Сжатый воздух является лишь тогда экономичным энергоносителем, если его производство, подготовка и распределение максимально согласованы между собой. Для этого, помимо правильного проектирования и исполнения самой компрессорной станции, необходимо также правильное определение размеров и монтаж пневмосети.
1. Экономичное производство сжатого воздуха
С учетом всех затрат на электроэнергию, охлаждающее средство, техобслуживание и амортизацию компрессора, стоимость кубометра сжатого воздуха, в зависимости от типоразмера, нагрузки, технического состояния и модели компрессора будет составлять примерно 0,5 – 2,5 центов.
Поэтому многие предприятия придают большое значение экономичному производству сжатого воздуха. В этом также кроется причина популярности винтовыми компрессорами масляного и жидкостного охлаждения: такие машины позволяют сэкономить до 20% затрат на производство сжатого воздуха, в сравнении с применявшимися ранее системами.
2. Подготовка воздуха влияет на состояние пневмосети
К сожалению, подготовке сжатого воздухауделяется недостаточное внимание. Только при хорошей системе подготовке сжатого воздуха возможно снижение затрат на техобслуживание потребителей сжатого воздуха и трубопроводной сети.
При транспортировке не осушенного сжатого воздуха необходимо использовать коррозионно-стойкие трубы. Необходимо следить за тем, чтобы качество сжатого воздуха, достигнутое системой подготовки, не ухудшилось вследствие использования недоброкачественного трубопровода.
a) Снижение затрат на техобслуживание благодаря холодоосушителям
Примерно в 80% для подготовки сжатого воздуха достаточно применения холодоосушителя . Таким образом, в большинстве случаев можно отказаться от использования фильтров в трубопроводах, приводящих к потерям давления, а дополнительные затраты на электроэнергию, потребляемую при производстве соответствующего количества сжатого воздуха, составляют всего около 3%.
Кроме того, экономия затрат на техобслуживание и ремонт потребителей сжатого воздуха и трубопроводов в десять раз превысит средства, затраченные на установку холодоосушителя.
б) Компактные комбинированные установки
Для малых предприятий или децентрализованного снабжения можно приобрести компактные комбинированные установки, состоящие из винтового компрессора, холодоосушителя и ресивер (рис. 1) или винтового компрессора и осушителя вертикальной конструкции.
рис. 1 Современная компактная компрессорная станция AIRCENTER для производства, подготовки и хранения сжатого воздуха.
3. Планирование и монтаж пневмосети
Предварительно необходимо определить схему снабжения сжатым воздухом: централизованно или децентрализованно.
Для малых и средних предприятий в большинстве случаев целесообразно централизованное снабжение, так как при этом не возникают проблемы, характерные для централизованных пневмосетей большой протяженности, то есть высокие затраты на монтаж, опасность замерзания недостаточно хорошо изолированных трубопроводов, расположенных на улице и существенное падение давления, обусловленное длиной линий.
а) Правильное определение размеров сети
Определение размеров сети всегда начинается с расчетов. За основу берется максимальное падение давления в 1 бар на участке между компрессором и потребителями сжатого воздуха, с учетом разности давления переключения компрессора и обычной стандартной подготовке сжатого воздуха (холодоосушителем). В частности учитываются следующие потери давления (рис. 2):
Данный перечень показывает, насколько важно рассчитать потери давления на отдельных отрезках сети. При этом также необходимо учесть наличие фитингов и запорных устройств. Поэтому недостаточно включить в расчетную формулу или таблицу количество погонных метров труб. Следует определить влияние отдельных компонентов трубопровода на основные аэрогидродинамические характеристики.
Обычно в начале проектирования нет общего представления в отношении используемых фитингов и запорных устройств. Поэтому влияние отдельных компонентов трубопровода на основные аэрогидродинамические характеристики рассчитывается путем умножения количества погонных метров труб на коэффициент 1,6. Диаметр трубопровода можно определить с помощью стандартных формул (рис. 3) и расчетных диаграмм.
Приближенная формула:
di = внутренний диаметр трубы (м)
ps = давление в системе (абс. в Pa)
L = номинальная длина (м)
V = объемный поток (м³/с)
∆p = потеря давления (Pa)
Total max. 0,80 bar
б) Прокладка трубопровода с учетом экономии энергии
В целях экономии энергии система трубопроводов должна прокладываться насколько возможно без изгибов. Изгибов, например, для обхода вертикальных опор здания, можно избежать располагая трубу по прямой линии рядом с препятствием.
Резкие и прямые углы, приводящих к значительной потере давления, также легко избежать, используя колена большого размера. Вместо все еще часто встречающихся водозапорных устройств следует использовать шаровые краны или полнопроходные клапаны с заслонкой.
В современных компрессорных станциях, на участках возможного образования конденсата, подключение подводящих и отводящих ответвлений к основной магистрали следует проводить сверху или сбоку.
Основной трубопровод должен иметь небольшой уклон. В самой нижней точке трубопровода необходимо предусмотреть возможность сброса конденсата. На сухом участке трубы могут быть проложены горизонтально, а ответвления отходить непосредственно вниз.
в) Из какого материала должны быть выполнены трубопроводы?
Относительно свойств материала сложно дать определенные рекомендации. В компрессорах необходимо использовать всегда металлические трубопроводы в связи с высокой термической нагрузкой.
Принятие решения также не может основываться только на закупочной стоимости: цены на оцинкованные, медные или пластиковые трубы приблизительно одинаковы с учетом затрат на материалы и монтаж. Цены на трубы из высококачественной стали примерно на 20% выше. Однако в настоящее время и здесь более эффективные технологии обработки позволяют добиться снижения цен.
Кроме того, многие производители предоставляют таблицы c указанием оптимальных условий для каждого типа материала трубопровода. Перед принятием окончательного решения относительно инвестиций необходимо разработать технические условия на применяемые трубопроводы, исходя из производственных мощностей и рекомендаций, указанных в таблицах. Только в этом случае можно принять единственно правильное решение.
г) Важно: правильный метод соединения
Соединение элементов трубопроводов может производиться сваркой, склеиванием или с помощью фланцевых соединений и склеивания. Таким образом, подобные соединения максимально защищены от утечек.