- plynulá regulácia otáčok
- 2stupňová kompresia
- bezstratový priamy prevod
- motor s permanentnými magnetmi IE4
- nastavenie výstupného tlaku
Kompresory SCR – energetické úspory
Koľko stojí elektrická energia?
Je všeobecne známe, že kompresory na výrobu stlačeného vzduchu v remeselníctve a najmä v priemysle patria medzi stroje s najväčším odberom elektrickej energie vôbec. Aktuálna situácia na trhu s energiami, kedy registrujeme extrémne nárasty cien, by mala prinútiť každého užívateľa kompresora k zamysleniu, či sa neoplatí práve teraz investovať do vylepšenia efektivity výroby stlačeného vzduchu a zaobstarať si nové a úspornejšie kompresory a zaistiť tak nielen úsporu nákladov, ale aj konkurencieschopnosť svojej spoločnosti a elimináciu rastu cien svojich výrobkov. Predtým, než sa spoločne pozrieme na to, ako môžu kompresory SCR prispieť k vyriešeniu Vašich starostí s účtom za elektrickú energiu, je nutné predovšetkým poznať koľko stojí 1 kWh elektrickej energie a ročný objem spotreby energie a odvodiť, aký je potenciál na dosiahnutie úspor.
Energia na prvom mieste
Vždy sa oplatí myslieť na budúcnosť a platí to dvojnásobne, pokiaľ uvažujete o zakúpení nového skrutkového kompresora. S kompresorom, ktorý budete prevádzkovať 10 až 20 rokov budete mať spojenú celú radu nákladov ako je obstaranie stroja, jeho inštalácia, pravidelná údržba alebo riešenie havárií. Hlavným nákladom je však elektrická energia potrebná na jeho prevádzku. Na základe našich skúseností tvoria náklady na elektrickú energiu v časovom horizonte 10 rokov viac ako 80 % všetkých nákladov. To je zhruba 14× viac ako býva obstarávacia cena kompresora. Pred nákupom sa preto rozhodne oplatí zistiť si informácie o tom, aký úsporný je stroj, ktorý si hodláte zaobstarať. A to obzvlášť v čase extrémneho rastu na účtoch za elektriku…
Úsporné riešenia kompresorov SCR
Všetky rady kompresorov SCR boli konštrukčne navrhnuté najmä s ohľadom na dosiahnutie čo najvyššej energetickej účinnosti a nájdete na nich mnoho inovatívnych a moderných prvkov, ktoré pomáhajú znížiť náklady na elektrickú energiu a výrobu stlačeného vzduchu v priemysle a energetike. Medzi riešenia, ktoré napomáhajú znížiť náklady na prevádzku kompresora patria najmä:
- úsporný týždenný plán
- ventilátor s reguláciou otáčok
- nízkotlakové prevedenie
- bezolejové kompresory
Plynulá regulácia otáčok
Na trhu nájdete dva základné spôsoby riadenia chodu kompresora: kompresory s pevnými otáčkami (fixed speed – FS) kompresory s plynulou reguláciou otáčok pomocou frekvenčného meniča (variable speed – VSD) U kompresorov s pevnými otáčkami sú nastavené dve hodnoty tlaku – zapínacie a vypínacie. Pokiaľ tlak poklesne pod vypínaciu hodnotu, kompresor zapne hlavný motor a začína vyrábať stlačený vzduch. Akonáhle dosiahne hodnotu vypínacieho tlaku, kompresor sa vypne a to tým spôsobom, že najprv prejde do chodu naprázdno (tiež odľahčenie), kedy sa točí motor a skrutkový blok, ale je vypnutá sacia klapka a kompresor nevyrába vzduch. Až po určitom čase, rádovo niekoľko desiatkach sekúnd až niekoľko minút dochádza k celkovému vypnutiu stroja.
Dvojstupňové kompresory
Štandardné skrutkové kompresory používajú na stláčanie vzduchu iba jeden skrutkový blok. Ku kompresii na požadovaný tlak tak dochádza iba v jednom kroku, takzvanom stupni. Výhodou jednostupňového stláčania je nízka cena, z energetického hľadiska však nie je tento spôsob hospodárny. Počas stláčania vzduchu, sa značná časť dodanej energie premení na teplo a dôsledkom tohto javu je zníženie účinnosti a výroba výrazne menšieho množstva vzduchu oproti ideálnemu fyzikálnemu deju v tzv. izotermálnom stave, kedy sa všetka dodaná energia použije výhradne na stláčanie plynu a nevzniká žiadne teplo. Pre vyššiu účinnosť stláčania boli vyvinuté dvojstupňové kompresory, ktoré používajú 2 skrutkové bloky spojené navzájom prevodovým ústrojenstvom.
Elektrický motor IE4 s permanentnými magnetmi
Elektrické motory používané na kompresoroch musia podľa normy IEC EN 60034 od 1. 1. 2017 disponovať v príkonoch od 0,75 kW účinnosťou aspoň IE3, v prípade regulácie otáčok potom postačuje účinnosť IE2. Moderné kompresory však používajú elektromotory s vyššou účinnosťou a najznámejším riešením sú motory s permanentnými magnetmi, ktorých účinnosť prevyšuje požiadavky účinnosti IE4. Rozdiely v účinnosti a dosiahnuté úspory na energiách medzi štandardmi IE3 a IE2 a PM-motormi na strojoch SCR nájdete v nasledujúcej tabuľke a oproti verziám IE2 je možné ušetriť spravidla 2 – 5 % energie.
Priamy prevod 1:1 bez strát
Prevod medzi skrutkovým blokom a elektromotorom je u skrutkových kompresorov realizovaných štyrmi spôsobmi: pomocou klinových remeňov elastická spojka prevodovka priame spojenie, ktorého vlastnosti značne závisí od toho, či je použitie v spojení s bežným elektromotorom alebo v spojení s bezložiskovým motorom s permanentnými magnetmi.
Flexibilné nastavenie tlaku
Pri stláčaní vzduchu dochádza k spotrebe energie. Čím vyšší je tlak, tým viac energie potrebuje kompresor na jeho dosiahnutie. Majte vždy na pamäti, že: Stlačenie vzduchu o 1 bar navyše znamená približne 7% vynaloženej energie! Dobre zvolený kompresor by preto mal mať výstupný tlak ľahko nad potrebnú úroveň, aby nespotreboval zbytočnú energiu na nadmerné stlačenie, ktorá bude následne uvoľnená. Bohužiaľ sme často svedkami situácií, kedy používateľ prevádzkuje kompresor s dodávaným tlakom napríklad 10 bar a následne je na všetkých vstupných regulátoroch do strojov znížený tlak napríklad na 6 bar. Ekonomiku takéhoto riešenia posúďte sami…
Inteligentné vypínanie kompresora
Veľkým problémom vo výrobných podnikoch je prítomnosť únikov stlačeného vzduchu, ktoré dosahujú spravidla okolo 20 %, ale je možné sa stretnúť aj s výrazne vyššími hodnotami. Úniky v potrubnom systéme sú prítomné stále, teda aj v čase, keď neprebieha výroba napr. cez víkend, v noci alebo cez prestávky medzi smenami. Je preto extrémne výhodne vypnúť po túto dobu dočasne kompresory, aby nevyrábali vzduch iba na pokrytie únikov v potrubí. Na moderných jednotkách používaných na kompresoroch SCR je možné nastaviť týždenný plán chodu kompresora av každom dni od pondelka do nedele nastaviť niekoľko časových úsekov, pri ktorých je kompresor zapnutý a pri ktorých je vypnutý.
Modelový príklad
Výrobný podnik s únikmi v potrubí vo výške 20 % spotreby vzduchu as 2 výmennou prevádzkou s voľným víkendom:
Voľný čas je 8 h × 5 pracovných dní + 48 h cez víkend = 88 hodín, čo tvorí 52 % času
Vypnutím kompresora mimo smeny zaistíte úsporu
0,52 × 0,2 = 10,4 %!
Nízkotlaké aplikácie 1,5-5 bar
V priemysle existuje mnoho aplikácií, ktoré potrebujú nižší tlak, že je bežných 7 – 10 bar dodávaných skrutkovými kompresormi. Také aplikácie sa najčastejšie vyskytujú v oblastiach sklárstva, plastikárstva, v textilnom priemysle alebo v cementárňach a potrebujú tlak stlačeného vzduchu spravidla 1,5 až 5 bar. V týchto tzv. nízkotlakových aplikáciách nestačí vyrábať vzduch pomocou dúchadiel, ktorých horná hranica tlakovej výkonnosti končí na pretlaku okolo 1,5 bar a preto sa používajú bežné skrutkové kompresory, ktoré majú výstupný tlak na úrovni okolo spomínaných 7 – 10 bar. Kompresory s reguláciou otáčok umožňujú síce znížiť dodávaný tlak až na úroveň 4 – 5 bar, ale stretávajú sa s 2 zásadnými problémami:
tlakové pásmo 4 – 5 bar – běžné kompresory nejsou optimalizovány pro tlak 4 – 5 bar a energetická účinnost je v tomto pásmu velmi špatná
tlakové pásmo 1,5 – 4 bar – kompresory musí stejně vyrobit tlak alespoň 4 bar, který je následně redukován na potřebný tlak v rozpětí 1,5 – 4 bar
Ventilátor s reguláciou otáčok
Každý kompresor je vybavený ventilátorom, ktorý zaisťuje odvod horúceho vzduchu prítomného vo vnútri kompresora a poskytuje chladenie olejového a vzduchového chladiča. Energetická spotreba ventilátora je spravidla 2 až 5 % z celkového príkonu kompresora. Vďaka regulácii odoberá motor ventilátora iba skutočne potrebné množstvo elektrickej energie a oproti tradičnému riešeniu, kedy beží ventilátor bez regulácie úplne naplno dochádza k extrémnemu zníženiu spotreby elektrickej energie rádovo v desiatkach percent, čo znamená niekoľko percent z celkovej energetickej spotreby kompresora.
Bezolejové kompresory
Niektoré kritické aplikácie v priemysle vyžadujú dodávku bezolejového stlačeného vzduchu. Jedná sa predovšetkým o nápojový priemysel, potravinárstvo, oblasti nemocníc a farmácie, dodávky priemyselného dýchateľného vzduchu na tryskanie alebo lakovne. Bezolejový stlačený vzduch je definovaný podľa normy ISO 8573-1 triedou 0 a jeho výrobu je možné zaistiť buď bežným kompresorom s príslušným systémom úpravy vzduchu alebo priamo pomocou bezolejového kompresora. Použitie bezolejových kompresorov je čím ďalej vhodnejšie aj mimo uvedené kritické aplikácie a to najmä z dôvodu nulového rizika zníženia kvality vzduchu vďaka priesaku oleja, ale hlavne aj kvôli výrazne nižším nákladom na investície a údržbu technológie.
Hlavné úspory bezolejových kompresorov:
- nie je potrebné inštalovať filtre a stĺpce s aktívnym uhlím
- nie je potrebné inštalovať separátor voda olej
žiadne výmeny oleja - žiadne výmeny olejového a separačného filtra v kompresore
- nie je potrebné čistenie chladiča oleja
- odpadá údržba termostatického ventilu a spätného ventilu
- vložky filtrov pevných nečistôt majú dlhšiu údržbu
- nie je potrebné vykonávať výmeny náplní separátorov
- nie je potrebné vykonávať testy kvality kondenzátu
žiadna legislatíva odpadových vôd - odpadajú tlakové revízie olejového zásobníka v kompresore
