Dlaczego sprężone powietrze należy do najdroższych mediów w zakładzie produkcyjnym?

(Artykuł sponsorowany) Sprężone powietrze zasila siłowniki, narzędzia pneumatyczne, linie pakujące, systemy transportu i wiele innych urządzeń produkcyjnych. Zakład często traktuje je jak medium dostępne na żądanie, podobnie jak wodę czy energię elektryczną. Różnica polega jednak na tym, że najpierw trzeba je wytworzyć, uzdatnić i dostarczyć do punktu odbioru pod odpowiednim ciśnieniem. Każdy z tych etapów wymaga energii i generuje straty. Dlatego koszt jednego metra sześciennego sprężonego powietrza zależy nie tylko od sprawności sprężarki, lecz od całej instalacji.

Większość energii elektrycznej zamienia się w ciepło

Sprężanie powietrza należy do procesów energochłonnych. Ponad 80% energii doprowadzanej do sprężarki może ostatecznie przyjąć postać ciepła. Bez systemu odzysku ta energia trafia do otoczenia i nie wspiera innych procesów w zakładzie.

Dlatego cena zakupu urządzenia stanowi tylko część kosztu jego wieloletniej eksploatacji. Przy intensywnej pracy to rachunki za energię elektryczną w największym stopniu wpływają na całkowity koszt wytwarzania sprężonego powietrza. Im więcej godzin rocznie pracuje sprężarkownia, tym większe znaczenie mają sprawność, sterowanie i ograniczanie strat.

Sam pobór mocy przez sprężarkę nie pokazuje więc pełnego obrazu. Firma płaci również za chłodzenie, osuszanie i filtrację powietrza, odprowadzanie kondensatu oraz straty występujące podczas przesyłu. Przy pracy wielozmianowej nawet niewielkie różnice w sprawności instalacji przekładają się na znaczące koszty roczne.

1 września maksimum roju Aurygidów Żołnierze przejdą dwudniowe szkolenie w Paśmie Łososińskim

Część energii można jednak odzyskać. Ciepło ze sprężania może służyć między innymi do przygotowania ciepłej wody albo wspomagania ogrzewania pomieszczeń i procesów technologicznych.

Nieszczelności pochłaniają energię bez żadnej korzyści dla produkcji

Wycieki należą do najczęstszych źródeł strat. W źle utrzymanej instalacji mogą odpowiadać za 20–30% wydajności sprężarki. Powietrze ucieka przez nieszczelne złącza, szybkozłączki, przewody, zawory lub zużyte uszczelnienia, a sprężarka musi uzupełniać te straty.

Koszt rośnie także wtedy, gdy instalacja utrzymuje zbyt wysokie ciśnienie. Wyższe ciśnienie wymaga większej ilości energii, a jednocześnie zwiększa przepływ przez istniejące nieszczelności. Podnoszenie nastawy zamiast usunięcia przyczyny spadku ciśnienia może więc powiększyć rachunek za energię.

Najczęstsze źródła niepotrzebnych kosztów to:

• nieszczelności przewodów i połączeń,
• zbyt wysokie ciśnienie systemowe,
• nadmierne spadki ciśnienia na filtrach i rurociągach,
• praca sprężarek na biegu jałowym,
• wykorzystanie sprężonego powietrza tam, gdzie tańsza metoda może wykonać tę samą pracę.

Koszt zależy od całego systemu, nie od jednej sprężarki

Zakład może kupić sprawną maszynę, a mimo to płacić za sprężone powietrze więcej, niż powinien. Wpływ mają średnice rurociągów, długość instalacji, liczba filtrów, sposób osuszania, pojemność zbiorników oraz profil poboru powietrza.

Znaczenie ma też dopasowanie źródła do zmiennego obciążenia. Sprężarki przemysłowe pracujące w układzie kilku maszyn mogą wymagać nadrzędnego sterowania, które dobiera urządzenia do aktualnego zapotrzebowania i ogranicza niepotrzebną pracę na biegu jałowym. Przy dużych wahaniach poboru firma może też zastosować sprężarkę ze zmienną prędkością obrotową.

Problemy często ujawniają się daleko od sprężarkowni. Zbyt wąski rurociąg lub zabrudzony filtr powoduje spadek ciśnienia przy odbiorniku. Operator podnosi wtedy ciśnienie na sprężarce, choć źródło problemu znajduje się w sieci dystrybucyjnej.

Pomiar pokazuje, gdzie naprawdę powstają straty

Bez danych trudno ocenić koszt wytworzenia sprężonego powietrza. Pomiar poboru energii, przepływu i ciśnienia pozwala porównać pracę sprężarkowni z rzeczywistym zapotrzebowaniem zakładu. Przydatne okazują się również pomiary poza godzinami produkcji. Wtedy łatwo wychwycić przepływ wynikający głównie z nieszczelności.

Analiza powinna obejmować źródło, uzdatnianie, magazynowanie, rurociągi oraz odbiorniki. Dopiero taki obraz pozwala zdecydować, czy większy efekt przyniesie naprawa wycieków, zmiana ciśnienia, modernizacja sterowania, wymiana filtrów czy przebudowa części instalacji.

Tańsze sprężone powietrze wymaga kontroli całej instalacji

Sprężone powietrze pozostaje wygodnym i potrzebnym medium, lecz jego koszt łatwo rośnie poza kontrolą. Największe oszczędności często wynikają z ograniczenia strat, właściwych nastaw i regularnej analizy parametrów, a nie z samej wymiany sprężarki. Przy modernizacji warto więc traktować sprężarkownię jako jeden system obejmujący wytwarzanie, uzdatnianie, sterowanie i dystrybucję. BOGE Polska oferuje rozwiązania dla każdego z tych etapów, co pozwala dopasować instalację do rzeczywistego profilu pracy zakładu.