Aspirationssystemer: typer, opbygning, kriterier for valg af enhed

Produktionsprocesser er ofte ledsaget af frigivelse af støvpartikler eller gasser, som forurener luften i lokalet. Problemet kan løses af aspirationssystemer, der er projekteret og monteret i overensstemmelse med normkrav.

Vi ser nærmere på, hvordan sådanne enheder fungerer, og hvor de anvendes, og hvilke typer luftrensningsanlæg der findes. Vi angiver de vigtigste arbejdsenheder og beskriver designnormer og installationsregler for aspirationssystemer.

Sådan fungerer det

Luftforurening – en uundgåelig del af mange produktionsprocesser. For at overholde de fastsatte sanitære normer for luftrenhed anvendes aspirationsprocesser. Med deres hjælp kan man effektivt fjerne støv, snavs, fibre og andre lignende urenheder.

Aspiration er en sugning, der udføres ved at skabe et område med lavt tryk i umiddelbar nærhed af forureningskilden.

For at skabe sådanne systemer kræves der omfattende specialviden og praktisk erfaring. Selvom aspirationsudstyrs drift er tæt forbundet med funktionen af ventilationssystemer, vil ikke enhver ventilationsspecialist kunne håndtere projektering og montering af denne type udstyr.

For at opnå maksimal effektivitet kombineres ventilations- og aspirationsmetoder. Ventilationssystemet i produktionslokalet skal være udstyret med et til- og udsugningsanlæg for at sikre konstant tilførsel af frisk luft udefra.

Aspiration anvendes bredt inden for følgende industrigrene:

• knuseproduktion;
• træbearbejdning;
• fremstilling af forbrugerprodukter;
• andre processer, der ledsages af frigivelse af store mængder stoffer, der er skadelige at indånde.

Det er ikke altid muligt at sikre medarbejdernes sikkerhed med standardbeskyttelsesmidler, og aspiration kan være den eneste mulighed for at etablere en sikker produktionsproces på værkstedet.

Aspirationsinstallationer er designet til effektiv og hurtig fjernelse af forskellige små urenheder fra luften, der dannes under industriel produktion

Fjernelse af forurening ved hjælp af denne type systemer sker gennem specielle luftkanaler, der har en stor hældningsvinkel. Denne position forhindrer dannelsen af såkaldte stillestående zoner.

Mobile ventilations- og aspirationsanlæg er nemme at installere og betjene, og de egner sig perfekt til små virksomheder eller endda til hjemmeværkstedet.

Effektiviteten af et sådant system måles ved graden af ikke-udblæsning, dvs. forholdet mellem mængden af fjernede forurenende stoffer og massen af skadelige stoffer, der ikke er kommet ind i systemet.

Der skelnes mellem to typer aspirationssystemer:

• modulære systemer – stationær enhed;
• monoblokke – mobile enheder.

Derudover klassificeres aspirationssystemer efter trykniveau:

• lavtryks – under 7,5 kPa;
• mellemtryks – 7,5-30 kPa;
• højtryks – over 30 kPa.

Udstyret i et aspirationssystem af modulær og monobloktype er forskelligt.

Forklaring til diagrammet: 1 – kilde til frigivelse af støv (kornforarbejdningsudstyr), 2 – udsugningshætte, 3 – centrifugalventilator, 4 – luftkanaler, 5 – cyklon, 6 – støvopsamlingsbeholder (+)

Monoblokke består af følgende elementer:

• ventilator;
• separator;
• affaldsbeholder.

Separatoren er et filter, der renser luften, der passerer gennem enheden. Affaldsbeholderen kan være enten stationær, dvs. indbygget i monoblokken, eller aftagelig.

Sådan en enhed kan købes færdig og blot installeres på et passende sted til aspirationsprocedurer. Desuden er det ikke svært at tilslutte dem til eksisterende centraliserede systemer.

Modulære systemer er mere komplicerede at installere og dyrere, men deres brug er betydeligt mere effektiv end ved brug af monoblokkonstruktioner. Sådanne systemer er ikke standard; de designes først under hensyntagen til specifikke forhold og opgaver.

Her tages der hensyn til en række faktorer:

• karakteristika for produktionslokalet;
• særlige forhold ved den teknologiske proces;
• kvaliteten af det transporterede medium osv.

Normalt er det et centraliseret system, der består af et sæt luftkanaler og en sugeenhed. For større virksomheder kan der anvendes et system med ikke én, men to eller flere sådanne enheder.

Materialet i luftkanalerne kan variere afhængigt af arten og mængden af forurening, der skal transporteres gennem dem.

Udsugningen og afskærmningen monteres så tæt som muligt på det område, hvorfra forureningen skal fjernes, men det må ikke forhindre personalet i at udføre deres arbejdsopgaver.

De mest holdbare anses for at være konstruktioner af sort metal, men de er også de dyreste. Under alle omstændigheder forbindes individuelle sektioner af luftkanalerne tæt med flanger, der er fastgjort med bolte.

Blandt fordelene ved aspirationssystemer kan nævnes:

• relativ enkelhed i konstruktionen;
• kompatibilitet med forskellige typer produktionsudstyr;
• sikkerhed for miljøet;
• mulighed for automatisering af arbejdet;
• forøgelse af brandsikkerheden i lokalerne osv.

Til ulemperne ved sådanne anlæg hører først og fremmest øgede elomkostninger, især ved forkert projektering, samt lav slidstyrke på metalkanaler. Disse forhold bør overvejes ved valg af passende konstruktion.

Hvorfor projektering er nødvendig

For at skabe et modulært aspirationssystem projekteres installation af følgende elementer:

• lokalt udsugning;
• skrå kanaler;
• filteranlæg;
• højtryksventilator osv.

Som lokalt udsugning kan forskellige enhedsmodeller anvendes, f.eks. sidesug, konstruktioner af typen 'paraply', 'afdækning' og andre. Kanaler føres fra affaldsopsamlingsstedet til punktet for deres flytning til det ydre rum.

Filtersystemet kan indebære både fjernelse af renset luft fra lokalet og tilbageføring af den efter filtrering til opsamlingsstedet.

Stationære aspirationssystemer i store virksomheder – det er store konstruktioner, der bør projekteres under hensyntagen til lokalets særlige forhold, forureningskarakteristika, ventilationssystemets konfiguration og mange andre parametre.

Før udarbejdelse af projektet for aspiratiansanlægget er det nødvendigt at udføre en teknisk undersøgelse af objektets tilstand. På dette trin kan man identificere og afhjælpe systemets mangler. Tilsvarende kontrol kan også udføres på eksisterende ventilations- og aspirationssystemer.

Aspirationens effektivitet afhænger i høj grad af luftmængderne, der passerer gennem kanalerne pr. tidsenhed. Jo større denne værdi, desto dyrere er installationen af konstruktionen samt driftsomkostningerne.

Hvis systemets komponenter vælges korrekt, kan omkostningerne, både initiale og driftsmæssige, reduceres betydeligt.

Et stationært aspirationssystem består af mange moduler og elementer, hvis konfiguration tilpasses individuelt for hver virksomhed for at sikre maksimal effektivitet (+)

Dette omfatter valg af passende udsugningsenhed, korrekte beregninger for fordeling af tilluften osv. Som følge heraf reduceres belastningen på systemet, filtrene kræver sjældnere rengøring, ventilatorernes levetid øges osv.

Nogle ejere af industrianlæg vælger den nemmeste vej, når de vælger et rensningssystem. De tager udgangspunkt i parametrene for en cykloninstallation og angiver blot driftsbetingelserne til leverandøren: luftflow og forureningstype.

Som et resultat får de en enhed, hvis ydeevne er valgt ud fra tabeller uden hensyntagen til andre parametre. Erfarne designere hævder, at en sådan tilgang normalt fører til øgede omkostninger og reduceret effektivitet af udstyret.

Prisen på en cyklonanlæg er højere, jo større luftmængder, der passerer igennem den. Hvis man optimerer det eksisterende luftfordelingssystem, kan man vælge udsugninger og filtre, der giver den ønskede effekt med mindre luftforbrug.

Sådant udstyr vil være billigere, besparelsen kan udgøre omkring en tredjedel af de samlede omkostninger. Derfor bør man før valg af udstyr til aspirationssystemet sørge for teknisk ekspertise og invitere erfarne designere.

Særlige forhold ved montering af sådanne konstruktioner

Da der transporteres betydelige mængder forurening gennem aspirationssystemernes luftkanaler, stilles der også højere krav til styrke for sådanne konstruktioner, i modsætning til indblæsningsventilationssystemer.

Til fremstillingen anvendes stål med tykkelse fra 1,2 til 5,0 mm, og til formstykker anbefales det at bruge stål, der er 1,0 mm tykkere end selve kanalmaterialet.

Til luftkanaler i aspirationssystemer skal der anvendes kraftigt pladestål på mindst 1,2 mm tykkelse. Aftagelige samlinger vil gøre rengøringsprocessen af systemet for forurening lettere.

Det er forbudt at fastgøre aspirationskanaler med klemmer på ophæng. Kun brug af klemmer fastgjort med beslag er tilladt, i nogle tilfælde anvendes kæder som fastgørelse.

Den maksimale afstand mellem beslagene skal være tre meter for rør med diameter over 40 mm og fire meter – for konstruktioner med diameter 400 mm eller mindre. Disse parametre vil sikre tilstrækkelig styrke af konstruktionen og reducere risikoen for, at luftkanalerne rives af under drift.

En yderligere særlig egenskab ved aspirationskanaler er, at de ret ofte skal adskilles for at rengøre dem for ophobet snavs på væggene. Desuden skal enkelte elementer udskiftes periodisk på grund af hurtig slitage.

Af denne grund anbefales det at bruge hurtigkoblingssamlinger til montering af konstruktioner frem for traditionelle flanger, som hurtigt bliver ubrugelige ved hyppig adskillelse og samling.

For at undgå ophobning af forurening i aspirationssystemets konstruktion, skal luftkanalerne have den korrekte hældning, som afhænger af den beregnede hastighed af luftmassebevægelsen.

Til regulering af luftstrømme anvendes skrå spjæld, som viser mindre modstand mod strømmen og bedre forhindrer ophobning af snavs. Brug af reguleringsspjæld i aspirationssystemer anbefales ikke. Det er meget vigtigt, at luftkanalerne er placeret i den rigtige vinkel.

Konstruktionens position afhænger af den indstillede luftstrømshastighed, som bestemmes af arten af de forurenende stoffer, der fjernes. For at opnå en hastighed på omkring 20 m/s kræves en hældning på 60°, for en hastighed på 45 m/s – en vinkel på mindre end 60° osv.

Hvis arten af forurenende stoffer gør det muligt at forudsige ophobning af klæbrigt støv i luftkanalerne, anbefales det at designe sådanne industrielle aspirationssystemer fra starten med henblik på maksimal luftstrømshastighed.

I små aspirationssystemer kan en polyethylenslange med passende diameter bruges til udsugningsanordninger. Det er et praktisk, men ikke særligt holdbart element, som med tiden skal udskiftes.

For at lette rengøringsprocessen indsættes specielle indlæg af film, papir og andre egnede materialer i luftkanalerne. Almindelige husholdnings- og endda nogle industrielle ventilatorer er ikke egnede til aspirationssystemer, selvom de har tilstrækkelig høj ydelse.

Der er brug for enheder med øget slidstyrke, som kan arbejde under høj belastning i længere tid uden afbrydelser.

Et almindeligt problem for lav-effektive aspirationssystemer – lufttab. For at forhindre dette fænomen anbefaler eksperter at vælge ventilatorer med en vis effektreserve. I praksis kan lufttab nå op på 30% i forhold til de beregnede data.

Forkert valg af lokalt udsug kan påvirke hele systemet negativt. Man må ikke vælge et sådant element uden at tage hensyn til de specifikke forhold i produktionsprocessen.

I nogle tilfælde vil en “paraply”-type afskærmning være effektiv, i andre – “vitrine”, aftræksskab, kabine osv. Dette skal absolut koordineres med processingeniøren på den specifikke produktion.

Størstedelen af aspirationsanlæg er designet til at transportere renset luft til atmosfæren, men nogle gange returneres sådanne luftmasser til produktionslokalet (+)

Til grovrensning af luft fra støv anvendes støvsække, skilleloftsløse støvkamre, beholder-gasledninger, tørre cykloner og andre lignende anordninger afhængigt af støvets art.

For mellemrensning anvendes ofte skrubbere, mens finrensning udføres med et sæt af midler, der kan inkludere et cyklon-type elektrofilter og et posefilter. I nogle tilfælde bruges et højtryks Venturi-rør eller andre egnede aggregater.

Hvorfor der opstår problemer

Selv når der er et aspirationsanlæg i produktionslokalet, skal man periodisk kontrollere luftens forureningsniveau. Det kan ske, at systemet fungerer normalt, filtrene er i orden, men luftforureningen forbliver for høj.

Årsagerne til manglerne kan være nogle fænomener:

• Støv, der har samlet sig i kanalerne;
• Lav ydeevne fra udsugningsventilatoren;
• For stort luftforbrug;
• Utilstrækkelig tilførsel af frisk luft.

Hvis der ophobes store mængder støv i kanalerne, tyder det på, at projektet oprindeligt indeholdt for lave luftstrømshastigheder. En anden årsag til dette fænomen er fejl i konfigurationen af aspirationssystemets elementer.

At forhindre rettidig fjernelse af støvpartikler fra systemet kan skyldes tilstedeværelsen af alt for skarpe sving, sektioner med lille hældning, manglende tilstrækkeligt antal rengøringsluger osv.

Hvis aspirationssystemet er designet og/eller monteret med fejl, vil det blive udsat for forhøjede belastninger og snart blive ubrugeligt

Forkert montering eller fejl kan forårsage for store lufttab i systemet, hvilket fører til en generel reduktion af enhedens ydeevne. Lækage af luftstrømme kan også opstå som følge af forkert funktion af filtersystemet. Af denne grund anbefales det ved beregninger at indregne en tilstrækkelig procentdel for sådanne tab.

Hvis der passerer tilstrækkelig luft gennem systemet, men systemet stadig ikke viser den forventede effektivitet, bør man måske genoverveje designet af den lokale udsugning/afdækning.

Den skal placeres således, at den opsamler maksimale mængder forurening og forhindrer dem i at komme ind i rummets luft. Denne konstruktion designes så den ikke forstyrrer personalets arbejde og bevægelse.

Før udarbejdelse af projektet for et stationært aspirationssystem skal der udføres en teknisk undersøgelse af produktionslokalet for at fastlægge luftskiftets størrelse og systemets hovedparametre (+)

Hvis der ikke kommer tilstrækkelig frisk luft ind i lokalet, vil der ikke være nok til aspirationssystemets drift. For at kompensere for den forhøjede effektivitet af luftskiftet monteres der i produktionslokalet en tilførselsventilation med varmegenvinding ventilation med varmegenvinding.

I varme værksteder er opvarmning af udeluft ikke nødvendig. Det er tilstrækkeligt at lave en åbning i væggen og lukke den med et spjæld.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Her er en oversigt over udpakning og installation af det mobile udsugningssystem RIKON DC3000 til træbearbejdningsindustrien:

I denne video demonstreres et stationært udsugningssystem, der anvendes ved møbelproduktion:

Udsugningssystemer – en moderne og pålidelig måde at rense luften i industrielle lokaler for farlige forureninger. Hvis konstruktionen er korrekt designet og monteret uden fejl, vil den vise høj effektivitet med minimale omkostninger.

Har du noget at tilføje, eller har du spørgsmål om emnet udsugningssystemer? Skriv venligst en kommentar til indlægget. Kontaktformularen findes i nederste blok.