Deset tipů, jak snížit náklady na výrobu stlačeného vzduchu

Stlačený vzduch je nutností v mnoha průmyslových aplikacích, ale jeho provozování pro vás může být docela nákladné, pokud nebudete dostatečně pečliví. Tím, že do systému stlačeného vzduchu investujete trochu svého času, budete schopni odhalit dosavadní neefektivní způsoby provozování, po jejichž odstranění z něj můžete učinit cenově přijatelné řešení.

Následujících 10 tipů vám pomůže snížit náklady na stlačený vzduch. 

1. Analyzujte spotřebu vzduchu

Zcela běžně je pro plánovaný proces využívána pouze polovina generovaného stlačeného vzduchu. Druhá polovina je odčerpávána umělou poptávkou, nevhodným používáním a úniky.

Umělá poptávka vzniká v případě dimenzování extra rezerv v rámci systémů stlačeného vzduchu z hlediska požadavků na průtok nebo tlak. Toto může představovat asi 10 % až 15 % celkové spotřeby stlačeného vzduchu, což se promítá do nákladů jako zbytečně vyhozené peníze.

Také byste měli zkontrolovat, zda se v rámci vašeho provozu nejedná o potenciálně nevhodné použití stlačeného vzduchu, jako je volné foukání, chlazení osob či rozvodných elektroskříní nebo vzduchových motorů. Některé z těchto aplikací, včetně chlazení elektroskříní, míchání kapalin nebo generování vakua, lze efektivněji zastat ventilátorem, dmychadlem či vakuovým čerpadlem, které spotřebovávají podstatně méně energie než vzduchové kompresory.

Vědět, kam všude váš vzduch proudí, je prvním krokem k vypracování akčního plánu směřujícího ke snížení zbytečné spotřeby stlačeného vzduchu. 

2. Zkontrolujte distribuci

Inspekce distribučních prostředků zahrnuje kontrolu netěsnosti a posouzení velikosti potrubí. Jak úniky, tak i nesprávně dimenzovaná potrubí mohou mít za následek nežádoucí tlakové ztráty, což způsobí, že váš systém stlačeného vzduchu bude pracovat namáhavěji a spotřebovávat více energie. V některých systémech tvoří úniky 20 % až 30 % spotřeby vzduchu. Podívejme se na některé výpočty a příklady, abychom lépe porozuměli dopadu distribuční neúčinnosti.

Úniky: Při průtoku 80 psig (psi = libra síly na čtvereční palec) otvorem o průměru 1/16 palce dochází k úniku o objemu 5,24 cfm (cfm = kubická stopa za minutu). Když tlak v systému vzroste na 125 psig, daná hodnota se zvýší na 7,66 cfm. Tento 46% nárůst ztráty stlačeného vzduchu se rychle promítne do celkových nákladů na energii, a proto je třeba co nejrychleji vzniklé úniky identifikovat a řešit.

Zatímco některé větší úniky lze uslyšet během pravidelné kontrolní pochůzky, zkušební audit představuje nejlepší způsob, jak zajistit nalezení veškerých úniků. Existují ultrazvukové detektory netěsností, které jsou schopny odhalit nepatrné úniky, avšak neustálý identifikační program zahrnující všechny pracovníky je nejúčinnější praxí.

Dimenzování a konfigurace potrubí: Dimenzování potrubí může zpočátku vypadat jako zanedbatelný faktor, ale může mít velký vliv na tlak. Předpokládejme například, že zařízení s nízkým tlakem generuje objem 400 cfm při tlaku 100 psig prostřednictvím dvoupalcového potrubí. Kvůli kompenzaci nízkého tlaku zvažuje provozovatel nákup nového, většího kompresoru. Je toto dobré řešení? Pravděpodobně ne.

Zvětšení světlosti potrubí ze 2 palců na 3 palce a vytvoření systému s uzavřenou smyčkou redukuje pokles tlaku ze 12 psi na 1 psi bez nutnosti pořízení nového kompresoru.

Další způsob, jak zabránit poklesům tlaku vzduchu v souvislosti s potrubím a konfigurací, spočívá jednoduše v tom, že se nebudou používat dlouhé hadice. Omezení používání hadic a kontrolních armatur pomůže zachovat tlak v potrubí, aniž by byl kompresor nucen pracovat s vyšším výkonem, než je zapotřebí. 

3. Snižte tlak

Je docela běžné narazit na systémy, které jsou provozovány pod vysokým tlakem, aby uspokojily potřeby pouze jednoho místa použití. Takto však uniká velké množství stlačeného vzduchu, zejména pokud jsou požadavky na výsledný tlak různých koncových uživatelů velmi odlišné. Abyste se vyhnuli generování zbytečného množství stlačeného vzduchu, zkuste použít samostatný kompresor nebo přídavný kompresor. Tímto způsobem může být zbývající část vašeho systému nadále provozována při nižším tlaku, což přispívá ke snížení úniků, stupně využití a celkové spotřeby energie.

Tyto úspory se mohou sčítat. Každé další navýšení tlaku o hodnotu 2 psi zvyšuje náklady na energii asi o 1 %. Než si však koupíte samostatný kompresor, učiňte několik kroků:

• Posuďte platnost nastavení kontrolních hodnot kompresoru.
• Pátrejte po poklesu tlaku v sušičkách, filtrech a potrubních systémech.
• Zjistěte, zda existuje umělá poptávka. 
  
  

4. Zajistěte správné použití zásobníků stlačeného vzduchu (vzdušníků)

Přizpůsobení a umístění zásobníků stlačeného vzduchu je zcela zásadní pro snížení nákladů na stlačený vzduch. Zásobníky vzduchu hrají klíčovou roli v procesu upotřebení stlačeného vzduchu. Uchovávají stlačený vzduch před konečným použitím a slouží jako vyrovnávací zásobníky mezi kompresorem a systémem, a to modulací změny tlaku, ke které může dojít během komprese.

Institut zabývající se problematikou stlačeného vzduchu a plynu (Compressed Air and Gas Institute – CAGI) doporučuje čtyři až pět galonů na 1 cfm. U instalací s více kompresory by velikost zásobníku stlačeného vzduchu měla být odvozena od velikosti vyrovnávacího kompresoru.

Zajištění správného umístění vzdušníků představuje další způsob, jak snížit náklady na stlačený vzduch. Někteří provozovatelé se rozhodnou nainstalovat vzdušník před sušičku stlačeného vzduchu. To může být přínosem pro sušičku, jelikož vzdušník poskytuje sálavé chlazení, které odstraňuje část kondenzátu a unášeného oleje. Vzdušník však bude naplněn nasyceným vzduchem. Pokud dojde k náhlé poptávce, která přesahuje kapacitu kompresoru a sušičky, může dojít k přetížení sušičky, což vede k vyššímu tlaku rosného bodu.

Instalace vzdušníku za sušičkou neposkytuje stejné výhody, ale uchovává čistý suchý vzduch. Každá náhlá poptávka bude v této situaci uspokojena suchým vzduchem. Nejlepší proaktivní umístění vzdušníku spočívá v instalaci dvou vzdušníků na straně napájení: „mokrý“ vzdušník před sušičkou, který zajišťuje řízenou akumulaci a odvod kondenzátu, a „suchý“ vzdušník, jenž uspokojuje náhlou poptávku. 

5. Ovládejte efektivně více systémů najednou

Při navrhování systému stlačeného vzduchu složeného z několika kompresorů existuje dobrý způsob, jak šetřit peníze; ten spočívá v aplikaci maximálního množství kompresorů se základním zatížením. Ovládáním více kompresorů můžete optimalizovat provozní náklady, protože vybíráte, který kompresor provozovat podle konkrétního zatížení, a to na základě požadavku průtoku zařízení.

Díky této konfiguraci lze rovněž snížit rozsah provozního tlaku kompresoru (nezapomeňte, že hodnota 2 psi zvyšuje spotřebu energie o 1 %). Pokud máte v systému pohon s plynulou regulací otáček (VSD) a odstředivý kompresor, ovládací prvky několika kompresorů udrží VSD kompresor a odstředivý kompresor v optimální zóně, díky čemuž dochází k minimalizaci odfuků stlačeného vzduchu. 

6. Vyberte správnou sušičku a filtr

Proces sušení stlačeného vzduchu je často špatně chápán, což vede k neefektivně slepovaným systémům, kvůli nimž ztráta energie a peněz jen narůstá. Často dostáváme otázky týkající se výběru sušičky a filtru, jako jsou například tyto:

• Máme si pořídit adsorpční sušičku, nebo kondenzační sušičku?
• Jakou úroveň filtrace potřebujeme?
• Je nutno si pořídit všechny položky, jako jsou filtry, regulátory a maziva? 

Bez ohledu na otázku je odpověď téměř vždy stejná: Záleží na vaší aplikaci. Existuje však několik univerzálních rad, jež je třeba dodržet při použití sušiček a filtrů, které mohou pomoci snížit náklady na výrobu stlačeného vzduchu:

• Nesušte stlačený vzduch víc, než vyžaduje aplikace. To je zbytečné a jen plýtváte finančními prostředky.
• Zvažte počáteční sušení kondenzační sušičkou a poté sušte pouze do té míry, abyste splnili zadané požadavky dané aplikace.
• Každý filtr způsobuje pokles tlaku, což stojí peníze. Nefiltrujte víc, než je nutné. 
  
  

7. Odstraňte kondenzát prostřednictvím odlučovačů, které nevytvářejí ztráty

Kompresory vytvářejí spoustu vody. Potřebujete zvolit způsob, jak ji bezpečně a efektivně ze systému odstranit, abyste se vyhnuli tomu, že se z potrubí stlačeného vzduchu stane vodovodní potrubí. Manuální způsob odvodňování by se neměl používat, protože u tohoto typu se spoléhá na místní tým údržby, který ovšem může mít jiné priority.

Necháme-li manuální odvodňovače v otevřeném stavu, přicházíme o velké množství draze vyrobeného stlačeného vzduchu. Odlučovače s časovačem představují podobnou záležitost a nutno podotknout, že oba typy odtoků nemusejí fungovat správně, když je venku velká vlhkost.

Namísto toho se rozhodněte pro odtokové odlučovače, které jsou schopny vycítit přítomnost kondenzátu a vypustit jej bez ztráty stlačeného vzduchu. Měli byste pravidelně kontrolovat odtokové kanály a podle potřeby je opravovat. 

8. Obnovujte teplo

Teplo je vždy vedlejším produktem komprese vzduchu. Ve skutečnosti můžete z některých kompresorů obnovit téměř 90 % až 95 % tepla. Jednotka chlazená ventilátorem může poskytovat teplý vzduch pro vytápění prostorů v budově a vodou chlazená jednotka zase může produkovat teplou vodu pro použití v budovách. Namísto toho, abyste umístili zahřívající se kompresor mimo budovu a jen tak se zbavovali teplé vody, použijte tyto zdroje k napájení podniku, čímž zároveň zvýšíte úspory. 

9. Měřte a monitorujte využívání stlačeného vzduchu

Sledování spotřeby stlačeného vzduchu může poskytnout důležité poznatky. Od informací ohledně provedených údržbových prací až po iniciativy pro úsporu energie je vždy dobré vědět, co se v systému děje. Pokud tak učiníte, zabráníte nejen tomu, že se vážné problémy budou ignorovat, ale pomůže to vaší společnosti najít způsoby, jak neustále zlepšovat efektivitu.

Existuje sedm důležitých faktorů, které je třeba mít na paměti, pokud jde o monitorování:

1. Před provedením změn nastavte základní stav vašeho systému.
2. Stanovte měřítko spotřeby energie oproti míře výroby.
3. Zaznamenávejte všechny změny systému a výsledné úspory energie.
4. Zaznamenávejte data a trendy údržby.
5. Zaznamenávejte provozní tlaky na strategických místech v systému, protože tyto změny mohou odhalit problémové oblasti.
6. Zkontrolujte dopad nových výrobních strojů.
7. Analyzujte nízký tlak v místě použití; mohlo by to signalizovat spíše systémový problém než potřebu nového kompresoru. 

Mapování systému je užitečným výchozím bodem. Mohlo by být prováděno personálem dané společnosti nebo zadáno jako kontrolní audit systému stlačeného vzduchu. Ten může poskytnout hlubší pohled na funkčnost systému a odhalit změny, které by přispěly ke zlepšení současného systému. Další způsob, jak dohlížet na vaše kompresory, je prostřednictvím dálkového monitorovacího systému, jenž je schopen ukázat, kam stlačený vzduch proudí, ve kterých místech dochází k poklesu tlaku a kolik energie využívá váš systém. 

10. Vyberte ten správný typ kompresoru

Výběr správného kompresoru pro konkrétní provoz je prvořadý úkol. I když existuje mnoho možností, je důležité pochopit různé typy kompresorů a jejich cenové přednosti. Každá technologie nabízí jedinečnou výhodu založenou na použití zařízení a poptávce po stlačeném vzduchu.

• VSD (s plynulou regulací otáček): Vzhledem k tomu, že se přizpůsobuje aktuální poptávce, je tento kompresor vhodný pro aplikace na doladění poptávky.
• Bezolejové: Bezolejové kompresory jsou ideální pro citlivé aplikace, jako je zpracování potravin, nápojů a farmaceutických výrobků.
• Odstředivé: Tyto dynamické kompresory jsou rozměrné a umožňují velké průtoky, což z nich činí kvalitní kompresory pro základní zatížení v rámci velkých výrobních odvětví, jako je výroba polovodičů.
• Pístové: Pístové kompresory jsou často malé a přenosné, což je ideální pro použití v servisních dílnách různého druhu. 

Nekupujte kompresor bez předchozího podrobného průzkumu trhu. Vyberte si takový kompresor, který nejlépe vyhoví vašim požadavkům na danou aplikaci, tlak a kapacitu. Zkoumáním všech nabízených možností ušetříte do budoucna nemalé peníze.

Tyto rady jsou jen začátek. Provádění energetických a úsporných postupů vyžaduje čas a trvalý závazek. Dodržováním výše uvedených postupů může podnik ušetřit značné množství energie a peněz.