Sterowniki kompresora – optymalizacja poprzez zastosowanie urządzenia nadrzędnego

Projektując nową halę produkcyjną, w której urządzenia będą wykorzystywać sprężone powietrze, kładzie się duży nacisk na energooszczędność. Dobiera się ekonomiczne w eksploatacji maszyny, planuje optymalny przebieg instalacji, prawidłowe stopniowanie średnic rurociągu czy też odpowiednią wentylację w sprężarkowni.

W przypadku już istniejącej instalacji sprężonego powietrza mamy z reguły do czynienia z sytuacją, w której występują nieprawidłowości spowodowane decyzjami podejmowanymi zbyt szybko i bez dogłębnej analizy technicznej, ograniczeniami środków finansowych w momencie inwestycji albo zaniechaniami w prawidłowej obsłudze serwisowej.

Sprężone powietrze powinno być doprowadzone do odbiorników w określonej ilości, czystości i określonym ciśnieniu, najlepiej minimalnym, ale wystarczającym do prawidłowej pracy urządzeń. Spełnienie tych warunków pozwoli na najbardziej ekonomiczne wykorzystanie tego medium.

Sprężone powietrze jest względnie bezpiecznym i bardzo łatwym do zmagazynowania nośnikiem energii, ale niestety obarczone jest wysokim kosztem wytworzenia i przesyłu. Dlatego tak ważna jest redukcja zużycia powietrza i optymalizacja pracy całego systemu.

System sprężonego powietrza

Na system sprężonego powietrza składają się urządzenia do jego wytworzenia (sprężarki, dmuchawy), urządzenia do uzdatniania (osuszacze sprężonego powietrza, spusty kondensatu, separatory, filtry, zbiorniki), instalacja do przesyłu (rurociągi i zawory) i elementy wykonawcze wykorzystujące pneumatykę (silniki, siłowniki). W sprężarkowni ważne jest też zaprojektowanie czerpni i wyrzutni powietrza.

Każdy z tych elementów jest potencjalnym źródłem strat, co powoduje konieczność wyprodukowania większej ilości sprężonego powietrza, niż jest potrzebne do realizacji zadań produkcyjnych.

Szacuje się, że w zakładach produkcyjnych przed rozpoczęciem procesu optymalizacji zużycia, bezpośrednie straty sprężonego powietrzadochodzą nawet do ok. 30%. 

Optymalizacja systemu to długotrwały proces, a monitorowanie zmian powinno być realizowane w sposób ciągły.

Miejsce optymalizacji efektywności energetycznej

Gdzie zatem można osiągnąć jak najszybsze efekty i to jak najniższym kosztem?

Bez dużej ingerencji w zmiany systemu?

Bez konieczności weryfikowania poprawności pracy wielu elementów instalacji i odbiorników pneumatycznych?

Jedynym takim miejscem jest sprężarkownia, a konkretnie sprężarki i charakterystyka ich pracy.

Sterownik kompresora

W przypadku nowoczesnej jednostki łopatkowej lub śrubowej za ich pracę odpowiedzialny jest mikroprocesorowy sterownik kompresora. Do jego zadań należy zarządzanie pracą silnika elektrycznego i pracą osprzętu elektrycznego sprężarki. Pozwala na programowanie wstęgi ciśnień i zabezpiecza sprężarki w razie wystąpienia nieprawidłowości, aż do wyłączania awaryjnego włącznie.

Dodatkowo sterownik kompresora przypomina o okresowym przeglądzie, informuje o przebiegu sprężarki w stanie odciążonym, kiedy tylko pobiera energię elektryczną oraz o pracy w dociążeniu, kiedy produkuje sprężone powietrze.

Jeżeli w sprężarkowni jest tylko jedna sprężarka, to sterownik kompresora jest wystarczającym elementem do zarządzania pracą i tylko wprowadzenie prawidłowych nastaw ciśnienia załączenia oraz wyłączania może spowodować oszczędności energetyczne. Dalszych oszczędności należy szukać w pozostałych elementach instalacji, np. w spustach kondensatu, filtrach sprężonego powietrza, osuszaczach lub zbiorniku oraz w przebiegu rurociągu.

Nadrzędny sterownik kompresora

Co zrobić, jeżeli w sprężarkowni pracują sprężarki różnych producentów, różnych wydajności, a dodatkowo z różnymi (elektromechanicznymi i elektronicznymi) systemami sterowania?

Problem jeszcze bardziej pogłębi się, jeżeli sprężarki są zainstalowane w różnych miejscach zakładu produkcyjnego, a nie tylko w jednej sprężarkowni.

Istnieje wiele metod sterowania, ale im więcej sprężarek różniących się parametrami technicznymi, tym trudniej nimi efektywnie sterować.

W takim przypadku do sterowania pracą sprężarek można wykorzystać nadrzędny sterownik kompresora. Zadaniem sterownika będzie kontrola pracy wszystkich sprężarek w celu utrzymania stabilnego ciśnienia w sieci.

Korzyści z zastosowania nadrzędnego sterownika

Korzyścią z zastosowania nadrzędnego sterownika będzie obniżenie zużycia energii elektrycznej poprzez ograniczenie pracy jałowej, w czasie której silnik elektryczny pracuje i pobiera energię elektryczną, ale stopień sprężający nie oddaje do instalacji sprężonego powietrza.

Następną korzyścią jest załączanie tylko tych sprężarek, które wpasują się wydajnością w zapotrzebowanie na sprężone powietrze. Mniejsza ilość załączeń każdej ze sprężarek pozwala wydłużyć ich żywotność.

Dodatkowo nadrzędny sterownik kompresora może kontrolować pracę osprzętu takiego jak osuszacze, spusty kondensatu lub zawory sterowane elektrycznie.

Dzięki podłączeniu do sieci Ethernet nadrzędny sterownik kompresora może zarządzać pracą sprężarek w kilku lokalizacjach.

Najnowsze konstrukcje sterownika nadrzędnego posiadają również funkcję uczenia się na podstawie danych historycznych przebiegu zmian zapotrzebowania na sprężone powietrze. Proces ten trwa kilka tygodni, ale dzięki temu sterownik potrafi później sam zaprogramować profil produkcji sprężonego powietrza tak, aby dostosować produkcję do zużycia. Niezależnie od tego, zastosowanie sterownika nadrzędnego kompresora zapewnia natychmiastowe wyniki optymalizacji pracy sprężarek, które w miarę upływu czasu jeszcze bardziej się poprawiają.

Cechy nadrzędnego sterownika

Nadrzędne sterowniki kompresorów, w zależności od producenta oraz stopnia zaawansowania, różnią się konstrukcją, wyglądem, funkcjonalnością i parametrami technicznymi.

Podczas doboru sterownika zweryfikuj, czy może równocześnie obsługiwać sprężarki stałoobrotowe i zmiennoobrotowe oraz czy posiada:

  • podłączenie przetwornika ciśnienia z instalacji lub dowiedz się skąd pobiera informacje o zmianach ciśnienia sprężonego powietrza w sieci,
  • podłączenia sygnałów analogowych z czujników (np. czujnika temperatury lub ciśnienia, punktu rosy, przepływomierza),
  • podłączenia sygnałów cyfrowych do przekazania informacji o stanie pracy urządzeń (praca/awaria),
  • programowalne lub domyślne profile pracy i tryb samouczenia się,
  • lokalny wyświetlacz ciekłokrystaliczny, czy też do odczytu i zmian parametrów wymagane jest podłączenie dodatkowego urządzenia,  
  • pamięć przebiegu pracy i jak długi jest okres rejestracji danych(miesiące/lata),
  • złącza komunikacyjne RS485 oraz USB,
  • zegar czasu rzeczywistego niezbędny do tworzenia tygodniowych profili pracy,
  • złącze WLAN oraz Ethernet w celu przekazywania informacji do lokalnego systemu wizualizacji i zarządzania pracą,
  • możliwość eksportu danych przez USB lub sieć,
  • możliwość samodzielnej aktualizacji oprogramowania,
  • aplikację WEB serwer, dzięki której dostęp do sterownika jest możliwy z wykorzystaniem przeglądarki internetowej z każdego miejsca na świecie.

Wybór nadrzędnego sterownika kompresora i jego dostawcy

Decydując się na inwestycję w nadrzędny sterownik kompresora, należy podjąć decyzję w sprawie wyboru producenta, oczekiwanych funkcji, dostosowania go do ilości aktualnie eksploatowanych sprężarek i urządzeń do uzdatniania sprężonego powietrza, planów rozwojowych oraz sposobu wizualizacji parametrów pracy lub sposobu powiadamiania o stanach alarmowych.

Sam nadrzędny sterownik kompresora to nie wszystko.

Ważne jest, aby w wyborze sterownika nadrzędnego kompresora pomagała firma, która profesjonalnie oceni zasadność zastosowania i pożądaną funkcjonalność. Zrealizuje testy pracy kompresorów i urządzeń uzdatniania sprężonego powietrza w celu prawidłowego doboru sterownika.

Zapewniamy kompleksową obsługę począwszy od pomiarów parametrów instalacji, przez dobór odpowiedniego rozwiązania, aż do instalacji i uruchomienia systemu sterowania nadrzędnego. W trakcie eksploatacji służymy również pomocą techniczną przy aktualizacji oprogramowania lub eksporcie danych.