Błędy w instalacjach sprężonego powietrza

Zadaniem instalacji sprężonego powietrza jest doprowadzenie go ze sprężarkowni do odbiorników pneumatycznych. Najlepiej dążyć do tego, by sprężone powietrze doprowadzone do odbiorników miało te same parametry, co powietrze opuszczające sprężarkownię. Charakteryzować się będzie określonym przepływem, ciśnieniem i jakością.

Parametry te zależeć będą od tego, w jaki sposób instalacja została zaprojektowana oraz wykonana przez firmy instalatorskie. Niestety, istnieje tutaj możliwość popełnienia błędów i w efekcie eksploatacja instalacji sprężonego powietrza może wiązać się z podwyższonymi kosztami.

Projektowanie instalacji sprężonego powietrza – podstawowe błędy

Zbyt małe średnice rurociągu

Powodem sytuacji, w której na wyjściu ze sprężarkowni mamy odpowiednie ciśnienie powietrza, ale przy odbiorniku pneumatycznym jest już za niskie, jest dobranie za małych średnic rurociągu w stosunku do wymaganego przepływu i odległości. W instalacji występują trzy odcinki rurociągu:

  • odcinek główny instalacji
  • zejście/odejście w dół w kierunku odbiornika pneumatycznego
  • przewód do podłączenia maszyny/odbiornika pneumatycznego

Stopniowanie średnic powinno uwzględniać fakt zmniejszania przepływów i odległości podłączenia.

W celu doboru prawidłowej średnicy wszystkich odcinków instalacji można wykorzystać kalkulatory spadku ciśnienia w instalacji albo posłużyć się nomogramem. Przyjmując założenie, że dopuszczalny spadek ciśnienia wynosi 5% ciśnienia nominalnego, będziemy w stanie określić średnicę wszystkich odcinków. Nie można zapomnieć, że w tych kalkulacjach uwzględnia się przepływ przez wszystkie kształtki, zawory i redukcje, które zwiększają nominalną długość rurociągu przyjmowaną do obliczeń. Gdyby kalkulator nie posiadał takiej opcji, można zwiększyć długość rurociągu o 50-60%, ale należy mieć świadomość, że wynik będzie przybliżony i należałoby zaokrąglać średnicę rurociągu w górę, do najbliższej znormalizowanej średnicy.

Nieprawidłowy dobór systemu instalacji lub materiału rurociągu

Wybór materiału, z którego wykonana będzie instalacja sprężonego powietrza zależy od trzech czynników:

  • Wymaganego przez inwestora standardu instalacji
  • Dopuszczalnego poziomu nakładów inwestycyjnych
  • Planowanego rozwoju i modernizacji instalacji

Materiał jest dobierany do wymogów, które określone są dla poszczególnych branż. Do wyboru mamy instalacje wykonane z aluminium, stali czarnej, stali czarnej ocynkowanej, stali nierdzewnej, miedzi, tworzywa sztucznego, itp. W innym artykule szczegółowo omawiamy materiały stosowane w projektowanych instalacjach sprężonego powietrza. Warto wspomnieć również o istnieniu różnych systemów instalacji: spawanych, skręcanych lub zaciskanych. Każdy system i materiał ma wady i zalety, a konsekwencją wyboru określonego rozwiązania będzie albo zachowanie parametrów jakościowych sprężonego powietrza i ograniczenie spadków ciśnień, albo ich niedotrzymanie. Inaczej i z innych materiałów budowana będzie instalacja dla przemysłu farmaceutycznego, a inaczej instalacja sprężonego powietrza w warsztacie. Podczas dobierania materiału, z którego zostanie wykonana instalacja, należy również zweryfikować dopuszczalne ciśnienie robocze sprężonego powietrza, by uniknąć wypadków podczas eksploatacji instalacji.

Jakości instalacji odpowiadać będzie określona wysokość nakładów inwestycyjnych. Systemowe instalacje charakteryzować się będą szybszym czasem montażu, co wiąże się z niższymi kosztami robocizny, oraz możliwością rozbudowy, za to instalacja spawana wykonana we własnym zakresie może być tańszą opcją mimo dłuższego czasu wykonania. Przy doborze rodzaju materiału i systemu należy dokładnie skalkulować wszystkie aspekty budowy rurociągu, nie zapominając również o wspornikach instalacji, wadze rurociągu i aspektach zapewniających bezpieczeństwo podczas eksploatacji.

Przebieg instalacji

Instalację sprężonego powietrza należy zaprojektować tak, by droga przebywana przez powietrze była jak najkrótsza, dzięki czemu ograniczymy spadki ciśnień. Tam, gdzie instalacja sprężonego powietrza jest rozległa, można połączyć ją w pętlę.

Podczas projektowania przebiegu nie można zapomnieć o kompensacji temperaturowej. Każdy materiał wykorzystywany do budowy instalacji sprężonego powietrza posiada pewną rozszerzalność cieplną i brak uwzględnienia wahań temperatury na hali w zakresie np. od +10oC do +40oC skutkować będzie naprężeniami instalacji i potencjalnymi awariami lub rozszczelnieniami.

Dodatkowo w instalacji powinny być zapewnione odpowiednie 2% spadki, które zabezpieczą odbiorniki pneumatyczne przed kondensatem. Kondensat, przy braku odpowiedniego uzdatnienia sprężonego powietrza, może wytrącić się w instalacji z powodu różnic temperatury i przemieszczać się wraz ze sprężonym powietrzem. Dlatego też w najniższych punktach instalacji powinny być zamontowane trójniki z pionowym odejściem wyposażonym w spusty kondensatu. Dotyczy to m.in. odcinków z kompensacją niwelującą odkształcenia z powodu różnic temperatury.

Pionowe odejścia do odbiorników pneumatycznych powinny być wyprowadzane z góry instalacji. Przy instalacjach spawanych są to tzw. „łabędzie szyje”, a w przypadku instalacji systemowych należy wykorzystać specjalnie zaprojektowane rozgałęźniki do wyeliminowywania kondensatu na zejściu.

Jeszcze jednym błędem w projektowaniu instalacji sprężonego powietrza jest brak uwzględnienia zaworów odcinających. W przypadku konieczności demontażu maszyny wykorzystującej sprężone powietrze, brak zaworu odcinającego znacznie utrudni ten proces. To samo będzie dotyczyć instalacji, gdzie nie przewidziano instalacji obejściowej, czyli tzw. by-passów.

Błędy w instalacji sprężonego powietrza popełnione na etapie wykonawczym

Doświadczona ekipa instalacyjna posiadające plany prawidłowo zaprojektowanej instalacji sprężonego powietrza nie powinna popełnić błędów. Czasem jednak zdarza się, że presja czasu, brak dostępności odpowiednich materiałów lub chęć ułatwienia sobie pracy powoduje odstępstwo od projektu.

Najbardziej powszechne błędy to:

  • Stosowanie łączników, które nie zapewniają stałej średnicy wewnętrznej w instalacji. W efekcie na każdym połączeniu występuje przewężenie średnicy i zwiększenie oporów przepływu.
  • Nieprawidłowe połączenie elementów instalacji skutkujące wyciekami sprężonego powietrza. Czasami będzie to brak uszczelki, czasami źle położony spaw albo złe skręcenie połączenia gwintowanego. W każdym z tych przypadków utrata powietrza jest gwarantowana.
  • Samowolne „prostowanie” instalacji w celu zaoszczędzenia materiału. Przypadek może wystąpić, gdy koszty materiałów pokrywa instalator, który nie doszacował kosztów robocizny.
  • Zbyt rzadkie rozmieszczenie podpór/zawiesi podtrzymujących instalację jest przypadkiem podobnym do zjawiska „prostowania” instalacji.

Aby ocenić jakość zaprojektowanej i wykonanej instalacji przeprowadza się badanie szczelności, niezależnie od tego, czy jest to nowa, zmodernizowana, czy naprawiana instalacja. Badania takie są obowiązkowe i określone odpowiednimi zarządzeniami, rozporządzaniami, dyrektywami i normami. Weryfikacja szczelności instalacji sprężonego powietrza jest niezbędna, ponieważ chroni życie, zdrowie i pieniądze.

Próbę szczelności instalacji wewnętrznych przeprowadza się dwuetapowo. W pierwszym etapie ciśnienie wynosi 3 bar, a w drugim jest o 10% wyższe niż maksymalne ciśnienie robocze. Gdy po upływie 2 godzin spadek ciśnienia będzie mniejszy niż 1% ciśnienia początkowego, to instalacja uznawana jest za szczelną. W trakcie wykonywania testów temperatura otoczenia nie może zmieniać się o więcej niż +/- 3°C, aby nie wpływała na zmianę ciśnienia.

Weryfikację spadków ciśnień można przeprowadzić podczas uruchomienia odbiornika pneumatycznego w najbardziej odległym od sprężarkowni miejscu, ale bez uruchomienia całej linii produkcyjnej i wszystkich punktów odbioru nie ma możliwości pełnej weryfikacji, bo spadek ciśnienia zależy też od przepływu sprężonego powietrza w instalacji.

Sprawdź również nasze sprężarki Hydrovane, Gardner Denver oraz Champion.