Klasa 0 jakości sprężonego powietrza

Klasa 0 jakości sprężonego powietrza to najwyższa czystość powietrza. Standard, którego długo nikt nie mógł spełnić. Pionierem w dostarczaniu prawdziwie 100% bezolejowego powietrza była firma Ingersoll Rand, której to sprężarki bezolejowe przeszły testy i uzyskały certyfikat nadawany przez TÜV Rheinland, światowego lidera w niezależnych testach i certyfikacjach. Mimo, iż Ingersoll Rand jako pierwszy otrzymał certyfikat klasy 0 już w 2001 roku to do tego tylko jedna firma zdołała w ostatnim czasie uzyskać podobny efekt.

Najbardziej rygorystyczna klasa zakłada powietrze wolne od oleju, aerozoli i par. To zawartość poniżej poziomu 0,01 mg/m3 tych zanieczyszczeń. 0 oznacza również minimalizację ryzyka związanego z zanieczyszczonym powietrzem.

Taka technologia zarezerwowana jest dla liderów rynku. Analizując straty udziałów w światowym rynku bezolejowego powietrza, to właśnie obecny lider czyli Atlas Copco udoskonalił swój park maszyn bezolejowych by również spełniały normy wyśrubowane przez Ingersoll Rand. Są to obecnie jedyni producenci kompresorów na rynku z własną technologią dostarczania całkowicie bezolejowego sprężonego powietrza, co tylko potwierdza stopień zaawansowania technologii będący poza zasięgiem pozostałych konkurentów.

Co to daje użytkownikom można by zapytać. Otóż przed wszystkim lepszej jakościpowietrze to lepszy finalnie jakościowo produkt, dłuższa żywotność komponentów, zmniejszenie przestojów spowodowanych czyszczeniem filtrów czy innych składników instalacji sprężonego powietrza i większe bezpieczeństwo pracy całego zakładu.klasa 0 jakości sprężonego powietrza

Klasa 0 to jedna z wielu rzeczy dające końcowemu odbiorcowi poczucie bezpieczeństwa oraz wysokie standardy w dziale produkcji redukując przy tym odpady i wpływ na środowisko naturalne.

Niebezpieczne skutki sprężania

Sprężone powietrze to cenne medium w każdym przedsiębiorstwie. Powszechnie uważane za bezpieczne wymaga jednakże zachowania zasad bezpieczeństwa. W samych punktach odbioru użytkownik jest bezpieczny. Obecnie sprężarki śrubowe zapewniają bezpieczeństwo pracy. Ich odpowiednia obudowa ma nie tylko za zadanie stłumić głośność pracy kompresora, ale również zabezpieczyć otoczenie na wypadek różnych awarii.

Załóżmy, że rozerwie się pas napędowy, którego części uderzyłyby w pracownika obsługi. Gdyby nie było osłony to operator miałby uraz. To jest akurat przypadek nie za wielkiej wagi. Proszę sobie wyobrazić co mogłoby się stać z człowiekiem gdyby był obok sprężarki podczas poniższej awarii:

alupPodczas pracy sprężarki tłokowej pękł blok żeliwny i części kompresora można było zbierać po całej sprężarkowni. Chwilę po inspekcji pracownika utrzymania ruchu. Takich rzeczy nie sposób przewidzieć, ale należy mieć świadomość zagrożeń i nie lekceważyć ich.

alup

alup

Woda w instalacji a osuszacz

Najpopularniejszym rozwiązaniem na eliminację wody ze sprężonego powietrza jest stosowanie osuszacza chłodniczego z ciśnieniowym punktem rosy na poziomie + 3oC. W większości przypadków jest to rozwiązanie wystarczające, jednakże nie idealne. Źle dobrany osuszacz, czy też technicznie nie sprawny, co wcale się tak rzadko nie zdarza, często punkt rosy ma nawet powyżej 10oC, a to już naprawdę zły wynik.

Często spotykam się z problemami użytkowników sprężarek skarżących się na jakość sprężonego powietrza. Czasami mylony jest osuszacz z typowym blokiem przygotowania powietrza (filtr + reduktor), a innym razem widać zakłopotanie na twarzy po pytaniu: kiedy był ostatni przegląd osuszacza. Co jednak zrobić, gdy osuszacz jest w pełni sprawny, osiąga swoje parametry pracy, a mimo to pokazuje nam się woda w instalacji. Najpierw zdajmy sobie sprawę, że osuszacz chłodniczy (czy też ziębniczy jak to czasem mawiają) nie jest w stanie wyeliminować nam całkowicie wody ze sprężonego powietrza.

osuszaczNiekiedy nawet minimalna zawartość wody i oleju potrafi uszkodzić maszynę bądź produkt finalny. W takim wypadku naprawa zniszczeń wielokrotnie może przewyższyć koszt zakupu właściwego urządzenia jakim jest osuszacz adsorpcyjny. W tym momencie spora grupa ludzi chwyta się za głowę pytając o koszta. Na rynku jest sporo osuszaczy adsorpcyjnych z punktem rosy na poziomie 40 i nawet 70oC, ale ich cena niejednokrotnie przewyższa koszt kompresora. Dla mniejszych wydajności, dla małego przemysłu, dostępne są jednak stosunkowo niedrogie modułowe osuszacze adsorpcyjne. Takie urządzenia w swojej ofercie ma m.in. Ingersoll Rand i muszę przyznać, że jest to idealne rozwiązanie na uporanie się z wodą w instalacji.

osuszacz adsorpcyjnyPo przejściu z osuszacza chłodniczego na adsorpcyjny  ryzyko uszkodzenia maszyn na produkcji zostało zażegnane, a jakość produktu firmy niezagrożona. Porównując takie rozwiązanie finansowo to jest jak 2:1, co nie jest złym wynikiem, gdyż „standardowe” adsorpcyjne urządzenia uzdatniające powietrze są często 4-5 krotnie droższe od chłodniczych osuszaczy identycznych parametrów.

Wysokiej jakości sprężone powietrze nie zawsze oznacza wysokich nakładów finansowych.

Sprężarka do wycinarki plazmowej i laserowej

Zakłady przemysłowe bardzo często korzystają z urządzeń do precyzyjnego wycinania elementów metalowych. Ze względu na precyzję powszechnie stosuje się do tego celu wycinarki plazmowe bądź precyzyjne wycinarki laserowe. W przypadku plazmy proces cięcia metali odbywa się przy zastosowaniu łuku plazmowego. Stosowane powszechnie gazy plazmowe jak powietrze i tlen muszą być odpowiedniej jakości.
Cięcie laserowe stanowi nowoczesną metodę obróbki. Podstawowa różnica tkwi w stosowanym czynniku tnącym, który w przypadku cięcia laserowego stanowi gorący promień lasera oraz gaz techniczny o dużej czystości.
W obu przypadkach kluczowe jest dostarczenie powietrza pozbawionego wody i zanieczyszczeń gdy możemy doprowadzić np. do uszkodzenia soczewki lasera gdzie w zależności od maszyny koszty sięgją kilkuset a nawet kilku tysięcy euro.
Sprężarka do wycinarki plazmowej czy laserowej

Sprężarka do wycinarki plazmowej i laserowej

Na początku stajemy przed wyborem zakupu samej sprężarki i tu raczej kierowałbym swoje poszukiwania na sprężarki śrubowe, aczkolwiek wiele razy widziałem tłoki pracujące przy plaźmie i sprawdzało się to przez lata bez większych problemów. Idąc jednak z duchem czasu lepiej zapewnić urządzenie do pracy ciągłej, o mniejszym zużyciu energii i cichsze, czyli jak można wywnioskować mam na myśli popularną śrubę. Skoro wybraliśmy już sprężarkę (nie reklamując żadnego z producentów 🙂 ) to mamy koniec tak? No tak nie zupełnie, bo pojawia nam się problem zanieczyszczeń. Prosta sprawa, naprawdę, bo zostaje nam zakup osuszacza chłodniczego, który w zupełności nam tu wystarczy i filtry sprężonego powietrza. Kolejność ich montażu już wcześniej opisywałem, więc nie ma sensu się powtarzać. Możemy również wybrać prostszą drogę czyli zakup sprężarki z wbudowanym osuszaczem i do tego na zbiorniku. Takie kompaktowe rozwiązania mają swoje plusy i minusy, które też już kilkukrotnie poruszyłem. Przypomnę tylko, że przy małych sprężarkach ma to sens, przy mocach wyższych już nie koniecznie. I nie mówię tego by faworyzować jednego czy drugiego producenta, bo takie komentarze do mnie dotarły. Nie oszukujmy się, ale obecnie każdy liczący się producent sprężarek jest w stanie zaoferować nam sprężarkę stało i zmiennoobrotową z wbudowanym osuszaczem. Jeżeli nie jest to widocznie nie jest tak liczący jak się mogło wydawać 🙂
Pamiętajmy jeszcze o odpowiedniej wentylacji sprężarkowni i zapewnieniu dolotu czystego powietrza. Prosta sprawa, a nie stosowanie się o wymogów może uczynić z całej operacji kosztowną naprawę.

Montaż systemów sprężonego powietrza – by Jay Leno

Ostatnio natknąłem się na ciekawą prezentację systemu rur i kształtek do budowy instalacji sprężonego powietrza. System bardzo podobny do cieszącego się w naszym kraju systemem Infinity oraz John Guest.
Polecam obejrzeć niniejszy filmik amerykańskiego entuzjasty super samochodów, Jay’a Leno.

Może to przekona niektórych, że budowa instalacji, bynajmniej tych mniejszych, to nie taka trudna sprawa.

Wykrywanie nieszczelności w instalacjach sprężonego powietrza

W każdej instalacji sprężonego powietrza mogą z biegiem czasu wystąpić rozszczelnienia. Każda nieszczelność naraża nas z kolei na straty finansowe. Sprężone powietrze zamiast trafiać do punktów odbioru po drodze ucieka nam w atmosferę. Wiemy jak dużo kilowatów energii tracimy na jego wytworzenie przez kompresor, więc w naszym interesie jest wyeliminowanie tego niechcianego zjawiska.
Na początek posłużę się uproszczonym wyliczeniem pokazującym przykładowe koszty ponoszone na wyprodukowanie sprężonego powietrza traconego w nieszczelnej instalacji (przy założeniu kosztów energii 0,40 zł za kWh i 3 zmianowej ciągłej pracy).

Nieszczelność

Ilość powietrza przy ciśnieniu 8 bar

Straty

[mm]

[l/min]

Energia [kW]

Koszty  [zł/rok]

1

75

0,6

2102

1,5

150

1,3

4550

2

260

2,0

7008

3

600

4,4

15418

4

1100

8,8

30835

5

1700

13,2

46253

Przy ciągłym wykorzystaniu sprężonego powietrza jak widać koszty są bardzo duże. Oczywiście zdaje sobie sprawę, że niewiele zakładów pracuje 24h, 7 dni w tygodniu przy maksymalnym wykorzystaniu czwartego medium. Nie mniej jednak jak podzielimy to na mniejszą ilość zmian i dni pracy to koszty i tak wyjdą wysokie. Z tego też powodu w całym kraju wielu producentów sprężarek organizuje szkolenia dla kierowników produkcji w zakresie wykrywania nieszczelności, wykazując zalety oferowanych przez nich usług i urządzeń.
Nie zamierzam tutaj krytykować działań producentów sprężarek, gdyż moim zdaniem jest to genialny pomysł na utrzymanie bliskich relacji z klientem. Najprężniej działa na tym polu Atlas Copco oraz Kaeser. Jednak usługi, które świadczą niczym nie odbiegają od oferowanych przez mniejsze podmioty. Warto skorzystać z usługi wykrywania nieszczelności, gdyż w wielu przypadkach ich koszt jest sporo mniejszy od oszczędności na wykrytych rozszczelnieniach instalacji. Możemy również wykonać takie pomiary we własnym zakresie. Nie jest to w zasadzie nic trudnego. Jedyną przeszkodą może tu być koszt zakupu urządzeń pomiarowych. W takiej opcji nie liczyłbym zbytnio na zwrot inwestycji zwłaszcza, że pomiar nie będziemy wykonywać raz w miesiącu, bo będzie to pozbawione sensu.
Detektory nieszczelności w instalacji sprężonego powietrza
W najbliższym czasie postaram się cyklicznie przedstawiać konkretne urządzenia pomiarowe dostępne na rynku.

Audyt sprężonego powietrza

Audyt energetyczny sprężonego powietrza nie jest tematem nowym, ale dopiero zyskującym na popularności. Głównie za sprawą kryzysu firmy szukają oszczędności w produkcji, materiałach oraz innych kosztach stałych. Możemy znaleźć tańszego dostawcę materiałów, zamrozić płace, ale nie możemy wyłączyć maszyn. Jedyne co pozostaje to zoptymalizowanie ich pracy bądź wymiana na oszczędniejsze.
Na rynku pojawiło się wiele instytucji oferujących wykonanie audytu energetycznego. Niestety pojawiają się też naciągacze, którzy bez odpowiedniego przygotowania chcą świadczyć takie usługi. Jednym z najbardziej znanych mi profesjonalnych ośrodków jest Instytut Inżynierii Elektrycznej Uniwersytetu Zielonogórskiego. Koncentrują się, co prawda na dużych przedsiębiorstwach, ale dają obraz jak powinien taki audyt wyglądać. To nie są tylko popularne zmiany w oświetleniu, ale gruntowne badanie gdzie często okazuje się słuszna zmiany chociażby motoreduktorów, silników na efektywniejsze, odpowiednie układy sterowania itp. Jest to jednak inna liga niż firmy specjalizujące się w audytach sprężonego powietrza. Inny budżet, inna specjalizacja, aczkolwiek łączy je kilka elementów.
Audyt sprężonego powietrza koncentruje się na sprężarkach tj. ich efektywności i energooszczędności, układach sterowania, zarządzania ciśnieniem, zbiornikach sprężonego powietrza czy też instalacji sprężonego powietrza, a niekiedy badane są urządzenia uzdatniania sprężonego powietrza.
Czy te wszystkie piękne hasła marketingowe mają uzasadnienie? Okazuje się, że tak. Praktycznie w każdym zakładzie jest możliwość wygenerowania oszczędności.
Każdy audyt zasadniczo wygląda podobnie. Na 7 dni podłącza się urządzenia monitorujące do sprężarek oraz bada się ciśnienie w instalacji. Aby wynik był miarodajny istotny jest wybór typowego tygodnia pracy, żeby się nie okazało, że akurat w okresie badania produkcja szła na 70%, bo zamiast sobie pomóc to możemy poważnie zaszkodzić. Analiza wykaże np. redukcję sprężarek i po osiągnięciu pełnej mocy produkcyjnej zabrakłoby nam sprężonego powietrza.

Przyjmijmy, że samo badanie przebiegło bez zakłóceń i oczekujemy teraz na szczegółową analizę. Co możemy w niej faktycznie znaleźć? Od najprostszych rozwiązań: zmniejszenie delty tj. czasu przejście na dociążenie i odciążenie, regulację ciśnienia na instalacji, po: zmianę / dodanie zbiornika ciśnieniowego, zastosowanie nadrzędnego sterownika do sprężarek czy też wyłączenie / zmianę sprężarki. Niektóre firmy dodatkowo sprawdzają zużycie energii elektrycznej przez osuszacze oraz mierzą nieszczelności na instalacji sprężonego powietrza, co niejednokrotnie jest też oddzielną usługą.

Nawet najlepiej zaprojektowane instalacje po kilku latach mogą wykazać nieszczelności, a na skutek zmian na produkcji odpowiednia kalibracja systemu sprężonego powietrza potrafi wygenerować oszczędności. Ciężko tu rzucać sumami, bo w jednym zakładzie możemy wygenerować 5.000zł oszczędności rocznie, a w drugim 50.000 zł.

Każda nieszczelność w instalacji powoduje ubytki sprężonego powietrza. Jak duże mogą być straty obrazuje tabela pokazująca przykładowe roczne koszty ponoszone na wyprodukowanie sprężonego powietrza traconego w nieszczelnej instalacji (przy założeniu kosztów energii 0,30 zł za kWh i 8000 roboczogodzin na rok).

Dziura

Strata powietrza przy 6 bar

Strata powietrza przy 12 bar

Strata energii przy 6 bar

Strata energii  przy 12 bar

Koszty przy 6 bar

Koszty przy 12 bar

Ø mm

l/min

l/min

kWh

kWh

PLN

PLN

1

72

108

0,3

1,0

720

2400

3

666

1248

3,1

12,7

7440

30480

5

1854

3510

8,3

33,7

19920

80880

10

7428

14112

33,0

132,0

79200

316800

Zbyt duże ciśnienie w instalacji to niepotrzebne koszty. Audyt wskaże czy jest możliwość zmniejszenia ciśnienia, gdyż jego redukcja o 1 bar pozwala na ograniczenie kosztów kompresji powietrza o 7%. Zmniejszenie ciśnienia wiąże się także ze zmniejszeniem zapotrzebowania powietrza. Zmiana ciśnienia z 8 bar na 7 bar skutkuje zmniejszeniem zapotrzebowania o około 12%. Zarówno oszczędność energii, jak i dłuższą żywotność urządzenia, zapewnić może praca przy minimalnej wymaganej dla danego zastosowania wartości ciśnienia.

Możemy się spotkać z różnymi ofertami audytu. Świadczą go producenci / dystrybutorzy kompresorów oraz firmy niezależne. Ci pierwsi, jeśli wykryją możliwość poprawy sytuacji, proponują swoje urządzenia, co spotyka się z atakami tych drugich. Firmy niezależne w wynikach audytów zalecają różne produkty w zależności od tego, który jest korzystniejszy. Można to trochę przyrównać do biur doradztwa kredytowego. Nie oszukujmy się, ale nie możemy mieć też pewności czy proponowane urządzenie jest to najlepsze czy to, za które są najlepsze profity dealerskie. Osobiście wolałbym mieć urządzenia jednego producenta, a nie każde innego. Głównie ze względu na łatwość rozwiązywania problemów, serwisu jego kosztów (taniej jak serwisuje nas 1 serwis, a nie np. 3), zarządzanie czy unifikację.

W dobie kryzysu wiele firm ujrzało możliwości zrobienia dobrego interesu na audytach. Decydując się jednak na konkretne badanie sprawdźmy dokładnie koszty i czas w jakim jest nam się zwrócić inwestycja z kosztem audytu włącznie.

Osuszacz sprężonego powietrza – wbudowany czy zewnętrzny

Osuszacz sprężonego powietrza stosowany jest, gdy potrzebujemy wytrącić wodę ze sprężonego powietrza. Przy zakupie nowej sprężarki często stajemy przed dylematem czy wybrać kompaktowe urządzenie z wbudowanym osuszaczem czy zewnętrznym podłączanym instalacją do zbiornika. Teoretycznie może się wydawać, że nie ma to żadnego znaczenia dla użytkownika poza cena końcową. 

Niegdyś opcja wbudowanego osuszacza była dla niektórych producentów atutem przy sprzedaży sprężarek. Nie wszyscy bowiem oferowali osuszacz w zestawie. Taki atut wykorzystywał i czasem jeszcze wykorzystuje przy sprężarkach o mocy powyżej 55kW, firma Atlas Copco. Niestety dla tej firmy główni konkurenci już też zapewniają opcjonalne wyposażenie w urządzenia uzdatniania sprężonego powietrza. Jest to jednak tylko zabieg wybicia konkurentowi argumentu przemawiającego za ich produktem, niż udoskonalenie swojej oferty. Odpowiedni marketing sprawia, że klient widzi same plusy takiego rozwiązania, a są one następujące:

  • oszczędność miejsca
  • brak konieczności montażu osuszacza
  • niższy koszt zakupu

Skoro to takie świetne rozwiązanie to dlaczego większość producentów ociągało się z jego stosowaniem? Odpowiedź jest dość prosta: ponieważ jego to złe rozwiązanie. O ile w małych sprężarkach o mocy do 30kW się ono sprawdza, bo osuszacz jest osobnym urządzeniem zamontowanym jedynie do obudowy sprężarki, o tyle w sprężarkach większej mocy jest to pomysł chybiony. Głównie za sprawą temperatury. To trochę jakby wsadzić lodówkę do piekarnika i dziwić się, że nasze piwo jest ciepłe. Sprężarka śrubowa jest dużym źródłem ciepła, gdzie stopień śrubowy nagrzewa się nawet do temperatury 90ºC, a podczas pracy wewnątrz sprężarki mamy niejednokrotnie temperaturę powyżej 40ºC. Jeśli do takiego środowiska wstawimy dodatkowe urządzenie tj. osuszacz powietrza (dodajmy, że bez obudowy jak w przypadku urządzenia zewnętrznego) to możemy zapomnieć o utrzymaniu punktu rosy na poziomie obiecywanych 3ºC. Osuszacz nagrzewa się niepotrzebnie i nie jest w stanie tak schłodzić sprężonego powietrza, aby wytrącić wodę, jak w przypadku osobnego urządzenia. Osuszacz będzie działać, ale po prostu nie z taką efektywnością jak powinien. Ważną sprawą jest również załączanie i wyłączanie osuszacza, który zazwyczaj nie działa podczas poboru powietrza, a jedynie podczas pracy sprężarki. Czystsze powietrze mamy zatem jedynie, gdy pracuje kompresor, a nie kiedy go faktycznie potrzebujemy. Dodatkowo musimy liczyć się z utrudnionym serwisem. W przypadku awarii zewnętrzne urządzenia uzdatniania powietrza możemy odłączyć i przez układ by-pass odciąć osuszacz pozwalając pracować sprężarce. W tym czasie można usunąć awarię bądź wymienić urządzenie. Ponadto gdy mamy 2 sprężarki działające w kaskadzie to możemy dobrać jeden osuszacz zamiast wstawiać wbudowany do każdej sprężarki z osobna. Podsumowując z minusów wbudowanego osuszacza możemy wyróżnić:

  • niefektywna praca, w praktyce nieosiągalny zakładany punkt rosy
  • osuszacz wyłącza się razem ze sprężarką
  • utrudniony serwis
  • osuszacz przeznaczony jedynie do danej sprężarki

Co zatem przekonuje użytkownika do wbudowanego osuszacza? Zdaje się wydawać, że jedynie marketingowa paplanina. Bo jak inaczej wytłumaczyć sens kupowania osuszacza chłodniczego (zwanego też ziębniczym) o punkcie rosy 3ºC, a faktycznie 5-13ºC??? Nie ma to sensu.

Wspomnę jednak, że jeśli zastosowany jest "przyklejony" do sprężarki osuszacz, a nie zabudowany w środku to chociażby zagrożenie ze strony wysokiej temperatury nie ma już takiego znaczenia. Moja rada to wybierając dany produkt sprawdźmy jak jest zbudowany. Zdaje sobie sprawę, że mało kto, a może prawie nikt tego nie robi, bo trudno myśleć o takich sprawach. Okazuje się, że jednak warto.