Korzyści z oszczędności sprężonego powietrza

Korzystanie z urządzeń sprężających powietrze jest już na tyle popularne i zakorzenione w przemyśle, że wiele firm zaczyna zastanawiać się, jak zaoszczędzić na tym procesie. Zakup sprężarki, jej konserwacja i badania techniczne nie są polem odpowiednim do oszczędności, ale rozsądne zużycie energii potrzebnej do jej eksploatacji już zdecydowanie tak.

Zalety i wady stosowania sprężonego powietrza

Powietrze jest czynnikiem bezpiecznym, łatwym w stosowaniu oraz naturalnie dostępnym, co czyni go niezwykle atrakcyjnym elementem pracy. Inne zalety sprężonego powietrza to:

• ogólnodostępność,
• łatwość w transportowaniu,
• brak potrzeby wymiany lub utylizacji zużytej energii,
• czystość,
• odporność na wahania temperaturowe.

Jedyna wada tego czynnika roboczego wynika z faktu nie zawsze szczelnej instalacji urządzenia. W wyniku nieszczelności powietrze ucieka, przez co zmienia się ciśnienie czynnika roboczego, powodujące zmiany w układzie dotyczące wartości sił wewnętrznych.

Charakterystyka sprężarek

Sprężarki powietrza to urządzenia powodujące zwiększenie ciśnienia i gęstości lub wymuszenia przepływu czynnika roboczego, jakim jest powietrze. Ze względu na swoją budowę sprężarki dzielą się na wentylatory, dmuchawy lub kompresory. Podział tych urządzeń jest jednak zdecydowanie bardziej skomplikowany, a mnogość występujących typów tego sprzętu jest naprawdę duża.

Wyróżnia się sprężarki wyporowe lub przepływowe – jeśli bierze się pod uwagę ich budowę. Sprężarki wyporowe mogą być między innymi tłokowe, śrubowe, membranowe lub spiralne. Przepływowe mogą być promieniowe, diagonalne lub osiowe.

Ze względu na rodzaj sprężanego czynnika mogą być powietrzne lub gazowe. W przypadku podziału według ilości stopni występują sprężarki jednostopniowe i wielostopniowe. Pozostaje mobilność, według której wyróżnia się urządzenia stacjonarne i przewoźne.

Zasada działania sprężarek

Najpopularniejszym rodzajem są sprężarki tłokowe, których zasada działania jest powszechnie znana i dosyć prosta. Maszyna składa się z głowicy, cylindra i tłoku. Kiedy tłok opada w dół zwiększa się podciśnienie wewnątrz cylindra w rezultacie czego otwiera się zawór ssący i powietrze dostaje się do środka. Następnie tłok zaczyna napierać na zebrane w cylindrze powietrze poruszając się do góry. Zwiększające się ciśnienie zamyka zawór ssący, a otwiera zawór przy głowicy, dzięki czemu sprężone powietrze wtłaczane jest do zbiornika.

Zastosowanie sprężonego powietrza

Sprężone powietrze stosowane jest zarówno pośrednio, jak i bezpośrednio. O bezpośrednim zastosowaniu opisywanego czynnika mówi się w przypadku pompowania opon, czy przy procesach związanych z obróbką surowców. O pośrednim zastosowaniu mówi się w przypadku zasilania narzędzi zwanych pneumatycznymi.

Powszechne zastosowanie sprężonego powietrza wynika z faktu świadomości, że jest to medium niezwykle tanie. Jednak dokładniejsze pomiary ukazały jak dużo energii trzeba doprowadzić, aby efektywnie korzystać ze sprężarki powietrza.

Pomiary działania sprężarek

Dzięki nawet niewielkim urządzeniom pomiarowym można dostrzec naprawdę wiele zależności i zjawisk, jakie dokonują się podczas codziennej pracy na tych samych sprzętach. Zarówno użytkownicy sprężonego powietrza, jak i Ci, którzy je produkują powinni mieć dostęp do wyników pomiarów, żeby móc wyeliminować błędy lub usterki, które powodują nadmierne zużycie sprężonego powietrza, a co za tym idzie nadmierne zużycie energii potrzebnej do jego wytworzenia. Trzydziestoprocentowa oszczędność zużytego sprężonego powietrza może obniżyć koszty eksploatacyjne firmy nawet o 10%, co może dać kilkaset tysięcy złotych oszczędności.

Pomiary takie oprócz oczywistych wahań w ilości zużytego powietrza w zależności od obsługującego maszynę pracownika wykazują również informacje o nieszczelnościach i wyciekach w systemie i samym urządzeniu, które to powodują wahania ciśnienia i zmianę w układzie dotyczącą wartości uzyskanych sił.

Podczas wszelkich pomiarów warto:

• zdefiniować zużycie energii do nakładu produkcji,
• odnotowywać każde zmiany w systemie i wynikające z nich oszczędności energii,
• zapisywać dane konserwacyjne,
• badać wpływ nowych urządzeń na zmianę zużycia energii,
• notować ciśnienia robocze w strategicznych punktach systemu mogące wpływać na powstawanie awarii,
• analizować zjawisko występowania niskiego ciśnienia w punkcie odbioru powietrza.

Jak oszczędzać energię za pomocą sprężonego powietrza?

Pomiary zużycia energii i sprężonego powietrza to jedynie pierwszy krok do realnego oszczędzania energii, jednak bez ich przeprowadzenia trudno byłoby zorientować się, czy ustawione parametry sprzętu są prawidłowe.

Nawet niewielka korekta wysokości ciśnienia może znacząco wpłynąć na obniżenie kosztów zużycia energii przy jednoczesnym zwiększeniu natężenia przepływu i produkcji. Jest kilka czynności, których kontrola spowoduje znaczne, konkretne oszczędności w zużyciu kosztownej energii.

Wyłączanie niepotrzebnych urządzeń. Kiedy zakład jest zamknięty nie ma potrzeby, aby sprężarki działały, nawet na tak zwanym uśpieniu. Wyłączanie ich wieczorami, na weekendy i dni świąteczne można zaoszczędzić około 20% energii.

Naprawa wszelkich nieszczelności

Urządzenia mające ponad pięć lat mogą posiadać wiele nieszczelności, które przy ciągłej produkcji sprężonego powietrza będą generować ogromne straty. Wykrycie nieszczelności jest niezwykle trudne, gdyż większości z nich nie słychać – dlatego ważne jest cykliczne sprawdzanie całych systemów i urządzeń przez profesjonalne firmy pod względem nieszczelności i ich niezwłoczna naprawa.

Zapobiegliwość

Większość nieszczelności spowodowana jest niezbyt regularnym czyszczeniem rur narażonych na nieczystości przynoszone przez powietrze. Pył, szlam i wszelkie inne ciała i ciecze obce we wnętrzu rur muszą być regularnie usuwane, aby nie dopuścić do korozji, w rezultacie której powstaje duży procent nieszczelności systemów.

Obniżenie ciśnienia

Praca przy optymalnym ciśnieniu jest najbardziej efektywna, a obniżenie ciśnienia roboczego o dwa psig daje oszczędność energii na poziomie 1%. Nie warto kompensować nieszczelności podnoszeniem ciśnienia – warto jedynie dokonać niezbędnych napraw, aby takie potrzeby nie było.

Zapewnienie odpowiednich odpływów

Najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie w systemie odpływów bezstratnych – działają one na zasadzie pułapki na kondensat i otwierają się tylko wtedy, kiedy wyczuwają jego obecność, dzięki czemu strata ciśnienia nie jest rejestrowana. Odpływy czasowe mogą zostać zablokowane w pozycji otwartej, przez co traci się sprężone powietrze. Kontrola nie zawsze jest w stanie na czas zapobiec takim stratom.

Optymalizacja systemów rurociągowych

Nie zawsze system rurociągów jest odpowiednio zaprojektowany i warto przyjrzeć mu się, aby móc go ewentualnie zoptymalizować. Projekt systemu rurociągów powinien zapewnić jak najbardziej efektywny transfer powietrza sprężonego od punktu jego wytworzenia do punktu docelowego. Zwiększenie średnicy rury z dwóch do trzech cali zmniejszy spadek ciśnienia powietrza o 50 %, a skrócenie odległości jaką musi przebyć powietrze może zmniejszyć ten spadek o kolejne 20-40 %.

Regularne zmienianie filtrów

Eksploatacja urządzenia wiąże się z jego regularnym sprawdzaniem i dbaniem o wszystkie jego elementy i podzespoły nie tylko od święta, ale regularnie. Zmiana filtrów w całym systemie jest taka samo ważna, jak ich wymiana w samej sprężarce. W zależności od tego, jak sprzęt jest wykorzystywany warto zastanowić się nad tym, czy powinno się stosować osuszacze z środkami osuszającymi, czy raczej z obiegiem chłodniczym, jaki jest poziom filtracji niezbędny w używanym systemie rurociągowym i czy na pewno trzeba używać wszystkich filtrów, jakie obecnie są używane lub czy nie powinno się zwiększyć ich liczby.

Odzyskiwanie ciepła

Sprężarki podczas swojej pracy wytwarzają dużo ciepła i aż 90 % można wykorzystać ponownie, zamiast odprowadzać je na zewnątrz lub używać systemu chłodzącego. Wykorzystanie wytworzonego ciepła może pomóc w ogrzaniu wody w łazienkach lub dociepleniu powierzchni roboczych.

Regularna, prawidłowa konserwacja

Prawidłowe działanie sprężarek i systemów daje oszczędność energii nawet na poziomie 1 %, warto więc nie zapominać o okresowych przeglądach i koniecznych, regularnych naprawach i wymianach podzespołów lub elementów sprzętu.

Eliminacja nieprawidłowych zachowań przy użytkowaniu

Każde nieodpowiednie użytkowanie sprzętu może spowodować wzrost kosztów eksploatacyjnych. Zbyt wysokie ciśnienie wykorzystywane jest często do czynności związanych z chłodzeniem – warto szukać i eliminować błędy, które mogą niepotrzebnie podwyższać koszty zużywanej energii.

Profesjonalna pomoc przy oszczędzaniu energii

Wysokie ceny energii motywują właścicieli do coraz częstszego korzystania z pomocy firm zewnętrznych, które specjalizują się w optymalizacji pracy sprzętów i systemów działających ze sprężonym powietrzem. Firmy takie oferują szereg korzystnym dla właściciela działań, które mogą pomóc zwiększyć efektywność systemu lub go po prostu zoptymalizować. Niektóre z usług oferowanych prze takie firmy to:

• analiza energetyczna wytwarzania sprężonego powietrza
• analiza jakości sprężonego powietrza
• pomiar spadku ciśnienia
• analiza zużycia sprężonego powietrza
• wykrywanie i eliminacja wycieków
• analiza urządzenia pod kontem efektywności energetycznej

Firmy zewnętrzne

Na rynku istnieją firmy, które zajmują się pomocą przy przygotowaniu do oficjalnej wizyty inspektora UDT. Pomoc taka obejmuje kompleksowe działanie obejmujące:

• przygotowanie dokumentacji zawierającej opis techniczny urządzenia, schemat technologiczny podłączenia i lokalizacji lub plan sytuacyjny,
• przesłanie wniosku o dozór techniczny do właściwego Urzędu Dozoru Technicznego,
• obecność przy wszelki czynnościach inspektora wraz z użytkownikiem urządzenia będącego obiektem kontroli.

Dozór techniczny jest niezbędnym etapem kupna specjalistycznego sprzętu oraz jego cyklicznego sprawdzania. Niezwykle pomocna jest obecność profesjonalisty, który pomoże klientowi na każdym etapie przeprowadzania takiego dozoru.

Dzięki skorzystaniu z usług firmy zewnętrznej:

• otrzymuje się regularny przegląd pneumatycznej efektywności urządzeń i systemu
• otrzymuje się szybką identyfikację środków potrzebnych do zoptymalizowania pracy
• dostaje się pełną dokumentację wykonanych analiz
• posiada się możliwość otrzymania usługi instalacji i uruchomienia opracowanych przez firmę rozwiązań

Każde działanie mające wpływ na oszczędzenie energii jest korzystne. Nie powinno się oszczędzać jedynie na dobrej jakości sprzęcie i jego podzespołów, ale oszczędność polegająca na rozsądnej pracy z zakupionymi urządzeniami jest całkowicie uzasadniona. Odpowiednie pokierowanie dobrze wyszkolonymi pracownikami powinno zdziałać cuda przy codziennej pracy w dobrze konserwowanym oraz regularnie sprawdzanym systemie.