Jak poprawić efektywność układu sprężonego powietrza po kilku latach?
Minęło już kilka lat, od kiedy do eksploatacji oddano układ sprężonego powietrza. Sprężarka dalej prawidłowo pracuje, tłoczy sprężone powietrze i osiąga ustawione ciśnienie. Układ uzdatniania sprężonego powietrza, złożony z separatora cyklonowego, osuszacza i filtrów, dalej przygotowuje sprężone powietrze zgodnie z początkowymi założeniami. Instalacja sprężonego powietrza może trochę się rozrosła, ale ciągle dostarcza powietrze do odbiorników.
Teoretycznie wszystko pracuje prawidłowo, a jednak pracownicy produkcji mówią, że maszyny wolniej pracują, że częściej się psują.
Powodów takich stwierdzeń może być wiele, ale jednym z nich jest prawdopodobnie zmniejszona efektywność układu sprężonego powietrza.
Po kilku latach eksploatacji instalacji sprężonego powietrza spada efektywność wszystkich elementów układu, co wpływa na jakość i ilość sprężonego powietrza dostarczanego do odbiorników pneumatycznych.
Układ sprężonego powietrza może podlegać jeszcze kilku innym dodatkowym czynnikom wymuszającym konieczność przeprowadzania jego modernizacji. Wpływ na prowadzoną działalność produkcyjną może mieć sytuacja rynkowa:
- Konieczność zwiększenia produkcji i obniżenia jej kosztów dla osiągnięcia wysokiej konkurencyjności,
- Brak dostępnej wykwalifikowanej kadry pracowniczej i konieczność zautomatyzowania niektórych procesów,
- Konieczność dbania o zrównoważony rozwój przedsiębiorstwa, ochronę środowiska, które to zasady są wpisane nawet do Konstytucji RP,
- Konieczność ograniczenia ryzyka prowadzenia działalności.
Modernizacja układu sprężonego powietrza powinna składać się z trzech etapów, by w wyniku jej przeprowadzenia zwiększyć jakość i dostępność sprężonego powietrza, zmniejszyć koszty produkcji i zwiększyć bezpieczeństwo:
- Przeprowadzenie audytu inwentaryzacyjnego i określenie obszarów, w których konieczne są zmiany oraz występuje największe ryzyko awarii lub zwiększonych kosztów,
- Określenie priorytetów wprowadzanych zmian oraz rozplanowanie środków niezbędnych do ich wykonania,
- Wykonanie modernizacji instalacji sprężonego powietrza, a na koniec skontrolowanie podstawowych wskaźników, co pozwoli stwierdzić jej skuteczność.
1 OBSZAR – Sprężarka
Modernizację sprężarki można podzielić na dwa etapy.
Etap 1 – Przywrócenie wydajności i warunków chłodzenia do standardowych. Wydajność można zmierzyć odpowiednim przepływomierzem i porównać z danymi fabrycznymi.
Norma ISO1217, Aneks C mówi o tolerancji pomiaru wydajności od +/-4% do +/- 7% w zależności od zakresu pomiarowego.
W przypadku poboru energii pod obciążeniem tolerancje wynoszą od +/-5% do +/-8%. A gdy pomiar jest wykonywany w odciążeniu, bez produkcji sprężonego powietrza, tolerancja poboru energii elektrycznej wynosi +/- 10% w całym zakresie pomiarowym.
Pomiar wydajności wykraczający poza podane tolerancje może świadczyć o awarii zaworów, zużyciu stopnia sprężającego lub niewłaściwym oleju użytym w sprężarce śrubowej.
Jeżeli olej nie spełnia wymogów producenta albo sprężarka ciągle przegrzewa się z powodu nieprawidłowej wentylacji w sprężarkowni, to występuje niebezpieczeństwo wytwarzania się nagaru, który osadza się na wewnętrznych częściach sprężarki. Zawory źle pracują, a chłodnica może być już częściowo zablokowana. W takim przypadku należy rozebrać niektóre zespoły i dokładnie oczyścić je z nalotów.
Etap 2 – Wyposażenie sprężarki w energooszczędne rozwiązania. Sprężarka to bardzo nieefektywne urządzenie pod względem zużycia energii elektrycznej. Prawie 95% energii elektrycznej zamieniane jest na ciepło, które jest tracone.
Zastosowanie wymiennika ciepła pozwala odzyskać nawet do 76% traconej energii cieplnej. Producenci sprężarek oferują sprężarki z wbudowanym już wymiennikiem ciepła, ale jeżeli sprężarka została sprzedana bez wymiennika, to oferują zestawy montażowe wymiennika do zastosowania nawet po kilku latach eksploatacji. Musi to być jednak zestaw dedykowany do konkretnej sprężarki, aby taka ingerencja w układ chłodzenia oleju nie stworzyła później problemu w eksploatacji.
Drugą modernizacją może być odzysk ciepłego powietrza przepływającego przez chłodnicę powietrza i oleju. Da to oszczędność rzędu 15% zużywanej energii elektrycznej. Ciepło to można doprowadzić kanałem na halę produkcyjną w celu ograniczenia kosztów ogrzewania. Latem niestety ciepło to powinno być wyprowadzane poza pomieszczenie sprężarkowni, ale za to stworzone będą dzięki temu lepsze warunki pracy dla sprężarki.
Trzecią modernizacją może być zastosowanie nowszego sterownika i czujników, które będą zgodne z Przemysłem 4.0. Dzięki temu sprężarka wkroczy w proaktywną obsługę serwisową, pozwalając na zwiększenie bezpieczeństwa eksploatacji, ograniczenie dostępu niewykwalifikowanej obsługi i obniżenie kosztów eksploatacji.
2 OBSZAR – Urządzenia do uzdatniania sprężonego powietrza
Do urządzeń uzdatniania sprężonego powietrza zaliczamy wszystkie urządzenia poprawiające jakość sprężonego powietrza, które opuszcza kompresor.
Powietrze to charakteryzuje się wilgotnością oraz zawartością pyłów i aerozoli. Aby się ich pozbyć, stosowane są separatory cyklonowe, filtry sprężonego powietrza i osuszacze sprężonego powietrza. Jeżeli zostały prawidłowo dobrane do zapotrzebowania na sprężone powietrze to niewiele zmian można wprowadzić. Wymiana wkładów filtracyjnych na czas, czy dbanie o osuszacz zgodnie z instrukcją obsługi to czynności należące do standardowego zakresu obsługi.
Zmodernizować można trzy obszary:
- Montaż przy osuszaczu czujnika ciśnieniowego punktu rosy do współpracy z nowoczesnym sterownikiem kompresora. W przypadku awarii osuszacza lub pogorszenia parametrów jego pracy np. z powodu za wysokiej temperatury w sprężarkowni, czujnik przekaże sygnał alarmowy do kontrolera, który powiadomi obsługę,
- Montaż mierników różnicy ciśnień na filtrach, aby kontrolować moment wymiany wkładów na nowe. Manometr różnicowy nie zawsze prawidłowo wskaże moment, kiedy wymiana wkładu filtra jest konieczna,
- Wymiana mechanicznych/czasowych spustów kondensatu na elektroniczne bezstratne. Dzięki ich pracy usuniemy potencjalne zagrożenie zawieszania się pływaków, niedopasowania czasu otwarcia drenu, a w efekcie wystąpi uszczelnienie instalacji i oszczędność sprężonego powietrza.
3 OBSZAR – Instalacja sprężonego powietrza / rurociągi
W trakcie eksploatacji instalacja sprężonego powietrza podlega wahaniom temperatury i ciśnienia. W przypadku rurociągu wykonanego ze stali czarnej (choć to już rzadko stosowana technologia), wilgoć zawarta w sprężonym powietrzu może doprowadzić do korozji materiału i perforacji rury. W efekcie pojawią się nieszczelności instalacji. Modernizację instalacji należałoby rozpocząć do detekcji nieszczelności. Wykorzystuje się do tego ultradźwiękowe detektory nieszczelności, przy pomocy, których, w sposób nieinwazyjny możemy określić lokalizację nieszczelności, jej wielkość i oszacować koszty traconego sprężonego powietrza.
Po określeniu miejsc wycieków powietrza należy je usunąć. Metody naprawcze zależą od materiału, z jakiego wykonana jest instalacja oraz w jakim systemie jest wykonana.
Usuwanie nieszczelności należy przeprowadzać na bieżąco, bo jest to najszybszy sposób na ograniczenie strat sprężonego powietrza, ale jeżeli polityka Działu Utrzymania Ruchu jest inna, to taki audyt powinien być realizowany przynajmniej raz na kilka lat. Szacuje się, że ok. 30% wyprodukowanego sprężonego powietrza jest tracone właśnie przez nieszczelności.
W przypadku wydłużania się liniowej instalacji sprężonego powietrza z powodu uruchamiania dodatkowych maszyn warto rozważyć modernizację instalacji poprzez zamknięcie jej w pętlę. Spowoduje to ograniczenie spadków ciśnień i stabilizację pracy odbiorników pneumatycznych zasilanych powietrzem z obu stron rurociągu.
Jeżeli instalacja była rozbudowywana to należy również zweryfikować średnice rur, bo może okazać się, że generują one tłumienie przepływu i straty ciśnienia. W tym przypadku modernizacja będzie polegać na wymianie części lub całej instalacji.
Wszystkie opisane czynności modernizacyjne mogą wydawać się czasochłonne i kosztowne. Ich zła realizacja niesie za sobą ryzyko zmniejszenia bezpieczeństwa pracowników lub produkcji, spadku wydajności i jakości oraz zwiększenia kosztów.
Dlatego warto skorzystać z usług firmy, która jest ekspertem w sprężonym powietrzu, by każdy obszar modernizacji był wykonany prawidłowo. W efekcie niższe koszty produkcji będą generować oszczędności, które pomogą spłacić taką inwestycję i usługę firmy zewnętrznej.
Posiadamy wiedzę i doświadczenie, by pomóc przedsiębiorcom w ograniczaniu kosztów produkcji sprężonego powietrza poprzez dostawę energooszczędnych sprężarek śrubowych i modernizowanie eksploatowanych instalacji sprężonego powierza.
