Kompresszorok energetikai mérése

Hogyan tudjuk megmérni a kompresszorok energiafelhasználását, milyen lehetőségeink vannak a spórolásra.

Az iparban felhasznált energia jelentős részét a sűrített levegő, mint energia hordozó- előállítása teszi ki. A jelenlegi energia válság új megvilágításba helyezi ennek hatékonysági vizsgálatát.
A statisztikák azt mutatják, hogy a sűrített levegő az ipari gyártók összes energiaköltségének körülbelül 12 %-át teszi ki – de bizonyos esetekben ez a szám akár a 40 %-ot is elérhet. Jó hír azonban, hogy a kompresszorok által fogyasztott energia jelentősen csökkenthető, és annak is 70-94%-a hulladékhő formájában visszanyerhető.

A mai energia árakkal, ez már nem csupán megtakarítási kérdés, hanem sok esetben létkérdés. A kompresszorok helytelen üzemeltetése, a rendszer szivárgási vesztesége, a levegő kezelés elemein, illetve magán a rendszeren fellépő nyomásesés, és annak kompenzálása magasabb értékkel, a berendezések hulladékhőjének nem megfelelő hasznosítása olyan többletköltséget jelent, amely egy cég eredményes működését is nagy mértékben befolyásolhatja.

Mit és hogyan érdemes mérni?

Manapság sokan keresnek meg azzal, hogy meg kellene mérni gépcsoportok vagy üzemegységek levegő mennyiségét térfogat áram méréssel. Ez ugyan pontos értéket ad, de ez csak adott problémára fókuszál, ráadásul a berendezés rendszerbe illesztése sem egyszerű.

Sokkal egyszerűbb a kompresszorok áramfelvételét mérni, és ebből származtatni a levegő mennyiségét. A mérés hibái abban rejlenek, hogy légszállításnál a gyártó által megadott légszállítási értékkel számol, ami egy adott nyomástartományban mért átlagos érték. Ez kis mértékben változhat eltérő nyomáson való üzemeltetés, a sűrítő töltési hatásfokának romlása végett stb. Ennél lényegesen nagyobb hiba adódhat a helytelen működési állapot meghatározása által, ami körültekintő adatfelvételt követel meg. (üzemóra, terhelt- és üresjárati idők, nyomsásszintek, utánfutási idők, pufferméret stb.). Ezek az adatok hozzájárulnak a pontos kiértékeléshez.

Mindezek ellenére is ez a fajta mérés rengeteg olyan plusz információt szolgáltat, amely előnyösebbé teszi a térfogatméréssel szemben. A másodperces mintavételezés pontosan rögzíti a kompresszorok üzemállapotát, és feltárja a kompresszorok működtetési hibáit, és a hatalmas adathalmaz kiváló lehetőséget biztosít különféle modellszámítások elvégzésére, amely feltérképezi a megtakarítási lehetőségeket a helyes beállításoktól kezdve, a korszerű energiahatékony gépek üzemetetéséig.

Ahhoz, hogy megértsük a kompresszorok megtakarítási lehetőségeit, ismernünk kell azok működését. A hagyományos csavarkompresszor üres- és terhelt üzemállállapot váltással működik. Ebből a terhelt állapot a számunkra a fontos, az üresjárati és a közte lévő átváltási ciklus pedig a veszteség. Üresjárati áramfelvétel a terhelt áramfelvételnek 25-35%-a, ehhez jön hozzá minimális veszteségként ilyenkor a kompresszor belső nyomásának elengedése. Ha kicsi a felhasználás, akkor a kompresszor egy bizonyos utánfutási időt követően leáll.

A kompresszorok elektronikus vezérlésének az üzemeltetési paraméterek beállítása és üzemóra rögzítése mellett legfőbb funkciója a gép védelme. Az egyik alapvető védelem, a motorindítási szám. Indításkor a motor túláramot kap, amelyet csak korlátozottan képes elviselni. Minél nagyobb a villanymotor annál kisebb a megengedett óránkénti indulási szám. Ezen korlátozó paraméter alapján a kompresszor nem áll le, hanem üresjáratban fut, és termeli számunkra a veszteséget.

Amennyiben a sűrített levegő felhasználásunk nem egy jól behatárolt érték, amely közelébe van a kompresszor(ok) teljesítő képességéhez, úgy a mai energia árakkal elkerülhetetlen a fordulatszám szabályozott (VSD) kompresszorok alkalmazása. Ezek a kompresszorok egy adott nyomáspontra szabályoznak, és a felhasználáshoz igazodóan változtatják a motor fordulatszámát. Ezeknél a berendezéseknél a termelt levegő és az előállítására fordított energia arányos. Másik kedvező tulajdonsága, hogy a frekvencia váltóknál nincs indítási túláram, így kisebb betáp esetén is könnyebben üzemeltethetőek.

Itt érdemes megjegyezni, hogy óriási eltérés van frekvencia váltós kompresszorok között! A nagy gyártók az energia hatékonyságra helyezik a hangsúlyt, és manapság elég széles tartományban szabályoznak. A szabályozás már egész alacsony fordulatszámnál rendelkezésre áll, annak ellenére, hogy ez nem túl kedvező a frekvencia váltó szempontjából.

Találkozni olyan olcsóbb gépekkel, ahol a szabályozása csak 50% felett kezdődik, az alatt pedig ugyan úgy üresjárat váltással működik, ami utólag kimutatva elég drága üzemeltetést eredményezett, ismét bizonyítva, hogy nem feltétlen a drágább készülék a drágább.
Bármilyen energia hatékonyságú kompresszorról is legyen szó, van olyan veszteség, ami tőle független, ez pedig a sűrített levegő rendszer szivárgása. A mérés időtartama (7-10 nap) lehetővé teszi olyan időszak működését vizsgálni, amikor nincs üzemi tevékenység. Ebben az időszakban rögzített kompresszor üzemállapot megmutatja rendszer szivárgás nagyságát. A megrendelő fantáziájára bízva lehet a levegős rendszer kiszakaszolásával a szivárgási veszteség helyét üzemrészenként, helyiségenként elemezni, ha talál hozzá olyan személyt, aki ezt munkaidőn túl kezeli.

Minden esetre ez mindenki számára könnyen értelmezhető számadat. A mérés tetszőleges idősávjában megállapítható a működő kompresszor terhelt állapota (óra), amit felszorozva a berendezés névleges teljesítményével kW, a kiegészítő berendezések energia igényével, valamint az aktuális energia árakkal, akkor megkapjuk a szivárgási veszteség árát. Ez általában kellően motivál a szivárgási helyek konkrét feltérképezésére, és az elmaradt karbantartások felgyorsítására, illetve a kompresszorok működési idejének programozására, amennyiben azt a vezérlő elektronika lehetővé teszi.

A szivárgási helyek feltérképezésében szintén segítséget tudunk nyújtani a denevér hallásával rendelkező kollégánk révén, aki ultrahang alapján képes beazonosítani annak helyét, és hozzávetőleges nagyságát.

A mérés szintén rávilágíthat a kompresszorok hulladékhő hasznosításának lehetőségeire. A sűrítési folyamat során a bevitt energia túlnyomó része hővé alakul. Ez eddig problémát jelentett, hogy a meleg levegőt miképpen tudjuk a kompresszoroktól elvezetni, most lehetőséget kell, hogy jelentsen annak hatékony hasznosítására. Mérés alátámaszthatja, hogy a kompresszor kiterheltsége lehetővé teszi olaj-víz hőcserélő beépítésével a kompresszor hulladékhőjének hatékonyabb, fűtés- vagy melegvíz céljára történő hasznosítását.

Az energetikai mérést kiegészítve lehetőség van nyomás értékek rögzítésére is. Ennek legfőképpen akkor van jelentősége, amikor a megfelelő kompresszorteljesítmény már nem áll rendelkezésre, így a rendszernyomás a kívánt érték alá esik. Mivel ez egy önálló egység, így az adatgyűjtő szabadon áthelyezhető, és a mért adatok rávilágíthatnak a rendszer különböző pontjain lévő nyomásváltozásra.

Itt érdemes megjegyezni, hogy a rendszernyomás 1bar értékkel történő csökkentése kb. 10% energia megtakarítást jelenthet. Ehhez ismerni kell a kritikus ponton lévő nyomásértékeket. Ha ezen megtakarítási lehetőségek tudatában vagyunk, akkor más szemmel nézhetjük a levegő kezelés egységeit is. A vonali szűrőbetétek cseréjének elmulasztását duplán fizetjük meg, egyrészt a sűrített levegő minőségére visszavezethető-, másrészt a megnövekedett energia költség terén.