Potřeba stlačeného vzduchu

Prvním krokem při návrhu kompresorové stanice a příslušné pneumatické sítě je stanovení požadavku na stlačený vzduch ISO 8573-1 a z toho vyplývajícího FAD kompresoru. První hodnotou, kterou je třeba zjistit při určování kapacity kompresorové stanice, je předpokládaná celková spotřeba. Spotřeba jednotlivých spotřebičů se sečte a pomocí výpočtů se přizpůsobí provozním podmínkám. Podle výsledné hodnoty FAD pak lze vybrat kompresor. Podobně se postupuje při určování velikosti potrubí. Nejprve se určí typ a počet spotřebičů na určitém úseku potrubí. Spotřeba jednotlivých zařízení se sečte a upraví příslušnými koeficienty. Podle výsledku lze pak odvodit průměr příslušného úseku potrubí. Při určování předpokládané spotřeby stlačeného vzduchu je třeba vzít v úvahu také ztráty způsobené únikem.

Zjištění celkové spotřeby stlačeného vzduchu může být často komplikované kvůli nedostatku informací o specifických komponentách. Tato příručka uvádí přibližné hodnoty spotřeby jednotlivých součástí. Uvedené informace o spotřebě různých zařízení jsou průměrnými hodnotami. Pro získání přesných údajů kontaktujte příslušné výrobce. Spotřeba stlačeného vzduchu pomocí trysek rozličných forem se může lišit a záleží na různých proměnných:

• Průměr trysky. Větší trysky vedou k vyšší spotřebě.
• Provozní tlak trysky. Vyšší tlak zvyšuje spotřebu.
• Forma trysky. Jednoduchá válcová tryska spotřebuje méně stlačeného vzduchu než kuželová nebo Lavalova tryska (expanzivní tryska).
• Kvalita povrchu otvoru. Pokud je kvalita otvoru vynikající (bez nerovností a s hladkým povrchem), může jím protékat více stlačeného vzduchu.
• Stříkání nebo foukání. Spotřeba stlačeného vzduchu se zvyšuje, pokud se vzduch využívá jako prostředek pro nátěr, písek atd.

Trysky s jednoduchým válcovým otvorem (např. foukačky) vytváří silné turbulence a víření ve stlačeném vzduchu, který z nich vychází. To zpomaluje tok vzduchu. Spotřeba je relativně nízká.

Nátěr aplikovaný stříkací pistolí musí být uniformní a bez kapek. Trysky stříkacích pistolí jsou tedy navrženy pro expanzivní, neturbulentní tok s vysokou rychlostí výstupu. Výsledkem je vysoká spotřeba stlačeného vzduchu, daleko vyšší než u válcových trysek. Konzistence a množství aplikované barvy určuje provozní tlak a průměr trysky stříkací pistole. Tyto dvě hodnoty mají značný vliv na spotřebu stlačeného vzduchu. U stříkacích pistolí se rozlišují ploché, široké a kulaté trysky. Typ nástřiku ovlivňuje aplikaci barvy.

Flašky s komprimovaným vzduchem se využívají hlavně v automatizačních procesech. Když se určuje spotřeba komprimovaného vzduchu, rozdělujeme dva druhy tlakových nádob:
– Jednočinné válce používají komprimovaný vzduch jen k vytvoření pohybu pracovního zdvihu. Vratný zdvih je uskutečněn pomocí pružinové síly nebo z vnějšku.
– Dvojčinné válce využívají komprimovaný vzduch k vytvoření pohybu ve dvou směrech zdvihu. Síla je využita pro obě zdvihy. V souladu s tím je spotřeba komprimovaného vzduchu dvakrát větší.

Pneumatické nástroje jsou mezi nejvíce konzumenty komprimovaného vzduchu v průmyslu a řemeslech. Vyskytují se v množství, téměř ve všech prostředích. Obvykle vyžadují pracovní tlak 6 barů, avšak existují i varianty, které používají jiné pracovní tlaky v závislosti na použití a požadovaném výkonu. V těchto případech se spotřeba komprimovaného vzduchu bude lišit od hodnot uvedených v tabulce.

Při určování potřeby komprimovaného vzduchu pro pneumatickou síť nejde o jednoduchý součet hodnot spotřeby jednotlivých zařízení. Je nutné brát v potaz i další faktory, které spotřebu ovlivňují. Většina pneumatických zařízení, jako jsou nástroje, stříkací pistole na barvy a foukací pistole, není nepřetržitě používána. Jsou zapínány a vypínány podle potřeby. Proto je důležité zjistit průměrnou míru využití UR, aby bylo možné získat přesný údaj o potřebě komprimovaného vzduchu.

Ztráty stlačeného vzduchu

Únik stlačeného vzduchu znamená spotřebu vzduchu v potrubí bez vykonání práce. Za nepříznivých podmínek mohou tato ztráta dosáhnout až 25 % celkového FAD kompresoru.
Existuje mnoho důvodů:
– Netěsné ventily.
– Netěsné spoje šroubů a přírub.
– Netěsné svařené nebo pájené oblasti.
– Poškozené trubice a spoje trubek.
– Poruchové elektromagnetické ventily.
– Ucpány plovákové výtoky.
– Nesprávně umístěné sušičky, filtry a servisní zařízení.
– Zkorodované trubky.

Náklady spojené se ztrátou stlačeného vzduchu
Netěsnosti v potrubí fungují jako trysky, ze kterých uniká stlačený vzduch rychlým tempem. Tyto netěsnosti konzumují stlačený vzduch po celý den. Energie potřebná k pokrytí těchto ztrát může být velká. Ačkoli to nezpůsobuje fyzické poškození, konečné náklady mohou vážně omezit efektivnost pneumatického systému.

Limity pro úniky

Bohužel, v typických pneumatických systémech je únik stlačeného vzduchu nezbytný. Tyto ztráty zvyšují náklady a negativně ovlivňují finanční efektivitu systému. Je možné implementovat strategie ke snížení ztrát, ale i tyto představují náklady. Dojde k bodu, kdy náklady na snižování ztrát překročí úspory získané snížením ztrát stlačeného vzduchu. Proto je nutné maximalizovat snížení ztrát stlačeného vzduchu za akceptovatelné náklady. Z úsporných důvodů by se měly tolerovat následující úrovně ztrát:
– nejvýše 5 % pro menší systémy.
– nejvýše 7 % pro středně velké systémy.
– nejvýše 10 % pro velké systémy.
– nejvýše 13 – 15 % pro velmi velké systémy, jako jsou slévárny, ocelárny, loděnice atd.

Opatření pro minimalizaci ztrát stlačeného vzduchu

Zaměstnanci by měli být poučeni, aby úniky a poškození sítě hlásili odpovědným osobám. Poškození by mělo být okamžitě odstraněno. Pokud je o systém trvale pečováno, obvykle není nutná nákladná rekonstrukce sítě. Ztráty stlačeného vzduchu budou udržovány na přijatelné úrovni.

Netěsnosti Obvykle je poměrně snadné najít netěsnosti. Velké úniky jsou slyšet. Malé a velmi malé úniky se však hledají obtížněji a obvykle je není slyšet. V těchto případech se spoje, odbočky, ventily atd. potírají těsnicí hmotou nebo mýdlovou vodou. V místech netěsností se okamžitě vytvoří bubliny. Další snadnou metodou je použití ultrazvukového detektoru úniků. Toto zařízení detekuje ultrazvukové zvuky způsobené únikem.

Pokud únik přesahuje maximální úroveň, měla by být zvážena obnova systému. Pro snížení ztrát stlačeného vzduchu při rekonstrukci pneumatického systému by měla být provedena tato opatření:
– Zatáhněte netěsné připojení nebo je opět utěsněte.
– Nahraďte netěsné propojky a kluzné spoje.
– Vyměňte netěsné hadice a jejich spojení.
– Opravte úniky na trubkách svařením.
– Aktualizujte systém odvodnění kondenzátu. Nahraďte mechanické plovákové a časem řízené elektromagnetické ventily za ventily řízené hladinou kondenzátu.
– Vylepšete přípravu stlačeného vzduchu. Odstraňte znečisťující látky jako vodu, olej a prach ze stlačeného vzduchu.
– Prověřte elektromagnetické ventily. Pokud to je proveditelné, použijte ventily, které jsou v normálním stavu uzavřené.
– Pročistěte nebo nahraďte staré trubky. Usazeniny často snižují vnitřní průměr starých trubek, což způsobuje pokles tlaku.
– Prověřte potrubní připojení a spoje. Zmenšení průřezu způsobuje pokles tlaku.
– Dočasně zmenšete velikost systému. Odpojte části velkých systémů pomocí uzavíracích ventilů, pokud nejsou potřeba.