Czy sprężarka śrubowa potrzebuje zbiornika?

Wprowadzenie do sprężarek śrubowych powietrza

Sprężarki tłokowe to typ tradycyjny. Gromadzą sprężone powietrze w zbiorniku odbiorczym. Sprężarki tłokowe są stosowane od wielu lat i pozostają stosunkowo przystępną cenowo opcją.

Sprężarki śrubowe to nowy, ulepszony typ sprężarek powietrza. W porównaniu z bardziej konwencjonalnymi sprężarkami tłokowymi, mogą być droższe. Niemniej jednak, menedżerowie flot samochodów ciężarowych i dostawczych na całym świecie stosują sprężarki śrubowe ze względu na ich liczne zalety, w tym większą niezawodność i stabilną wydajność w długich cyklach pracy.

Aby sprężarki śrubowe mogły działać, powietrze musi zostać uwięzione między dwoma wirnikami zazębiającymi się, a jego objętość musi się zmniejszać w miarę przepływu powietrza między wirnikami. To zmniejszenie objętości wytwarza sprężone powietrze, które jest przydatne w wielu czynnościach, takich jak pompowanie opon i obsługa narzędzi pneumatycznych.

W kategorii sprężarek śrubowych, agregaty bezolejowe są zazwyczaj droższe, trudniejsze w utrzymaniu i głośniejsze niż agregaty z wtryskiem oleju. W większości przypadków porównywalną czystość powietrza można osiągnąć dzięki systemom z wtryskiem oleju w połączeniu z osuszaczami i filtracją. Sprężarki śrubowe wytrzymują około 80 000–100 000 godzin bez konieczności remontu. Zapewniają one wydajność około 4–5 CFM na KM, a w modelach z wtryskiem oleju przenoszenie oleju wynosi około 3 ppm przy poziomie hałasu około 65–75 dBA i temperaturze wewnętrznej 140–160°F (60–70°C).

Rodzaje śrubowych sprężarek powietrza

Istnieją dwa podstawowe typy sprężarek śrubowych: z wtryskiem oleju i bezolejowe. Najpopularniejszym rodzajem przemysłowych sprężarek powietrza są sprężarki śrubowe zasilane olejem, które sprawdzają się w większości zastosowań. W ramach tych głównych kategorii można wyróżnić kilka podkategorii. Sprężarki bezolejowe z kolei wykorzystują specjalne powłoki i uszczelnienia, aby zapobiegać wyciekom powietrza, a nie filmowi olejowemu. Wiele z nich wykorzystuje dwustopniowy proces sprężania z chłodnicą międzystopniową, aby zapobiec przegrzaniu i całkowicie wyeliminować przenoszenie oleju.

Montaż na podstawie a montaż na zbiorniku

Sprężarki śrubowe ze zbiornikiem zamontowanym na podwoziu magazynują sprężone powietrze w zintegrowanym zbiorniku odbiorczym. Mogą stanowić kompletne rozwiązanie, jeśli posiadają zintegrowany osuszacz powietrza. Sprężarki śrubowe montowane na podstawie to niezależne urządzenia bez wbudowanych systemów osuszania ani zbiorników. Oferują one większą elastyczność projektowania układów sprężarek. Plany osuszania i magazynowania powietrza można dostosować do potrzeb projektu.

Stała prędkość kontra zmienna prędkość

Sprężarki śrubowe mogą pracować ze stałą lub zmienną prędkością obrotową. Technologia napędu o zmiennej prędkości obrotowej pozwala sprężarkom śrubowym modulować prędkość obrotową silnika w odpowiedzi na zmienne zapotrzebowanie na powietrze, co znacznie poprawia efektywność energetyczną w porównaniu z modelami o stałej prędkości obrotowej, które pracują z pełną mocą niezależnie od obciążenia. 

Integracja zbiorników odbiorczych umożliwia sprężarkom wstrzymywanie pracy pomiędzy cyklami zapotrzebowania zamiast ciągłej pracy, co dodatkowo optymalizuje zużycie energii i zmniejsza zużycie podzespołów.

Sprężarka o stałej prędkości obrotowej dostarcza moc 100% przez 1001 TP3T, co jest idealne dla firm wymagających stałego przepływu powietrza. Jest ona jednak nieefektywna przy niskich obciążeniach, a ze względu na tę stałą pracę z pełną mocą, sprężarki o stałej prędkości obrotowej zazwyczaj wymagają większych zbiorników niż modele z napędem o zmiennej prędkości obrotowej do tego samego zastosowania. W odpowiedzi na rzeczywiste zapotrzebowanie na powietrze, sprężarka powietrza z napędem o zmiennej prędkości obrotowej (VSD) wykorzystuje napęd sterujący silnikiem do dynamicznej regulacji prędkości obrotowej silnika i wydajności powietrza w zależności od obciążenia, co poprawia efektywność energetyczną i redukuje skoki napięcia. Firmy ze zmiennym zapotrzebowaniem na powietrze w różnych zmianach lub porach roku mogą obniżyć zużycie energii i koszty operacyjne, wdrażając sprężarkę śrubową VSD.

Jak wybrać zbiornik do sprężarki śrubowej

rozmiar

Rozmiar zbiornika powinien być zgodny z wydajnością silnika sprężarki. Zbyt duży zbiornik niepotrzebnie zwiększa koszty i masę sprzętu bez poprawy wydajności – a także zwiększa zapotrzebowanie na miejsce i czas początkowego sprężania – natomiast zbyt mały zbiornik tworzy wąskie gardła, które uniemożliwiają odpowiednie doprowadzenie powietrza do narzędzi pneumatycznych w okresach szczytowego zapotrzebowania. Ogólnie zalecana objętość zbiornika powietrza powinna wynosić od 10% do 20% objętości powietrza wylotowego sprężarki. Zazwyczaj większy zbiornik powietrza stosuje się w jednostkach stacjonarnych, a mniejszy w jednostkach przenośnych. W systemach wielosprężarkowych rozmiar zależy od największej sprężarki.

Presja w pracy

Ciśnienie w zbiorniku odzwierciedla ciśnienie wyjściowe sprężarki. Innymi słowy, jeśli Twoja sprężarka śrubowa wytwarza maksymalne ciśnienie robocze 100 psi, zbiornik magazynowy powinien być utrzymywany co najmniej na tym poziomie. Oznacza to, że potrzebujesz większego zbiornika lub zbiornika wystarczająco dużego, aby pomieścić taką pojemność.

Na przykład dwa zbiorniki o pojemności 50 galonów można podłączyć do rozwiązania magazynowego o pojemności 100 galonów, przeznaczonego do sprężarki śrubowej o ciśnieniu 200 psi.

Jeśli jednak Twój układ toleruje szerszy zakres dopuszczalnego ciśnienia, np. 120–150 PSI, mniejszy zbiornik może spełnić Twoje potrzeby, ponieważ sprężarka ma więcej miejsca na cykle przed koniecznością ponownego naładowania.

Warto również zauważyć, że rozmiar zbiornika, w połączeniu ze sposobem konfiguracji ustawień ciśnienia, decyduje o tym, jak często sprężarka przełącza się między pracą pod obciążeniem a pracą bez obciążenia. Częste przełączanie między tymi dwoma stanami powoduje dodatkowe obciążenie mechaniczne podzespołów wewnętrznych, dlatego wybór odpowiedniego rozmiaru zbiornika i zakresu ciśnienia nie zależy tylko od pojemności – wpływa on również na długoterminowe zużycie urządzenia.

Ile powietrza będzie musiał dostarczyć sprężarka?

Sprężarki wykorzystują różne narzędzia i urządzenia w zależności od sposobu ich użytkowania. Większy sprzęt, taki jak wiertarki pneumatyczne, klucze udarowe i szlifierki, zużywa więcej powietrza niż gwoździarki czy narzędzia do malowania natryskowego. Oblicz całkowite zapotrzebowanie na powietrze, sumując zapotrzebowanie na CFM każdego narzędzia pracującego jednocześnie — sprawdź tabliczkę znamionową każdego narzędzia.

Jakiego rodzaju przenośności potrzebujesz?

W zależności od tego, do czego chcesz wykorzystać sprężone powietrze, Twój system może wymagać dużej mobilności. W takim przypadku warto wybrać zbiornik sprężonego powietrza z kółkami i uchwytami, aby można go było łatwo przenosić.

Materiały do budowy zbiornika magazynowego

Waga i trwałość rozwiązania magazynowego zależą od użytych materiałów budowlanych. Zbiorniki stalowe są najpopularniejsze i bardzo wytrzymałe, ale mogą być bardzo ciężkie. Zbiorniki aluminiowe są lżejsze, ale mniej trwałe niż zbiorniki stalowe.

Maksymalne dopuszczalne ciśnienie

Zbiornik musi mieć ciśnienie znamionowe równe lub wyższe od maksymalnej wydajności sprężarki i spełniać obowiązujące lokalne normy (ASME w Ameryce Północnej, PED w UE). Maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze jest podane na tabliczce znamionowej zbiornika — nigdy go nie przekraczaj.

Temperatura otoczenia i klimat, w którym będzie używana sprężarka:

Bardzo ważne jest wybranie zbiornika, który będzie prawidłowo funkcjonował w ekstremalnie zimnym lub gorącym środowisku, zarówno w zakresie niskich, jak i wysokich temperatur.

Istotne czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy stosowaniu zbiornika sprężarki śrubowej

• Zbiornik powinien być solidnie zamocowany, ponieważ niektóre modele mogą być bardziej podatne na przesuwanie się lub drgania podczas pracy, jeśli nie zostaną odpowiednio zabezpieczone.
• Zawsze należy zadbać o dobrą wentylację zbiornika, ponieważ przepływ powietrza wokół jednostki pozwala wydajnym urządzeniom zachować stabilne warunki pracy.
• Nie podłączaj sprężarki bezpośrednio do nieuziemionego gniazdka.

Wskazówki dotyczące konserwacji zbiornika sprężarki śrubowej

Po prawidłowym zamontowaniu zbiornika powietrza sprężarki śrubowej należy wykonywać rutynowe czynności konserwacyjne, aby mieć pewność, że działa ona idealnie.

Aby utrzymać zbiornik w dobrym stanie, należy wykonywać następujące czynności:

Regularne czyszczenie jest wymagane do utrzymania wydajności sprężarki. Rzadsze czyszczenie może prowadzić do gromadzenia się zanieczyszczeń wewnątrz urządzenia, uszkadzając kluczowe zawory, cylindry i inne ruchome części.

• Utrzymuj obszary wokół zewnętrznych powierzchni zbiornika wolne od brudu i zanieczyszczeń.
• Okresowo należy sprawdzać zbiornik sprężarki pod kątem wgnieceń, nieszczelności, rdzy lub innych oznak uszkodzeń oraz sprawdzać, czy zawór spustowy, złączki i szwy nie noszą śladów nietypowego zużycia.
• Sprawdź wszystkie zawory i złączki sprężarki powietrza pod kątem uszkodzeń i wymień je w razie potrzeby.
• Upewnij się, że wszystkie połączenia elektryczne jednostki sprężarki są solidne i wolne od korozji i brudu.
• Upewnij się, że sprężarka śrubowa jest czysta i sucha przed użyciem. Jeśli po pierwszym uruchomieniu w zbiorniku znajduje się wilgoć, odczekaj, aż się nagrzeje, zanim wznowisz pracę. Dzięki temu zmniejszysz ryzyko gromadzenia się skroplin wewnątrz urządzenia, co może prowadzić do problemów wewnętrznych, takich jak uszkodzenia spowodowane wodą lub korozja podzespołów.

Należy pamiętać, że gdy gorące sprężone powietrze ochładza się wewnątrz zbiornika, para wodna i aerozole oleju ulegają skropleniu i osadzają się na dnie, dlatego należy regularnie otwierać zawór spustowy, aby uwolnić nagromadzoną wilgoć i pozostałości, zanim spowodują one korozję lub zanieczyszczenie w dalszej części instalacji.

Zalety zbiornika ze sprężarką śrubową

Oferuje magazynowanie energii

Zbiornik odbiorczy może służyć jako tymczasowe miejsce przechowywania sprężonego powietrza do czasu podjęcia decyzji, co z nim zrobić. Zmagazynowane sprężone powietrze może być wykorzystane w sytuacjach awaryjnych, a zbiornik odbiorczy może pełnić funkcję zbiornika zapasowego. Zbiornik odbiorczy służy do magazynowania nadmiaru energii i stanowi rezerwę na wypadek nagłego zapotrzebowania, skoku napięcia lub awarii sprężarki. W niektórych modelach ta rezerwowa pojemność może decydować o płynnej reakcji na nieoczekiwane zapotrzebowanie lub o przeciążeniu systemu, który nie ma wystarczającej ilości powietrza. Zbiornik odbiorczy to wybawienie, jeśli wiesz, jak o niego prawidłowo dbać.

Działa jako stabilizator

Gdy zapotrzebowanie na sprężone powietrze jest niestabilne, ciśnienie trafia do sprężarki. Wymaga to częstych, tymczasowych wyłączeń, marnuje energię i obniża wydajność oraz produktywność sprężarki. Niewystarczająca objętość zbiornika powoduje, że sprężarki śrubowe o stałej prędkości obrotowej zbyt często przełączają się między stanem obciążenia i bez obciążenia, zwiększając obciążenie mechaniczne zaworów wlotowych i elementów sterujących.

Zbiornik odbiorczy ułatwia stabilizację procesu, ponieważ zmagazynowana energia może zaspokoić nagłe zapotrzebowanie, a sprężarka może odpocząć lub pracować w stałych cyklach, aby uzyskać wydajne rezultaty. Zmniejszenie częstotliwości cykli w ten sposób zmniejsza również obciążenia mechaniczne silnika, wirników i łożysk, co pomaga wydłużyć ogólną żywotność systemu.

Poprawia efektywność energetyczną

Wielokrotne włączanie i wyłączanie sprężarki powoduje zbyt wiele cykli pracy, co prowadzi do marnotrawstwa energii. Zbiornik odbiorczy zapobiega takim sytuacjom, a tym samym przyczynia się do poprawy efektywności energetycznej, ponieważ umożliwia dłuższe, stabilne cykle pracy sprężarki zamiast krótkich, częstych cykli, co może zmniejszyć zużycie energii o 10-20%. Energia tracona na utrzymanie różnych cykli może być wykorzystana na istotne procesy, zwiększając wydajność systemu.

Poprawia wydajność suszarki

Użycie zbiornika odbiorczego przed osuszaczem może zmniejszyć wydajność osuszacza. Zbiornik odbiorczy może pomóc w schłodzeniu sprężonego powietrza, działając jako wymiennik ciepła. Schłodzone powietrze traci część wilgoci i skrapla się w zbiorniku odbiorczym przed dotarciem do osuszacza. Skroplona wilgoć odpływa przez zawór na dnie zbiornika odbiorczego i nieznacznie osusza powietrze. W związku z tym, praca osuszacza jest zmniejszona, gdy powietrze jest najpierw magazynowane w zbiorniku magazynowym.

Zmniejsza obciążenie filtrów

Usuwanie wilgoci ze sprężonego powietrza w zbiorniku magazynowym jest również korzystne dla filtrów koalescencyjnych. Wilgoć, która skrapla się i gromadzi podczas odprowadzania wody przed dotarciem do filtrów, sprawia, że powietrze jest bardziej suche i łatwiejsze w obsłudze dla filtrów. W miarę jak powietrze przepływa przez filtry, gromadzi się mniej wilgoci, co korzystnie wpływa na ich ogólną funkcję. Zatem posiadanie zbiornika magazynowego może również zmniejszyć obciążenie filtrów.

Wniosek

Sprężarka śrubowa z natury nie wymaga zbiornika do pracy. Dodanie zbiornika może znacznie zwiększyć jej wydajność. Obecność zbiornika pozwala na lepsze magazynowanie powietrza, wyrównując wahania przepływu powietrza i skracając cykl włączania/wyłączania sprężarki. Wydłuża to jej żywotność i zapewnia ciągłe dostarczanie sprężonego powietrza. Chociaż sprężarka śrubowa może pracować bez zbiornika, dołączenie go do sprężarki śrubowej pomaga poprawić jej funkcjonalność w różnych zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych.