W większości zakładów produkcyjnych brak sprężonego powietrza oznacza brak produkcji. Dlatego podstawowym obowiązkiem brygady utrzymania ruchu jest utrzymywanie systemu w ciągłej sprawności. W momencie kiedy potrzebna jest większa wydajność systemu, wkracza dział zaopatrzenia, dostarczając nowy kompresor na podstawie najlepszej wybranej oferty.
Czy nowy sprzęt jest jednak naprawdę niezbędny? Czy istniejący system jest w pełni wykorzystywany i wreszcie – czy działanie urządzeń zewnętrznych ma wpływ na jego wydajność? Praca systemu we wszystkich obszarach powinna być dokładnie sprawdzona i przeanalizowana, aby uzyskać pewność, że możliwości systemu sprężonego powietrza są w pełni wykorzystywane i zapewniają najlepszą jakość.
Analiza działania systemu
Zacznij od dokładnej analizy swojego systemu w celu określenia wymagań użytkowych i aktualnych ciśnień panujących w instalacji. Zwykły pomiar natężenia przepływu jest niewystarczający. Niezbędne jest specjalne
oprzyrządowanie; m.in. rejestrator danych, optyczne łączniki, przetworniki próżniowe, mierniki mocy, przepływomierze, przetworniki ciśnienia oraz rejestratory informacji uzyskiwanych podczas pracy systemu zarówno pod obciążeniem, jak i bez niego.
Narzędzia te powinny być dostępne – podczas normalnej pracy urządzeń oraz podczas postoju trwającego nie więcej niż 10 dni. Metoda ta zapewnia uzyskanie czytelnego obrazu poziomu eksploatacji instalacji.
Lokalizacja i usunięcie nieszczelności jest jednym z pierwszych kroków zwiększających wydajność systemu sprężonego powietrza. Badania wskazują, że straty z powodu nieszczelności to około 35% całego sprężonego powietrza. Ich detekcję umożliwiają niezbyt drogie urządzenia ultradźwiękowe.
Następny krok to identyfikowanie zbędnych i nieekonomicznych praktyk. Jednym z najpowszechniejszych przykładów jest używanie sprężonego powietrza do „rozdmuchiwania” zabrudzeń w miejscach pracy. Zastosowanie sprężonego powietrza w tym celu jest poważnym naruszeniem zaleceń Europejskiej Agencji Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy. W momencie kiedy ciśnienie w instalacji jest większe niż 30 psi (1,8 bara), nawet najmniejsze drobiny zanieczyszczeń wydostających się z instalacji mogą spowodować uraz.
Dla obniżenia poziomu zużycia energii oraz kosztów obsługi nie należy dopuszczać do pracy systemu sprężonego powietrza pod wysokim ciśnieniem, kiedy nie jest to uzasadnione technologicznie.
Przegląd komponentów
Instalacja rurociągowa jest komponentem, którego stan często jest niedoceniany (szczególnie w starszych obiektach). Jej parametry mogą również nieodpowiadać nowym potrzebom wynikającym z sukcesywnej rozbudowy i modernizacji zakładu. Należy więc zwrócić uwagę na prawidłowy dobór średnicy rur oraz na zapewnienie odpowiednich warunków pracy.
Wewnętrzna powierzchnia rur ocynkowanych wykonanych ze stalowych blach czarnych wraz z upływem czasu zaczyna korodować, powodując zjawisko „łapania” zanieczyszczeń przez powstałą chropowatą powierzchnię. Często po upływie zaledwie kilku lat zanieczyszczenia nawarstwiają się, uwalniając rdzę do instalacji. Zanieczyszczenia nie tylko obniżają jakość powietrza, ale znacząco zmniejszają średnicę wewnętrzną rur – powodując niepożądane spadki ciśnienia i problemy z zapewnieniem wymaganego przepływu. Aby tego uniknąć, stosuje się rurociągi wykonane ze stali nierdzewnej, miedzi oraz aluminium.
Instalacja rurowa wykonana ze stali nierdzewnej zapewnia dobrą jakość powietrza, lecz materiał ten jest bardzo kosztowny. Miedź gwarantuje niskie koszty inwestycyjne wraz z dobrymi parametrami pracy.
Wyraźny postęp, jaki obserwujemy w dziedzinie modułowych instalacji rurowych, również oferuje proste, łatwe w montażu i umożliwiające długotrwałą eksploatację rozwiązania. Dodatkowo aluminiowe moduły mogą być łatwo modyfikowane podczas rozbudowy bądź reorganizacji obszaru.
Również prawidłowo dobrane zbiorniki odbiorcze powietrza zwiększają wydajność całego systemu. Odbiorniki powinny być zwymiarowane tak, aby spełniały nagłe potrzeby wymagające dużych pojemności.
Dla obiektów, które mają stabilny charakter pracy, sam „mokry” zbiornik magazynujący sprężone powietrze jest w zupełności wystarczający. Dzięki sile odśrodkowej zbiorniki te zapewniają pierwszą fazę oddzielania wilgoci, niezbędną dla utrzymania jakości sprężonego powietrza. Jednakże ich podstawową funkcją jest magazynowanie i dostarczanie sprężonego powietrza. Przy szczytowym zapotrzebowaniu dodatkowo zapobiegają zbyt częstej pracy kompresora.
W obiektach, gdzie występuje impulsowy i nagły tryb pracy na żądanie, system powinien zawierać zarówno zbiornik mokry, jak i „suchy”. Mokry zbiornik powinien być zlokalizowany możliwie blisko kompresora, natomiast suchy zbiornik powinien znajdować się w dole ścieżki transmisyjnej, aby zapewnić użytkownikowi dużą pojemność powietrza. Mokre zbiorniki są zazwyczaj skalowane zgodnie z zasadą 1 galon na cfm (ok. 135 l na każde 1 m3/min przepływu) dla każdego cyklu kompresora; żadnej zasady wymiarowej nie stosuje się natomiast do suchych zbiorników. Ich wielkość jest zależna od indywidualnych wymagań klienta.
Czystość powietrza
Gorące, sprężone powietrze zawiera dużo wilgoci absorbowanej z atmosfery. Podczas przepływu przez system powietrze ochładza się i wilgoć zawarta w parze skrapla się do postaci ciekłej. Ciecz jest przyczyną korozji w rurach, produktach i narzędziach instalacji.
Każda aplikacja ma swoje charakterystyczne wymagania, które z kolei determinują odpowiedni punkt rosy dla sprężonego powietrza i w wielu przypadkach dyktują zapotrzebowanie na konkretny typ suszarek. Suszarki chłodzące oraz suszące – to dwa podstawowe typy stosowane w instalacjach sprężonego powietrza.
Suszarki chłodzące ochładzają powietrze i skraplają wynikłą z procesu parę wodną. Są wydajne i mogą być zastosowane w większości instalacji.
Suszarki suszące wykorzystują natomiast materiały wysuszające, aby adsorbować wilgoć i zapewnić wyjątkowo suche powietrze. Zarówno koszt zakupu, jak i eksploatacji suszarek tego typu jest znacznie większy w stosunku do suszarek chłodzących i dlatego powinny być stosowane tylko w przypadku, kiedy punkt rosy wynosi mniej niż 35 F (1,67°C).
Dodatkowo otaczające powietrze zawiera różnorodne substancje zanieczyszczające. Kurz, brud, olej, dwutlenek węgla i zanieczyszczenia chemiczne – są wtłaczane do pracującego kompresora i sprężane.
Niezależnie od poziomu wilgotności, każda instalacja określa poziom wymaganej filtracji wewnętrznej. Należy w niej umieścić gruboziarnisty filtr cząstek stałych przed osuszaczem, aby mógł zbierać dużą ilość płynów oraz cząstek stałych. Z kolei drobnoziarniste filtry dla usuwania małych cząstek, aerozoli oraz oparów należy umieścić za osuszaczem. Rutynowe przeglądy wraz z wymianą elementów filtra są bardzo ważne do zapewnienia właściwego funkcjonowania całego systemu.
System powinien również zawierać wysokiej jakości automatyczne syfony kanalizacyjne. Jeżeli zanieczyszczenia, które zostały przefiltrowane i oddzielone od zbiornika wraz z elementami filtra, nie zostaną usunięte i wymienione, wówczas z pewnością znajdą drogę, aby trafić z powrotem do instalacji.
Planowanie, projektowanie i zaopatrzenie
W sytuacji gdy obecnie stosowany sprzęt do oczyszczania powietrza nie spełnia wymagań, przed inwestowaniem w nowy osprzęt należy rozważyć możliwość zastosowania systemu sterowania głównym zasilaniem powietrza. Urządzenie to kontroluje ciśnienie podczas jego narastania w instalacji, tak aby nie przeciążać osuszaczy i filtrów podczas rozruchu kompresora.
Regulator główny, w przeciwieństwie do bardziej uproszczonych regulatorów kaskadowych, używa pojedynczego sygnału kontrolnego, aby obsługiwać wielokompresorowy system ze zmiennym zakresem ciśnienia. Oferuje optymalne oszczędności energetyczne wraz z redukcją sztucznych potrzeb i przecieków. Dokładna kontrola ciśnienia jest bardzo ważna, ponieważ dla każdej zmiany ciśnienia o 2 psi użytkownik potrafi zaoszczędzić 1% kosztów energetycznych. Dodatkowo główny regulator wyważa obciążenie w zależności od czasu, tak aby zredukować koszty serwisowania, oraz wybiera najbardziej optymalną kombinację pracy kompresora tak, aby spełnić oczekiwania, zamiast zwykłego przełączenia na następne dostępne urządzenie.
Niektóre regulatory zapewniają również zdalny dostęp do danych zapisywanych w czasie rzeczywistym, potrafią kierować pracą dużej grupy kompresorów oraz alarmować zespół techniczny w razie wystąpienia problemu z systemem.
Ostatnie postępy na rynku osprzętu sprężonego powietrza, m.in. technologia napędu sterowana zmienną częstotliwością napięcia zasilającego czy systemu opartego na komputerowym sterowaniu, mogą znacząco pomóc w udoskonaleniu niezawodności systemu sprężonego powietrza i ogólnej efektywności.
Wayne Perry jest dyrektorem technicznym firmy Kaeser Compressors.
Artykuł pod redakcją Kamila Żarów
Autor: Wayne Perry
