Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 1

Komprimirani zrak

Sufinanciran o iz Programa Europske unijeInteligentna energije Europe

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 2

Pregled

Uvod Teorija

- Pristup (neke primjedbe)- Glavne komponente- Protok stlačenog zraka- Neprikladni korisnici zraka- Curenje (propuštanje)- Parametri koji utječu na potrošnju

Vježbe Slučaj iz prakse Sažetak

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 3Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Uvod

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 4 Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

ZRAK JE BESPLATAN….ALI KOMPRIMIRANI ZRAK

NIJE

ENERGETSKA UČINKOVITOST

POSTROJENJA ZA

KOMPRIMIRANI ZRAK JE DOSTA

NISKA

KOMOPRIMIRANI ZRAK STVARA TROŠKOVE KOJI SE

ČESTO NE UZIMAJU U OBZIR

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 5 Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Troškovi električne energije

Troškovi curenja (propuštanja)

Troškovi održavanja

Troškovi preinake postrojenja

Troškovi energije dosežu do 73% ukupnog životnog

ciklusa sustava komprimiranog zraka.

RAZLOZI PREKOMJERNOG

TROŠKA

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 6

Razlozi pretjerane potrošnje

Pretjerana potrošnja zbog tehničkih problema: – Uporaba zastarjelih i energetski neučinkovitih električnih

motora– Neprikladni/neusklađeni sustavi distribucije zraka– Pretjerano propuštanje (curenje) zraka – Motori na komprimirani zrak koje pokreće vrući zrak

Pretjerana potrošnja zbog problema u rukovanju: – Uporaba previsokog tlaka– Motori na komprimirani zrak uključeni bez potrebe – Uporaba komprimiranog zraka za čišćenje

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 7

Optimizacija sustava za kompresiju zraka donosi uštede do 35%.

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 8 Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Teorija

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 9

Pristup (neke primjedbe)

1. Prepoznati koliko protoka zraka i pritiska svaki korisnički stroj treba

2. Pronaći pravo mjesto za svaki korisnički stroj

3. Pronaći pravo mjesto za strojeve na komprimirani zrak

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 10

GLAVNE KOMPONENTE

1. Filter za dovod zraka

2. Kompresor zraka,

električni motor i

upravljačka ploča

3. Tretiranje zraka (separator

ulja, sušilo, filtracija)

4. Spremnik

5. Mreža za distribucijuFonte: Improving air system performance DoE - Energy Efficiency and Renewable Energy

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 11

Protok komprimiranog zraka

- Neprikladne potrošače zraka

- Curenje

Protok zraka ima direktan utjecaj na potrošnju

Protok komprimiranog zraka ovisi o zahtjevima

Stoga, treba izbjeći:

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 12

Neprikladni potrošači zraka

Prijevoz praha pod niskim tlakom

Ventilacija

Tekućine- mješavine

Čišćenje općenito

Odstranjivanje proizvoda s greškom sa trake

Puhala

Mehanička ruka

Električne četke

Mehaničke mješalice

Ventilatori; Puhala

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 13

CURENJE (PROPUŠTANJE)

• Točne procjene sa specifičnom opremom

• Gruba procjena

Ako je više od 5% zahtjeva akciju!!

Kako procijeniti gubitke?

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 14

Parametri koji utječu na potrošnju

• L je rad

• M je maseni protok zraka

• R je univerzalna plinska konstanta,

• T1 je temperatura dovoda zraka (°K),

• β je omjer između tlaka na kraju i tlaka na početku kompresije

• m je eksponent transformacije (pretvorbe)

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 15

Izaberite prikladnu razinu

Povećanje za jedan bar tlaka zraka, uzrok je povećanja od 7%

energetske potrošnje

Ako proces zahtjeva dvije razine tlaka, dobro je provjeriti treba li instalirati

dva kompresora umjesto jednog (uz potrebu da se postigne najniži tlak

smanjenjem ventila).

Parametri koji utječu na potrošnjuMaksimalni tlak

Radni tlak kompresora direktno utječe na potrošnju struje i energije.

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 16

• Povećanje operativnih troškova

• Manji promjeri, niži troškovi montaže, veći gubici i zbog toga- viši operativni

troškovi

• Pad tlaka u mreži (cijevima) nikad ne bi smio biti veći od 0,1 bara

• Završna obrada korištenih cijevi ima utjecaj na gubitke

Parametri koji utječu na potrošnjuPad tlaka

Pad tlaka u mreži (cijevima) nikad ne bi smio biti veći od 0,1

bara

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 17

• Manji rad je osiguran u slučaju izotermičke transformacije m = 1

• Rad je veći u slučaju stalne temperature m = 1,4

Parametri koji utječu na potrošnjuTip pretvorbe

Da se što više približimo izotermi (istoj temperaturi) moramo

otkloniti toplinu za vrijeme procesa kompresije

Otklonjena toplina može se koristiti

• Samo 10% od električne energije koju koristi kompresor se pretvara u

korisnu energiju koja komprimira zrak

• 90% električne energije se pretvara u toplinu koju treba otkloniti, ali ona se

može ponovno iskoristiti (za zagrijevanje okoliša, predgrijavanje zraka za

izgaranje, zagrijavanje vruće vode, predgrijavanje procesne vode)

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 18

Rad kompresora za komprimiranje zraka se povećava sa povećanjem

temperature dovoda zraka

• Temperatura na ulazu treba biti što je moguće u skladu sa trenutnim uvjetima

okoliša

• Ne koristite zrak iz kompresijskog prostora, uvijek je bolje da se koristi zrak

izvana

• Početna točka mora biti na sjeveru i u zasjenjenom području

Parametri koji utječu na potrošnjuTemperatura dovoda zraka

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 19

Kakvoća zraka ovisi o svom sadržaju:

• Štetnim česticama.

• Vodi (izražena u temperaturi rosišta tlaka zraka)

• Ulju (omjer)

• Materijalu od koje je sačinjena mreža i stanju u kojem se nalazi

Parametri koji utječu na potrošnjuKakvoća zraka

Kakvoća zraka mora biti prilagođena potrebama procesa.

Kakvoća zraka ima svoju cijenu.

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 20

VodaVoda dolazi iz atmosferske vlažnosti u zraku Odstranjivanje vode iz zraka može se učiniti:

- U središnjoj rashladnoj točki- na lokalnoj razini kroz parne zamke

Rashlađivanje je učinkovitije, ali skuplje sa stanovišta postrojenja i uporabe.Parne zamke imaju niže troškove montaže, ali zahtijevaju skuplje troškove održavanja i imaju gubitke zraka.

Parametri koji utječu na potrošnjuKakvoća zraka

Čestice koje zagađuju mogu se odstraniti ulaznim filterima

Ulje se može odstraniti filterima ili na izvoru koristeći bezuljne kompresore. Ta dva rješenja se trebaju procijeniti kao funkcija različitih troškova. Bezuljni kompresori povećavaju cijenu montaže Filteri povećavaju trošak održavanja i rada

Filteri se moraju redovito provjeravati

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 21

1. Start - stop (snage 5-10 kW)

2. Rad pod opterećenjem- čekanje - stop (snaga > 10 kW)

3. Kontrola brzine Kompresora

Sustav regulacije je pod utjecajem:

• Prevelikih kompresora

• Kontrola brzine kompresora

• Postojanja spremnika

Parametri koji utječu na potrošnjuSustav regulacije

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 22

• Zadovoljava iznenadne potrebe za zrakom

• Dozvoljava veću stabilnost u razini tlaka u mreži

• Smanjuje Stop & Go (pokretanje i zaustavljanje) kompresora

• Omogućava dimenzioniranje kompresora ispod maksimalnih vrijednosti

tlaka

• Opcija instalacije sekundarnih spremnika pored izdvojenih korisnika i/ili

periodičnih se može razmotriti

Dimenzioniranje spremnika

• Veličina spremnima ovisi o obimu promjena u potrebi za zrakom. Veličina

treba biti barem 10 puta veća od volumena kojeg proizvodi kompresor (l/s)

• Veličina spremnika utječe na dimenzioniranje kompresora

Parametri koji utječu na potrošnju SPREMNIK

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 23

• Nemojte predimenzionirati kompresor

• Spremnik

• Kontrola brzine kompresora

• Tip kompresora

• Visoko učinkovit motor

Parametri koji utječu na potrošnjuKompresor & kontrola

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 24

Nabava podataka o potrošnji električne energije

• Mogu li sačiniti specijalne mjere? (Visoki trošak, preciznije)

• Mogu li koristiti dostupne podatke? (niža cijena, manja

preciznost)

Parametri koji utječu na potrošnjuKako upravljati sustavom komprimiranog zraka

Procijenite troškove komprimiranog zraka

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 25 Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Vježbe

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 26

SMANJENJE CURENJA

Kakav je učinak rupice od 10 mm u mreži sa stlačenim zrakom (@ 7 bara tlak)

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

a. Gubitak do 10 kW

b. Gubitak do 40 kW

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 27

PUKOTINA (mm)

Protok @ 7bar (l/s)

Gubitak snage (kW)

1 1,2 0,4

3 11,1 4

5 31 10,8

10 124 43

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

SMANJENJE CURENJA

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 28 Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

VISOKO UČINKOVITE MAŠINE

Koliko možemo uštedjeti zamjenom standardne mašine s onom visoke učinkovitosti?

a. Do 1%

b. Do 5%

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 29 Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

SNAGA [kW]

VISOKO UČINKOVITI MOTOR

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 30 Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

SMANJENJE TEMPERATURE PRI USISAVANJU ZRAKA

Kakva je ušteda energije koja se može dobiti hlađenjem dovoda zraka za 5°C?

a. Do 2%

b. Do 10%

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 31 Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Tehnička literatura navodi da

smanjenje od 5°C ulazne temperature

kompresora (s obzirom na uobičajenu

temperaturu) stvara uštede od 2%

godišnje potrošenih kWh.

SMANJENJE TEMPERATURE PRI USISAVANJU ZRAKA

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 32

Slučaj iz prakse

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 33

Slučajevi iz praksePorsche

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Opis:

Godine1997, sustav komprimiranog zraka proizvodnje "postrojenja2 " njemačke

automobilske industrije Dr. Ing hc F. Porsche AG u blizini Stuttgarta sastojao se od

vijčanog kompresora – hlađen vodom ( kapaciteta 22,2 m3/min, FAD) plus četiri

klipna kompresora hlađena vodom kapaciteta 15 m3/min svaki.

Maksimalni radni tlak bio je 8,7 bara.

Analiza sustava komprimiranog zraka, koju provode stručnjaci za tvorničke

kompresore, primijetili su da potrebe za komprimiranim zrakom variraju između

15 i 65 m3/min. Obradom svih relevantnih podataka definiran je novi sustav

komprimiranog zraka s optimalnom uporabom energije.

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 34

Akcije koje su poduzete:

Novi sustav podijeljen je u dvije faze i sastojao se samo od vijčanih kompresora

hlađenih zrakom.

Najveća opterećenja su zadovoljena uporabom triju mašina sa kapacitetom 5.62

m3/min FAD svaki, dok je osnovno opterećenje zadovoljeno sa četiri kompresora

sa FAD-om od 16.4 m3/min svaki.

Središnji kontrolni sustav upravlja sa svih sedam kompresora.

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 35

Rezultati:

Optimizacija sustava komprimiranog zraka omogućila je da izračunamo trošak

energije i uštedimo na energiji.

Radni tlak smanjen je sa 8,5 na 7,5 bara a specifična snaga ukupne stanice za

kompresiju smanjena je sa 8,19 na 6,19 kW / (m3/min).

Ukupne uštede bile su 483.000 kWh električne energije na godinu.

Nadalje oko € 55.000 je ušteda jer se nije koristila voda za hlađenje.

Optimizacija sustava komprimiranog zraka je izvedena s razumnim rokom

otplate investicije.

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 36

Sažetak

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak

Co-funded by the Intelligent Energy Europe Programme of

the European Union 37

Pretjeranu energetsku potrošnju kroz komprimirani zrak

mogu prouzročiti tehnički, ali i problemi rukovanja

(ponašanja).

Putem optimizacije postrojenja na komprimirani zrak

moguće su uštede do 35%.

Smanjenje curenja (propuštanja) može utjecati na

20% energetskih ušteda.

Uvođenje motora s visokom energetskom

učinkovitosti može utjecati na do 5 % energetske

uštede.

Smanjenje od 5 °C temperature zraka na ulazu u

kompresor dopušta uštede od 2% godišnje potrošenih

kWh.

Ponavljanje

Uvod - Teorija - Vježbe – Slučaj iz prakse - Sažetak