hirdetés
hirdetés

Miért (mégsem) drága a sűrített levegő? (I.)

A veszteségeket kell kiküszöbölni

Az ipari automatizálási megoldások összehasonlításakor gyakran elhangzó vélemény az, hogy a pneumatikus rendszerek költségei kiemelkedően nagyok a sűrített levegő magas ára miatt. Ha azonban közelebbről is megvizsgáljuk a működő pneumatikus hálózatokat és berendezéseket, a fenti általános állításnál sokkal árnyaltabb képet kapunk.

hirdetés

Ha a különböző gyárak légrendszerért felelős szakembereitől a sűrített levegő ára felől érdeklődünk, meglepően eltérő válaszokat kapunk a „még körülbelül sem tudom”-tól a részletesen táblázatba foglalt naprakész adatokig. Azok között az üzemek között is rendkívül nagy a szórás, ahol mérik és/vagy kiszámítják a felhasznált levegő árát. Ezeket az eltéréseket csak részben indokolja a villamosenergia-szolgáltatókkal kötött szerződések miatti egységárkülönbség; a fő ok a költségszámítási módszerek eltérése. Van olyan gyár, ahol az adatok szinte csak becslésen alapulnak: a kompresszorok és a hűtve szárítók üzemóra-nyilvántartása alapján először kiszámítják az energiafogyasztást, majd ebből egy újabb becsléssel képeznek térfogatáram-adatokat – az eredmény csak nagyságrendben közelíti a valós üzemi légfogyasztást. Egy fokkal jobb a helyzet ott, ahol a kompresszorrendszernek saját árammérője van – itt már csak az áramfogyasztás-térfogatáram konverzió okoz eltérést a tényleges sűrítettlevegő-fogyasztástól. Az „igazi” értékeket olyan üzemeltetőktől kaphatjuk, akik az üzembe táplált sűrített levegő mennyiségét és a kompresszorház villamosenergia-felhasználását is mérik – ez esetben minden egyes m3-nyi levegőhöz hozzárendelhető a megfelelő kWh-érték, amelynek a költsége ezután már egyértelműen kiszámítható.

Csővezeték szivárgásvizsgálata ultrahangos műszerrel
Csővezeték szivárgásvizsgálata ultrahangos műszerrel

További eltéréseket okoz a levegő árának meghatározásában az, hogy egyes üzemekben csak a villamosenergia-fogyasztást veszik számításba, másutt ide sorolják a kompresszorok és a légszárítók többi költségét is (karbantartás, amortizáció stb.), míg az is előfordul, hogy a rendszer minden további költségtényezőjét is (a léghálózat karbantartása, rendszeres vizsgálatok stb.) figyelembe veszik.
Látható tehát, hogy a „sűrített levegő drága” állítás az esetek jelentős részében nem lehet egzakt kijelentés, inkább csak a szokásokon, illetve a kedvezőtlen tapasztalatokon alapul. Ha egy megfelelően méretezett, megépített és karbantartott automatizált berendezést veszünk górcső alá, és annak pneumatikus rendszerét vizsgáljuk, egyértelműen kedvező üzemeltetési költségek adódnak. Miért drága mégis a pneumatika?

Nem a sűrített levegő drága, hanem a veszteségek!

Napjaink gazdasági kényszerein túl az ipar 4.0 és a „jövő gyára” követelményei között is kiemelt helyen szerepel a fenntarthatóság és az energiatakarékos működés. Ezek az elvárások a teljes termelési és ellátórendszerre érvényesek, ezen belül természetesen a pneumatikus berendezések költséghatékony üzemeltetésére is. A továbbiakban a sűrített levegős rendszerek költségoptimalizálási módszerei közül tekintünk át néhányat.

A szivárgási veszteségek csökkentése

Mit tekintünk szivárgási veszteségnek? A szivárgási veszteség a felhasznált munkaközeg szándékunktól független fogyása. Egy egyszerű hétköznapi példával élve: ha kinyitjuk a mosdó vízcsapját, áramlani kezd a víz. Mindaddig, amíg el nem zárjuk, a szándékunk szerinti fogyasztás zajlik. (Persze a kézmosás során nem minden csepp víz kerül a kezünkre, mert amíg a csaphoz vagy a szappanhoz nyúlunk, a víz közvetlenül a mosdókagylóba és onnan a lefolyóba kerülhet. Természetesen ez is veszteség, de ez technológiai veszteség, mert nem a megfelelő módszerrel mosunk kezet.) A szivárgási veszteség akkor tapasztalható, amikor a csapot elzárjuk, de a csapbetét nem tömörzáró, és a víz továbbra is csöpög. Szintén szivárgási veszteség a csőrepedés, mert ekkor is az akaratunktól független fogyasztás jön létre.

Ránézésre is behatárolható szivárgási hely
Ránézésre is behatárolható szivárgási hely

Az ipari sűrített levegős rendszerekre sajnos különösen jellemző a szivárgás, mert az elszivárgó levegő a költségek drasztikus növelésén kívül nem jár kézzelfogható problémákkal – egészen addig, amíg a szivárgások mennyisége a rendszernyomás kritikus érték alá csökkentésével üzemeltetési gondokat nem okoz. Az európai ipari felmérések szerint a sűrített levegő előállítására fordított villamos energia egyötöde – a kompresszorok villanyszámlájának 20 százaléka – csak a pneumatikus rendszerek szivárgását fedezi. A tapasztalatok szerint a rendszerekben felfedezhető szivárgások 20 százaléka okozza az elkerülhető költségek 80 százalékát. Ezek alapján érthető, hogy ezt a csak ritkán láthatóan, de szerencsére hallható módon létrejövő veszteséget érdemes mielőbb megszüntetni vagy legalábbis elfogadható szintre csökkenteni. A veszteségi pontok a szivárgási zaj frekvenciatartományát érzékelő ultrahangos műszerrel jól behatárolhatók. A felderített tömítetlenségeket érdemes minél hamarabb kijavítani, mert a szivárgások nemcsak a pénzünket fogyasztják, hanem gyakran más karbantartási problémákra is utalnak. Ha az érintett berendezés légfogyasztását javítás előtt és után térfogatáram-mérő berendezéssel megmérjük, a megtakarítás azonnal kimutatható.

A rendszernyomás csökkentése

Jelentős többletköltséget okoz a fölöslegesen magas értéken tartott rendszernyomás. Jól ismert – és a folyamatbiztonság szempontjából talán érthető – szemlélet az, hogy a sűrített levegős hálózatban is bőséges tartalékra törekszünk. Az észszerűtlenül nagy nyomás azonban hiábavaló energiaköltséget hoz magával. Minden 1 baros nyomáscsökkentés 6-7 százalékkal kisebb energiafogyasztást eredményez a kompresszorházban. Célszerű tehát a termelőberendezések működési nyomásának határait feltérképezni, és a még biztonságos nyomásértékek figyelembevételével csökkenteni a rendszernyomást. Egy bevált módszer: a kompresszorrendszer kilépő nyomását 0,1-0,2 barral csökkentjük, és egy héten keresztül fokozottan figyeljük az üzemi nyomásra érzékeny berendezéseink hibajelzéseit. Ha a szokásosnál nem lesznek gyakoribbak a hibajelek, a változtatás „átment”, és a következő héten, majd hetente ismételten csökkentjük a nyomást. Amikor megszaporodnak a nyomáshibajelek, elértük az üzemeltetési határt, ennek megfelelően visszaállunk az előző, még megfelelő értékre. Ezután még néhány héten keresztül érdemes a gépek üzembiztonságára a szokásosnál több figyelmet fordítani, de ha minden berendezés rendben működik tovább, elkönyvelhetjük a rendszernyomás csökkentéséhez tartozó megtakarításokat.

A sűrített levegő lekapcsolása

Az aktívan működő termelőgépek préslevegő-veszteségének költségeit „elhordozzák” a szivárgások miatt drágábban előállított termékek. Ha azonban a nem termelő, de továbbra is a léghálózatra csatlakozó gépek szivárgásait nézzük, azok bizony már tiszta veszteséget okoznak. Ezeket a költségeket csak akkor tudjuk elkerülni, ha a várakozó állapotban lévő vagy üzemen kívüli berendezéseket fizikailag is leválasztjuk a léghálózatról. Teljesen szokványos dolog a gépek áramtalanítása a munka végeztével, ugyanakkor a levegő lekapcsolását gyakran elmulasztják a gépkezelők. Ezért érdemes a levegő-előkészítő egységekbe központi bekapcsoló szelepet építeni. Ez a szelep biztonsági, illetve lassú feltöltő funkciókkal is bírhat, ezzel növelhető a rendszer biztonsága is. 

Biztonsági bekapcsoló szeleppel és áramlásmérővel felszerelt levegőelőkészítő-kombináció
Biztonsági bekapcsoló szeleppel és áramlásmérővel felszerelt levegőelőkészítő-kombináció

A felesleges fogyasztás elkerülésére szolgál a pneumatikus energiahatékonysági modul. Ez a készülék a levegő-előkészítő rendszer olyan intelligens egysége, amely egy főszelepből, egy érzékelőrendszerből és egy elektronikus blokkból áll. A szenzorok figyelik a gép légrendszerének nyomását és a belépő levegő térfogatáramát, az elektronikus egység pedig továbbítja a diagnosztikai adatokat, illetve kapcsolatot tart a vezérlő PLC-vel. Amikor a termelőberendezés aktívan működik, üzemi ciklusaihoz jól definiálható légfogyasztás tartozik. Ezt az értéket rögzíthetjük az energiahatékonysági modulban, és mindaddig, amíg a fogyasztás a beírt értéket eléri vagy meghaladja, a modul a működést üzemszerűnek tekinti. Ha a fogyasztás tartósan a megadott érték alá csökken, ez azt jelenti, hogy a gép várakozó vagy üzemen kívüli állapotba került; ekkor a modul beavatkozik, és a beépített 2/2 utú szeleppel lekapcsolja a levegőellátást. A gép újraindításához a vezérlő PLC engedélyező jele szükséges.

Az energiahatékonysági modul másik funkciója a karbantartást támogatja. Lekapcsolás után a berendezésben maradt sűrített levegő a tömítetlenség mértékének megfelelően elszivárog. Ha a nyomás csökkenését figyeljük, meghatározhatjuk azt az időegység alatti nyomásveszteséget, amelyet a gép gazdaságos működési határának tekintünk. Ezt elérve, illetve meghaladva a modul jelet küld a vezérlésnek, így a diagnosztikai rendszerben megjelenhet a sürgős karbantartási igényre utaló figyelmeztetés. Ez esetben a modul a gépet nem kapcsolja le, a termelést nem zavarja meg, csak karbantartási-diagnosztikai funkciót lát el.

Légtakarékos eszközök és kapcsolások

A hiba nélkül, megengedhető szivárgással működő gépek üzemszerű pneumatikus funkcióiban is jelentős megtakarítási potenciált találhatunk. A kettős működésű munkahengerek jellemzően csak az egyik irányban dolgoznak nagy erővel – préselnek, tolnak, nyomnak valamit –, visszafutásukhoz általában kisebb erő, ezért kisebb nyomás is elegendő. Ha külön nyomásszabályozón keresztül tápláljuk a visszafutó ágat, a nyomás csökkentésével arányosan kevesebb légmennyiséget juttatunk a hengerkamrába, ez pedig azonnali megtakarítást jelent.

(A cikk eredetileg a GyártásTrend áprilisi lapszámában jelent meg.)

(forrás: Festo/GyártásTrend)
hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés