Tehnologie Aer Comprimat [PDF]

Zitiervorschau

www.kaeser.com

Tehnica aerului comprimat Noţiuni fundamentale, sfaturi şi sugestii

www.kaeser.com

Cuprins

Prefaţă

Noţiuni de bază Capitolul 1

Noţiuni de bază ale producerii aerului comprimat.................................................................................

4

Capitolul 2

Tratarea eficientă a aerului comprimat..................................................................................................

6

Capitolul 3

De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?........................................................................................

8

Capitolul 4

Condens: evacuare corectă..................................................................................................................

10

Capitolul 5

Condens: tratare sigură şi economică...................................................................................................

12

Capitolul 6

Controlul eficient al compresorului.........................................................................................................

14

Capitolul 7

Coordonarea optimă a compresoarelor în funcţie de consum...............................................................

18

Capitolul 8

Economii de energie prin recuperare de căldură..................................................................................

20

Capitolul 9

Proiectarea şi instalarea unei reţele noi de distribuţie a aerului comprimat..........................................

22

Capitolul 10

Optimizarea unei reţele existente de distribuţie a aerului comprimatAnaliza necesarului de aer

24

Capitolul 11

(ADA) – stabilirea situaţiei actuale.......................................................................................................

26

Capitolul 12

Stabilirea celei mai eficiente soluţii.......................................................................................................

30

Capitolul 13

Răcirea eficientă a staţiei de aer comprimat.........................................................................................

32

Capitolul 14

Asigurarea pe termen lung a fiabilităţii şi costurilor minime...................................................................

34

Sfaturi practice 1.

Economii prin optimizarea presiunii....................................................................................................... 40

2.

Presiune corectă la conexiunea de aer.................................................................................................

42

3.

Distribuţia eficientă a aerului comprimat...............................................................................................

44

4.

Conductele din staţia de aer comprimat................................................................................................ 46

5.

Instalarea corectă a compresoarelor.....................................................................................................

48

6.

Ventilaţia staţiei de aer comprimat (aspiraţie).......................................................................................

49

7.

Ventilaţia staţiei de aer comprimat (evacuare)......................................................................................

50

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Kaeser

Dipl.-Wirtsch.-Ing. Tina-Maria Vlantoussi-Kaeser

Dragă cititorule, Acum mai bine de două mii de ani, Socrate, faimosul filozof grec, a declarat succint: "Există un singur lucru bun, cunoaşterea şi unul rău, ignoranţa." Aceste cuvinte străvechi de înţelepciune de la unul dintre părinţii fondatori ai civilizaţiei occidentale se aplică astăzi mai mult decât oricând, deoarece nimic nu este mai permanent decât fenomenul schimbării. Sfera de cuprindere şi viteza tot mai mare a fenomenului schimbării, determinate de evoluţia tehnologică şi de globalizarea economică, cer răspunsuri şi strategii noi. Acum, mai mult ca niciodată, provocările trebuie văzute ca oportunităţi pentru a atinge un succes şi mai mare în viitor – şi prin urmare trebuie adoptate şi utilizate la potenţialul lor maxim. Lumea noastră din ce în ce mai interconectată şi complexă transformă cunoaşterea în cea mai valoroasă materie primă a viitorului. Datorită creşterii exponenţiale a acestei resurse, doar cei cu un angajament puternic pentru educaţie şi formare continuă vor culege adevăratele recompense. De exemplu, în lumea tehnicii aerului comprimat doar cunoaşterea modului de a construi compresoare puternice, de a le instala şi exploata corect, nu este de ajuns – şi nu mai este de mult timp.

trebuie să ia în considerare întregul sistem de aer comprimat ca un ansamblu. Mai mult, ei ar trebui să aibă o înţelegere detaliată a numeroaselor interacţiuni şi influenţe care au loc în cadrul sistemului, precum şi modul în care acesta corespunde condiţiilor de funcţionare. Prin urmare, KAESER KOMPRESSOREN este dedicat formării continue a clienţilor săi şi realizează acest lucru într-o multitudine de feluri. De exemplu, experţi tehnici calificaţi, cu vastă experienţă practică, călătoresc în jurul lumii în fiecare an, oprindu-se pe fiecare continent pentru a vorbi la conferinţe, evenimente de informare şi seminarii despre producerea şi utilizarea eficientă a aerului comprimat. Desigur, acest lucru este în plus faţă de multiplele publicaţii tehnice pe o gamă largă de suporturi media. În această broşură veţi găsi un rezumat al vastelor cunoştinţe ale experţilor noştri. După o introducere în profunzime însă foarte accesibilă, în domeniul tehnicii aerului comprimat, veţi găsi o serie de sfaturi practice pentru operatorii de sistem şi utilizatorii de aer comprimat. De asemenea, veţi recunoaşte o temă comună pe întreg parcursul: în atât de multe cazuri şi în atât de multe feluri, chiar şi modificări mici în sistemul de aer comprimat conduc la îmbunătăţiri semnificative şi tangibile în eficienţa şi disponibilitatea acestui mediu important de transport pentru energie.

Cei care doresc să profite din plin de ceea ce are de oferit aerul comprimat, ca mediu de transport pentru energie,

Anexe

2

Anexa 1

Nomogramă – determinarea diametrului conductei.............................................................................

50

Anexa 2

Exemple de chestionare privind serviciul "Sistem KAESER de economisire a energiei" – KESS ......

52

3

www.kaeser.com Capitolul 1

Noţiuni de bază ale producerii aerului comprimat

1. Debit de aer Debitul de aer al unui compresor (cunoscut şi ca debit de aer raportat la condiţiile de aspiraţie sau FAD - "free air delivery") este volumul expandat de aer pe care acesta îl comprimă şi îl livrează în reţeaua de aer într-un interval de timp dat. Metoda corectă de măsurare a acestui debit este stabilită de următoarele standarde: DIN 1945, partea 1, anexa F şi ISO 1217, anexa C. Procesul de măsurare se efectuează aşa cum se arată în fig. 1: mai întâi trebuie măsurate temperatura, umiditatea şi presiunea atmosferică la intrarea aerului în ansamblul compresor. Apoi, se măsoară presiunea maximă de lucru, temperatura şi debitul de aer comprimat furnizat, la ieşirea din compresor. În final, volumul V2 măsurat la ieşirea din compresor este raportat la condiţiile de aspiraţie folosind ecuaţia

V2 x P2 x T1 V1 = ––––––––––––––––––– [p1 – (pD x Frel)] x T2 indicată (vezi formula). Rezultatul este debitul de aer (FAD) al compresorului în ansamblu. Acesta nu trebuie confundat cu debitul blocului de compresie. Notă: DIN 1945 şi ISO 1217, fără anexe, se referă doar la debitul blocului de compresie. 2. Putere arbore motor Puterea la arborele motor este puterea mecanică pe care motorul o furnizează la arbore. Valoarea optimă a puterii la arborele motor este punctul în care se realizează eficienţa energetică maximă şi este atins factorul de putere cos ϕ fără supraîncărcarea motorului. Această valoare este în limitele aferente puterii nominale a motorului. Puterea nominală este indicată pe plăcuţa de identificare a motorului. Notă: dacă puterea la arborele motor se abate prea mult de la puterea nominală a motorului, compresorul va funcţiona ineficient şi/sau va fi supus unui grad mai mare de uzură. 3. Putere electrică consumată Puterea electrică consumată reprezintă puterea absorbită de motorul de

antrenare de la reţeaua de alimentare, la o încărcare dată a arborelui (putere arbore motor). Puterea electrică consumată depăşeşte puterea la arborele motor cu valoarea pierderilor din motor – atât electrice cât şi mecanice – de la rulmenţi, ventilator, etc. Consumul ideal de putere electrică P poate fi calculat cu următoarea formulă: P = Un x ln x √3 x cos ϕn Un, ln, şi cos ϕn sunt menţionate pe plăcuţa de identificare a motorului. 4. Putere specifică Puterea specifică a unui compresor (fig. 2) este raportul dintre puterea electrică consumată şi debitul de aer livrat la o presiune de lucru dată. Puterea electrică consumată este suma puterilor consumate de toţi consumatorii dintr-un compresor, de exemplu, motor de antrenare, ventilator, pompă de ulei, încălzire suplimentară, etc. Dacă este nevoie de puterea specifică pentru o evaluare economică, trebuie să se ţină seama de compresor în ansamblu şi de presiunea maximă de lucru. Puterea totală consumată la presiune maximă este apoi împărţită la debitul de aer la presiune maximă: Putere electrică consumată Pspec. = ––––––––––––––––––– Debit

Temperatură intrare T1 Debit ieşire V2

Presiune ieşire p2

e intrare Presiun

Umiditate intrare Frel Temperatură ieşire T2

Presiune de vapori pp

Fig. 1: Debit de aer conform ISO 1217, anexa C (DIN 1945, anexa F)

4

p1

5. IE – noua clasificare pentru motoare cu economie de energie Eforturile din SUA de a reduce consumul de energie al motoarelor asincrone trifazate au avut ca rezultat Documentul cu privire la Politica Energetică (EPACT) devenit lege în 1997. La scurt timp după aceea, a fost introdus şi în Europa un sistem de clasificare

a eficienţei. Standardul internaţional IEC pentru motoare electrice a intrat în vigoare din 2010. Clasificările şi cerinţele legale au condus la îmbunătăţiri semnificative ale eficienţei energetice ale motoarelor electrice din clasa premium. Motoarele cu eficienţă ridicată oferă o seamă de avantaje importante: a) Temperaturi de funcţionare mai scăzute Pierderile interne de putere cauzate de generarea de căldură şi de frecări variază între 20% la motoarele mici şi 4-5% la motoarele mai mari de 160 kW. Motoarele IE3/IE4 se încălzesc mult mai puţin în timpul funcţionării şi, prin urmare, asigură o reducere semnificativă a pierderilor (fig. 3): Un motor convenţional cu izolaţie clasă F funcţionează la aproximativ 80 K peste ambient, cu o rezervă de temperatură de 20 K, în timp ce un motor din clasa IE superioară, în aceleaşi condiţii de funcţionare, ajunge la doar 65 K, crescând rezerva sa la 40 K. b) Durată de viaţă mai lungă Temperaturi de lucru mai scăzute înseamnă o solicitare termică mai mică a motorului, a rulmenţilor motorului şi a bornelor. Rezultatul este o durată de viaţă semnificativ mai lungă. c) 6% mai mult aer comprimat cu un consum mai mic de energie O pierdere mai mică de căldură determină creşterea eficienţei. Astfel, prin adaptarea precisă a compresoarelor la motoarele cu eficienţă sporită, KAESER este în măsură să obţină o creştere de până la 6% a debitului de aer şi o îmbunătăţire de 5% în ceea ce priveşte puterea specifică. Aceasta înseamnă performanţe îmbunătăţite, durată de funcţionare în sarcină a compresorului mai mică şi un consum mai mic de putere pe metrul cub de aer comprimat produs.

Motor ventilator

Putere electrică consumată

Intrare aer Ieşire aer comprimat (aer livrat)

Randamentul motorului ţine seama de pierderile interne

Fig. 2: Structura de bază a unui compresor cu şurub; determinarea puterii specifice

Valori pentru motoare cu 4 poli, 50 Hz

100 95 90

Randament (%)

Cu aerul comprimat este la fel ca şi cu multe alte lucruri: o cauză mică poate avea un efect mare – atât în sens pozitiv cât şi negativ. La o privire mai atentă, lucrurile sunt adesea diferite de ceea ce păreau iniţial. În condiţii nefavorabile aerul comprimat poate fi scump, dar în circumstanţele potrivite este foarte economic. În acest prim capitol vă vom explica termenii utilizaţi în tehnica aerului comprimat şi lucrurile pe care ar trebui să le urmăriţi în legătură cu aceştia.

IE4 IE3 IE2 IE1

85 80 75 70 65 60 55

În conformitate cu domeniul de aplicare al directivei EU

50 Up to 1,000 12 18 20 5 7 40 5 75 .1 .5 .2 3 4 5.5 7.5 11 15 8.5 22 30 37 45 55 75 90 110 132 160 200 315 355 400 450 500 1 0. 0. 0. 0.2 0.3 0. 0.5 0. 1 1 2

Putere la arbore (kW)

Fig. 3: Standardul IEC – noua clasificare a eficienţei motoarelor electrice. Începând cu 1 ianuarie 2015, motoarele IE3 sunt obligatorii în UE. Între timp, a fost definită o clasă de motoare IE4 cu eficienţă îmbunătăţită.

5

www.kaeser.com Capitolul 2

Tratarea eficientă a aerului comprimat

Aşadar, care este sistemul de compresoare care oferă cea mai eficientă metodă de producere a aerului comprimat fără ulei? Lăsând la o parte ceea ce pretinde fiecare producător, nu există îndoială că cea mai bună calitate, de aer comprimat fără ulei, poate fi obţinută atât cu sisteme de compresie uscată cât şi cu compresoare răcite cu fluid. Ideal deci, factorul decisiv care trebuie luat în considerare când se alege un sistem de aer este eficienţa. 1. Ce înseamnă aer comprimat "fără ulei"? În conformitate cu ISO 8573-1, aerul comprimat poate fi descris ca fiind fără ulei dacă conţinutul de ulei (inclusiv uleiul în stare de vapori) este mai mic de 0,01 mg/m³. Aceasta reprezintă aproximativ patru sutimi din uleiul conţinut în aerul atmosferic. Această cantitate este atât de mică încât de-abia poate fi măsurată şi doar cu aparatură foarte scumpă. Dar ce se poate spune despre calitatea aerului aspirat de compresor? Aceasta depinde, fireşte, în mare măsură de condiţiile de ambient. Chiar şi în zonele cu un grad normal de contaminare hidrocarburile din aer cauzate de emisiile din industrie şi trafic se pot situa între 4 şi 14 mg/m³. În zonele industriale, unde uleiul este folosit ca mediu de ungere, răcire şi prelucrare, conţinutul de ulei mineral din aer poate fi mult mai mare de 10 mg/m³. De-asemenea sunt prezente şi alte impurităţi precum dioxidul de sulf, funinginea, metalul şi praful. 2. De ce se tratează aerul? Orice compresor, indiferent de model, aspiră aerul contaminat, concentrează impurităţile prin compresie şi, dacă nu se iau măsuri pentru a le îndepărta, le eliberează în reţeaua de aer comprimat. a) Compresoare "oil-free" Acest lucru este valabil în special pentru

6

aşa-numitele compresoare "cu compresie uscată", sau "oil-free". Datorită poluării sus-menţionate, este imposibilă producerea aerului comprimat fără ulei cu un compresor echipat doar cu un filtru de praf de trei microni. În afară de aceste filtre de praf, aşa-numitele compresoare "oil-free" nu au alte componente de tratare a aerului. b) Compresoare cu fluid sau ulei de răcire Prin contrast, în cazul compresoarelor cu şurub răcite cu fluid, materiile agresive sunt neutralizate şi particulele solide parţial eliminate de fluidul (uleiul) de răcire. 3. Calitate nedefinită fără tratarea aerului comprimat Independent de gradul de puritate atins de aerul comprimat după compresor, acelaşi lucru este universal valabil: nu se poate fără tratarea aerului comprimat. Doar cu compresoare, "cu compresie uscată" sau răcite cu ulei, în condiţii normale de aspiraţie şi cu nivelurile asociate de contaminanţi, nu este posibil să se realizeze o calitate definită a aerului comprimat în conformitate cu standardul ISO 8573-1. În ceea ce priveşte cât de eficientă este producţia aerului comprimat, aceasta depinde de presiune şi gama de debit, precum şi de tipul compresorului necesar. Uscarea corespunzătoare stă la baza tuturor soluţiilor de tratare a aerului comprimat conform cerinţelor specifice aplicaţiei. În general, uscarea aerului comprimat prin refrigerare cu economie de energie este cea mai eficientă metodă (vezi şi capitolul 3, pag. 9).

temul Pure Air, dezvoltat de KAESER pentru compresoarele cu şurub răcite cu fluid/ulei, şi pentru compresoarele "cu compresie uscată", asigură economii suplimentare de până la 30%. Conţinutul rezidual de ulei din aerul comprimat, realizat prin acest sistem, este mai mic de 0,003 mg/m³ şi este, prin urmare, cu mult sub limita clasei 1 de calitate (în ceea ce priveşte conţinutul rezidual de ulei) prevăzută în standardul ISO. Sistemul conţine toate componentele necesare pentru obţinerea calităţii necesare a aerului. În funcţie de aplicaţie, se aleg uscătoare cu refrigerare sau cu adsorbţie (vezi şi capitolul 3, pag. 9) împreună cu diverse combinaţii de filtre. Astfel calităţile de aer comprimat necesare, de aer uscat simplu, aer fără particule şi fără ulei, până la aer steril, sunt realizate sigur şi eficient în conformitate cu clasele de calitate stabilite de standardul ISO (fig. 1).

Alegeţi clasa necesară de tratament conform domeniului aplicaţiei: Tratarea aerului utilizând uscător cu refrigerare Solide

Tehnologia aerului pur şi a camerei curate, industria laptelui şi a berii

1

1

Produse alimentare şi alimen2 te de lux, aer deosebit de curat pentru transport, uzine chimice

Industria farmaceutică, maşini de ţesut, laboratoare foto 1

Apă

Ulei

4

1

2

DHS

KE

DHS

4

KD

ACT

KE

Vopsire prin pulverizare sau acoperire cu pulberi, aer instrumental şi de control

4

UR

ZK

R

KEA

1

ACT

Adsorbant cu carbon activ

AQUAMAT

AQUAMAT

UA

Uscător cu adsorbţie

DHS

Sistem de umplere a reţelei

R

Recipient de aer

ED

ECO-DRAIN

KA

Filtru cu carbon activ, de adsorbţie

KB

Filtru coalescent, Basic

KBE

Combinaţie, Basic-Extra

KD

Filtru de particule, praf

KE

Filtru coalescent, Extra

KEA

Combinaţie, Extra-Carbon

UR

Uscător cu refrigerare

THNF

Filtru sac

ZK

Separator centrifugal

Clase de calitate aer comprimat conform ISO 8573-1(2010):

DHS

1

Filtrare opţională

R

1

DHS

4

Instalaţie pentru consum de aer fluctuant

UR

ED

Compresor

THNF

Particule solide/praf Clasă

KE

2

Aer industrial de uz general, sablări de calitate Sablare cu alice

Aer pentru sisteme de evacuare a apelor reziduale, fără cerinţe de calitate

AQUAMAT

DHS

4

4

3

4

7

3

DHS

KB

Cu compresoare cu şurub KAESER

6

7-X

Număr maxim de particule pe m³ * cu dimensiunea d în [μm] 0,1 ≤ d ≤ 0,5

0

4

1 2 3 4 5

0,5 ≤ d ≤ 1,0

1,0 ≤ d ≤ 5,0

Vă rugăm consultaţi KAESER pentru alte cerinţe specifice ≤ 20.000 ≤ 400.000 Nu este definit Nu este definit Nu este definit

≤ 400 ≤ 6.000 ≤ 90.000 Nu este definit Nu este definit

≤ 10 ≤ 100 ≤ 1.000 ≤ 10.000 ≤ 100.000

Clasă

Concentraţie de particule Cp în mg/m³ *

6 7 X

0 < Cp ≤ 5 5 < Cp ≤ 10 Cp > 10

Apă Clasă

Tratarea aerului utilizând uscător cu adsorbţie

Solide1

Tehnologia aerului pur şi a 1 camerei curate, industrie farmaceutică, industria laptelui şi a berii Producţie de microcipuri, optică şi industrie alimentară 1

Apă

Ulei2

1-3

1

1-3

1

2

1-3

1

Aer de proces, industria farmaceutică

1

1-3

1

Aer uscat pentru transport, vopsire, regulatoare fine de presiune

1

1-3

2

2) 3) 4)

0

Instalaţie pentru consum de aer fluctuant DHS

KE

DHS

KE

KD

ACT

R

Filtrare opţională

UA3

KE ZK

R

DHS

Instalaţii de vopsit prin pulverizare

1)

4. Tratarea aerului cu sistemul KAESER Pure Air Compresoarele cu şurub moderne răcite cu fluid/ulei sunt cu aproximativ 10% mai eficiente decât cele "cu compresie uscată" sau "oil-free". Sis-

Legendă:

Exemple: Selecţia claselor de tratament conform ISO 8573-1 (2010)

KBE

4

DHS

Vă rugăm consultaţi KAESER pentru alte cerinţe specifice ≤ – 70 °C ≤ – 40 °C ≤ – 20 °C ≤ + 3 °C ≤ + 7 °C ≤ + 10 °C

Clasă

Concentraţie de apă în stare lichidă C CA în g/m³ *

7 8 9 X

CA ≤ 0,5 0,5 < CA ≤ 5 5 < CA ≤ 10 CA > 10

KEA UA3

DHS

1 2 3 4 5 6

Punct de rouă sub presiune, în °C

KE

Compresor

THNF

KD

Clasă de particule realizabilă cu ajutorul unor conducte speciale şi cu un montaj adecvat. Conţinut de ulei total realizabil folosind uleiuri de compresoare recomandate şi aer de admisie fără praf. După un uscător cu adsorbţie şi regenerare caldă sunt necesare filtre de temperaturi ridicate şi, eventual, un răcitor auxiliar. Utilizarea unei ‘Combinaţie, Basic-Extra’ (o combinaţie dintre un filtru KB şi un filtru KE după acesta) este recomandată pentru aplicaţii critice care necesită puritate excep ional de mare de aer comprimat (de exemplu, în electronică şi în domeniul opticii).

AQUAMAT

Ulei Clasă

Conţinut total de ulei (fluid, aerosoli + gaz) mg/m³ *

0

Vă rugăm consultaţi KAESER pentru alte cerinţe specifice

1 2 3 4 X

≤ 0,01 ≤ 0,1 ≤ 1,0 ≤ 5,0 > 5,0

*) la condiţii de referinţă de 20°C, 1 bar(a), 0% umiditate

Fig. 1: O diagramă cu tratarea aerului, precum cea de mai sus, este inclusă în fiecare broşură de compresoare cu şurub KAESER. Combinaţia corectă de echipamente de tratare pentru orice aplicaţie poate fi uşor determinată dintr-o privire.

7

www.kaeser.com Capitolul 3

De ce avem nevoie de aer comprimat uscat?

1. Un exemplu practic Dacă un compresor cu şurub răcit cu fluid/ulei aspiră 10 m³ de aer pe minut la 20 °C, la presiune atmosferică şi umiditate relativă de 60%, acest aer va conţine şi aproximativ 100 g de vapori de apă. Dacă acest aer este comprimat la o presiune absolută de 10 bar cu un raport de compresie de 1:10, atunci se obţine ceea ce se cheamă 1 metru cub de lucru. Totuşi, la o temperatură de 80 °C după comprimare, aerul este capabil să absoarbă până la 290 g de apă pe metru cub. Cum sunt disponibile doar aprox. 100 g, aerul este foarte uscat cu o umiditate relativă de circa 35%, astfel încât nu se poate forma

2. Cauzele umidităţii Aerul ambiant conţine întotdeauna o cantitate mai mică sau mai mare de apă. Cantitatea de umezeală din aer depinde de temperatura aerului. De exemplu, aerul saturat 100% cu vapori de apă conţine, la o temperatură de +25 °C, aproape 23 g de apă pe metru cub. 3. Acumularea condensului Condensul se formează dacă se reduc în acelaşi timp volumul de aer şi temperatura acestuia. Astfel, se reduce capacitatea aerului de a absorbi apa. Aceasta este exact ceea ce se întâmplă

în blocul de compresie şi în răcitorul final ale unui compresor. 4. Termeni importanţi – o scurtă explicaţie a) Umiditatea absolută a aerului Umiditatea absolută a aerului este conţinutul de apă din aer, în g/m³. b) Umiditatea relativă a aerului (Hrel) Umiditatea relativă este raportul dintre umiditatea absolută actuală şi umiditatea absolută maxim posibilă, sau punctul de saturaţie (100% Hrel). Aceasta variază în funcţie de temperatură; aerul cald poate reţine o cantitate mai mare de vapori de apă decât aerul rece. c) Punct de rouă atmosferic Punctul de rouă atmosferic este temperatura la care aerul atinge gradul de saturaţie de 100% umiditate relativă (Hrel) la presiune atmosferică (condiţii ambiante). d) Punct de rouă sub presiune Punctul de rouă sub presiune este temperatura la care aerul comprimat atinge gradul de saturaţie de 100% umiditate relativă (Hrel) în starea sa comprimată. Aceasta înseamnă, în cazul de mai sus, că aerul comprimat supus unei presiuni de 10 bar (a) cu un punct de rouă sub presiune de +3 °C are un conţinut

Uscător cu refrigerare

de umiditate de 6 g pe metru cub de lucru. Pentru clarificare – dacă metrul cub sus-menţionat este expandat de la 10 bar (a) la presiune atmosferică atunci volumul său se măreşte de 10 ori. Conţinutul de vapori de apă de 6 g rămâne neschimbat, dar acum se distribuie la un volum de 10 ori mai mare. Aceasta înseamnă că fiecare metru cub de aer expandat conţine acum numai 0,6 g de vapori de apă, ceea ce corespunde unui punct de rouă atmosferic de -24 °C. 5. Uscarea eficientă şi cât mai nepoluantă a aerului comprimat cu un uscător cu refrigerare sau uscător cu adsorbţie? Noua legislaţie a mediului referitoare la agenţii frigorifici nu poate schimba faptul că uscătoarele cu adsorbţie nu constituie o alternativă la uscătoarele cu refrigerare, nici economic şi nici din punct de vedere al protecţiei mediului. Uscătoarele cu refrigerare consumă doar 3% din energia necesară compresorului Proces de uscare

Punct de rouă sub presiune °C

Putere specifică consumată tipică kW / m³/min **)

Uscător cu refrigerare

+3

0,1

HYBRITEC

+ 3 / – 40 *) – 40

0,2 0,3

Uscător cu adsorbţie cu regenerare caldă

– 40

0,5 – 0,6

Uscător cu adsorbţie cu regenerare rece

– 20 – 70

1,4 – 1,6

Fig. 2: În funcţie de punctul de rouă sub presiune necesar sunt disponibile diverse procese de uscare

48 l

35 l

6l

Fig. 1: Condensul care este implicat în producerea, stocarea şi tratarea aerului comprimat (date valorice la 10 m³/min, 10 barabs, 8 h, 60 % Hrel şi 20 °C)

8

pentru a produce aerul comprimat; în schimb, uscătoarele cu adsorbţie necesită între 10 şi 25%, sau mai mult. Din acest motiv, uscătoarele cu refrigerare ar trebui utilizate ori de câte ori este posibil. Utilizarea unui uscător cu adsorbţie are sens doar dacă este

Consumul de aer pe o perioadă de 24 ore 100 % –

Proiectat pentru utilizare la temperatură ambiantă

condens. Temperatura aerului este apoi redusă de la 80 până la aprox. 30 °C în răcitorul final al compresorului. La această temperatură, un metru cub de aer poate să absoarbă doar aproximativ 30 g de apă. Rezultă un exces de aprox. 70 g/min de apă care condensează şi apoi este separată. Aceasta înseamnă că în timpul unui schimb de lucru de opt ore se acumulează aproximativ 35 litri de condens. Încă 6 litri sunt separaţi în fiecare schimb dacă după compresor se utilizează un uscător cu refrigerare. Iniţial, în aceste uscătoare, aerul este răcit până la +3 °C şi apoi este reîncălzit la temperatura ambiantă. Aceasta conduce la un deficit de saturaţie a vaporilor de apă de aprox. 20% şi deci un aer comprimat uscat, de calitate mai bună (fig. 1).

Potenţial suplimentar de economisire a energiei (pentru utilizare la temperaturi de vară, de ex. la temperatura ambiantă de 40 °C)

90 % –

Cerere de aer comprimat / consum de energie

Problema este în aer – literalmente: Când aerul atmosferic este răcit după comprimare, aşa cum se întâmplă într-un compresor, vaporii de apă se transformă în condens. În condiţii de referinţă (+20 °C temperatură ambiantă, 70% umiditate relativă şi 1 barabs), un compresor cu un debit livrat de 5 m³/min va "produce" aproximativ 30 litri de condens într-un schimb de opt ore de lucru. Acest condens trebuie îndepărtat din sistemul de aer pentru a preveni problemele de funcţionare, opririle costisitoare ale producţiei şi coroziunea. De aceea, uscarea economică şi cât mai nepoluantă a aerului comprimat, conform cerinţelor aplicaţiei, este o cerinţă cheie pentru tratarea aerului comprimat.

80 % –

43 °C – 40 °C – 35 °C – 30 °C – 25 °C –

70 % –

Potenţial de economisire a energiei

60 % – 50 % –

Schimbul doi

Potenţialul SECOTEC de economisire a energiei: Sub linia albastră: Consumul de aer

40 % –

Schimbul unu

30 % –

Deasupra liniei albastre: Potenţial de economisire a energiei

20 % – 10 % –

Pauza de masă

Consumul de aer comprimat

Schimbul trei

0% – Timp

6 - 14

14 - 22

22 - 6

Fig. 3: Potenţial de economisire a energiei la uscătoarele cu refrigerare şi control ciclic

necesar un aer extrem de uscat cu un punct de rouă sub presiune de -20, -40 sau -70 °C (fig. 2). Pe parcursul unei zile de lucru, sistemele de aer comprimat sunt supuse deseori la variaţii importante ale cererii de aer comprimat. Similar, pe parcursul unui an, acestea sunt supuse şi la variaţii mari de temperatură. De aceea, uscătoarele de aer comprimat trebuie proiectate să facă faţă la cele mai nefavorabile condiţii de funcţionare care pot să apară, de exemplu: cea mai mică presiune, consum maxim de aer comprimat, precum şi temperaturi maxime de ambient şi de intrare a aerului comprimat. Anterior, aceste sarcini erau realizate cu uscătoare cu funcţionare continuă, fapt care – în special la încărcare parţială – a condus la o risipă considerabilă de energie. În schimb, uscătoarele cu refrigerare moderne cu control ciclic eficient asigură calitatea constantă a aerului comprimat şi sunt capabile să-şi adapteze consumul de energie în funcţie de schimbarea condiţiilor de funcţio-

nare (fig. 3). Drept urmare, acestea sunt capabile de a realiza economii de energie medii anuale de peste 50%. Este important să se utilizeze tehnologii eficiente energetic în special pentru a atinge puncte de rouă sub presiune negative, deoarece uscătoarele cu adsorbţie necesare pentru a atinge acest nivel de performanţă au un consum foarte mare de energie. Folosind un proces hibrid, eficient energetic şi cu costuri reduse, sistemul HYBRITEC este în măsură să reducă în mod semnificativ acest consum de energie. Sistemul conţine atât un uscător cu refrigerare cât şi un uscător cu adsorbţie. În primă fază uscătorul cu refrigerare aduce aerul comprimat până la un punct de rouă sub presiune de +3 °C, eficient şi cu costuri reduse. După ce a fost pre-uscat, aerul trece apoi în uscătorul cu adsorbţie, care necesită acum considerabil mai puţină energie pentru a usca aerul în continuare până la un punct de rouă sub presiune de -40 °C.

9

www.kaeser.com Capitolul 4

Condensul: evacuare corectă

Condensul este un produs secundar inevitabil al producerii aerului comprimat. Am explicat cum, în condiţii normale, un compresor de 30 kW cu un debit de 5 m³/min produce aproximativ 20 de litri de condens pe schimb. Acest lichid trebuie îndepărtat din sistemul de aer pentru a preveni problemele de funcţionare, opririle costisitoare ale producţiei şi coroziunea. În acest capitol vom explica modul în care condensul poate fi evacuat în mod corect şi cum în acelaşi timp se pot face importante economii de bani. 1. Purjarea condensului Condensul, contaminat cu diverşi poluanţi, se colectează în anumite puncte ale oricărui sistem de aer (fig. 1). De aceea este esenţială purjarea fiabilă a condensului, altfel calitatea aerului, fiabilitatea şi eficienţa sistemului de aer comprimat pot fi serios afectate. a) Colectarea condensului şi punctele de purjare Iniţial, colectarea şi evacuarea condensului se face cu elementele mecanice ale sistemului de aer. Astfel, se colectează 70 până la 80% din cantitatea totală de condens – în condiţia în care compresoarele au o răcire finală eficientă. Separator centrifugal: Acesta este un separator mecanic care separă condensul din aer cu ajutorul forţei centrifuge (fig. 2). Pentru a asigura eficienţă maximă, fiecare compresor trebuie să fie echipat cu propriul său separator centrifugal. Răcitoare intermediare: La compresoarele cu două trepte şi răcitor intermediar, condensul se colectează şi în separatorul răcitorului intermediar.

10

Conductă de aer comprimat, cu o uşoară pantă (2‰) Către reţeaua de aer comprimat

Intrare

Conexiune conductă de retur aer

Gât de lebădă Conexiune de la compresor

ECO-DRAIN

Capcană de condens pe conducta de aer comprimat Către reţeaua de aer comprimat Aquamat

Purjor de condens Conductă de colectare condens

Fig. 1: Condensul se acumulează în anumite puncte în fiecare sistem de aer comprimat

Fig. 3: Capcană de condens cu purjor în zona "umedă" a unui sistem de aer comprimat

Recipiente de aer: Pe lângă funcţia principală de stocare sau tampon, recipientul de aer separă gravitaţional şi condensul din aer (fig. 1). Dacă are dimensiunea necesară (debitul compresorului FAD în m³/min împărţit la 3 = dimensiunea recipientului în m³), recipientul de aer este la fel de eficient ca un separator centrifugal. Totuşi, spre deosebire de separatorul centrifugal, recipientul de aer poate fi utilizat pe ţeava principală a sistemului de aer comprimat, cu condiţia ca intrarea să se facă în partea inferioară iar ieşirea în partea superioară. În plus, recipientul de aer răceşte aerul datorită faptului că suprafaţa sa mare acţionează ca un răcitor, îmbunătăţind şi mai mult separarea condensului.

Uscătoare cu adsorbţie: Datorită efectului considerabil de răcire pe traseul de aer, se poate colecta condens la prefiltrul de la intrarea în uscătorul cu adsorbţie. În uscătorul cu adsorbţie propriu-zis, apa există numai în stare de vapori datorită condiţiilor de presiune parţială care predomină în uscător.

3 m/s, o capcană de condens (fig. 3), plasată în zona umedă a sistemului de aer, separă condensul la fel de eficient ca şi un recipient de aer (fig. 1). b) Uscătoare de aer comprimat Pe lângă cele deja menţionate, există şi alte puncte de colectare şi purjare care se regăsesc în uscătoarele de aer comprimat. Uscătoare cu refrigerare: Condensul este separat în uscătoarele cu refrigerare datorită efectului de condensare prin răcirea aerului.

2. Sisteme de purjare În prezent se utilizează în principal trei sisteme:

Capcane de condens: Pentru a evita curgerea necontrolată a condensului, traseul de aer trebuie proiectat astfel încât toate intrările şi ieşirile să se facă deasupra sau în lateral. Punctele de colectare a condensului îndreptate în jos, aşa-numitele capcane de condens, permit îndepărtarea condensului de pe traseul de aer. Dimensionată corect şi cu o viteză de curgere a aerului de 2 până la

c) Separatoare locale Dacă nu există sisteme centrale de uscare, la separatoarele locale montate imediat înainte de consumatori se colectează mari cantităţi de condens. Însă aceste sisteme necesită o întreţinere deosebit de intensivă.

a) Purjoare cu flotor Purjorul cu flotor reprezintă unul dintre cele mai vechi sisteme de purjare şi a înlocuit complet purjarea manuală ineficientă şi neviabilă. Cu toate acestea, chiar şi purjarea condensului folosind principiul cu flotor (fig. 4) s-a dovedit extrem de predispusă la defecţiuni datorită impurităţilor din aerul comprimat Fig. 2: Separator centrifugal de condens cu purjor de condens

b) Electroventile Electroventilele cu comandă în timp

Ieşire

Robinet manual

Fig. 4: Purjor cu flotor pentru condensul din aerul comprimat

sunt mai fiabile decât purjoarele cu flotor, dar trebuie verificate cu regularitate pentru a nu se înfunda şi contamina. Reglajul incorect al perioadelor de deschidere ale electroventilului poate cauza pierderi de aer şi consum mai mare de energie. c) Purjoare de condens cu senzor electronic de nivel La ora actuală, sunt utilizate în principal purjoarele cu senzor electronic de nivel (fig. 5). Acestea au avantajul că flotorul, care este foarte expus defectelor, este înlocuit de un senzor electronic. Aceasta elimină defectele cauzate de murdărie sau uzură mecanică asociate purjoarelor cu flotor. Mai mult, pierderile de aer (care apar în cazul purjoarelor cu flotor) sunt eliminate datorită controlului automat al perioadelor de deschidere ale ventilului. Alte beneficii constau în auto-monitorizare şi posibilitatea de a transmite semnale unui sistem central de comandă şi control.

Fig. 5: Purjor de condens cu senzor electronic de nivel (ECO-DRAIN)

nilor de întreţinere purjorul să fie izolat iar sistemul de aer comprimat poate să rămână în funcţiune.

d) Instalare corectă Între sistemul de separare a condensului şi purjorul de condens trebuie montată o conductă scurtă echipată cu un robinet de izolare (fig. 2 şi 3). Aceasta permite ca în timpul operaţiu-

11

www.kaeser.com Capitolul 5

Condensul: tratare sigură şi economică

Termenul de "condens" este derutant deoarece se poate înţelege greşit că acesta se referă numai la vapori de apă condensaţi. Aveţi grijă! Fiecare compresor funcţionează ca un aspirator supradimensionat: aspiră poluanţii din mediul înconjurător şi îi transmite într-o formă concentrată condensului din aerul comprimat netratat. 1. De ce se tratează condensul? Utilizatorii care înlătură condensul pur şi simplu aruncându-l în reţeaua de canalizare riscă amenzi serioase. De ce? Deoarece condensul care se acumulează în timpul producerii aerului comprimat este un amestec foarte dăunător. Pe lângă particule solide, acesta conţine cantităţi din ce în ce mai mari de hidrocarburi, dioxid de sulf, cupru, plumb, fier şi alte substanţe datorate creşterii gradului de poluare a mediului. În Germania, înlăturarea condensului este reglementată de Documentul privind gospodărirea apelor. Acest document prevede că apa poluată trebuie tratată în conformitate cu "reglementările tehnice general recunoscute". Aceasta se referă la toate tipurile de condens – inclusiv condensul de la compresoarele "oil-free". Există limite legale pentru toţi agenţii poluanţi şi pentru valorile pH-ului. Acestea variază în funcţie de fiecare stat federal şi de ramura tehnică implicată. Limita maximă admisă pentru hidrocarburi, de exemplu, este de 20 mg/l, iar limita pH-ului pentru condensul deversat variază între 6 şi 9. 2. Compoziţia condensului (fig. 1). a) Dispersie Condensul poate avea diferite compoziţii. În general, dispersia apare la compresoarele cu şurub răcite cu fluid care funcţionează cu fluide de răcire sintetice, cum este de exemplu "Sigma Fluid S460" de la Kaeser. Acest condens are în mod normal o valoare a

12

pH-ului între 6 şi 9, putând fi considerat neutru. În cazul acestui condens, agenţii poluanţi aspiraţi din atmosferă sunt reţinuţi de stratul de ulei ce se formează cu uşurinţă la suprafaţa apei. b) Emulsie Un semn de emulsie vizibil îl constituie un fluid lăptos care nu se separă nici după câteva zile. Această compoziţie apare adesea în cazul compresoarelor cu piston, cu şurub şi cu palete culisante care funcţionează cu uleiuri convenţionale. Agenţii poluanţi dintr-o astfel de compoziţie sunt de asemenea reţinuţi de ulei. Datorită amestecului gros, stabil, uleiul, apa şi agenţii poluanţi precum praful şi metalele grele nu se pot separa doar prin acţiunea gravitaţiei. Dacă aceste uleiuri conţin compuşi de ester, atunci condensul poate fi agresiv şi trebuie neutralizat. Tratarea acestui tip de condens este posibilă doar cu echipamente separatoare de emulsie. 3. Îndepărtarea specializată a condensului Desigur, este posibilă colectarea condensului şi tratarea acestuia de către o firmă specializată. Totuşi aceasta

generează costuri între 40 şi 150 €/m³. Ţinând cont de cantitatea de condens acumulată, tratarea locală a acestuia constituie metoda mai economică. Aceasta are avantajul că rămâne de îndepărtat, în conformitate cu reglementările referitoare la protecţia mediului, numai 0,25% din volumul original. 4. Procesul de tratare a) Pentru dispersii Pentru tratarea acestui tip de condens se foloseşte un separator cu trei camere, două camere de separare iniţială şi o cameră cu filtru de carbon activ (fig. 2). Separarea propriu-zisă este realizată de forţa gravitaţională. Stratul de ulei care pluteşte la suprafaţa fluidului din camera de separare este colectat într-un recipient şi înlăturat ca ulei rezidual. Apa rămasă este apoi filtrată în două etape şi poate fi deversată ca apă uzată. Prin acest proces se economisesc până la 95% din costul tratării condensului de către o firmă specializată. Acest tip de separatoare poate fi furnizat pentru compresoare cu debite de până la 105 m³/min. Dacă este necesar, pot fi conectate în paralel mai multe separatoare.

Cameră de destindere Rezervor pre-separare Colector de reziduuri detaşabil Colector de ulei Prefiltru Cartuş filtrant principal Ieşire apă Robinet de preluare probe de condens pentru testul de nebulozitate

Fig. 2: Sistem de separare a condensului pentru tehnica aerului comprimat folosind principiul gravitaţiei (schemă funcţională)

b) Pentru emulsii În general, pentru tratarea emulsiilor stabile sunt folosite două tipuri de separatoare: Sistemele de separare cu membrană acţionează pe principiul ultra-filtrării, utilizând aşa-numita curgere transversală. În timpul acestui proces, condensul prefiltrat curge de-a lungul membranei. O parte din condens penetrează membrana, şi părăseşte separatorul sub formă de apă curată ce poate fi deversată ca apă uzată. Al doilea tip de separator utilizează un agent de separare sub formă de pudră. Acesta încapsulează mai multe particule de ulei, formând particule mai mari şi mai uşor de filtrat. Acestea sunt reţinute cu uşurinţă în filtre cu o anumită dimensiune a porilor. Apa purificată poate fi evacuată ca apă uzată.

Fig. 1: Fiecare compresor aspiră vapori de apă şi poluanţi, împreună cu aerul atmosferic. Condensul acumulat din aerul comprimat (fig. 1.1) trebuie prin urmare să fie eliberat de ulei şi alţi contaminanţi (fig. 1. 2) înainte de a putea fi evacuat ca apă uzată. 3)

13

www.kaeser.com Capitolul 6

Pmin

20

Motor power in %

100 Full load t2 Idle Stop Time

Pressure

Fig. 1: Control sarcină maximă – mers în gol – pornit/ oprit, cu perioade de mers în gol fixe, aşa-numitul control Dual

Pmax Pmin

20

Motor power in %

100 Full load t3

t3 t2

t2

t3

t2

Idle Stop Time

Fig. 2: Control sarcină maximă – mers în gol – pornit/ oprit, cu selectarea automata a modului de funcţionare optimă, aşa-numitul control Quadro

14

Controlere proporţionale care restricţionează admisia nu sunt recomandate, deoarece compresorul necesită circa 90% din energia cu care ar trebui să furnizeze 100% din debitul nominal de aer, pentru a furniza doar 50% din acest debit. b) Antrenare cu frecvenţă variabilă Eficienţa compresoarele cu turaţie controlată de un convertizor de frecvenţă (fig. 5) nu este constantă în toată gama de control. De exemplu, pentru un motor de 90 kW, în gama de control între 30 şi 100%, eficienţa se reduce de la 94 până la 86%. La aceasta se adaugă pierderile convertizorului de frecvenţă şi caracteristica de putere neliniară a compresoarelor. Compresoarele controlate de un convertizor trebuie să fie operate în gama de control 40-70%: acesta este intervalul pentru performanţe optime. De asemenea, toate componentele trebuie proiectate pentru 100% încăr-

2. Clasificarea consumului de aer În general, ţinând cont de funcţia lor, compresoarele pot fi clasificate în unităţi care preiau sarcina (consumul) de bază, medie şi de vârf sau aşteaptă în rezervă.

Pmin 100

20

3. Control central Controlerele centrale moderne, echipate cu software bazat pe web, sunt capabile atât să coordoneze funcţionarea compresorului într-o staţie de aer comprimat, pentru a asigura o eficienţă energetică optimă, cât şi să asigure posibilitatea de a aduna date de performanţă şi documente doveditoare ale eficienţei sistemului de alimentare cu aer comprimat.

Full load

Idle Stop Time

Idling, only with high motor temperature Variable maximum switching frequency

Fig. 3: Control Dynamic, bazat pe controlul Dual, cu mers în gol dependent de temperatura motorului

Pressure

a) Consumul de bază Consumul de bază este debitul de aer necesar în mod constant pentru o unitate de producţie. b) Consumul de vârf Prin contrast, consumul de vârf este debitul de aer cerut în momentele de consum maxim. Acesta este variabil datorită variaţiei cererii de la diverşi consumatori. Pentru a răspunde cât mai bine diverselor cerinţe de consum, fiecare compresor trebuie să fie controlat individual printr-un controler intern. Aceste controlere subordonate 'slave' trebuie să poată susţine funcţionarea compresoarelor şi, deci, alimentarea cu aer comprimat în cazul apariţiei unei defecţiuni a controlerului central coordonator 'master'.

Motor temperature

Pmax

Motor power in %

care. În cazul în care compresoarele cu turaţie variabilă sunt utilizate necorespunzător pentru o aplicaţie, acestea se pot transforma în mari consumatoare de energie fără ştirea utilizatorului. Aceasta înseamnă că antrenarea cu frecvenţă variabilă nu constituie un panaceu universal în ceea ce priveşte funcţionarea eficientă şi economică.

Pmax Pmin 100

20

Motor power in %

Pmax

renţe mici care să satisfacă cererea efectivă de aer comprimat. Aceste cicluri doar descarcă zonele presurizate din sistemul compresor. Motorul de antrenare, pe de altă parte, trebuie să continue să funcţioneze o anumită perioadă pentru a evita depăşirea frecvenţei sale de pornire.(fig. 1). Puterea necesară pentru a antrena motorul în timpul acestei perioade de mers în gol trebuie privită ca o pierdere. Consumul de energie al unui compresor la mers în gol reprezintă circa 20% din energia necesară funcţionării în sarcină. Sistemele de control moderne, optimizate de calculator, cum ar fi controlul Quadro cu selectarea automata a modului de funcţionare optimă (fig. 2), controlul Dynamic cu mers în gol dependent de temperatura motorului (fig. 3) şi controlul Vario cu perioade de mers în gol variabile calculate (fig. 4) ajută la menţinerea la minim a perioadelor costisitoare de mers în gol şi asigură protecţia maximă a motorului.

Full load

Idle Stop 1 hour Maximum number of motor starts: 6 per hour

Time

Fig. 4: Control Vario cu perioade de mers în gol variabile calculate

Pressure

1. Control intern a) Comandă de mers în sarcină/ gol Majoritatea compresoarelor au motoare de antrenare trifazice asincrone. Însă, frecvenţa de pornire permisă a acestora devine mai joasă pe măsură ce motorul este mai mare. Aceasta nu corespunde frecvenţei de pornire necesare pentru a cupla şi decupla compresorul cu dife-

Pressure

Compresoarele care funcţionează la mai puţin de 50% încărcare ar trebui să tragă semnale puternice de alarmă în ceea ce priveşte pierderile însemnate de energie. Mulţi utilizatori nici nu sunt conştienţi de acest lucru deoarece compresoarele lor au un indicator care

arată numai orele de funcţionare, nu şi orele de mers în sarcină. Sistemele de comandă bine adaptate pot ajuta prin creşterea factorului de încărcare până la peste 90%, obţinând economii de energie de până la 20% sau mai mult.

Pmax

Control pressure

Pmin 100

20

Motor power in %

Prin adaptarea corespunzătoare a debitului livrat la cererea fluctuantă de aer comprimat, fazele mari consumatoare de energie, şi prin urmare costisitoare, de încărcare parţială pot fi eliminate aproape total. Prin urmare, controlerul compresorului joacă un rol esenţial în asigurarea eficienţei energetice optime.

Pressure

Controlul eficient al compresorului

Full load

t2

t2

Idle Stop Time

Fig. 5: Control continuu al debitului livrat cu turaţie variabilă (convertizor de frecvenţă)



15

www.kaeser.com Capitolul 6

Controlul eficient al compresorului

a) Repartizarea sarcinii (splitare) Aceasta presupune împărţirea compresoarelor cu mărimi şi tipuri de comandă şi control identice sau diferite în funcţie de consumurile de aer comprimat de bază şi de vârf ale unei unităţi de producţie (fig. 6). b) Funcţiile controlerului central Coordonarea funcţionării unei staţii de compresoare este o sarcină dificilă şi complexă. Controlerele centrale moderne nu trebuie numai să activeze şi în acelaşi timp să dezactiveze compresoare de diferite mărci şi dimensiuni. Ele trebuie să fie, de asemenea, capabile să monitorizeze necesarul de întreţinere al sistemului, să echilibreze orele de funcţionare ale echipamentelor şi să înregistreze alarmele pentru a minimiza costurile de service şi pentru a maximiza fiabilitatea. c) Gradarea corectă Pentru ca un controler central să funcţioneze cu eficienţă maximă, este necesară gradarea perfectă a compre-

soarelor din staţia de aer comprimat. Suma debitelor de aer comprimat a compresoarelor de vârf trebuie, deci, să fie mai mare decât debitul compresorului de bază ce urmează a fi cuplat. Dacă se utilizează un compresor cu convertizor de frecvenţă, gama de reglaj a acestuia trebuie să fie mai mare decât debitul compresorului de bază ce urmează a fi cuplat, altfel nu poate fi garantată eficienţa furnizării aerului comprimat. d) Siguranţa transferului de date O altă cerinţă importantă necesară funcţionării perfecte şi eficienţei controlerului central de comandă este siguranţa transferului de date. Trebuie să se asigure transferabilitatea mesajelor între toate compresoarele şi între compresoare şi controlerul central. În plus, căile de comunicaţie trebuie monitorizate pentru ca defectele de tipul pierderii continuităţii la un cablu de conexiune să fie imediat recunoscute. Metodele de transfer obişnuite sunt:

Repartizarea sarcinii în funcţie de consum

16 m³/min +

1. Contacte fără potenţial 2. Semnale analogice 4 – 20 mA 3. Interfeţe de comunicaţie, ex.: RS 232, RS 485, Profibus DP sau Ethernet. Cea mai modernă metodă de transfer este Ethernet. Acest sistem poate transmite volume mari de date într-un timp foarte scurt. Atunci când este combinat cu sisteme de monitorizare şi tehnologii moderne de telecomunicaţii există şi posibilitatea conectării şi monitorizării de la distanţă. Aceasta înseamnă că nu este obligatorie amplasarea controlerelor centrale în instalaţia propriu-zisă de aer comprimat (fig. 7).

Telefon

WWW

Tabletă

Laptop

Desktop

Centru de service KAESER

Fig. 7: Gama largă de posibilităţi de conectare pentru un controler central ajută la îmbunătăţirea semnificativă a funcţionării eficiente energetic a unei staţii de aer comprimat

~ 40 %

16 m³/min în rezervă

schimbul 1 15 m³/min schimbul 2

9 m³/min

2 x 8 m³/min +

schimbul 3

4 m³/min

8 m³/min în rezervă

2 x 4,5 m³/min + 8 m³/min + 5,7 m³/min +

~ 60 % ~ 95 %

5,7 m³/min în rezervă

1,6 - 6,3 m³/min + 3,9 m³/min + 5,7 m³/min 5,7 m³/min în rezervă

~ 95 %

Fig. 6: Repartizarea sarcinii între compresoare de diferite mărimi în funcţie de consumul de aer comprimat

16

17

www.kaeser.com Capitolul 7

Coordonarea optimă a compresoarelor în funcţie de consum Sistemele de aer comprimat sunt în mod obişnuit compuse din mai multe compresoare de dimensiuni similare sau diferite. Deoarece un control corespunzător este esenţial pentru a asigura funcţionarea eficientă a sistemului, este nevoie de un controler central pentru a coordona funcţionarea echipamentelor individuale: astfel producţia de aer comprimat este precis adaptată la consumul real de aer comprimat iar eficienţa maximă este asigurată în permanenţă. Sistemele cunoscute ca şi controlere interne ale compresoarelor trebuie considerate ca şi sisteme de reglaj în vederea aplicării tehnicilor de reglare şi control. În principal aceste tehnici de control se împart în patru grupe: 1. Control în cascadă Controlul în cascadă este metoda clasică de control al unui grup de compresoare. Astfel fiecare compresor este scos sau adăugat în funcţie de presiunile de comutare în vederea adaptării la consumul din sistem. Dacă trebuie coordonate mai multe compresoare, prin această strategie rezultă un sistem de control în cascadă, sau în trepte. Când cererea de aer comprimat este scăzută, funcţionează un 1

p/bar

2

singur compresor iar presiunea creşte şi fluctuează în intervalul superior între presiunea minimă (pmin) şi presiunea maximă (pmax) a acestui compresor. Când cererea de aer comprimat creşte, presiunea scade şi sunt pornite alte compresoare pentru a o satisface (fig. 1, secţiunea 1). Aceasta are ca rezultat o variaţie totală de presiune relativ mare cu valori maxime cu mult peste presiunea nominală de lucru, mărind importanţa pierderilor de aer prin neetanşeităţi şi a pierderilor de energie aferente; pe de altă parte, în cazul în care consumul este mare, presiunea scade mult sub valoarea presiunii nominale de lucru şi rezerva de presiune din sistem este redusă. Indiferent dacă se utilizează presostate clasice cu membrană, manometre cu contact sau senzori electronici de presiune, pentru controlul în cascadă, variaţia totală de presiune va fi foarte mare, datorită alocării individuale a compresoarelor pentru un anumit interval de presiune. Cu cât numărul de compresoare utilizate este mai mare, cu atât creşte şi intervalul de variaţie generală a presiunii. Aceasta conduce la un reglaj ineficient cu deja menţionatele presiuni mai mari, pierderi prin neetanşeităţi şi pierderi de energie. Prin urmare, sistemele de reglaj în cascadă trebuie 3

4

7,5 K4 K3 K2 K1

7 WP

p

Necesară

Alarmă SAM cu presiune necesară p

6,5

Cascadă

Control în bandă fără presiune stabilită

SAM cu presiune stabilită

t

Fig. 1: Diferite variante de control ale compresoarelor

18

înlocuite cu alte metode de reglaj atunci cand sunt utilizate în combinaţie cu mai mult de două compresoare. 2. Control în bandă de presiune Spre deosebire de sistemele cu reglaj în cascadă, controlul în bandă de presiune (fig. 1, secţiunea 2) permite coordonarea mai multor compresoare într-un interval unic determinat de presiune. Aceasta permite ca intervalul de presiune, în care este reglată staţia de aer comprimat, să fie menţinut într-o bandă relativ îngustă. 2. a) Control simplu în bandă de presiune Versiunile simple de control în bandă de presiune nu sunt capabile să coordoneze funcţionarea compresoarelor de dimensiuni diferite; prin urmare, acestea nu îndeplinesc cerinţele pentru a acoperi sarcina de vârf în reţelele de aer comprimat care trebuie să se adapteze la un consum în continuă schimbare. Prin urmare, această metodă a fost înlocuită cu un sistem care, bazat pe perioadele de scădere şi creştere a presiunii, îşi propune să controleze compresoarele adecvate şi astfel să acopere vârful de consum de aer comprimat. Această abordare de reglaj are totuşi o bandă relativ mare pentru variaţia presiunii (fig. 2). În plus, la fel ca la controlul în cascadă, reacţiile compresoarelor şi reţeaua de aer comprimat nu sunt luate în considerare, ceea ce duce la o posibilă cădere a presiunii sub valoarea minimă. Prin urmare, este necesar să se menţină o distanţă de siguranţă între presiunea minimă necesară şi cea mai mică presiune de comutare a sistemului de reglaj. 2. b) Control în bandă de presiune cu urmărirea presiunii stabilite Controlul în bandă de presiune cu urmărirea presiunii stabilite a adus o îmbunătăţire semnificativă impor-

tantă (fig. 1, secţiunea 3). Această metodă se străduieşte să menţină o anumită presiune stabilită şi, în funcţie de cererea de aer comprimat, poate decide comanda unor compresoare de dimensiuni diferite. Avantajul principal al acestei variante de reglaj este că permite ca presiunea medie de funcţionare a sistemului de aer comprimat să fie redusă semnificativ şi, prin urmare, ajută la realizarea de economii considerabile de energie şi bani.

p/bar Vector valoare medie (tendinţă)

Curbă de presiune

7.7

pmax

7.5

7.0

pmin

tt

t

t

t/s

3. Control presiune necesară Controlul presiunii necesare (fig. 1, secţiunea 4) este în prezent metoda optimă de reglaj. La această variantă, nu sunt necesare limitele de presiune maximă şi minimă ci doar cea mai mică presiune de lucru posibilă astfel încât presiunea în punctul de măsurare a senzorului de presiune să nu scadă sub presiunea minimă admisă (fig. 3). Luând în considerare toate pierderile posibile cauzate de creşterea presiunii, timpul de pornire, perioadele de reacţie şi de mers în gol, precum şi de controlul turaţiei atunci când este cazul, această metodă de reglaj stabileşte o performanţă optimă în ceea ce priveşte comanda şi selecţia compresoarelor. Datorită recunoaşterii timpilor de reacţie individuali, sistemul este capabil să evite scăderea presiunii de lucru sub presiunea minimă admisă (fig. 4). Cu această nouă metodă adaptivă 3Dadvance Control, care este inclusă în controlerul central SIGMA AIR MANAGER 2 (SAM 2), este posibil să se reducă şi mai mult consumul de energie faţă de controlul în bandă de presiune cu urmărirea presiunii stabilite. În plus, potenţialul de subestimare a presiunii stabilite este eliminat şi este surprinzător de simplu pentru operator să ajusteze singur presiunea necesară.

Fig. 2: Presiunea optimă este stabilită luând în considerare toate pierderile relevante pentru control

p pO2 pO1 WP pu1

x

pu2

x

pmin p

Alarmă

t Fig. 3: În cazul controlului presiunii necesare, nu mai este nevoie de introducerea limitelor de presiune maximă şi minimă

p pO2 pO1 WP pu1 pu2

x

pmin p

Alarmă

t Fig. 4: Sistemul previne scăderea presiunii de lucru sub presiunea minimă necesară

19

www.kaeser.com Capitolul 8

Economii de energie prin recuperare de căldură

Ca urmare a creşterii continue a preţurilor la energia electrică, utilizarea eficientă a energiei nu este importantă doar pentru mediu, ci este şi o tot mai mare necesitate economică. Producătorii de compresoare pot să furnizeze diverse soluţii în acest sens, precum de ex. sistemele de recuperare a căldurii produse de compresoarele cu şurub. 1. Compresoarele generează în primul rând căldură Greu de crezut, adevărul este că 100% din energia electrică utilizată de compresoare se transformă în căldură. Acţiunea de comprimare a aerului încarcă aerul din compresor cu energie potenţială (fig. 1). Această energie este eliberată în momentul utilizării prin expansiunea aerului comprimat însoţită de absorbţia căldurii din mediul înconjurător.

100%

Putere electrică consumată totală

20

Căldură ambiantă

25 %

Potenţial energetic al aerului comprimat

Aprox. 5%

căldură degajată de motorul de antrenare

Aprox. 2%

căldură degajată de compresor în mediul ambiant

Aprox. 76% căldură recuperabilă prin răcirea fluidului

Aprox. 15 %

căldură recuperabilă prin răcirea aerului comprimat

2. Modalităţi de recuperare a căldurii Utilizatorii care doresc să economisească mai mult cu staţia lor de aer comprimat pot alege una dintre următoarele metode de recuperare a căldurii: a) Încălzirea aerului Cea mai simplă şi directă metodă de recuperare a căldurii generate de un compresor cu şurub răcit cu fluid/ulei constă în utilizarea căldurii din aerul de răcire încălzit rezultat de la compresor. Acest aer încălzit este direcţionat cu ajutorul unei tubulaturi pentru a fi folosit la încălzirea încăperilor în depozite şi ateliere. Aerul cald poate fi de-asemenea utilizat şi în alte aplicaţii precum uscare, perdele de căldură şi preîncălzire aer de ardere. Când aerul încălzit nu este necesar, este eliberat în exterior printr-o clapetă sau jaluzea manuală sau automată. Jaluzeaua poate fi reglată cu ajutorul unui termostat pentru a menţine temperatura constantă dorită. Metoda de încălzire a încăperilor permite recuperarea a 96% din energia electrică consumată de un compresor

25 %

Aprox. 96 %

căldură recuperabilă

Aprox. 2 %

din căldură rămâne în aerul comprimat

care este folosită apa: pentru încălzire, spălătorie sau duşuri, producţie sau curăţare industrială umedă. Cu ajutorul acestor schimbătoare de căldură pot fi atinse temperaturi ale apei de până la 70 °C. Experienţa arată că pentru compresoare cu capacitate de la 7,5 kW în sus, costurile adiţionale pentru aceste sisteme de recuperare a căldurii se amortizează în doi ani. Desigur, cu condiţia unei dimensionări corecte. 3. Considerente în ceea ce priveşte fiabilitatea În mod normal, sistemele de răcire primare ale compresoarelor nu ar trebui niciodată utilizate atât pentru răcire cât şi pentru sistemul de recuperare a căldurii. Motivul este că dacă sistemul de recuperare a căldurii s-ar defecta, răcirea compresorului, şi deci producţia de aer comprimat, ar fi în pericol. Cea mai sigură metodă este de a instala în compresor un schimbător de căldură suplimentar, destinat numai recuperării de căldură. Astfel, în eventualitatea unei defecţiuni sau dacă apa caldă nu este necesară, compresorul poate utiliza sistemul de răcire primar cu aer sau apă şi astfel poate continua să funcţioneze (fig. 2 şi 3).

Schimbător de căldură (intern)

Compresor cu şurub răcit cu aer

Apă rec e

Apă ca

ldă

Rezervor de apă caldă Încălzire cu apă caldă Duş

Fig. 3: Sistem de recuperare a căldurii cu apă caldă

Economii de energie prin optimizarea sistemului

Economii potenţiale de energie prin recuperare de căldură

Fig. 1: Diagrama fluxului de căldură

cu şurub. Şi acest lucru este avantajos chiar şi pentru echipamente mici, deoarece un compresor de 7,5 kW poate să producă cu uşurinţă suficientă căldură pentru a încălzi o locuinţă obişnuită. b) Apă caldă Apa caldă poate fi recuperată pentru diverse scopuri de la un compresor răcit cu aer sau cu apă prin intermediul unui schimbător de căldură instalat în circuitul uleiului de răcire al blocului de compresie. Se utilizează schimbătoare de căldură cu plăci, standard sau autoprotejate, în funcţie de scopul în Fig. 2: Conectarea corectă a compresoarelor la un sistem de recuperare a căldurii

4. Până la 96% energie utilizabilă Cea mai mare parte a energiei recuperabile sub formă de căldură, aproximativ 76%, se găseşte în uleiul de răcire al compresorului, aproximativ 15% chiar în aerul comprimat şi până la 5% sunt pierderile prin căldură din motor. Într-un compresor cu şurub complet închis răcit cu fluid/ ulei chiar şi pierderile de căldură ale motorului electric pot fi recuperate sub formă de aer cald. Aceasta face ca proporţia totală a energiei disponibile sub formă de căldură să ajungă la 96%. Din energia rămasă, 2% radiază din compresor şi 2% rămâne în aerul comprimat (fig. 1).

Investiţia în sistemul de aer comprimat

Costuri cu energia electrică

Costuri de întreţinere

Economii potenţiale de energie

Fig. 4: Recuperarea de căldură oferă un potenţial semnificativ de economii suplimentare de energie

5. Concluzie Recuperarea căldurii rezultată în urma compresiei în scopul utilizării ei constituie un mod inteligent de a îmbunătăţi costurile producţiei de aer comprimat şi de a proteja în acelaşi timp mediul înconjurător; efortul implicat este relativ mic. Investiţia se recuperează rapid în funcţie de condiţiile locale, scopul

pentru care se utilizează căldura şi metoda de recuperare aleasă (fig. 4).

21

www.kaeser.com Capitolul 9

Proiectarea şi instalarea unei reţele noi de distribuţie a aerului comprimat Aerul comprimat este o sursă eficientă de energie dacă toate componentele sale de producţie, tratare şi distribuţie sunt perfect armonizate între ele În plus, proiectarea corectă a sistemului şi dimensionarea şi instalarea corespunzătoare a reţelei de distribuţie a aerului sunt, de asemenea, esenţiale.

1. Producţia economică a aerului comprimat Când se ţine cont de costul energiei, al mediului de răcire, al întreţinerii şi al amortizării utilajelor, costul fiecărui metru cub de aer comprimat produs, este, în funcţie de dimensiunea compresorului, utilizare, stare de funcţionare şi model, între 0,5 şi 2,5 cenţi (Euro). Multe unităţi de producţie pun mare preţ pe producţia de aer comprimat cu adevărat economică. Acesta este şi motivul pentru care compresoarele cu şurub răcite cu ulei au devenit aşa de populare: pot economisi până la 20% din costurile producţiei de aer comprimat faţă de alte tipuri de compresoare. 2. Influenţa tratării aerului asupra reţelei de aer comprimat Oricum, în practică se acordă foarte puţină importanţă tratării aerului comprimat. Acest lucru este regretabil, deoarece, numai aerul tratat corect poate reduce costurile de întreţinere ale consumatorilor de aer şi ale conductelor aferente. Când pe conducte se transportă aer comprimat umed, este esenţial să fie utilizate conducte rezistente la coroziune. De asemenea, trebuie verificat dacă eventuale conducte inadecvate nu au un impact negativ şi asupra calităţii aerului comprimat obţinut după sistemul de tratare. a) Uscătoarele cu refrigerare reduc necesarul de întreţinere Uscarea prin refrigerare oferă o calitate a aerului comprimat suficientă pentru a satisface 80% din aplicaţii. Adesea,

22

uscătoarele cu refrigerare economisesc căderile de presiune cauzate de filtrele din reţeaua de aer şi consumă numai aprox. 3% din energia pe care ar utiliza-o altfel compresorul pentru a compensa aceste căderi de presiune. În plus, economiile de costuri în ceea ce priveşte întreţinerea şi reparaţiile consumatorilor de aer comprimat şi a reţelelor de conducte pot fi cu uşurinţă de zece ori mai mari decât costul uscării prin refrigerare. b) Sisteme combinate cu economie de spaţiu Pentru aplicaţii mici sau locale, sunt disponibile de asemenea şi sisteme de aer comprimat, cu economie de spaţiu, formate din compresor cu şurub, uscător cu refrigerare şi eventual recipient de aer (fig. 1). 3. Proiectarea şi instalarea unei reţele de distribuţie a aerului La proiectarea unei noi staţii de aer comprimat trebuie să se stabilească dacă alimentarea cu aer comprimat se va face la nivel local sau centralizat. Un sistem centralizat este de obicei suficient pentru unităţile de producţie

Fig. 1: Sistemul de aer comprimat AIRCENTER totul într-unul, cu economie de spaţiu, care asigură producţia, tratarea şi stocarea aerului comprimat

plastic costă aproximativ la fel dacă se consideră şi costurile de instalare. Conductele din inox sunt cam cu 20% mai scumpe. Totuşi, metodele de prelucrare mai eficiente au determinat scăderea preţurilor în ultimii ani. Majoritatea producătorilor oferă tabele în care sunt prezentate condiţiile optime pentru fiecare material. Este bine să se studieze aceste tabele înainte de a lua o decizie, să se ia în considerare încărcările viitoare ale reţelei de aer comprimat şi apoi să se stabilească specificaţia pentru reţea. Numai aşa se poate obţine o reţea de aer comprimat cu adevărat bună.

mici şi mijlocii, deoarece nu generează problemele întâlnite într-o reţea de aer comprimat mare, cum ar fi costurile de instalare ridicate, pericolul îngheţului conductelor exterioare neizolate şi pierderile mari de presiune datorate traseelor lungi de conducte. a) Dimensionarea corectă a reţelei Întotdeauna este nevoie de un calcul pentru a dimensiona corect reţeaua de aer comprimat. Acesta calcul se bazează pe regula unei căderi de presiune între compresor şi consumatori (inclusiv sistemul de tratare normal, de ex. uscare prin refrigerare) de maxim 1 bar. Căderile de presiune individuale pot fi considerate după cum urmează (fig. 2):

 Reţea principală  Conducte de distribuţie  Conducte de conexiune  Uscător cu refrigerare

0,03 bar 0,03 bar 0,04 bar 0,20 bar

şi furtunuri Total max.

0,50 bar 0,80 bar

 Filtru/regulator/lubrificator

Această listă arată importanţa calculului căderilor de presiune din secţiunile individuale. De-asemenea ar trebui să se ţină seama de fitingurile turnate şi robinetele de izolare. De aceea nu este suficient ca în cadrul formulei sau al tabelului să se ia în considerare numai lungimea totală a conductelor, ci trebuie determinată lungimea tehnic echivalentă a conductelor. Oricum, în primele etape ale proiectării nu se poate stabili cu acurateţe numărul exact de fitinguri şi robinete. De aceea, lungimea echivalentă a conductelor se estimează înmulţind lungimea totală în linie dreaptă cu un factor de 1,6. Diametrul conductelor poate fi determinat uşor cu o formulă verificată în practică (fig. 3) sau cu ajutorul nomogramelor (anexa 1, pag. 54). De asemenea se pot utiliza serviciile online 'Instrumente utile'

Fig. 2: Componente principale ale unei reţele de distribuţie a aerului: reţea principală (1), conducte de distribuţie (2), conducte de conexiune (3), uscătoare (4), unităţi FRL/ racorduri (5)

∆ p = Cădere de presiune (Pa) Fig. 3: Formula aproximativă pentru determinarea diametrelor conductelor

şi ar trebui înlocuite cu coturi cu rază mare. În loc de robinetele de apă cu sertar obişnuite ar trebui utilizate robinete cu bilă sau fluture cu trecere nerestricţionată. În zonele de aer umed, de ex. doar în camera compresoarelor în cazul sistemelor de aer comprimat moderne, conexiunile la şi de la conducta principală trebuie să se facă de sus sau cel puţin din lateral. Conducta principală trebuie să coboare cu o pantă de 2 la 1000. Cel mai de jos punct al acestei conducte trebuie prevăzut cu posibilitatea montării unui purjor de condens. În zonele de aer uscat, conducta poate fi orizontală cu linii secundare conectate direct în jos.

b) Trasee de conducte cu economie de energie Pentru a economisi energie, traseul conductelor ar trebui să fie cât mai drept şi cât mai direct posibil. De exemplu, se pot evita coturile, atunci când se montează conductele în jurul unui obstacol, repoziţionând traseul în linie dreaptă pe lângă obstacol. Unghiurile drepte, la 90° produc căderi mari de presiune

c) Ce material să utilizăm pentru conducte? Nu se pot face recomandări specifice cu privire la proprietăţile materialelor. Totuşi, datorită sarcinilor termice mari asociate compresoarelor, conductele metalice sunt întotdeauna prima opţiune. Numai preţul nu poate influenţa foarte mult alegerea, deoarece conductele din oţel zincat, cupru sau

de la KAESER (www.kaeser.ro/ Online_Services/Toolbox). Formula aproximativă:

di =

√ 5

1.6 x 103 x V1.85 x L ∆p x ps

d i = Diametrul interior al conductei (m) p s = Presiunea din sistem (absolută în Pa) L V

= Lungime nominală (m) = Debit de aer (m³/s)

d) Important – îmbinarea corectă Conductele trebuie să fie îmbinate fie prin sudare, cu adeziv sau filetate şi lipite cu adeziv. Este foarte important ca îmbinarea să se facă corect, pentru a se asigura că aceasta este stabilă din punct de vedere mecanic şi nu există pierderi de aer, chiar dacă va fi dificil de demontat.

23

www.kaeser.com Capitolul 10

Optimizarea unei reţele existente de distribuţie a aerului comprimat În fiecare an se iroseşte inutil o mare cantitate de bani din cauza sistemelor de distribuţie îmbătrânite sau prost întreţinute, care permit ca energia să se piardă în loc să fie utilizată. Rezolvarea acestor deficienţe necesită o gândire atentă şi implică multă muncă. Prezentăm în continuare câteva sfaturi utile cu privire la recondiţionarea unei reţele de aer comprimat. 1. Cerinţa de bază: aer comprimat uscat La planificarea unei reţele noi, se pot evita greşelile care ar putea genera probleme în viitor. Modernizarea unei reţele de aer comprimat existente nu este întotdeauna simplă şi este fără rost dacă aerul ce alimentează reţeaua de distribuţie este umed. Înainte de a începe o astfel de modernizare, asiguraţi-vă că aerul este uscat la sursă. 2. Ce se întâmplă în cazul în care există o cădere excesivă de presiune în reţeaua de distribuţie a aerului? Dacă căderea de presiune din reţea este mare, chiar şi după instalarea unui sistem de tratare satisfăcător, atunci cauza o constituie probabil depunerile din conducte. Contaminanţii din aerul comprimat se depun pe pereţii conductelor, reducând diametrul efectiv şi îngustând calea de trecere a aerului comprimat. a) Înlocuire sau suflare Dacă depunerile sunt foarte aderente s-ar putea să trebuiască înlocuite secţiuni întregi din conducta afectată. Totuşi, este posibilă suflarea conductelor dacă diametrul interior este doar uşor îngustat de depuneri, urmată de o uscare completă înainte de a le repune în funcţiune. b) Instalarea de conducte suplimentare O bună metodă de a mări diametrul efectiv al unei reţele de aer este de a

24

Presiune de lucru

Fig. 1: Modernizarea unei reţele de aer comprimat prin adăugarea unei reţele inel suplimentare

Fig. 4: Măsurarea pierderilor la consumatorii de aer comprimat şi în reţeaua de distribuţie

t1

t2

t3

T Fig. 2: Mărirea capacităţii reţelei de distribuţie prin adăugarea unor conducte încrucişate

eliminarea, pe cât posibil, a pierderilor de aer din reţea.

conecta o a doua conductă în paralel. De-asemenea poate fi instalată o a doua reţea inel dacă diametrul ţevilor din reţeaua inel existentă este prea mic (fig.1). Dacă este corect dimensionată, o conductă suplimentară sau un inel dublu nu numai că elimină problema căderii de presiune, dar în acelaşi timp măreşte fiabilitatea reţelei de distribuţie în general. Altă posibilitate de a îmbunătăţi curgerea aerului într-o reţea inel constă în utilizarea conductelor încrucişate (fig. 2).

a) Determinarea totalului pierderilor Înainte de a căuta pierderile individuale, trebuie stabilit volumul total al pierderilor din reţea. Acest lucru este relativ simplu de realizat, cu ajutorul unui compresor – toţi consumatorii de aer comprimat sunt conectaţi dar opriţi şi se măsoară timpii de funcţionare în sarcină ai compresorului într-un interval de timp dat (fig. 3). Rezultatele sunt apoi utilizate pentru a stabili pierderile cu următoarea formulă:

3. Identificare şi eliminare pierderi Un prim obiectiv al oricăror lucrări de recondiţionare trebuie să îl constituie

VC x ∑ tx VL = ––––––––––– T

t4

t5

Timp (t)

Fig. 3: Stabilirea totalului pierderilor prin măsurarea timpilor de mers în sarcină ai compresorului cu toţi consumatorii opriţi

Legendă: VL = Pierderi (m³/min) VC = Debit compresor (m³/min) ∑ tx = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 Timpul în care compresorul a mers în sarcină (min) T= Timpul total (min) b) Măsurarea pierderilor la consumatorii de aer În scopul de a determina pierderile la consumatorii de aer comprimat, trebuie ca în primul rând să se măsoare suma tuturor pierderilor de la toate sculele pneumatice, utilajele şi echipamentele conectate (fig. 4). Apoi se închid robinetele de izolare montate înainte de fiecare consumator şi se efectuează iar măsurătoarea pentru a stabili pier-

derile din reţeaua de distribuţie (fig. 5). Diferenţa dintre totalul pierderilor şi pierderile din reţea reprezintă pierderile la consumatori şi racordurile acestora. 4. Unde apar majoritatea pierderilor? Experienţa arată că 70% din pierderile dintr-o reţea de aer comprimat apar pe ultimii metri ai reţelei, adică la punctul de racordare sau în apropierea acestuia. Aceste pierderi pot fi de obicei uşor depistate cu ajutorul soluţiilor de săpun sau a spray-urilor speciale. Reţeaua principală poate prezenta pierderi însemnate numai dacă vechile etanşări cu câlţi din reţeaua alimentată iniţial cu aer umed, au fost uscate prin alimentarea ulterioară cu aer uscat. Pierderile din reţea sunt detectate cel mai bine

Fig. 5: Măsurarea pierderilor în reţeaua de distribuţie a aerului

cu ajutorul aparatelor cu ultrasunete. În momentul în care s-a localizat şi eliminat ultima pierdere, iar diametrul efectiv al conductelor este suficient pentru debitul cerut, vechea reţea redevine un sistem eficient de distribuţie al aerului comprimat.

25

www.kaeser.com Capitolul 11

Analiza necesarului de aer (ADA) – stabilirea situaţiei actuale şi pentru amplasarea şi condiţiile specifice de funcţionare. Cu alte cuvinte: compresoarele, echipamentul de tratare şi reţeaua de conducte trebuie corect alese, dimensionate şi controlate. Mai mult, trebuie asigurată o ventilaţie adecvată şi o modalitate de a trata condensul acumulat şi, dacă este posibil, trebuie să existe o metodă de recuperare a căldurii generate de compresoare. Sistemul KESS de economisire a energiei (Kaeser Energy Saving System) ţine seama de toate aceste aspecte incluzând analiza necesarului de aer, planificarea (fig. 1), realizarea practică, instruirea ulterioară şi service-ul excepţional. Factorii decisivi precum calitatea consultanţei şi selecţia tehnologiei corecte au cel mai mare potenţial în ceea ce priveşte reducerea costurilor care ţin mai curând de consumul de energie şi întreţinere decât de preţul de achiziţie propriu-zis.

Instalaţiile moderne de aer comprimat sunt în general sisteme complexe. Acestea pot fi exploatate în cele mai bune şi economice condiţii numai atunci când se ţine cont de acest lucru în toate etapele incluzând planificarea, extinderea şi modernizarea lor. KAESER a dezvoltat un serviciu complet de instrumente în sprijinul acestor procese. Acesta îmbină elemente clasice cum ar fi componentele staţiei de aer comprimat, consultarea clientului şi consiliere cu ajutorul progreselor moderne în tehnica aerului comprimat. Aerul comprimat este utilizat în mai multe aplicaţii decât poate cineva să-şi imagineze. Dar, cerinţa comună pentru utilizarea eficientă a aerului comprimat este producţia fiabilă şi tratarea aerului comprimat propriu-zis. Sistemul de aer trebuie să poată furniza aer în cantitatea şi la calitatea specificată şi la un preţ corect.

2. Analiza necesarului de aer Punctul de plecare pentru fiecare analiză KESS constă într-o investigaţie amănunţită a cererilor de aer comprimat actuale şi viitoare ale utilizatorului. Acest proces asistat de calculator, elaborat de Kaeser şi denumit ADA (Air

1. Consultanţa influenţează eficienţa Un sistem de aer comprimat este eficient din punct de vedere al costurilor numai dacă este potrivit pentru aplicaţia pe care trebuie să o deservească

Service System Serv )? ice emk-up Saving Syst ingcap acity, bac Energy Energy Sav e (reserv

? vide vice pro Ser d to tem ice nee Sys Serv aving use? sors tem y edin resy S ad neprg lculat Sys om altuare l ca ption cE g rs e in um so th ns in pres ity Acair com³ Sav do /m com Simultane rgy ed Are very tor s us2. Ene deli duty No fac% hine ad / air 1.

Wh 1.1

at fr

ee

n ptio um cons Air , Tools ines mach

mac and ols of to on umpti cons tool, Air per ine mach in m³/m

Lo

of No. tools, s ine mach

cycle %

=

Yes

tor’s Opera ation design

No

=

x

4.

+

x

=

x

+

x

in

=

ols all to n of ptio um cons Air ers um ages cons leak er ork Oth 1.2 netw air sed pres Com 1.3

ai free q'd rs . re Min presso com

r

ery deliv

fro

e m th

future

d for the

ry

/min

+

V Re

ting

com

pres

se

m³r acture Manuf

De

+

Required maxim . Mai

y 2010 04.Ma

ning

on

MV-

I/QU

e-VK Jesk

0301

18-C

ress

ed air

um pressure

2010

-1\04

omp

bar

As per KAESER standard

plan

stati

8--Co

mpre

ssed

air statio

n plann

Minimum pressu

ing-1\

re from

V-03011

Purpose:

bar

Water inlet temper ature

bar

pFXAmax

Water return

+

+

8.7

pFVmax

Comp bar ressor

tInMax

+

Low bar

°C

tRetHR

°C

VWaterHR

°C

tInMin room installation

Cooling water return temperatures Dustin bar ess pDry

+

tInHR

temperature

Water volume

bar pFXmax Cooling water inlet temperatures

8-Comp

ressed

air station

= pMaxReq

essors

(pMaxReq the compressoren

KI/QUM

% °C

m³/h

°C

conditions

tRetMax

°C

tRetMin

°C

pCoolW

bar(g)

Cleanliness Low

High

from the compr

UMV-VKI/Q

marjă de siguranţă

Purpose:

tImin

Water heating

pControl Cooling water pressure

03011

Jeske

Soluţie cu

bar

HrelImax Use of hot air

bar

7.3

n

m³/mi

l .) ode V Total in etc = filter, dra Type/m , (dryer

PImin

Heat recovery

8.3 Maximum relative airmhumidity (at max. intake temperature)

pFXAmin

KESS

Imax

pACmax 8.4 Minimum intake temperature bar er pACmin + ed carbon adsorb from the activat pFSTmax 8.5 re: bar Cooling futu pFSTmin d for the + filter Planne from the sterile Air-cooled

ADA

Energy Savting °C System Service

+

Mas k er VES networ pipeter controll across theMas

used?

Situaţia la faţa locului

CAD

pWmin

Operating conditions

8.1 Maximum intake temperature future:

m³ mp ng n dust co Remaini m³/mi V Other sed Air tent Centrali ption isting oil con consum of ex nts: in in neptio livery Air + n posum ed m³/mfrom the dryers m³/m ge de air mcon eaka marks ectly siz ting V Le fre = V Exis Incorr ent co m³/minRe Total e.g. treatm on + bar(g) control deviati d air/min signed for Compressor serve

Exis

to provide?

cer Planne losses sequen 7.2 Pressure bar _/_ Base load pP intake temperature) troller SAM8.2 Minimum air pressure (at max. 8.6 IS ter con Pipework material of pipe network Alternative: Length

recove

ressors need

Energy Saving System Service bar(g

d? lter Water-cooled microfi the uire from is req lity tment”) bar d air qua Closed sate trea pFXmincooling system presse condenlter combination of com s tment, used lity clas at grade quaOpen from the microfi ed air trea to be 6. Wh cooling system sed air nue mpress Compres bar 8573-1 aining conti eet “Co ISO/DIS pRem FVmin t will to worksh as per ng aini rs tha(refer water al lters fi so Rem Loc from other Cooling water quality: res

m³/m

V Tools

d for the

do the comp

Yes, purp No

in

m³/m

x

um pressure

er Planne at the consum re 8. d working pressu 7.1 Min. require

ose:

x x

Re

Is heat

5.

=

x x

until now

What maxim

ch?

=

x

use d? planne Yes No

7.

No

+

x

x

use up

? ler in use r control a maste

Yes, whi

+

x x

1.4

Is

=

x x

e serv

ivery dby com air del Have stan Free n re m³/mi Pressu many? bar (g)Yes, how

3.

Model

r

acture Ma+nuf

x

x

been in rsued Contin presso

Demand Analysis – analiza necesarului de aer), trebuie să ţină seama de condiţiile specifice aplicaţiei:

planning

-1\04. May

High

bar(g

Ventilation openin

g

bar(g) presen t,

pmin

- pControl)

m²

Not present

2010

Exhaust openin g

Jeske-V

V-030118-Comp

Jeske-VKI/QUM

ressed air station

planning-1\04.

May 2010

present,

m²

Not present Jeske-VKI/QUMV-030118-Compressed air station planning-1\04. May 2010

Jeske-VKI/QUM

V-030118-Comp

ressed air station

planning-1\04.

May 2010

Fig. 2: Chestionar staţie de aer comprimat pentru a aduna informaţii privind sistemele noi şi existente (vezi anexa de la pag. 56 f.)

26

Fig. 1: Sistemul de analiză al aerului comprimat de la KAESER Kompressoren

a) Proiectarea unui nou sistem de alimentare cu aer Se prezintă clientului un chestionar complet care oferă informaţii necesare proiectării noului sistem (fig. 2). Un consultant KAESER poate apoi interpreta acest ghid în vederea stabilirii echipamentelor necesare pentru a face faţă în cel mai eficient mod necesităţilor specifice aplicaţiei de aer comprimat. Întrebările acoperă toate aspectele legate de un sistem de aer comprimat economic şi ecologic. b) Extindere şi modernizare Spre deosebire de proiectele noi, extinderea sau modernizarea unei instalaţii existente oferă de obicei o bază de plecare suficientă pentru proiectare, care să corespundă cerinţelor specifice aplicaţiei. KAESER asigură instrumente de măsură şi echipamente pentru achiziţia datelor cu care se poate stabili precis necesarul de aer în locuri şi la momente diferite. Este important în special să se determine maximul şi minimul, precum şi valorile medii (fig. 8, pag. 29). c) Testarea eficienţei unui sistem de aer existent Se recomandă să se verifice din când în când eficienţa sistemului de aer comprimat cu ajutorul unei analize asistate de calculator care stabileşte dacă încărcarea compresoarelor este (încă) corectă, dacă sistemele de control sunt (încă) corect programate şi dacă proporţia pierderilor de aer este încă acceptabilă. ADA ar trebui utilizată şi dacă compresoarele trebuie înlocuite cu unele noi. Astfel se vor evita eventualele erori în ceea ce priveşte alegerea mărimii compresoarelor care pot determina cicluri de funcţionare ineficiente şi se va putea alege un sistem central de comandă adecvat.

Fig. 3: Planul unei reţele de distribuţie a aerului

d) Schimbări în condiţiile de funcţionare Este bine să fie consultat un specialist atunci când se schimbă condiţiile de funcţionare ale unui sistem de aer comprimat. Deseori modificări simple ale metodelor de tratare a aerului sau stabilirea presiunii potrivite pot fi efectuate pentru a se adapta noilor condiţii, determinând importante economii de bani. 3. Informaţii de la utilizator a) Planul de amplasare Trebuie să existe un plan de amplasare al instalaţiei pentru orientare generală (fig. 3). Acesta trebuie să indice reţeaua principală de aer comprimat, conductele de distribuţie şi conductele de conexiune. De asemenea trebuie indicate detaliile referitoare la diametre şi materiale, punctele principale de racordare şi orice puncte de racordare la sistemul de aer comprimat cu presiuni şi calităţi speciale. b) Aplicaţii ale aerului comprimat Aerul comprimat fiind un mediu foarte

adaptabil, este esenţial ca utilizatorul să ofere detalii exacte cu privire la specificul aplicaţiei aerului: informaţiile furnizate trebuie să includă, de exemplu, dacă aerul este folosit ca aer de comandă, pentru tratarea suprafeţelor, pentru scule rotative, pentru curăţare sau ca aer de proces, etc. c) Compresoare instalate Pe lângă model şi tip, trebuie menţionate, de asemenea, datele tehnice ale compresorului – cum ar fi presiunea de lucru, debitul de aer, consumul de energie, tipul de răcire şi utilizarea căldurii recuperate. d) Tratarea aerului comprimat În ceea ce priveşte tratarea aerului comprimat, este important să se cunoască dacă acest lucru se face la nivel central sau local şi ce clase de calitate sunt necesare. Evident, trebuie specificate datele tehnice ale componentelor iar o schemă de curgere va oferi privirea de ansamblu  necesară (fig. 4, pag. 28).

27

www.kaeser.com Capitolul 11

Analiza necesarului de aer (ADA) – stabilirea situaţiei actuale e) Controlul şi monitorizarea compresoarelor Deoarece economia unui sistem de aer comprimat este semnificativ influenţată atât de caracteristicile compresoarelor individuale cât şi de modul în care interacţionează între ele, este important să fie incluse detaliile privind tehnicile de control şi monitorizare folosite.

5. Inspecţie Etapa cea mai importantă o constituie inspecţia sistemului de aer comprimat. Aceasta trebuie să înceapă întotdeauna din zona cea mai critică, adică acolo unde se aşteaptă cea mai mare cădere de presiune (fig. 5). Experienţa arată că acestea sunt adesea punctele finale de racordare.

bar

a) Furtunuri de conectare, regulatoare de presiune, purjoare de condens În cele mai multe cazuri pierderile de aer din sistem sunt localizate la furtunurile de conectare ale consumatorilor. Acestea trebuie verificate cu grijă. Dacă este instalat un regulator de presiune atunci presiunile (presiunea la intrare şi presiunea la ieşire) trebuie verificate în sarcină (fig. 6). Trebuie verificată funcţionarea şi eliminate eventualele blocaje ale purjoarelor de condens montate înainte de regulatoarele de presiune. Acelaşi lucru se

aplică şi în cazul conductelor conectate direct în jos (fig. 7). b) Robinete de izolare Conductele de distribuţie şi fitingurile acestora ce se ramifică din conducta principală au o influenţă majoră asupra eficienţei sistemului. Robinetele de izolare şi componentele similare joacă şi ele un rol important: acestea trebuie dimensionate adecvat, să fie cu secţiune integrală, tip bilă sau fluture, nu robinete de apă ineficiente sau robinete de colţ.

Condens

Fig. 5: Informativ: inspecţia sistemului de aer comprimat

28

Vopsire cu roboţi

Logger1 K1_B111_10 Logger1 Pressure_before treatment

Logger1 Pressure_Production

Fig. 7: Verificaţi prezenţa condensului la ieşirile de aer comprimat

Fig. 8: Analiza necesarului de aer (ADA) cu presiunea din sistem şi structura consumului de aer a unei unităţi de producţie

c) Inelul principal Cel mai important punct îl constituie detectarea cauzelor căderilor de presiune cum ar fi secţiunile de curgere îngustate.

compresoarelor, ventilaţia, răcirea şi traseul de conducte. În plus, trebuie verificate variaţia totală de presiune a compresoarelor, dimensiunea vasului tampon şi poziţia punctelor de măsură a presiunii de la care sunt controlate compresoarele.

d) Sisteme de tratare a aerului comprimat Cele mai importante criterii de inspecţie în acest caz sunt punctul de rouă sub presiune atins (gradul de uscare) şi căderea de presiune pe fiecare componentă. Pot fi necesare controale de calitate suplimentare în funcţie de aplicaţie.

Staţie de generare aer comprimat

Logger1 K2_B95_10 Logger1 Pressure_vessel

00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00

Fig. 4: Schiţă de mână cu schema de curgere P&I a staţiei de aer comprimat

m³/min

Fig. 6: Combinaţie FRL: filtru - regulator lubrificator

9

29.0 28.0 27.0 26.0 25.0 24.0 23.0 22.0 21.0 20.0 19.0 18.0 17.0 16.0 15.0 14.0 13.0 12.0 11.0 10.0 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00 00:00:00

4. Discuţii între utilizator şi specialist Când informaţiile de mai sus sunt disponibile, specialistul în aer comprimat trebuie să se familiarizeze cu documentele respective şi apoi să discute orice problemă legată de alimentarea cu aer comprimat. Aceste probleme pot fi: presiune scăzută sau fluctuantă, calitatea slabă a aerului şi utilizarea necorespunzătoare a compresoarelor sau probleme cu răcirea.

10

e) Staţia de generare a aerului comprimat Desigur că şi staţia de aer comprimat poate avea propriile sale deficienţe. Trebuie verificate în special poziţia

f) Stabilirea punctelor de măsură pentru ADA La terminarea inspecţiei, specialistul şi utilizatorul hotărăsc punctele în care se vor face măsurătorile. Cerinţele minime constau în puncte de măsură înainte şi după sistemul de tratare a aerului comprimat şi la ieşirea din reţeaua principală. 6. Măsurarea presiunii şi a consumului de aer (ADA) În timpul măsurării presiunii şi a con-

sumului de aer, funcţionarea sistemului de aer comprimat este monitorizată pe o perioadă de minimum 10 zile cu ajutorul unui dispozitiv modern pentru achiziţia datelor. Înregistratorul de date colectează datele relevante şi le transferă unui calculator care creează o diagramă a consumului de aer comprimat. Graficul arată căderile de presiune, fluctuaţiile de presiune şi consum, graficele la mers în gol, perioadele de mers în sarcină şi de oprire a compresoarelor şi relaţia dintre performanţa fiecărui compresor în parte şi consumul respectiv de aer. Pentru a completa imaginea, trebuie aflate şi pierderile de aer. Aceasta se face aşa cum s-a arătat la capitolul 10, (pag. 24 f.) şi necesită închiderea selectivă a unor secţiuni ale reţelei pe perioada weekend-ului.

29

www.kaeser.com Capitolul 12

Stabilirea celei mai eficiente soluţii

Studiile efectuate arată că prin optimizarea meticuloasă a sistemului de aer comprimat s-ar putea economisi mai mult de 30% din costurile medii cu producerea aerului comprimat din întreaga industrie europeană. Aproximativ 70 până la 80% din aceste economii ar proveni din reducerea consumului de energie. Ca urmare a creşterii continue a preţurilor la energia electrică, este mai important ca niciodată ca utilizatorii să determine şi să implementeze cea mai eficientă soluţie de aer comprimat pentru afacerea lor. Folosind calculul de optimizare inclus în KESS (sistemul KAESER de economisire a energiei) este posibil să se compare diferite soluţii de sisteme pentru aplicaţia specifică a utilizatorului şi să fie identificată cea mai eficientă soluţie. Pentru sistemele noi, la baza acestui calcul stă chestionarul standard completat corespunzător. Pentru sistemele de aer existente, calculul se bazează pe caracteristica profilului zilnic stabilit prin analiza cererii de aer comprimat (ADA) (vezi pag. 29, Fig. 8). 1. Analiză asistată de calculator Înainte de a se putea optimiza un sistem existent, sunt introduse în programul KESS toate datele tehnice referitoare la acesta şi orice noi alternative posibile. KESS ajută la alegerea versiunii optime dintre alternativele posibile calculând economia potenţială de costuri. În acelaşi timp se calculează şi consumul de putere momentan în raport cu o cerere de aer comprimat stabilită, incluzând toate pierderile. De asemenea, se poate obţine o imagine precisă a graficului de putere specifică a sistemului pe întreaga perioadă de funcţionare (fig. 1). Aceasta înseamnă că se pot detecta dinainte şi se pot remedia orice puncte slabe în cazul funcţionării la încărcare parţială. Rezultatul general al analizei este o concluzie clară asupra potenţialului de economie şi amortizare.

30

2. Combinaţia este cea care contează În majoritatea cazurilor, alăturarea şi coordonarea unor compresoare de mărimi diferite s-a dovedit a fi alegerea corectă. În general sistemul este alcătuit din combinaţia unor compresoare mari ce preiau consumul de bază cu compresoare de rezervă şi cu compresoare mai mici ce preiau consumul de vârf. Funcţia controlerului central este de a asigura cel mai mic consum de putere specifică. Pentru aceasta, controlerul trebuie să poată selecta automat cea mai potrivită combinaţie între compresoarele de bază şi cele de vârf; maxim 16 compresoare care lucrează într-o bandă de presiune de numai 0,2

bar. Sistemele centrale de comandă inteligente, precum "Vesis" şi "Sigma Air Manager " de la KAESER îndeplinesc aceste cerinţe şi permit controlul avansat al sistemului. În plus, aceste controlere pot fi conectate şi cu alte compresoare şi componente cum ar fi purjoarele de condens, uscătoarele etc. şi permit comunicarea prin schimb de date via sistem bus.

planurile de amplasare şi diagramele de curgere, ci şi imagini 3-D generate pe calculator şi animaţii. Aceasta înseamnă că adesea se pot obţine avantaje din răcirea economică a aerului în ciuda înghesuielii din camera compresoarelor. Răcirea cu aer economiseşte între 30 şi 40% din costuri faţă de sistemele de răcire cu apă (fig. 2a ÷ c).

3. Optimizare structurală Un sistem de aer comprimat nou sau modernizat ar trebui să utilizeze în mod optim spaţiul în care este instalat. Sistemele de proiectare moderne cum sunt cele utilizate de KAESER oferă un sprijin redutabil în acest sens. În timpul proiectării, acestea utilizează nu numai

4. Optimizare funcţionare şi comandă Pentru a asigura furnizarea economică a aerului comprimat pe termen lung, trebuie neapărat să existe un raport costuri/beneficii optim şi o transparenţă totală cu un control eficient. Aici este locul în care calculatorul integrat SIGMA CONTROL de la Kaeser îşi intră în drepturi, prin cele cinci moduri de comandă pre-programate şi capacitatea sa de achiziţie şi transfer a datelor către o reţea locală. La nivelul central de comandă se utilizează un alt calculator industrial, "Sigma Air Manager " (menţionat deja la pag. 18). Sarcina acestuia, pe lângă controlul corespunzător şi monitorizarea sistemului de aer comprimat, este de a achiziţiona toate datele relevante şi de a le transmite unei reţele de calculatoare (Ethernet). Acest lucru poate avea loc prin Internet sau prin programul "SIGMA CONTROL CENTRE". Împreună cu sistemul de vizualizare "SIGMA AIR CONTROL" acest program de calculator poate afişa o listă a tuturor compresoarelor împreună cu datele lor cele mai importante. Cu ajutorul acestuia se poate vedea dintr-o privire dacă sistemul funcţionează corect, dacă mesajele de întreţinere sau alarmele sunt activate şi cât de mare este presiunea din sistem.

Fig. 1: Comparaţie între consumul de putere al unui sistem de aer comprimat existent şi sisteme alternative noi pe parcursul unei perioade de o zi în funcţie de necesarul de aer

Fig. 2a: Amplasare 3-D optimizată CAD a unei staţii de aer comprimat

Fig. 2b: Exemplu de amplasare a unei staţii de aer comprimat

Fig. 2c: Schema de curgere (diagrama P&I) a unui staţii de aer comprimat

31

www.kaeser.com Capitolul 13

Răcirea eficientă a compresorului

Compresoarele convertesc 100% din energia electrică consumată în căldură. Chiar şi un compresor relativ mic, de 7,5 kW, generează un surplus de energie termică suficient pentru încălzirea unei locuinţe obişnuite. De aceea răcirea eficientă este esenţială pentru funcţionarea fiabilă a sistemului de aer comprimat. Căldura generată de compresoare este o sursă ideală de economie de energie. Cu ajutorul unui sistem adecvat căldura poate fi recuperată în proporţie de până la 94% din energia consumată şi dacă aceasta este judicios folosită, costurile producţiei de aer comprimat sunt semnificativ reduse (vezi capitolul 8, pag. 20 f.). Oricum, chiar dacă căldura este recuperată, compresorul tot are nevoie de un sistem de răcire propriu. Costurile răcirii cu aer pot fi cu peste 30% mai mici decât cele pentru sistemele răcite cu apă. De aceea, ori de câte ori este posibil, trebuie preferate sistemele răcite cu aer.

32

de către ventilatorul compresorului, aerul se încălzeşte pe măsură ce trece prin compresor şi se ridică, părăsind camera compresorului printr-o deschidere plasată în apropierea tavanului (fig. 1). Totuşi, acest tip de ventilaţie (convecţie) se recomandă numai în cazuri excepţionale şi pentru compresoare cu putere sub 5,5 kW, deoarece chiar şi soarele sau vântul pot cauza probleme.

Exemplu de staţie de aer comprimat cu sistem de evacuare a aerului şi ventilaţie suplimentară controlată termostatic pentru uscătoarele cu refrigerare

1. Mediul de lucru al compresorului 1.1 Curat şi răcoros este cel mai bine Una din cerinţele principale ale reglementărilor pentru prevenirea accidentelor se referă la instalarea compresoarele astfel încât să se asigure un acces corespunzător şi o răcire suficientă. Reglementările referitoare la instalarea compresoarelor cer ca temperaturile mediului în care funcţionează compresoarele răcite cu aer şi cu ulei nu pot depăşi +40 °C.

1.2 Camera compresorului nu este un spaţiu de depozitare Camera compresorului nu este un spaţiu de depozitare. Aceasta înseamnă că trebuie să fie în permanenţă curăţată de praf şi alte substanţe contaminante, nu trebuie să conţină echipamente fără legătură cu producţia de aer comprimat iar podeaua nu trebuie să fie friabilă. În nici un caz nu este permis ca aerul pe care îl aspiră compresorul să conţină praf sau alte substanţe contaminante din atmosferă fără o filtrare intensivă suplimentară. Dar chiar şi în condiţii obişnuite de funcţionare, aerul aspirat şi aerul de răcire trebuie curăţat cu ajutorul unor filtre corespunzătoare.

Reglementările prevăd, de-asemenea, faptul că substanţele periculoase nu pot fi niciodată eliberate în vecinătatea admisiei compresoarelor. Aceste reglementări reprezintă doar cerinţele minime. Scopul lor este de a minimaliza riscul accidentelor cât mai mult posibil. Funcţionarea şi întreţinerea economică a compresorului implică, oricum, mult mai mult.

1.3 O temperatură corespunzătoare şi constantă Temperatura are o influenţă considerabilă asupra fiabilităţii şi a cerinţelor legate de întreţinerea compresoarelor; aerul aspirat şi aerul de răcire nu trebuie să fie nici prea rece (< +3 °C) nici prea cald (> +40 °C). Acest lucru trebuie luat în considerare în etapele de planificare şi instalare. De exemplu, pe

timpul verii soarele care bate pe pereţii sudici sau vestici ai unei clădiri poate creşte considerabil temperatura din cameră. Chiar şi în cazul unui climat blând, se poate întâmpla ca temperatura să crească peste +40 °C. Din acest motiv deschiderile pentru aerul aspirat şi aerul de răcire trebuie amplasate pe pereţii umbriţi care nu sunt direct expuşi la soare. Dimensiunea deschiderilor este legată de capacitatea compresoarelor instalate şi de metoda de ventilaţie utilizată. 2. Ventilaţia camerei compresorului Indiferent de mediul de răcire al compresoarelor, cu aer sau cu apă, ventilaţia adecvată a camerei compresorului este esenţială. În oricare din cazuri, căldura radiată de compresor de la blocul de compresie şi motorul electric trebuie evacuată din încăpere. Aceasta înseamnă aproximativ 10% din puterea motorului compresorului. 3. Diverse metode de ventilaţie 3.1 Ventilaţie naturală Aerul de răcire este aspirat în încăpere

3.2 Ventilaţie forţată Această metodă foloseşte un flux dirijat de aer de răcire. Ventilaţia este controlată cu ajutorul unui termostat pentru a evita scăderea temperaturii din staţia de compresoare sub +3 °C iarna. Temperaturile joase nu sunt propice pentru funcţionarea compresoarelor, a purjoarelor de condens şi a echipamentelor de tratare a aerului comprimat. Controlul cu ajutorul termostatului este necesar deoarece în cazul ventilaţiei forţate camera compresorului este supusă unui anumit vacuum care preîntâmpină întoarcerea aerului fierbinte în cameră. Există două metode de ventilaţie forţată: 3.2.1 Ventilaţie cu ventilator exhaustor Se instalează un ventilator extractor comandat prin termostat, în deschiderea pentru evacuarea aerului cald din staţia de compresoare (fig. 2). O cerinţă importantă pentru acest tip de ventilaţie este aceea că deschiderea pentru admisia aerului de răcire trebuie să aibă dimensiuni corespunzătoare (vezi figura din dreapta jos); dacă este prea mică, ar putea determina o vidare pronunţată a încăperii ce ar duce la creşterea nivelului zgomotului cauzat de viteza excesivă a curentului de aer. În plus, ar fi pusă în pericol răcirea staţiei de compresoare. Ventilaţia trebuie proiectată în aşa fel încât să limiteze creşterea temperaturii în încăpere datorită căldurii degajate de compresor cu

7 K peste temperatura aerului de răcire admis. Altfel, căldura se acumulează şi cauzează defectarea compresorului. 3.2 Ventilaţie cu tubulatură Compresoarele cu şurub moderne, complet închise oferă o metodă de ventilaţie aproape ideală, cu ajutorul tubulaturii de evacuare. Ventilatorul compresorului aspiră aerul de răcire printr-o fereastră de dimensiuni corespunzătoare şi îl refulează printro tubulatură care îl scoate în afara staţiei de compresoare (fig. 3). Avantajul principal al acestei metode este acela că este permis ca temperatura aerului de răcire să crească mult mai mult, până la aproximativ 20 K peste cea a mediului. Aceasta reduce volumul aerului de răcire necesar. În mod normal, ventilatoarele de răcire ale compresorului au suficientă rezervă de presiune pentru a împinge aerul de răcire prin tubulatură şi afară din cameră. Aceasta înseamnă că spre deosebire de ventilaţia cu ventilator exhaustor, această variantă nu necesită un consum suplimentar de energie. Oricum, aceasta se aplică numai în cazul în care rezerva de presiune a ventilatoarelor este suficientă pentru tubulatura utilizată. Ideal este ca tubulatura de evacuare să fie dotată cu o clapetă controlată termostatic (fig. 4) pentru a redirecţiona aerul cald în camera compresorului pe timp de iarnă pentru a menţine temperatura de funcţionare adecvată. Dacă în camera compresorului sunt instalate şi uscătoare răcite cu aer, compresorul (compresoarele) şi uscătorul (uscătoarele) nu trebuie să-şi influenţeze reciproc fluxurile de aer de răcire. La temperaturi de peste + 25 °C se recomandă creşterea debitului de aer de răcire cu ajutorul unui ventilator suplimentar cu control termostatic, montat special pentru uscătoarele cu refrigerare.

Fig. 1: Ventilaţie naturală pentru compresoare până la 5,5 kW

Fig. 2: Ventilaţie forţată cu ventilator extractor pentru compresoare între 5,5 şi 11 kW

Fig. 3: Ventilaţie forţată cu tubulatură de evacuare pentru echipamente de peste 11 kW

Fig. 4: O clapetă controlată termostatic redirecţionează aerul cald în camera compresorului pe timp de iarnă

33

www.kaeser.com Capitolul 14

Asigurarea pe termen lung a fiabilităţii şi costurilor minime La paginile 22 – 33 ne-am ocupat de lucrurile de care trebuie să se ţină cont la instalarea şi recondiţionarea reţelelor de aer comprimat existente şi de modul în care trebuie planificat şi proiectat un sistem de aer comprimat eficient. Planificarea care ţine seama de consumul de energie şi costuri, şi execuţia, constituie, oricum, numai jumătate din problemă. Pe termen lung, numai funcţionarea eficientă a sistemului de aer comprimat asigură producţia economică de aer comprimat. Efortul de a obţine o eficienţă maximă a sistemului aduce triple economii: creşterea fiabilităţii alimentării cu aer comprimat, scăderea costurilor legate de producţia aerului comprimat şi scăderea semnificativă a consumului de energie. Potenţialul de economie de energie este cel puţin impresionant, studiul european "SAVE II" EU arătând amploarea economiilor potenţiale care pot fi realizate: compresoarele din UE au consumat 80 miliarde kWh în anul 2000. Cel puţin 30% din această energie putea fi economisită. (fig. 1). 1. Ce înseamnă eficienţă optimă? Eficienţa unui sistem de aer comprimat se reflectă în structura costurilor.

7% 16%

36%

■ Alte motoare ■ Pompe ■ Compresoare de aer comprimat ■ Ventilatoare ■ Compresoare frigorifice

18%

■ Sisteme de transport pneumatic

22%

Fig. 1: Cantitatea de energie consumată atribuită compresoarelor de aer comprimat în raport cu energia consumată de motoarele electrice industriale din UE (sursa: SAVE II (2000)

Nivelul optim nu este niciodată acelaşi deoarece acesta depinde de compania respectivă şi producţia acesteia. Factorii critici sunt durata de funcţionare a compresorului, presiunea de lucru şi alţi parametrii comerciali. Exemplul ilustrat înfăţişează un sistem optimizat cu compresoare răcite cu aer, pe o perioadă de funcţionare de 5 ani, costuri cu energia de 8 cenţi/kWh, dobândă de 6%, presiune de lucru 7,5 bar, calitatea aerului conform ISO 8573-1: conţinut remanent de ulei clasa 1, conţinut de praf clasa 1, conţinut de apă clasa 4. Exemplul arată cum chiar şi în condiţii optime, consumul

Costuri energetice la compresor

63 %

Costuri energetice la tratarea aerului

6%

Costuri de întreţinere compresor

3%

Costuri de întreţinere sistem de tratare a aerului

1%

Investiţie compresoare

13 %

Costuri cu investiţia în sistemul de tratare a aerului

5%

Costurile de instalare / de control

7%

Tratarea condensului (tot)

1%

Punere în funcţiune / instruire

1%

Fig. 2: Structura costurilor unui sistem de aer comprimat optimizat

34

2%

de energie îşi ia încă partea leului din costurile totale ale aerului comprimat (aproximativ 70%) (fig. 2). Un studiu din 2003 al Universităţii din Coburg (fig. 3, pag 35) a evidenţiat ineficienţa staţiilor de aer comprimat din Germania. 2. Menţinerea eficienţei Oricine este interesat de sistemele de aer comprimat economice pe termen lung ar trebui să studieze cu atenţie următoarele puncte: 2.1 Întreţinere în funcţie de cerere Controlerele interne moderne ale compresoarelor precum SIGMA CONTROL, şi sistemele de gestiune a aerului comprimat de tipul SIGMA AIR MANAGER 2, bazate pe calculatoare industriale, oferă informaţii exacte referitoare la intervalele la care trebuie efectuate lucrările de service pentru componentele sistemului de aer comprimat. Aceasta a permis întreţinerea preventivă şi lucrările de service în funcţie de cerere. Rezultatul constă în costuri de întreţinere mai mici, precum şi eficienţă şi fiabilitate crescute. 2.2 Alegerea echipamentelor potrivite Există pericolul unor false 'economii' în ceea ce priveşte producţia de aer comprimat şi consumul în locuri nepotrivite,

de ex. utilizarea unui echipament ieftin care are nevoie de o presiune de lucru mai mare. Costul generării unei presiuni de peste 6 bar s-ar ridica repede peste nivelul preţului suplimentar plătit pentru un compresor mai eficient care lucrează la o presiune mai mică. De aceea, în ceea ce priveşte specificaţiile unor noi maşini productive, consumatoare de aer comprimat, presiunea necesară a aerului comprimat este la fel de importantă ca şi alimentarea cu curent electric, de aceea ar trebui scrise directive pentru achiziţionarea unor asemenea maşini de producţie care să acopere atât alimentarea cu aer comprimat cât şi cea cu energie electrică.

Deficienţele

din staţiile de aer comprimat şi zonele de producţie

Staţia de aer comprimat 30%

Tratament inutil

50%

Electroventile / purjoare cu flotor

90%

Lipsa sistemului de umplere a reţelei

60%

Configurare incorectă a compresorului

90%

Uscător cu refrigerare cu by-pass de gaz fierbinte

70%

Lipsa recuperării de căldură

2.3 Cerinţe noi legate de modificarea volumului producţiei 2.3.1 Consumul de aer comprimat a) Modificarea producţiei În majoritatea unităţilor de producţie, cererea de aer comprimat variază de la schimb la schimb. Dacă acest lucru nu este luat în considerare, se poate întâmpla ca după o modificare a producţiei compresoarele să funcţioneze mult sub capacitate într-un schimb, pe când în celălalt schimb nu se poate satisface consumul – nici măcar cu compresorul de rezervă. Prin urmare, sursa de aer comprimat trebuie proiectată pentru a se adapta la orice modificări de acest fel. b) Extinderea producţiei În acest caz trebuie adaptate nu numai capacitatea compresorului ci şi reţeaua de conducte şi echipamentele de tratare a aerului pentru a putea face faţă cererii crescute. Se recomandă să se măsoare cu precizie şi să se înregistreze consumul de aer comprimat al compresorului existent pentru a strânge suficiente informaţii detaliate în vederea modificării sau extinderii economice

Lipsa sistemului de control sau sisteme de control reglate incorect

60%

20%

Staţie murdară / contaminată

Probleme cu ventilaţia / exhaustarea staţiei de aer comprimat Tratare inadecvată / lipsă a aerului comprimat

50%

20%

Producţie Furtunuri de aer comprimat prea lungi

20% 40%

Robineţi cu sertar

50%

Diametre de conducte inadecvate Condens în reţeaua de aer

0

20% 20

40

60

80

100

Întreprinderi intervievate (în %) Fig. 3: Pentru concluziile originale, vă rugăm să consultaţi analiza rezultatelor auditurilor sistemelor de aer comprimat efectuate de către KAESER KOMPRESOREN în cadrul campaniei "Aer comprimat eficient". Teza: Anja Seitz, Universitatea din Coburg, specializare: Inginerie Mecanică (2003)



35

www.kaeser.com Capitolul 14

Asigurarea pe termen lung a fiabilităţii şi costurilor minime a sistemului de furnizare a aerului comprimat. 2.3.2 Fiabilitatea furnizării aerului Este absolut normal ca în sistem să fie inclus un compresor de rezervă care să poată asigura consumul atunci când alt compresor este oprit pentru service sau este înlocuit şi care să poată ajuta sistemul să facă faţă unor creşteri ocazionale ale cererii. Cu toate acestea, unei asemenea capacităţi de rezervă trebuie să îi corespundă o capacitate de rezervă în ceea ce priveşte tratarea aerului. În caz contrar, calitatea aerului

SIGMA AIR CONTROL plus Settings System status Current system pressure System data Event history Process data history Costs Energy costs: Image

►

Load/idling costs

Costs: €

1:Load

15347.80

€

2:Idling

296.45

€

Indicators

General costs:

Start of record:

00:00:10

3:Maintenance

1152.02

€

Total costs

4:Maintenance

1617.35

€

5:Downtime

0.00

€

6: Other

348.98

€

6: Other

0.00

€

6: Other

0.00

€

6: Other

0.00

€

6: Other

0.00

€

Sum 2934.49

€

1:Load

15347.80

€

15347.80

€

296.45

€

1152.02

€

2:Idling

296.45

€

81.80

%

1.58

%

6.14

%

Total

18762.60

€

Resetting the time: Currency fluctuation:

1:Load

Accept

2:Idling

4:Miscellaneous

System data

Network pressure.............. 6.25 bar

Event history

Demand pressure.............. 6.15 bar Pressure max.................... 7.41 bar Pressure min..................... 5.79 bar

Data recall

Free air delivery................. 3,150 m³/min

5:Downtime

2

1

4:Material

€

0.00

€

1671.35

€

1.86

%

0.00

%

8.62

%

3

F3

4

5

2: ASD 32 3: BSD 62

F5

F4

6

Fault Local mode

Costs

F2

Maintenance/Warning

1: SK 19

Process data history

3:Maintenance

348.98

4: SK 19

F6

7

8

Date

Time

State

Message

No.

15.04.11

Time

KQ:

OIL SEPARATOR Garage

176

Fig. 5c: Privire de ansamblu: Sistem de management şi control

utilajelor (fig. 4). De aceea este vital să se monitorizeze aceste probleme şi să se ia măsuri prompte ori de câte ori apar. Se recomandă măsurarea regulată a pierderilor totale cu ajutorul unor sisteme moderne de control şi monitorizare cum ar fi SIGMA AIR MANAGER. Dacă se înregistrează o creştere a consumului, pierderile trebuie să fie identificate şi eliminate.

2.4 Monitorizarea pierderilor de aer comprimat Pierderile apar în orice reţea de aer comprimat şi pot provoca pierderi considerabile de energie. Principala cauză o constituie uzura sculelor, a conexiunilor furtunurilor şi a componentelor

3. Gestiunea costurilor asigură eficienţa Datele obţinute prin analiză în etapa de planificare sunt utile şi pentru funcţionarea ulterioară. Odată ce sistemul este

SIGMA AIR CONTROL plus System status Current system pressure Event history Process data history Network pressure

System status

Actual pressure

6.24

bar

Average

6.38

bar

Required pressure

6.15

bar

Minimum

6.14

bar

pt

5.95

bar

Pressure performance

99.6

%

Event history

Free air delivery

7.00

Specific power Compressor status

6.00

Load/idle/ Total power

5.00

Analogue inputs -

4.00

Progress over time Analogue inputs Cumulative display

3.00 2.00

Costs Data recall

1.00 0.00 13:00:00 20.04.11

13:15:00

X

13:30:00

13:45:00

14:00:00

14:26:20

Time

5

1 hour

0

Ready

Fig. 5d: Consumul de aer comprimat SIGMA AIR CONTROL plus

Network pressure

Contact / Service

Specific power Actual value Reference value Time 11:44:50

5.22

kW/m³/min

Average

5.32

kW/m³/min

5.85

kW/m³/min

Minimum

5.14

kW/m³/min

Spec. power / kW/m³/min Max. display value:

Air delivery

Compressor status

m³/min

instalat şi în funcţiune, nu este nevoie de o analiză specială pentru a obţine alte date. Aceste funcţii sunt preluate de către controlerele centrale moderne precum SIGMA AIR MANAGER. Astfel se constituie baza pentru pentru auditul sistemului de aer comprimat şi pentru gestiunea eficientă a costurilor cu aerul comprimat (fig. 5a to e). Cu cât mai mulţi utilizatori care introduc transparenţa în ceea ce priveşte costurile lor de aer comprimat, investighează toate economiile potenţiale şi acordă prioritate mai degrabă eficienţei energetice decât preţului de achiziţie al utilajelor de aer, cu atât mai mult ne vom apropia de atingerea procentului calculat de 30% în ceea ce priveşte economia de energie. Acest lucru nu este bun doar pentru eficienţa economică ci şi în beneficiul mediului înconjurător.

System pressure ►

►

6.70

3,150

Free air delivery

FAD / m³/min

Process data history

20.04.15 14:19:10

Time

14:26:20

Time

System data

Pressure (bar)

Specific power

Contact / Service

Free air delivery

Current system pressure

Settings System status Current system pressure System data Event history Process data history

Network pressure

System data

SIGMA AIR CONTROL plus Settings

Contact / Service

Settings

Air delivery

36

Operating mode................. STATION AUTO

Ready

►

2.3.3 Schimbarea calităţii aerului Dacă este nevoie de aer comprimat de calitate mai bună atunci procedura diferă după cum sunt afectate toate sectoarele sau un singur sector. În primul caz, simpla re-echipare a staţiei de compresoare nu este suficientă. Conductele care au transportat aerul comprimat de calitate mai slabă trebuie curăţate sau schimbate. În cel de-al doilea caz se recomandă un

SIGMA AIR MANAGER 8/4

pressure

F1

tratament local al aerului comprimat care să asigure calitatea cerută. Debitul de aer prin echipamentele locale de tratare trebuie limitat. Aceasta asigură faptul că o creştere a cererii peste nivelul la care sunt dimensionate echipamentele nu duce la scăderea calităţii aerului comprimat.

va avea de suferit în momentul în care compresorul de rezervă se alătură celor care funcţionează continuu. De aceea, pentru fiecare compresor în rezervă trebuie asigurat un sistem de tratare adecvat (uscător/ filtru).

Load/idle

Current system

Display period (max. 1 year) Starting date End date

Fig. 5a: Sistem de management: Analixa costurilor cu aerul comprimat (interfaţă web)

Fig. 4: Depistarea pierderilor cu ajutorul ultrasunetelor

Contact / Service

Settings ► System status

Energy costs: Table

Data recall

SIGMA AIR CONTROL plus

Contact / Service

Total costs

Specific power

6.3

kW/m³/min

Accept

7.00

Compressor status 6.60

Load/idle/ Total power

Load/idle/ Total power

6.50

Analogue inputs – Progress over time

6.40

Analogue inputs – Cumulative display

6.30

6.50

Analogue inputs Progress over time

6.00

Analogue inputs Cumulative display 5.50

6.20

Costs Data recall

Costs Data recall

6.10

5.00

6.00

4.50

5.90 13:00:00

11:30:00

11:45:00

12:00:00

12:15:00

12:30:00

Y Zoom Ready

Fig. 5b: Curbă de presiune

X

1 hour

15.06.15 11:05:00

11:30:00

11:05:00 15.06.10

Time

20.04.11 5

Y Zoom +

0

X

1 hour

11:45:00

12:00:00

12:15:00

12:30:00

Time

5 0

Ready

Fig. 5e: Putere specifică necesară

37

Sfaturi practice 1-7

www.kaeser.com 1

Economii prin optimizarea presiunii

Eficienţa unui sistem de aer comprimat nu depinde doar de presiunea de lucru corectă. Acţiuni corective mici pot avea foarte adesea influenţe mari.

6,0 bar/4,0 bar

Presiunea la consumatorii de aer 6 bar

Balansor

Presiune la punctele de racordare:

6,1 bar

În multe cazuri, conexiunea la sculele pneumatice se prezintă astfel: în aşteptare, presiunea la grupul FRL este de 6,1 bar iar la sculă avem 6,0 bar. Totuşi, această presiune nu este aceeaşi cu presiunea din timpul lucrului.

Sculă pneumatică în aşteptare Furtun spiralat

Robinet de izolare

7,5 ÷ 9,5 bar

Combinaţie FRL: filtru - regulator - lubrificator

Cădere de presiune la scule – ce este de făcut? Măsurarea presiunii la nivelul sculei pneumatice indică uneori o scădere considerabilă de presiune. În exemplul următor, această scădere este de 2 bar; cu alte cuvinte scula pneumatică livrează doar 54% din performanţele sale nominale.

Exemplu: Sculă pneumatică cu furtun spiralat – presiune de 6,0 bar fără consum de aer comprimat 4,0 bar cu scula în funcţiune = 2 bar cădere de presiune în timpul funcţionării sculei: doar 54 % din performanţele nominale!

Balansor 6,0 bar Reducerea presiunii din sistemul care funcţionează între 8 şi 10 bar 6,1 bar

Scula este în aşteptare

În general cauzele pot fi remediate foarte uşor: a) Conexiune cu secţiune insuficientă: utilizaţi un cuplaj rapid cu secţiune de curgere mărită

Robinet de izolare

Pur şi simplu este o risipă de energie: raportul de compresie mai mare decât este necesar, cu reducerea presiunii la consumatorii de aer comprimat...

Furtun neted

Presiune de 6 bar la consumatorii de aer

Combinaţie FRL: filtru - regulator - lubrificator

b) Reglaj incorect al regulatorului de presiune: deschideţi regulatorul mai mult. c) Presiune prea mică în sistem: Creşteţi presiunea în sistem sau instalaţi o conductă cu un diametru mai mare. d) Furtunul spiralat este prea mic: Utilizaţi un furtun spiralat mai mare sau – preferabil – un furtun neted. e) Cădere de presiune în separatorul de condens local: Uscaţi aerul comprimat la nivel central (separatorul devine de prisos). Aceştia sunt paşii simpli pentru a restabili presiunea optimă la scula pneumatică (6 bar, în acest caz) şi

40

Regulator de presiune deschis şi mai mult

Separatoarele de condens şi furtunurile spiralate sunt o poierdere de energie: adoptaţi în schimb uscarea centralizată şi folosiţi furtunuri netede

funcţionarea acesteia la 100% din capacitate. Economie de energie – în sensul corect Regulatoare de presiune afectează eficienţa utilizării aerului comprimat într-o măsură mai mare decât se estimează în general. În acest exemplu, sistemul de aer comprimat funcţionează între 8 şi 10 bar. Presiunile de 7,5 şi respectiv 9,5 bar de la punctele de racordare sunt reduse la 6 bar de un regulator de presiune. Pentru a economisi energie, presiunea din sistem este redusă între 6,8 şi 7 bar. Aceasta înseamnă că în reţea este disponibilă o presiune de

6,1 bar la punctele de racordare, dar pentru scula pneumatică rămân numai 4 bar disponibili. Această configuraţie are consecinţe nedorite: prelucrarea durează mai mult, rezultatele pot fi necorespunzătoare din cauza presiunii insuficiente iar compresoarele funcţionează mai mult decât este necesar. Pe de altă parte, economiile dorite pot fi atinse cu uşurinţă şi fără probleme nu doar prin reducerea presiunii sistemului, dar, de asemenea, şi cu ajutorul furtunurilor netede, prin eliminarea separatoarelor de prisos şi prin deschiderea regulatoarele de presiune de la consumatorii de aer.

Reducerea presiunii din sistemul care funcţionează între 6,8 şi 7,0 bar ...în schimb, reduceţi presiunea din sistem şi deschideţi mai mult regulatorul de presiune

41

www.kaeser.com 2

Presiunea corectă la conexiunea de aer

Presiunea în staţia de compresoare este corectă, dar presiunea este prea mică la echipamentele consumatoare de aer. Care este cauza? În acest caz, furtunurile, cuplajele rapide şi regulatoarele de presiune sunt de obicei cele incriminate. Dar de multe ori presiunea la punctul de racordare în sistem este prea mică: de exemplu, de la 6,8-7 bar disponibili iniţial pentru scule, rămân doar 5 bar. Operatorii adoptă la rândul lor, de multe ori o rezolvare rapidă: "Să setăm repede presiunea la staţie cu un 1 bar mai mare, cui îi pasă!" Dar aceasta este problema, deoarece pentru fiecare creştere de presiune cu 1 bar, consumul de energie al staţiei de compresoare creşte cu 6% – iar rata pierderilor creşte, de asemenea, semnificativ. Prin urmare, este recomandabil să se identifice cauzele şi să se implementeze o soluţie adecvată. Reţeaua de conducte o posibilă sursă de probleme Când presiunea la ieşirea din compresor este corectă şi nu există nici o

reducere disproporţionat de mare datorită componentelor de tratare din aval, problema poate fi numai în reţeaua de conducte. Aceasta se împarte în trei secţiuni: conducta principală, conducte de distribuţie şi conducte de conexiune (fig.1). Într-un sistem de aer comprimat optimizat sunt rezonabile, din punct de vedere al eficienţei, următoarele căderi de presiune. Conducta principală (1): Conducte de distribuţie (2): Conducte de conexiune (3): Suplimentar: Uscător cu refrigerare (4): Grup FRL/ racord (5) Total:

0,03 bar 0,03 bar 0,04 bar 0,2 bar 0,5 bar 0,8 bar

Eliminarea "gâtului de sticlă" La o inspecţie mai atentă, este de multe ori evident că, deşi conductele pricipale şi de distribuţie au dimensiunile corecte, liniile de conectare sunt prea mici. Pentru aceasta, conductele nu trebuie să fie mai mici de DN 25 (1"). Pentru determinarea precisă a diametrelor conductelor, KAESER KOMPRESSOREN vă oferă serviciile online 'Instrumente utile':

www.kaeser.ro/Online_Services/ Toolbox/Pressure_drop/. De asemenea, poate fi utilizată o nomogramă specială; vă rugăm vedeţi anexa 1, pag. 54 f. Asigurarea conexiunilor corecte Pentru a preveni întreruperile şi daunele cauzate de eventualele acumulări de condens, conexiunile între conductele de distribuţie şi de conectare trebuie concepute sub formă de "gât de lebădă" (fig. 2): conductele descendente direct pot fi utilizate numai în cazul în care posibilitatea formării condensului în conducte este 100% exclusă (fig. 3). Conexiunea optimă, cu o cădere maximă de presiune de 1 bar între compresor şi scula pneumatică, este ilustrată la pagina 40.

Fig. 1: Componente principale ale unei reţele de distribuţie a aerului: reţea principală (1), conducte de distribuţie (2), conducte de conexiune (3), uscătoare (4), unităţi FRL/ racorduri (5)

Fig. 3: Conductă descendentă direct

Fig. 2: Gât de lebădă

42

43

www.kaeser.com 3

Distribuţia eficientă a aerului comprimat

temul are şi avantajul că poate fi închis pe secţiuni, în funcţie de necesităţi.

Există trei moduri de a distribui aerul comprimat de la sistemul compresor până la punctele de utilizare: conductă simplă cu ramificaţii, inel principal sau reţea de distribuţie. Stabilirea celui mai adecvat sistem de distribuţie depinde de tipul întreprinderii. Atunci când ne uităm la utilizarea eficientă a aerului comprimat, este important nu numai să ne concentrăm pe producţia de aer cu economie de energie, dar să luăm în considerare, de asemenea, şi cea mai eficientă metodă de distribuire a aerului. Citiţi mai departe pentru a afla cum...

Proiectarea conductei principale Funcţia unei conducte principale de aer comprimat este de a conecta conductele individuale de distribuţie pentru diferitele zone (clădiri) de producţie cu staţia generatoare de aer comprimat. Dimensiunile şi capacitatea unei conducte principale sunt dictate de debitul total de aer livrat de compresoare în sistemul de aer comprimat. Se va avea grijă la căderea de presiune aferentă să nu depăşească 0,03 bar. Fig. 1: Conductă simplă cu ramificaţii

Conductă simplă cu ramificaţii Instalarea unei conducte cu diverse conexiuni către consumatorii individuali (fig. 1) este relativ simplă. Lungimea conductei necesare pentru traseul principal este relativ scurtă, dar trebuie să aibă un diametru suficient de mare pentru a satisface întreaga cerere a sistemului de aer comprimat. Aceasta înseamnă că diametrul conductei trebuie să fie semnificativ mai mare decât la conductele pentru inel principal sau reţea de distribuţie. Conductele de conexiune la consumatorii de aer, de asemenea, trebuie să fie mai mari în diametru, din cauza distanţei crescute faţă de conducta principală. În plus, această soluţie nu permite închiderea pe secţiuni a sistemului, în scopul de a facilita extinderea sau activităţile de curăţare, de exemplu. De aceea conducta simplă cu ramificaţii este cea mai potrivită pentru întreprinderi mici. Inel principal de distribuţie Instalarea unui inel principal (fig. 2) este mult mai complexă dar are un avantaj major faţă de conducta simplă: dacă se face comparaţia la acelaşi consum de aer comprimat, lungimea şi diametrul conductelor de conectare pot fi reduse la jumătate. Prin urmare, pot fi folosite conducte cu diametru mai mic pentru aceeaşi capacitate. Conductele

44

Fig. 3: Distribuţia aerului comprimat cu reţea de conducte

Aer de la un singur compresor Dacă un singur compresor de aer comprimat furnizează aer către mai multe zone (ex. hale de producţie), atunci conductele aferente pentru fiecare zonă trebuie să fie capabile să asigure volumul maxim de aer comprimat cerut de respectiva zonă. Din nou, căderea de presiune aferentă nu trebuie să depăşească 0,03 bar. Conductele grupate într-un distribuitor din staţia de aer comprimat oferă avantajul de a putea închide cu uşurinţă sectoare întregi de lucru, după necesităţi. De asemenea, prin adăugarea echipamentului de măsurare a debitului, se poate determina cu uşurinţă consumul de aer al fiecărei zone (fig. 4).

Fig. 2: Inel principal de aer comprimat

de conectare sunt foarte scurte şi doar rareori sunt instalate conducte mai mari de DN 25. De asemena, trebuie prevăzuţi un număr suficient de robineţi de izolare pe inelul principal, deoarece aceştia permit ca anumite secţiuni ale conductei să fie scoase din funcţiune pentru extindere sau activităţi de curăţare, lăsând restul instalaţiei de aer să funcţioneze normal. Reţea de distribuţie O reţea de distribuţie este perfectă pentru companiile cu instalaţii mari. Designul este foarte similar cu un inel principal, dar include legături longitu-

dinale şi transversale suplimentare, care transformă sistemul într-o adevărată reţea de conducte (fig. 3). Desigur, acest sistem este cel mai complicat de instalat, dar orice efort suplimentar este mai mult decât recompensat de avantajele pe care le aduce. Structura de tip reţea oferă o sursă sigură şi eficientă energetic de aer comprimat pentru hale de producţie mari, fără să fie nevoie de conducte cu dimensiuni excesiv de mari. Dimpotrivă, diametrele conductelor pot fi păstrate la o dimensiune similară cu cele dintr-un sistem inelar instalat într-o întreprindere mică sau mijlocie. Sis-

Fig. 4: Sistem de distribuţie aer comprimat cu o staţie centrală pentru mai multe zone de producţie

Aer de la mai multe compresoare Dacă mai multe compresoare furnizează aer comprimat pentru un sistem de distribuţie mare, atunci conductele trebuie să aibă suficientă capacitate pentru a fi capabile să furnizeze debitul maxim de aer de la cele mai mari compresoare din fiecare zonă de producţie. Din nou, căderea de presiune între fiecare compresor şi punctele de distribuţie nu trebuie să depăşească 0,03 bari, altfel devine necesară instalarea unor sisteme de reglare complicate şi costisitoare (fig. 5). Fig. 5: Sistem de distribuţie aer comprimat cu două staţii şi sistem central de comandă pentru mai multe zone de producţie

45

www.kaeser.com 4

Conductele din staţia de aer comprimat

Reţeaua de conducte nu distribuie doar aer comprimat în zonele de producţie ale companiei, ci şi interconectează compresoarele şi alte componente ale instalaţiei de aer comprimat cu întregul sistem. La instalarea sistemului, pentru a asigura cea mai bună eficienţă şi fiabilitate posibilă, trebuie luaţi în considerare mai mulţi factori importanţi. În general, reţeaua de conducte trebuie proiectată astfel încât, la capacitate maximă, căderea de presiune aferentă să rămână sub 0,01 bar. De asemenea, este recomandat să se utilizeze numai conducte din metal, care rezistă mai bine la sarcini termice diferite. Conectarea conductelor de distribuţie a aerului comprimat Cel mai bun mod de a conecta conductele din staţia de compresoare la reţeaua de distribuţie a aerului este de a utiliza un distribuitor. Distribuitorul funcţionează ca un punct central de alimentare pentru toate conductele de distribuţie (fig. 1.1) şi, dacă este necesar, permite închiderea sistemului pe sectoare individuale de lucru. Instalarea conductelor în 'zona de aer umed' Instalarea unui colector de condens în aşa-numita 'zonă de aer umed', adică pe secţiunile de conducte amplasate în aval de compresoare şi în amonte de uscătoare trebuie evitată, pe cât posibil. Altfel, conducta trebuie să coboare înspre colectorul de condens, care trebuie purjat prin intermediul unui purjor de condens dedicat (fig. 2). Conectarea corectă a componentelor Componentele individuale ale staţiei de compresoare (compresoare, uscătoare etc.) trebuie conectate la conducta de aer principală de sus în jos. De asemenea, este posibilă conexiunea din

46

Dimensiunea conductei colectoare Pentru a evita contrapresiunea inutilă datorită staţionării condensului, conducta colectoare (colectorul) de condens trebuie să fie de minim ½”.

Fig. 1.1

Conexiune de sus în jos Evacuarea de la purjoare trebuie conectată la colectorul de condens de sus în jos, astfel încât punctele de drenaj să nu se influenţeze unul pe altul (fig. 3a (1)).

Distribuitor

Fig. 1.2 Fig. 1: Staţie de aer comprimat cu conductă colectoare

lateral pentru conducte începând de la DN 100 (fig. 3 a/b). Fig. 2.1

Conectarea compresoarelor Pentru a evita transmiterea vibraţiilor, conectarea compresoarelor la reţeaua de distribuţie a aerului trebuie făcută cu conexiuni flexibile. Conexiunile cu furtun sunt adecvate pentru conducte până la < DN 100 (fig. 4). Un suport de fixare anti-vibraţie trebuie montat între furtun şi primul cot al conductei pentru a se evita forţarea conductelor (fig. 4.1). Pentru conducte de la DN 100 în sus, trebuie folosite compensatoare axiale (fig. 3b) în loc de furtunuri, pentru a evita transmiterea vibraţiilor între compresor şi sistemul de ţevi. Purjarea corectă a condensului Eliminarea sigură a condensului este esenţială pentru a asigura optimizarea performanţelor şi disponibilitatea sistemului de aer comprimat. Există câteva erori care trebuie evitate, mai ales atunci când vine vorba de instalarea ţevilor de aer comprimat. În ciuda tehnologiei avansate actuale, ţevile

Fig. 3a (1)

Separator de apă

Colector fără presiune - cu pantă Colectorul de condens trebuie montat cu o pantă care să asigure curgerea liberă şi nu trebuie să fie sub presiune. Purjoarele de condens de la diverse componente ale sistemului (ex. separator centrifugal, recipient de aer, uscător cu refrigerare, filtre de aer) care funcţionează la presiuni diferite trebuie să purjeze doar într-o astfel de conductă. Dacă acest lucru nu este posibil, trebuie utilizate puncte de conexiune diferite la echipamentul de tratare a condensului (Aquamat). Mai multe echipamente de tratare Dacă este necesar, ca urmare a volumelor mari de condens, să se utilizeze mai multe echipamente de tratare, atunci conducta principală de condens trebuie conectată la un distribuitor de condens (fig. 1.2).

Fig. 3a: Conectare uscător cu refrigerare şi purjor de condens (de sus în jos)

Fig. 3b: Conexiune la compresor cu compensator axial anti-vibraţie

Fig. 4.1

Fig. 2: Ţeavă cu capcană cană de condens şi purjă

utilizate pentru a conecta sistemele de tratare a condensului sunt adesea incorect instalate. Însă aceste probleme pot fi evitate foarte uşor, urmând sfaturile simple de mai jos: Izolarea purjorului de condens Purjoarele de condens trebuie să poată fi izolate prin intermediul robinetelor cu bilă astfel încât să poată fi îndepărtate cu uşurinţă din sistemul de aer comprimat pentru efectuarea lucrărilor de întreţinere (fig. 2.1).

Sisteme cu presiune peste 15 bar Pentru sistemele cu presiuni de peste 15 bar, înainte de intrarea condensului în echipamentul de tratare, trebuie utilizată o cameră de expansiune de înaltă presiune separată.

Fig. 4: Conexiune la compresor cu racord flexibil anti-vibraţie

47

www.kaeser.com 5

6

Instalarea corectă a compresoarelor

Ventilaţia staţiei de aer comprimat (aspiraţie)

Locul de instalare şi mediul de lucru al unui sistem de aer comprimat influenţează considerabil eficienţa şi fiabilitatea generării aerului comprimat. Aici sunt trei reguli care merită amintite...

Ventilaţia adecvată a staţiei de compresoare nu măreşte numai disponibilitatea aerului, dar, de asemenea, ajută la minimizarea costurilor de întreţinere. Iată ce este de făcut:

1. Păstraţi curăţenia în staţie Nivelul de curăţenie şi întreţinere din multe sisteme de aer comprimat lasă mult de dorit, chiar dacă nu arată ca cel prezentat în fig. 1. Mai presus de toate,

Fig. 1: Staţia de aer neglijată

curăţenia înseamnă protecţia echipamentelor împotriva prafului. Dacă nu se iau măsuri, filtrul de admisie al compresorului se va colmata rapid; ceea ce înseamnă costuri de întreţinere mai mari şi performanţe reduse, dar, de asemenea, este afectată în mod negativ şi răcirea cu aer. Consecinţele ulterioare pot include staţionări costisitoare din cauza supraîncălzirii, scăderea capacităţii uscătoarelor şi, în final, acumularea condensului. Aceasta, la rândul său, poate provoca daune grave la consumatorii de aer şi poate avea un impact negativ asupra calităţii produselor. De aceea, în cazul în care expunerea la praf nu poate fi evitată prin instalarea într-un loc fără praf, trebuie utilizat un filtru sac pentru a curăţa aerul aspirat (fig. 2a, 2b). 2. Asigurarea temperaturilor moderate În primul rând, în timpul lunilor de iarnă, sistemul de aer comprimat nu trebuie expus la temperaturi negative, deoarece acesta asigură producţia şi transportul de aer comprimat umed

48

Fig. 2a: Filtru sac pentru aer (la aspiraţie)

Fig. 2b: Filtru sac pentru aer (spre compresor)

înainte de tratament; în caz de îngheţ, condensul din ţevi va îngheţa şi el, rezultând întreruperi în funcţionare. În al doilea rând, performanţele de ungere ale uleiurilor şi lubrifianţilor utilizaţi în sistemele de aer comprimat se reduc semnificativ la temperaturi sub +5 °C. Inutil să spunem, acest lucru poate conduce la avarii în sistem. În timpul lunilor de vară, deoarece 100% din energia electrică consumată de compresor este transformată în căldură, este important să se asigure – în măsura în care este posibil – ca temperatura din camera compresorului să nu depăşească prea mult temperatura ambiantă exterioară. În caz contrar, motoarele şi componentele electrice pot să se supraîncălzească iar uscătorul se poate supraîncărca din cauza răcirii insuficiente. Din nou, aceasta conduce la acumularea condensului şi degradarea performanţelor echipamentelor consumatoare de aer. În cel mai rău scenariu, ventilaţia insuficientă poate conduce la acumularea căldurii

până când toate compresoarele / uscătoarele se opresc în avarie iar sistemul de alimentare cu aer este scos din uz. Toate aceste probleme pot fi evitate foarte simplu prin menţinerea unei temperaturi moderate în camera compresorului. Acest lucru poate fi garantat pe tot parcursul anului cu sisteme de răcire care reglează în mod automat echilibrul termic din staţia de compresoare prin recircularea de aer cald, controlată termostatic (fig. 3). 3. Staţie uşor de întreţinut Deşi compresoarele moderne şi componentele de tratare aer necesită mult mai puţină întreţinere decât echipamentele mai vechi, ele nu sunt complet fără întreţinere. Prin urmare, sistemele trebuie instalate în aşa fel încât să se asigure un acces uşor şi sigur la toate zonele relevante pentru service. Fiabilitatea şi performanţa maximă a sistemului de aer comprimat pot fi atinse doar în cazul în care sunt strict respectate cele trei puncte de mai sus.

Fig. 3: Staţie de aer comprimat cu recirculare de aer termostată

1. Amplasarea corectă a deschiderilor de ventilaţie Amplasarea corectă a deschiderilor de ventilaţie este extrem de importantă pentru o ventilaţie eficientă a staţiei de compresoare. Pentru a asigura fiabilitatea optimă a sistemului, aerul care este aspirat din exterior trebuie să fie afectat cât mai puţin posibil de vremea de afară. De aceea, este recomandabil ca deschiderile de admisie să fie protejate la intemperii şi să fie amplasate în jumătatea inferioară a peretelui exterior, care – în mod ideal – nu ar trebui să fie expus în mod direct la soare. 2. Protejaţi sistemul de praf şi contaminanţi Staţia de compresoare trebuie expusă, pe cât posibil, la cât mai puţin praf şi contaminanţi. Aici sunt incluse toate materialele agresive sau inflamabile şi emisiile de la motoarele cu ardere internă. Camioanelor şi vehiculelor grele, în special, nu trebuie să li se permită accesul în apropierea zonei de admisie a aerului în staţia de compresoare. Dacă nivelurile înalte de praf sau de contaminanţi sunt inevitabile, atunci trebuie luate întotdeauna măsuri de protecţie corespunzătoare. Nivelurile moderate de praf şi contaminanţi pot fi atenuate cu ajutorul filtrelor pentru aerul de răcire. În cazuri extreme, pot fi utilizate aşa-numitele 'capcane de praf'. 3. Dimensionarea corectă şi echiparea deschiderilor de ventilaţie Dimensiunea deschiderilor de ventilaţie depinde de puterea compresoarelor răcite cu aer, care sunt instalate în staţie. Ca regulă empirică, 'secţiunea liberă' a deschiderilor de ventilaţie trebuie să fie între 0,02 şi 0,03 m² pentru

Fig. 2: Staţie de aer comprimat cu sistem de ventilaţie termostat

fiecare kilowatt de putere nominală a compresoarelor. Aceasta echivalează cu un debit de aer de răcire între 130 şi 230 m³/h. Este important să se acorde atenţie termenului 'secţiune liberă'. Protecţiile la intemperii, jaluzelele şi – în cazul mediilor cu praf – filtrele pentru aerul de răcire, reduc considerabil 'secţiunea liberă' a deschiderilor de ventilaţie: în funcţie de calitatea componentelor de ventilaţie alese, secţiunea se reduce cu 30 până la 60 de procente. Prin urmare, cel mai bine este să fie utilizate sisteme

Protecţie împotriva intemperiilor

Filtru pentru admisie

Sită de protecţie a păsărilor

Jaluzea reglabilă (acţionată de motor)

de ventilaţie cu curgere optimizată. În orice caz, întotdeauna trebuie compensată reducerea de secţiune cauzată de dispozitivele de protecţie şi control. Un sistem de ventilaţie cuprinde în general (fig. 1) o sită de protecţie a păsărilor, o protecţie împotriva intemperiilor, o jaluzea reglabilă (acţionată de motor) şi, dacă este necesar, filtre pentru admisie. Pentru sisteme de aer comprimat care cuprind mai multe compresoare, este recomandabil să instalaţi un sistem de ventilaţie termostatată şi să segmentaţi deschiderea în funcţie de poziţia şi puterea compresoarelor individuale (fig. 2). 4. Ventilaţia este necesară şi la compresoarele răcite cu apă Compresoarele răcite cu apă necesită de asemenea o ventilaţie adecvată, deoarece acestea sunt de obicei antrenate de motoare răcite cu aer, care radiază caldură. Aproximativ 20 la sută din puterea unui compresor răcit cu apă este transformată în căldură, care trebuie îndepărtată de aerul de răcire. Prin urmare, deschiderile de ventilaţie trebuie dimensionate şi instalate corespunzător şi în acest caz.

Fig. 1: Sistem de admisie ventilaţie (construcţie)

49

www.kaeser.com 7

Ventilaţia staţiei de aer comprimat (evacuare)

Pentru a garanta disponibilitatea aerului comprimat şi a menţine costurile de întreţinere la un nivel minim, staţiile de aer comprimat trebuie echipate cu ventilaţie exhaustoare corespunzătoare. Dacă temperatura ambiantă scade sub + 5 °C, atunci trebuie asigurată recircularea aerului cald pentru a menţine temperatura adecvată în staţia de aer comprimat. 1. Evacuarea aerului cald Tubulaturile de evacuare aer cald îndeplinesc un rol important în staţiile de compresoare: Acestea îndepartează aerul de răcire încălzit, precum şi căldura eliberată de motor şi cea radiată de compresoare (fig. 1). La compresorele moderne, aerul cald de la aceste surse diferite este evacuat printr-o singură deschidere (fig. 1, lupă). Aceasta trebuie conectată în mod flexibil la tubulatura de evacuare a aerului printr-o conexiune din pânză de doc (fig. 2). Pentru temperaturi ambiante mai mari de + 10 °C, tot aerul încălzit evacuat este îndepărtat din camera staţiei de compresoare.

Fig. 2: Tubulatură conectată la evacuarea din compresor cu pânză de doc

Deoarece deseori compresoarele mai vechi au deschideri diferite de evacuare a aerului, poate fi necesar să instalaţi tubulaturi individuale corespunzătoare.

50

2. Instalarea unei tubulaturi comune Dacă instalarea de tubulaturi de evacuare individuale nu este posibilă, atunci se poate instala o tubulatură de evacuare aer cald comună (fig. 3). În acest caz sunt necesare jaluzele de reţinere pentru a conecta în mod corespunzător toate compresoarele. Când sunt închise, acestea împiedică aerul cald să se întoarcă înapoi în staţie atunci când compresorul aferent nu este în funcţiune. Jaluzelele acţionate de un motor reduc căderile de presiune şi pot fi acţionate în funcţie de semnalul de "motor pornit". Pentru a minimiza pierderile de presiune, în tubulatura comună de evacuare a aerului cald trebuie instalate deflectoare adecvate. 3. Recirculaţi aerul cald pentru a menţine temperatura în camera compresoarelor În zonele în care temperaturile scad sub + 5 °C trebuie instalate clapete de recirculare a aerului cald. Acestea trebuie să fie activate de la + 10 °C, prin deschidere într-o măsură mai mare sau mai mică, în funcţie de temperatură (fig. 1). Dacă staţia de compresoare este complet oprită la un moment dat, atunci trebuie folosit un sistem de încălzire suplimentar pentru a menţine temperatura din cameră peste + 5 °C.

nează continuu, o eventuală tubulatură nu poate fi instalată direct pe uscător. 5. Proiectarea şi gestionarea corespunzătoare a sistemelor de evacuare Toate tubulaturile de evacuare trebuie proiectate astfel încât orice cădere de presiune indusă, să fie mai mică decât presiunea reziduală disponibilă la cel mai mic echipament din sistem (a se vedea specificaţiile producătorului). În caz contrar, aerul evacuat de la acest echipament poate să ajungă înapoi în cameră. Dacă nu există suficientă presiune reziduală sunt necesare ventilatoare exhaustoare suplimentare. Jaluzelele trebuie controlate automat de termostate de cameră şi compresoare. De asemenea se recomandă monitorizarea cu un sistem central de comandă master (de exemplu, SIGMA AIR MANAGER) pentru a putea identifica rapid problemele potenţiale cu jaluzelele şi pentru a transmite orice mesaj de alarmă la un sistem de control centralizat. 6. Cazul special de răcire cu apă Deoarece compresoarele răcite cu apă emit echivalentul a 20% din energia consumată sub formă de căldură radiantă, aceste sisteme necesită, de asemenea, o ventilaţie suficientă.

Clapetă basculantă

Tubulatură cu conexiune din pânză de doc

Ventilatoare

Fig. 1: Sistem de evacuare aer cald cu tubulaturi individuale pentru fiecare compresor

Tubulatură comună de evacuare aer cald

4. Ventilaţia la uscătoarele cu refrigerare Uscătoarele cu refrigerare generează aproximativ de patru ori mai multă energie termică decât energie electrică consumată. Prin urmare, trebuie să aibe propriul sistemul de evacuare echipat cu un ventilator exhaustor controlat termostatic (fig. 1 şi 3). Dacă staţia de compresoare cuprinde mai multe uscătoare cu refrigerare, atunci ventilatorul trebuie să aibă un sistem de control al acţionării, care să fie activat de la + 20 °C. Deoarece acest sistem de evacuare nu funcţio-

Ventilatoare

Fig. 3: Sistem de evacuare aer cald cu tubulatură comună pentru toate compresoarele

51

Anexe Anexele 1 - 2

www.kaeser.com Anexa 1

Nomogramă pentru determinarea diametrului interior al conductei Pipe length in [m] Clear pipe diameter [mm]

10

Pressure drop [bar]

500

20

Free air delivery [m³/h]

50

400

[m³/min]

0.03

350 System pressure [bar (g)]

300 10000

100

250 100

1 5000

200

3000

5

200 2.5

A

3

100

10

50

15 20

40

O

0.1 0.15

6

5 6 7

65

0.2

5

0.3

0.5

E

1.0

20

1.5

D

20

Free air delivery [m³/h]

50

F

axa C. La final, marcaţi presiunea minimă din sistem şi pierderea de presiune maximă dorită pe axele E şi G. Linia dreaptă dintre cele două puncte intersectează axa F. Prin conectarea ambelor puncte de intersecţie de pe axele C şi F cu o linie dreaptă, se obţine un

100

200

3000 500

2000

5

200 2.5

A

100

0.15 0.2

80

5 6 7

65

10

50

15 20

40

O

0.1

4

100

10

300

0.07

3

125

20

500

0.05

2

150

30

1000

1000

175

50

2000

0.04

System pressure [bar (g)]

200

0.3 0.4 0.5

E

0.7

32

1.0

25 20

C

54

0.03

350 250

5000

F

punct de intersecţie pe axa D care arată diametrul necesar pentru ţeavă.

[m³/min]

10000

100

5000

Diametrul interior necesar pentru ţevile de aer comprimat poate fi calculat folosind această nomogramă: Marcaţi pe axele A şi B lungimea ţevii şi debitul de calcul. Trageţi o linie dreaptă între cele două puncte, astfel încât prin extinderea aceasta să intersecteze

400 300

0.7

25

Pressure drop [bar]

500

0.4

32

C

10

0.07

4

4

8

80

300 5000

7 100

10

500

2000

2

20

0.05

3

125

Clear pipe diameter [mm]

0.04

2

150

30

1000

1000

175

50

2000

500

200

Pipe length in [m]

1.5

D

F

F

55

www.kaeser.com Anexa 2

Exemple de chestionare privind serviciul "Sistem KAESER de economisire a energiei" – KESS

Energy Saving System Service 1.

Energy Saving System Service

What free air delivery do the compressors need to provide?

Air consumption per tool, machine m³/min x

x

Actual calculated air consumption m³/min

Simultaneity factor %

Load / duty cycle %

No. of tools, machines

Are compressors already in use? No

1.1 Air consumption of tools and machines used Tools, machines

2.

x

Yes Operator’s designation

Manufacturer

Model

Pressure bar(g)

=

Free air delivery Continued m³/min use planned? Yes No

+ x

x

x

=

+ x

x

x

=

+ x

x

x

=

+ x

x

x

=

+ x

Air consumption of all tools

x

x

=

=

VTools

m³/min

VOther

m³/min

+ 1.2 Other consumers

Total free air delivery of existing compressors that will continue to be used

+ 1.3 Compressed air network leakages

= VLeakage

Min. req'd free air delivery from the compressors

56

=

m³/min

m³/min

Existing compressed air treatment components:

+ 1.4 Reserve

VExisting

VReserve

m³/min

VTotal

m³/min

Type/model (dryer, filter, drain etc.)

Manufacturer

Designed for m³/min

bar(g)

Remarks e.g. Incorrectly sized

57

www.kaeser.com

www.kaeser.com

KAESER

– Lumea este casa noastră

Fiind unul dintre cei mai mari producători de compresoare cu şurub din lume, KAESER KOMPRESSOREN este reprezentat în toată lumea printr-o reţea vastă de sucursale, filiale şi parteneri autorizaţi în peste 100 de ţări. Cu produse şi servicii inovatoare, inginerii şi consultanţii experimentaţi de la KAESER KOMPRESSOREN ajută clienţii în vederea creşterii competitivităţii printr-o strânsă colaborare care vizează conceperea unui sistem progresiv cu performanţă şi eficienţă crescută în producerea aerului comprimat. În plus, deceniile de experienţă şi cunoştinţe acumulate în furnizarea de sisteme industriale de vârf sunt disponibile pentru fiecare client prin intermediul reţelei informatice globale a grupului Kaeser.

KAESER KOMPRESSOREN SRL Bd. Ion Mihalache, Nr. 179 – 011181 Bucureşti – Tel: +40 21 2245681 – Fax: +40 21 2245602 E-mail: [email protected] – www.kaeser.com

P-2010RO.3/15 Specificaţiile se pot modifica fără notificare prealabilă.

Aceste avantaje, împreună cu reţeaua internaţională de service KAESER, asigură funcţionarea la capacitatea maximă şi disponibilitatea permanentă a tuturor produselor.