Ekonomiczne instalacje sprężonego powietrza

Ciężko dziś znaleźć gałąź przemysłu, która nie korzystałaby ze sprężonego powietrza. Jest to zasługą jego licznych zalet, a także możliwości dostosowania jego jakości do najbardziej wymagających branż. Wytwarzanie tego medium jest jednak kosztowną inwestycją, dlatego duży nacisk kładzie się na tworzenie ekonomicznych instalacji sprężonego powietrza. Żeby generować oszczędności, należy unikać błędów na etapie projektowania, budowy i eksploatacji.

Nieszczelności w instalacji sprężonego powietrza

Zużycie sprężonego powietrza wpływa na bilans ekonomiczny zakładu przemysłowego, który je wykorzystuje. Sposobem na ekonomiczne zarządzanie tym medium jest ograniczenie jego strat, które mogą powstawać z różnych powodów. Do głównych należy utrata ciepła, praca kompresorów na biegu jałowym oraz nieszczelności – nawet niewielkie wycieki przyczyniają się do zmniejszenia efektywności i ekonomiczności systemu dystrybucji skompresowanego gazu.

Nieszczelności są z reguły największym problemem w instalacjach pneumatycznych, ponieważ mogą spowodować straty nawet połowy sprężonego powietrza. Mogą występować przy stanowisku pracy, w przyłączach, armaturze, wężach, ale także w urządzeniach – maszynach i narzędziach pneumatycznych. Straty można zniwelować, przerywając dostarczanie skompresowanego gazu do układu w czasie postoju. Ponadto instalacje przemysłowe powinny być kontrolowane pod względem wystąpienia nieszczelności. Najprościej można spróbować je wykryć przez osłuchiwanie, ale nie wszystkie będą słyszalne dla ludzkiego ucha. Istnieją jednak specjalne urządzenia przeznaczone do detekcji nieszczelności, wykorzystujące np. ultradźwięki, które wykrywają je nawet w trudno dostępnych miejscach. Inną opcją są detektory piezoelektryczne.

System rurociągów w instalacji sprężonego powietrza

Układy pneumatyczne przemysłowe nie mogłyby istnieć bez odpowiednio skonstruowanego rurociągu, który odpowiada za przesył skompresowanego gazu do poszczególnych urządzeń. Odpowiednio dobrane rury mogą przynosić oszczędności przez cały czas funkcjonowania instalacji pneumatycznych.

1. Tworzywo

Pierwszym aspektem, który trzeba wziąć pod uwagę, jest materiał, z którego wykonano rury. Mogą to być elementy miedziane, ocynkowane, polipropylenowe lub nowocześniejsze technologie – rury z aluminium bądź ze stali nierdzewnej. Niegdyś chętnie wykorzystywane rury ze stali nierdzewnej, które są drogie w budowie, ale mają wiele zalet podczas użytkowania, ustępują obecnie miejsca instalacjom z aluminium. Są one tylko nieco droższe niż rury pp do sprężonego powietrza (z polipropylenu), a ich jakość dorównuje stali nierdzewnej. Wybór należy do inwestora, jednak podstawową zasadą jest stawianie na długofalowe oszczędności, a nie niższą cenę zakupu. Rury mogą być niedrogie, ale co z tego, jeśli będą generować koszty związane z postojem maszyn na skutek korozji niszczącej siłowniki pneumatyczne.

2. Średnica

Średnice rurociągów również wpływają na ekonomiczny aspekt instalacji sprężonego powietrza, ponieważ nieprawidłowo dobrane mogą generować spadki ciśnienia. Rur nie powinno się stopniować, w przeciwieństwie do instalacji wodnych. Powstały w konsekwencji spadek powietrza spowoduje znaczne podwyższenie kosztów wytworzenia 1 m3 gazu. Nawet pozornie nieduży spadek ciśnienia po przeliczeniu okazuje się generatorem dodatkowych kosztów eksploatacyjnych.

Jak więc wybrać odpowiednią średnicę rur do instalacji pneumatycznej? Można skorzystać z dostępnych w internecie tabel zależności między średnicą a ilością transportowanego gazu bez spadków ciśnienia. Do obliczenia średnicy bierze się pod uwagę ciśnienie robocze, przepływ i długość rurociągu. Ponadto istotnym zaleceniem jest zamknięcie instalacji w pętlę, dzięki czemu łatwiej będzie utrzymać stałe ciśnienie i generować oszczędności w dłuższej perspektywie.

3.Wycieki

Wycieki będą generować straty, co było wspomniane w temacie nieszczelności. Najbardziej są na nie narażone elementy skręcane, klejone i zgrzewane, tj. mufy, kolanka, trójniki itp. Jeśli naszą instalację tworzą rury pp do sprężonego powietrza, warto zwrócić szczególną uwagę na właściwe kompensacje rurociągów, ponieważ polipropylen ulega mikropęknięciom pod wpływem zmian temperatury. Rozwiązaniem jest odpowiedni montaż – spawanie lub użycie złączy skręcanych.

Instalacja sprężonego powietrza – ciśnienie robocze

Im wyższe ciśnienie robocze sprężarki, tym więcej kosztów będzie generowała instalacja sprężonego powietrza. Ustawia się je, uwzględniając ciśnienie robocze w punktach odbioru oraz spadki ciśnień na całej długości rurociągu. Spadki ciśnienia powstają na skutek zbyt małej średnicy rur (która powoduje zwiększenie prędkości przepływu) i tarcia (za długie odcinki rur). Mogą wystąpić na kształtkach i armaturze, a także na osuszaczach powietrza czy filtrach.

Zdarza się, że ciśnienie w instalacji jest znacznie podwyższone tylko przez jeden punkt odbioru, który ma dużo większe zapotrzebowanie na sprężone powietrze niż inne. Wówczas cała reszta instalacji jest zasilana powietrzem pod zwiększonym ciśnieniem bez potrzeby, co generuje wyższe koszty spowodowane wzrostem zużycia energii elektrycznej. Warto w takiej sytuacji rozważyć zakup osobnego kompresora dla szczególnie wymagającego odbiornika lub zainstalować dla niego system zwiększania ciśnienia.

Efektywność energetyczna w instalacji pneumatycznej

Szukanie oszczędności w instalacjach sprężonego powietrza, które równa się zwiększaniu ich efektywności, może odbywać się na wiele sposobów. Oprócz wyżej wymienionych wskazówek można wykorzystać także następujące metody:

• odpowiedni dobór kompresora, zgodnie z wymaganiami zakładu i specyfiką zasilanych urządzeń;
• dopasowanie narzędzi i maszyn do wykonywanej pracy (unikanie zbyt dużych urządzeń);
• dopasowanie wielkości poszczególnych elementów do wymagań instalacji;
• redukcja stacjonarnego powietrza, którą można osiągnąć przez zmniejszenie długości przewodów;
• optymalne rozmieszczenie przewodów;
• przyspieszanie napędów za pomocą zaoszczędzonej energii;
• zmniejszanie tarcia;
• ograniczenie masy ruchomej przez zmniejszenie ciężaru;
• odzysk energii cieplnej, która może być przekazana do instalacji grzewczej lub podgrzewania wody;
• systematyczna wymiana wkładów filtracyjnych;
• instalowanie filtrów i osuszaczy w taki sposób, żeby można było je wymieniać bez wyłączania całego układu.

Monitorowanie efektywności instalacji pneumatycznych

Jednym z najważniejszych sposobów na stworzenie ekonomicznej instalacji sprężonego powietrza jest monitorowanie jej działania i optymalizowanie go w razie potrzeby. Zaniedbanie kontroli może stale, ale dyskretnie generować starty. Regularnej analizie należy poddawać zużycie energii do wytworzenia sprężonego powietrza, zużycie i jakość sprężonego powietrza oraz szczelność układu. Lider w zakresie technologii sprężonego powietrza w Polsce – Pneumatik S.A. – proponuje w tym celu m.in. badanie wydajności sprężarkowni, które umożliwia sprawdzenie:

• wytworzonej ilości sprężonego powietrza dla każdego kompresora,
• ilości i kosztu energii potrzebnej do wytworzenia jednostki sprężonego powietrza;
• zużycia sprężonego powietrza na stanowisku pneumatycznym;
• obciążenia kompresorów na biegu jałowym;
• kosztów sprężonego powietrza.

FAQ:

1. Jak nieszczelności wpływają na instalacje sprężonego powietrza?

Nieszczelności i powodowane przez nie wycieki generują straty, przez które instalacje sprężonego powietrza tracą na efektywności. Przez to są mniej ekonomiczne, co wpływa to na bilans ekonomiczny całego zakładu.

2. Jakie ciśnienie robocze powinny mieć instalacje pneumatyczne?

Instalacje sprężonego powietrza powinny mieć ciśnienie robocze dopasowane do ciśnienia roboczego w punktach odbioru oraz spadków ciśnień na całej długości rurociągu.

3. Jak średnica rur wpływa na instalacje sprężonego powietrza?

Nieodpowiednio dobrana średnica względem ciśnienia roboczego, przepływu i długości rurociągu będzie generować spadki ciśnienia, a w konsekwencji straty finansowe.