Wszyscy mówią o ochronie środowiska, lecz jedynie niewielu podejmuje działanie. To stwierdzenie również odnosi się do producentów sprężarek. Znakomitym przykładem były Targi Handlowe w Hanowerze w 1994 roku, gdzie po raz pierwszy zaprezentowano sprężarki śrubowe z wtryskiem wody. Dlaczego Pneumofore nie podjęło tego pomysłu? Ponieważ wtrysk wody to „stary kapelusz z wieloma dziurami”. Oto dlaczego pomysł ten zniknął przed Targami Handlowymi w Hanowerze w 1997 roku. Prezentowanie modnych rozwiązań, które nie są w pełni dojrzałe do wejścia na rynek, wymaga mniej wysiłku niż rozwijanie nowych rozwiązań w oparciu o mechanikę cieczy, termodynamikę i adekwatnego doświadczenia. Niedrogie jednostki o kompaktowej budowie zazwyczaj mają kiepskie wyniki w separacji oleju. Jakość implikuje większy wysiłek i wyższe koszty. Dzisiaj, większość sprężarek chłodzona jest olejem. Problemem obecnie jest sztuka separacji oleju ze sprężonego powietrza do najwyższego, możliwego stopnia za pomocą paru, prostych środków. Olej przemieszcza się w postaci dużych lub małych kropli oraz w postaci oparów. Opary powstają gdy sprężarki wyposażone są w nieskuteczny system chłodzenia, małe chłodnice olejowe oraz gdy rośnie luz poprzeczny wirników sprężarki (ilość oparów rośnie 2-3krotnie). Niska temperatura sprężania wymaga dużej gęstości w strefie sprężania podobnie jak w dwustopniowym sprężaniu ze skutecznym międzystopniowym chłodzeniem i optymalnym wtryskiem oleju, dla konieczności chłodzenia sprężarki.
Należy pamiętać, że termometr na wylocie ze sprężarki nie mierzy temperatury powietrza lecz raczej oleju, ponieważ olej przylega do czujnika a powietrze opływa go. Jak już wspomniano, Pneumofore przeprowadziło intensywne badania na temat separacji oleju w sprężarkach chłodzonych olejem już w 1930 roku, zdobywając wielkie doświadczenie, które uczyniło Pneumofore liderem już wtedy i obecnie. System intensywnego wtrysku oleju, był wielkim krokiem naprzód w separacji oleju. Temperatury, które są o około 50°C niższe, powodują powstawanie większych kropli oleju, które mogą być znacznie łatwiej wychwytywane niż małe krople oparów czy wręcz aerozol. Większe krople oleju mogą być oddzielone dzięki siłom odśrodkowym lub grawitacji. Niezbędne wysokości konstrukcyjne sprężarek konieczne dla zoptymalizowania procesu prowadziły wprost do skonstruowania sprężarki o pionowej konfiguracji. Taka konstrukcja pozwoliła jednocześnie na uzyskanie większej przestrzeni dla chłodzenia. Ochrona środowiska wymaga również oszczędzania energii ale nie wyłącznie na papierze. Intensywny wtrysk oleju jest jedynym znanym sposobem wpływania na termodynamikę procesu sprężania. Jak można zauważyć na wykresie entropii (Rys. 3) sprężanie ma przebieg izotermiczny w obszarze intensywnego wtrysku oleju. Bezpośrednie sprzężenie silnika i stopnia sprężającego podnosi koszty urządzenia, ponieważ każde urządzenie potrzebuje silnika różnej wielkości. Korzyścią jest jednak wydajność sprawność i bezproblemowe przekazanie momentu obrotowego. Napęd pasowy stosowany w sprężarkach śrubowych do mocy 400 kW pozwala producentowi zbudować wiele urządzeń stosując jeden stopień sprężający, rzadko zmieniając przełożenie. Straty energii (2 – 4%) poprzez napęd pasowy są wadą, która ma znacznie większe znaczenie w przypadku dużych jednostek i prowadzi do wymiany już po 5.000 roboczogodzin. Gdy ten sam stopień sprężający zastosowany jest w przedziale obrotów 3.000 do ponad 6.000 1/min, często zapomina się, że stopień sprężający (przyczyna marnowania energii) również posiada idealną prędkość przy której zużycie jednostkowe energii jest najmniejsze.
Oszczędzanie energii – nasze doświadczenie!
Świadomy producent sprężarek zastosuje wyłącznie sprężarki z silnikiem bezpośrednio sprzężonym, produkuje sprężarki chłodzone powietrzem z wydajnymi systemami sterowania. W tych obszarach istnieją oczywiste cele dotyczące środowiska i oszczędności energii. Jedynie niewielu producentów jest w stanie osiągnąć te cele.
Napęd pasowy czy napęd bezpośredni
Napędy pasowe zapewniają większą elastyczność, ponieważ zmiana przełożenia przekładni pasowej powoduje, że ten sam stopień sprężający może być użyty do wytworzenia ilości jak 1 do 3. Poprzez optymalizację systemu napędu pasowego, można obniżyć poślizg. Ale ponieważ szczątkowy poślizg zawsze pozostaje – chociaż został zredukowany – ponieważ pasy klinowe nie są jednakowej długości, około 4 % mocy jest tracone w przekładni pasowej. Ci którzy nie wierzą, powinni dotknąć takich pasów, po tym gdy były eksploatowane przez dłuższy czas. Jeśli pasy są ciepłe to niewątpliwie wystąpiła strata energii. Nie ma to większego znaczenia dla urządzeń 4kW, ale jest to znacznie bardziej ważne w przypadku urządzeń 250 kW: 4 % z 250 kW to już 10 kW!
Chłodzenie wodne czy powietrzne?
„Pochodzi z nieba i do nieba wraca” Używamy tej samej wody która utworzona została przed milionami lat. Liczba mieszkańców Ziemi wzrosła tysiąckrotnie, lecz towarzyszy nam stale ta sama ilość wody, która stopniowo staje się coraz bardziej zanieczyszczona. Oczyszczanie brudnej wody jest bardzo drogą procedurą. Jest obowiązkiem ludzkości oszczędzać wodę i energię. Zbyt często słyszy się bezmyślne wypowiedzi: „Po co oszczędzać energię? Mamy ją w stałej dostawie…” Dlatego Pneumofore zobowiązało się produkować sprężarki jedynie chłodzone powietrzem do mocy 315 kW i pompy próżniowe do wydajności 3240 m3/h. Jest oczywiście jasne, że systemy chłodzenia powietrzem, przemysłowych sprężarek pracujących pod pełnym obciążeniem, implikuje wyższe koszty chłodnic niż koszty małych wymienników wodno olejowych. Ponadto oczyszczanie wody chłodzącej, która może zwierać olej i pozostałości metali są również kosztowne. Woda zawierająca węglan wapnia powoduje powstawanie kamienia i przegrzewanie. Zmiękczona woda, uwalnia korozyjne wolne jony. Chłodnice wieżowe oddestylowują wodę, która tworzy pozostałości węglanu wapnia, słona woda natomiast ma własności korozyjne. Już wysokie koszty oczyszczania wody, rosną jeszcze bardziej. Argumenty te przemawiają za chłodzeniem powietrznym. Rozwiązanie to wymaga jednak stosowania wielkich chłodnic oleju. Z uwagi na koszty, montowane chłodnice olejowe są zwykle za małe. W lecie lub w rejonach ciepłych lub gorących klimatów, sprężarki pracują w pomieszczeniach, których drzwi są stale otwarte na oścież. Współczesne sprężarki są łatwiejsze w obsłudze i serwisowaniu, ponieważ temperatury regulowane są automatycznie układami termostatowymi. (Rys. 6, Model UR9, 35 – 55 kW)
Układy sterowania
Dla celów oszczędności energii stosuje się szereg różnych systemów sterowania. np.: poprzez zawory regulacyjne (dławiące), obniżanie temperatury pracy, unikanie długich okresów pracy jałowej czy stosowanie najmniejszych sprężarek dla danego zastosowania. Tym niemniej wszystkie te rozwiązania są drugorzędne; nie rozwiązują przyczyny problemu. Dlaczego nie zbadać szczegółowo zjawisk będących główną przyczyną zużycia energii w procesie sprężania oraz sterować procesem termodynamicznie? Kosztowne badania podstawowe niekoniecznie prowadzą bezpośrednio do wyników: konieczna jest harmonijna współpraca pomiędzy teorią i doświadczeniem praktycznym. Łatwo powiedzieć, lecz trudniej przeprowadzić (Rys. 5, Model UR 26).
Osiemdziesiąt lat doświadczeń, projektowania i produkcji Pneumofore stworzyło podwaliny dla dalszego postępu w ograniczeniu zużycia energii i zapewnieniu najwyższej czystości sprężonego powietrza. Wprowadzanie ulepszeń w produktach Pneumofore i satysfakcja klienta, pozostanie pełną wyzwań misją kolejnego pokolenia firmy.
www.pneumofore.com
