Straty energii w instalacji pneumatycznej
Największe oszczędności energii w systemach pneumatycznych można osiągnąć przez optymalne wykorzystanie źródła energii sprężonego powietrza (sprężarek), ograniczenie strat ciśnienia i zmniejszenie przecieków sprężonego powietrza w instalacji pneumatycznej.
Oszczędności energii zależą także od efektywnego wykorzystania systemów sprężonego powietrza. Na schemacie rys. 7 przedstawiono szacunkową ocenę wykorzystania energii sprężonego powietrza do celów produkcyjnych, z uwzględnieniem nieefektywnego wykorzystania sprężonego powietrza oraz udziału strat ciśnienia i przecieków. Podczas przepływu sprężonego powietrze w instalacji pneumatycznej występują straty energii związane ze stratami ciśnienia i przeciekami. Straty te muszą być skompensowane przez dodatkowe zużycie energii elektrycznej do napędu sprężarek, aby utrzymać odpowiednie ciśnienie zasilania i zrekompensować przecieki. Zbyt duże ciśnienie sprężonego powietrza powoduje nadmierne oraz nieuzasadnione akumulowanie energii sprężonego powietrza, tym bardziej, że wartość ciśnienie zasilania jest składnikiem obliczania zapotrzebowania powietrza.
![Rys_7](http://www.pneumatyka.com/images/stories/Rys_7.jpg)
Rys. 7. Ocena wykorzystania energii sprężonego powietrza w warunkach przemysłowych [5]
Aby dobrać odpowiednie przekroje przewodów instalacji pneumatycznej należy określić maksymalną rzeczywistą wartość objętościowego natężenia przepływu i dopuszczalne spadki ciśnienia. Na ogół przyjmuje się, że spadki ciśnienia w przewodach nie powinny przekraczać 2-5% wartości ciśnienia roboczego w instalacji pneumatycznej. Na rys. 8 przedstawiono wykres strat mocy w zależności od średnicy wewnętrznej rurociągu instalacji pneumatycznej, który został określony dla natężania przepływu 50 m³/h przy ciśnieniu manometrycznym 7 bar (700 kPa) na długości 100 m rury stalowej.
![Rys_8](http://www.pneumatyka.com/images/stories/Rys_8.jpg)
Rys. 8. Straty mocy w zależności od średnicy przewodu rurociągu instalacji pneumatycznej [6]
Przy doborze średnicy instalacji sprężonego powietrza, wykonywanej w systemach linowych lub pierścieniowych, należy uwzględniać zalecane spadki ciśnienia, jak na schematach rys. 9. W przypadku rur stalowych dopuszczalny spadek ciśnienia p sprężonego powietrza kształtują się następująco: 10% zadanej wartości ciśnienia na 30 m rury dla średnicy nominalnej 6-15 mm, 5% zadanej wartości ciśnienia na 30 m rury dla średnicy nominalnej 20-80 mm. Spadki ciśnienia w zależności od średnicy i długości innych przewodów rurowych (aluminiowe, polipropylenowe, miedziane) zamieszczane są w tabelach producentów.
Rys. 9. Schemat instalacji sieci pneumatycznej [3]: a) system liniowy, b) system pierścieniowy,
spadki ciśnień w instalacji pneumatycznej: PG – główny przewód zasilający
Δp < 0,03 bar, PR– przewody rozprowadzające, Δp < 0,03 bar, PP – przewody
przyłączeniowe Δp < 0,04 bar, MP – miejsca (punkty) przyłączeniowe odbiorników
(siłowników) Δp < 0,3 bar.
W instalacji pneumatycznej występują straty energii spowodowane niepożądanym przeciekiem sprężonego powietrza. Poglądowy schemat systemu sprężonego powietrza z potencjalnymi punktami strat przecieków przedstawiono na rys. 10. Przecieki w instalacji pneumatyczne są źródłem znacznych strat energii, np. przez otwór o średnicy 1 mm przy ciśnieniu 0,6 MPa wycieka 1,2 dcm²/s sprężonego powietrza, co odpowiada stracie 0,6 kWh [11]. Kompleksowa kontrola sieci (instalacji) pneumatycznych oraz audyt sprężonego powietrza pokazuje skalę strat przecieków sprężonego powietrza. W instalacjach pneumatycznych zakładów produkcyjnych prawdopodobny jest wyciek dochodzący nawet do 20% wytworzonego sprężonego powietrza.
Ponieważ przecieki są nieuniknione, dlatego dopuszcza się występowanie przecieków w zależności od wielkości sieci sprężonego powietrza, np. w małych sieciach (warsztaty, laboratoria) dopuszczalny jest 5% przeciek, a w dużych sieciach (odlewnie, huty, elektrownie) dopuszcza się nawet 15 % przeciek.
Rys. 10. Poglądowy schemat systemu sprężonego powietrza z zaznaczonymi punktami możliwych przecieków (Norgren Pneumatic)
![Rys_11](http://www.pneumatyka.com/images/stories/Rys_11.jpg)
Rys. 11. Straty przecieków w zależności od średnicy otworu nieszczelności (Norgren Pneumatic)
Wpływ średnicy otworu nieszczelności na przeciek (przepływ objętościowy) przedstawiono na rys. 11.
Po uwzględnieniu 10-20% strat przecieków w instalacjach pneumatycznych, można określić według schematu rys. 3 straty energii elektrycznej rzędu 8÷16 TWh w skali UE. Przedstawione obliczenie oznacza duże potencjalne możliwości oszczędności energii w systemach sprężonego powietrza. Jeżeli obliczenia przeprowadzone zostaną dla sprężarki o mocy 110 kW pracującej przez 6000 h, to przy zużyciu energii 660 MWh straty przecieków wynoszą 66÷132 MWh.
Nieszczelności w przemysłowych systemach sprężonego powietrza mogą być spowodowane różnymi czynnikami, np. niedokładnością wykonania i montażu, starzeniem, korozją, uszkodzeniem elementów instalacji pneumatycznych. Najczęstszymi miejscami wycieków sprężonego powietrza są: połączenia instalacji (złączki, przewody), filtry, regulatory ciśnienia, zawory bezpieczeństwa, zawory odcinające, zawory spusty kondensatu, zbiorniki, a także czynności związane z łączeniem i rozłączaniem przewodów pneumatycznych. Duże przecieki są bardzo łatwe do zlokalizowania i usunięcia. Natomiast małe i bardzo małe przecieki są trudne do wykrycia i zlokalizowania, nawet przez czułe przyrządy akustyczne. Badania przecieków wymagają dużej wiedzy i doświadczenia. Przecieki w sieci pneumatycznej można ograniczy przez zastosowanie dodatkowych zaworów odcinających przepływ, np. na rys. 12 przedstawiono schemat sieci pneumatycznej z zaworami odcinającymi głównym i bocznym.
Rys. 12. Schemat sieci pneumatycznej z zaworami odcinającymi [6]
OCENA MOŻLIWOŚCI OSZCZĘDZANIA ENERGII W SYSTEMACH SPRĘŻONEGO POWIETRZA (część 3)
Autor: Ryszard Dindorf
System AquaGold służy do wczesnego wykrywania i lokalizacji nieszczelności w instalacjach wodociągowych i ogrzewania mieszkań oraz instalacji przemysłowych.
System odcina dopływ wody, pozwalając na usunięcie przyczyny powstałej awarii.system przeciw zalaniu wodą
System ochrony przed zalaniem wodą AquaGold został zaprojektowany z
myślą o zapobieganiu skutkom tego typu awarii.
Przeznaczony jest on do wczesnego wykrywania system przeciw zalaniu wodąw instalacjach wody zimnej i ciepłej oraz ogrzewania
w domach, mieszkaniach, biurach czy sklepach. System
może być stosowany również w przemyśle.
Zasada działania systemu AquaGold jest bardzo prosta – w sytuacji wycieku wody system poinformuje nas o zaistniałym
zdarzeniu sygnałem świetlnym i dźwiękowym, jak również
automatycznie odetnie dopływ wody aż do momentu usunięcia przyczyny wycieku.