Koszt sprężonego powietrza zależy nie tylko od sprawności samej sprężarki. Na zużycie energii wpływają również nieszczelności instalacji, ciśnienie robocze, sposób sterowania, stan filtrów, sieć przewodów oraz dopasowanie wydajności urządzeń do rzeczywistego zapotrzebowania zakładu. Dlatego poprawę efektywności energetycznej sprężarkowni najlepiej zacząć od analizy całego systemu. Część strat można ograniczyć bez wymiany sprężarek, a modernizację urządzeń przeprowadzić dopiero tam, gdzie pomiary pokażą jej ekonomiczne uzasadnienie.
1. Zmierz rzeczywiste zużycie sprężonego powietrza
Pierwszym krokiem powinno być ustalenie, jak instalacja rzeczywiście pracuje. Pomiar przepływu, ciśnienia, poboru energii i godzin pracy sprężarek pozwala sprawdzić, kiedy pojawiają się największe obciążenia i jak duża część dostępnej wydajności pozostaje niewykorzystana.
Szczególnie ważna jest obserwacja pełnego cyklu produkcyjnego. Pomiar wykonany tylko przez godzinę lub podczas jednej zmiany może nie pokazać nocnych spadków poboru, weekendowej pracy urządzeń ani krótkich szczytów zapotrzebowania.
Do analizy instalacji BOGE wykorzystuje między innymi BOGE AIReport, który umożliwia ocenę parametrów pracy systemu sprężonego powietrza. Dane z pomiarów stanowią punkt wyjścia do dalszej optymalizacji.
2. Regularnie lokalizuj nieszczelności instalacji
Wyciek sprężonego powietrza może być niewielki, ale jeśli występuje przez całą dobę, prowadzi do stałej straty energii. W instalacjach pozbawionych regularnej kontroli przecieki mogą odpowiadać za znaczną część wytwarzanego powietrza.
Typowe miejsca nieszczelności to szybkozłącza, przewody elastyczne, połączenia gwintowane, armatura, zawory i uszczelnienia. Nie wystarczy jednak jednorazowo naprawić wykryte przecieki. Wraz z eksploatacją instalacji powstają następne, dlatego kontrolę szczelności należy powtarzać.
W dobrze utrzymywanym systemie straty wynikające z przecieków mogą być znacznie niższe niż w instalacji, której przez lata nie sprawdzano pod tym kątem.
3. Nie utrzymuj wyższego ciśnienia niż potrzebują odbiorniki
Podnoszenie ciśnienia sprężarki „na zapas” zwiększa zużycie energii. Może też nasilać straty przez nieszczelności i zwiększać ilość powietrza zużywanego przez odbiorniki bez regulacji przepływu.
Jeżeli maszyna wymaga 6 bar, a sprężarkownia pracuje przy znacznie wyższym ciśnieniu tylko dlatego, że na końcu instalacji występują duże spadki, najpierw należy znaleźć ich przyczynę. Problemem mogą być zbyt małe średnice przewodów, zabrudzone filtry, nieprawidłowa armatura albo źle zaprojektowana sieć.
Najniższe stabilne ciśnienie, które pozwala wszystkim odbiornikom prawidłowo pracować, zwykle daje lepszy bilans energetyczny niż utrzymywanie dużego zapasu.
4. Dopasuj wydajność sprężarek do profilu poboru
Sprężarka przewymiarowana względem potrzeb zakładu nie musi być rozwiązaniem bezpieczniejszym. Jeżeli przez większość czasu pracuje przy niewielkim obciążeniu albo często przechodzi między pracą pod obciążeniem a biegiem jałowym, system może niepotrzebnie zużywać energię.
W instalacjach ze zmiennym zapotrzebowaniem można wykorzystać sprężarki zmiennoobrotowe z przetwornicą częstotliwości. Regulują one wydajność w określonym zakresie zgodnie z aktualnym poborem powietrza.
Nie oznacza to jednak, że sprężarka zmiennoobrotowa będzie najlepszym wyborem w każdej sprężarkowni. Przy stabilnym zapotrzebowaniu dobrze dobrana jednostka stałoobrotowa może pracować bardzo efektywnie. Decyzję powinien poprzedzać pomiar profilu poboru.
5. Koordynuj pracę kilku sprężarek
W zakładach posiadających dwie lub więcej sprężarek duże znaczenie ma sposób ich załączania. Jeżeli każda jednostka korzysta wyłącznie z własnego sterownika i niezależnego zakresu ciśnień, maszyny mogą pracować w niekorzystnych kombinacjach.
Sterownik nadrzędny dobiera kolejność i sposób pracy urządzeń do bieżącego zapotrzebowania. Może ograniczyć sytuacje, w których kilka sprężarek jednocześnie pracuje z małym obciążeniem albo jedna maszyna niepotrzebnie pozostaje na biegu jałowym.
Do zarządzania bardziej rozbudowanymi stacjami BOGE oferuje między innymi sterowniki nadrzędne sprężarek, takie jak Airtelligence Provis 3.0. System może integrować sprężarki oraz pozostałe urządzenia współpracujące ze stacją sprężonego powietrza.
6. Ogranicz spadki ciśnienia w sieci
Straty ciśnienia powstają na przewodach, filtrach, osuszaczach, zaworach i innych częściach instalacji. Jeżeli są zbyt duże, operator często kompensuje je przez podniesienie ciśnienia na sprężarce. To zwiększa pobór energii zamiast usuwać właściwą przyczynę problemu.
Sieć powinna mieć odpowiednie średnice przewodów i możliwie łagodny przebieg. Liczne przewężenia, niepotrzebne kolana czy zbyt małe przyłącza mogą ograniczać przepływ.
Przy modernizacji zakładu należy też sprawdzić, czy istniejąca instalacja nadal odpowiada aktualnemu zużyciu. Sieć projektowana dla kilku stanowisk może okazać się za mała po rozbudowie produkcji.
7. Kontroluj filtry i urządzenia do uzdatniania powietrza
Filtry, separatory i osuszacze chronią proces produkcyjny oraz instalację pneumatyczną, ale podczas przepływu powietrza powodują spadek ciśnienia. Zanieczyszczony wkład filtracyjny może ten opór zwiększyć.
Nie należy jednak usuwać filtracji tylko po to, aby zmniejszyć straty. Trzeba dobrać klasę uzdatniania do rzeczywistych wymagań procesu, a następnie kontrolować stan urządzeń.
Jeżeli tylko jedno stanowisko wymaga bardzo wysokiej jakości sprężonego powietrza, czasami lepszym rozwiązaniem jest dodatkowe uzdatnianie w tym punkcie niż przygotowywanie całego strumienia dla zakładu według najbardziej wymagającego odbiornika.
8. Wykorzystuj ciepło powstające podczas sprężania
Znaczna część energii elektrycznej pobieranej przez sprężarkę ostatecznie pojawia się w postaci ciepła. Bez systemu odzysku energia ta trafia zwykle do powietrza odprowadzanego ze sprężarkowni.
System odzysku ciepła BOGE DUOTHERM umożliwia wykorzystanie około 72% energii zużywanej przez sprężarkę w postaci ciepła. Można przeznaczyć je między innymi do wspomagania ogrzewania lub podgrzewania wody.
Opłacalność rozwiązania zależy od czasu pracy sprężarki i możliwości zagospodarowania energii cieplnej. Największy sens ma odzysk wtedy, gdy zakład posiada odbiornik ciepła pracujący przez znaczną część roku.
9. Prowadź regularny serwis sprężarek
Stan techniczny sprężarki wpływa zarówno na niezawodność, jak i zużycie energii. Zabrudzone filtry, zużyte separatory, nieprawidłowy poziom oleju czy zanieczyszczone chłodnice mogą pogarszać parametry pracy urządzenia.
Monitoring danych pozwala wcześniej dostrzec nietypowe temperatury, wzrost spadku ciśnienia czy zmianę charakterystyki pracy, ale nie powinien zastępować czynności serwisowych wymaganych przez producenta.
Regularny serwis sprężarek pomaga utrzymać urządzenia w przewidywalnym stanie technicznym oraz ograniczyć ryzyko sytuacji, w której stopniowy spadek sprawności pozostaje niezauważony przez wiele miesięcy.
10. Sprawdź, gdzie sprężone powietrze jest zużywane niepotrzebnie
Nie każda aplikacja w zakładzie musi korzystać ze sprężonego powietrza. Czasem używa się go do chłodzenia, suszenia, przedmuchiwania lub czyszczenia mimo dostępności mniej energochłonnych metod.
Należy też sprawdzić odbiorniki pozostawione pod ciśnieniem poza godzinami produkcji. Odcięcie nieużywanych części instalacji może ograniczyć straty, szczególnie gdy znajdują się w nich nieszczelności.
Ocena zastosowań końcowych często pokazuje możliwości oszczędności, których nie widać podczas samej analizy sprężarki.
Efektywność sprężarkowni wymaga spojrzenia na cały system
Zmniejszenie kosztów sprężonego powietrza rzadko sprowadza się do wymiany jednej sprężarki na nowszy model. Najpierw trzeba sprawdzić rzeczywisty pobór, nieszczelności, ciśnienie, sposób sterowania, spadki w sieci i pracę odbiorników.
Dane pozwalają ustalić, czy większy efekt przyniesie naprawa instalacji, zmiana nastaw, modernizacja sterowania, odzysk ciepła czy wymiana urządzenia. Dzięki temu inwestycje wynikają z rzeczywistych potrzeb zakładu, a poprawę efektywności można ocenić na podstawie mierzalnych parametrów.
FAQ – efektywność energetyczna sprężarek i instalacji sprężonego powietrza
Jak obliczyć koszt wytworzenia 1 m³ sprężonego powietrza?
Do obliczeń potrzebne są między innymi pobór energii elektrycznej, jej cena oraz rzeczywista ilość wytwarzanego sprężonego powietrza. Przy dokładniejszej analizie uwzględnia się również koszty serwisu, uzdatniania i pozostałych urządzeń pracujących w sprężarkowni.
Czy wyłączać sprężarkę na noc i podczas weekendów?
Jeżeli zakład nie potrzebuje w tym czasie sprężonego powietrza, utrzymywanie całej instalacji pod ciśnieniem może prowadzić do niepotrzebnego zużycia energii przez przecieki. Decyzję trzeba jednak dostosować do potrzeb procesów, które muszą pracować bez przerwy.
Czy większy zbiornik sprężonego powietrza zmniejsza zużycie energii?
Zbiornik może stabilizować ciśnienie i zapewniać bufor przy krótkich skokach poboru, ale sam w sobie nie rozwiązuje problemu źle dobranej sprężarki lub dużych nieszczelności. Jego pojemność należy dobrać do charakterystyki instalacji.
Kiedy modernizacja starej sprężarki ma ekonomiczne uzasadnienie?
Sama metryka urządzenia nie przesądza o konieczności wymiany. Należy porównać jego rzeczywiste zużycie energii, koszty utrzymania, dostępność części, niezawodność oraz wydajność z parametrami możliwych nowych rozwiązań.
Czy można oceniać efektywność sprężarki wyłącznie na podstawie mocy silnika?
Nie. Dwie sprężarki o tej samej mocy mogą dostarczać różną ilość powietrza przy określonym ciśnieniu. Do porównań potrzebne są dane dotyczące wydajności i poboru mocy w konkretnych warunkach pracy.
Jak często wykonywać audyt instalacji sprężonego powietrza?
Nie istnieje jeden odstęp odpowiedni dla wszystkich zakładów. Ponowna analiza ma sens po większej zmianie produkcji, rozbudowie sieci, instalacji nowych odbiorników, wzroście kosztów energii albo zauważalnym pogorszeniu parametrów systemu.
Czy instalacja pierścieniowa może ograniczyć straty ciśnienia?
W wielu zakładach tak. Zasilanie odbiornika z więcej niż jednego kierunku może ułatwić utrzymanie stabilnego ciśnienia i zmniejszyć lokalne spadki. Korzyść zależy jednak od długości sieci, średnic przewodów oraz rozmieszczenia odbiorników.
