Aby zaprojektować energooszczędną instalację sprężonego powietrza, należy dokładnie przeanalizować zapotrzebowanie w sprężone powietrze pod względem jego ilości, jakości, ciśnienia oraz jego zużycia w czasie.

Sprężone powietrze jest najbardziej popularnym nośnikiem energii w większości zakładów przemysłowych. Jest to jednak bardzo drogie medium, gdyż w procesie sprężania tylko 15-18% energii zużywanej przez sprężarki jest zamieniane na energię sprężonego powietrza. Jak widać, jest to proces wysoce nieefektywny. Dlatego też należy tak projektować i wykonywać instalacje sprężonego powietrza, aby koszt jego wytworzenia był jak najniższy.

Większość projektów instalacji sprężonego powietrza jest wykonywana przez projektantów instalacji sanitarnych i traktowana jako wyposażenie techniczne budynku. Jednak jakość tych projektów pozostawia wiele do życzenia. Zazwyczaj w tomie o instalacjach sanitarnych jest to jeden krótki rozdział, w którym podana jest informacja, że sprężarki będą typu X i projektuje się instalacje z rur, np. ocynkowanych w formie pierścienia dookoła hali. Szczegóły – na rysunkach. Żadnych obliczeń, bilansu zużycia powietrza, nie mówiąc już podaniu wielkości spadków ciśnienia dla takiej instalacji.

Spora część projektowanych instalacji opiera się na dotychczasowym doświadczeniu użytkownika.

Projektant wstawia do projektu taką średnicę, jaką mu sugeruje użytkownik, gdyż „taką mamy i się sprawdza”. Jest to dość nieprofesjonalne podejście do tematu. O ile jednak istnieje stosunkowo dobre doradztwo w zakresie doboru takich urządzeń jak sprężarki i urządzenia do uzdatniania powietrza, to w zakresie projektowania rurociągów rozprowadzających sprężone powietrze brakuje poradników pokazujących, jak to zrobić prawidłowo.

Zgodnie z ustawą…

Ustawa Prawo Budowlane oraz rozporządzenia wykonawcze do tej ustawy jasno określają, jakie instalacje stanowią wyposażenie techniczne budynku, a instalacje sprężonego powietrza gazów obojętnych oraz próżni nie stanowią wyposażenia technicznego budynków, ani tym bardziej nie są instalacjami sanitarnymi. Są to instalacje technologiczne. Muszą jednak spełniać warunek bezpieczeństwa określony w art. 5.1. Ustawy Prawo budowlane. Dotyczy to w szczególności bezpieczeństwa konstrukcji, pożarowego oraz bezpieczeństwa użytkowania, BHP oraz oszczędności energii! To ostatnie jest niezwykle istotne, gdyż od tego, jak zostaną dobrane poszczególne elementy instalacji, będą zależały koszty jej eksploatacji.

Aby zaprojektować energooszczędną instalację, należy dokładnie przeanalizować zapotrzebowanie w sprężone powietrze pod względem jego ilości, jakości, ciśnienia oraz jego zużycia w czasie.

Dlaczego jest to takie ważne?

* Ilość zużywanego powietrza pozwoli na właściwy dobór wszystkich elementów instalacji:

– sprężarek, filtrów, osuszaczy, zbiorników oraz średnic rurociągów,

* jakość powietrza: pozwoli dobrać odpowiednie osuszacze – ziębniczy czy może adsorpcyjny, oraz filtry – tak aby zachować odpowiednią klasę czystości powietrza,

* ciśnienie pracy: nie ma sensu sprężać powietrza do 10 barów po to, by potem na maszynach redukować je do 6 barów.

* Zużycie w czasie – pozwoli dobrać odpowiedniej wielkości zbiorniki buforowe i ustawić je w pobliżu największych rozbiorów.

Dopiero po uzyskaniu od inwestora wszystkich powyższych informacji można się zabrać do projektowania.

W tym artykule skupię się na projektowaniu sieci/rurociągów do przesyłu sprężonego powietrza.

Rurociągi te można podzielić na: rurociągi zasilające (od sprężarkowni do hali/głównego ringu), rurociągi rozprowadzające (najlepiej w formie ringu) oraz rurociągi podłączeniowe (doprowadzają powietrze z ringu do urządzenia).

Wymiarowanie rurociągów

Przesyłanie powietrza w rurociągach generuje straty powodowane tarciem. Aby zminimalizować to zjawisko, dobrze jest stosować tzw. rury gładkie. Dodatkowe straty wywołują wszelkie zmiany kierunku przepływu (kolana, trójniki) oraz zawory, gdyż takie elementy „dławią” przepływ. Istnieją specjalne tabele podające informacje o tzw. długościach przeliczeniowych dla każdego z tych elementów zależnie od średnicy. Istnieją odpowiednie równania matematyczne, które można zastosować do obliczeń.

Tomczyk204-2

Spadek ciśnienia w rurociągu można obliczyć:

ΔP = 1,6 * 108 * [(V1,85* L)/(d5* P)],

gdzie:

ΔP – spadek ciśnienia (bar),

L – długość rurociągu (m),

P – ciśnienie na wejściu do rurociągu (bar),

V – ilość powietrza FAD (m3/s),

d – średnica wewnętrzna rury (mm).

Jednak znacznie prostszym jest wykorzystanie specjalnych programów obliczeniowych (np. Transair Flow Calculator). Ułatwiają one dobranie optymalnej średnicy rurociągu przy takich parametrach jak: ilość zużywanego powietrza, ciśnienie pracy oraz długość instalacji. Dodatkowo program może pomóc w doborze średnicy dla próżni.

Bardzo ważnym kryterium przy doborze średnicy rurociągu jest prędkość przepływu powietrza, gdyż ma ona istotny wpływ na wielkość spadku ciśnienia.

Dla głównych rurociągów – zasilającego i rozprowadzającego – prędkość przepływu nie powinna przekraczać 10 m/s. W przypadku rur podłączeniowych o długości do 15 m dopuszcza się maksymalną prędkość do 15 m/s.

Instalacja sprężonego powietrza powinna być tak zaprojektowana, aby spadek ciśnienia pomiędzy sprężąrkownią, a najbardziej odległym punktem poboru nie przekraczał 0,1 barów. Przy doborze średnic poszczególnych części instalacji sprężonego powietrza należy zastosować następujące kryteria:

* ΔP dla rurociągów zasilających – 0,03 barów,

* ΔP dla rurociągów rozprowadzających – 0,05 barów,

* ΔP dla rurociągów podłączeniowych – 0,02 barów.

Zbiorniki sprężonego powietrza

Często użytkownicy żądają zaprojektowania zbiorników sprężonego powietrza ustawionych na końcu instalacji, uważając, że to im zapewni właściwe ciśnienie na końcu instalacji. Nic bardziej błędnego. Takie zbiorniki warto stosować w pobliżu urządzeń, które w krótkim okresie czasu potrzebują dużej ilości powietrza. Zapobiegnie to „wyciąganiu” powietrza z całej instalacji.

Optymalizacja projektu

Rurociągi sprężonego powietrza mają bardzo istotny wpływ na wydajność całego systemu oraz koszty jego eksploatacji. Zbyt małe średnice w stosunku do ilości przesyłanego powietrza powodują, że sprężarka musi pracować na wyższym ciśnieniu. Podniesienie ciśnienia na sprężarce to zwiększenie kosztów zużycia energii o ok. 7%.

Instalacja powinna posiadać odpowiednią ilość zaworów odcinających. Dlatego warto pogrupować odbiory tak, aby np. jedna maszyna lub linia produkcyjna były podłączone z jednego rurociągu zasilającego. Takie rozwiązanie znacznie ułatwia wszelkie prace serwisowe, bez wyłączania większej części zakładu. Minimalizuje to ilość zaworów montowanych na rurociągach rozprowadzających, dzięki czemu możemy relatywnie zmniejszyć spadki ciśnienia. Daje to również możliwość opomiarowania zużycia sprężonego powietrza przez dane urządzenie.

Ważny jest także materiał, z którego wykonane są rurociągi. Przykładowo lekki, modułowy, wykonany z aluminium system pozwala na zminimalizowanie spadków ciśnienia dzięki gładkim ścianom wewnętrznym oraz pełnoprzelotowym złączom. System ten gwarantuje także, że użytkownik będzie posiadał w punkcie poboru powietrze tej klasy, do jakiej uzdatnił je w sprężarkowni!

Podsumowanie

Czasy, kiedy instalacje sprężonego powietrza budowało się na zasadzie „jedna rura dookoła hali”, minęły bezpowrotnie. Obecnie należy instalacje projektować i wykonywać pod potrzeby konkretnej technologii, jakiej używa inwestor. Dostarczymy wówczas powietrze o żądanych parametrach (ciśnienie, ilość, klasa czystości) przy najniższym możliwym koszcie. Efektywny energetycznie system przyczynia się do znacznych oszczędności energii i dzięki temu do obniżenia kosztów produkcji.

Katarzyna Tomczyk

Ilustracje z archiwum Parker Transair.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Jedna myśl na temat “Instalacje sprężonego powietrza

  • 14 kwietnia 2016 o 16:17
    Permalink

    My w warsztacie korzystamy ze sprężarek Vector. Działają naprawdę bez zarzutów.

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij