Wybór między śrubową i tłokową sprężarką powietrza: co trzeba wiedzieć

Rotacyjne sprężarki śrubowe są chętnie wybierane do zastosowań wymagających ciągłej pracy i dużych ilości sprężonego powietrza. Są znane z energooszczędności, niezawodności i wymagań konserwacyjnych niższych niż w przypadku sprężarek tłokowych.

Tam, gdzie wymagane są ciągła praca i większe ilości powietrza, rotacyjne sprężarki śrubowe Atlas Copco sprawdzą się lepiej. Seria sprężarek śrubowych z wtryskiem oleju GA stanowi dobry wybór ze względu na niezawodność i energooszczędność. Sprężarki te mogą pracować w temperaturach do 46 stopni Celsjusza i zachowują wydajność w długim okresie czasu.

Poniżej przedstawiono kilka konkretnych aspektów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze rotacyjnej sprężarki śrubowej:

Oszczędność energii

Sprężarki śrubowe są zwykle bardziej energooszczędne niż sprężarki tłokowe, zwłaszcza gdy wyposażone są w napęd o zmiennej prędkości obrotowej (VSD). Układ VSD dostosowuje prędkość obrotową silnika do zapotrzebowania na powietrze, zmniejszając straty energii

Sprawność izentropowa jest miarą wydajności sprężarki, przy czym wyższe wartości procentowe wskazują na lepszą wydajność. Najwyższa sprawność izentropowa dla sprężarek śrubowych wynosi około 92%, co może przynieść znaczne oszczędności energii.

Cena i całkowity koszt posiadania (TCO)

O ile koszt początkowy rotacyjnej sprężarki śrubowej może być wyższy niż w przypadku sprężarki tłokowej, to jej całkowity koszt posiadania często bywa niższy ze względu na zwiększoną wydajność i niższe koszty konserwacji. TCO obejmuje cenę zakupu, zużycie energii, konserwację i wszelkie koszty przestoju.

Niezawodność i trwałość

Rotacyjne sprężarki śrubowe są znane z niezawodności i trwałości. Mają mniej ruchomych części, co oznacza mniejsze zużycie i bardziej stabilną wydajność długoterminową.

Ich niezawodność może mieć kluczowe znaczenie w wymagających środowiskach przemysłowych, w których przestoje mogą być kosztowne.

Poziom hałasu

Poziom hałasu jest ważnym zagadnieniem w miejscu pracy. Rotacyjne sprężarki śrubowe pracują ciszej niż modele tłokowe, co pozwala na umieszczenie ich bliżej stanowisk pracy bez powodowania znacznego hałasu.

Konserwacja

Ze względu na konstrukcję z mniejszą liczbą ruchomych części konserwacja sprężarek śrubowych jest prostsza. Może to oznaczać niższe koszty konserwacji i mniejsze zapotrzebowanie na serwis. Ważne jest jednak, aby wziąć pod uwagę dostępność techników serwisowych i części zamiennych do wybranej marki i modelu.

Rotacyjne sprężarki śrubowe są chętnie wybierane do zastosowań wymagających ciągłej pracy i dużych ilości sprężonego powietrza. Są znane z energooszczędności, niezawodności i wymagań konserwacyjnych niższych niż w przypadku sprężarek tłokowych.

Tam, gdzie wymagana jest ciągła praca i większe ilości powietrza, lepiej sprawdzą się rotacyjne sprężarki śrubowe Atlas Copco. Serie rotacyjnych sprężarek śrubowych z wtryskiem oleju GA i GA FLX stanowią dobry wybór ze względu na niezawodność i energooszczędność. Sprężarki te mogą pracować w temperaturach do 46 stopni Celsjusza i zachowują wydajność w długim okresie czasu.

Poniżej przedstawiono kilka konkretnych aspektów, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze rotacyjnej sprężarki śrubowej:

Oszczędność energii

Rotacyjne sprężarki śrubowe są zazwyczaj bardziej energooszczędne niż sprężarki tłokowe, zwłaszcza gdy są wyposażone w napęd o zmiennej prędkości obrotowej (VSD). Sprężarki VSD, takie jak trzecia generacja naszych sprężarek VSD — GA VSDs — dostosowują prędkość silnika do zapotrzebowania na powietrze, zmniejszając straty energii. Jednak gdy koszt początkowej inwestycji w inteligentne sprężarki VSD jest zbyt wysoki, idealną energooszczędną alternatywą staje się seria sprężarek dwubiegowych GA FLX.  

Sprawność izentropowa jest miarą wydajności sprężarki, przy czym wyższe wartości procentowe wskazują na lepszą wydajność. Najwyższa sprawność izentropowa dla sprężarek śrubowych wynosi około 92%, co może przynieść znaczne oszczędności energii.

Cena i całkowity koszt posiadania (TCO)

O ile koszt początkowy rotacyjnej sprężarki śrubowej może być wyższy niż w przypadku sprężarki tłokowej, to jej całkowity koszt posiadania często bywa niższy ze względu na zwiększoną wydajność i niższe koszty konserwacji. TCO obejmuje cenę zakupu, zużycie energii, konserwację i wszelkie koszty przestoju.

Niezawodność i trwałość

Rotacyjne sprężarki śrubowe są znane z niezawodności i trwałości. Mają mniej ruchomych części, co oznacza mniejsze zużycie i bardziej stabilną wydajność długoterminową.

Ich niezawodność może mieć kluczowe znaczenie w wymagających środowiskach przemysłowych, w których przestoje mogą być kosztowne.

Poziom hałasu

Poziom hałasu jest ważnym zagadnieniem w miejscu pracy. Rotacyjne sprężarki śrubowe pracują ciszej niż modele tłokowe, co pozwala na umieszczenie ich bliżej stanowisk pracy bez powodowania znacznego hałasu.

Konserwacja

Ze względu na konstrukcję z mniejszą liczbą ruchomych części konserwacja sprężarek śrubowych jest prostsza. Może to oznaczać niższe koszty konserwacji i mniejsze zapotrzebowanie na serwis. Ważne jest jednak, aby wziąć pod uwagę dostępność techników serwisowych i części zamiennych do wybranej marki i modelu.

Porównując sprężarki tłokowe i śrubowe, ważne jest, aby zrozumieć różnice w ich działaniu oraz związek tych różnic z przydatnością do określonych zadań. Sprężarki tłokowe, znane również jako sprężarki wykonujące ruch posuwisto-zwrotny, są zwykle używane w zastosowaniach wymagających krótkich, intensywnych impulsów powietrza. Z kolei rotacyjne sprężarki śrubowe są przeznaczone do zastosowań wymagających stałego przepływu powietrza przez dłuższy czas.

Różnice w działaniu

Sprężarki tłokowe pracują, zasysając powietrze do cylindra i sprężając je za pomocą tłoka wykonującego ruch posuwisto-zwrotny. Zazwyczaj najlepiej nadają się one do zaspokajania mniejszych potrzeb w zakresie powietrza i mają cykl roboczy wynoszący około 60–70%, co oznacza, że wymagają okresowego wyłączenia, aby nie doszło do ich przegrzania.

Z kolei rotacyjne sprężarki śrubowe wykorzystują dwa zazębiające się wirniki. Są ponadto chłodzone cieczą, co pozwala uzyskać cykl roboczy 100% i umożliwia ciągłą pracę bez ryzyka przegrzania.

Oszczędność energii

W porównaniu do sprężarek tłokowych, rotacyjne sprężarki śrubowe są zazwyczaj bardziej energooszczędne, dostarczając więcej powietrza na jednostkę pobieranej energii. Przykładowo, sprężarki tłokowe generalnie dostarczają 3-4 stopy sześcienne na minutę (cfm) na jeden koń mechaniczny (KM), podczas gdy w przypadku sprężarek śrubowych wskaźnik ten wynosi 4-5 cfm na KM. Ta wydajność jest szczególnie korzystna tam, gdzie koszty energii elektrycznej są wysokie.

Jakość powietrza

Kolejnym czynnikiem jest jakość sprężonego powietrza. Sprężarki tłokowe pracują przy wyższych temperaturach wewnętrznych, co może prowadzić do większej zawartości wilgoci w sprężonym powietrzu i wymagać zastosowania dodatkowych elementów do jego osuszania i oczyszczania. Rotacyjne sprężarki śrubowe pracują przy niższych temperaturach i często są wyposażone we wbudowane chłodnice końcowe, które obniżają temperaturę powietrza, co przekłada się na jego wyższą jakość.

Konserwacja i trwałość

Rotacyjne sprężarki śrubowe mają mniej ruchomych części niż sprężarki tłokowe, co oznacza mniej zużywających się elementów i mniejsze wymagania konserwacyjne. Chociaż sprężarki tłokowe są prostsze w konstrukcji i mogą być łatwiejsze w konserwacji, to ze względu na większą liczbę ruchomych części zwykle wymagają częstszych czynności obsługowych.

Wymagania dotyczące hałasu i przestrzeni

Rotacyjne sprężarki śrubowe są cichsze i wymagają mniej miejsca w porównaniu ze sprężarkami tłokowymi. Dzięki temu można je instalować w pobliżu stanowisk pracy.

Całkowity koszt posiadania

W przypadku rotacyjnej sprężarki śrubowej początkowe nakłady mogą być wyższe, ale ich całkowity koszt posiadania może być niższy ze względu na zwiększoną wydajność i niższe długoterminowe koszty utrzymania, obejmujące cenę zakupu, koszty i konserwacji oraz koszty przestojów.

Koszty eksploatacyjne i oszczędność energii

Rotacyjne sprężarki śrubowe mają zasadniczo niższe koszty eksploatacji i długiej perspektywie czasowej są bardziej energooszczędne — zwłaszcza w przypadku scenariuszy ciągłego użytkowania. Jednak sprężarki tłokowe mogą zapewnić oszczędności tam, gdzie zapotrzebowanie na powietrze jest mniejsze lub występuje rzadziej.

Seria GA firmy Atlas Copco z technologią VSD stanowi rozwiązanie zalecane ze względu na efektywność energetyczną. W szczególności model GA 5-37 VSDˢ ma konstrukcję, która minimalizuje zużycie energii i może przynieść znaczne oszczędności.

Kluczowym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy dobieraniu sprężarki powietrza odpowiedniej do potrzeb użytkownika, jest jej cykl roboczy. Odnosi się to do procentowej wartości czasu, przez jaki sprężarka może pracować w sposób ciągły, bez konieczności wyłączania w celu schłodzenia. Ma to szczególnie duże znaczenie przy porównywaniu różnych typów sprężarek, takich jak modele śrubowe i tłokowe, ponieważ bezpośrednio wpływa na ich przydatność do różnych zastosowań.

Definicja i znaczenie

Cykl pracy, wyrażony w procentach, oblicza się, dzieląc czas pracy sprężarki przez całkowity czas cyklu (czas pracy plus czas spoczynku). Na przykład jeśli w 10-minutowym cyklu sprężarka pracuje przez 6 minut i pozostaje w spoczynku przez 4 minuty, jej cykl pracy wynosi 60%. Zrozumienie cyklu pracy jest niezbędne, aby uniknąć przeciążenia sprężarki, co może prowadzić do przegrzania i potencjalnej awarii.

Rotacyjne sprężarki śrubowe

Rotacyjne sprężarki śrubowe są znane ze swojej zdolności do pracy w cyklu 100%, dzięki czemu idealnie nadają się do zastosowań wymagających ciągłego przepływu powietrza. Dzięki mechanizmom chłodzenia, takim jak wtrysk oleju, sprężarki te mogą działać bez zatrzymywania się i nie grozi im przegrzanie. Cecha ta jest szczególnie przydatna w zastosowaniach przemysłowych, w których sprężone powietrze jest potrzebne przez dłuższy czas, takich jak procesy produkcyjne, przetwórstwo żywności i branża farmaceutyczna.

Sprężarki tłokowe

Z kolei sprężarki tłokowe lepiej nadają się do zastosowań o krótszym cyklu pracy. Zazwyczaj wynosi on od 25% do 75%, co oznacza, że między okresami pracy sprężarki tłokowe wymagają odpoczynku w celu schłodzenia.

Sprężarki te idealnie nadają się do zadań, które zamiast pracy ciągłej wymagają krótkich, intensywnych impulsów powietrza. Może to obejmować majsterkowanie, małe warsztaty lub każde zastosowanie, w którym zapotrzebowanie na powietrze nie występuje przez cały czas.

Wybór odpowiedniej sprężarki powietrza

Przy wyborze sprężarki powietrza należy wziąć pod uwagę jej cykl roboczy i odnieść go do zapotrzebowania na powietrze. W przypadku ciągłego lub wysokiego zapotrzebowania na powietrze bardziej odpowiednia będzie rotacyjna sprężarka śrubowa o cyklu roboczym 100%. W przypadku pracy przerywanej lub niższych wymagań dotyczących objętości powietrza bardziej odpowiednia może być sprężarka tłokowa o niższym cyklu roboczym .

Kluczową różnicą między rotacyjnymi sprężarkami śrubowymi i sprężarkami tłokowymi jest liczba ruchomych części. Znacząco wpływa ona na wymagania konserwacyjne, żywotność i ogólną niezawodność.

Rotacyjne sprężarki śrubowe: mniej ruchomych części

Rotacyjne sprężarki śrubowe są wyposażone w dwa współpracujące wirniki, które sprężają przepływające powietrze. Sprężarki te mają mniejszą liczbę ruchomych części w porównaniu ze sprężarkami tłokowymi, co oznacza szereg korzyści:

• Mniejsze zużycie — mniejsza liczba ruchomych części oznacza mniej zużywających się podzespołów. Prowadzi to do wydłużenia okresu eksploatacji i może obniżyć długoterminowe koszty konserwacji.
  

• Zwiększona niezawodność — prostota konstrukcji z obracającą się śrubą przyczynia się do jej niezawodności. Mniejsza liczba ruchomych części oznacza, że istnieje mniej podzespołów, które mogą ulec awarii, dzięki czemu sprężarki te są niezawodnym partnerem do ciągłej pracy.
  

• Uproszczona konserwacja — chociaż konserwacja jest nadal konieczna, to częstotliwość i złożoność czynności obsługowych w odniesieniu do rotacyjnej sprężarki śrubowej jest zazwyczaj mniejsza niż w przypadku sprężarki tłokowej. Może to przynieść obniżenie długoterminowych kosztów konserwacji.
  

Sprężarki tłokowe: więcej części ruchomych

Sprężarki tłokowe są wyposażone w tłok, który wykonuje ruch posuwisto-zwrotny i spręża powietrze w cylindrze. Konstrukcja ta składa się z większej liczby ruchomych części, w tym tłoków, korbowodów i zaworów, które na różne sposoby wpływają na jej działanie:

• Zwiększone zużycie — większa liczba ruchomych części oznacza, że jest więcej części mogących ulec zużyciu. Może to skrócić żywotność sprężarki i oznaczać potrzebę częstszej konserwacji i wymiany podzespołów.
  

• Wyższe wymagania konserwacyjne — ze względu na konstrukcję sprężarki tego typu często wymagają zwiększenia częstotliwości obsługi serwisowej w celu wyeliminowania zużycia licznych ruchomych elementów. Mimo że są one na ogół prostsze w utrzymaniu ze względu na budowę, ich ogólne wymagania konserwacyjne mogą być wyższe.

• Możliwość zwiększenia niezawodności w pracy przerywanej — pomimo wspomnianych trudności, sprężarki te mogą być bardzo niezawodne w zastosowaniach, które nie wymagają ciągłej pracy. Ich konstrukcja jest dobrze dostosowana do warunków, w których sprężarka między kolejnymi cyklami roboczymi może zostać wyłączona i schłodzona.

Oceniając wpływ rotacyjnych sprężarek śrubowych i sprężarek tłokowych na zużycie energii, należy wziąć pod uwagę wydajność obu typów , zwłaszcza w kontekście ciągłego użytkowania.

Rotacyjne sprężarki śrubowe: wyższa wydajność energetyczna

Rotacyjne sprężarki śrubowe są zwykle bardziej energooszczędne niż sprężarki tłokowe, zwłaszcza gdy działają w trybie pracy ciągłej. Wydajność ta wynika z kilku czynników:

• Napęd o zmiennej prędkości obrotowej (VSD): rotacyjne sprężarki śrubowe z napędem VSD mogą dostosować prędkość obrotową silnika do zapotrzebowania na powietrze, co znacznie zmniejsza straty energii.
  

• Praca ciągła: rotacyjne sprężarki śrubowe zostały opracowane z myślą o cyklu roboczym 100% i mogą pracować bez przerw na schłodzenie, utrzymując stałą wydajność.
  

• Niższe temperatury wewnętrzne: rotacyjne sprężarki śrubowe pracują w niższych temperaturach, co może zmniejszyć ilość energii potrzebnej do chłodzenia i uzdatniania powietrza.
  

Sprężarki tłokowe: mniej wydajne w pracy ciągłej

Sprężarki tłokowe są przystosowane do pracy przerywanej i stają się mniej oszczędne, gdy mają działać w trybie ciągłym. Przyczyny są następujące:

• Zostały zaprojektowane do krótszych czasów pracy z okresami postoju (przerywany cykl pracy), co może prowadzić do nieefektywności podczas ciągłego użytkowania.
  

• Podczas pracy ich temperatura wewnętrzna jest wyższa, co może prowadzić do zwiększonego zużycia energii w celu chłodzenia i uzdatniania powietrza.
  

Techniki zmniejszania zużycia energii

Co można zrobić, aby zmniejszyć zużycie energii?

• Unikaj wycieków w układzie sprężonego powietrza i maksymalnie zmniejsz ciśnienie robocze. Każdy bar ciśnienia mniej obniża zużycie energii o około 7%.
• Zastosuj wstępne chłodzenie wlotu powietrza. Pozwala to obniżyć zużycie energii — spadek temperatury o 1°C oznacza zmniejszenie zużycia o 0,65%.
  

• Dbaj o regularną obsługę. Wymiana filtrów i konserwacja sprężarki zgodnie z zalecanym harmonogramem może pomóc w utrzymaniu wydajności energetycznej.
  

• Zoptymalizuj filtrację. Wydajne podzespoły filtrujące w rotacyjnych sprężarkach śrubowych mogą przyczynić się do poprawy ogólnej wydajności systemu i oszczędności energii.
  

Energooszczędne rozwiązania Atlas Copco

Rotacyjna sprężarka śrubowa GA 5-37 VSDˢ Atlas Copco stanowi wyróżniający się na rynku przykład doskonałej wydajności energetycznej. Model ten pozwala uzyskać oszczędność energii do 60% w porównaniu z urządzeniami o stałej prędkości obrotowej. Kluczem do tak wysokiej wydajności jest technologia napędu o zmiennej prędkości obrotowej (VSD), która umożliwia sprężarce automatyczną regulację prędkości pracy silnika w zależności od chwilowego zapotrzebowania na powietrze, co znacznie zmniejsza straty energii.

Sprężarka GA FLX firmy Atlas Copco to najbardziej wydajny model pozbawiony napędu VSD, ponieważ w porównaniu z tradycyjnymi sprężarkami o stałej prędkości obrotowej pozwala zaoszczędzić do 20% energii. 

Funkcje podnoszące sprawność energetyczną

• Napęd o zmiennej prędkości obrotowej (VSD): technologia VSD to znak rozpoznawczy rotacyjnych sprężarek śrubowych firmy Atlas Copco. Umożliwia ona dokładne dopasowanie zużycia energii do zapotrzebowania na powietrze, co pozwala uzyskać znaczne oszczędności.

• Niski współczynnik przenoszenia oleju: smarowane olejem maszyny Atlas Copco charakteryzują się niskim poziomem przenoszenia oleju (zaledwie 3 ppm), co zapewnia mniejsze straty energii związane z procesami jego separacji.
  

• Kompaktowa konstrukcja: niewielkie rozmiary tych sprężarek, zwłaszcza w przypadku wariantów "full-feature" ze zintegrowanymi osuszaczami chłodniczymi, oznaczają mniejszą przestrzeń potrzebną na instalację, a także mniejsze zapotrzebowanie na energię.
  

• Zaawansowane silniki i układy napędowe: zastosowanie w niektórych sprężarkach Atlas Copco wewnętrznego napędu z silnikiem z magnesami trwałymi i układu falowników może przynosić do 50% oszczędności energii w porównaniu z konwencjonalnymi konstrukcjami o stałej prędkości.

Przy wyborze sprężarek powietrza należy wziąć pod uwagę poziom hałasu i jakość powietrza, zwłaszcza gdy urządzenia mają pracować w pomieszczeniach zamkniętych. Rotacyjne sprężarki śrubowe Atlas Copco są zaprojektowane tak, aby skutecznie rozwiązywać te problemy.

Poziomy hałasu

Rotacyjne sprężarki śrubowe firmy Atlas Copco zostały zaprojektowane zmyślą o cichej pracy i dzięki temu nadają się do użytku w pomieszczeniach, gdzie hałas mógłby być problemem. Przykładowo, sprężarki VSD+ firmy Atlas Copco mogą podczas pracy generować dźwięk o natężeniu zaledwie 62 decybeli, czyli są cichsze niż przeciętna rozmowa.

Ten niski poziom hałasu osiągnięto dzięki kilku cechom konstrukcyjnym:

• Innowacyjna technologia VSD+: sprężarki VSD+ są wyposażone w pełną lub częściową obudowę, która pochłania dźwięk, redukując poziom hałasu do poziomu poniżej 60 dB. Można umieścić je obok linii produkcyjnych bez powodowania dyskomfortu operatorów.
  

• Redukcja hałasu mechanicznego: brak przekładni między silnikiem a elementem śrubowym w tych sprężarkach przyczynia się do ich cichej pracy.

Jakość powietrza

Sprężarki Atlas Copco są nie tylko ciche, ale także zapewniają wysoką jakość powietrza, co ma kluczowe znaczenie w wielu zastosowaniach. Gama rotacyjnych sprężarek śrubowych z wtryskiem oleju GA obejmuje różne warianty spełniające różne standardy jakości powietrza, w tym wersje o stałej prędkości obrotowej, o zmiennej prędkości obrotowej i dwubiegowe.

Najważniejsze cechy, które przyczyniają się do podniesienia jakości powietrza:

• Wtrysk oleju — sprężarki śrubowe z wtryskiem oleju wykorzystują olej do chłodzenia, smarowania i rozpraszania hałasu, co przekłada się ogólną jakość powietrza.
  

• Zaawansowane uzdatnianie powietrza — Atlas Copco oferuje zaawansowane technologie uzdatniania powietrza, takie jak osuszanie chłodnicze, pozwalające na uzyskanie niskiego punktu rosy oraz osuszanie adsorpcyjne, tam gdzie wymagania w tym zakresie są jeszcze większe. Dzięki temu powietrze spełnia określone klasy czystości.
  

Korzyści dla środowisk wewnętrznych

Połączenie niskiego poziomu hałasu i wysokiej jakości powietrza sprawia, że rotacyjne sprężarki śrubowe firmy Atlas Copco są szczególnie przydatne w pomieszczeniach. Można je instalować bliżej stanowisk pracy, nie ryzykując, że hałas będzie przeszkadzać operatorom lub czystość powietrza spadnie poniżej wymagań — a to właściwości niezbędne w placówkach medycznych, laboratoriach i przemyśle przetwórstwa żywności.

Określone poziomy hałasu

Firma Atlas Copco dostarcza szczegółowych informacji na temat poziomu hałasu wytwarzanego przez jej sprężarki. Umożliwia to klientom podejmowanie świadomych decyzji w oparciu o indywidualne wymagania. Na przykład seria G/GX stanowi cichszą alternatywę dla sprężarek tłokowych, zapewniając obniżenie hałasu nawet o 13%.