Jak zminimalizować problem zamarzania silników powietrznych

Do oblodzenia lub zamarznięcia silnika powietrznego dochodzi na tej samej zasadzie, co w przypadku lodówek wykorzystywanych w domach – mianowicie powodem jest sprężanie i gwałtowne rozprężanie powietrza. Skutki zamarznięcia silnika powietrznego mogą przejawiać się w postaci bardzo nieznacznych zmian w jego działaniu. Niemniej jednak dzięki umiejętności skutecznego rozpoznawania tego typu oznak, wykonawca jest w stanie uniknąć kosztownych przestojów, jednocześnie zwiększając wydajność swojej pracy. W przypadku zaistnienia określonych warunków użytkownicy urządzeń pneumatycznych mogą doświadczyć problemów z zamarzaniem: 

• Pompa generuje nierównomierne wahania ciśnienia
• Silnik lub tłumik jest silnie oszroniony
• Wykorzystywane sprężone powietrze jest obciążone wilgocią z powodu braku lub zbyt małej liczby zainstalowanych urządzeń osuszających
• Silnik powietrzny zatrzymuje się, a następnie nagle uruchamia się ponownie (po stopieniu się lodu)
• Obsługa urządzenia wymaga więcej czasu
• Utrzymanie stałego tempa cyklu wymaga dokonywania znaczących regulacji na zaworze wlotu powietrza lub sterowania płynem

Przyczyną wolnej pracy silnika i utraty ciśnienia może być zamarzanie wewnętrznego zaworu powietrza w silniku. Niemniej jednak, oblodzenie elementów zewnętrznych silników powietrznych nie stanowi zagrożenia ani nie wskazuje zaistnienia problemu.

Gdy w urządzeniu natryskowym dochodzi do sprężenia powietrza lub gdy powietrze jest wyprowadzane z silnika powietrznego przy ciśnieniu wynoszącym 100 psi (6,9 bara) i uwalniane do atmosfery przy ciśnieniu 14,7 psi (1,0 bar), gwałtowne rozprężenie cząsteczek prowadzi do szybkiego zamarznięcia sprzętu.

Przyczyną zamarzania silników powietrznych są różne czynniki środowiskowe, w tym temperatura sprężonego powietrza, punkt rosy sprężonego powietrza, ciśnienie sprężonego powietrza, przepływ powietrza atmosferycznego, temperatura powietrza atmosferycznego i punkt rosy otoczenia. Niemniej jednak czynniki te mogą być zarówno nieprzewidywalne, jak i tymczasowe, co ma szczególne znaczenie w przypadku sezonowych wahań wilgotności względnej.

Niektóre z obszarów podatnych na tego typu zachowania silników powietrznych obejmują północno-zachodnią część Pacyfiku oraz obszary leżące wzdłuż wybrzeża Zatoki Meksykańskiej. Duża wilgotność i zawilgocenie powietrza może prowadzić do regularnego zamarzania urządzeń.

Dodatkowymi przyczynami zamarzania silników powietrznych są też inne czynniki związane ze środowiskiem, takie jak chociażby materiał, z którego wykonano zawór powietrza silnika, geometria zaworu powietrza silnika, zapotrzebowanie na ciśnienie w silniku, czas trwania cyklu, tempo cyklu silnika oraz ograniczenia przyłączy wylotowych.

Zaletą silnika powietrznego jest jego prosta, solidna konstrukcja. Jeśli wykonawca boryka się z problemem zamarzania silnika powietrznego, istnieje kilka możliwych rozwiązań. Rozwiązania te obejmują zmianę parametrów pracy, zmianę konfiguracji wylotów, instalację podgrzewaczy przewodów powietrza oraz wymianę urządzeń.

• Zmiana parametrów pracy oznacza, że użytkownik zmniejsza wartość ciśnienia powietrza zasilającego pompę. Metoda ta zmienia wydajność pracy z cieczą i obniża ograniczenia dotyczące przewodów pompy.
• W przypadku zmiany konfiguracji wylotów, w celu zastosowania ograniczenia na wylocie, wykonawca może zastosować na silniku powietrznym tłumik. W takim przypadku należy się jednak liczyć z możliwością obniżenia wydajności pompy. Wykonawca może również podłączyć rurkę do portu wylotu powietrza i odprowadzić powietrze do innej lokalizacji.
• Instalacja podgrzewaczy przewodów powietrza jest ważnym rozwiązaniem pozwalającym na eliminację oblodzenia silnika powietrznego. Podgrzewacz przewodów powietrza podgrzewa powietrze dostarczane do pompy do ok. 130°F, co z kolei powoduje podniesienie temperatury powietrza wylotowego do wartości przekraczającej 32°F, eliminując tym samym oblodzenie. Instalacja podgrzewaczy dozwolona jest wyłącznie w miejscach nienarażonych na wybuch. W przeciwnym razie konieczne jest korzystanie z podgrzewaczy mających certyfikaty potwierdzające odporność na wybuchy.
• Jeśli do oblodzenia silnika powietrznego doszło na skutek oddziaływania czynników niepowiązanych ze środowiskiem naturalnym, takich jak wysokie zapotrzebowanie na ciśnienie, duże tempo cyklu i długi cykl pracy, wykonawca może rozważyć zainstalowanie sprężarki o większych rozmiarach.
• Jeśli żadna z tych metod nie rozwiąże problemu oblodzenia silnika powietrznego, najlepszym rozwiązaniem może okazać się zakup nowego silnika zapobiegającego zamarzaniu.

Chociaż wspomniane wyżej metody skutecznie eliminują oblodzenia i przywracają urządzenia do optymalnego stanu, istnieją również metody, które można wdrażać w celu znaczącej minimalizacji ryzyka zamarzania silników powietrznych. 

Przed przystąpieniem do korzystania z urządzeń pneumatycznych należy upewnić się, że powietrze zasilające i powietrze otoczenia są całkowicie suche, co pozwoli uniknąć zamarznięcia. Dlatego też w takim przypadku najskuteczniejszą metodą jest zastosowanie osuszaczy powietrza do układów chłodniczych, osuszaczy membranowych i osuszaczy z czynnikiem osuszającym. 

W celu zapewnienia dopływu suchego powietrza istnieje także możliwość zastosowania chłodnicy końcowej. Chłodnica końcowa może okazać się odpowiednim rozwiązaniem w przypadku zastosowań przerywanych. Z kolei pompy pracujące w trybie ciągłym mogą wymagać zastosowania chłodzenia, osuszaczy membranowych lub osuszaczy powietrza z czynnikiem osuszającym.

W przeszłości, aby zapobiec zamarzaniu, silniki powietrzne owijano taśmami grzewczymi. Jednakże ze względu na znaczny rozwój technologii oraz nieustanne wprowadzane zmiany, metoda ta nie jest już tak skuteczna jak niegdyś.

Sprężarka musi zapewniać pompom pneumatycznym czyste, suche, sprężone powietrze o odpowiedniej wartości ciśnienia i objętości w celu zagwarantowania należytych parametrów pracy. Dlatego w celu spełnienia takich wymogów eksploatacyjnych konieczna może okazać się konserwacja zapobiegawcza. Niemniej jednak, w ujęciu ogólnym, prawidłowe obchodzenie się z powietrzem w obrębie systemu sprężania ma kluczowe znaczenie dla mniejszego zużywania się części powodowanego przez zanieczyszczone powietrze oraz zamarzanie silników powietrznych.

W celu ograniczenia zamarzania silników powietrznych firma Graco zaleca, aby powietrze dostarczane do silników miało punkt rosy wynoszący 55°F (11°C), a temperatura powietrza wynosiła 70°F (21°C), co pozwoli zredukować do minimum warunki sprzyjające obladzaniu silników powietrznych. W przypadku silników powietrznych Graco NXT™ starszej generacji zawór upustowy powietrza został wyposażony w funkcję "odladzania" przeprowadzającą powietrze przez silnik i zmniejszającą oblodzenie.

Dzięki temu firma Graco opracowała nowy silnik King, który zmniejsza ryzyko oblodzenia nawet o 70% w stosunku do poprzednich silników Graco. Zaizolowane termicznie grzybki zastosowane w urządzeniach natryskowych umożliwiają odseparowanie ich od korpusu silnika, którego temperatura często spada poniżej zera. Ponadto, zaprojektowane na nowo grzybki oraz zewnętrzne linie sterujące praktycznie eliminują zamarzanie zaworów sterujących, mogące doprowadzić do natychmiastowego zatrzymania urządzenia. W razie potrzeby, wszystkie elementy zapewniają łatwy dostęp zarówno podczas konserwacji, jak i wymiany.

Aby uzyskać więcej informacji na temat silnika King firmy Graco, zachęcamy do odwiedzenia strony graco.com/king. Jeśli uważasz, że problem związany z zamarzaniem silników powietrznych może dotyczyć również Ciebie i dlatego szukasz najlepszego rozwiązania dotyczącego konkretnego zastosowania, skontaktuj się z lokalnym dystrybutorem firmy Graco. Będzie on w stanie ocenić problem oraz zapewnić najbardziej ekonomiczne i praktyczne rozwiązanie.