از حدود ۲۰۰۰ ساعت کارکرد یا هر زمان که افت فشار از حد مجاز تعیین‌شده توسط سازنده ف sobor شود. فیلترهای HEPA در اینجا بهترین عملکرد را دارند، زیرا تقریباً تمام ذرات را تا سطح زیرمیکرونی حذف می‌کنند و بازدهی آن‌ها حدود ۹۹٫۹۷٪ است. نیاز به نگهداری منظم را نیز فراموش نکنید: شیرهای تخلیه رطوبت را هر سه ماه یک‌بار بررسی کنید و جداکننده‌های روغن را سالانه یک‌بار به‌دقت بازرسی نمایید تا با استاندارد ISO 8573-1 در زمینه هوای پاک همراه باشید. کارخانه‌هایی که این برنامه نگهداری را رعایت می‌کنند، معمولاً حدود نصف تعداد توقف‌های ناشی از مشکلات آلودگی را نسبت به کارخانه‌هایی که این کار را انجام نمی‌دهند تجربه می‌کنند.

تشخیص و پیشگیری از گرم‌شدن بیش از حد و سایش مکانیکی کمپرسور در سیستم هواي فشرده

نشانه‌های حیاتی سایش: حلقه‌های پیستون، شیرها، یاتاقان‌ها و خرابی روان‌کاری

وقتی سیستم‌ها داغ می‌شوند یا قطعات شروع به فرسایش می‌کنند، کارایی از طریق نشانه‌های مشخص و آشکار خرابی کاهش می‌یابد. حلقه‌های پیستون که عمر خود را پشت سر گذاشته‌اند، معمولاً منجر به کاهش فشار تراکم و افزایش نشت گاز از بین پیستون و سیلندر (blow-by) می‌شوند. شیرهای نشتی‌دار باعث ایجاد انواع مشکلات فشاری می‌شوند و در مجموع انرژی را هدر می‌دهند. بلبرینگ‌هایی که به درستی عمل نمی‌کنند، ارتعاشات غیرعادی با دامنه‌ای حدود ۴ میلی‌متر بر ثانیه RMS تولید می‌کنند و گاهی صدای سر و صدای سنگین و سایشی نیز ایجاد می‌نمایند که در نهایت می‌تواند منجر به اختلال در هم‌ترازی شفت شود. اگر روان‌کاری از کار بیفتد چه اتفاقی می‌افتد؟ قطعات بدون شک سریع‌تر فرسوده می‌شوند. روغنی که تجزیه شده است، دمای اصطکاک را ۱۵ تا ۲۰ درجه فارنهایت بالاتر از حد عادی افزایش می‌دهد. بررسی منظم وضعیت روغن (حدود هر ۵۰۰ ساعت کارکرد) این مشکلات را در مراحل اولیه شناسایی کرده و از رسیدن به دماهای بسیار بالا و شرایط خطرناک جلوگیری می‌کند. پایش ارتعاشات به تشخیص زودهنگام مشکلات بلبرینگ کمک می‌کند — حتی قبل از اینکه به حوادث جدی تبدیل شوند؛ و این رویکرد پیش‌گیرانه طبق گزارش شرکت Reliability Solutions در سال ۲۰۲۳، موجب صرفه‌جویی حدود ۱۸ هزار دلار آمریکا در هزینه‌های متوقف‌سازی‌های غیرمنتظره برای شرکت‌ها می‌شود. تعویض آب‌بندی‌ها (سیل‌ها) در حین انجام نگهداری دوره‌ای، عمر تجهیزات را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد؛ به‌طوری‌که عمر مفید آن‌ها ۳۰ تا ۴۰ درصد بیشتر می‌شود.

تأیید صحت اتصالات الکتریکی و منطق کنترل برای عملکرد قابل اعتماد سیستم هواي فشرده

بر اساس داده‌های گروه مشاوره‌ای ARC، تقریباً یک چهارم موارد توقف غیرمنتظره در سیستم‌های هوای فشرده صنعتی ناشی از مشکلات الکتریکی یا اشکالات موجود در منطق کنترل است. ابتدا بررسی قطعات الکتریکی را آغاز کنید. کنتاکتورها را از نظر نشانه‌های جرقه‌زنی بازرسی کنید، سالم بودن سیم‌ها را بررسی نمایید و اطمینان حاصل کنید که ولتاژ در انتهای موتورها پایدار باقی می‌ماند. تجهیزات تصویربرداری حرارتی به شناسایی مدارهای بار اضافی قبل از قطع شدن واقعی آن‌ها کمک می‌کند. در مورد سیستم‌های کنترل، باید PLCها (کنترل‌کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر) را به‌دقت از نظر خطاهای برنامه‌نویسی یا سنسورهایی که احتمالاً از تنظیمات کالیبراسیون خود انحراف پیدا کرده‌اند، بررسی نمود. کلیدهای فشار باید حدود ۲ PSI در هر دو طرف مقدار تعیین‌شده‌ی خود فعال شوند و قفل‌های ایمنی باید در سناریوهای آزمایشی هنگام رخ‌دادن خطاها به‌درستی عمل کنند. تنظیم دقیق الگوریتم‌های کنترل نیز تأثیر بسزایی دارد — شرکت‌ها گزارش داده‌اند که صرفاً با بهینه‌سازی این تنظیمات، مصرف انرژی را حدود ۴۰٪ کاهش داده‌اند و همچنین راه‌اندازی و توقف مکرر کمپرسورها دیگر رخ نمی‌دهد. برای نگهداری مداوم، راه‌اندازی تشخیص‌های خودکاری که جریان مصرفی را زیر نظر دارند، می‌تواند سایش یاتاقان‌ها یا عدم تقارن فازها را در مراحل اولیه شناسایی کند؛ این امر باعث ادامه‌ی روان عملیات و جلوگیری از توقف‌های تولید پرهزینه می‌شود.

سوالات متداول

• علائم رایج افت فشار در سیستم هوای فشرده چیست؟
  خواندن‌های پایین فشار، روشن و خاموش شدن مکرر کمپرسور و نشت‌های قابل شنیدن، علائم رایج افت فشار هستند.
• چگونه می‌توان نشت‌های هوا را به‌طور مؤثر شناسایی کرد؟
  شناسایی نشت‌های هوا می‌تواند با استفاده از آزمون آب صابونی، اسکن فراصوت و اندازه‌گیری دبی انجام شود.
• علت آلودگی هوا در سیستم‌های هوای فشرده چیست؟
  آلاینده‌هایی مانند رطوبت، انتقال روغن و تجمع ذرات می‌توانند باعث آلودگی هوا در سیستم‌های هوای فشرده شوند.
• سیستم‌های فیلتراسیون چقدر باید مورد نظارت و نگهداری قرار گیرند؟
  سیستم‌های فیلتراسیون باید هفتگی برای فشار دیفرانسیل نظارت شوند و عناصر فیلتر حدوداً هر ۲۰۰۰ ساعت یک‌بار تعویض شوند.
• نشانه‌های سایش مکانیکی در کمپرسورها چیست؟
  نشانه‌ها شامل سایش حلقه‌های پیستون، نشت شیرها، ارتعاشات غیرعادی و خرابی در سیستم روان‌کاری می‌شوند.
• اعتبارسنجی صحت الکتریکی در سیستم‌های هواي فشرده چگونه انجام می‌شود؟
  اعتبارسنجی صحت الکتریکی با بررسی کنتاکتورها، سیم‌ها، ولتاژها و استفاده از تجهیزات تصویربرداری حرارتی امکان‌پذیر است.