Kompresory śrubowe — dobór wydajności i konfiguracji

Kompresor śrubowy dobiera się do zmierzonego lub wiarygodnie oszacowanego profilu poboru, a nie tylko do mocy silnika albo pojemności zbiornika. Punktem wyjścia jest wymagana wydajność przy ciśnieniu potrzebnym w punkcie użycia, czas obciążenia oraz zmienność zapotrzebowania. Dopiero na tej podstawie można rozstrzygnąć, czy lepsze będzie wykonanie stałoobrotowe, sprężarka z falownikiem, kompaktowa stacja na zbiorniku lub układ z osobnym osuszaczem.

Jak pracuje sprężarka śrubowa?

W sprężarce śrubowej obracające się wirniki zamykają kolejne porcje powietrza i zmniejszają ich objętość wzdłuż elementu sprężającego. Taki sposób pracy daje ciągły strumień i dobrze odpowiada instalacjom z długimi okresami obciążenia. Nie oznacza jednak, że każdy model może pracować bez przerwy w każdych warunkach. Dopuszczalny cykl, temperatura otoczenia, zakres regulacji oraz wymagania chłodzenia wynikają z instrukcji konkretnego wykonania.

W ofercie Pneumatig kategoria prowadzi do rodzin Atlas Copco G, Atlas Copco GA i ABAC SPINN. Poszczególne karty różnią się nie tylko mocą i ciśnieniem, lecz także sposobem regulacji, zakresem wydajności oraz obecnością zbiornika i osuszacza. Liczbę modeli i dostępność trzeba sprawdzać w aktualnym listingu.

Najpierw FAD przy wymaganym ciśnieniu

Do porównania źródeł sprężonego powietrza potrzebna jest dostarczana wydajność odniesiona do tych samych warunków i określonego ciśnienia roboczego. FAD (Free Air Delivery) opisuje rzeczywiście dostarczony strumień przeliczony do zadanych warunków swobodnego powietrza na wlocie. Nie jest automatycznie równy wydajności ssawnej, geometrycznej ani wartości z ogólnego filtra sklepu. Gdy karta nie podaje rodzaju wielkości, ciśnienia i podstawy odniesienia, nie należy stosować stałego przelicznika.

Zapotrzebowanie wyznacza suma odbiorników, które mogą działać jednocześnie, wraz z przebiegiem poboru. Krótki pik przepływu i stałe zużycie przez całą zmianę mogą mieć tę samą wartość maksymalną, ale wymagają innej pojemności bufora i innej regulacji sprężarki. Ciśnienie należy określić w punkcie użycia podczas przepływu. Straty na filtrach, osuszaczu, armaturze i sieci trzeba ocenić dla rzeczywistej instalacji zamiast dodawać uniwersalny zapas w barach.

Stałe obroty czy falownik?

Sprężarka stałoobrotowa zwykle dopasowuje produkcję przez obciążenie i odciążenie albo start i stop; dokładny sposób zależy od modelu. Przy równym poborze bliskim właściwemu punktowi pracy może być racjonalnym wyborem. Wersja VSD reguluje prędkość silnika w dopuszczalnym zakresie i jest szczególnie warta analizy, gdy przepływ istotnie zmienia się w czasie. Poniżej minimalnej prędkości lub wydajności zachowanie zależy od sterownika i modelu: urządzenie może przejść w odciążenie albo się zatrzymać. Falownik nie gwarantuje z góry określonej oszczędności. Trzeba porównać moc właściwą, czyli pobieraną moc całego zespołu odniesioną do dostarczanego przepływu przy danym ciśnieniu, zarówno przy pełnym, jak i częściowym obciążeniu. Liczą się również rzeczywisty zakres regulacji i czas pracy poza tym zakresem.

Zaobserwowany profil lub wymaganie	Co sprawdzić przy wyborze
Długi, równy pobór blisko zapotrzebowania bazowego	Stałoobrotowe wykonanie porównać w rzeczywistym punkcie pracy; sprawdzić czas odciążenia, nastawy i dopuszczalny cykl modelu.
Duże i powtarzalne zmiany przepływu w ciągu zmiany	Przeanalizować VSD: minimalną i maksymalną wydajność przy wymaganym ciśnieniu, sprawność częściowego obciążenia i czas poza zakresem regulacji.
Krótkie piki ponad średni przepływ	Dobrać zbiornik z uwzględnieniem przedziału ciśnienia i czasu odbudowy zapasu; bufor nie zastępuje trwałego niedoboru FAD.
Ograniczone miejsce i potrzeba suchego powietrza	Porównać stację na zbiorniku z osuszaczem z układem rozdzielonym; zweryfikować punkt rosy, przepływ osuszacza, spadki ciśnienia i dostęp serwisowy.

Różnicę konfiguracji pokazują dwa aktualne modele o mocy 4 kW. Dokumentacja ABAC SPINN 4E10, SKU AB-4152054983 potwierdza sterowanie ON/OFF, zbiornik 270 l, osuszacz i brak IVR. Dokumentacja ABAC SPINN 4E I 10, SKU AB-4152060817 podaje falownik, odrębne pola minimalnej i maksymalnej wydajności efektywnej, zbiornik 200 l i osuszacz. Pełną charakterystykę regulacji trzeba sprawdzić na aktualnej krzywej producenta dla wymaganego ciśnienia; sama jednakowa moc nie przesądza o sposobie pracy ani właściwym zastosowaniu.

Kompresor na zbiorniku i z osuszaczem

Zbiornik gromadzi powietrze w określonym przedziale ciśnienia, łagodzi krótkie skoki poboru i może ograniczyć częstotliwość przełączeń. Nie zwiększa wydajności sprężarki. Jeżeli średni pobór przez dłuższy czas przekracza dostarczany strumień, ciśnienie będzie spadać także przy dużym zbiorniku. Osobne zbiorniki ciśnieniowe mają sens, gdy pojemność i miejsce montażu wynikają z profilu instalacji, a nie z gotowej konfiguracji stacyjnej.

Wersja ze zintegrowanym osuszaczem upraszcza zabudowę, lecz nadal trzeba sprawdzić rodzaj osuszacza, ciśnieniowy punkt rosy w warunkach znamionowych, maksymalny przepływ i temperaturę wlotową, minimalne wymagane ciśnienie oraz spadek ciśnienia. Przykładem kompletacji jest Atlas Copco G11FF-10-TM500, SKU AC-8153289932-5: karta potwierdza silnik 11 kW, zbiornik 500 l i wbudowany osuszacz ziębniczy. To dane tego wykonania, nie całej serii G. Jeżeli potrzebny jest osobny stopień osuszania, przejdź do kategorii osuszaczy sprężonego powietrza.

Olej w komorze sprężania a wymagana jakość powietrza

W sprężarce śrubowej z wtryskiem oleju olej chłodzi, uszczelnia i smaruje element sprężający, a separator ogranicza jego przenoszenie do strumienia. Wynikowa jakość zależy jednak od dokładnego urządzenia, stanu separatora i dalszego uzdatniania. Nie należy przypisywać całej rodzinie jednego poziomu pozostałości oleju.

Określenie „bezolejowa” znaczy, że olej nie jest wprowadzany do komory sprężania. Nie usuwa wilgoci, cząstek zasysanych z otoczenia ani zanieczyszczeń z dalszej instalacji. Sama konstrukcja bezolejowa nie dowodzi też klasy 0 dla każdego modelu. ISO 8573-1 klasyfikuje oddzielnie cząstki, wodę i olej, dlatego wymaganie procesu trzeba zapisać jako komplet tych trzech obszarów i potwierdzić dokumentacją całego układu w punkcie użycia.

Chłodzenie, ustawienie i serwis

Sprężarka oddaje ciepło do pomieszczenia lub kanału wyrzutowego. Należy zapewnić dopływ czystego powietrza chłodzącego oraz odprowadzenie gorącego strumienia zgodnie z instrukcją. Recyrkulacja podgrzanego powietrza może podnosić temperaturę na wlocie sprężarki i osuszacza. Trzeba również sprawdzić dopuszczalną temperaturę otoczenia, zapylenie, nośność i wypoziomowanie podłoża, zasilanie, miejsce na otwarcie paneli, drogę transportową oraz odprowadzenie kondensatu.

Plan obsługi wyznacza instrukcja konkretnego wykonania: przebieg godzinowy, terminy kalendarzowe i warunki pracy określone przez producenta. W zależności od konstrukcji plan obejmuje kontrolę lub wymianę filtra wlotowego, oleju i filtra oleju, separatora, czyszczenie chłodnic, kontrolę napędu, spustów oraz parametrów pracy. Uniwersalny interwał dla wszystkich sprężarek śrubowych byłby mylący. Skrócenie okresów może być wymagane w zapyleniu, wysokiej temperaturze albo przy innym ciężkim profilu pracy.

Całkowity koszt i odzysk ciepła

Porównanie ofert powinno obejmować koszt zakupu i kompletacji, energię dla rzeczywistego profilu poboru, planowane materiały i pracę serwisową oraz koszt przestojów lub wymaganej rezerwy. Do obliczeń energii potrzebne są dane całego zespołu przy porównywalnym ciśnieniu i obciążeniu, a nie tylko moc znamionowa silnika. TCO warto liczyć dla zakładanej liczby godzin i przewidywanego sposobu sterowania, bez przyjmowania uniwersalnego okresu zwrotu.

Odzysk ciepła może być uzasadniony, gdy wybrany model ma przewidziany przez producenta sposób odbioru ciepła, a zakład ma równoczesne i wystarczająco stabilne zapotrzebowanie na ciepłe powietrze lub wodę. Trzeba sprawdzić osiągalny poziom temperatury, sezonowość odbioru, wymagane wymienniki i sterowanie oraz wpływ układu na chłodzenie sprężarki. Nie należy zakładać jednego udziału energii możliwego do odzyskania ani stałego czasu zwrotu dla każdej instalacji.

Dane potrzebne do doboru kompresora śrubowego

• przepływ i ciśnienie każdego odbiornika podczas pracy oraz rzeczywista jednoczesność;
• profil poboru w czasie: minimum, średnia, maksimum, długość pików i liczba godzin pracy;
• rodzaj deklaracji przepływu: FAD, wydajność efektywna lub ssawna, wraz z ciśnieniem i warunkami odniesienia;
• wymagania jakościowe dla cząstek, wody i oleju w punkcie użycia;
• zapotrzebowanie na zbiornik, osuszacz, filtrację i sposób odprowadzania kondensatu;
• zasilanie, temperatura, zapylenie, wentylacja, dopuszczalny hałas i przestrzeń serwisowa;
• plan rozbudowy, wymagana rezerwa i sposób zabezpieczenia procesu na czas obsługi.

Z tym zestawem danych można porównać konkretne modele w Pneumatig według wspólnej podstawy i dobrać sposób regulacji do rzeczywistego profilu instalacji. Jeśli pobór jest okresowy albo potrzebna jest inna technologia, szerszy wybór znajduje się w kategorii sprężarek powietrza.