Zbiornik jest niezbędnym elementem każdego systemu sprężonego powietrza. Spełnia on rolę bufora, magazynu pomiędzy sprężarką, a system odbioru sprężonego powietrza. W zasadzie rozróżniamy (w zależności od zastosowania) dwa typy zbiorników wyrównawczych w instalacji sprężonego powietrza:
– główny zbiornik – usytuowany przy kompresorze
– dodatkowy zbiornik – usytuowany blisko większych punktów odbioru, gdzie występuje zwiększone nagłe zapotrzebowanie
Maksymalna wydajność sprężarki w dobrze zaprojektowanych systemach zawsze przewyższa maksymalne średnie zużycia sprężonego powietrza w całym systemie. Od kiedy maksymalna wydajność kompresora zawsze przekracza minimalne zużycie powietrza w systemie, kompresor musi być odpowiednio wysterowany do prawidłowej pracy. Zaczynając od najprostszej modulacji włącz/wyłącz poprzez zaawansowane sterowanie za pomocą falownika. Najprostsze układy sterowania powodują więcej zmian ciśnienia w instalacji sprężonego powietrza niż zaawansowane sterowanie.
Ponadto, zużycie powietrza zmienia się względem zasilanego toku produkcji. W krótszych okresach czasu zapotrzebowanie na sprężone powietrze może nawet przekroczyć maksymalną wydajność sprężarki. W rzeczywistości, powszechne w dobrze zaprojektowanych układach jest nie dobieranie sprężarki na maksymalne obciążenie.
Zbiorniki wyrównawcze w instalacji sprężonego powietrza spełniają ważne funkcje:
• wyrównywanie zmian ciśnienia spowodowanych sterowaniem pracy sprężarek w układzie start / stop
• magazynowanie sprężonego powietrza dla wyrównywania zróżnicowanego zużycia i zapotrzebowania w systemie
• dodatkowo zbiornik pełni funkcję pierwszego separatora, gdyż w nim gromadzi się kondensat i woda z powietrza po wyjściu ze sprężarki
Generalnie objętość zbiornika powietrza dobieramy w zależności od:
• zmienności zapotrzebowania
• wielkości (wydajności) sprężarki, a także układu sterowania.
W zasadzie możliwe jest obliczenie maksymalnego zużycia przez punkty odbioru w systemie podsumowując zapotrzebowanie każdego punktu odbioru z osobna. Całościowe zużycie w zależności od systemu, musi być pomnożone przez współczynnik wykorzystania powietrza na poziomie 0,1 – 1. W praktyce powszechne jest stosowanie przez producentów ustandaryzowanych zbiorników do konkretnych modeli sprężarek w oparciu o ich wiedzę. Aczkolwiek dotyczy to raczej małych i średnich sprężarek o wydajności nie większej niż 3 m3/min.
Przy obliczaniu wielkości zbiornika należy określić dopuszczalny zakres pracy dla prawidłowej efektywności. Czyli jeśli potrzebujemy ciśnienie odbioru na poziomie 6 bar, a sprężarka jest 7,5 barowa to wybierajmy zbiornik z dopuszczalną pracą powyżej 6 bar, gdyż będziemy go pompować na 7,5 bar (w najprostszym sterowaniu start/stop, natomiast przy sterowaniu falownikiem możemy to ciśnienie dopasować do zapotrzebowania, aby nie generować większego zużycia energii). Osobiście często wybieram większy zakres pracy gdyż zbiornika się raczej nie zmienia tak często jak sprężarki, a jeśli będziemy musieli zwiększyć ciśnienie pracy na np. 10 bar to będzie to się wiązało z wymianą armatury. Jeśli proces wymaga zużycia 7 bar i kompresor jest ustawiony na 7 bar, to nie ma żadnego buforu. Zatem każde nagłe zapotrzebowanie powoduje spadek ciśnienia poniżej 7 bar zanim kompresor zareaguje i załączy się do pracy. Jeśli sprężarka pracuje na 7,5 bar to różnica między 7,5 a 7 bar stanowi nasz magazyn w zbiorniku. Jeżeli zapotrzebowanie się pojawi to ciśnienie może spaść o 0,5 bar zanim osiągnięty zostanie minimalny poziom wymagalności. Regulatory przepływu i ciśnienie mogą być stosowanie za zbiornikiem do stabilizacji ciśnienia na poziomie 7 bar. Zauważmy, że w systemie sprężonego powietrza również średnica rury odgrywa bardzo dużą rolę. Odpowiedniej średnicy rura też może uchodzić za bufor. Postaram się to opisać w przyszłości omawiając budowę instalacji sprężonego powietrza.
Wymaganą objętość zbiornika możemy przeliczyć ze wzoru V = t * ((C * Pa)/(P1 – P2)) ,
gdzie
V = objętość zbiornika (m3)
t = czas przejścia od górnej do dolnej granicy zapotrzebowania na zbiorniku (min)
C = zapotrzebowanie na powietrze (m3/min)
Pa – ciśnienie atmosferyczne (1 bar)
P1 = maksymalne ciśnienie w zbiorniku (bar)
P2 = minimalne ciśnienie w zbiorniku (bar)
Najczęściej spotykanym uproszczeniem jest zasada 1 : 3 czyli do sprężarki o wydajności 3 m3/min dobieramy zbiornik o objętości 1 m3. Jest to mocne uproszczenie, które często znajduje zastosowanie. Zawsze jednak lepiej przeliczyć czy w naszym wypadku będzie to zgodne ze sztuką.
Pamiętajmy, że dobrze dobrany zbiornik sprężonego powietrza to rzadsze załączanie/praca kompresora co przekłada się bezpośrednio na energię i koszty utrzymania.
Dzięki
Pozdrawiam
„Jak to dobrze mądrego, po szkołach posłuchać…” 🙂 Super opisany temat! Wyrazy uznania dla autora.
Pozdrawiam
Witam! Mieszkam i pracuje na Bialorusi.Przeczytalem Pana artykuły . Wszystko poprawnie i ciekawie opisane. Od siębe dodam o niekoniecznym montażu zbiornika przy użyciu sprezarki z częstością regulacją obrotow. Również można opisać pytanie o ogrzaniu przy ustawieniu zbiornika na ulicy w zimowy czas.
Nawet przy zastosowaniu sprężarki o zmiennych obrotach nie zaryzykowałbym nie montowanie zbiornika. Jeśli powstanie nagłe zapotrzebowanie chwilowe na małą ilość powietrza to odpowiedni bufor spowoduje, że sprężarka nie załączy się. Zresztą liczy się czas reakcji na zapotrzebowanie. W trybie pracy ciągłej nie ma problemu, ale jeśli jest wyłączona to już jest moment zanim przejdzie w dociążenie. Wszystko rozbija się o to o jakiej mocy sprężarkach mówimy i charakterystyce wykorzystania ich.
Temat ogrzewania może być teraz na czasie. Postaram się znaleźć chwilę by go rozwinąć. Dziękuję
Witam, mam wątpliwości co do podanego wzoru. Wg. niego wychodzi, że dla zapotrzebowania zakładu 42 m3/h przy cyklu 2 minut i różnicy ciśnień 7,5 – 6,5 bar zbiornik powinien mieć 84 m3.
Inaczej sprawa się ma, gdy zamiast zapotrzebowania na godzinę wstawimy zapotrzebowania na minutę. Wtedy zbiornik wychodzi 1,4 m3. Proszę mnie poprawić, jeśli się mylę.
Tak, ma Pan rację. Dziękuję za zwrócenie uwagi w zapisie.
Proszę Pana nie za bardzo się zgadzam z Panem.
Mam atlas copco GA 22 chyba 3,6m3
Zalaczanie na 6,4 do 8atm.
I po 38tys ogolnego czasu ma tylko zawarte 14 tys godzin podczas dociazenia.
Posiadam 1m3 zbiornik i stwierdzam po latach , że im większy tym ten stosunek godzin będzie na korzyść wykorzystania go tylko podczas pracy.
Hipotetycznie wolałbym ,aby przez godzinę chodził bez przerwy , a potem niech kilka godzin stoi bez ruchu.
Bo jak rozumiem jego ogolny przelot 38tys godzin bierzę się za miarę do remontu , a nie ten podczas dociązenia 14tys. ?? Ilość załączeń okolo 880tys razy. Kompresor szybko nabija ciśnienie lecz jego jalowy przelot tzn, podczas startu potem wybieg (nie wiem czy to studzenie) zabiera mi te godziny gdzie sruby kręcą się bezproduktywnie.
Ale jeśli bierzemy do remontu pracę tylko na dociążeniu to Pan ma rację.
Kompresor mam od nowosci i martwi mnie fakt jego cierpienia 🙂
Pozdrawiam
Pierwsza sprawa to ma Pan źle dobrany kompresor do obciążenia. Problemów można doszukiwać się w samym sterowaniu, instalacji pneumatycznej etc. Bez sprawdzenia rozbioru powietrza ciężko wydawać opinię.
Najłatwiej byłoby zrobić audyt i wszystko byśmy wiedzieli. Do remontu liczy się ogólny czas pracy a nie dociążenia. Podczas biegu jałowego łożyska dalej pracują.
Szanowni Państwo, ciekawe jednak dlaczego przy doborze zbiornika i sprężarki nie podnosi się jeszcze jednego parametru, czyli temperatury pracy sprężarki. Bardzo pięknie autor pisze o aspektach ekonomicznych, należy o nie dbać. Jednak co z temperaturą otoczenia w sprężarkowni. Co z temperaturą oleju w sprężarce. Przy załączaniu się sprężarki w cyklu 3 minutowym, to olej w sprężarce, szczególnie tych z lat osiemdziesiątych i dziewięćdziesiątych nie zdąży się schłodzić przy pracy załączanie-wyłączanie. Wtedy pozostaje praca w trybie dociążenie-odciążenie. Inaczej sprężarka zatrzymuje się na wysoką (około 100 st. C) temperaturę oleju. Dlatego pytam co wtedy?
Co ma temperatura w sprężarkowni do zbiornika? Od tego jest wentylacja. Dlaczego akurat cykl 3 minutowy? Sprężarki stałoobrotowe mają niejednokrotnie limitowane czasy wyłączeń na godzinę i nie wyłączy się od razu po osiągnięciu maksymalnego ciśnienia (chyba, że ma Pan na myśli sprężarki zmiennoobrotowe i to też nie wszystkie), a jeśli sprężarka osiąga 100 stopni na odciążeniu tzn., że trzeba się nią zaopiekować, bo nie jest to normalna temperatura na biegu jałowym. Mam wrażenie, że miesza Pan dobór zbiornika z doborem sprężarki. Proszę wyjaśnić o co chodzi.