Koszty produkcji sprężonego powietrza

Koszty inwestycji są stałe i obejmują cenę zakupu, koszty infrastruktury, montażu i ubezpieczenie. Koszty inwestycji są określane zarówno przez poziom jakości sprężonego powietrza, jak i okres amortyzacji. Koszty energii obejmują roczny czas pracy, stopień wykorzystania obciążenia/rozładowania oraz jednostkowy koszt energii.

Inwestując w nowy sprzęt, najlepiej przyjrzeć się zarówno obecnym potrzebom, jak i planowanym rozbudowom. Warto również wziąć pod uwagę czynniki, które mogą mieć wpływ na instalację sprężonego powietrza, w tym przepisy dotyczące ochrony środowiska, możliwości oszczędzania energii, potrzeby produkcyjne i planowany rozwój.

Optymalizacja działania sprężarek jest ważna dla dużych, zależnych od sprężonego powietrza gałęzi przemysłu. Jeśli pracujesz w rozwijającej się branży, produkcja będzie zmieniała się w czasie włącznie z warunkami pracy.

Na podstawie naszego doświadczenia, kompleksowa, obiektywna analiza potrzeb operacyjnych znacznie pomoże obniżyć koszty ogólne. Dlatego ważne jest, aby dostawy sprężonego powietrza były dopasowanie do rzeczywistego zapotrzebowania, pozostawiając miejsce na przyszłą rozbudowę.

Poniżej znajduje się lista różnych podzespołów, z którymi można się zetknąć, oraz ich wpływ na całkowity koszt układów sprężonego powietrza.

• Sprężarki powietrza — czyli maszyny same w sobie. Jak wspomniano powyżej, początkowa cena stanowi jedynie niewielką część całkowitego kosztu posiadania. Ponieważ energia stanowi większość kosztów ogólnych, inwestowanie w najbardziej wydajną maszynę ma sens.

• Osuszacze i filtry — te elementy są szczególnie ważne w przypadku wrażliwych instalacji, takich jak przemysł spożywczy i farmaceutyczny, ponieważ one wpływ na jakość powietrza. W takiej sytuacji potrzebne będzie odpowiednie dla branży rozwiązanie, które zapewni spełnienie standardów.

• Spusty — inteligentne spusty bezstratne w razie potrzeby odprowadzają nagromadzony kondensat z układu sprężonego powietrza. Pozwala to zaoszczędzić energię w przeciwieństwie do spustów sterowanych zegarowo, które odprowadzają wodę w wybranym przedziale czasu, nawet jeśli nie ma kondensatu. 

• Instalacja rurowa — odpowiedni układ rur eliminuje ograniczenia przepływu powietrza, spadki ciśnienia i może zmniejszyć wyciek powietrza.

• Zbiorniki powietrza — powiązanym problemem jest użycie zbiorników powietrza, w których przechowywane jest sprężone powietrze. Jeśli mają one odpowiednie rozmiary, może to wyeliminować fałszywe zapotrzebowanie dla układu sprężonego powietrza i potrzebę stosowania dodatkowych sprężarek. Pomaga to również zmniejszyć zmiany ciśnienia w układzie. 

• Wyciek powietrza — chociaż wiele niesprawności można wyeliminować nawet przed rozpoczęciem pracy systemu, konieczne jest stałe monitorowanie sprzętu. Obejmuje to wykrywanie i naprawę kosztownych wycieków powietrza.

• Sterownik centralny — w układach wyposażonych w więcej niż jedną sprężarkę, centralne sterowniki mogą odegrać ważną rolę. Mogą one zmniejszyć średni zakres ciśnienia, kontrolować wydajność sprężarki i regulować jej prędkość. 

• Odzyskiwanie energii — większość ciepła odpadowego sprężarki powietrza może zostać odzyskana i wykorzystana w innych obszarach zakładu — na przykład do ogrzewania pomieszczeń, wody lub procesów produkcyjnych.

Podczas wykonywania obliczeń ważne jest zastosowanie koncepcji całkowitego zapotrzebowania na moc. Należy wziąć pod uwagę wszystkie podzespoły związane z instalacją sprężarki, w tym filtry wlotowe, wentylatory, osuszacze, separatory i odzyskiwanie energii. Aby porównać opcje, najlepiej użyć standardów ISO (International Organization for Standardization).

Ciśnienie robocze ma bezpośredni wpływ na zapotrzebowanie na moc. Wyższe ciśnienie oznacza większe zużycie energii elektrycznej. Każdy skok o 1 bar wymaga około 8% mocy. Zwiększenie ciśnienia roboczego w celu skompensowania spadku ciśnienia zawsze skutkuje spadkiem wydajności.

Zazwyczaj spadek ciśnienia jest spowodowany nieodpowiednim układem rurowym lub niedrożnymi filtrami. Zaleca się zbadanie tych czynników przed zwiększeniem ciśnienia sprężarki. W przypadku instalacji wyposażonych w kilka filtrów spadek ciśnienia może być znaczny i kosztowny, jeśli problemy z konserwacją nie zostaną rozwiązane.

W wielu instalacjach nie jest możliwe wprowadzenie dużych redukcji ciśnienia. Jednak zastosowanie nowoczesnych urządzeń regulacyjnych pozwala na realnie obniżenie ciśnienia o 0,5 bar. Ta metoda zapewnia niewielkie oszczędności energii. Choć z pozoru może się to zdawać mało znaczące, nawet taka redukcja wpływa na wielkość rocznych wydatków.

Jak wspomniano powyżej, wydatki na energię stanowią przeważający czynnik całkowitych kosztów sprężonego powietrza. W rzeczywistości mogą one wynosić nawet 80% kosztów posiadania i użytkowania układu sprężonego powietrza. Dlatego ważne jest, aby skupić się na najbardziej efektywnych rozwiązaniach, które spełnią wymagania zakładu.

Chociaż najbardziej zaawansowany sprzęt oznacza wyższe początkowe koszty inwestycji, zwykle jest tego wart ze względu na ogólne oszczędności. Idealnym rozwiązaniem jest sytuacja, w której wydajność sprężarki odpowiada zapotrzebowaniu na powietrze. Dostępne są również urządzenia z napędem o zmiennej prędkości obrotowej (VSD), które spełniają różne potrzeby w zakresie ciśnienia.

Większość sprężarek jest wyposażona we wbudowane układy sterowania i regulacji. Jeśli uruchomisz więcej niż jedną maszynę, możesz także dodać zdalne monitorowanie i sterowniki centralne. Dzięki temu można zoptymalizować cały system i zapewnić najwyższą wydajność pracy. Dzięki temu regulacja prędkości obrotowej silnika jest popularną metodą oszczędzania energii ze względu na jej znaczny potencjał.

Niektóre narzędzia monitorujące mogą również wskazywać obszary nieefektywności. Informacje te są pomocne w lokalizowaniu wycieków, miejsc zużycia sprzętu, słabej filtracji i nieprawidłowo skonfigurowanych podzespołów. Jak wspomniano wcześniej, te problemy konserwacyjne mogą zwiększyć całkowity koszt instalacji sprężonego powietrza.

Często wyciek może wynosić nawet 20% strumienia sprężonego powietrza. Wyciek jest również proporcjonalny do ciśnienia roboczego, dlatego jedną z metod jest naprawa nieszczelnego sprzętu i obniżenie ciśnienia roboczego. Zmniejszenie ciśnienia o zaledwie 0,3 bar zmniejsza wyciek o 4%. Jeśli wyciek w instalacji 100 m3/min wynosi 12%, redukcja ta oznacza oszczędność wynoszącą około 3 kW.

Warto również wziąć pod uwagę okresy faktycznego używania sprzętu. Jeśli w nocy i w weekendy wykorzystywana jest niewielka ilość sprężonego powietrza, pomocne może być zainstalowanie małej sprężarki na potrzeby tych okresów. Segmentację tę można osiągnąć za pomocą zaworów odcinających. 

Jeśli dane zastosowanie wymaga innego ciśnienia roboczego, należy określić, czy scentralizowana lub rozdzielona produkcja ma sens. Podział sieci sprężonego powietrza jest również przydatny przy segmentowaniu na okresy wysokiego i niskiego szczytu. Takie planowanie powinno opierać się na pomiarach przepływu powietrza.

Wykorzystując nowoczesny główny układ sterowania, jak opisano powyżej, centralna instalacja sprężarki może pracować optymalnie w różnych sytuacjach. Wybór odpowiedniej metody regulacji sprzyja oszczędności energii przy niższym ogólnym ciśnieniu w układzie i optymalnym wykorzystaniu. Te elementy sterujące mogą również skrócić czas przestojów poprzez równomierne rozłożenie obciążenia.

Ponadto sterowanie centralne umożliwia zaprogramowanie automatycznej redukcji ciśnienia w godzinach poza szczytem, np. w nocy i weekendy. Ponieważ zużycie sprężonego powietrza rzadko jest stałe, instalacja sprężarki powinna mieć uniwersalną konstrukcję. Należy wdrożyć kombinację sprężarek o różnych pojemnościach i monitorach sterujących prędkością.

Istnieje możliwość wykorzystania energii odzyskanej ze sprężarki powietrza, aby w pełni lub częściowo zastąpić zewnętrzne źródła energii elektrycznej, gazu lub oleju wykorzystywane do ogrzewania. Decydujące czynniki obejmują koszt energii w EUR/kWh, stopień wykorzystania oraz niezbędną kwotę dodatkowych inwestycji.

Dobrze zaplanowany system odzyskiwania energii odpadowej często przynosi zwrot w ciągu 1-3 lat. Ponad 90% mocy dostarczanej do sprężarki można odzyskać w postaci cennego ciepła. Poziom temperatury odzyskanej energii określa możliwe obszary zastosowania, a tym samym jej wartość.

Najwyższy stopień wydajności jest zazwyczaj uzyskiwany z instalacji chłodzonych wodą. Działa to, gdy wylot gorącej wody chłodzącej instalację sprężarki jest podłączony do sprzętu wymagającego ciepła, na przykład do istniejącego obwodu powrotnego kotła grzewczego.

Odzyskana energia odpadowa może być wykorzystywana przez cały rok. Różne konstrukcje sprężarek mają różne wymagania wstępne. W niektórych sytuacjach wymagających dużego i szczytowego przepływu ciepła, dużych odległości przenoszenia ciepła lub różnych wymagań, odzyskaną energię można również sprzedawać. Dowiedz się więcej o odzyskiwaniu energii w instalacjach sprężarek.