Jednostupanjski ili dvostupanjski vijčani kompresor?

20.08.2024

Danas smo, više nego ikada prije, suočeni sa zahtjevima za povišenjem energijske učinkovitosti, prije svega u industriji. Voditelji proizvodnih pogona konstantno proučavaju i traže nove načine za smanjivanje proizvodnih troškova, razvijanje poboljšanja u proizvodnim procesima s najvećim mogućih profitom od investicije te kako postići, da trošak po jedinici proizvoda bude što manji. Među različitim sustavima, kojima upravljaju odgovorni za proizvodnju, upravo sustav za opskrbu sa stlačenim zrakom nudi najviše mogućosti za poboljšanja i opće uštede, jer je riječ o najskupljem energentu.

U tvrtki Omega Air d.o.o., Ljubljana nastojimo pratiti svjetske trendove proizvođača vijčanih kompresora, koji izrađuju vijčane kompresore robne marke Omega Air.

Kod tehnologije proizvodnje stlačenog zraka najveći utjecaj na iskoristivost kompresora imaju sljedeći čimbenici:

1. Vijčani element
2. Pogonski motor
3. Prijenos snage
4. Hladnjak ulja i zraka
5. Kontroler.

U poplavi brojnih proizvođača kompresorske tehnike ključan je izbor primjerene i učinkovite tehnologije kompresora.

Klipni ili vijčani kompresor? Konstantna-fiksna brzina motora ili frekvencijski upravljan pogonski motor? Uljno podmazivani ili kompresor bez ulja? Jednostupanjski ili dvostupanjski vijčani kompresor? Odgovarajući izbor tehnologije kompresora svakako predstavlja veliki izazov za investitora.

Slika 1: Animacija kompresije u vijčanom elementu

Najvažniji parametri, koji pokazuju učinkovitost (ili neučinkovitost) postojećeg sustava:

U kompresorskih sustavima imamo kapacitet kompresora, izražen u l/min ili m3/h, radni tlak izražen u bar (7/8/10/12 ili više bar), snagu aktivnog kompresora izraženo u kW te sve to definirano po jedinici vremena. Ti parametri nam daju podatak o učinkovitosti trenutačnog kompresorskog sustava, i taj podatak se naziva specifična potrošnja energije, izražena u broju utrošenih kW energije za proizvodnju 1 m3 zraka po minuti ili po satu. Što je manja/niža specifična utrošena energija, sustav je učinkovitiji – i tako generiramo manji utrošak energije za izradu proizvoda – niža vlastita cijena proizvoda.

Jednostupanjski ili dvostupanjski vijčani element?

Jednostupanjski vijčani element je sastavljen od seta dvaju rotora ugrađenih u jedno kućište, koji su izravno pokretani s elektromotorom, izravno ili preko reduktora ili preko remenskog prijenosa.

Dvostupanjski vijčani element je sastavljen od dva seta sinkroniziranih rotora, koji se mogu nalaziti u zajedničkom kućištu (u dizajnu »gore/dolje«) ili u dva odvojena kućišta statora, povezanih u tandem (u dizajnu »kraj – kraj«).

Slika 2: Dvostupanjski vijčani element / Slika 3: Unutrašnjost dvostupanjskog vijčanog kompresora

Razlika između jednostupanjskim i dvostupanjskim vijčanim kompresorima nije toliko u krajnjem rezultatu (kapacitetu) koliko u količini energije, koja se troši za postizanje tog krajnjeg rezultata.

Pored osnovne činjenice 2-stupanjskog vijčanog elementa male potrošnje energije, 2-stupanjski vijčani element ima brojne prednosti:

• smanjen kompresijski omjer pojedinog stupnja kompresije,

• niski diferentni tlakovi,

• malo toplinsko opterećenje,

• mala potrošnja energije pri djelomičnom opterećenju,

• stalan tlak u sustavu snižava fluktuacije tlaka u sustavu i općenitu potrebu za zrakom,

• mali okretaji rotora povećavaju performanse i povisuju pouzdanost,

• profil rotora 5/6 stvara optimalne performanse i istodobno smanjuje potrošnju energije,

• ulazni ventil s izravnim tokom osigurava pouzdanu kontrolu kapaciteta,

• smanjena potrošnja energije smanjuje ugljični otisak i štedi na troškovima.

Usporedna kompresije između jedno- i dvostupanjskog kompresora

Trošak električne energije, potrebne za djelovanje kompresora predstavlja čak 75 % ukupnih troškova vlasništva vijčanog kompresora, stoga uštede energije primjenom dvostupanjskog vijčanog kompresora predstavljaju važne koristi.

Usporedba potrošnje električne energije jednostupanjskog i dvostupanjskog vijčanog kompresora

Pretpostavimo, da tvornica djeluje 24 sata/dan, 7 dana/tjedan (8.736 radnih sati), potrošnja stlačenog zraka je 28 m³/min pri 8 bar i trošak električne energije 0,15 EUR/kWh.

Opcija A nudi:

200 kW jednostupanjski vijčani kompresor
Kapacitet 29 m³/min pri 8 bar
Potrošnja 212,6 kW pri punom opterećenju
Učinkovitost motora 96 %
Prodajna cijena kompresora 65.000,00 EUR

Opcija B nudi:

160 kW dvostupanjski vijčani kompresor
Kapacitet 30 m³/min pri 8 bar
Potrošnja 188 kW pri punom opterećenju
Učinkovitost motora 96 %
Prodajna cijena kompresora 78.000,00 EUR

Opcija A sa svojom ponudom jednostupanjskog vijčanog kompresora može predstavljati učinkovito rješenje u usporedbi s drugim jednostupanjskim vijčanim kompresorima, međutim treba još uzeti u obzir i potencijal dvostupanjskih vijčanih kompresora:

Trošak energije Opcije A (jednostupanjski vijčani kompresor snage 200 kW)

212,6 x 8.736 x 0,15/ 0,96 =290.199,00 EUR/godišnje

Trošak energije Opcije B (dvostupanjski vijčani kompresor snage 160 kW)

188,0 x 8.736 x 0,15/ 0,96 =256.620,00 EUR/godišnje

Oba kompresora osiguravaju zahtijevanu količinu stlačenog zraka pri zahtijevanom tlaku, međutim, dvostupanjski vijčani kompresor je energijski učinkovitiji (s uštedom čak 33.579,00 EUR/godišnje).

Dakle obzirom na trend poskupljivanja energenata riječ je i o trendu svjetskih proizvođača vijčanih kompresora u smjeru energijskih poboljšanja, stoga je dvostupanjski vijčani kompresor za velike potrošače stlačenog zraka logičan izbor za postizanje energijske učinkovitosti.

www.omega-air.si