壓縮空氣中的露點常見問題及解決方案

一、什么是露點？

　　露點溫度用于衡量氣體中的水氣含量。水具備這樣一種特性：能夠在多種條件下以液體、固體或氣體的形式存在。為了解水蒸氣的性質(zhì)，首先要知道氣體的一般性質(zhì)。

　　對于任何氣體混合物而言，總壓等于所有組分氣體的分壓之和。這就是道爾頓定律，其表示如下：

P總和=P1+P2+P3…

　　混合物中任何氣體的量都可以用壓力來表示?？諝獾闹饕煞质堑獨狻⒀鯕夂退畾?，因此大氣總壓由這三種氣體的分壓組成。雖然氮氣和氧氣的濃度較為穩(wěn)定，但水氣的濃度變化很大，必須通過測量來確定。

　　水氣的最大分壓隨溫度變化而變化。例如，溫度為20°C時，水氣的最大分壓為23.5 mbar。23.5 mbar被稱為20°C時的“飽和水氣壓力"。在20°C的“飽和"環(huán)境下，添加更多水氣會發(fā)生冷凝。這種冷凝現(xiàn)象可用來測量水氣含量。

　　水氣濃度未知的氣體經(jīng)過一個溫度受控的表面。將表面冷卻，直至形成冷凝。冷凝形成時的溫度稱為“露點溫度"。因為溫度與飽和水氣壓力之間存在*的相關(guān)性（請注意，水氣的最大分壓，又稱“飽和水氣壓力"，隨溫度變化而變化），所以測量氣體的露點溫度就可以直接測量水氣的分壓。知道露點溫度，就可以計算出或查到對應(yīng)的飽和水氣壓力。下表顯示了一些溫度值及其對應(yīng)的飽和水氣壓力值：

二、露點與霜點有何區(qū)別？

　　露點(Td)是含水氣的氣體在恒壓下達到飽和時的溫度。這是相對于冰點以上的溫度而言的，此時表面冷凝物是液態(tài)水。霜點(Td/f)指低于冰點時的飽和溫度，對應(yīng)的表面為冰。實際上，在冷凍條件下，霜往往比露珠更早形成。

　　這種差異是由于水氣在水面或冰面上方時，其分壓發(fā)生輕微變化造成的。這種變化被用來計算代表高于和低于冰點溫度的飽和點的值。低于冰點溫度時的飽和點越低，Td與Td/f之間的差異就越大（請參見圖表）。

　　理解這種差異的一個簡單方法是，當(dāng)露點低于0°C時，霜點將被用來表達此時的狀態(tài)。維薩拉儀表默認使用相應(yīng)的Td/f，并且可以計算和輸出您的應(yīng)用所需的任一變量。

三、露點與“壓力露點"有何區(qū)別？

　　在高于大氣壓的壓力條件下測量氣體的露點溫度時，我們會用到“壓力露點"這一術(shù)語。它是指氣體在壓力環(huán)境下的露點溫度。這一點非常重要，因為改變氣體壓力會改變該氣體的露點溫度。

四、壓力對露點有什么影響？

　　增大氣體壓力會使該氣體的露點溫度升高。例如，大氣壓力為1013.3 mbar，此時露點溫度為-10°C。由上表可知，水氣的分壓（用符號“e"表示）為2.8 mbar。如果將空氣壓縮，使總壓力加倍到2026.6 mbar，那么根據(jù)道爾頓定律，水氣的分壓e也將加倍到5.6 mbar。5.6 mbar對應(yīng)的露點溫度約為-1°C，因此很明顯，增大空氣壓力也會使空氣的露點溫度升高。相反，將壓縮空氣膨脹到大氣壓力會降低所有氣體組分（包括水氣）的分壓，從而降低氣體的露點溫度?？倝毫εc水氣分壓e的關(guān)系可表示為：P1/P2=e1/e2。

　　通過將露點溫度換算為對應(yīng)的飽和水氣壓力，可以輕松地計算出總壓力變化對飽和水氣壓力的影響。然后可以將新的飽和水氣壓力值轉(zhuǎn)換回對應(yīng)的露點溫度。這些計算可以使用表格手動完成，也可以借助各種軟件進行。提供多種采樣單元硬件（包括快速斷路器、冷卻線圈和焊接的壓縮配件），使露點傳感器可以在任何工藝過程中輕松安裝。

五、為什么了解壓縮空氣中的露點很重要？

　　壓縮空氣中露點溫度的重要性取決于空氣的預(yù)期用途。在很多情況下，露點并非關(guān)鍵（氣動工具的便攜式壓縮機、加氣站輪胎充氣系統(tǒng)等）。

　　有些情況下，露點很重要，因為輸送空氣的管路暴露在冰凍溫度下，高露點可能導(dǎo)致管路凍結(jié)和堵塞。許多現(xiàn)代工廠利用壓縮空氣來操作各種設(shè)備，如果內(nèi)部部件上發(fā)生冷凝，有些設(shè)備可能會出現(xiàn)故障。有些需要壓縮空氣的水敏工藝（例如噴漆）可能有特定的干燥規(guī)范。另外，醫(yī)療和制藥工藝可能會將水氣和其他氣體視為污染物，要求達到非常高的純度。

六、壓縮空氣中露點溫度通常的范圍是多少？

　　壓縮空氣中的露點溫度范圍上限為環(huán)境溫度，低可達-80°C，有時在特殊情況下會更低。沒有空氣干燥能力的壓縮機系統(tǒng)往往會產(chǎn)生在環(huán)境溫度下飽和的壓縮空氣。裝有冷干機的系統(tǒng)中的壓縮空氣會流經(jīng)某種冷卻式熱交換器，從而使氣流中的水冷凝析出。這些系統(tǒng)通常會產(chǎn)生露點不低于5°C的空氣。吸干機系統(tǒng)中的干燥劑吸收氣流中的水氣，可產(chǎn)生露點為-40°C的空氣，必要時可進一步干燥。適用于儀表空氣的ANSI/ISA-7.0.01-1996。

七、壓縮空氣的質(zhì)量標準是什么？

　　ISO8573.1是具體說明壓縮空氣質(zhì)量的國際標準。該標準定義了三類空氣質(zhì)量的限值：

　　1、任何殘余顆粒物的最大顆粒尺寸

　　2、允許的最高露點溫度

　　3、最大殘余油含

　　下表中每個類別都具有一個介于1到6之間的質(zhì)量等級編號，其依據(jù)為表中所示的參考值。例如，如果某個系統(tǒng)符合ISO8573.1標準，且等級被評定為1.1.1，則它能提供露點不高于-70°C的空氣?？諝庵兴袣堄囝w粒物尺寸不超過0.1μm，最大油含量為0.01 mg/m3。另有其他壓縮空氣質(zhì)量標準，例如適用于儀表空氣的ANSI/ISA-7.0.01-1996。

八、如何可靠地測量壓縮空氣中的露點？

　　露點測量的一些原則適用于所有類型的儀表，無論制造商是誰：

　　1、選擇具有正確測量范圍的儀表：有些儀表適合測量高露點，但不適合測量低露點。同樣，有些儀表適測量非常低的露點，但在暴露于高露點時，性能會受到影響。

　　2、了解露點儀表的壓力特征：有些儀表不適合在加工壓力下使用?？梢园惭b這些儀表來測量膨脹到大氣壓力后的壓縮空氣，但如果壓力露點是所需的測量參數(shù)，則測量的露點值必須進行壓力補償校正。

　　3、正確安裝傳感器：遵循制造商的說明。不要在短管末端或其他無氣流的管道的“死區(qū)"部分安裝露點傳感器。

　　維薩拉生產(chǎn)的露點系列儀表，是測量壓縮空氣露點溫度的理想之選。DRYCAP®傳感器技術(shù)可在低至-80°C的環(huán)境溫度下快速測量露點，且在整個范圍內(nèi)都能保持±2°C的準確度。

除上述一般原則，在選擇和安裝維薩拉露點儀表時還應(yīng)考慮以下事項：

　　A.露點傳感器的最佳安裝方式是將傳感器與壓縮空氣管路隔離開來?？蓪鞲衅靼惭b在“采樣單元"中，然后將該單元采用T型方式連接到壓縮空氣管路。會有少量壓縮空氣排出并流經(jīng)傳感器。采樣單元應(yīng)由不銹鋼制成，并用導(dǎo)管(1/4"或6 mm)連接到T形接頭。在采樣單元和空氣管路之間安裝一個隔離閥將會非常實用，便于輕松地安裝和拆卸傳感器。

　　B.流量調(diào)節(jié)裝置對于控制流經(jīng)傳感器的氣流不可少的。所需的流速僅為1 slpm。調(diào)節(jié)裝置可以是泄露螺釘或閥門。為了測量壓力露點，應(yīng)將調(diào)節(jié)裝置安裝在傳感器的下游，以便當(dāng)隔離閥打開時，傳感器處于工藝過程壓力之中。要在大氣壓力下測量露點，應(yīng)將調(diào)節(jié)裝置安裝在露點傳感器的上游。

　　C.請勿在超過推薦流速的空氣中采樣。測量壓力露點時，流速過高會在傳感器處產(chǎn)生局部壓降。因為露點溫度對壓力很敏感，這會導(dǎo)致測量出錯。

　　D.最佳的氣流導(dǎo)管材質(zhì)是不銹鋼(SS)。非金屬管能吸收和解吸水氣，導(dǎo)致測量響應(yīng)滯后。如果沒有不銹鋼管，請考慮使用PTFE或其他不吸水的材料。不要使用透明塑料管或黃色橡膠管。

　　E.通過將傳感器直接安裝在壓縮空氣管路中，可以降低露點儀表的安裝成本。在這些情況下，應(yīng)選擇一個傳感器有足夠氣流且壓縮空氣溫度等于或接近環(huán)境溫度的位置，這一點非常重要。

九、露點傳感器出現(xiàn)故障的警示信號是什么？

　　儀表總是顯示一個值，仿佛輸出或顯示被鎖定了。

　　儀表“觸底"，其讀數(shù)始終為可能的低值。

　　儀表讀數(shù)不穩(wěn)定，在很寬的數(shù)值范圍內(nèi)快速或隨機變化。

　　儀表顯示不可能的干/濕露點值。

十、應(yīng)該多久檢查或校準一次露點傳感器？

　　最好遵循制造商的建議。維薩拉建議校準間隔為一年或兩年，視儀表具體型號而定。有時，對照經(jīng)過校準的便攜式儀表進行簡單的現(xiàn)場檢查就足以驗證其他儀表的運行是否正常。維薩拉在每種儀表的對應(yīng)用戶指南中提供了詳細的校準信息。如果您對露點儀表的性能有任何疑問，請隨時檢查其校準情況。