Dołącz do czytelników
Brak wyników

Rozmiar ma znaczenie – rzecz o zbiornikach sprężonego powietrza

Artykuł | 15 grudnia 2020 | NR 1
0 87

Trudno sobie wyobrazić instalację sprężonego powietrza, w której nie występuje zbiornik. Często takiemu zbiornikowi dodaje się jeszcze przymiotnik wyrównawczy. Spotkałem się też z określeniami akumulatory i bufory. Czy ten element jest tak naprawdę konieczny w przemysłowym systemie zasilania pneumatycznego? Jest przecież kosztowny i zabiera miejsce! Co najgorsze, musi być zarejestrowany przez Dozór Techniczny. Jakie więc ów zbiornik spełnia zadanie i jak go dobrać, by wypełnił je właściwie?

 

Na pierwszą część pytania odpowiedź znajdujemy w przytoczonym już przymiotniku. W erze sprężarek tłokowych zbiornik wyrównywał pulsację generowaną przez kompresor i wpływał na płynność rozbioru powietrza przez odbiorniki. Dziś częściej „wyrównywanie” oznacza odbiór tej części powietrza wytworzonego przez sprężarkę, która nie jest w danej chwili potrzebna odbiornikom. Stąd też pozostałe nazwy: akumulator i bufor.

W skrócie można stwierdzić, że dzięki zbiornikowi praca sprężarki jest płynna i w pewnym sensie niezależna od zmiennego zapotrzebowania odbiorników. W dodatku zbiornik gwarantuje, że odbiorniki otrzymają wymaganą ilość powietrza wtedy, gdy będzie to potrzebne.

 

JAK JEST W PRAKTYCE?

Często spotykam zakłady, w których podnoszenie ciśnienia na sprężarce ma służyć podtrzymaniu zasilania w dalszych punktach instalacji. I tak oto sprężarka pracuje na 8,5 bar z histerezą 1,5 bar, chociaż w rzeczywistości większość urządzeń wymaga ciśnienia tylko 6 bar. Użytkownik niepotrzebnie zwiększa swoje koszty, bo każde podniesienie ciśnienia o 1 bar wymaga dostarczenia 6-8% dodatkowej ilości energii sprężarkom.

Mało kto zwraca uwagę na jeszcze jeden koszt podniesienia ciśnienia na sprężarce. Mam na myśli większe straty na wyciekach w instalacji. Ich cena rośnie przecież proporcjonalnie do ciśnienia medium!

Dlaczego użytkownicy tak sobie szkodzą? Bo chcą ustabilizować szkodliwe dla odbiorników wahania ciśnienia w instalacji. Łatwiej jest stabilizować układ o dużej masie powietrza w instalacji. Można tę masę uzyskiwać przez zwiększanie ciśnienia. Metodą niekorzystną, ale w rozumieniu części osób „bezkosztową”, podczas gdy zakup zbiornika wymaga inwestycji. W dalszej części spróbuję pokazać, że jednak taniej jest kupić zbiornik.

 

A JAK BYĆ POWINNO?

Sytuacja idealna numer jeden: zapotrzebowanie na sprężone powietrze jest równe wydajności sprężarki. Nie istnieje. Chyba że…

Sytuacja idealna numer dwa: sprężarka z płynną regulacją wydajności. Tu już niestety trzeba wyjść poza akademickie rozważania i odnieść się do praktyki. Zbiornik pomaga w momencie znacznego ograniczenia zużycia (np. koniec zmiany) i pozwala na łagodne zatrzymania kompresora, gdy zapotrzebowanie spada poniżej minimalnej wydajności sprężarki VSD. Można rzec, że sytuacja idealna numer dwa też nie istnieje.

Dlatego zbiorniki trzeba stosować. Dobierać je można taką metodą:

 

 

gdzie:

V – objętość zbiornika, [m3]

Ls – zapotrzebowanie na sprężone powietrze, [m3/min]

P – ciśnienie robocze, [bar], rozumiane jako ciśnienie poniżej którego stabilne działanie odbiorników jest zagrożone

ΔP – różnica ciśnień, [bar], wyznaczana „w górę” od ciśnienia roboczego

Wspomniałem wcześniej, że stabilizacja układu odbywa się przez kumulację masy powietrza. Jak to zdanie ma się w odniesieniu do podanego wzoru? Przyjmijmy, że nasz zakład potrzebuje 3,0 m3/min sprężonego powietrza. Minimalne ciśnienie pracy wynosi dla nas 6,5 bar. Ustawiamy sprężarkę na zakres pracy 6,5 ÷ 7,5 bar. Układ będzie działał stabilnie ze zbiornikiem o pojemności:

 

 

Standardem produkcji jest zbiornik o objętości równej 1,0 m3 i taki wybieramy.

Co się stanie, gdybyśmy zmienili histerezę z 1 na 0,5 bar? Wymagana pojemność zbiornika musiałaby wzrosnąć do 1,85 m3.

Widać więc, że stabilizacja układu zależna jest od masy powietrza, które to może być kumulowane w instalacji poprzez wzrost ciśnienia lub powiększanie zbiornika.

 

TO O CO JESZCZE CHODZI?

Nowoczesne sprężarki powietrza to urządzenia wciąż dość energochłonne. Niektórzy żartują, mówiąc o ich sprawności, że są to wyposażone w sterowanie mikroprocesorowe parowozy. Można jednak obniżać koszty ich działania nie tylko przez redukcję ciśnienia sieci, ale także dzięki skróceniu pracy na biegu jałowym. Bieg jałowy (zwany też biegiem luzem, odciążeniem albo wybiegiem) to stan pracy urządzenia, gdy...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy