Jednym z podstawowych mediów energetycznych, ale zarazem jednym z najdroższych w produkcji, jest sprężone powietrze. Aktualna cena energii elektrycznej oraz planowana podwyżka zmusza wiele zakładów produkcyjnych do szukania źródeł oszczędności.
Ze względu na rozbudowany system wytwarzania, uzdatniania oraz przesyłu sprężonego powietrza, rozważyć należy kilka czynników wpływających na oszczędność.
W momencie powstawania nowego zakładu produkcyjnego należy odpowiednio dobrać sprężarki, aby produkcja sprężonego powietrza była realizowana efektywnie. Urządzenia do uzdatniania powinny spełniać wymaganą klasę czystości powietrza, a odpowiednio zaprojektowany przebieg instalacji powinien pozwolić na przesył sprężonego powietrza – w zasadzie bez strat – do miejsc poboru. Właściwa wentylacja sprężarkowni czy też odzysk wytworzonego przez sprężarki ciepła dają nam kolejne możliwości odzyskania energii zużywanej do produkcji sprężonego powietrza.
Powstaje pytanie, co można zrobić, aby poprawić efektywność układu sprężonego powietrza po kilku latach pracy? Bywa tak, że urządzenia zostały początkowo dobrze dobrane, ale obecnie nie spełniają założeń lub nie utrzymują parametrów wyznaczonych na początku. Powodów może być wiele. Omówimy część z nich na przykładzie kompleksowej modernizacji sieci sprężonego powietrza, którą przeprowadził Vector.
Klient chciał zarządzać sprężarkownią z dowolnego miejsca w zakładzie. Przedsiębiorstwo posiada siedem hal połączonych szeregowo instalacją stalową spawaną, o średnicy DN80. Instalacja każdej hali stanowiła osobny układ zamknięty, a hale połączone były ze sobą rurociągiem o tej samej średnicy. Całość instalacji zakładu zasilana jest przez sprężarki pracujące w czterech odrębnych sprężarkowniach. Łącznie zainstalowanych jest sześć sprężarek, o mocach: 3 x 90 [kW], 2 x 75 [kW], 1 x 45 [kW]. Instalacja nie zawiera zbiornika sprężonego powietrza ze względu na jej rozległość oraz zasilanie trzema sprężarkami z falownikiem.
W pierwszym etapie wykonano analizę efektywności pracy sprężarek oraz przeprowadzono audyt instalacji sprężonego powietrza zakładu. Pozwoliło to zdiagnozować układ sprężonego powietrza i oszacować czy rozwiązanie, którego oczekuje Klient, jest dla niego faktycznie najkorzystniejsze.
Zadaniem nadrzędnego sterowanie było informowanie o ewentualnych awariach sprężarek w celu szybkiej reakcji na spadające ciśnienie w pozostałych sprężarkowniach czy odległych częściach instalacji. Ideą nadrzędnego sterowania jest uzyskanie jednakowego stałego ciśnienia dla większości kompresorów oraz konfiguracja ich pracy tak, by zużycie energii elektrycznej było jak najmniejsze. W omawianym zakładzie, ze względu na zbyt duże różnice ciśnień pomiędzy sprężarkowniami, nadrzędne sterowanie byłoby zmuszone do uruchamiania minimum jednej sprężarki w każdej sprężarkowni, aby uzyskać jednakowe ciśnienie w instalacji. Taki układ pracował mało efektywnie, a nadrzędne sterowanie nie wykorzystywało swojego potencjału.
W drugim etapie, po dokładnej analizie materiału zaproponowano połączenie wszystkich hal i sprężarkowni rurociągiem o średnicy DN168 i długości 700 metrów. Dobranie odpowiedniej długości oraz średnicy rurociągu gwarantuje spadek ciśnienia nie większy niż 0,05 bara na całej instalacji. Dzięki temu ciśnienie w każdym punkcie instalacji jest jednakowe – nawet w najbardziej oddalonej hali – niezależnie od konfiguracji uruchomionych sprężarek. W takim układzie system sterowania wybiera do pracy tylko te sprężarki, które w danej chwili dają najlepszy wskaźnik energetyczny. Wizualizacja oraz rejestracja danych pozwala na pełen dostęp do sprężarek oraz historii pracy z dowolnego miejsca w zakładzie.
Łączniki między halami zamknięto, a zasilanie powietrzem poszczególnych hal poprowadzono od nowego kolektora głównego. Każde takie zasilanie zostało wyposażone w ultradźwiękowy przepływomierz dwukierunkowy, który pozwala na dokładne pomiary zużycia sprężonego powietrza. Ponadto przepływomierze podpięto do niezależnej wizualizacji z rejestratorem danych.
Dzięki takiemu rozwiązaniu obniżono ciśnienie pracy sprężarek z poziomu 8,3 bara do wspólnego ciśnienia wynoszącego 6,8 bara. Wiąże się to z mniejszą ilością zużytej energii do wytworzenia sprężonego powietrza przy ciągłej, poprawnej pracy zakładu. Dodatkowo, niższe ciśnienie to mniejsze wycieki z tych samych nieszczelności. Pełna kontrola, monitorowanie produkcji oraz zużycia sprężonego powietrza przekłada się na szybką reakcję w przypadku nagłych zdarzeń.
Łączne oszczędności z wdrożonego rozwiązania wyniosą około 130 tys. złotych rocznie.
Opisany przykład to jedno z kolejnych rozwiązań pozwalających na obniżenie kosztów – obok eliminacji nieszczelności, zmiany wentylacji sprężarek czy odzysku ciepła wytwarzanego przez sprężarki.
Vector Sp. z o.o.
Technika Sprężonego Powietrza
ul. Rokietnicka 21
62-080 Tarnowo Podgórne
NIP 782-10-15-012
tel./fax +48 61 814 64 41
www.powietrze.com.pl
e-mail: biuro@powietrze.com.pl
