Blog

Jak określić poziom wycieku sprężonego powietrza?

29 marca 2021 godz. 15:02

Jak określić poziom wycieku sprężonego powietrza?

Sprężarki należą do najbardziej popularnych maszyn wykorzystywanych w zakładach przemysłowych. Zapewniają produkcję sprężonego powietrza, które jest niezbędne w wielu procesach technologicznych. W przypadku małego zapotrzebowania, obciążenie sprężarek wynosi ok. kilkuset godzin rocznie, a przy pracy ciągłej 24/7 ponad 8000 godzin rocznie.

Optymalne wykorzystanie sprężarki zakłada, że wytwarzane sprężone powietrze jest przesyłane bez strat i wykorzystuje się je jedynie w celach produkcyjnych. Czasami jednak pojawiają się nieprawidłowości wydłużające czas pracy sprężarki i zwiększające pobór energii elektrycznej. Szacuje się, że w zakładzie średniej wielkości ok. 70% sprężonego powietrza wykorzystywane jest do celów produkcyjnych, a ok. 20-30% marnuje się z powodu nieszczelności.

 

Gdzie występują nieszczelności w instalacjach sprężonego powietrza?

Nieszczelności instalacji mogą wystąpić na całej jej długości, od sprężarki aż po odbiorniki końcowe. Najczęściej są one spowodowane wadami materiałowymi, niewiedzą pracowników lub usterkami technicznymi.

Głównymi miejscami występowania nieszczelności są:

  • złączki wtykowe i nieprawidłowo podłączone przewody,
  • filtry, regulatory i naolejacze w przypadku nieprawidłowych podłączeń,
  • spusty kondensatu zawieszone z powodu zanieczyszczeń kondensatu lub otwarte,
  • wadliwe spawy w instalacjach (rury i połączenia kołnierzowe),
  • uszczelnienia połączeń gwintowanych,
  • punkty poboru – źle serwisowane narzędzia pneumatyczne,
  • uszczelnienia połączeń ruchowych np. siłowników.

Sprawdź sprężarki śrubowe o mocy 2,2-7,5 kW

 

Określanie poziomu nieszczelności

Poziom nieszczelności określany jest jako udział procentowy nieszczelności w stosunku do całkowitej wydajności sprężarki.

Dla sprężarek ze sterowaniem start/stop najprostszą metodą określenia poziomu nieszczelności jest weryfikacja czasu pracy sprężarki przy wyłączonych odbiornikach powietrza. W tym wypadku sprężarka będzie się załączać z powodu nieszczelności, które spowodują spadek ciśnienia do poziomu ciśnienia załączania. Procentowy poziom nieszczelności może być wyliczony na podstawie następującego wzoru:

Nieszczelności (%) = [(T x 100)/(T + t)]

gdzie:

T = czas pracy sprężarki (minut)

t = czas wyłączenia sprężarki (minut)

 

Następną prostą metodą określenia poziomu nieszczelności jest pomiar czasu, w którym następuje spadek ciśnienia w instalacji sprężonego powietrza (przy znanej objętości instalacji tj. zbiornika + wszystkich rurociągów). Dla uproszczenia obliczeń można przyjąć pojemność samego zbiornika. W momencie wyłączenia produkcji, sprężarki należy włączyć aż do momentu osiągnięcia maksymalnego ciśnienia, a następnie je wyłączyć. Jeżeli ciśnienie mierzone na zbiorniku sprężonego powietrza będzie spadać, oznacza to, że system jest nieszczelny.

sprezarki-srubowe-bannersprezarki-srubowe-banner

 

Przykład obliczenia poziomu nieszczelności:

Przy wydatku przepływu 8 m³/min i zbiorniku sprężonego powietrza o objętości 5m3, czas spadku ciśnienia z 8 do 7 bar wynosi 2 minuty.

Dane podstawiamy do wzoru QS = [Vzb x (p1- p2)] / t

[5 x (8 - 7)] / 2 = 2,5 m3/min.

gdzie:

QS – strumień strat sprężonego powietrza w m³/min.,

Vzb - pojemność zbiornika, w m³

p1 - ciśnienie początkowe w zbiorniku w barach

p2 - ciśnienie końcowe w zbiorniku w barach

t - czas pomiaru, w minutach

Procentowy poziom strat powietrza wynosi 2,5 m3/min / 8,0 m3/min * 100% = 31,25%

Sprawdź sprężarki łopatkowe o mocy 45-630 kW 

 

Pomiar przepływomierzem jest najdokładniejszym sposobem określenia poziomu nieszczelności instalacji sprężonego powietrza, wymaga jednak wyłączenia na jakiś czas linii produkcyjnej. Przepływomierz powinien być zamontowany za sprężarką, z możliwością rejestracji wyników. Nieszczelności występujące w instalacji, złączkach, punktach poboru itp. generują wycieki powietrza mierzone po stronie produkcji.

Na precyzyjne określenie poziomu wycieków w czasie, pozwala pomiar weekendowy. W trakcie normalnego procesu produkcyjnego należałoby wykonać dodatkowe opomiarowanie wszystkich rurociągów i przyłączy do odbiorników końcowych. Zbilansowanie produkcji i rozbioru sprężonego powietrza może określić poziom nieszczelności.

 Posiadając opomiarowaną całą instalację należy obserwować i rejestrować przepływy. Odstępstwa od danych historycznych, mogą wskazywać na zwiększony poziom nieszczelności przy założeniu, że nie nastąpiły żadne dodatkowe zmiany w instalacji (rozbudowa, przyłączenie nowej maszyny itp.).

Zastosowanie ultradźwiękowego detektora nieszczelności pozwala głównie na określenie miejsca występowania nieszczelności. Niektóre z konstrukcji są wyposażone także w opcję określenia wielkości wycieków sprężonego powietrza. W czasie wypływu powietrza przez małą nieszczelność następuje zmiana przepływu laminarnego. Po stronie wysokiego ciśnienia jest to zmiana w przepływ turbulentny. Generuje to ultradźwięki, które są rejestrowane detektorem – czułym mikrofonem kierunkowym, które po filtracji przetwarzane są przez oprogramowanie oceniające poziom nieszczelności.

 centralna-proznia-banercentralna-proznia-baner

 

 

 

 

 

Ile kosztują nieszczelności instalacji sprężonego powietrza?

  • Stawka za 1kWh - 0,35PLN/kWh,
  • Moc silnika zasilającego sprężarkę - 37kW,
  • Roczny czas pracy – 8 godzin dziennie, 5 dni w tygodniu, 52 tygodnie – 2080 godzin,
  • Sprawność silnika – 0,93,
  • Obciążenie sprężarki – 0,80.

Roczny koszt energii elektrycznej zużywanej przez sprężarkę = 2080 * 0,35 * 37 * 0,80 / 0,93 = 23.170 PLN.

Roczny koszt nieszczelności na poziomie 20% wynosi 4.634 PLN. Jednak w rzeczywistości jest on większy, bo należy do tego doliczyć jeszcze koszt uzdatnienia sprężonego powietrza i doprowadzenia go do wymaganej jakości. Dodatkowo możemy jeszcze doliczyć koszt przyspieszonego zużycia sprężarki oraz przedwczesnej obsługi serwisowej - bez nieszczelności, sprężarka mogłaby pracować jedynie na potrzeby produkcyjne.

Całkowite wyeliminowanie ubytków sprężonego powietrza jest w praktyce niemożliwe - koszt usunięcia wszystkich źródeł strat byłby wyższy niż wysokość strat, dlatego też przyjmuje się, że nieszczelności na poziomie 10% są ekonomicznie uzasadnione. Oczywiście w każdym zakładzie produkcyjnym ta wartość może się zmieniać, gdyż wielkość akceptowalnych ubytków sprężonego powietrza może zależeć od wielu czynników np.: skali produkcji sprężonego powietrza, od wymogów jakościowych procesu produkcji lub faktycznych kosztów wytworzenia sprężonego powietrza.

Sprawdź także artykuł o rodzajach wykorzystywanych materiałów w instalacjach sprężonego powietrza

Ocena : -