Sprężarka może mieć prawidłowe ciśnienie na wyjściu, a mimo to pracować w warunkach, które skracają jej żywotność i pogarszają jakość sprężonego powietrza. Jednym z pierwszych parametrów, które sprawdza się przy powtarzających się alarmach temperatury, problemach z osuszaczem albo nadmiernej ilości kondensatu, jest temperatura w sprężarkowni. Powód jest prosty: urządzenie zasysa dokładnie to powietrze, które znajduje się w pomieszczeniu. Jeżeli jest ono zbyt gorące, sprężarka dostaje mniej masy powietrza w tej samej objętości, układ chłodzenia ma trudniejsze warunki pracy, a margines między normalną temperaturą roboczą i alarmem zaczyna szybko maleć.
Problem szczególnie dobrze widać latem. Sprężarkownia, która przy temperaturze zewnętrznej 10–15°C działa bez zarzutu, przy 30°C na zewnątrz może osiągać ponad 40°C, jeżeli wyrzut gorącego powietrza jest za mały, kanały wentylacyjne są źle dobrane albo część powietrza z wylotu chłodnicy wraca ponownie na wlot. Wtedy nie ma sensu zaczynać od podnoszenia nastaw alarmowych czy wymiany kolejnych podzespołów. Najpierw trzeba usunąć przyczynę cieplną.
Zbyt wysoka temperatura uderza jednocześnie w wydajność i trwałość sprężarki
Gęstość powietrza spada wraz ze wzrostem temperatury. Dla przykładu, przy tym samym ciśnieniu atmosferycznym powietrze o temperaturze 35°C ma około 6% mniejszą gęstość niż przy 15°C. Sprężarka wyporowa może więc w każdym cyklu zasysać podobną objętość, ale zawiera ona mniej masy powietrza. W praktyce oznacza to pogorszenie rzeczywistej wydajności instalacji liczonej jako ilość powietrza odniesiona do warunków standardowych.
To dopiero pierwszy problem. Sprężarka sama produkuje dużą ilość ciepła. Znaczna część energii elektrycznej pobieranej przez urządzenie ostatecznie zamienia się w ciepło, które trzeba odprowadzić ze sprężarkowni. Przy maszynie o mocy silnika 75 kW mówimy więc o obciążeniu cieplnym liczonym w dziesiątkach kilowatów. Jeżeli wentylacja pomieszczenia nie potrafi go odebrać, temperatura zaczyna narastać w zamkniętym obiegu.
Najczęściej pojawia się wtedy kilka objawów naraz:
-
wzrasta temperatura oleju i stopnia sprężającego,
-
chłodnica oleju oraz chłodnica końcowa pracują z mniejszą różnicą temperatur,
-
wentylatory częściej pracują z maksymalną wydajnością,
-
pogarsza się zdolność odprowadzania ciepła przez zabrudzone chłodnice,
-
rośnie ryzyko alarmów i wyłączeń temperaturowych,
-
olej jest narażony na szybsze starzenie,
-
elementy gumowe, przewody oraz uszczelnienia pracują w trudniejszych warunkach.
Nie istnieje jedna uniwersalna maksymalna temperatura pomieszczenia dla wszystkich sprężarek. Granicę należy zawsze sprawdzić w dokumentacji konkretnego modelu. W wielu przemysłowych sprężarkach śrubowych spotyka się dopuszczalną temperaturę otoczenia do około 40–45°C, ale traktowanie tej wartości jako normalnego punktu pracy jest błędem. Jeżeli maszyna przez całe lato pracuje kilka stopni poniżej progu awaryjnego, instalacja praktycznie nie ma rezerwy na zabrudzenie chłodnicy, awarię wentylatora albo chwilowy wzrost temperatury zewnętrznej.
W praktyce lepszym celem jest utrzymywanie temperatury zasysanego powietrza możliwie nisko i stabilnie, bez wychodzenia poza zakres przewidziany przez producenta. Nie oznacza to jednak bezmyślnego chłodzenia pomieszczenia klimatyzacją. Przy dużych sprężarkach byłoby to zwykle energetycznie nieuzasadnione. Najpierw poprawia się przepływ powietrza wentylacyjnego i odprowadzanie gorącego powietrza bezpośrednio na zewnątrz.
Szczególnie irytujący w praktyce jest błąd, którego nie widać na pierwszy rzut oka: wlot i wyrzut wentylacji są prawidłowo zwymiarowane, ale znajdują się zbyt blisko siebie. Gorące powietrze wraca wtedy do sprężarkowni krótką drogą. Wentylatory działają, przepływ istnieje, a temperatura nadal rośnie.
Wysoka temperatura zmienia także warunki pracy osuszacza i gospodarkę kondensatem
Sprężarka nie zasysa wyłącznie powietrza. Zasysa również zawartą w nim parę wodną. Im wyższa temperatura i wilgotność otoczenia, tym większa ilość wody może dostać się do układu.
To ma znaczenie przede wszystkim latem. Jeden metr sześcienny wilgotnego, ciepłego powietrza może zawierać wielokrotnie więcej pary wodnej niż taka sama objętość chłodnego powietrza. Po sprężeniu i późniejszym schłodzeniu część tej pary wykrapla się jako kondensat. Dlatego przy dużej wilgotności dobowe ilości wody odprowadzanej z instalacji przemysłowej mogą być liczone nie w szklankach, lecz w dziesiątkach litrów, zależnie od wydajności sprężarkowni, parametrów powietrza i czasu pracy.
Najwięcej wilgoci powinno zostać usunięte kontrolowanie: w chłodnicy końcowej, separatorze kondensatu i osuszaczu. Jeżeli temperatura otoczenia utrudnia ich pracę, woda zaczyna przechodzić dalej do sieci.
Szczególnej uwagi wymaga osuszacz ziębniczy. Jego układ chłodniczy również musi oddać ciepło do otoczenia. Przy wysokiej temperaturze pomieszczenia maleje zdolność skraplacza do odprowadzania energii, a rzeczywista wydajność osuszacza może być niższa od wartości katalogowej określonej dla warunków odniesienia.
To ważny szczegół przy doborze urządzenia. Osuszacz opisany jako „10 m³/min” nie musi zapewniać takiej samej wydajności przy każdej temperaturze powietrza wlotowego, temperaturze otoczenia i ciśnieniu roboczym. Producenci stosują współczynniki korekcyjne, dlatego urządzenie dobrane bez rezerwy może działać poprawnie zimą, a latem przestać utrzymywać wymagany ciśnieniowy punkt rosy.
W sieci pneumatycznej skutki pojawiają się dalej od sprężarkowni:
-
woda zbiera się w zbiorniku i najniższych punktach rurociągu,
-
automatyczne spusty kondensatu pracują częściej,
-
filtry szybciej się obciążają,
-
pojawia się korozja wewnętrzna niechronionych elementów,
-
wilgoć dociera do zaworów, siłowników i narzędzi,
-
przy instalacjach pracujących w niskiej temperaturze zwiększa się ryzyko problemów wynikających z zamarzania wilgoci.
Jeżeli wymagana jest konkretna klasa jakości sprężonego powietrza, sam fakt obecności osuszacza niczego nie gwarantuje. Trzeba kontrolować punkt rosy, temperaturę na wlocie osuszacza, przepływ rzeczywisty oraz spadki ciśnienia. Dopiero te parametry pokazują, czy układ rzeczywiście wykonuje swoją pracę.
Najpierw kontrola przepływu powietrza, później kosztowne modernizacje
Przy przegrzewającej się sprężarkowni najgorszym ruchem jest rozpoczęcie od wymiany sprężarki. W pierwszej kolejności trzeba sprawdzić, czy istniejąca maszyna ma warunki pracy przewidziane przez jej producenta.
Pomiar powinien obejmować co najmniej temperaturę powietrza na wlocie do sprężarki, temperaturę przy wylocie gorącego powietrza oraz temperaturę powietrza zewnętrznego. Jeden termometr zawieszony przy drzwiach nie wystarczy. W wysokim pomieszczeniu różnica między temperaturą przy podłodze i pod sufitem może być znacząca, a czujnik znajdujący się daleko od wlotu sprężarki nie pokazuje tego, czym maszyna faktycznie oddycha.
Następny etap to kontrola drogi powietrza:
-
Wlot świeżego powietrza powinien mieć odpowiedni przekrój i nie może być zasłonięty.
-
Filtry, żaluzje i kratki trzeba sprawdzić pod kątem zabrudzenia, ponieważ zwiększają opory przepływu.
-
Gorące powietrze z chłodnic powinno być odprowadzone tak, aby nie wracało w stronę wlotu.
-
Wentylatory wyciągowe trzeba ocenić pod kątem rzeczywistej wydajności, nie tylko tego, czy się obracają.
-
Kanały powinny być sprawdzone pod kątem zbyt małych przekrojów, ostrych zmian kierunku i nadmiernych strat ciśnienia.
-
Chłodnice sprężarek trzeba obejrzeć pod światło. Warstwa pyłu, włókien albo oleistego osadu potrafi mocno ograniczyć przepływ, mimo że z zewnątrz chłodnica wygląda jeszcze poprawnie.
Dopiero po tych kontrolach ma sens rozważać zwiększenie wydajności wentylacji, przebudowę kanałów czy montaż dodatkowego wyciągu. W zakładach pracujących sezonowo można również wykorzystać ciepłe powietrze ze sprężarek do ogrzewania hali zimą, pod warunkiem zastosowania odpowiedniej automatyki i możliwości skierowania strumienia na zewnątrz latem.
Trzeba też zachować proporcje. Obniżenie temperatury pomieszczenia nie naprawi sprężarki z niedrożną chłodnicą, zużytym wentylatorem czy nieprawidłowym poziomem oleju. Wentylacja pomieszczenia i stan samej maszyny są dwoma oddzielnymi obszarami diagnostyki.
Przy projektowaniu albo modernizacji sprężarkowni sensowne jest korzystanie z danych dotyczących konkretnego modelu sprężarki: wymaganej ilości powietrza chłodzącego, dopuszczalnego sprężu wentylatora, maksymalnej temperatury otoczenia i zasad prowadzenia kanałów. Nie należy dobierać kanału wyciągowego wyłącznie do średnicy króćca maszyny, bo długi przewód, kolana, tłumiki i żaluzje zwiększają opór. Za duży opór może ograniczyć przepływ chłodzący i doprowadzić do przegrzewania mimo pozornie poprawnie wykonanej instalacji.
Jeżeli trzeba zweryfikować rozwiązania stosowane w przemysłowych systemach sprężonego powietrza, więcej informacji na: https://walterpolska.pl.
FAQ — najczęstsze pytania o temperaturę w sprężarkowni
Jaka temperatura w sprężarkowni jest prawidłowa?
Nie ma jednej wartości właściwej dla wszystkich urządzeń. Zakres dopuszczalny określa producent konkretnej sprężarki i osuszacza. W wielu maszynach przemysłowych górna granica temperatury otoczenia znajduje się w okolicy 40–45°C, ale stała praca blisko tego limitu pozostawia bardzo mały margines bezpieczeństwa.
Czy otwarcie drzwi do sprężarkowni wystarczy, żeby obniżyć temperaturę?
Czasem pomaga doraźnie, ale nie jest poprawnym rozwiązaniem projektowym. Nie daje kontrolowanego przepływu, może zasysać pył z hali i często przestaje działać po zamknięciu drzwi. Potrzebny jest policzony dopływ oraz wyrzut powietrza.
Dlaczego sprężarka przegrzewa się tylko latem?
Najczęściej dlatego, że układ chłodzenia pracuje już blisko swojej granicy. Wyższa temperatura zewnętrzna zmniejsza różnicę temperatur dostępną do chłodzenia. Dodatkowe kilka stopni ujawnia wtedy problemy z zabrudzoną chłodnicą, niedostateczną wentylacją albo recyrkulacją gorącego powietrza.
Czy wysoka temperatura sprężarkowni zwiększa zużycie energii?
Może je zwiększać pośrednio. Cieplejsze powietrze ma mniejszą gęstość, więc przy tej samej objętości zasysanego powietrza sprężarka dostarcza mniej masy powietrza. Dodatkowo wentylatory i układy chłodzenia pracują w trudniejszych warunkach. Skalę trzeba ocenić na podstawie parametrów konkretnej sprężarki i profilu poboru.
Czy klimatyzacja sprężarkowni jest dobrym rozwiązaniem?
Zwykle nie jako pierwszy krok. Duża sprężarka oddaje tak dużo ciepła, że chłodzenie całego pomieszczenia agregatem klimatyzacyjnym może generować wysoki dodatkowy pobór energii. Najpierw należy prawidłowo odprowadzić ciepło z chłodnic i zapewnić dopływ chłodniejszego powietrza.
Gdzie najlepiej mierzyć temperaturę?
Najważniejszy jest pomiar w miejscu, z którego sprężarka rzeczywiście pobiera powietrze. Dodatkowo warto mierzyć temperaturę powietrza zewnętrznego i temperaturę w strefie wyrzutu. Dzięki temu można ustalić, czy problem wynika z pogody, zbyt małej wentylacji czy recyrkulacji.
Czy zabrudzona chłodnica może wyglądać na czystą?
Tak. Kurz i włókna potrafią odkładać się głębiej między lamelami albo po stronie niewidocznej bez demontażu osłony. Dlatego ocena powierzchni od strony zewnętrznej nie zawsze wystarcza. Istotny jest rzeczywisty przepływ powietrza przez cały wymiennik.
Co sprawdzić jako pierwsze, gdy temperatura sprężarkowni jest za wysoka?
Najpierw zmierz temperaturę bezpośrednio przy wlocie sprężarki podczas pełnego obciążenia i porównaj ją z dopuszczalnym zakresem z dokumentacji urządzenia. Jeżeli jest za wysoka, przed zakupem dodatkowych urządzeń oczyść chłodnice i kratki, sprawdź wentylatory oraz wyklucz zawracanie gorącego powietrza z wyrzutu do wlotu. To właśnie recyrkulację i ograniczony przepływ warto usunąć w pierwszej kolejności — zwiększanie mocy wentylacji bez znalezienia przyczyny często tylko podnosi koszty, nie rozwiązując problemu.