Zrzuty, dreny, spusty kondensatu Festo PWEA

Elektryczny spust kondensatu z serii PWEA to automatyczne urządzenie firmy Festo, zaprojektowane do odprowadzania skroplin wody i oleju ze zbiorników, filtrów, osuszaczy czy separatorów w instalacjach sprężonego powietrza. Dzięki zasilaniu elektrycznemu i wbudowanemu sterownikowi czasowemu/pływakowemu pozwala okresowo lub w zależności od poziomu kondensatu opróżniać zebrane płyny bez ingerencji operatora.

Zależy to od wybranej wersji spustu PWEA. W typach czasowych: działa na bazie cyklicznej nastawy (np. co 10 s otwarcie na 1 s). W spustach z pływakiem lub czujnikiem poziomu: reaguje na osiągnięcie danej wysokości kondensatu we wnętrzu komory. Gdy poziom osiąga wartość progową, zawór się otwiera.

Przy sprężaniu powietrza rośnie jego temperatura i zdolność do utrzymania wilgoci. Kiedy powietrze ochładza się w dalszych etapach (np. w zbiorniku, przewodach, filtrach), nadmiar pary wodnej skrapla się, tworząc kondensat. W zbiorniku gromadzi się mieszanina wody, ewentualnie z olejem i zanieczyszczeniami, którą trzeba regularnie odprowadzać.

Kluczowym czynnikiem jest różnica ciśnień – wewnątrz komory spustu powietrze może być utrzymywane pod ciśnieniem z sieci, a otwarcie zaworu umożliwia wypchnięcie kondensatu na zewnątrz. W przypadku modeli pływakowych dochodzi zjawisko unoszenia pływaka, otwierającego i zamykającego odpływ automatycznie. W modelach czasowych sterownik generuje impuls elektryczny, który uruchamia zawór w ustalonych odstępach.

Może wystąpić niewielkie zjawisko gwałtownego przepływu przy otwieraniu zaworu, jednak z racji niskiej objętości i okresowego działania, skala efektu jest z reguły mała. Konstrukcja spustu Festo PWEA przewiduje odpowiednie przekroje, aby minimalizować gwałtowne wstrząsy (tzw. water hammer).

1. Automatyzacja – brak potrzeby manualnego otwierania.

2. Stała efektywność – zapobiega gromadzeniu się kondensatu i ewentualnym korozjom, spadkom ciśnienia.

3. Eliminacja strat powietrza – sterownik otwiera zawór tylko w wyznaczonych momentach lub przy odpowiednim poziomie kondensatu, co ogranicza marnotrawstwo sprężonego powietrza.

4. Stałe, niezawodne działanie – brak zapominania o opróżnianiu.

PWEA zaprojektowano do mieszaniny woda–olej (typowego kondensatu w sprężonym powietrzu). Dodatkowo bez problemu radzi sobie z cząstkami zanieczyszczeń mechanicznych typowych dla kondensatu. Jednakże nie powinno się wykorzystywać go do płynów agresywnych chemicznie czy rozpuszczalników bez konsultacji z dokumentacją Festo.

Nie jest to typowe. Spust usuwa kondensat z dolnej części zbiornika czy separatora. Powietrze ma wyższy punkt ulokowania, stąd zapowietrzanie się nie jest tu realnym zagrożeniem. Kluczowe jest, by wlot kondensatu i wyjście do zaworu były w poprawnej pozycji określonej przez producenta.

Należy określić:

• maksymalną ilość kondensatu wytwarzanego w danym okresie,

• ciśnienie robocze,

• temperaturę i ewentualną obecność oleju/chemikaliów.

  Festo zazwyczaj podaje w katalogach maksymalny wydatek wody w l/h dla określonych warunków. Dobieramy model tak, by przewyższyć spodziewaną ilość kondensatu w najgorszym przypadku.

Chodzi o gwałtowny wypływ mieszanki kondensatu i powietrza w chwili otwarcia zaworu. Różnica ciśnień wewnątrz komory i atmosfery powoduje impuls, w którym kondensat może w formie mgły lub strumienia wyrzucić się. Użycie węża odprowadzającego do kanału czy zbiornika zapobiega rozbryzgom.

W modelach z czujnikiem poziomu lub pływakiem, spust otwiera się tylko gdy poziom kondensatu osiągnie zadany próg. Wersje czasowe mogą być ustawione z krótkim czasem otwarcia lub długim interwałem, co ogranicza straty powietrza. Dodatkowo producenci (w tym Festo) dbają o minimalizację wylotu powietrza przy niskim poziomie kondensatu.

Niektóre warianty wykorzystują pływak (magnetyczny) plus czujnik elektroniczny, a inne bazują na czasowym sterowniku (co pewien czas otwiera zawór). W pływakowych – gdy kondensat uniesie pływak do określonego poziomu, magnes zadziała na czujnik reed (lub kontaktron) i następuje otwarcie zaworu.

Zależy od wariantu i certyfikatów. Jeśli spust ma pracować w strefie Ex, producent musi zapewnić iskrobezpieczne rozwiązanie (ATEX). Niekiedy stosuje się bariery iskrobezpieczne w obwodzie zasilającym. Standardowe wersje PWEA przeznaczone są do normalnych warunków (non-Ex).

Wysoka temperatura przyspiesza starzenie elastomerów (tzw. utlenianie, utrata elastyczności). Dodatkowo intensywniejsze parowanie wody i oleju może powodować osady w obszarze uszczelnienia. W takich aplikacjach stosuje się tworzywa odporne na temperaturę (EPDM, FKM).

Przede wszystkim dbać o czystość i skład powietrza (filtracja, separacja oleju). Okresowo przepłukiwać spust czystym powietrzem lub wodą, zależnie od zaleceń. Jeśli występuje szczególnie korozyjne środowisko (np. woda morska, agresywne chemikalia), wybierać modele z korpusem i elementami ze stali nierdzewnej.

Zwykle preferowana jest pozycja pionowa (zespół pływakowy wymaga ustawienia pionowego). Wersje czasowe są bardziej elastyczne, jednak w celu zapewnienia grawitacyjnego spływu kondensatu i poprawnego działania, zalecana jest instalacja wg wskazań w dokumentacji. Pozycja pozioma może powodować niewłaściwe działanie pływaka.

Zależnie od modelu i rozmiaru, najczęściej do ok. 16 bar w instalacjach przemysłowych. Dokładne dane producent podaje w dokumentacji. Niektóre wersje mogą sięgać 20 bar, inne ograniczone są do 10 bar – ważne, by dopasować do maksymalnego ciśnienia kompresora lub instalacji.

Zwykle jest to zasilanie 24 V DC lub 230 V AC (w zależności od wybranego wariantu). Spust wyposażony jest w złącze elektryczne do modułu sterującego. Trzeba zadbać o szczelność i ochronę przed wilgocią (np. obudowa o IP65).

W dobrze dobranym i sprawnym urządzeniu – nieznaczne albo zerowe. Zawór otwiera się tylko, gdy pływak wykryje kondensat (lub w modelach czasowych – w określonych interwałach). U niektórych spustów minimalny wyciek jest jednak możliwy, aczkolwiek jest to drobna wartość. Producenci starają się, by było to zjawisko minimalne.

Olej może zwiększyć lepkość i powodować trudniejsze odprowadzenie. Czasami uszczelka i mechanizm pływaka mogą się “kleić” do powierzchni oleju. Dlatego przy wyższym stężeniu oleju producent rekomenduje częstsze przeglądy i – w razie potrzeby – separator oleju przed spustem.

Zazwyczaj nie – jest zaprojektowany do pracy przy dodatnim ciśnieniu. Jeśli w zbiorniku panuje podciśnienie, kondensat nie zostanie wypchnięty, a możliwe jest zasysanie powietrza z zewnątrz. W takim przypadku potrzebne są specjalne zawory do próżni, co nie jest standardową funkcją PWEA.

Jeżeli woda w układzie jest twarda, wyższa temperatura może sprzyjać wytrącaniu wapnia i magnezu. W spustach PWEA może dochodzić do osadów kamienia w komorze lub na gnieździe zaworu. Konserwacja i okresowe odkamienianie oraz stosowanie filtrów wstępnych minimalizuje to ryzyko.

Objawy:

1. Gromadzenie się nadmiernej ilości kondensatu w zbiorniku (wzrasta poziom wody),

2. Spadek efektywności osuszacza (jeśli jest zintegrowany),

3. Ewentualnie sygnał alarmowy z czujnika pływaka (gdy przepełnienie),

4. Podwyższone ciśnienie różnicowe w filtrach lub spadek wydajności instalacji.

Może się zdarzyć przy złej regulacji czasu otwarcia (dla modeli czasowych) lub niewłaściwym doborze pływaka w modelach z pływakiem. Efekt jest taki, że część kondensatu nie zostaje usunięta. Rozwiązaniem jest dostosowanie parametrów lub wybór większego przepływu.

Tak, jeśli jest instalowany na zewnątrz budynku, konieczne może być zadaszenie bądź obudowa chroniąca przed deszczem, promieniowaniem UV, niskimi temperaturami czy wiatrem. Uszczelnienia obudowy powinny być odpowiedniej klasy IP (zwykle IP65 lub wyższa).

Niektóre modele mają przycisk “test”, pozwalający ręcznie otworzyć zawór i sprawdzić działanie. Dzięki temu operator może skontrolować, czy wypływa kondensat, bądź przepłukać komorę w razie zanieczyszczeń.

Im wyższe ciśnienie robocze w zbiorniku, tym większa różnica ciśnień względem atmosfery i szybszy wyrzut kondensatu przy otwarciu. Przy ciśnieniach poniżej 2–3 bar czas wyrzutu może być dłuższy, a przepływ mniejszy. Producenci wskazują minimalne ciśnienie, od którego spust działa optymalnie (zwykle 2 bar+).

Może się pojawić, jeśli wylot spustu jest zanurzony w cieczy i powstanie różnica poziomów. W takiej sytuacji woda z niższego zbiornika może być zasysana do wyższej komory. Zwykle producent zaleca montaż węża odpływowego tak, by wylot nie był stale zanurzony, ewentualnie dodaje zawór zwrotny.

Instalacja separatora woda–olej przed spustem, bądź stosowanie filtrów koalescencyjnych do wychwytywania oleju. W ten sposób do spustu trafia głównie woda. Poza tym należy dbać o prawidłowy stan kompresora (uszczelnienia) by zminimalizować nadmierne przedostawanie się oleju.

Szybki wypływ powietrza z kondensatem powoduje gwałtowną turbulencję. Mieszanka wody i gazu może wytwarzać efekt “szumu” i drgań, szczególnie w metalowym króćcu wylotowym. Rozwiązaniem bywa wąż tłumiący czy wyprowadzenie do zbiornika.

Ogólnie w instalacji powinny być zawory bezpieczeństwa, by ciśnienie nie przekroczyło dopuszczalnych wartości. PWEA sam w sobie jest projektowany na ciśnienie do x bar (np. 16 bar). Przekroczenie może uszkodzić wewnętrzny zawór albo obudowę.

Gdy spust jest zasilany prądem i w instalacji zabraknie zasilania, spust nie otworzy się w zaprogramowanym cyklu. Kondensat będzie się gromadził, co w dłuższej perspektywie może doprowadzić do przepełnienia i korozyjnych skutków. Zaleca się stosować awaryjne zasilanie (UPS) lub monitorować stan zasilania.

Tak, w większości modeli tzw. “Timer drain” ma potencjometry lub przełączniki DIP do ustawiania okresu (np. 1–60 s) i długości otwarcia (np. 0,5–10 s). Pozwala to dostosować intensywność odwadniania do warunków (duża wilgotność vs. nieduża).

Powinien być na tyle krótki, by nie tworzyć dużych strat ciśnienia przy wypływie i nie sprzyjać cofaniu się cieczy (syfonowaniu). Zazwyczaj do kilku metrów jest bezpiecznie. W dłuższych odcinkach dobrze uwzględnić spadek, aby koniec nie był zanurzony lub by istniał odpowietrznik.

Standardowo nie. Bywa, że producent oferuje opcję “heated drain” z grzałką. Bez tego w mroźnym środowisku kondensat może zamarznąć. W normalnej wersji w niskiej temperaturze konieczna jest izolacja lub ogrzewanie zewnętrzne.

W dobrze wykonanych spustach (np. pływakowych) wyciek jest minimalny. W czasowych – może występować niewielki upust powietrza w chwili otwarcia, jeśli kondensatu jest mało. Z punktu widzenia efektywności energetycznej jest to nieznaczne i akceptowalne w większości aplikacji.

Zwykle diody LED wskazują stan cyklu (np. w trakcie otwarcia, w trakcie przerwy) oraz sygnalizują ewentualne błędy. Miganie może oznaczać, że sterownik wykonuje sekwencję, np. czekając na następną fazę otwarcia.

W modelach pływakowych – odciek kondensatu następuje przy osiągnięciu poziomu wody, niezależnie od spadku ciśnienia (byleby ciśnienie nadal było wyższe niż atmosfera, by wypchnąć ciecz). W wersjach czasowych – czas otwarcia pozostaje taki sam, ale przy niższym ciśnieniu wypływ będzie wolniejszy.

Dzięki automatycznemu i efektywnemu usuwaniu kondensatu (zawierającego olej, cząstki stałe), spust zapobiega gromadzeniu się zanieczyszczeń w instalacji i minimalizuje straty powietrza. Mniejsze wycieki przekładają się na lepszą efektywność energetyczną kompresorów, co w konsekwencji redukuje emisje CO₂ i zużycie energii.