Diagnostyka instalacji sprężonego powietrza

Osmiornica3_m

Instalacja sprężonego powietrza to system, który transportuje medium ponadpięciokrotnie droższe od energii elektrycznej. Należy więc przywiązywać dużą uwagę do tego, żeby to medium przesyłać bez strat – bo po prostu jest drogie.

Ważnym i niepokojącym zjawiskiem jest statystyka mówiąca o tym, co się dzieje z efektywnością instalacji przesyłu sprężonego powietrza i poboru sprężonego powietrza za sprężarkownią. Okazuje się, że ze strumienia wyprodukowanego powietrza w sprężarkowni ok. 30% traci się na wycieki, ok. 10% na tak zwaną nadprodukcję ciśnienia (czyli niepotrzebne podwyższenie ciśnienia powyżej wartości oczekiwanej) i 10% na tak zwane nie zoptymalizowane i niepotrzebne wydmuchy na sprzątanie, czyszczenie ubrań, czyszczenie maszyn lub otwarte wydmuchy w celu chłodzenia różnych elementów wprost z otwartych rurek czy zaworów sprzężonego powietrza zamiast dysz. Jak się okazuje w związku z tym, do dyspozycji użytkownika pozostaje zaledwie ok. 50% tego, co wyprodukowała sprężarkownia. Jak temu zaradzić? Jak zwiększyć procent wykorzystania sprężonego powietrza?
Jedną z metod osiągniecia tego celu jest prowadzenie regularnych prac serwisowych i diagnostycznych instalacji sprężonego powietrza. Wśród tych działań najważniejsze jest posiadanie aktualnych rysunków inwentaryzacji sieci sprężonego powietrza. Jakie są przebiegi, jakie są średnice rurociągów, jakie są kierunki rozpływów, w jaki sposób powietrze dostarczane jest do poszczególnych działów, linii, gniazd produkcyjnych (po to żeby można było łatwo zidentyfikować konsumenta sprężonego powietrza i jaka jest efektywność przesyłu tego medium do tego punktu), jakie są straty przesyłu sprężonego powietrza na drodze pomiędzy sprężarkownią a użytkownikiem końcowym? Ważne jest to między innymi dlatego, że oczekiwaną czy też jako dobrą praktykę należy traktować dopuszczalną stratę ciśnienia na przesyle na poziomie 2 do 5% wartości ciśnienia początkowego ze sprężarkowni.

 

28_m

 

Inwentaryzacja instalacji
Żeby wiedzieć, jak dystrybuować powietrze, trzeba wiedzieć, w jaki sposób przebiega instalacja. W związku z tym pierwszą sprawą jest posiadanie aktualnych rysunków z inwentaryzacji sieci sprężonego powietrza oraz konsekwentne przyłączanie nowych odbiorników w oparciu o posiadaną dokumentację i pozwolenia wydawane przez Głównego Energetyka czy też Głównego Inżyniera fabryki na takie przyłącze w kontekście właśnie znajomości sieci (czy nie będzie to powodować problemów).
Drugim obszarem, którego poprawienie daje najszybsze rezultaty, ale wymaga częstej regularnej interwencji, są wycieki. Jak wspomniano – ok. 30% z wyprodukowanego powietrza jest tracone na wycieki, ale połowę z tego da się odzyskać. Dowodem na to są firmy, w których osiąga się wskaźniki wycieków na poziomie nawet 8 do 10%. Jednakże początki są trudne i osiągnięcie efektów wymaga regularnej i żmudnej pracy związanej z detekcją wycieków, którą powinno się prowadzić na początku co 6, a nie rzadziej niż co 12 miesięcy. Warto podkreślić, że sama DETEKCJA wycieków nie przynosi oszczędności, a przynosi je dopiero NAPRAWA znalezionych wycieków i trzeba to robić skrupulatnie i regularnie. Po mniej więcej roku–półtora można osiągnąć wskaźnik wycieków na poziomie 15%, a po okresie dwóch–trzech lat można ten wskaźnik obniżyć nawet do wymarzonych 8–10%. Warto ten stan podtrzymywać, ponieważ proces ten jest procesem dynamicznym i wycieków „pilnować” trzeba przez cały czas.
Metoda detekcji, która na dzień dzisiejszy jest najskuteczniejsza, to metoda ultradźwiękowa, czyli wykorzystanie detektorów, które – nastawione na częstotliwość 36–44 kHz – znajdują wycieki sprężonego powietrza dające o sobie znać właśnie na tych częstotliwościach. Dzięki kierunkowemu rozchodzeniu się tych dźwięków (ultradźwięków) w łatwy sposób można te punkty odnaleźć.

 

47_m

 

Detekcja wycieków
Detekcja wycieków jest prosta w zakładach, które mają przerwy produkcyjne i w których jest dostęp do systemów przesyłu (łatwo więc można te wycieki wykryć) oraz dostęp do maszyn (w których można te wycieki naprawiać). Trudniej rzecz ma się z zakładami pracy ciągłej, gdzie detekcja wycieków wprawdzie jest wykonalna, ale zmierzenie wartości wycieków w celu ustalenia kolejności ich usuwania (aby to robić efektywniej) jest bardzo trudna, ponieważ poziom hałasu tła jest na tyle wysoki, że zmierzone wartości nie zawsze są odzwierciedleniem wielkości wycieku. Oczywiście to absolutnie nie usprawiedliwia zaprzestania takiego działania, ponieważ straty w zakładach ruchu ciągłego są proporcjonalnie większe (w związku z wydłużonym czasem ich pracy), więc lokalizacja i wykrywanie wycieków musi być bardzo dobrze przygotowana. Jest to poważne przedsięwzięcie logistyczne. Najlepszą czy najskuteczniejszą metodą w takim systemie ruchu ciągłego jest zastosowanie układów pomiaru przepływu powietrza u użytkownika sprężonego powietrza – w poszczególnych działach, gniazdach czy liniach w celu lokalizacji i zawężenia pola do detekcji i późniejszej naprawy wycieków. O takim opomiarowaniu warto pomyśleć, ponieważ jest to dobry sposób diagnostyki instalacji sprężonego powietrza w sposób ciągły (on line). Wiemy, który dział pobiera tak naprawdę bazową akceptowalną ilość powietrza lub przekracza pole tolerancji.

 

122_m
Warto też wziąć pod uwagę sprawdzoną w praktyce zasadę mówiącą o tym, że zainwestowanie pieniędzy w wysokości mniej więcej 10% kosztów produkcji powietrza (kosztu energii elektrycznej wydawanej na produkcję sprężonego powietrza) w przepływomierze i program do monitoringu pozwala osiągnąć czas zwrotu z inwestycji na poziomie ok. jednego roku. Straty wycieków na złączach, to nie wszystko – często straty są rezultatem zwykłej ludzkiej bezmyślności, niedbalstwa czy wygodnictwa i odnalezienie takich punktów podczas detekcji daje często zaskakujące rezultaty. Widać zatem, że jest to bardzo efektywne działanie i pozostawia po sobie trwały ślad w postaci diagnostyki poboru powietrza on line w przyszłości. W związku z czym to działanie na pewno jest dobrą praktyką i pomaga taką diagnostykę prowadzić w sposób ciągły.

 

wyciek_m

 

Odpowiednie przygotowanie pracowników
Kolejnym polem działania i, jak się okazuje, bardzo skutecznym (czego dowodzą przykłady firm w Szwecji i Stanach Zjednoczonych), jest ciągłe szkolenie użytkowników sprężonego powietrza jako odpowiedzialnych i bezpiecznych użytkowników tego właśnie medium. Budowanie świadomości użytkownika jest tak naprawdę metodą najskuteczniejszą. Warto podkreślić, że działy energetyczne czy działy utrzymania ruchu są to działy, których odpowiedzialność i decyzyjność kończy się najczęściej na infrastrukturze. W związku z tym wydawanie poleceń pracownikom produkcyjnym jest w tym przypadku niemożliwe, natomiast wpływ tychże osób, czyli konsumentów sprężonego powietrza, na zużycie sprężonego powietrza w zakładzie jest absolutnie ważne i wymagające kontroli. Konieczne jest wprowadzenie dyscypliny, dlatego że sprężone powietrze powinien oszczędzać ten, kto go używa, a nie ten, kto je produkuje (jakkolwiek producent powinien wytwarzać je efektywnie). Natomiast dużo większy potencjał w sensie czasów zwrotu i szybkości uzyskiwania oszczędności znajduje się po stronie użytkowników. Dlatego tak ważne są szkolenia użytkowników czyli tak naprawdę pracowników działów produkcyjnych, tworzenie komórek na terenie działów produkcji tak zwanych liderów czy czempionów energetycznych, którzy będą odpowiedzialni za oszczędzanie energii również w zakresie sprężonego powietrza. Szkolenie ich to jest coś, co przynosi rezultaty w dłuższej perspektywie czasowej i daje nadzieję na utrzymanie kultury oszczędzania powietrza.

 

IMG_0278_m

 

Obniżanie ciśnienia
Następny obszar, który jest ściśle związany ze zużyciem sprężonego powietrza, to utrzymywanie możliwie najniższego ciśnienia w sieci. Jeden bar straty ciśnienia lub 1 bar zbyt wysokiego ciśnienia w sieci to równowartość 7% energii pobieranej przez sprężarki. Co więcej – ten sam jeden bar za wysokiego ciśnienia zwiększa wycieki o ok. 13%. Wycieki pochodzą z bardzo nieregularnych szczelin i otworów (to nie są okrągłe otwory, ale właśnie nieregularne szczeliny), z których powietrze ucieka w sposób dość nieprzewidywalny. Dzięki obniżeniu ciśnienia może okazać się, że z takiej szczeliny do wycieków może zupełnie nie dochodzić. W związku z tym warto stosować obniżanie ciśnienia jako dobrą praktykę.
Zmniejszanie ciśnienia jest czynnością, która przynosi oszczędności praktycznie bez żadnych nakładów inwestycyjnych. Polecam taką metodę, która pozwala na bezpieczne obniżanie ciśnienia, tzn. zmniejszanie ciśnienia o 0,1 bar miesięcznie, co w ciągu roku da możliwość obniżenia ciśnienia najczęściej ponad jeden bar. Są w Polsce fabryki, którym udało się obniżyć ciśnienie robocze poniżej pięciu bar i nadal sprawnie funkcjonują. Podczas procesu obniżania ciśnienia pojawiały się w nich punkty, w których dochodziło do problemów z maszynami, ale takie punkty w tych fabrykach zostały wyposażone w tzw. wzmacniacze ciśnienia, które zapewniały wymagane wyższe wartości. Dla całej sieci było to konsekwentnie obniżanie w kolejnych miesiącach, a te wyjątkowe punkty były zabezpieczone właśnie wzmacniaczami.
Kolejnym działaniem, które umożliwia zmniejszenie wycieków, to dyscyplinowanie użytkowników i kontrolowanie ciśnienia. Wymaga to systematycznych kontroli nastaw na maszynach. Procesem, który jest działaniem diagnostycznym, jest tzw. mapowanie ciśnienia, czyli sprawdzanie wartości ciśnienia przed maszynami poprzez pomiary manometrem elektronicznym oraz sprawdzanie nastaw na regulatorach ciśnienia przed maszynami. Budowanie takiej mapy pozwala na ustalenie najniższej dopuszczalnej wartości ciśnienia w instalacji. Kiedy zna się szczegóły sieci (jakie są przekroje, jakie są możliwości przesyłu sprężonego powietrza) wie się, jak bardzo to ciśnienie można obniżyć. Natomiast badanie ciśnień i nastaw na regulatorach ciśnienia oraz mierzenie wartości tam, gdzie jest to tylko możliwe, pozwala na kontrolę, czy użytkownicy sprężonego powietrza sposób bezkarny i niekontrolowany nie rozkręcają regulatorów na zbyt wysokie wartości, co ma wpływ na działanie całej sieci, albo też podnosi niepotrzebnie wymagania wobec tej sieci.

 

IMG_3673-1_m

 

Czy wymieniasz wkłady filtrów w układach FRL?
Kolejne bardzo ważne działanie, a bardzo często ignorowane, a które ma wpływ na efektywność działania całej sieci czy też odbiorników, jest wymiana wkładów filtracyjnych w filtrach – tak zwanych blokach FRL (czyli filtr – regulator – naolejacz). W filtrze w bloku FRL znajduje się wkład, który w wielu zakładach jest prawie w ogóle nie wymieniany. A generuje on spadki ciśnienia utrudniające pracę maszyny. To nie są duże wydatki i warto to wykonywać regularnie, bo poprawiają pracę odbiorników i nie kuszą operatorów do „podkręcania” ciśnienia w górę.
Te czynności stanowią część diagnostyki i serwisu instalacji sprężonego powietrza, którą proponuję (i którą wykonuje m.in. nasza firma). Warto jeszcze wspomnieć o tym, że straty ciśnienia rzędu 2% do 5% związane są z samym projektem instalacji. Instalacja będzie podlegać różnym zmianom, różnym obciążeniom, ponieważ transport i dystrybucja powietrza jest procesem dynamicznym. Oprócz normalnych zachowań ruchowych tej instalacji (czyli zapychania się filtrów, rozszczelnień czy spraw związanych z eksploatacją) musi być ona właściwie zaprojektowana i właśnie od tego należałoby zacząć.
Warto tutaj dodać, że już na etapie projektu w kolektorze w sprężarkowni prędkość w rurociągu powinna być zdecydowanie na poziomie 5 m/s. W głównych arteriach przesyłowych sprężonego powietrza ta prędkość powinna być poniżej 10 m/s albo w okolicach 10 m/s, natomiast na przyłączach, czyli na końcówce gałęzi łączącej odbiornik z arterią, ta prędkość nie powinna być większa niż 15 m/s. W wielu zakładach znajdują się instalacje, w których przyłącze między arterią a odbiornikiem wykonane jest bardzo długim wężem albo skręconym i skomplikowanym układem rurek, który generuje dodatkowe spadki ciśnienia z powodu różnych przeszkód po drodze. Diagnostyka instalacji sprężonego powietrza potrafi wykazać właśnie tego typu przyłącza i w ramach usług diagnostycznych i serwisowych zawarta jest wymiana czy też skracanie (upraszczanie) elementów przyłączy.
W działaniach diagnostycznych ważna jest bardzo intensywna i racjonalna współpraca pomiędzy działem utrzymania ruchu czy działem energetycznym a działami produkcji. Nie da się prowadzić dobrej diagnostyki instalacji sprężonego powietrza bez współpracy z działem produkcji, który nie jest specjalnie najczęściej tym zainteresowany. Dlatego instytucja liderów energetycznych w poszczególnych działach produkcji którzy współpracują z działami energetycznymi albo działami utrzymania ruchu jest tutaj bardzo konieczna.

 

Na zdjęciach zaprezentowano przykłady zaniedbań i uchybień związanych z instalacją sprężonego powietrza.

 

Autor: Wojciech Halkiewicz 7 bar.pl (Aria-C)

 

Artykuł pochodzi z czasopisma Główny Mechanik 1/2016

 

GM_01_2016 Okladka 400x565

Authors

Related posts

Góra
English