Ušetřete až 50 % energií s kompresory SCR
Při výběru nového šroubového kompresoru se vyplatí myslet na budoucnost. Během 10 až 20 let provozu totiž netvoří hlavní náklad jeho pořízení, ale především elektrická energie potřebná k provozu. Ta podle našich zkušeností představuje v horizontu 10 let více než 80 % celkových nákladů, tedy přibližně 14× více než pořizovací cena kompresoru. Právě proto je před nákupem zásadní sledovat, jak je stroj úsporný – obzvlášť v době výrazného růstu cen elektřiny.
Náklady v širších souvislostech
Graf ukazuje orientační rozložení celkových nákladů spojených s provozem šroubového kompresoru v dlouhodobém horizontu. Zřetelně z něj vyplývá, že největší podíl nepřipadá na samotné pořízení technologie, ale na energii spotřebovanou při jejím každodenním provozu.
Legenda grafu
- elektrická energie
- cena kompresoru
- instalace
- údržba
Úsporná řešení na kompresorech SCR
Všechny řady kompresorů SCR byly konstrukčně navrženy zejména s ohledem na dosažení co nejvyšší energetické účinnosti a naleznete na nich mnoho inovativních a moderních prvků, které pomáhají snížit náklady na elektrickou energii a výrobu stlačeného vzduchu v průmyslu a energetice. Mezi řešení, která napomáhají snížit náklady na provoz kompresoru, patří zejména:
- plynulá regulace otáček
- úsporný týdenní plán
- 2stupňová komprese
- ventilátor s regulací otáček
- bezeztrátový přímý převod
- nízkotlaká provedení
- motor s permanentními magnety IE4
- bezolejové kompresory
- nastavení výstupního tlaku
Plynulá regulace otáček
Na trhu naleznete dva základní způsoby řízení chodu kompresoru:
- kompresory s pevnými otáčkami (fixed speed - FS)
- kompresory s plynulou regulací otáček pomocí frekvenčního měniče (variable speed - VSD)
U kompresorů s pevnými otáčkami jsou nastaveny dvě hodnoty tlaku – zapínací a vypínací. Pokud tlak poklesne pod nastavenou mez, kompresor zapne hlavní motor a začíná vyrábět stlačený vzduch.
Jakmile dosáhne hodnoty vypínacího tlaku, kompresor se nevypne okamžitě, ale nejprve přejde do chodu naprázdno. V této fázi se stále otáčí motor i šroubový blok, ale sací klapka je uzavřena a kompresor již nevyrábí vzduch.
Teprve po určité době, řádově několika desítek sekund až několika minut, dochází k úplnému vypnutí stroje. Právě v těchto režimech vznikají zbytečné energetické ztráty, které dokáže plynulá regulace otáček výrazně omezit.
Dvoustupňové kompresory
Standardní šroubové kompresory používají pro stlačování vzduchu pouze jeden šroubový blok. Ke kompresi na požadovaný tlak tak dochází pouze v jednom kroku, tedy v jednom stupni. Výhodou jednostupňového stlačování je nižší pořizovací cena, z energetického hlediska však tento způsob není tak hospodárný.
Během stlačování vzduchu se značná část dodané energie promění v teplo. Důsledkem tohoto jevu je snížení účinnosti a výroba menšího množství vzduchu oproti ideálnímu fyzikálnímu ději v tzv. izotermálním stavu, kdy se veškerá dodaná energie využije výhradně pro stlačování plynu a nevzniká žádné teplo.
Pro dosažení vyšší účinnosti byly vyvinuty dvoustupňové kompresory, které využívají dva šroubové bloky spojené navzájem převodovým ústrojím. Díky rozdělení komprese do dvou stupňů může být celý proces efektivnější a energeticky úspornější.
Elektrický motor IE4 s permanentními magnety
Elektrické motory používané na kompresorech musí podle normy IEC EN 60034 od 1. 1. 2017 disponovat v příkonech od 0,75 kW účinností alespoň IE3, v případě regulace otáček pak postačuje účinnost IE2.
Moderní kompresory však používají elektromotory s vyšší účinností a nejznámějším řešením jsou motory s permanentními magnety, jejichž účinnost převyšuje požadavky účinnosti IE4.
Rozdíly v účinnosti a dosažené úspory energie mezi standardy IE3, IE2 a PM motory na strojích SCR naleznete v následující tabulce. Oproti verzím IE2 lze ušetřit zpravidla 2 až 5 % energie.
Přímý převod 1:1 beze ztrát
Převod mezi šroubovým blokem a elektromotorem je u šroubových kompresorů realizován čtyřmi základními způsoby:
- přímým spojením, jehož vlastnosti výrazně závisí na tom, zda je použito ve spojení s běžným elektromotorem, nebo s bezložiskovým motorem s permanentními magnety
- pomocí klínových řemenů
- elastickou spojkou
- převodovkou
Flexibilní nastavení tlaku
Při stlačování vzduchu dochází ke spotřebě energie. Čím vyšší je tlak, tím více energie potřebuje kompresor na jeho dosažení. Mějte vždy na paměti, že:
stlačení vzduchu o 1 bar navíc znamená přibližně 7 % vynaložené energie
Dobře zvolený kompresor by proto měl mít výstupní tlak jen mírně nad požadovanou úrovní, aby nespotřebovával zbytečnou energii na nadměrné stlačení, které bude následně opět redukováno.
V praxi se bohužel často setkáváme se situací, kdy uživatel provozuje kompresor s dodávaným tlakem například 10 bar, zatímco na vstupních regulátorech jednotlivých strojů je tlak následně snížen třeba na 6 bar. Ekonomiku takového řešení si lze snadno domyslet.
Chytré vypínání kompresoru
Velkým problémem ve výrobních podnicích je přítomnost úniků stlačeného vzduchu, které dosahují zpravidla okolo 20 %, ale lze se setkat i s výrazně vyššími hodnotami. Úniky v potrubním systému jsou přítomné neustále, tedy i v čase, kdy neprobíhá výroba, například o víkendu, v noci nebo o přestávkách mezi směnami.
Je proto velmi výhodné kompresory v těchto časech dočasně vypnout, aby nevyráběly stlačený vzduch pouze pro pokrytí úniků v potrubí.
Na moderních jednotkách používaných na kompresorech SCR je možné nastavit týdenní plán chodu kompresoru a v každém dni od pondělí do neděle definovat několik časových úseků, ve kterých je kompresor zapnutý nebo vypnutý.
| Den | Čas od | Čas do | Stav |
|---|---|---|---|
| Po - Pá | 0:00 | 5:59 | vypnuto |
| 6:00 | 21:59 | zapnuto | |
| 22:00 | 23:59 | vypnuto | |
| So - Ne | 0:00 | 23:59 | vypnuto |
Nízkotlaké aplikace 1,5–5 bar
V průmyslu existuje mnoho aplikací, které potřebují nižší tlak, než je běžných 7 až 10 bar dodávaných šroubovými kompresory. Takové aplikace se nejčastěji vyskytují ve sklářství, plastikářství, v textilním průmyslu nebo v cementárnách a potřebují tlak stlačeného vzduchu zpravidla 1,5 až 5 bar.
V těchto tzv. nízkotlakých aplikacích nestačí vyrábět vzduch pomocí dmychadel, jejichž horní hranice tlakové výkonnosti končí na přetlaku okolo 1,5 bar, a proto se používají běžné šroubové kompresory, které mají výstupní tlak na úrovni přibližně 7 až 10 bar. Kompresory s regulací otáček sice umožňují snížit dodávaný tlak až na úroveň 4 až 5 bar, ale potýkají se se dvěma zásadními problémy:
- tlakové pásmo 4–5 bar – běžné kompresory nejsou optimalizovány pro tlak 4 až 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 až 4 bar
Bezolejové kompresory
Některé kritické aplikace v průmyslu vyžadují dodávku bezolejového stlačeného vzduchu. Jedná se především o nápojový průmysl, potravinářství, nemocnice a farmacii, dodávky průmyslového dýchatelného vzduchu pro tryskání nebo lakovny.
- nápojový průmysl
- potravinářství
- nemocnice a farmacie
- průmyslový dýchatelný vzduch pro tryskání
- lakovny
Bezolejový stlačený vzduch je definován podle normy ISO 8573-1 třídou 0. Jeho výrobu lze zajistit buď běžným kompresorem s příslušným systémem úpravy vzduchu, nebo přímo pomocí bezolejového kompresoru.
Použití bezolejových kompresorů je stále vhodnější i mimo uvedené kritické aplikace, a to nejen z důvodu nulového rizika snížení kvality vzduchu vlivem průsaku oleje, ale také kvůli výrazně nižším nákladům na investice a údržbu technologie.
Hlavní argumenty pro bezolejové kompresory
- není třeba instalovat filtry a sloupce s aktivním uhlím
- není třeba instalovat separátor voda–olej
- odpadají výměny oleje
- odpadají výměny olejového a separačního filtru v kompresoru
- není třeba čistit chladič oleje
- odpadá údržba termostatického a zpětného ventilu
- vložky filtrů pevných nečistot mají delší servisní interval
- není třeba provádět výměny náplní separátorů
- není třeba provádět testy kvality kondenzátu
- odpadá legislativa spojená s odpadními vodami
- odpadají tlakové revize olejového zásobníku v kompresoru
Ventilátor s regulací otáček
Každý kompresor je vybaven ventilátorem, který zajišťuje odvod horkého vzduchu přítomného uvnitř kompresoru a poskytuje chlazení olejového i vzduchového chladiče.
Energetická spotřeba ventilátoru činí zpravidla 2 až 5 % z celkového příkonu kompresoru.
Díky regulaci odebírá motor ventilátoru pouze skutečně potřebné množství elektrické energie. Oproti tradičnímu řešení, kdy běží ventilátor bez regulace trvale naplno, dochází k výraznému snížení spotřeby elektrické energie v řádu desítek procent, což v součtu představuje několik procent z celkové energetické spotřeby kompresoru.
SCR AUDIT - zjistěte, kolik ušetříte!
Pokud potřebujete pomoci s dosažením energetických úspor a nevíte si rady s výběrem optimálního řešení, obraťte se na naši společnost.
Máme mnoho zkušeností s návrhy kompresorových stanic a optimalizací nákladů na energie ve stávajících kompresorovnách, na jejichž základě jsme připravili koncept posouzení aktuálního stavu ve formě auditu SCR AUDIT.
Pokud se rozhodnete SCR AUDIT využít, navštívíme Váš provoz a v rámci auditu provedeme:
- komplexní posouzení aktuálního stavu kompresorů
- posouzení systému úpravy vzduchu
- měření spotřeby stlačeného vzduchu
- detekci a kvantifikaci úniků vzduchu
