COMPRESSED GAS s.r.o. 
Stlačený vzduch je v súčasnosti popri elektrine najčastejšie používaným zdrojom energie v priemysle a obchode. Zatiaľ čo sa však ľudia učia používať elektrinu už od útleho veku, význam, možnosti a výhody stlačeného vzduchu ako zdroja energie sú stále príliš málo známe.
História stlačeného vzduchu
Znalosti o stlačenom vzduchu rástli spolu s úrovňou ľudských odborných znalostí v iných technických aplikáciách. Jeho ďalší rozvoj v priebehu histórie prebiehal len tam, kde poskytoval výhody oproti iným technológiám. Stlačený vzduch mal vždy svoje aplikácie, takže šikovní ľudia vždy uvažovali o jeho ďalšom rozvoji.
Prvý kompresor – pľúca.
Mnohé technické aplikácie možno vysledovať až do počiatkov ľudstva. Prvé použitie stlačeného vzduchu bolo fúkanie na založenie ohňa. Vzduch používaný na fúkanie bol stlačený v pľúcach. Pľúca by sa dali označiť za druh prírodného kompresora. Kapacita a výkon tohto kompresora sú mimoriadne pôsobivé. Ľudské pľúca dokážu spracovať 100 l/min alebo 6 m3 vzduchu za hodinu. Pritom vytvára tlak 0,02 - 0,08 bar. Ak je ľudský kompresor zdravý, je bezkonkurenčne spoľahlivý a jeho náklady na údržbu sú nulové.
Ďalší vývoj kompresorov
Pľúca sa však ukázali ako úplne nedostatočné pred viac ako 5000 rokmi, keď ľudstvo začalo taviť čisté kovy, ako napríklad zlato, meď, cín a olovo. Keď neskôr bolo potrebné vyrábať z rudy vysokokvalitné kovy, ako napríklad železo, ďalší vývoj technológie stlačeného vzduchu bol nevyhnutný. Na vytvorenie teploty nad 1 000 °C boli potrebné výkonnejšie nástroje ako pľúca. Spočiatku sa využíval vzostupný prúd na kopcoch a horských hrebeňoch. Neskôr egyptskí a sumerskí zlatníci používali dúchadlo. Vzduch privádzali priamo do žeravých uhlíkov, a tak dokázali výrazne zvýšiť teplotu. Zlatníci na celom svete používajú podobné zariadenie dodnes. Je však vhodné len na tavenie malých množstiev kovu.
Vznik skrutkových kompresorov
Na rozdiel od piestového kompresora je skrutkový kompresor relatívne novým typom kompresora. Hoci jeho princíp vyvinul Heinrich Krigar v Hannoveri už v roku 1878, jeho konštrukcia dozrela až po druhej svetovej vojne. Švédska spoločnosť "Svenska Rotor Maskiner" (SRM) vyvinula technicky vyspelí skrutkový kompresor a začala so sériovou výrobou.
Čo je skrutkový kompresor?
Skrutkový kompresor, niekedy označovaný aj ako rotačný kompresor alebo šnekový kompresor, je kompresor, ktorý na stláčanie stlačeného vzduchu používa dva špirálovité rotory (samec a samica) umiestnené v bloku kompresora. Rotory sa točia v opačných smeroch, čím stláčajú objem nasávaného vzduchu a vytvárajú tlak.
Princíp fungovania skrutkového bloku (stupňa) kompresora
Vzduch nasávaný kompresorovým stupňom (kompresorovým blokom), sa počas prepravy k výstupnej dýze stláča na konečný tlak v neustále sa zmenšujúcich komorách a potom sa vytláča do výstupnej dýzy. Komory tvoria steny bloku a vzájomne sa prelínajúce kanály dvoch rotorov.
V skrutkových kompresoroch s chladením vstrekovaním oleja je poháňaný len hlavný rotor. Sekundárny rotor sa otáča bez kontaktu
Obrázok č.1 - princíp fungovania skrutkového bloku kompresora
Nasávanie ( 1 )
Vzduch vstupuje cez vstupný otvor do otvorených skrutkových kanálov rotorov na strane nasávania.
Stláčanie ( 2 ) + ( 3 )
Postupným otáčaním rotorov sa uzatvára vstupný otvor vzduchu, zmenšuje sa objem a zvyšuje sa tlak.
Počas tohto procesu sa vstrekuje olej.
Výstup ( 4 )
Kompresia je dokončená. Dosiahne sa konečný tlak a začne sa vytláčanie.
Fungovanie olejom mazaného skrutkové kompresora
Skrutkové kompresory BOGE nasávajú vzduch cez vstupný filter (1) s mikrofiltračnou vložkou.
Po prechode regulátorom nasávania (2) vzduch prúdi na kompresiu do kompresorového stupňa (4).
Do kompresnej komory sa vstrekuje kontinuálne chladený olej (3) s teplotou približne 55°C.
Olej absorbuje teplo vznikajúce počas kompresného procesu a zohreje sa na približne 85°C. Maximálna konečná teplota kompresie môže byť 110°C v súlade so smernicou ES o strojových zariadeniach.
Olej sa z veľkej časti oddeľuje od stlačeného vzduchu v kombinovanej nádrži odlučovača stlačeného vzduchu a oleja (5).
Jemný odlučovač oleja - separátor (6) preberá zvyškovú separáciu tak starostlivo, že obsah zvyškového oleja v stlačenom vzduchu je potom len približne 1 - 3 mg/m(3).
Stlačený vzduch potom vstupuje cez minimálny tlakový spätný ventil (7) do chladiča stlačeného vzduchu (9), kde sa ochladí na priaznivú teplotu, ktorá je len približne o 8°C vyššia ako teplota nasávaného vzduchu, a potom sa cez uzatvárací ventil, ktorý je v spoločnosti BOGE štandardom, privádza do siete stlačeného vzduchu.
Olej oddelený v odlučovači oleja sa ochladí z 85 °C na 55 °C vo veľkorozmernom chladiči oleja (8) a prechádza cez olejový filter s výmennou vložkou (10).
V olejovom okruhu je umiestnený aj termostatický ventil (11), ktorý privádza studený olej okolo chladiča oleja priamo späť do stupňa (4).
Obrázok č.2 - schéma skrutkového kompresora BOGE
1 = Sací filter s papierovou mikrofiltračnou vložkou
2 = Multifunkčný regulátor nasávania
3 = Vstrekovanie oleja
4 = Stupeň kompresora
5 = Nádrž na odlučovanie oleja
6 = Separátor oleja
7 = Spätný ventil minimálneho tlaku
8 = Chladič oleja
9 = Doplnkový chladič paralelne s prúdom chladiaceho vzduchu
10= Mikrofilter
11= Termostatický ventil
Olej v skrutkovom kompresore
Olejom mazané skrutkové kompresory používajú kompresorový olej na vstrekovanie do kompresorového stupňa (kompresorového bloku)
V skrutkovom kompresore môžu byť použité dva typy oleja – minerálny kompresorový olej a syntetický kompresorový olej. Minerálny olej, ako je olej BOGE 3000+, má výhodu nižšej obstarávacej ceny, avšak jeho životnosť je kratšia. Výmena minerálneho oleja v kompresore je odporúčaná každých 3.000 motohodín.
Syntetický kompresorový olej, napríklad olej BOGE Syprem SX, má vyššiu životnosť a jeho výmena je odporúčaná každých 9.000 motohodín. Cena syntetického oleja oproti minerálnemu oleju je však vyššia až trojnásobne.
Funkcie oleja v skrutkovom kompresore:
- Odvádzanie kompresného tepla – kompresorový olej na seba viaže teplo, ktoré vzniká v kompresorovom bloku pri stláčaní stlačeného vzduchu. Olej je následne chladený vzduchom v kombi chladiči. Teplota oleja v skrutkovom kompresore je 55°C až 85°C. V prípade prehrievania kompresora, môže byť teplota oleja až 110°C
- Utesnenie medzier medzi kompresorovými v bloku kompresora – kompresorový olej slúžiť ako tesniaci prvok medzi dvoma rotormi, aby nedošlo k ich kontaktu. Takisto vypĺňa priestor medzi a stenami bloku.
- Mazanie ložísk – medzi poslednú, ale veľmi dôležitú funkciu oleja v skrutkovom kompresore je mazanie ložísk kompresorového bloku, bez ktorého by došlo k havárií bloku kompresora.
Vlastnosti a aplikácie skrutkových kompresorov
Olejom mazané skrutkové kompresory BOGE sú schopné pracovať v rozsahu tlakov 5 až 15 bar, pričom sú poháňané elektrickým motorom s výkonom od 2,2 – 315 kW. Dodávané množstvo stlačeného vzduchu, čiže výkon kompresorov, vždy záleží od výkonu elektromotora a požadovaného výstupného tlaku stlačeného vzduchu. Čím je požadovaný tlak stlačeného vzduchu vyšší, tým, pri použití rovnakého elektromotora a zachovaní rovnakých podmienok, je dodávané množstvo stlačeného vzduchu menšie. Tento vzťah platí aj opačne, čiže čím je požadovaný nižší tlak stlačeného vzduchu, pri použití rovnakého elektromotora a zachovaní rovnakých podmienok, je dodávané množstvo stlačeného vzduchu väčšie.
Skrutkové kompresory so vstrekom oleja od výrobu BOGE sú schopné dodávať až 42,10 m3 stlačeného vzduchu za 1 minútu pri tlaku 10 bar, čo prestavuje výkon kompresora 2.526 m3/h.
Pri opisovaní skrutkových kompresorov je určite vhodné napísať aj o ich typických aplikáciách, to znamená kde je možné využiť skrutkové kompresory.
Avšak, vzhľadom na možný výkon, nízku hlučnosť, kompaktné rozmery, spoľahlivosť skrutkových kompresorov a možnosti úpravy stlačeného vzduchu, je možné povedať, že skrutkové kompresory je možné využívať všade tam, kde je požiadavka na stlačený vzduch do tlaku 15 bar. Či už sa jedná o priemyselné výrobné závody, autoservisy, lakovne, potravinársky priemysel, stavebníctvo, farmaceutický priemysel alebo zdravotníctvo, pri splnení požiadaviek na dodávané množstvo stlačeného vzduchu, požadovaný tlak a hlavne následnú úpravu stlačeného vzduchu, je skrutkový kompresor univerzálny stroj pre veľké množstvo aplikácií.
Moderné technológie a trendy v oblasti kompresorovej techniky
Revolúcia kompresorovej techniky v digitálnej ére
Vo svete, kde sa technologický pokrok zrýchľuje každým dňom, kompresorová technika nezostáva pozadu. Predstavte si kompresorovú miestnosť – tichý priestor, kde skrutkové kompresory pracujú v dokonalej harmónii, komunikujú medzi sebou a s centrálnym systémom, optimalizujú svoju prevádzku v reálnom čase a informujú technikov o potenciálnych problémoch ešte predtým, než nastanú. Toto je realita, ktorú prináša výrobca BOGE prostredníctvom svojich technológií do oblasti kompresorovej techniky.
Priemysel 4.0 - Digitálna transformácia kompresorovej techniky
Priemysel 4.0, často označovaný ako štvrtá priemyselná revolúcia, zásadne mení spôsob, akým skrutkové kompresory fungujú a ako sú spravované. Tradičné kompresory boli izolované zariadenia, ktoré vyžadovali pravidelnú manuálnu kontrolu a údržbu. Dnes, vďaka integrácii senzorov, IoT (Internet vecí) a cloudových technológií, sa stávajú inteligentnými zariadeniami schopnými samoregulácie a komunikácie.
Moderné skrutkové kompresory sú vybavené desiatkami senzorov, ktoré neustále monitorujú kľúčové parametre - od tlaku a teploty až po množstvo vyrobeného stlačeného vzduchu a ich efektivitu. Tieto údaje sú v reálnom čase analyzované sofistikovanými algoritmami, ktoré dokážu identifikovať aj najmenšie odchýlky od optimálnych prevádzkových podmienok.
Vzdialený monitoring prináša revolúciu v spôsobe, akým sú skrutkové kompresory spravované.
So systémom BOGE connect je možné analyzovať a optimalizovať prevádzku systémov stlačeného vzduchu: servisný nástroj BOGE connect umožňuje inteligentné riadenie výroby stlačeného vzduchu.
Intervaly údržby a ďalšie základné informácie sú uložené v digitálnom súbore stroja. K dispozícii sú včasné automatické upozornenia na nadchádzajúcu údržbu alebo servis. Všetky dôležité prevádzkové parametre sú zaznamenávané, monitorované a vizualizované.
Prevádzkové anomálie sa dajú určiť v počiatočnom štádiu a optimalizačný potenciál sa môže ukázať prostredníctvom nepretržitej analýzy komplexného množstva údajov.
K dispozícii sú včasné automatické upozornenia na nadchádzajúcu údržbu alebo servis. Farebná vizualizácia umožňuje kedykoľvek odčítať stav systému stlačeného vzduchu: funguje optimálne, došlo k poruche alebo sa blíži údržba? BOGE connect automaticky analyzuje údaje o výkone a indikuje neefektívnosť. Údržba sa môže vykonávať proaktívne, aby sa znížili prestoje, minimalizovalo sa riziko poruchy a predĺžila sa doba chodu systémov. Okrem toho je možné prostredníctvom podrobnej analýzy identifikovať potenciál úspor.
Výhody:
- 24/7 dohľad bez potreby fyzickej prítomnosti technika
- Prediktívna údržba založená na reálnych dátach, nie na pevne stanovených intervaloch
- Okamžité upozornenia na vznikajúce problémy prostredníctvom SMS, e-mailu alebo mobilných aplikácií
- Historické dáta umožňujúce dlhodobú analýzu výkonu a identifikáciu trendov
- Automatické vytváranie reportov o spotrebe energie, efektivite a nákladoch na prevádzku
Energetická efektivita - Zelená revolúcia v modrom vzduchu
V čase, keď ceny energií stúpajú a environmentálne požiadavky sa sprísňujú, energetická efektivita skrutkových kompresorov sa stáva kľúčovou prioritou. Moderné technológie prinášajú v tejto oblasti pozoruhodné inovácie:
Frekvenčné meniče a technológia plynulej regulácie otáčok motora
Implementácia frekvenčných meničov predstavuje ďalší významný krok k energetickej efektivite. Tradičné kompresory fungujú na princípe zapnutia/vypnutia, čo vedie k energetickým stratám počas rozbehu a neefektívnej prevádzke pri čiastočnom zaťažení.
Kompresory s frekvenčným meničom dokážu plynule regulovať otáčky motora podľa aktuálnej potreby. Keď potrebujete len 60% kapacity, kompresor beží na 60% výkonu, čím šetrí energiu a znižuje opotrebenie.
Rekuperácia tepla - Keď odpad prináša hodnotu
Tak ako sme spomínali aj v prechádzajúcom článku (Rekuperácia tepla z kompresorov) , možno najfascinujúcejším trendom v modernej kompresorovej technike je rekuperácia tepla. Málo ľudí si uvedomuje, že až 80% elektrickej energie spotrebovanej kompresorom sa premieňa na teplo. Tradične sa toto teplo považovalo za odpad a bolo odvádzané chladiacimi systémami.
Dnes však toto "odpadové" teplo predstavuje cenný zdroj energie. Moderné systémy rekuperácie dokážu zachytiť teplo produkované kompresorom a využiť ho na:
- Vykurovanie výrobných a kancelárskych priestorov
- Ohrev úžitkovej vody
- Predohrev technologickej vody
- Podporu priemyselných procesov vyžadujúcich teplo
Predstavte si to ako recykláciu energie - namiesto vyhadzovania cenného tepla do atmosféry ho opätovne využívame, čím znižujeme celkovú spotrebu energie v podniku.
Príklad z praxe: Industry 4.0 – nadradené riadenie BOGE Provis 3
Výrobný závod v Žarnovici implementoval komplexné riešenie pre svoju kompresorovú stanicu pozostávajúcu z dvoch kompresorových staníc a ôsmich skrutkových kompresorov (celkový inštalovaný príkon kompresorov cez 850kW. Dodávka systému zahŕňala:
1. Centrálny nadradený systém BOGE Provis
2. Inštaláciu dodatočných komunikačných modulov do skrutkových kompresorov
3. Inštaláciu diaľkového monitoringu BOGE connect
4. Inštalácia modulu pre kompresory s frekvenčným meničom
5. Inštaláciu dodatočných tlakových snímačov
5. Dodávka a montáž rozvodu stlačeného vzduchu dimenzie DN200
Už po 2 týždňoch bola upravená prevádzka oboch kompresorových staníc:
- Zníženie počtu kompresorov v non-stop prevádzke z 8 kompresorov na 5 kompresorov
- Zníženie spotreby elektrickej energie – z pôvodných 800kWh na približne 500kWh
- Zníženie nákladov na údržbu kompresorov
- Eliminácia neplánovaných prestojov
- Zníženie uhlíkovej stopy podniku
Záver
Moderné technológie transformujú svet skrutkových kompresorov z jednoduchých mechanických zariadení na sofistikované, inteligentné systémy. Priemysel 4.0, vzdialený monitoring, energetická efektivita a rekuperácia tepla nie sú len marketingové slogany, ale reálne nástroje prinášajúce hmatateľné výhody - nižšie náklady, vyššiu spoľahlivosť, menšiu environmentálnu záťaž a jednoduchšiu správu.
Ako pri každej technologickej revolúcii, aj tu platí, že adaptácia na nové trendy nie je len otázkou konkurencieschopnosti, ale priam nevyhnutnosťou pre dlhodobé prežitie v dynamickom priemyselnom prostredí. Podniky, ktoré investujú do moderných kompresorových technológií dnes, budú zbierať ovocie týchto investícií v podobe konkurenčnej výhody v nasledujúcich rokoch.
Viac informácií o technike stlačeného vzduchu, fungovania skrutkových kompresorov, úprave stlačeného vzduchu, úprave kondenzátu a mnoho ďalšieho sa môžete dozvedieť aj na http://www.drucklufttechnik.de/
V prípade záujmu o ďalšie informácie môžeme kontaktovať aj priamo našu spoločnosť a to telefonicky na čísle 0907 350 690 alebo e-mailom na adresu info@compressedgas.sk
Zdroje:
http://www.drucklufttechnik.de/
https://www.boge.com/de/kompendium/
https://kompresory-servis.sk/aktualita/rekuperacia-tepla-z-kompresorov
https://kompresory-servis.sk/produkty/skrutkove-kompresory