Tartós megtakarítás a pneumatikus rendszerekben

Hogyan bírható olcsó működésre egy fajlagosan drága energiahordozó?

2018. november 22., csütörtök, 06:00

Címkék: AV szelepsziget Aventics Kft. energiahatékonyság pneumatika sűrített levegő szelep szeleprendszer szelepsziget

A 21. század egyik legnagyobb kihívása és a versenyelőny megszerzésének eszköze a sokat emlegetett, de idehaza kevésbé gyakorolt energiahatékonyság. Az optimalizált folyamatokból származó nagyobb termelékenység és üzemeltetésiköltség-csökkenés eléréséhez nem az egyes részek hatékonyságára kell összpontosítani, hanem a pneumatikus rendszer egészét kell figyelembe venni.

A pneumatikus hajtásrendszerek legfőbb előnyei közé tartozik, hogy bekerülési költségük viszonylag alacsony, túlterhelésre nem érzékenyek, robbanásbiztosak és tiszták – abban az értelemben is, hogy a termékek még szivárgás esetén sem szennyeződhetnek. A számos előny mellett azonban mindenképpen meg kell említenünk a sűrített levegős rendszerek egyik legnagyobb hátrányát, az igen alacsony hatásfokot is.

A levegő drága kincs. Lehet olcsóbb?

Az alacsony hatásfok alapvetően a munkaközegből ered. A levegő értelemszerűen a gáztörvényeknek megfelelően viselkedik, ami nagyban korlátozza az elérhető hatásfok nagyságát, így a sűrített levegő egy meglehetősen drága energiahordozónak minősíthető még annak ellenére is, hogy maga a munkaközeg ingyen van, hiszen a levegő korlátlan mennyiségben veszi körül a kompresszort.

Az összes ráfordítást (villamos energia, karbantartás, a kompresszor amortizációja) figyelembe véve 1 Nm3 (normál köbméter) sűrített levegő előállítási költsége 0,5 és 2,5 €-cent között mozog. Az ezt meghatározó költségek közül a villamos energia árát és a kompresszor típusát adottnak véve a beszívott levegő minőségével (hőmérséklet, nyomás, páratartalom) tudjuk a legegyszerűbben csökkenti az előállítási költséget. Egy központi hőveszteség-újrahasznosító rendszerrel az előállítási költség akár 30%-kal csökkenthető. A szükséges ráfordítás viszonylag csekély, és a tapasztalatok szerint ezek a rendszerek 18,5 kW elektromos teljesítmény feletti berendezések esetében kevesebb mint 2 év alatt megtérülnek.

Energiamegtakarítás a pneumatikus rendszerben

Amennyiben a sűrített levegő előállításának költségét már minimalizáltuk, fordítsuk figyelmünket a berendezés energiaigényének csökkentésére. „Rendszertervezéskor először a pneumatikus munkahengereket választjuk ki az elvárt erőkifejtés ismeretében – mondta Hegymegi István, az Aventics Hungary Kft. értékesítési vezetője. – Ezt követi a csatlakozók, tömlők, szelepek kiválasztása, ahol már érdemes figyelemmel lenni a helyes méretezésre, mert a túlméretezett kapacitású tömlők energiaveszteséget okoznak majd a működés során. Bizonyos alkalmazásokban – főleg a nagy munkahengerek esetében – érdemes a visszahúzásnál is nyomásszabályozót beépíteni, mert csak a kitolásnál fejtünk ki erőt, a visszahúzásnál érdemesebb kisebb nyomást fenntartani a sűrítettlevegő-felhasználás csökkentése érdekében.”

A tervezés részét képezi a mozgatott tömegek és a mozgással járó súrlódási erők minimalizálása, ami az átgondolt tervezésen kívül megfelelő minőségű alkatrészek beszerzését és beépítését feltételezi. „A legtöbb gépgyártó a hengerek és a kiegészítők kiválasztásán túl nem fordít különösebb figyelmet az energiatakarékossági és így a későbbi üzemeltetési költségekre – nagyrészt azért, mert a megrendelői oldalról sem érzik a nyomást” – jegyezte meg ezzel kapcsolatban Hegymegi István. Sokszor ismételt, de még mindig nem kellő mértékben alkalmazott tapasztalat, hogy a beszerzőnek vagy a megrendelőnek nem az azonnali spórolást érdemes célul kitűznie maga elé, hanem az összes járulékos költséget figyelembe kell vennie. Jó hír, hogy az alacsonyabb energiafogyasztás elérését lehetővé tevő minőségi rendszerelemek az esetek nagy részében további előnyökkel kecsegtetnek: például a szervizköltségek és a nem tervezett leállások okozta veszteségek csökkentésével.

Amennyiben a rendszer szakaszosan üzemel, a levegőellátás leállás alatti megszakítása is megtakarításokhoz vezethet. Ilyenkor az egész sűrítettlevegő-rendszer energiaellátása kikapcsol, amivel csökkenthető a szivárgási veszteség. A szakaszos működtetés különösen a vákuumrendszerek esetében hasznos. Az intelligens vákuumejektorok energiahatékony vezérlése lekapcsolja az ejektort, ha a megfogókban már kialakult a vákuum, és csak akkor kapcsolják azt vissza, ha a vákuum mértéke egy előre beállított érték alá esik.

A tervezés során érdemes arra is tekintettel lenni, hogy ahol csak lehetséges, ott csökkentsük a munkanyomást. Az alacsonyabb munkanyomás kevesebb levegőfelhasználást eredményez, és ugyanilyen megtakarítás érhető el a nyomásesések számának csökkentésével, ami mindenekelőtt a felesleges iránytörések és szűkítések léghálózatból történő kiiktatásával lehetséges.

A léghálózat kialakításánál már a tervezési szakaszban érdemes figyelni az útszelepek és az aktuátorok közötti tömlők hosszának minimalizálására. Az Aventics az AV szelepsziget fejlesztése során például arra is ügyelt, hogy a kompakt szelepsziget X/Y/Z irányokban mozgó manipulátorokra is felszerelhető legyen. Így minimalizálható a tömlőméret, márpedig a munkahenger és a szelep közötti csővezeték mindig veszteségként is értelmezhető – minél hosszabb, annál jelentősebb a veszteség.

Egy gyakorlati példával szemléltetjük a szelepsziget elhelyezkedésének az energiahatékonyságra gyakorolt pozitív hatását:

Az iparban hagyományosan alkalmazott kialakításban a szelepszigetet a gépvázra rögzítik, a tömlők és a szenzorok kábelei pedig energialáncban futnak a hengerekig és a vákuummegfogókig. Példánkban 8 tömlő és 8 PNP érzékelőkábel tartozik a négy hengerhez, ezenkívül további 4 tömlő a négy ejektorhoz. Ennél a kialakításnál minden szelepváltásnál a hosszú tömlőket kell megtölteni sűrített levegővel, hogy a hengerek működjenek.

Az Aventics által alkalmazott új kialakításban a szelepsziget közvetlenül a felhasználási hely mellett található, így a tömlők hossza lényegesen, mintegy 80 százalékkal rövidült le. Az érzékelőket közvetlenül a szeleprendszer digitális bemeneti kártyáiba kötötték be, így nem kell azokat az energialáncba behúzni. Ez lehetővé teszi egy vékonyabb energialánc alkalmazását, ami a költségcsökkentés mellett a szerelési időt is lényegesen lerövidíti. Az energialáncnak mindössze a terepibusz-kommunikációt biztosító kábelt és a sűrítettlevegő-tápvezetéket kell tartalmaznia, a korábbi 20 kábel tehát mindössze kettőre csökkent. Szinte hihetetlen, de az új kialakítás 55%-os levegőmegtakarítást eredményezett!

Ami kiszivároghat, az ki is szivárog

Az üzemeltetés során a legnagyobb energiaveszteséget a szivárgások okozzák. Ez egy gyakorlatilag elkerülhetetlen, de megfelelő szereléssel, rendszeres szivárgás-ellenőrzéssel és karbantartással kordában tartható jelenség. „A legtöbb üzemben csak akkor vizsgálják felül a pneumatikus rendszereket szivárgás szempontjából, ha már az eléjük tett papírlapot is elfújják – jelentette ki ezzel kapcsolatban az Aventics szakértője. – A szükséges tömlők és csatlakozók olyan alacsony bekerülési költségűek, hogy valószínűleg egyetlen műszak alatt megtérülne a szerelés. A Hannoveri Vásáron mutattuk be az új fejlesztésnek számító, hordozható Smart Pneumatics Analyzer eszközünket, amelyet rá tudunk csatlakoztatni az ügyfél pneumatikus hálózatára, és a rendszer átfogó képet tud nyújtani arról, hogy adott pillanatban mennyi sűrített levegőt fogyaszt a gép. A mintavétel másodpercenként 10-szer történik, az elmentett adatok pedig később is kiértékelhetők – fény derülhet például arra, ha az adott ciklusok alatt eltérő mértékű a fogyasztás, egy hosszú távú mérés pedig tendenciákat fed fel, ami a szivárgások erősödésére világíthat rá.” A léghálózatra akár fixen, állandó alkalmazásra is telepíthető elemzőrendszer, ezáltal lehetőség nyílik a rendszerszivárgások azonnali felismerésére.

Smart Pneumatics Analyzer

„A kisebb, magyar tulajdonú üzemekben régi gépek teljesítenek szolgálatot, amelyeket a tulajdonosok csak életben tartani akarnak, így kevés figyelmet fordítanak az energiatakarékossági megfontolásokra. De nem ritka a nagyobb, multinacionális vállalatoknál sem, hogy a beszerzők csak a bekerülési ár minimalizálásában érdekeltek még akkor is, ha ezt a különbséget később az üzemeltetés alatt többszörösen vesztik majd el” – zárta gondolatait Hegymegi István. Pedig a fenti intézkedések minden sűrített levegős rendszer esetében könnyen és gyorsan bevezethetők, észszerű kombinációjuk pedig a gyártási költség csökkentéséhez és a versenyképesség megőrzéséhez vezet.

Molnár László

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek