Detekcja wycieków sprężonego powietrza

Sprężone powietrze jest jednym z najdroższych mediów wykorzystywanych w zakładach przemysłowych. Jednocześnie instalacje sprężonego powietrza narażone są na wiele potencjalnych usterek i problemów, które mogą przyczyniać się do znacznych strat. Wieloletnia praca audytorska udowodniła nam, że nie ma szans na skuteczną poprawę pracy instalacji sprężonego powietrza bez kompleksowego podejścia, obejmującego zarówno badanie jego produkcji, dystrybucji, jak i poboru.

Dziś skupimy się na omówieniu jednej z najczęstszych usterek, jakie zdarzają się na instalacji sprężonego powietrza – wycieków i ich detekcji.

Gdzie szukać wycieków sprężonego powietrza?

W większości przypadków to właśnie wycieki stanowią źródło największych strat energii i niedoborów sprężonego powietrza. Sprężone powietrze jest stosunkowo drogim medium energetycznym. W odniesieniu do wykonanej pracy, ze względu na sprawność zarówno samej sprężarki, jak i całej instalacji, koszt sprężonego powietrza jest pięciokrotnie wyższy od kosztu energii elektrycznej. W związku z powyższym w pełni ekonomicznie uzasadnione jest dążenie do zminimalizowania wycieków, jak i uzyskania jak najwyższej sprawności wytwarzania sprężonego powietrza. Średnio wycieki stanowią 30% produkcji sprężonego powietrza, a w skrajnych przypadkach osiągają nawet 70% ogółu.

Warto pamiętać, że nieszczelności instalacji sprężonego powietrza mogą wystąpić na całej jej długości! Wiedząc, iż najczęściej są one spowodowane złym użytkowaniem przez pracowników, wadami materiałowymi i usterkami technicznymi, jeszcze przed wykonaniem pomiarów można oszacować, że najczęściej pojawiać się będą w takich miejscach, jak:

uszczelnienia połączeń gwintowanych
uszczelnienia połączeń ruchowych np. siłowników
punkty poboru
złączki wtykowe i nieprawidłowo podłączone przewody
filtry, regulatory i naolejacze
spusty kondensatu zawieszone z powodu zanieczyszczeń kondensatu

Case study

Prowadzone przez audytorów pomiary oraz analiza miały na celu zlokalizowanie oraz ocenę wielkości wycieków instalacji sprężonego powietrza na terenie zakładu specjalizującego się w produkcji wysokoprecyzyjnych, geometrycznie złożonych systemów, części oraz podzespołów dla przemysłu lotniczego.

Wykorzystane urządzenie pomiarowe

Detekcja wycieków sprężonego powietrza przeprowadzona została przy użyciu urządzenia Ultraprobe 3000, wykorzystującego technologię ultradźwiękową. Pomiarami objęta została cała dostępna sieć sprężonego powietrza. Jako pomoc w lokalizacji wycieków sprężonego powietrza, utworzona została mapa przedsiębiorstwa wraz z naniesionymi punktami odpowiadającymi numerom wycieków zawartych w poniższym opracowaniu.

Pomiar przepływomierzem jest najdokładniejszym sposobem określenia poziomu nieszczelności instalacji sprężonego powietrza. Przepływomierz powinien być zamontowany za sprężarką, z możliwością rejestracji wyników. Precyzyjny pomiar wycieków należy wykonać z detektorem po stronie produkcji, dzięki czemu możliwe jest wyśledzenie nieszczelności występujących w instalacji, złączkach, punktach poboru itp. generują wycieki powietrza mierzone po stronie produkcji.

W trakcie audytu zbadaliśmy 71 stanowisk. Aby lepiej zobrazować przebieg naszych prac, w poniższej tabeli przedstawiamy niektóre z nich:

Bar	dB	m³/min	kWh/rok	zł/rok
6	23	0,026	1 641,64	698,03	Zawór, na wyjściu z sieci sprężonego powietrza
6	27	0,033	2 071,03	880,60	Pistolet przy stanowisku nr 16
6	34	0,046	2 892,44	1 229,87	Stanowisko nr 16 – zasilanie w sprężone powietrze
6	26	0,031	1 960,81	833,74	Stanowisko nr 15- zasilanie w sprężone powietrze
6	30	0,038	2 412,65	1 025,86	Pistolet przy stanowisku nr 14
6	35	0,048	3 016,53	1 282,63	Pistolet przy stanowisku nr 1
6	41	0,060	3 793,88	1 613,16	Stanowisko nr 13- zasilanie w sprężone powietrze
6	26	0,031	1 960,81	833,74	Pistolet przy stanowisku nr 19

W dalszym toku prac nasi audytorzy nanieśli na mapę instalacji etykiety, informujące o lokalizacji i rodzaju nieszczelności, a zebrane dane zostały poddane analizie w celu oszacowania strat energii i kosztów ponoszonych przez zakład na skutek wycieków. Dodatkowo w raporcie ujęte zostały zalecenia odnośnie naprawy nieszczelności wraz z kosztem realizacji proponowanych działań.

Zużycie energii na potrzeby sprężania powietrza w przedsiębiorstwie	457 880,00	kWh/rok
Oszacowane straty energii w wyniku nieszczelności w instalacji	236 337,74	kWh/rok
Oszacowane koszty wycieków	100 490,81	zł/rok
Koszt napraw z uwzględnieniem zakupu aparatu do wykrywania wycieków oraz utrzymania instalacji w kolejnych latach	44 796,00	zł
SPBT	0,40

Stan instalacji w ujęciu ogólnym wydawał się być poprawny, jednak przeprowadzone pomiary wykazały istnienie wielu nieszczelności ze względu na zasilanie w sprężone powietrze wielu indywidualnych stanowisk do produkcji precyzyjnej. Szacuje się, że w większości przypadków wycieki sprężonego powietrza stanowią około 30% całkowitego zapotrzebowania. W przypadku analizowanych wydziałów stanowiły one jednak około 50% produkowanego sprężonego powietrza.

Straty, jakie audytowany zakład corocznie ponosił na skutek wycieków, oszacowane zostały na 100 490,81 złotych.

W przypadku wykrycia wycieków, uszczelnienie wskazanych punktów powinno być pierwszym działaniem podjętym w celu zminimalizowania strat. Jako iż z założenia powstawanie nieszczelności jest procesem ciągłym i nieuniknionym, najważniejszym zaleceniem jest ich wczesne wykrywanie i bieżące naprawy.

Mając wiedzę, iż większość strat występowało w obrębie indywidualnych stanowisk do produkcji precyzyjnej, równie ważnym działaniem będzie krzewienie wśród pracowników dobrych praktyk użytkowania, do których zaliczać się będzie między innymi kontrola źle zamocowanych węży i szybkozłączek, a także odłączanie zasilania pistoletów przedmuchowych w trakcie postojów.

Należy również zwrócić uwagę na utrzymanie prawidłowego ciśnienia w instalacji sprężonego powietrza, ponieważ gdy jest ono wyższe niż wymagane w procesie produkcyjnym, skutkiem jest zwiększenie wielkości wycieków sprężonego powietrza. Obniżenie ciśnienia ma pozytywny wpływ na wielkość oraz redukcję ich powstawania. Proces obniżania ciśnienia w instalacji powinien być rozłożony w czasie i przeprowadzany stopniowo. Przed rozpoczęciem działań niezbędna będzie również analiza pracy systemu na podstawie danych pomiarowych.

Całkowity koszt napraw, wraz z uwzględnieniem zakupu sprzętu do wykrywania wycieków oraz utrzymania instalacji w kolejnych latach oszacowany został na 44 796,00 złotych.

Dzięki powyższemu przykładowi widzimy, jak stosunkowo niewielkim nakładem kosztów możliwe jest zminimalizowanie strat na instalacji sprężonego powietrza. Należy jednak pamiętać, że aby utrzymać efekt uzyskany dzięki wdrożeniu rozwiązań z audytu energetycznego, układ sprężonego powietrza powinien przez cały czas pracować z maksymalną efektywnością. W tym celu niezbędny będzie stały monitoring parametrów sprężonego powietrza.

Jeśli potrzebują Państwo pomocy w ocenie i poprawie efektywności energetycznej instalacji sprężonego powietrza lub chcą poznać więcej szczegółów dotyczących naszej oferty, zapraszamy do kontaktu!