Сжатый воздух: новый подход к регламентации чистоты

В 1991 году Международная организация по стандартизации (ИСО) выпустила международный стандарт ИСО 8573-1:1991 на классы качества сжатого воздуха [1]. К тому времени промышленность СССР в течение почти 20 лет руководствовалась нормами ГОСТ 17433, последняя редакция которого [2] действует в настоящее время как межгосударственный стандарт стран СНГ. Сопоставление требований к качеству сжатого воздуха, установленных в этих двух документах, приведено в журнале «Приводная техника», 1997, №1, с. 45-47.

В 1997 году специалисты в рамках Технического комитета ИСО/ТК 118 «Компрессоры, пневматические инструменты и машины» приступили к пересмотру стандарта [1] с учетом опыта его применения в разных странах. В ходе пересмотра проявилось различие в подходах к установлению классов: с одной стороны — рабочей группы ИСО, с другой — специалистов России и Украины, в том числе авторов стандартов [2,4].

Проект, предложенный рабочей группой ИСО в 1998 году, во-первых, предусматривал установление классов содержания твердых частиц, исходя из количества частиц в заданных интервалах их размеров. В стандартах [1,2] классы определялись максимальным размером частиц в микрометрах и их максимальной концентрацией в миллиметрах на кубометр воздуха.

Эксперты России и Украины возразили против предложенного подхода, мотивируя свою позицию такими аргументами:

• новая система классификации по содержанию твердых частиц не соответствует характеристикам промышленных фильтров-влагоотделителей, которые обеспечивают требуемый класс чистоты;
• малые размеры частиц не устанавливаются и не контролируются, тогда как сжатый воздух может содержать большое количество таких частиц, что для определенных условий эксплуатации приведет к недопустимому уровню загрязненности;
• влияние твердых частиц на работоспособность пневмоустройств проверено многолетним опытом эксплуатации и экспериментальными исследованиями на основе определения максимальных размеров и массовой концентрации частиц; проверенных данных об исследованиях на основе определения гранулометрического состава загрязнителей пока нет, поэтому невозможно выбрать класс, опираясь на практический опыт;
• определение классов чистоты по содержанию твердых частиц усложняется, так как на результаты измерений оказывают влияние такие факторы, как слипание частиц, восприятие частиц масла или микроорганизмов в качестве твердых загрязнителей и т.п.;
• определение классов чистоты по содержанию твердых частиц по новой системе требует использования методов с применением микроскопа или автоматических счетчиков частиц, которые значительно сложнее весового метода.

Кроме того, авторы проекта 1998 года исходили из предположения, что вода в жидкой фазе должна полностью отсутствовать в сжатом воздухе. В стандарте [1] тоже не было классификации в зависимости от содержания жидкой воды, а были только классы по максимальной точке росы при максимальном давлении (классы от 1 до 6). Однако был предусмотрен класс 7, для которого точка росы не устанавливалась, что позволяло к нему относить пневмосистемы с наличием воды. Этот класс соответствовал четным классам стандарта [2]. Но в проекте 1998 года даже такой класс отсутствовал.

Эксперты России и Украины обосновали свое несогласие с проектом стандарта ИСО следующим:

• в практике существует множество пневмосистем, в которых компрессоры не оснащены устройствами осушки сжатого воздуха, в частности передвижные компрессоры или компрессоры транспортных средств;
• в пневмосистемах с осушителями воздуха рефрижераторного типа при резких изменениях температуры окружающей среды происходит конденсация водяных паров, что приводит к появлению жидкой воды в системах;
• определенное количество жидкой воды допускается в сжатом воздухе, используемом в металлургии, судостроении, горнодобывающей отрасли, строительстве, производстве стройматериалов, удобрений и т.п., поскольку осушка сжатого воздуха в этих случаях приведет к неоправданным материальным затратам;
• многолетний опыт эксплуатации промышленных пневмосистем подтверждает наличие в них жидкой воды;
• мировые производители пневмооборудования изготавливают широкую номенклатуру фильтров-влагоотделителей, конденсатоотводчиков, водосборников, которые имеют спрос у создателей пневмосистем, а значит, в пневмосистемах есть вода;
• существуют международные стандарты на фильтры-влагоотделители [4,5], а также национальные и региональные стандарты на эти изделия.

Фактически 95-97 % всех предприятий стран СНГ используют в производственных процессах сжатый воздух, качество которого соответствует четным классам по стандарту [2], и это отвечает условиям эксплуатации пневмооборудования. Принятие предложенной редакции стандарта ИСО подталкивало бы потребителей к значительным изменениям в технологии подготовки сжатого воздуха с резким неоправданным его подорожанием практически на всех предприятиях мирового сообщества и, в первую очередь, стран СНГ и бывшего социалистического содружества (СЭВ), где применялась система классификации согласно [2]. Учитывая необходимость гармонизации национальных правовых и технических норм с международными и европейскими, внедрение новой классификации качества сжатого воздуха вопреки сложившимся в СНГ особенностям и традициям означало бы для отечественных производителей изменение всей системы нормирования в областях, связанных с использованием сжатого воздуха. Это могло потребовать внесения изменений в техническую документацию и системы пневмоснабжения.

Базируясь на совместной заинтересованности в сохранении принципов классификации по [2], в сентябре 1999 года эксперты от России (ООО «ЭНСИ», пос. Селятино, Московской обл.) и Украины (СП «ЭРСИТ» и НИИгидропривод, г. Харьков) выступили с единых позиций на заседаниях технического комитета ИСО/ТК118, подкомитета ИСО/ТК118/ПК4 «Качество сжатого воздуха» и рабочей группы ИСО/ТК118/ПК4/РГ1 «Методы определения содержания загрязнителей в сжатом воздухе» и убедили своих оппонентов в практической целесообразности своего подхода.

После неоднократных встреч, дискуссий и принятия компромиссных решений специалисты согласовали стандарт ИСО 8573-1:2001, который был опубликован Центральным секретариатом ИСО в 2001 году [6].

Это было нечасто встречающееся в практике СНГ событие, когда принципиальная позиция специалистов по пневмоприводам и энергосбережению позволила отстоять интересы отечественной промышленности. По ориентировочным расчетам, выполненным в СП «ЭРСИТ», экономический эффект от принятия наших предложений составил в целом по СНГ около 100 млн долларов США, в том числе для России — 73 млн. и для Украины — 14 млн.

Стандарт ИСО 8573-1:2001 оговаривает пять видов загрязнителей сжатого воздуха:

• твердые частицы;
• вода в парообразном и жидком состояниях;
• масло в виде аэрозоля, жидкости и пара;
• газовые примеси;
• микробиологические организмы.

Регламентируемое в [2] содержание кислот и щелочей не было включено в новый стандарт поскольку предложения с нашей стороны поступили на предпоследней стадии разработки. Однако, ограничение этих примесей рабочая группа сочла существенным и предполагает вернуться к обсуждению этой нормы при проведении систематической пятилетней проверки стандарта.

Классы чистоты по содержанию твердых частиц приведены в таблице 1. Классы от 1 до 5 разделены по количеству частиц размером от 0,1 до 5 мкм (в трех диапазонах), содержащихся в одном кубометре воздуха, приведенного к стандартным условиям: температура воздуха — плюс 20° С, абсолютное давление — 1 бар (0,1 МПа), относительное давление водяного пара — 0. Более «грубые» классы 6 и 7 подразделены по предельным значениям размера частиц в микрометрах и их концентрации в миллиграммах на кубометр воздуха.

Классы по содержанию водяных паров (по влажности) от 1 до 6 заданы точкой росы в градусах Цельсия при действительном давлении (таблица 2), а классы по содержанию жидкой фазы воды от 7 до 9 — ее концентрацией в воздухе (таблица 3).

Суммарная концентрация масла в виде аэрозоля, жидкости и пара определяет классы по содержанию масла от 1 до 4 (таблица 4). Для всех трех загрязнителей (твердые частицы, влага, масло) предусмотрен «особо чистый» класс 0, требование к которому устанавливает потребитель или поставщик пневмооборудования, и эти требования жестче, чем нормы для класса 1.

Газовыми загрязнителями, оговоренными в стандарте, являются окись и двуокись углерода, сернистый ангидрид, окись и двуокись азота, углеводороды с атомами углерода в ряду от С1 до С5. Предельные нормы содержания газов в сжатом воздухе стандартом не установлены. Предполагается, что потребитель или поставщик будет устанавливать нормы в зависимости от конкретных условий применения.

Микробиологические микроорганизмы могут рассматриваться как твердые загрязнители, находящиеся в сжатом воздухе. Но если активность живых бактерий, грибков, дрожжей, плесени, образующих колонии, важна для задания качества сжатого воздуха, стандарт подразделяет его на две категории: стерильный и нестерильный.

Условное обозначение класса чистоты сжатого воздуха состоит из обозначений классов по трем основным загрязнителям и записывается трехзначным числом в таком порядке: твердые частицы, влажность или жидкая вода и масло. Если класс по какому либо из загрязнителей не определяется, на его месте в трехзначном числе проставляется дефис. Данные о содержании газового или микробиологического загрязнителя приводят дополнительно вне условного обозначения. В 2002 году разработан и представлен на утверждение проект государственного (национального) стандарта Украины (ДСТУ), в который полностью введен стандарт ИСО 8573-1:2001.

Для того, чтобы по возможности сблизить требования, установленные в стандартах [6] и [2], упростить переход к регламентации чистоты сжатого воздуха по международным стандартам и снизить затраты, требуемые для достижения необходимого уровня загрязненности, в ДСТУ включено национальное приложение, содержащее дополнительные классы (промежуточные или расширительные), которые допускается применять в промышленности Украины. Промежуточные классы обозначены номером расположенного рядом класса по ИСО и строчной буквой, а расширительные — следующим за классом по ИСО номером.

Дополнительные классы по твердым частицам приведены в таблице 5, по влажности — в таблице 6, по жидкой воде — в таблице 7, по маслу — таблице 8.

Второе национальное приложение содержит не предусмотренные в [6] классы по следующим видам загрязнителей — газы (таблица 9), микробиологические организмы (таблица 10), кислоты и щелочи (таблица 11).

Вполне вероятно, что дополнительные классы на основе результатов их практического применения в отечественной промышленности будут предложены экспертам рабочей группы ИСО при систематической пятилетней проверке стандарта [6] (т.е. в 2006 году) для рассмотрения, а затем будут включены в стандарт ИСО хотя бы частично.

Стандарт Украины после утверждения будет внесен в Бюро по стандартам Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации для принятия его в качестве межгосударственного стандарта — ГОСТ.

По мнению авторов, новый ГОСТ не должен отменять действующий [2]. В течение некоторого переходного периода (до 5 лет) они должны существовать параллельно, а пользователи будут выбирать тот, который для них наиболее приемлем. Такое состояние вполне легитимно, поскольку в соответствии с Законом России «О техническом регулировании» и Законом Украины «О стандартизации» стандарты приобретают статус добровольных документов. Обязательными они становятся тогда, когда на них даны ссылки в законодательных актах, технических регламентах, соглашениях, договорах, контрактах и т.д.

Методы определения классов чистоты сжатого воздуха по различным видам загрязнителей установлены в отдельных международных стандартах, входящих в комплекс «Сжатый воздух» под общим номером ИСО 8573.

Список нормативных документов:

1. ИСО 8573-1:1991. Сжатый воздух для общего применения. Ч.1: Загрязнители и классы качества.
2. ГОСТ 17433-80. Промышленная чистота. Сжатый воздух. Классы загрязненности.
3. ГОСТ 24484-80. Промышленная чистота. Сжатый воздух. Методы измерения загрязненности.
4. ИСО 5782-1:1997. Пневмоприводы. Фильтры-влагоотделители. Ч.1: Основные характеристики для включения в документацию поставщика и требования к маркировке продукции.
5. ИСО 5782-2:1997. Пневмоприводы. Фильтры-влагоотделители. Ч.2: Методы испытаний для определения основных характеристик, включаемых в документацию поставщика.
6. ИСО 8573-1:2001. Сжатый воздух. Ч.1: Загрязнители и классы чистоты.

Информационно-аналитический журнал «Привод и управление», №3, 2002 г.

Авторы:

к.т.н. Кудрявцев А.И., Гольдшмидт А.И., ЗАО «НИИГидропривод», г. Харьков
к.т.н. Воробьев В.Н., Дубенюк В.В., д.т.н. Новосельский Ю.А., Змиевской Г.А.

<< назад