Energetska analiza in kako izboljšati sistem kompresorskih postaj – 2. del
25.05.2021
Različni procesi zahtevajo različno kakovost zraka. Stroški priprave zraka višje kakovosti so višji, zato je pri načrtovanju razvoda stisnjenega zraka smotrno združiti sisteme z enakimi ali podobnimi zahtevami.
Na osnovi več kot 30-letnih izkušenj so strokovnjaki OMEGA AIR oblikovali naslednje korektivne ukrepe za zanesljivo izboljšanje učinkovitosti prav vsakega sistema za stisnjeni zrak:
1. Redna menjava filtrskih vložkov v sistemih s stisnjenim zrakom
Nadzor padcev tlaka v razvodni mreži stisnjenega zraka je pomemben dejavnik na poti k energetski učinkovitosti sistema. Pravilo dobre prakse govori, da mora imeti ustrezno zasnovan sistem padec tlaka manjši od 10 %. Razlika tlaka je merjena od tlačne posode do porabnika (stroja ali orodja). Problem padca tlaka se sčasoma še povečuje, pri čemer sta pretok in temperatura visoka. Ob visokih temperaturah v poletnih mesecih in ob povečani vlažnosti v sistem stisnjenega zraka prodre še več vlage, ki dodatno vpliva na filtracijo. Zato je nujno potrebna izvedba nadzora zasičenosti filtrskih vložkov, saj je cenovno bolj učinkovita njihova menjava kot pa obratovanje s prevelikimi tlačnimi padci (slika 1).
»Slika 1: Naraščanje padcev tlaka in točka menjave filtrskega vložka
2. Znižanje maksimalnega obratovalnega tlaka sistema
Izstopni tlak iz kompresorja je eden od najpomembnejših faktorjev, ki vplivajo na učinkovitost kompresorja. Tlak sistema neposredno vpliva na porabo zraka in s tem na vloženo električno energijo kompresorja.
Stisnjeni zrak je običajno proizveden pri maksimalnem tlaku kompresorja (najbolj pogosto pri 7 bar). Po vgradnji kompresorja v sistem običajno nihče več ne skrbi za vrednosti obratovalnih parametrov.
Smiselno je, da je maksimalni obratovalni tlak nastavljen na najvišji tlak, ki je potreben za delovanje porabnikov. K temu tlaku se prišteje še tlak, ki je enak seštevku tlačnih padcev inštalacije od kompresorja do tega porabnika (slika 2).
»Slika 2: Izstopni tlak iz kompresorja mora pokrivati vse padce in izgube do porabnika
Znižanje maksimalnega tlaka za 1 bar pomeni 8 % prihranka energije. Zato je zelo pomembno, da sistem obratuje pri zahtevanih tlakih in ne pri višjih. Oprema mora torej obratovati pri najnižjem možnem obratovalnem tlaku, ki ga uporaba še dopušča.
3. Sanacija netesnosti sistema za stisnjeni zrak
Transport stisnjenega zraka do končnega porabnika je drag proces, ki zahteva drago opremo. Ta porablja velike količine električne energije in zahteva redno vzdrževanje. Uporabniki se največkrat ne zavedajo, kakšni so njihovi letni stroški obratovanja sistema in koliko lahko prihranijo z izboljšavami.
Puščanje zraka v sistemu povzroča znatne stroške, saj so lahko izgube tudi do 25 % stisnjenega zraka. Izgube nastanejo zaradi puščanja na spojih ventilov in spojnih elementov, zaradi korozije v ceveh, preperelih gibkih cevi, napak na odvajalcih kondenzata, puščanja na filtrih ali regulatorjih, hitrih spojkah, zaradi slabega varnostnega ventila, na pnevmatskih cilindrih itd.
Mesta puščanja se obnašajo kot šobe, iz katerih zrak izteka z zelo veliko hitrostjo. Taka mesta puščajo vseh 24 ur na dan, 365 dni v letu. Zaradi tega se tlak v sistemu znižuje, kompresor se kljub nedelovanju porabnikov večkrat vklaplja, pri tem pa porablja dragoceno energijo in znižuje stroškovno učinkovitost energetskega sistema.
»Slika 3: Meritve puščanja stisnjenega zraka
»Slika 4: Postroj za ponovno uporabo odpadne toplote
4. Vgradnja sistemov za izkoriščanje odpadne toplote
Med procesom komprimiranja se zrak segreva. To je enostaven fizikalni proces – toplotna energija je koncentrirana zaradi zmanjševanja prostornine zraka. Skoraj celotna energija (do 90 %), porabljena za pogon kompresorja, se pretvori v toploto (slika 5).
»Slika 5: Prikaz odpadne toplotne energije
Skupna učinkovitost sistema s stisnjenim zrakom je tako le 10–15 %. Za vzdrževanje ustrezne temperature obratovanja mora kompresor prenesti odvečno toploto na hladilni medij, preden zrak vstopi v distribucijski sistem. Znova je mogoče izkoristiti kar do 90 % energije
Najenostavnejši način je, da se ta toplota porabi za ogrevanje prostorov, kot so delavnice, skladišča in podobno. Oljno mazani kompresorji ponujajo velik potencial za izkoriščanje odpadne toplote, saj imajo hladilni sistem z zaprtim krogom.
Vroče olje se lahko koristno izrabi za ogrevanje drugih medijev preko prenosnika toplote (slika 4). Prenesena toplota se lahko uporabi za ogrevalne sisteme prostorov, za ogrevanje industrijskih procesov, pripravo sanitarne tople vode itd.
5. Vgradnja sistema za nadzor stisnjenega zraka
Ob prvi meritvi parametrov in izdelavi energetske analize stisnjenega zraka je večina uporabnikov presenečena ob ugotovitvi, kolikšni so dejanski obratovalni stroški. Podjetja in tovarne se morajo zavedati, da lahko investicija v nadzorni sistem prihrani ogromno dragocene energije, saj so ti stroški lahko nižji tudi do 25 %.
Naloga vseh dobrih vodij vzdrževanja je poiskati potencialne prihranke na vsaki komponenti opreme, integrirane v sistem. Nadzorni sistem lahko upravlja delovanje več kompresorjev, nadzira pretok in tlak sistema ter temperaturo točke rosišča sistema (slika 6). Seveda so za to potrebna različna tipala, ki odčitavajo obratovalne parametre.
Vzpostavitev nadzornega sistema vključuje tudi nadzor nad obratovanjem posameznih vej sistema. Končni porabniki imajo različne zahteve po kakovosti, tlaku in pretoku zraka, zato je izjemno pomembno, da je sistem optimiziran.
»Slika 6: Prikaz parametrov
6. Redno vzdrževanje naprave po terminskem planu
Večina uporabnikov misli, da je pri sistemu za proizvodnjo stisnjenega zraka njihov največji strošek ravno investicija, vendar ni tako. Kadar obravnavamo 10-letno periodo obratovanja sistema s stisnjenim zrakom, je dejstvo, da 75 % stroškov predstavlja energija.
Stroški energije lahko znatno narastejo, če vzdrževanje ni ustrezno:
• Zasičeni filtrski vložki so vzrok za velike tlačne padce, katerih posledica je potreba po dodatni moči kompresorja za premagovanje teh uporov.
• Nedelujoči odvajalci kondenzata ne zagotavljajo zanesljivega odvoda vode iz sistema.
• Prašno okolje povzroča zasičenje sesalnih in vstopnih filtrov. Posledica je pregrevanje sistema in znižanje zmogljivosti kompresorja.
Da sistem stisnjenega zraka deluje zanesljivo in brez prekinitev, je nujno redno in temeljito vzdrževanje.