Sposoby oszczędzania energii w sprężonym powietrzu – obniżenie ciśnienia w sieci

Aktualna cena energii elektrycznej oraz planowana podwyżka zmusza wiele zakładów produkcyjnych do szukania źródeł oszczędności. Jednym z podstawowych mediów energetycznych, ale zarazem jednym z najdroższych w produkcji, jest sprężone powietrze. Przyjrzyjmy się zatem zagadnieniom, które wpływają na koszty produkcji sprężonego powietrza. Ze względu na rozbudowany system wytwarzania, uzdatniania oraz przesyłu sprężonego powietrza, rozważać można wiele czynników wpływających na oszczędność.

W momencie powstawania nowego zakładu produkcyjnego należy odpowiednio dobrać sprężarki, ich typ i wielkość, aby produkcja sprężonego powietrza była realizowana efektywnie. Urządzenia do uzdatniania powinny spełniać wymaganą klasę czystości powietrza, a odpowiednio zaprojektowany przebieg instalacji powinien pozwolić na przesył sprężonego powietrza – w zasadzie bez strat – do miejsc poboru. Właściwa wentylacja sprężarkowni czy też odzysk wytworzonego przez sprężarki ciepła dają nam kolejne możliwości odzyskania energii zużywanej do produkcji sprężonego powietrza.

Powstaje pytanie, co  można zrobić, aby poprawić efektywność układu sprężonego powietrza po paru latach pracy? Bywa tak, że urządzenia zostały początkowo dobrze dobrane, ale obecnie nie spełniają założeń lub nie utrzymują parametrów wyznaczonych na początku. Powodów może być wiele. Omówimy część z nich na przykładzie kompleksowej modernizacji sieci sprężonego powietrza, którą przeprowadził Vector.

Klient chce zarządzać sprężarkownią z dowolnego miejsca w zakładzie. Przedsiębiorstwo posiada siedem hal połączonych szeregowo instalacją stalową, spawaną, o średnicy DN80. Instalacja każdej hali stanowiła osobny układ zamknięty, a hale połączone były ze sobą rurociągiem o tej samej średnicy. Całość instalacji zakładu zasilana jest przez sprężarki pracujące w czterech odrębnych sprężarkowniach. Łącznie zainstalowanych jest sześć sprężarek, o mocach: 3 x 90 [kW], 2 x 75 [kW], 1 x 45 [kW]. Instalacja nie zawiera zbiornika sprężonego powietrza ze względu na jej rozległość oraz zasilanie trzema sprężarkami z falownikiem.

  1. W pierwszym etapie wykonano analizę efektywności pracy sprężarek oraz przeprowadzono audyt instalacji sprężonego powietrza rozprowadzonej po zakładzie. Pozwoliło to zdiagnozować układ sprężonego powietrza i oszacować czy rozwiązanie – którego oczekuje Klient – jest dla niego faktycznie najkorzystniejsze.Nadrzędne sterowanie miało służyć do informowania o ewentualnych awariach sprężarek, w celu szybkiej reakcji na spadające ciśnienie w pozostałych sprężarkowniach i odległych częściach instalacji. Ideą nadrzędnego sterowania jest uzyskanie jednakowego stałego ciśnienia dla większości kompresorów oraz konfiguracja ich pracy tak, by zużycie energii elektrycznej było jak najmniejsze. W omawianym zakładzie, ze względu na zbyt duże różnice ciśnień pomiędzy sprężarkowniami, nadrzędne sterowanie byłoby zmuszone do uruchamiania minimum jednej sprężarki w każdej sprężarkowni, aby uzyskiwać jedno wspólne ciśnienie w instalacji. Taki układ pracowałby mało efektywnie, a nadrzędne sterowanie nie wykorzystywałoby swojego potencjału.
     

     

  2. W drugim etapie, po dokładnej analizie materiału zaproponowano połączenie wszystkich hal i sprężarkowni rurociągiem o średnicy DN168 i długości 700 metrów. Dobranie odpowiedniej długości oraz średnicy rurociągu gwarantuje spadek ciśnienia nie większy niż 0,05 bara na całej instalacji. Dzięki temu ciśnienie w każdym punkcie instalacji jest jednakowe – nawet w najbardziej oddalonej hali – niezależnie od konfiguracji uruchomionych sprężarek. W takim układzie system sterowania wybiera do pracy tylko te sprężarki, które w danej chwili dają najlepszy wskaźnik energetyczny. Wizualizacja oraz rejestracja danych pozwala na pełen dostęp do sprężarek oraz historii pracy z dowolnego miejsca w zakładzie.Łączniki między halami zamknięto, a zasilanie powietrzem poszczególnych hal poprowadzono od nowego kolektora głównego. Każde takie zasilanie zostało wyposażone w ultradźwiękowy przepływomierz dwukierunkowy, który pozwala na dokładne pomiary zużycia sprężonego powietrza. Ponadto przepływomierze podpięto do niezależnej wizualizacji z rejestratorem danych.

Dzięki tej inwestycji w zakładzie obniżono ciśnienie pracy sprężarek z poziomu 8,3 bara do wspólnego ciśnienia wynoszącego 6,8 bara Wiąże się to z mniejszą ilością zużytej energii do wytworzenia sprężonego powietrza przy ciągłej, poprawnej pracy zakładu. Dodatkowo, niższe ciśnienie to mniejsze wycieki z tych samych nieszczelności. Pełna kontrola, monitorowanie produkcji oraz zużycia sprężonego powietrza przekłada się na szybką reakcję w przypadku nagłych zdarzeń.

Łączne oszczędności, wynikające z obniżenia ciśnienia i jednoczesnego zmniejszenia wycieków oraz eliminacji pracy sprężarek na biegu „luzem”, wyniosą około 130 tys. złotych rocznie.
Klient uzyskał Białe Certyfikaty i może liczyć na dodatkowe wsparcie finansowe przyczyniające się do jeszcze szybszego zwrotu z przeprowadzonej inwestycji.

Opisany przykład to tylko jedno z rozwiązań pozwalających na obniżenie kosztów. Kolejnym jest eliminacja wspomnianych wyżej nieszczelności, zmiana wentylacji sprężarek czy odzysk ciepła wytwarzanego przez sprężarki.

Masz pytania dotyczące oferty? Zadzwoń!
VECTOR Technika Sprężaonego Powietrza