压缩空气系统露点测量的基本原理
在工业中，压缩空气无处不在。把它想象成电力——一种驱动输送机、包装线、喷漆设备、金属印刷机的动力来源——不胜枚举。但这确实是有代价的。压缩空气是最大的能源消耗之一，约占压缩空气系统寿命成本的75%。
幸运的是，节能的机会无处不在，只需要一点努力就能发现它们。对于压缩空气系统，没有什么比露点测量提供更好的投资回报，以确保能源效率和降低拥有成本。
下面是对露点和用压缩空气系统测量露点的方法的回顾。
露点测量确保能源效率，并帮助降低拥有压缩空气系统的成本。
空气质量对生产和产品至关重要
露点就是空气必须冷却到的温度，以便里面的水蒸气凝结成露水或霜。在任何温度下，空气中所能容纳的水蒸气都有一个最大值。这个最大值称为水蒸气饱和压。如果超过这一点再加入更多的水蒸气，就会导致凝结。
压缩空气中的冷凝是一个大问题，因为它会导致管道堵塞、机械故障、污染和结冰。使用压缩空气的现代设施可以简单地通过监视露点来识别和避免这些问题。
露点监测可以通过在压缩空气系统中安装高质量的露点传感器和监视器来实现。使用压力露点监测系统可以确保在压缩空气系统中可靠地保持所需的湿度水平。
你使用的空气质量对整个过程的最终结果至关重要。以喷漆为例。质量差的空气——即含有灰尘、其他颗粒或水的空气——会导致油漆表面质量差，从而成为无法出售的废品。在半导体生产中，压缩空气系统中的湿气会导致成活率低、可靠性差等问题，而空气中的灰尘会导致产品短路。
在食品和饮料行业的包装生产线上，清洁、干燥的空气是保持卫生和保持最终产品质量的绝对必要条件。举个例子，如果你在用加油的方式给火腿加油，你不会想要任何不应该在那里的东西。当空气被加压时，潮湿的空气凝结形成水滴，这就会导致生锈，而这就会最终进入食物中。当你烘干塑料来制作汽水瓶时，过多的水分会导致瓶子易碎，表面浑浊。
空气质量对该过程的最终结果至关重要。
压力露点的定义
露点主要关注温度和相对湿度。然而，相同的饱和点受到压力的影响。因此，在我们继续之前，有必要区分“露点”和“压力露点”。
露点与无压大气（大气露点）有关。当在高于大气压力的压力下测量气体的露点温度时，会遇到术语“压力露点”。指压力下气体的露点温度。这一点很重要，因为改变气体的压力会改变气体的露点温度。
因为水汽压和露点会因空气压缩而增加，所以如果你在测量前将空气排到大气中，就必须考虑到这一点。测量点的露点与过程中的露点不同。
露点与非加压、大气空气(大气露点)有关。压力露点是指在高于大气压的压力下测量气体的露点温度。
在特殊情况下，压缩空气中的露点温度范围从环境温度降至-80°C（-112°F）。没有空气干燥能力的压缩空气系统倾向于产生在环境温度下饱和的压缩空气。带有制冷剂干燥器的系统将压缩空气通过冷却的热交换器，使水从气流中冷凝出来。这些系统通常产生露点不低于5°C（41°F）的空气。干燥剂干燥系统从气流中吸收水蒸气，可产生露点为-40°C（-40°F）的空气，必要时可使用干燥器。
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供需侧露点测量
露点通常是在压缩空气系统的供应侧测量的。测量值可以直接显示在显示器或烘干机的控制面板上。这些值表明一个干燥器的性能和质量，也可以控制干燥剂塔再生，以减少能源消耗。湿气污染在许多方面增加了操作和维护任务和成本。无论水分的来源是什么，尽早发现问题意味着可以更快地采取纠正措施。这有助于避免可能导致长时间和昂贵的服务中断和容量不足的重大问题。
湿度过高的问题可以用烘干机解决这两种基本类型是制冷剂干燥机和干燥剂干燥机。
制冷剂干燥器使用制冷系统和热交换器将压缩空气的温度降至2°C至5°C(36°F至41°F)，这也是空气的露点。多余的水蒸气凝结并与空气分离，然后空气被加热。
干燥剂是在吸附的基础上运行的。在吸附，物质(吸附质)从气相或液相移动，并在固体或液体基质上形成表面的单分子层。化学小球，被称为干燥剂，从压缩空气中吸附水蒸气。最常用的干燥剂有硅胶、活性氧化铝和分子筛。干燥剂干燥机比冷媒干燥机更有效。虽然它通常提供-40°C(-40°F)露点，甚至-100°C(-150°F)压力露点也是可能的。
干燥剂干燥器通常有两个干燥剂填充塔和开关阀，用于引导压缩空气先流经一个塔，然后流经另一个塔。干燥剂干燥器的基本操作包括一个干燥循环和一个连续重复的再生循环。当一个干燥塔干燥空气时，平行干燥塔处于再生模式。
露点监测确保烘干机按照其规格运行。关于干燥剂干燥器，露点测量也可以用来控制干燥剂的再生间隔。直到干燥剂塔使用到它的全部容量，即出口空气露点的上升，再生才开始。与传统的基于定时器的再生不同，该系统考虑到这样一个事实:当压缩空气干燥时，再生间隔可能比潮湿空气长得多。由于它避免了不必要的再生，露点依赖开关(DDS)为用户提供了高达80%的干燥压缩空气的能源成本，通常使投资的实际偿还期少于一年。
在系统的需求侧，露点仪器安装在整个配电网中，并在关键的最终应用之前，为操作人员和工厂人员提供系统中特定点的湿度条件的快速评估。这些仪器证实了在整个设备中产生的压缩空气已经保持足够干燥。
测量压缩空气系统露点的关键目标是确保能量不被浪费，容量不被损失。
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ISO8573.1可靠测量压力露点
ISO8573.1是规定压缩空气质量的国际标准。该标准界定了三类空气质量的限值:
- 任何剩余粒子的最大粒径。
- 最大允许露点温度。
- 最大剩余油含量。
空气中所有剩余颗粒均为0.1µm或更小，含油量最大为0.01 mg/m3。还有其他几个ISO 8573标准，以及相关的课题如测量和测试方法，要仔细研究以避免出现问题。
用户经常问如何可靠地测量压缩空气中的压力露点。一些测量原理适用于所有类型的仪器:
- 选择测量范围正确的仪器:有些仪器适合测量高压露点，但不适合测量低压露点。同样，一些仪器适用于非常低的压力露点，但暴露在高压露点时就会受损。
- 了解露点仪的压力特性:有些仪器不适合在工艺压力下使用。压缩空气膨胀到大气压后，可以安装测量，但如果压力露点是所需的测量参数，则必须对测量的露点值进行校正。
- 正确安装传感器:按照制造商的说明安装。不要将露点传感器安装在没有气流的管道短节或其他“死角”处。
一些技术，如维萨拉DRYCAP®传感器，提供从环境温度到-80°C(-112°F)的快速露点测量，整个范围的精度为正负2°C(正负3.6°F)。除上述一般原则外，在选择露点仪器时还应考虑以下几点:
- 露点传感器的最佳安装方式是将传感器与压缩空气管路隔离。这是通过将传感器安装在一个“样品电池”中，并在感兴趣的点将电池连接到压缩空气管路中的“T”来实现的。然后少量压缩空气通过传感器。电池应由不锈钢制成，并连接到“T”管(1/4英寸或6毫米)。在电池和空气管道之间安装一个隔离阀是有用的。这使得传感器的安装和拆卸变得容易。
- 需要一个流量调节装置来控制流经传感器的气流。所需的流量只有一个slpm(两个scfh)。调节装置可以是一个泄漏螺杆或一个阀门。为了测量压力露点，调节装置安装在传感器的下游，这样当隔离阀打开时，传感器处于工艺压力下。在常压下测量露点时，调节装置应安装在露点传感器的上游。
- 不要超过建议的流速。测量压力露点时，流速过大会在传感器处产生局部压降。由于露点温度对压力敏感，这将在测量中产生误差。露点传感器最常见的安装方式是将传感器与压缩空气管路隔离。
关于校准的一点。根据仪器的不同，我们建议校准间隔为一年或两年。有时，对校准过的便携式仪器进行简单的现场检查就足以验证其他仪器的正确操作。请参阅随设备发货的用户指南中的详细校准信息。当您对露点仪器的性能有疑问时，最好检查它们的校准。
露点监测与测量的多重优势
由于清洁、干燥的压缩空气的重要性以及与之相关的成本如此之高，因此对其进行仔细管理和监控成为任何工业过程或工厂的关键任务。通过使用稳定的露点测量设备，您可以避免过度干燥，节约能源，并保护您的设备免受腐蚀。
常见露点监测应用
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关于作者
Anthony Cote是美国维萨拉工业和液体测量产品线的技术产品营销经理。他在马萨诸塞州工作，是B2B和B2C区域和全球问题的联合获奖作家，涉及计量、网络安全、商业无人机技术和SaaS应用。电子邮件:anthony.cote@vaisala.com．
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维萨拉是工业和环境测量领域的全球领导者。基于80多年的经验，维萨拉为更美好的世界提供了观察。我们是全球客户可靠的合作伙伴，提供全面的创新的观测和测量产品和服务。我们的最新产品- Indigo 520变送器-提供了一些行业创新，包括双探头和多参数支持。该发射器是一个通用的主机设备，我们的靛蓝兼容，独立的智能探头-包括我们的露点探头和许多其他探头。维萨拉总部位于芬兰，在全球拥有约1850名专业员工，在纳斯达克赫尔辛基证券交易所上市。欲了解更多信息，请访问www.vaisala.com/en或https://www.linkedin.com/company/vaisala/
所有照片由维萨拉提供。
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