Sprężone powietrze bywa nazywane czwartym medium przemysłowym, obok prądu, wody i gazu. Jest też najdroższym z nich w przeliczeniu na jednostkę energii użytecznej, bo sprawność całego procesu rzadko przekracza 10 procent. Reszta zamienia się w ciepło. To właśnie dlatego dobór układu i szczelność instalacji mają w zakładzie realne przełożenie na koszt jednostkowy produkcji.
Od czego zacząć dobór
Punktem wyjścia jest bilans zapotrzebowania, sporządzony na podstawie rzeczywistego zużycia odbiorników, a nie sumy ich wartości katalogowych. Urządzenia pracują z różnym współczynnikiem jednoczesności, więc suma nominalnych przepływów niemal zawsze przeszacowuje potrzeby o 30 do 50 procent.
Drugim parametrem jest ciśnienie robocze. Obniżenie ciśnienia w instalacji o 1 bar zmniejsza zużycie energii o około 7 procent. W wielu zakładach cała sieć pracuje na ciśnieniu podyktowanym przez jeden odbiornik, choć taniej jest zasilić go lokalnie i obniżyć ciśnienie w pozostałej części instalacji.
Trzecim jest profil pracy. Zakład pracujący jednozmianowo z wyraźnymi szczytami potrzebuje innego rozwiązania niż linia pracująca w ruchu ciągłym ze stałym poborem.
Rodzaje sprężarek i ich zastosowanie
Konstrukcje tłokowe sprawdzają się przy pracy przerywanej, w warsztatach i na stanowiskach serwisowych. Są tańsze w zakupie, ale mają ograniczony współczynnik wykorzystania, zwykle do 60 procent czasu.
Sprężarki śrubowe przeznaczone są do pracy ciągłej i tam, gdzie pobór jest stały lub zmienia się w szerokim zakresie. Pracują ciszej, dają stabilniejsze parametry i mają wyraźnie dłuższą żywotność przy intensywnej eksploatacji.
Przy zmiennym profilu poboru rozwiązaniem, które najszybciej się zwraca, jest napęd z falownikiem. Silnik dostosowuje obroty do bieżącego zapotrzebowania zamiast pracować w cyklu załącz i wyłącz, co przy zmiennym obciążeniu daje oszczędność rzędu 20 do 35 procent energii.
Gdzie powstają straty
- nieszczelności instalacji: typowo od 20 do 30 procent wytworzonego powietrza
- zbyt wysokie ciśnienie robocze: każdy zbędny bar to około 7 procent energii
- niedobrana średnica rurociągu: spadki ciśnienia wymuszające podniesienie nastawy
- brak odzysku ciepła: do 70 procent energii możliwej do odzyskania na potrzeby CO lub CWU
- zanieczyszczony filtr ssawny: wzrost poboru mocy o kilka procent
Najtańszą interwencją jest wykrycie nieszczelności. Otwór o średnicy 3 mm przy ciśnieniu 7 barów kosztuje w skali roku kilka tysięcy złotych w samej energii. Badanie ultradźwiękowe całej instalacji trwa zwykle jeden dzień.
Automatyka wykonawcza
Sprężone powietrze w większości zakładów napędza elementy wykonawcze. Najczęściej stosowany jest siłownik pneumatyczny dwustronnego działania, w którym powietrze podawane jest naprzemiennie po obu stronach tłoka, dzięki czemu praca odbywa się z zadaną siłą w obie strony.
Przy doborze liczy się średnica tłoka, skok oraz sposób mocowania. Zbyt duża średnica oznacza wyższe zużycie powietrza przy każdym cyklu, co przy kilkudziesięciu tysiącach cykli dziennie przekłada się bezpośrednio na rachunek za energię.
Podsumowanie
Policz zapotrzebowanie z rzeczywistego zużycia, obniż ciśnienie tam, gdzie to możliwe, i zacznij od uszczelnienia instalacji, bo to najtańszy z dostępnych ruchów. Dopiero potem rozważaj wymianę maszyny, a przy zmiennym profilu poboru patrz przede wszystkim na napęd z falownikiem.
