Sűrített levegő gazdaságosan

III. táblázat: kompresszor 10 éves élettartamköltsége

I. táblázat: ipari, városi környezeti levegő főbb szennyezőtartalma

Az üzemeltetési költségek elemzésére később bemutatott módszer – amely olajbefecskendezéses csavarkompresszorokra vonatkozik – bármely rendszerre érvényes, ha körültekintően, minden költséget figyelembe veszünk. Azért választottuk ezeket a gépeket, mert a legelterjedtebbek, és ma már megfelelő utókezelő berendezésekkel gyakorlatilag mindenütt alkalmazhatók, még steril levegőigény esetén is, beruházási költségük kedvező, szerkezetük egyszerű, hatásfokukat gyakorlatilag egész élettartamuk során megtartják

A levegő minősége

II. táblázat: 90 kW beépített motorteljesítményű, 7,5 bar névleges nyomású, 7 bar üzemnyomású olajhűtésű csavarkompresszor élettartamköltsége Megjegyzés: az elektromos energia ára folyamatosan emelkedik. A számítás csak a kérdés fontosságára kíván rávilágítani. Ahogy az energia ára emelkedik, ez még fontosabb lesz.

Csak olyan levegőminőséget tervezzünk, amire valójában szükségünk van. A túlkezelt levegő, mint később látni fogjuk, rengeteg pénzbe kerül. Ha tényleg igen tiszta levegőre van szükségünk, ne sajnáljuk a pénzt szűrő- és szárítórendszerekre, mert a termékselejt és a termeléskiesést okozó géphibák sokkal többe kerülhetnek. Kérjük szakember segítségét a megfelelő levegőminőség meghatározásában.
A pneumatikus berendezések gyártói sokszor extrém követelményeket támasztanak alulinformáltságuk miatt vagy saját berendezésük védelmének túlbiztosítása érdekében.
Elterjedt tévhit, hogy a száraznak nevezett, helyesebben kenésmentes kompresszorok levegője száraz és „patyolat-tiszta”. A levegőminőséget alapvetően az utókezelés határozza meg, nem a kompresszor, mert minden kompresszor beszívja a környezeti levegőt – amely jelentős mértékű szennyeződést tartalmaz (I. táblázat) – és besűríti a rendszerbe. Semmilyen kompresszor nem tisztítja meg jobban a beszívott levegőt, mint amilyen szűrőket beleépítettek.
Márpedig ezek gyakorlatilag azonosak a kenésmentes és az olajhűtésű gépeknél. Természetesen be kell kalkulálni az olajcserék költségeit és hasonló tényezőket, de ez nem a levegő tisztaságának kérdése.
Mindig a felhasználási cél függvényében kell a kompresszort kiválasztani, hiszen a felhasználónak nem „száraz” kompresszorra, hanem hideg, száraz és tiszta sűrített levegőre van szüksége. A kenésmentes kompresszorok üzemeltetése és karbantartása drágább.
A berendezés bonyolultabb, az esetleges javítás ezért jóval drágább. Viszonylag egyszerű szűréstechnikai elemekkel még öreg dugattyús kompresszorok levegője is steril fokozatig szűrhető.

Beruházási, üzemeltetési és karbantartási költségek

Hogyan számítsuk ki az üzemeltetési és karbantartási költségeket? Hogyan lehet hatékonyan takarékoskodni?
A feladat egyszerűnek látszik, probléma csak abban van, hogy ki ne felejtsünk valamely szempontot. Például azt, hogy a költségek nem csupán a kompresszornál, hanem a sűrítettlevegő-kezelő berendezéseknél és a hálózaton is merülnek fel, sőt sokszor már a helytelen tervezés és kiválasztás okoz za a legtöbb felesleges költséget. Ne feledjük azt sem, hogy egy kompresszor nem egy hónapig, de még csak nem is egy évig üzemel.
Ezért javasoljuk az úgynevezett összköltségszemlélet alkalmazását, amikor is a kompresszor tervezett élettartamára számítjuk ki a költségeket. A II–III. táblázat segítséget nyújt az üzemeltetési költségek meghatározásához, és képet ad a megoszlásukról. Az írás terjedelmi korlátai miatt a számítást csak egy olajhűtésű csavarkompresszor példáján mutatjuk be, de értelemszerűen minden berendezés esetén ugyanezt el lehet végezni.
Elhanyagoltuk a költségek időben eltolt felmerülése miatti rediszkontálást, nem soroltuk fel a kiegészítő költségeket, mint az esetleges kezelők bére, hűtővízköltségek, hűtővízszivattyúk áramfogyasztása, veszélyes hulladékok elszállítása stb. Ezeket mindig a helyi viszonyoknak és az adott gépeknek megfelelően kell gondosan összegyűjteni. A táblázat és a hozzá tartozó kördiagram egyértelműen mutatja a módszer lényegét és a következtetések egyszerűen levonhatók. Ne feledjük, hogy a számítást a valóságban a teljes rendszerre és a költségek időbeli eloszlására tekintettel ajánlatos elvégezni.
Bizonyára sokak számára megdöbbentő a látható kép. A legfontosabb következtetés ebből az, hogy ne csak a beszerzési árra koncentráljunk, mert ennél fontosabb dolgunk is van, mégpedig az energia megtakarítása. Tíz év alatt a gép árának huszonötszörösét fizetjük ki áramdíjként.

Megtakarítási lehetőségek

1. ábra: kompresszor élettartamköltsége

Az 1. ábrán látható képet a kompresszorgyártók ismerik, ezért különféle megoldásokat dolgoztak ki kompresszoraik hatékonyságának javítására. Egyik legfőbb törekvésük a sűrítőegységek fajlagos energiaigényének csökkentése. Jelenleg a különféle gyártók sűrítői között 5–10% eltérés van. Még ebben is vannak lehetőségek, de a fizika végül határt szab a megtakarításoknak. További lehetőség a gépek szabályozása az üresen futás korlátozására, a szállított mennyiség és a nyomás szabályozására, telepfelügyeleti rendszerek.

Hogyan takarítsuk meg az energiaköltség 30–80%-át ? A válasz: hővisszanyerés

2. ábra: hővisszanyerés elvi sémája

A fenti módszerek is hatékonyak, azonban az igazi megoldás a hővisszanyerés. Ha ugyanis közelebbről megvizsgáljuk a kompresszorok energiamérlegét, kiderül, hogy gyakorlatilag a teljes bevitt energiát hővé alakítják, amelyet a hűtéssel elvonunk. Ez nem jelenti azt, hogy a sűrített levegő ennyire rossz hatásfokú. A könnyebb megértés miatt kissé durva elhanyagolással mondjuk azt, hogy az olajbefecskendezéses csavarkompresszorok a befecskendezett olajjal való intenzív hűtés miatt közel izotermikus sűrítést végeznek. (Természetesen a sűrítés során melegszik a levegő a valóságban mintegy 60 C-fokot.) Ekkor a levegő belső energiája nem nő, a sűrítési munka teljes egészében hővé alakul, amit például léghűtéssel elvonunk a gépből és kivezetjük a szabadba.
Ha a sűrített levegő munkagépben való munkavégzésére is ezt a közelítést tesszük, az azt jelenti, hogy akkor pedig a tágulási munkához a sűrített levegő a környezetből veszi fel a hőt (természetesen a valóságban maga is lehűl.)
Egyik oldalon tehát kidobjuk a sűrítési munkát a hűtéssel, a másik oldalon megint kidobjuk, mert a csarnok fűtött levegőjének hőjéből fedezzük a tágulási munkát. Az ötlet kézenfekvő: zárjuk rövidre a kettőt. A megoldás réges-régen készen áll és rendkívül érdekes, hogy mégis milyen kevés felhasználó él vele. A modern olajhűtésű csavarkompresszorok ezen úgynevezett veszteséghőjét igen egyszerű felhasználni. Régebben persze sem a léghűtéses, sem a vízhűtéses kompresszoroknál különböző okokból ez nem volt így.

IV. táblázat: hővisszanyeréssel elérhető megtakarítás

A legegyszerűbb megoldás a léghűtésű gépek meleg hűtőlevegőjét a munkacsarnokba, öltözőbe, szárítóhelyiségbe vezetni. A feladat egészen egyszerűen kézi üzemeltetéssel is megoldható télinyári átváltással, de automatizálható is termosztátokkal és motoros zsalukkal.
Ha a hőt nyáron is hasznosítani tudjuk meleg levegő formájában az szerencsés, ha nem, akkor válasszunk vízhűtéses rendszert, amelyek 40–70 C-fokos kilépő vízhőmérséklettel is kaphatók. A meleg vizet technológiai célokra, fűtésre vagy használati melegvízként alkalmazhatjuk. A vízhűtéses rendszereknél probléma lehet, hogy a kompresszort akkor is el kell hűteni, amikor hőfogyasztás nincs a vízoldalon. Ilyenkor duplikált lég- és vízhűtéses rendszer javasolt, amely automatikusan átáll léghűtésre, ha a vízoldalon nincs hőelvétel. Ezzel a rendszerrel biztosítva van a kompresszorok mindenkori biztonságos hűtése.

Elérhető megtakarítások

V. táblázat: hálózati veszteségek költsége

A fenti rendszerekkel abban az esetben, ha a teljes hőmennyiséget el tudjuk helyezni, a kompresszorokba bevezetett energiának akár 80%-a is újrahasznosítható. Az írás elején említett 90 kW-os berendezés esetére a IV. táblázat foglalja össze a számokat. Az adatok átszámíthatók gőz-, gáz- vagy fűtőolaj-egyenértékre is.

Egyéb megtakarítási lehetőségek


Hálózati tömítetlenség és korrózió
A gondatlanul szerelt hálózati kötések, a nyitva felejtett víztelenítők, a nedves, szárítatlan levegő okozta korróziós lyukak miatti energiaveszteséget a legtöbb üzemeltető nem veszi elég komolyan.
A V. táblázatban forintra számoltuk át a veszteségenergiát. Ha az alábbi számokat áttanulmányozzuk, minden bizonnyal arra a következtetésre jutunk, hogy szükség lesz néhány tekercs teflonszalagra és egy olcsó hűtveszárítóra. A hálózati veszteség mértéke egyszerűen mérhető.
Egy munkaszüneti napon a lezárt munkaberendezések mellett töltsük fel a hálózatot, mérjük meg a feltöltési időt, ebből és kompresszorunk légszállításából (reméljük, hogy valós adatot kaptunk a gyártótól) számítsuk ki a hálózat térfogatát.
Ezután állítsuk le a kompresszort, majd mérjük meg, hogy 1 vagy 2 bar nyomáscsökkenéshez mennyi idő szükséges. A z időegység alatt elszivárgó levegő, ezzel a szivárgások táplálására fordítandó kompresszorteljesítmény, illetve villamos energia egyszerűen számítható.
A szivárgás automatikus számítógépes méréssel is kivizsgálható.

Nyomásveszteség és szükségtelenül magas üzem nyomás

VI. táblázat: nyomásemelés hatása az energiafogyasztásra 900 m3/óra légszállítású kompresszor esetén

A legtöbbször hasra ütéssel hozott döntés: legyen inkább 1 bar-ral több, az nem árthat. Ez a döntés tévedés, amint az a VI. táblázatból látható.
Ugyanez a helyzet a rosszul kiválasztott hálózati elemek, a gondatlanul tervezett hálózat és az idejében ki nem cserélt szűrőbetétek esetén. A szűrőbetéteket 0,3–0,4 bar nyomásesés elérésekor, de legalább kétévente érdemes kicserélni. Ha lehet, ne használjunk alacsony nyomású feladathoz magasabb nyomású levegőt nyomáscsökkentővel. Kényelmes, de nem éri meg. Vásároljunk inkább külön kompresszorokat a különféle nyomásszintekre.

A túlzott minőségi igények sok pénzbe kerülnek

VII. táblázat: különféle harmatpontú szárítók éves költsége Megjegyzés: a táblázat értékei tájékoztató jellegűek. Azokat adott gépeknél pontosan be kell szerezni, és ki kell értékelni

Gondosan mérlegeljük a feladatainkhoz igazán szükséges levegőminőséget, mert a levegő tisztítása bizonyos határon felül igen drága. Könnyű kimondani, hogy a levegő legyen –40 C-fok nyomásharmatpontú és 0,001 mg/ m3 maradó olajtartalmú, megvalósítani és üzemeltetni azonban igen drága a berendezéseket, amelyek ezt produkálják. Gondoljunk bele, hogy a légzési levegőre a legtöbb szabvány 1–3 mg/m3 értéket enged meg. Az ipari feladatok 90%-a kiválóan megoldható +2 C-fok nyomásharmatpontú olcsó hűtveszárítóval és egyszerű szűrőrendszerekkel. Gondoljunk arra is, hogy ezek a berendezések nyomásesést is okoznak, amelynek költségvonzatáról az előző pontban volt szó. A VII. táblázat a különféle szárítók üzemeltetési költségében meglévő különbségeket mutatja be.

Tóth Tibor
okl. gépészmérnök, kompresszor- és szivattyúszakértő

Ganzair Kompresszortechnika Kft.
6400 Kiskunhalas, Szénás u. 15.
www.ganzair-kompresszor.hu

Tetszett a cikk?