Sprężarki i pomiary parametrów sprężonego powietrza
Sprężone powietrze jest jednym z podstawowych mediów wykorzystywanych w procesach produkcyjnych. Znajduje zastosowanie praktycznie we wszystkich gałęziach przemysłu. Jednocześnie niewielka grupa użytkowników jest świadoma faktycznych kosztów związanych z wytwarzaniem i wykorzystywaniem sprężonego powietrza.
Urządzeniem, które w największym stopniu jest odpowiedzialne za zużycie energii elektrycznej jest sprężarka. W chwili obecnej na rynku dominują sprężarki śrubowe i łopatkowe. Podstawową konstrukcyjną cechą odróżniającą oba typy sprężarek jest budowa samego zespołu sprężającego oraz sposób przeniesienia napędu pomiędzy zespołem a silnikiem elektrycznym.
W sprężarkach łopatkowych wykorzystano technologię niskich prędkości obrotowych. Technologia ta w najlepszy sposób łączy minimalizację kosztów energii elektrycznej z długowiecznością urządzeń.
Ze względu na koszt energii bardzo ważny jest dobór stopnia sprężającego do pracy w sprężarce o określonej wydajności i ciśnieniu roboczym. Dążąc do obniżenia kosztów produkcji producenci sprężarek śrubowych wykorzystują jeden typ stopnia w sprężarkach o różnej wydajność (mocy), stąd wiele sprężarek śrubowych pracuje poza optimum energetycznym. W celu zapewnienia najwyższej sprawności energetycznej każdy model sprężarki łopatkowej wyposażony jest w indywidualnie zaprojektowany, dedykowany typ stopnia sprężającego. Oznacza to najniższy koszt wytworzenia sprężonego powietrza.
Dodatkowo w sprężarkach łopatkowych wykorzystywane jest bezpośrednie sprzęgło podatne, które w sposób bezstratny przekazuje napęd z silnika. W celu przeniesienia napędu sprężarki śrubowe wykorzystują przekładnie pasowe lub skrzynie biegów. Są one jednak źródłem wymiernych strat finansowych, wynikających z ich sprawności mechanicznej (straty to ok. 3% ogólnie przekazywanej energii) oraz źródłem dodatkowych kosztów serwisowych.
Świadomy wybór sprężarki, uwzględniając zarówno jej typ jak i wydajność, w największym stopniu przyczynia się do optymalizacji wydatków. Jednak, zgodnie z badaniami przeprowadzonymi przez PNEUROP, zakup sprężarki stanowi jedynie 15% całkowitych kosztów wytwarzania sprężonego powietrza.
Około 70-80% pozostałych kosztów, to koszty energii. Dlatego tak ważna jest wiedza na temat procesów zachodzących w systemie sprężonego powietrza od momentu jego wytworzenia do wykorzystania w aplikacjach roboczych.
Procesy te można w sposób skuteczny i precyzyjny nadzorować. Służy do tego szeroka gama czujników, mierników, analizatorów i sterowników ułatwiająca podejmowanie właściwych działań, które w dużej mierze można automatyzować (np. w ramach technologii PLC).
Pierwszym procesem, z którym spotykamy się w zakładach jest samo wytwarzanie sprężonego powietrza. Proces ten najskuteczniej nadzorować możemy wykorzystując sterownik nadrzędny. Odpowiada on m.in. za właściwy dobór sprężarek w zależności od chwilowego zapotrzebowania na sprężone powietrze.
Wytwarzane przez kompresory sprężone powietrze zawiera znaczną ilość zanieczyszczeń w postaci cząstek stałych i płynnych, których główną frakcję stanowi para wodna i olej. Pomimo tego większość procesów przemysłowych wymaga aby mieściło się w określonych klasach czystości. Zanieczyszczenia te odpowiedzialne są m.in. za korozję sieci, uszkodzenia urządzeń wykorzystujących sprężone powietrze. Przyczyniają się w ten sposób do wzrostu kosztów.
Aby temu zapobiegać należy stosować osuszacze ziębnicze w sytuacjach kiedy dopuszczalna jest niewielka ilość wody. W procesach niedopuszczających obecności cząsteczek wody stosowane są osuszacze adsorpcyjne.
W celu kontroli zawartości cząsteczek wody w sprężonym powietrzu opuszczającym osuszacze lub występującym w instalacjach stosujemy czujniki punktu rosy.
Kolejnym czynnikiem wpływającym na energochłonność są nieszczelności, zarówno sieci sprężonego powietrza jak i urządzeń odbiorczych. Stosując liczniki przepływu oraz mierniki chwilowego zużycia możemy określić zarówno miejsce jak i wysokość strat. Miejsce występowania nieszczelności precyzyjnie możemy zlokalizować przy pomocy wykrywacza nieszczelności.
Parametrami sprężonego powietrza, które często wymagają nadzoru są ciśnienie oraz temperatura. Czujniki ciśnienia pomagają m.in. w utrzymaniu właściwego ciśnienia niezbędnego do prawidłowego przebiegu procesów.
Zbyt niska lub zbyt wysoka temperatura sprężonego powietrza może być przyczyną awarii osuszacza lub niewłaściwej jakości produktów wytwarzanych z użyciem sprężonego powietrza. Czujniki temperatury podobnie jak czujniki ciśnienia czy też liczniki przepływu mogą być podłączone do sterownika nadrzędnego w celu automatyzacji działań mających na celu zachowanie parametrów technicznych w odpowiednim reżimie, co z kolei wpływa na bezpieczeństwo procesów produkcyjnych.
Niewłaściwe eksploatowanie sprężarek, uszkodzenia mechaniczne, czy wreszcie upływ czasu mają znaczny wpływ na kondycję urządzeń. Naprawa sprężarek nie stanowi obecnie większego problemu. Autoryzowane serwisy nie tylko zapewniają utrzymanie sprężarek w optymalnym stanie technicznym ale potrafią też szybko rozwiązać problemy techniczne związane z pracą tych urządzeń.
Wskazane przyrządy pomiarowe podłączone do analizatorów lub sterowników nadrzędnych pomagają mierzyć, kontrolować, alarmować i analizować większość parametrów systemów sprężonego powietrza.