工业实用效率

压缩空气污染物的抽样和测试

根据压缩空气和天然气研究所(CAGI)和国际标准化组织(ISO),压缩空气中的三个主要污染物是固体颗粒,水和油。Cagi促进了具有各种教育工具的空气压缩机,而ISO 8573则针对压缩空气纯度和测试方法的特定领域,本文将解决。微生物也被Cagi被认为是主要的污染物,但本文不会讨论。

ISO 8573由九个部分或部分组成,处理压缩空气。ISO 8573-1是提供污染物和纯度等级的主要部分。其他八个部分涉及各种污染物的取样技术和分析方法。讨论的每一种污染物都将参考相应的ISO 8573章节,以及当前的版本日期。

粒子检测尺寸每ISO 8573-4:2001

颗粒检测是按大小或质量进行的,这取决于所选的纯度等级。根据ISO 8573-4:2001,该测试确定了指定尺寸范围内固体颗粒的数量。并不是ISO 8573-4中讨论的所有方法都适用于所有尺寸范围。方法的选择取决于所需的粒子纯度等级。

ISO 8573-1:2010建立了三个粒径范围:0.1至0.5微米,0.5至1.0微米,1.0至5.0微米。每个立方米的最大允许数量的颗粒由纯度等级变化。本说明书不允许存在大于5微米的颗粒用于纯度等级1至5。

ISO 8573 - 4:2001

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在2010版ISO 8573-1中,颗粒大小和最大粒子数与当前的过滤器制造商的能力相协调。这种协调为最终用户、过滤器和压缩机制造商以及测试实验室之间沟通压缩空气系统的需求创造了一种有效的方法。

粒子测试的不同方法

激光粒子计数器:激光粒子计数器(LPC)是一种高性能、灵敏的电子仪器,它是一个很好的方法来确定所有三个粒径范围的粒子纯度等级1和2。LPC可提供快速、现场的颗粒测定。操作简单,每个样品通常需要10分钟。许多型号都有可打印的磁带和/或下载数据到计算机或USB闪存驱动器的能力。虽然LPCs可能成本高昂,如果只有少数样品是在一个不频繁的基础上,他们可以非常有用的颗粒污染问题存在。不是所有LPCs都包括ISO 8573-1中规定的范围。

因为LPC可用于使用现场测试结果快速对多个位置进行采样,所以它是一个很好的故障排除设备。我们有客户将粒子污染源识别为阀门和过滤器外壳的O形圈,柔性管,分配管道和塑料或金属配件。在大多数情况下,污染不是抽样过程的一部分,而是实际制造过程的一部分。

跟踪具有租赁程序,包括必要的校准文档,简化的采样指令和高压扩散器,以防止损坏采样器。采样程序包括背景测试和管材背景测试。这确保采样器在采样压缩空出之前正确运行。

LASAIR ii - 110

Lasair II-110由粒子测量系统,Inc。制造的,在经历污染问题时是一个有用的工具。照片Credit:Trace Analytics,LLC

用显微镜收集滤镜:也可以通过在合适的支架中使用栅格膜并使用光学显微镜进行分析来进行颗粒。全流量采样可与此类采样设备一起使用。该方法不能测量颗粒纯度1和2的0.1至0.5微米的最小颗粒范围。

ISO 8573-4描述了一种采样探针,其插入管道中以捕获样品。To avoid the necessity of tapping into the actual pipe and performing the steps required to ensure isokinetic sampling (the matching of linear flow rates between the product and sample streams), Trace’s AirCheck™ Kit connects at the point of use, which allows for sampling the quality of compressed air in a manner that is representative of how it is being used in the manufacturing process.

痕迹的分析方法需要12,000升压缩空气,以满足1级要求。根据采样插座上可用的压力和流量,采样可能需要两个小时或更长时间才能收集。所有其他纯度等级需要1,200升或更少的空气量,仅需要12分钟或更短时间进行采样时间。

样品用光学显微镜进行分析。这种方法费时费力,但如果由认可的实验室执行,该方法向客户提供第三方ISO 17025认可的实验室报告。在某些情况下,可以确定存在的粒子类型的有用信息。样品重量轻,易于在世界范围内运输。此外,样品可以无限期保存,以便用显微镜或其他更具体的技术重新分析。

显微镜

显微镜经常用于颗粒测定。照片Credit:Trace Analytics,LLC

ISO 8573-4中提到的其他方法用于本讨论中未涵盖的颗粒测定。它们包括冷凝核计数,差分迁移率分析和扫描迁移率粒度。通常必须在现场执行这些技术,并且可以比滤波器采样相当复杂。此外,它们可能无法以易于转换为标准所采用的单位的术语。

固体颗粒含量按质量浓度按ISO 8573-8:2004

颗粒纯度6,7和X通常用于工业工具和气动和操作的机器,空气通过通用过滤器过滤。这些类别的分析仅以质量指定了质量粒子的质量浓度。没有确定粒度或数量。结果是在Mg / m中报告的3.

采集样品的方法与膜法相似,只是在使用前必须记录膜的重量,然后在采集样品后重新称重。这种重量分析法必须考虑到温度、压力、水蒸气和其他可能存在的污染物的影响。

压缩空气系统的粒子采样提示

每当从压缩空气出口取样时,重要的是要确保采样过程本身不会有助于污染。使用点和采样设备之间的连接应短,直线,并由不锈钢制成,没有肘部,齿轮,阀门或死角。这使得在多个样本之间可以轻松清洁。直线连接是重要的,以便在取样之前不丢失或捕获颗粒。

请注意,使用快速断开配件,阀门,仪表或任何带O形圈的任何东西都可以导致散发性颗粒状污染。当试图满足颗粒纯度等级的下限时,这尤其重要。它可能是有益的,使用高纯度阀和配件以及采样设置,以确保符合低粒子要求,例如1类。

当不能使用不锈钢时,用低颗粒脱落性能指定柔性管。粒子测量系统,Inc。聚乙烯,铜,玻璃,铁氟龙和铝。

还应注意避免或尽量减少油管中颗粒的损失。尽量减少弯曲,尽可能平放油管,弯曲半径/内部曲率不小于6英寸。(1)

水蒸气测试符合ISO 8573-3:1999

ISO 8573-3描述了几种测量水蒸气的方法、不确定度水平和检测范围。列出的方法按优先顺序排列。第一层方法包括湿度计,如干湿球温度计、冷镜(冷凝)和电传感器。次要方法包括化学反应,如探测管和光谱学。

空气压缩机系统具有永久性固定安装的常用能在整个系统中提供露点的湿度计

其他的湿度计更适合在实验室中使用——要么是因为费用高,要么是因为缺乏便携性。许多湿度计是可用的,从不灵敏和廉价到非常精确和昂贵的型号。选择湿度计有几个关键:

  1. 它必须涵盖规格所要求的范围。
  2. 它必须能够被校准。
  3. 应知道所需水平测量的精度和精密度。
  4. 它必须有能力适应来自加压气流的样品。

手持式便携式湿度计用于测量压缩空气中的露点比1999年编写ISO 8573-3时更容易获得。检测器管是最便宜的,便携式的方法确定一个近似露点冷藏或干燥剂干燥系统。当然不像校准的湿度计那样精确,检波器管仍然可以提供足够的信息,以符合ISO 8573的水纯度等级。有几个化学反应管制造商和取样设备使用探测器管。通常,这需要一个已知的压缩空气流量,以特定的流量通过管道。空气样品中的水蒸气与试管中的化学物质之间会发生颜色变化或化学反应。这将由一个长度的污点表示,可以使用打印在检测管上的刻度读取。正常的取样时间在2.5到12.5分钟之间变化-取决于检测管类型,安装的干燥器类型,和纯度水平。

流程图

照片Credit:Trace Analytics,LLC

水抽样提示

为了防止渗透到压缩空气样品中的环境水分的干扰,选择不可渗透的材料,例如抛光不锈钢或PTFE。避免使用橡胶等吸湿材料,因为这些材料可以允许环境水分渗透到管道中并影响结果。抛光或电抛光不锈钢的使用对于防止任何水收集在采样装置的内表面上是重要的。

取样装置与取样口之间的任何连接方式都应短、直、无死角。通过限制弯头、三通和阀门来避免潜在的泄漏。

总油测试

有很多不同的词来描述石油。举几个例子,常见的术语包括浓缩碳氢化合物、油雾、油气溶胶、油蒸气、总气态碳氢化合物和总挥发性碳氢化合物——还有很多。油雾通常被称为浓缩碳氢化合物或油雾,其极限/结果以毫克/立方米(毫克/立方米)为单位3.)。油蒸气或气态烃通常以百万分之一(ppm)表示。ISO 8573-1结合了油气溶解和油蒸汽的总油,并报告为Mg / m3.

ISO 8573有一些定义,有助于澄清要测试哪种碳氢化合物:

  • 油:由六个或更多个碳原子组成的烃的混合物(C6 +)
  • 石油气溶胶:悬浮在气态介质中的液体油的混合物,其下降速度/沉降速度可忽略不计
  • 有机溶剂:以下鉴定基团的混合物或组合:醇,卤素烃,酯,酯/醚醇,酮和芳族/字母烃
  • 壁流:液体污染的比例不再悬浮在管道的气流中

油气溶解量每ISO 8573-2:2007

ISO 8573-2描述了收集油气溶胶和油液体样品的方法A和方法B。油蒸气在8573-5中讨论。方法A适用于存在严重污染水平,存在壁面流动,污染水平在1 mg/m之间的取样3.和40毫克/米3.。液体油是由两个高效的聚结过滤器收集的(一个是备份)。典型的测试时间在50到200小时之间。

方法B由两个单独的技术-B1组成,用于全流量,B2用于部分流量采样。这两种技术都适用于0.001至10 mg / m的油污染水平3.。典型的测试时间在2分钟至10小时之间,根据流量,可用的压力和油纯度级限制。

一般来说,取样程序包括阀门、膜固定器以及测量流量、温度和压力的能力。三层高效膜堆叠在膜支架内。膜的表面质量必须为80 ~ 100 g/m2,粒子渗透为<0.0005%,并具有坚固的支撑基座。此外,方法B2使用直线采样探针进行异动条件下的部分流动采样。必须改变分配管道以允许在保持相同的速度条件的同时插入探针。

追踪使用采样方法B1,因为它不太侵扰,可以在各种使用点使用。5,000升的最小风量需要满足0.01 mg / m的1级纯度水平3.。其他纯度课程需要500升空气或更少的空气。

ISO 8573-2中的分析方法要求用一种未指定的溶剂溶解膜上的油,并用红外光谱法分析得到的溶液。痕量分析技术通过使用预加权膜重量测定油。采样后,称量膜的重量,用正戊烷萃取,然后重新称量。

油蒸气和有机溶剂含量测试按照ISO 8573-5:2001

本节指定收集的油蒸气由碳氢化合物与六个或更多的碳原子(C6+)在木炭管。油蒸气分析只适用于第1类和第2类。

主要分析方法是用气相色谱法测定0.001 mg/m范围内的蒸汽含量3.到10毫克/米3.。化学指示剂可以仅用作为初步方法(它们缺乏在低水平下定量所需的灵敏度和特异性)。由五个或多个碳原子组成的更轻的碳氢化合物不包括在总油纯度等级中。这些更轻的烃 - 以及其他气体如一氧化碳,二氧化碳,二氧化硫和二氧化氮 - 在第8573-6节气态污染物含量中解决。这些其他气体没有建立的ISO 8573纯度或限制。

同样,取样程序需要一个取样探针,这一次是安装在一个充满椰子木炭的不锈钢提取管中。如附件A所述的取样程序包括安装在不锈钢充炭管前面的膜固定器、压力和温度计、阀门和流量计。在这种情况下,薄膜保护木炭管免受气溶胶污染。

Trace使用的是市售的玻璃制成的木炭管。与实验室制备的试管相比,这些试管具有更便宜和更可靠的低污染水平的优点。

石油取样提示

油气和蒸汽在非常低的水平下测定。因此,清洁,无油配件对于真正测定空气污染至关重要。拟合中少量的烃污染足以在木炭管上产生不可接受的高水平的油蒸汽(OV)。应该没有突然的压力下降以避免损坏膜。内管直径应该是恒定的和缝隙自由 - 随着球阀的尺寸与管道的尺寸相匹配,以避免损失油。

石油Aerosole

过滤器盒保持三层膜用于油气收集和木炭管收集油蒸汽。照片Credit:Trace Analytics,LLC

避免用可以影响样品的烃含量的溶剂清洁剂。溶剂可以留在O形圈和配件中,令人惊讶的时间很长一段时间,所以只能采用不是C6 +的溶剂。尽管如此,确保空气压缩机入口不在C6 +材料的源附近,例如清洁浴,溶剂废物罐,工艺溶剂/材料或其他环境烃。

如果预期环境空气或工艺空气中存在一定数量的化合物,最好让实验室使用气相色谱/质谱进行OV分析,这是一种很容易识别OV和其他化合物的技术。这些其他化合物可以单独报告,因此不会像使用非特异性检测器(如火焰电离检测(FID))的气相色谱法那样影响OV水平。

欲了解更多信息,请联系Ruby Ochoa,电话:(512)263-0000 ext. 4,电子邮件:CDATest@AirCheckLab.com,或者访问AirCheckLab.com

想了解更多关于食品级空气的信息,请访问www.aperbestpractics.com/standards/food-grade-air.

参考文献

(1)粒子测量系统公司,粒子计数器和粒子计数基本指南,www.pmeasuring.com。

(2)上面引用的ISO 8573规格受版权保护,可用于在线购买http://webstore.ansi.org/