Dołącz do czytelników
Brak wyników

Sposoby zwiększenia wydajności systemów produkcji sprężonego powietrza

Artykuł | 18 grudnia 2020 | NR 3
0 61

W najbogatszych krajach UE średni czas pracy sprężarki to 15 lat.  Moje doświadczenie wskazuje na to, że w Polsce pracują one ok. 20 lat.  Świadczy to dobrze o ich producentach, ale także o użytkownikach.

 

Bezwzględnie najważniejsze kryterium przy projektowaniu urządzenia to niezawodność, potem trwałość, a następnie energooszczędność. Akcent na energię należy postawić bardzo mocno. Niezależnie od sposobu kalkulacji kosztów posiadania oraz od tego, czy tę analizę robi handlowiec sprzedający sprężarkę, czy jej użytkownik, po
5 latach eksploatacji obaj dochodzą do wniosku, że energia stanowi największą część kosztów posiadania dla tych urządzeń. Bardzo wiele ze sprężarek, przy których produkcji uczestniczyłem, które dostarczałem, widziałem lub audytowałem, było urządzeniami niezawodnymi, trwałymi i energooszczędnymi. Na szczęście w zasadzie niewiele widziałem w życiu sprężarek, o których można powiedzieć, że były złe. Widziałem natomiast bardzo, bardzo wiele sprężarek źle dobranych. W takiej sytuacji fakt, że sprężarka została zaprojektowana i zbudowana jako energooszczędna, nie może nic pomóc. Było to dla mnie inspiracją, żeby ze sprzedaży sprężarek zrezygnować właśnie na rzecz poprawiania efektywności ich pracy.

Myślę, że nie muszę dopowiadać, jaką energetyczną rozrzutnością jest eksploatacja przez 15 czy 20 lat bardzo dobrej, trwałej i niezawodnej sprężarki, która jest źle dobrana. Gdyby wziąć pod uwagę bardzo popularną sprężarkę o mocy 75 kW (dostarczającą ok. 12 mN3/min powietrza 7 bar). Ta sprężarka podczas pracy efektywnej (faza tłoczenia, inaczej praca pod obciążeniem) pobiera ok. 75 kW mocy, dostarczając pełną wydajność sprężarki. Natomiast z kilku powodów, o których jest mowa poniżej, przechodzi ona w fazę pracy na biegu jałowym (nie dostarcza powietrza, ale zamkniętym i sprawnym zaworze ssawnym pobiera ok. 30% mocy) konsumując wtedy ok. 22 kW mocy. Jeśli pracuje tak przez 7000 h na rok, z ceną energii 0,30 zł/kWh, w systemie 3-zmianowym, a dobrano ją tak, że 70% czasu pracuje pod obciążeniem, a 30% na biegu jałowym, to w ciągu roku pobiera energię, która kosztuje 4900 h × 75 kW × 0,30 zł/kWh + 2100 h
× 22 kW × 0,30 zł/kWh = 110 250 zł + 13 860 zł = 124 110 zł na rok. W czasie 15 lat koszt tej energii to 1 861 650 zł. Gdyby sprężarka była dobrana idealnie lub gdyby była to efektywna sprężarka zmienno-obrotowa, to pobierałaby wtedy ok. 55 kW mocy łącznie, z czego wynika koszt energii rocznie 7000 h × 55 kW
× 0,30 zł/kWh = 115 500 zł, co daje 1 732 500 zł przez 15 lat.
Różnica w koszcie to 129 150 zł w ciągu 15 lat. Warto dodać, że dziś nikt nam nie narzuca jeszcze obliczeń emisji CO2, ale to już tylko kwestia miesięcy, kiedy zostaniemy do tego zmuszeni i dojdą w związku z tym dodatkowe zobowiązania finansowe i efektywnościowe. Trzymając się jednak tylko kosztów – nawet gdyby parametry sprężarki były tu bardzo wyidealizowane, marnuje się w ten sposób sporo energii.

Trzeba wspomnieć o biegu jałowym, bo jest on przez wiele osób postrzegany jako ważny moment pracy sprężarki, w którym ona się dodatkowo chłodzi. Funkcja biegu jałowego jest zupełnie inna – występuje on w sprężarce z dwóch ważnych powodów. Po pierwsze, po osiągnięciu ciśnienia sprężarka przechodzi najpierw na bieg jałowy i jeśli ciśnienie nie spada przez nastawiony na jej lokalnym sterowniku czas, to zaczyna ona proces wyłączania (właśnie pracując na biegu jałowym), w czasie którego dochodzi do odpowietrzania, uwalniania wewnętrznego obiegu sprężarki z ciśnienia. Musi to trwać czasem nawet kilkanaście, kilkadziesiąt sekund, żeby olej nie był zbyt spieniony (przy otwarciu zaworu ssawnego, grozi wtedy efekt cofnięcia się oleju, jak po gwałtownym otwarciu butelki z napojem gazowanym). Pozbywamy się ciśnienia z obiegu, żeby przy ponownym załączeniu sprężarki nie ruszała ona pod obciążeniem. Druga sytuacja następuje z powodu ochrony silnika sprężarki przed zbyt wieloma rozruchami gwiazda – trójkąt, bo ta liczba jest zwykle sugerowana przez producenta silnika. Tak więc jeśli np. silnik o mocy 160 kW może uruchamiać się maksymalnie ok. 4 razy na godzinę. W przypadku, gdyby miałoby być więcej rozruchów, lokalny sterownik sprężarki, analizując jej pracę przełączy ją po osiągnięciu górnego ciśnienia na bieg jałowy, ale nie dopuści do kolejnego wyłączenia silnika. Któregoś z kolejnych rozruchów ponad dopuszczalną normę silnik mógłby nie wytrzymać. Bieg jałowy jest więc specyficzną ochroną silnika, ale niestety jest to praca nieefe...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy