Att välja rätt kompressor

Arbetstrycket i tryckluftssystemet bestäms av den utrustning (brukare) som ingår i systemet. Blåsmaskiner är till exempel konstruerade för applikationer med låga tryck upp till ca 2 bar medan maskiner som används inom flaskblåsning kräver ett tryck om cirka 40 bar. Inom den vanliga verkstadsindustrin ligger arbetstrycket vanligtvis någonstans mellan 6 och 7 bar, ibland upp till 10 bar för vissa applikationer. Om flera brukare med krav på olika arbetstryck ingår i ett centralt nät måste lokala anpassningar göras för att arbetstrycket ska vara korrekt i alla delar av systemet. Sådana anpassningar kan göras med hjälp av boostrar (utrustning som höjer trycket lokalt) eller reduceringsventiler (utrustning som sänker trycket lokalt). Ibland kan det dock vara mer ekonomiskt att tillhandahålla flera tryckluftsnät med lokalt placerade kompressorer för olika trycknivåer. Det kan ta mera golvyta, men om förutsättningarna är rätt betalar det sig ganska snabbt. Lokalt placerade kompressorer kan även vara lämpligt i delar av produktion som är enkla att avskilja från den övriga produktionen och som kräver tryckluft vid andra tidpunkter än den övriga produktionen. Läs också om arbetstryck i Tryckluftsguiden .

Skillnaden mellan trycket från kompressorn och trycket vid användningspunkten kallas för tryckfall. Att det finns tryckfall i tryckluftssystem är i princip ofrånkomligt och vid val av ny utrustning måste hänsyn till förväntade tryckfall tas. Verkstäder som är utrustade med normala tryckluftverktyg (borrmaskiner, slipmaskiner, mutterdragare med mera) ska till exempel ha ett arbetstryck om cirka 6,3 bar vid användningspunkten. Med hänsyn taget till ett tryckfall om 1 bar i rörledningssystemet kan en kompressor med ett maximalt arbetstryck om 7,5 bar vara lämplig. Tumregler för tryckfall Tryckfall orsakas av och beror på flera olika faktorer. Tryckfall över olika typer av luftbehandlingsutrustning är exempelvis mycket vanligt och du ska alltid sträva efter att tryckfallen över tork, filter och separat efterkylare är så låga som möjligt. Några tumregler som kan vara bra att följa för den här typen av utrustning är:

Tryckfall är också mycket vanligt i distributionssystemet, det vill säga i de rörledningar som transporterar tryckluften. Både längden, utformningen och rörens diameter påverkar tryckfallet. Ett av de vanligaste problemen i många fabriker är att rören är för smala (antingen för att verksamheten utökats med tiden eller för att rören är rostiga och korroderade på insidan), något som direkt påverkar effektivitet och produktkvalitet. Många system har även byggts ut med tiden och antalet böjar och krökar inverkar negativt på tryckluftsförsörjningen. Det är heller inte ovanligt att gamla kopplingar läcker eller att rören har små hål genom vilka luften pyser ut. Förstå och förhindra tryckfall Ett sätt att kompensera för tryckfall är att höja trycket i kompressorn. Problemet med den lösningen är att energikostnaderna stiger samtidigt som risken för att andra komponenter i systemet skadas till följd av det förhöjda trycket. Det bästa sättet är givetvis att förstå varför tryckfallen uppkommer och implementera de åtgärder som är möjliga och lämpliga. Atlas Copco erbjuder exempelvis läcksökning och andra mer avancerade analystjänster (AIRscan) för att identifiera och komma till rätta med problem kopplade till läckor. Läs också om tryckfall i Tryckluftsguiden .

Det nominella tryckluftsbehovet styrs i huvudsak av de brukare som finns i nätet. För att beräkna flödesbehovet är det bra att skapa en lista som inkluderar samtliga brukare med tillhörande tekniska data, inklusive det specifika luftbehovet för varje brukare. I anläggningar där olika brukare nyttjas vid olika tillfällen och vid olika tider är det viktigt att definiera utnyttjandegraden för varje brukare och också det maximala luftbehovet vid varje tidpunkt. Till detta maxbehov görs tillägg för slitage, läckor och framtida produktionsökningar. Det totala luftbehovet som då erhålles ligger till grund för att bestämma storleken på den kompressor, eller kombinationen av kompressorer, som krävs. Enkelt uttryckt, den totala fritt avgivna luftmängden (FAD) ska kunna täcka det nominella tryckluftsbehovet vid varje tidpunkt. Flödebehovet kan uttryckas i olika enheter, men i Sverige uttrycks oftast flöde i liter per sekund (l/s), kubikmeter per min (m3/min) eller kubikmeter per timme (m³/h). När det handlar om pneumatik är det vanligt att begreppen normalliter (Nl) och normalkubikmeter (Nm³) används. Ordet normal indikerar att resultatet gäller vid en normaltillstånd, vilket för tryckluft oftast är DIN 1343 eller ISO 2533. Beroende på vilket normaltillstånd som luften anges i kan volymen skilja upp till ca 8% jämfört med FAD. I länder som använder imperiella enheter är kubikfot per minut (cfm) ett vanligt mått på volym. Oavsett enhet så anges luftflödet i princip alltid vid atmosfärtryck (expanderad luft) men vid ett angivet mottryck, till exempel 7 bar. Om uppgifter om maxförbrukning och/eller utnyttjandegrad saknas så kan schablonvärden ur tabell utnyttjas. Även erfarenhetsvärden från liknande anläggningar och/eller installerad kapacitet i liknande industrier kan vara ett stöd vid dimensionering av en ny kompressorcentral. I en redan existerande anläggning där en eller flera maskiner ska bytas ut är olika typer av mätningar det bästa alternativet för att bestämma luftbehovet. Atlas Copco erbjuder olika typer av mätningar som syftar till att kartlägga konsumtionen och konsumtionsmönstret i tryckluftsanläggningar. Den lite enklare AIRchitect- mätningen utgår från en enda maskin medan en mer omfattande AIRscan analyserar hela tryckluftsanläggningen. Läs också om beräkning och mätning av flödesbehov i Tryckluftsguiden .

Tryckluft kan innehålla olika typer av föroreningar som kan vara mer eller mindre skadliga för produktionen. Vid val av tryckluftsutrustning är det därför mycket viktigt att fastställa vilken luftkvalitet som krävs för att säkerställa slutproduktens kvalitet och för att undvika kassationer. Kraven på tryckluftkvalitet beror på applikationen och bedöms vanligtvis utifrån tre olika parametrar – partiklar, vatten och olja – som regleras av standarden ISO 8573-1:2010. Vid valet av kompressor är det oljeföroreningar som är den viktigaste parametern. I en oljesmord kompressor kommer spår av olja att finnas som en naturlig del av den komprimerade luften – en typisk oljesmord skruvkompressor har exempelvis ett resterande oljeinnehåll på lite mindre än 3 mg/m³ tryckluft vid en temperatur om 20°C. Detta kan tyckas lågt, men i vissa applikationer är de negativa konsekvenserna av oljekontaminering så stora att även mycket låga oljenivåer kan leda till stora problem och kostnader. Som exempel kan nämnas att en enda droppe olja i den tryckluft som kommer i kontakt med ölen på ett bryggeri kan förstöra en hel tappning. För särskilt känsliga applikationer är en oljefri kompressor (som når kraven enligt ISO8573-1:2010, klass 0) det naturliga valet, medan det i andra mindre känsliga applikationer kan räcka med en oljesmord kompressor i kombination med olika typer av filter. Vilka filter som krävs beror på kraven i applikationen. Så kallat tekniskt oljefri luft kan uppnås med hjälp av olika typer av kolfilter. En sådan lösning fungerar ofta mycket bra, men risken är högre än i de system där oljefria kompressorer används. Mekaniska produkter kan gå sönder och om inte övervakningen och beredskapen är god så kan olja komma i kontakt med slutprodukten. Tekniskt oljefri luft är därför inte en lösning som bör användas i kritiska applikationer där människor, djur eller livsmedel kan påverkas negativt. Det ska även tilläggas att oljefria kompressorlösningar inte behöver oljefilter, något som minskar underhållskostnaderna och energikostnaderna, (kompressorn kan drivas med ett lägre tryck eftersom den inte behöver kompensera för tryckfallet över oljeavskiljande filter). Läs också om föroreningar i tryckluft i Tryckluftsguiden

Det finns två olika sätt att kyla en kompressor – med luft eller med vatten. Vilken metod som är lämpligast beror i mångt och mycket på förhållandena på installationsplatsen. Om det finns billigt kylvatten att tillgå kan vattenkylning vara ett mycket energieffektivt alternativ. Likaså kan vattenkylning vara ett bra alternativ i dammiga och skitiga miljöer där kostnaderna för ventilation och tillhörande filter blir höga. Ofta används också vattenkylning i riktigt stora anläggningar där kostnaden för att kyla stora centraler med luft blir mycket hög. Där utnyttjas det faktum att vattenkylda maskiner ställer små krav på kompressorrummets ventilation, eftersom större delen av värmen som uppstår vid kompressionen leds bort med kylvattnet. Med detta sagt så är ändå 95% av alla kompressorer som finns på marknaden luftkylda. Det beror på att många installationer är relativt små, förhållandevis rena och saknar tillgång till billigt kylvatten. Läs också om kylning i Tryckluftsguiden.

Energin står för ca 70 % av kompressorns kostnader över tid och det är inte ovanligt att produktionen av tryckluft står för så mycket som 20 % av anläggningens totala elräkning. Den kompressor, eller kombination av kompressorer, som väljs måste därför kunna producera rätt mängd tryckluft till lägsta möjliga kostnad vid varje tidpunkt. För att åstadkomma detta är det viktigt att jämföra prestandan mellan olika maskiner och mellan olika tillverkare. Till synes likvärdiga kompressorer i termer av drift och driftsäkerhet kan skilja sig åt väsentligt när det kommer till energieffektivitet, något som påverkar ägandekostnaden. Som vi såg i kapitel 1 är det också viktigt att välja rätt kompressor, eller kombination av kompressorer, i termer av varvtal. Som huvudregel gäller att ju större maskinen är, desto viktigare är det att installationen blir energieffektiv. Den specifika effekten (verkningsgraden) är därför något som bör beaktas vid val och dimensionering av en kompressorer och tillhörande utrustning. Ställ dig frågan ”hur många kilowattimmar krävs det för att producera en kubikmeter tryckluft med önskad kvalitet?” och titta på olika alternativ för att se hur stor skillnaden blir.

Vid planeringen av en energieffektiv och driftsäker tryckluftsanläggning är de allmänna förhållanden på platsen avgörande. Omgivningsförhållandena med avseende på vatten, olja och andra föroreningar varierar med platsen, men det finns även anledning att ta hänsyn till höga höjder. Höjden över havet påverkar planeringen av en kompressorstation. Ju högre altitud, desto lägre omgivningstryck och temperatur. Detta påverkar tryckförhållandet och därmed kraftförbrukningen och kompressorns volymflöde. Samtidigt försämras prestandan för elektriska motorer och förbränningsmotorer. En kompressor som är lämplig vid havsnivå kommer med all sannolikhet att vara för liten för drift på högre höjder. Sveriges högst belägna industriområde ligger i Kiruna, dryga 500 meter över havet. Där inverkar höjden till viss del på kompressorns prestation, men inte så mycket att särskild hänsyn måste tas vid dimensioneringen. I Sverige är såldes inte höjden över havet något som måste tas i beaktande. Läs också om dimensionering vid höga altituder i Tryckluftsguiden.