工业效率

压缩空气污染物的取样和测试

根据压缩空气和气体研究所(CAGI)和国际标准化组织(ISO),压缩空气中的三种主要污染物是固体颗粒、水和油。CAGI通过各种教育工具促进空气压缩机的正确使用,而ISO 8573则针对压缩空气纯度和测试方法的特定领域,本文将讨论这些问题。微生物也被CAGI认为是一种主要污染物,但在本文中将不进行讨论。

ISO 8573由九个零件或部分组成,该部分地址压缩空气。ISO 8573-1是提供污染物和纯度课程的主要部分。另外八个部分地址各种污染物的采样技术和分析方法。讨论的每个污染物将参考适当的ISO 8573部分,以及当前版本日期。

根据ISO 8573-4:2001的粒度测试

根据所选择的纯度等级,通过尺寸或质量进行粒​​子测试。在ISO 8573-4:2001下,该测试确定指定尺寸范围内的固体颗粒的数量。并非所有ISO 8573-4中讨论的所有方法都可以用于所有尺寸范围。选择方法取决于所需的粒子纯度等级。

ISO 8573-1:20 0建立了三个粒径范围:0.1到0.5微米,0.5到1.0微米和1.0到5.0微米。每立方米允许的最大粒子数因纯度等级而异。该规范不允许存在纯度等级1到5的大于5微米的颗粒。

ISO 8573-4:2001

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在2010年ISO 8573-1中,粒径和最大粒子数与电流过滤器制造商的能力统一。这种协调创造了一种有效的方法,可以在最终用户,过滤器和压缩机制造商和测试实验室之间传达对压缩空气系统的要求。

不同的颗粒检测方法

激光粒子计数器:激光粒子计数器(LPC)是一种高性能,敏感的电子仪器,并且是确定颗粒纯度1和2的所有三个粒度范围的优异方法。LPC提供快速,现场颗粒测定。操作很简单,每个样品通常需要大约10分钟。许多型号具有可打印的磁带和/或将数据下载到计算机或USB闪存驱动器的能力。虽然LPC可能是经济高昂的,但如果仅少常见,则当存在粒子污染问题时,它们可能非常有用。并非所有LPC都包括ISO 8573-1中指定的范围。

由于LPC可以根据现场测试结果快速地对多个地点进行取样,是一种很好的故障排除装置。我们已经有客户识别出颗粒污染源为阀门和过滤器外壳中的o形圈、软管、分配管道以及塑料或金属配件。在大多数情况下,污染不是取样过程的一部分,而是实际制造过程的一部分。

Trace有一个租赁程序,包括必要的校准文件、简化的取样说明和高压扩散器,以防止对取样器的损坏。取样程序包括本底试验和油管本底试验。这可以确保在对压缩空气出口取样之前,取样器的操作正确。

Lasair II-110

LASAIR II-110,由颗粒测量系统公司制造,当遇到污染问题时是一个有用的工具。图片来源:Trace Analytics, LLC

用显微镜检查滤清器集合:颗粒也可以通过在合适的支架上使用网格膜进行采样,并使用光学显微镜进行分析。全流取样可以与这种类型的取样设备一起使用。对于1级和2级粒子,这种方法不能测量最小范围的粒子,从0.1到0.5微米。

ISO 8573-4描述了插入管道以捕获样本的采样探针。为了避免进入实际管道并执行等速取样所需的步骤(产品和样品流之间的线性流速匹配),Trace的AirCheck™Kit在使用点连接,它允许以一种方式对压缩空气的质量进行抽样,这代表了它在制造过程中是如何被使用的。

Trace的分析方法需要12,000升压缩空气才能满足第一类要求。根据取样口的压力和流量,取样可能需要两个或更多小时来收集。所有其他纯度级别需要1200升或更少的风量和只有12分钟或更少的取样时间。

使用光学显微镜分析样品。这种方法是时间和劳动密集型,但如果由经认可的实验室执行,该方法为客户提供了第三方ISO 17025认可的实验室报告。在一些情况下,可以确定有用的信息关于存在的粒子的类型。样品轻巧,很容易全球运输。另外,样品可以无限期地保持通过显微镜或其他更具体的技术进行再分析。

显微镜

显微镜经常用于粒子测定。图片来源:Trace Analytics, LLC

ISO 8573-4中提到的其他颗粒测定方法不在本文讨论范围内。它们包括凝结核计数,微分迁移率分析,和扫描迁移率颗粒大小。这些技术通常必须在现场进行,可能比过滤取样复杂得多。此外,他们可能不能提供易于转换为标准所使用的单位的结果。

按质量浓度的固体颗粒含量为8573-8:2004

颗粒纯度级别6、7和X通常用于工业工具和气动驱动和操作的机器,空气由通用过滤器过滤。这些类别的分析只根据质量来指定粒子的质量浓度。没有确定颗粒的大小或数量。结果以mg/m表示3.

用于收集样品的方法类似于膜方法,不同之处在于必须在使用之前记录膜的重量,然后在收集样品后重新称重。这种重量分析方法必须考虑到可能存在的温度,压力,水蒸气和其他污染物的影响。

压缩空气系统的粒子采样提示

无论何时从压缩空气出口取样,确保取样过程本身不造成污染是很重要的。使用点和取样设备之间的连接应该是短的、直的,用不锈钢制成,没有弯头、三通、阀门或死角。这使得在多个样品之间易于清洗。直线连接很重要,这样在采样前就不会丢失或困住粒子。

注意,使用快速断开接头、阀门、仪表或任何带有o形环的东西可能会导致零星的颗粒污染。这在试图满足粒子纯度等级1的下限时尤为重要。在取样装置中使用高纯度阀门和配件以确保符合低颗粒要求(如1级)可能是有益的。

当不锈钢不能使用时,指定具有低颗粒脱落特性的柔性管。颗粒测量系统公司(LASAIR®II-110激光颗粒计数器的制造商)提供了以下优先管材类型的列表,按优先顺序:不锈钢,导电聚合物,聚酯,乙烯基(如果增塑剂不干扰),聚乙烯,铜,玻璃,特氟隆和铝。

还应注意避免或最小化管中颗粒的损失。如果可能,将弯曲保持为最小并将管道平放,并且弯曲半径/内曲率不应小于6英寸。(1)

每ITO 8573-3:1999的水蒸气测试

ISO 8573-3描述了几种测量水蒸气的方法,不确定程度和检测范围。列出的方法是首选订单。第一层的方法包括湿度计,例如湿度计(湿式和干灯泡温度计),冷却镜(冷凝)和电气传感器。二级方法包括化学反应,例如探测器管和光谱。

对于空气压缩机系统来说,有一个永久性的固定安装是很常见的湿度计可以在整个系统中提供各个点的露点

其他湿度计更适合实验室使用 - 由于费用或缺乏可移植性。可以使用许多湿度计,从不敏感和便宜到非常精确和昂贵的型号。选择湿度计有很多键:

  1. 它必须涵盖规范所需的范围。
  2. 它必须能够被校准。
  3. 应已知在所需水平下测量的准确性和精度。
  4. 它必须具有适应从加压空气流样本的能力。

用于测量压缩空气中的露点的手持便携式湿度计比ISO 8573-3在1999年写入ISO 8573-3时更容易获得。探测器管是最便宜的便携式方法,用于确定用于冷藏或干燥器干燥系统的近似露点。当然不如校准湿度计一样准确,探测器管仍然可以提供足够的信息来遵守ISO 8573的水纯度等级。有几种化学反应管制造商和使用探测管的采样装置。通常,这些需要已知的压缩空气以以特定的流速流过管。在空气样品中的水蒸气和管中的化学物质之间会发生颜色变化或化学反应。这将由可以使用在探测管上印刷的刻度读取的污渍长度来表示。正常采样时间在2.5和12.5分钟之间变化 - 取决于探测器管式,安装的烘干机类型,纯度水平。

流程图

图片来源:Trace Analytics, LLC

水抽样技巧

为了防止环境水分渗入压缩空气样品流的干扰,选择不透水的材料,如抛光不锈钢或聚四氟乙烯。避免使用吸湿材料,如橡胶,因为这些材料可以让周围的水分渗透到管道,并影响结果。使用抛光或电抛光不锈钢是重要的,以防止任何水收集在采样仪器的内表面。

采样装置和采样插座之间的任何类型的连接都应短,直线且没有死角。通过限制肘部,发球区域和阀门来避免泄漏的可能性。

全油检测总量

有很多不同的词来描述石油。为了命名少数,常见的术语包括浓缩烃,油雾,油气气溶胶,油蒸气,总气体烃和总挥发性烃 - 而且列表进行了。油气溶雾经常被称为浓缩烃或油雾,其限制/结果每立方米(Mg / M)注意到毫克3.)。油蒸气或气态碳氢化合物经常以百万分之一(ppm)表示。ISO 8573-1结合了油气溶胶和油蒸气的总油量,报告为mg/m3.

ISO 8573有一些定义,有助于澄清哪些碳氢化合物需要测试:

  • 油:碳氢化合物的混合物,由六个或六个以上的碳原子(C6+)组成
  • 油气溶解:悬浮在具有可忽略的流速/沉降速度的气态介质中的液体油的混合物
  • 有机溶剂:一种由下列已确定的烃类组成的混合物或组合:醇类、卤代烃、酯类、酯/醚类醇类、酮类和芳香烃/烃类
  • 墙面流动:液体污染的比例不再悬浮在管道的空气流内

油雾测试符合ISO 8573-2:2007

ISO 8573-2描述了用于收集油气和油液样品的方法A和方法B.在8573-5中讨论了油蒸气。方法A旨在用于抽样,其中存在重污染水平,存在壁流,污染水平在1mg / m之间3.和40毫克/米3.。用两种高效率收集液体油,聚结过滤器(一个是备用)。典型的测试时间为50至200小时。

方法B由两种独立的技术组成,b1为全流量采样,B2为部分流量采样。这两种技术都适用于0.001到10毫克/立方米之间的油污染水平3.。典型的测试时间在2分钟到10小时之间,取决于流量、可用压力和油的纯度等级限制。

通常,采样过程包括阀,膜保持器和测量流速,温度和压力的能力。三个高效膜堆叠在膜架内。膜必须具有80至100g / m的表面质量2,颗粒穿透率< 0.0005%,并具有坚固的支撑底座。另外,方法B2在等速条件下采用直式采样探头进行局部流动采样。分配管道必须改变,以便在保持相同速度条件下插入探针。

痕量使用采样方法B1,因为它的侵入性较小,可以在不同的使用点使用。最低风量为5,000升,以满足一级纯度0.01 mg/m3.。其他纯度课程需要500升空气或更少的空气。

ISO 8573-2中的分析方法需要通过红外光谱法通过未指定的溶剂和所得溶液的未指定溶剂对膜上的溶解。痕迹的分析技术通过使用预加载膜来重量测定油。取样后,称量膜,用正戊烷萃取,并重新称重。

油蒸气和有机溶剂含量测试每ISO 8573-5:2001

本节规定了由炭管上具有六个或更多个碳原子(C6 +)的碳氢化合物组成的油蒸汽的集合。仅适用于课程1和2的油蒸汽分析。

主要分析方法是通过气相色谱法,用于蒸气含量为0.001mg / m3.到10毫克/米3.。化学指示管只能作为一种初步的方法使用(它们缺乏低水平定量所需的灵敏度和特异性)。由五个或更少碳原子组成的轻烃不包括在总油纯度类别中。这些较轻的碳氢化合物——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节中讨论。对这些其他气体没有建立ISO 8573纯度等级或限制。

再次,采样过程要求采样探头,这次安装在装有椰子木炭的不锈钢提取管中。附件A中描述的采样步骤包括安装在不锈钢炭填充管的前面的膜支架,压力和温度计,阀门和流量计。这种情况下的膜保护炭管免受气溶胶污染的影响。

痕迹采用由玻璃制成的市售木炭管。这些管具有更便宜并且具有比实验室制备的管更可靠地具有更可靠的污染水平的优点。

油的抽样提示

油气溶胶和蒸汽的测定水平很低。因此,清洁、无油配件对于真正测定空气污染是至关重要的。配件中少量的碳氢化合物污染就足以在木炭管上产生不可接受的高水平的油蒸气(OV)。不应该有突然的压降,以避免破坏膜。内管径应恒定,无缝隙,球阀孔尺寸应与管道尺寸相匹配,以避免油的损失。

油气磨石

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

避免使用带有溶剂的清洁剂,这些溶剂会影响样品中的碳氢化合物含量。溶剂可以在o形环和配件中滞留很长一段时间,所以只有不使用C6+的溶剂才可以使用。并且,一如既往地,确保空压机入口不位于C6+材料的来源附近,如清洗浴、溶剂废物罐、工艺溶剂/材料,或其他碳氢化合物的环境来源。

如果期望在环境或工艺空气中存在许多化合物,最好使用实验室使用气相色谱/质谱法进行OV分析,这是ov和其他化合物之间非常容易辨别的技术。这些其他化合物可以单独报道,因此不影响ov水平,因为气相色谱与非特异性检测器,例如火焰电离检测(FID)。

有关更多信息,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.

要阅读更多关于食品级空气,请访问www.encore-la.com/standards/food-grade-air

参考

(1)粒子测量系统,Inc。,粒子计数器和粒子的基本指南,www.pmeasing.com。

(2)上述ISO 8573规格均受版权保护,可在以下网址购买http://webstore.ansi.org/