bezpieczenstwo i rentownosc

Transkrypt

1 bezpieczenstwo i rentownosc

2 DOBÓR SPRĘŻARKI Obecnie na rynku dostępnych jest wiele typów sprężarek. Dominują dwie technologie sprężania powietrza: śrubowa (rys. 1) i łopatkowa (rys. 2). Sprężarki śrubowe są bardziej popularne. Wielu specjalistów zajmujących się w firmach tematyką sprężonego powietrza zadaje nam pytanie, dlaczego my wybraliśmy technologię łopatkową. Przeczytaj zanim kupisz - bezpieczenstwo i rentownosc DOBÓR SPRĘŻARKI NAJDROŻSZA JEST ENERGIA - ZJAWISKO WENTYLA Wiele firm oferujących sprężarki śrubowe tak naprawdę zajmuje się tylko montażem zakupionych na rynku gotowych stopni sprężających. Taki montaż wymaga minimalnych nakładów inwestycyjnych oraz praktycznie żadnych na badania i rozwój. Do gotowego stopnia śrubowego dobierany jest silnik, sterownik i obudowa. Nigdy jednak podobne konstrukcje nie będą długowieczne, bezawaryjne i tanie w eksploatacji. NAJDROŻSZA JEST ENERGIA - SZCZELNOŚĆ STOPNI SPRĘŻAJĄCYCH STOPIEŃ SPRĘŻAJĄCY - NAJDROŻSZY PODZESPÓŁ SPRĘŻARKI Gwarancja wieloletniego spokoju Śrubowe stopnie sprężające objęte są 2-3-letnią gwarancją ograniczoną niejednokrotnie limitem motogodzin. KOSZTY SPRĘŻONEGO POWIETRZA A MECHANIKA STOPNIA SPRĘŻAJĄCEGO NAJLEPSZE SPRĘŻARKI ŁĄCZĄ NAJNIŻSZE KOSZTY UŻYTKOWANIA I PEWNOŚĆ DZIAŁANIA Oczywiście istnieje wąska grupa producentów sprężarek śrubowych, których urządzenia reprezentują wyższy poziom techniczny. W takim przypadku różnice pomiędzy sprężarkami łopatkowymi a śrubowymi wynikają głównie z założeń konstrukcyjnych właściwych danej technologii sprężania. Dzięki technologii niskiej prędkości obrotowej sprężarki łopatkowe Mattei charakteryzuje znacznie wyższa sprawność energetyczna, wielokrotnie dłuższa żywotność stopnia sprężającego, zdecydowanie mniejsza zawodność układu przeniesienia napędu, niższe koszty serwisowania oraz znacznie wolniejsze zużywanie się podzespołów sprężarki. Dla użytkownika cechy te przekładają się na korzyści wynikające z wieloletniej gwarancji. Łopatkowe stopnie sprężające Mattei objęte są 5-letnią gwarancją bez limitu motogodzin. Gwarancję tę można wydłużyć do 10 lat, a więc nawet do godzin pracy. Fakty te same w sobie świadczą o pewności producenta co do jakości sprężarek Mattei. Potwierdzona wieloletnią gwarancją technologia Mattei to najtańszy sposób wytwarzania sprężonego powietrza. To lata ochrony przed niespodziewanymi, wysokimi kosztami napraw stopnia sprężającego lub koniecznością zakupu nowej sprężarki. To również wyeliminowanie kosztów przestojów eksploatacyjnych związanych z remontem stopnia sprężającego.

3 Zasada działania łopatkowego stopnia sprężającego Sprężarka łopatkowa to rotacyjna sprężarka objętościowa. Podstawowymi podzespołami łopatkowego stopnia sprężającego są: stator, rotor oraz łopatki (rys. 4). rys. 4 rys. 6 rys. 8 kosztów serwisowania. Serwisowanie sprężarek łopatkowych Mattei polega jedynie na przeprowadzaniu typowych przeglądów okresowych. W sprężarkach śrubowych występują również przeglądy ponadstandardowe. Swoim zakresem wykraczają znacznie poza typowe przeglądy okresowe. Są też bardzo kosztowne. Najdroższym z nich jest remont stopnia sprężającego (rys. 10). rys. 10 Łopatki poruszają się swobodnie w podłużnych szczelinach rotora. Rotor umieszczony jest w statorze niecentrycznie (rys. 6). Wsparty jest na dwóch łożyskach ślizgowych (panewkach - rys. 5). rys. 5 Napędzany jest przez silnik poprzez bezpośrednie sprzęgło podatne. Obraca się z prędkością obrotową równą obrotom silnika, tj. w zależności od typu od 1000 do 1500 obr./min. Podczas obrotów rotora swobodnie poruszające się w nim łopatki wypychane są siłą odśrodkową F od (rys. 6) w kierunku ścian statora. Łopatki nie ulegają zużyciu, ponieważ ślizgają się po filmie olejowym pokrywającym wewnętrzne ściany statora. W trakcie obrotu rotora następuje faza sprężania spowodowana stopniowym zmniejszaniem się objętości pomiędzy sąsiadującymi ze sobą łopatkami, rotorem a statorem (rys. 6). Objętość ta jest maksymalna w miejscu największego wysuwu łopatek, a minimalna - w miejscu, w którym rotor znajduje się najbliżej wewnętrznej ściany statora. Podczas fazy sprężania, na skutek różnicy ciśnień (bez udziału zawodnej mechanicznej pompy olejowej), do komory sprężania wtryskiwany jest olej, którego zadaniem jest smarowanie, uszczelnianie i chłodzenie układu. Wskutek procesu sprężania uzyskuje się mieszaninę powietrza i oleju. W wyniku zastosowania trójstopniowego - mechanicznego i koalescencyjnego - systemu separacji oleju uzyskiwane jest najwyższej jakości sprężone powietrze. Pierwszy etap separacji oleju odbywa się w komorze olejowej wzdłuż labiryntu utworzonego przez zewnętrzne żebra statora i wewnętrzne żebra komory olejowej (rys. 7). rys. 7 Drugi etap odbywa się przy wlocie do separatora końcowego poprzez rozprężenie i zmianę kierunku strumienia powietrza (rys. 8 pkt A). Ostateczne oddzielenie oleju następuje za pośrednictwem wkładów separatora, które usuwają pozostałości oparów olejowych (rys. 8 pkt B). Dzięki takiemu unikalnemu systemowi separacji ilość oleju zawartego w sprężonym powietrzu wynosi tylko od 1 do 3 części wagowych na milion. Połączenie zasady działania z technologią niskiej prędkości obrotowej przekłada się na korzyści związane z redukcją kosztów obsługi technicznej. Koszty serwisu sprężarek Konstrukcja sprężarek łopatkowych umożliwia znaczne wydłużenie okresów międzyprzeglądowych oraz wyeliminowanie wielu drogich przeglądów dodatkowych, włącznie z najdroższym, jakim jest remont stopnia sprężającego. Unikalna konstrukcja sprężarek Mattei umożliwia przeprowadzanie okresowych przeglądów serwisowych z zasady co motogodzin. W wybranych seriach co motogodzin (rys. 9). Tylko w sprężarkach łopatkowych Mattei wymianę wkładów separatora przeprowadza się co motogodzin. Serwisowane w ten sposób sprężarki Mattei zachowują perfekcyjny stan techniczny przez dziesięciolecia. rys. 9 Fakt ten potwierdzony został najdłuższą na rynku, wieloletnią gwarancją. Typowy zakres prac wykonywanych podczas przeprowadzania przeglądów serwisowych obejmuje wymianę oleju, filtrów oleju i powietrza oraz czyszczenie chłodnic. Ta unikalna konstrukcja przekłada się również na znaczne zmniejszenie w stosunku do innych typów sprężarek Producenci sprężarek śrubowych zalecają remont stopnia sprężającego co ok motogodzin. Praktyka serwisowa wskazuje na motogodzin. Koszt takiej usługi to 30-40% wartości nowej sprężarki. Założenia projektowe Mattei nie przewidują remontu stopni sprężających. Praktyka serwisowa wskazuje na motogodzin. Koszt takiej usługi to ok. 20% wartości nowej sprężarki. Pamiętajmy, że nawet motogodzin to okres, w którym stopień sprężający Mattei może być objęty gwarancją (rys. 11). rys. 11 Unikalna konstrukcja łopatkowego stopnia sprężającego oraz pozostałej części sprężarki Mattei zapewniają wymierne korzyści finansowe. Sprawiają, że koszt obsługi technicznej sprężarek Mattei jest niższy niż w przypadku sprężarek śrubowych. Jest to uwarunkowane wyjątkowo długimi okresami międzyprzeglądowymi oraz węższym zakresem czynności serwisowych.

4 NAJDROŻSZA JEST ENERGIA - ZJAWISKO WENTYLA Sprężone powietrze jest bardzo drogie. Po godzin pracy (1 rok = godzin) koszt energii zużytej przez sprężarkę zrównuje się z ceną jej zakupu. Po godzin pracy sprężarki 75-80% kosztów wytwarzania sprężonego powietrza to koszty energii elektrycznej. Sposób wykorzystania energii elektrycznej najlepiej charakteryzuje sprawność objętościowa. Sprawność objętościowa określa, jaka część sprężonego już powietrza wewnętrznymi nieszczelnościami powraca do przestrzeni, w której powietrze nie zostało jeszcze sprężone. Do wzrostu energochłonności sprężarek śrubowych przyczyniają się m.in.: zjawisko wentyla i prędkość obrotowa. Zjawisko wentyla Sprawność objętościowa uzależniona jest w dużym stopniu od zjawiska wentyla. Zjawisko wentyla występuje wyłącznie w śrubowych stopniach sprężających. Tworzy się w szczelinie powstałej w miejscu spotkania zewnętrznych profili śrub na przecięciu cylindrów, w których się one obracają (rys. 12). rys. 12 Sprężone powietrze wraca tą szczeliną do przestrzeni niskociśnieniowej. Tym samym część energii wykorzystanej do wytworzenia sprężonego powietrza zostaje bezpowrotnie utracona. Im większa skala występowania zjawiska wentyla, tym niższa sprawność objętościowa, a co za tym idzie - wyższe koszty wytwarzania sprężonego powietrza. Zjawisko wentyla jest źródłem poważnych, zbędnych obciążeń finansowych. Przyczynia się również do nadprogramowego zanieczyszczenia środowiska. Negatywne skutki zjawiska wentyla można jedynie ograniczać, nie da się ich jednak wyeliminować. Ze względu na budowę łopatkowych stopni sprężających zjawisko wentyla w nich nie występuje. Wewnątrz łopatkowego stopnia sprężającego znajduje się tylko jeden rotor (rys. 13). Szczelność powietrzna jest stuprocentowa. rys. 13 W sprężarkach śrubowych szczelność powietrzna w aspekcie zjawiska wentyla jest w dużym stopniu uzależniona od precyzji mechanicznej (śruby muszą zapewniać idealną szczelność na linii styku). Przy zbyt małych luzach śruby mogą zakleszczać się, natomiast przy zbyt dużych luzach sprężarka ma niską wydajność operacyjną (rys. 14). rys. 14 Dokładność luzów pomiędzy śrubami realizowana jest poprzez montaż łożysk pasowanych z dokładnością do kilku setnych milimetra. Precyzja tego montażu zależy od zawodnego czynnika ludzkiego. Ponadto typową cechą łożysk tocznych jest zużywanie się w trakcie pracy. Dodatkowo na zużywające się łożyska toczne działają trzy główne siły niszczące (szczegółowo opisane w sekcji dotyczącej trwałości stopnia sprężającego). Kumulacja tak wielu niekorzystnych czynników sprawia, że śrubowe stopnie sprężające z natury rzeczy są narażone na ciągłe pogarszanie tolerancji pasowań, a w konsekwencji na utratę szczelności układu rotor-stator. Wystarczy kilka setnych milimetra, by negatywne skutki zjawiska wentyla uległy zwielokrotnieniu. To zwielokrotnienie spowodowane jest zwiększeniem odległości pomiędzy zewnętrznymi profilami śrub w wyniku ich zużycia oraz zwiększeniem odległości między osiami śrub (zużycie łożysk). W sprężarkach śrubowych decydującym czynnikiem zapewniającym szczelność układu sprężania jest precyzja działania człowieka. W sprężarkach łopatkowych precyzję pasowań realizują prawa fizyki, które gwarantują dokładność niedostępną człowiekowi. Dodatkowo prawa fizyki (takie jak: siła odśrodkowa, zjawisko filmu olejowego i prawo Pascala) są niezmienne i nie ulegają zużyciu, jak to jest w przypadku łożysk tocznych. Łopatkowe stopnie sprężające mogą bezawaryjnie pracować przez dziesiątki lat lub motogodzin bez ingerencji technicznej polegającej na przykład na wymianie łożysk tocznych. Budowa łopatkowego stopnia sprężającego oparta jest na technologii dynamicznego samouszczelnienia (rys. 15). rys. 15 Powierzchnia czołowa łopatek nie ulega zużyciu, ponieważ ślizga się po filmie olejowym. Nawet jeżeli nastąpiłoby ich zużycie o kilka setnych milimetra, łopatki siłą odśrodkową wysuną się o tę wartość, utrzymując nadal 100-% szczelność. Zjawisko wentyla a prędkość obrotowa Problem zjawiska wentyla może zostać częściowo ograniczony poprzez zwiększenie prędkości obrotowej śrub, tak aby na każdą jednostkę utraconego sprężonego powietrza przypadała jak największa ilość powietrza dostarczona do wylotu sprężarki. Dlatego sprężarki śrubowe pracują z dużo wyższymi niż sprężarki łopatkowe prędkościami obrotowymi. Zwiększenie prędkości obrotowej poprzez przekładnie (rys. 16) związane jest jednak ze zwiększonym poborem mocy, skróceniem żywotności stopnia sprężającego oraz szybszym zużywaniem się innych podzespołów sprężarki. Fakt ten skutkuje również koniecznością przeprowadzania częstszych okresowych przeglądów serwisowych. rys. 16 Ponieważ w sprężarkach łopatkowych zjawisko wentyla nie występuje, są projektowane do pracy z bardzo niskimi prędkościami obrotowymi (w zależności od typu od 1000 do 1500 obr./min - rys. 17). Stąd nie występują w nich negatywne skutki wysokich prędkości obrotowych. rys. 17 Wyjątkowa sprawność energetyczna sprężarek Mattei zapewnia wymierne korzyści finansowe. Największy udział w kosztach sprężonego powietrza stanowi energia elektryczna. Ze względu na brak zjawiska wentyla i zastosowaną technologię niskich prędkości obrotowych sprężarki Mattei charakteryzują się najniższym kosztem energii zużytej do wytworzenia jednostki sprężonego powietrza.

5 NAJDROŻSZA JEST ENERGIA - SZCZELNOŚĆ STOPNI SPRĘŻAJĄCYCH Podobnie jak zjawisko wentyla również uszczelnienie powierzchni bocznych i czołowych układu rotor-stator ma ogromny wpływ na ilość energii, jaką trzeba zużyć do wytworzenia jednostki sprężonego powietrza. Decyduje zatem o wysokości wydatków na energię elektryczną. Szczelność wzdłuż powierzchni bocznych rys Sprężarki śrubowe wymagają zachowania bardzo wysokiej precyzji mechanicznej. Konieczne jest między innymi utrzymanie minimalnego luzu zapobiegającego kontaktowi zewnętrznych profili śrub z wewnętrzną ścianą statora (rys. 18.1). rys Dlatego powrót pewnej ilości sprężonego już powietrza do obszaru niskiego ciśnienia jest nie do uniknięcia. Za utrzymanie luzów w granicach tolerancji (setne części milimetra) odpowiedzialne są łożyska toczne. Ich typowa cecha - zużywanie się w trakcie pracy - powoduje utratę pasowań, a w konsekwencji zwiększenie nieszczelności układu (rys. 18.2). Zbyt małe luzy prowadzą do zetknięcia śrub ze statorem, natomiast pozostawienie zbyt dużych luzów powoduje zmniejszenie szczelności stopnia sprężającego. Obniża to wydajność operacyjną i sprawność energetyczną sprężarki. Zjawisko to można jedynie ograniczać, nigdy jednak nie zostanie wyeliminowane. Ze względu na konstrukcję i zasadę działania łopatkowego stopnia sprężającego szczelność powietrzna wzdłuż ścian statora jest stuprocentowa. Ponieważ dociskane siłą odśrodkową łopatki ślizgają się po filmie olejowym, nie istnieje możliwość powrotu powietrza z sekcji o wyższym ciśnieniu do sekcji, w której ciśnienie jest niższe. Nie istnieje również możliwość przemieszczania się powietrza pomiędzy otworami wylotowym i wlotowym stopnia sprężającego. Oprócz filmu olejowego funkcję uszczelnienia pełni również każdorazowo łopatka znajdująca się między tymi otworami (rys. 19). Funkcję uszczelniającą pełni dodatkowo olej podawany do rotora, wypełniający luzy pomiędzy rotorem a statorem. W miejscu, w którym rotor znajduje się najbliżej wewnętrznej ściany statora, olej wtłaczany jest pod ciśnieniem w szczelinę pomiędzy wylotem powietrza a przyległą łopatką i uszczelnia ją. Ponadto olej smaruje rotor, łopatki i schładza powietrze w trakcie procesu sprężania. rys. 19 Szczelność wzdłuż powierzchni czołowych W sprężarce śrubowej powietrze znajdujące się pod ciśnieniem wywiera nacisk osiowy na profile śrubowe. Nacisk osiowy sprawia, że luz pomiędzy śrubami a statorem od strony wlotowej zmniejsza się, a od strony wylotowej, gdzie szczelność jest najważniejsza, zwiększa się (rys. 20). Zjawisko to przyczynia się do zwiększenia nieszczelności, a tym samym do powstawania dodatkowych strat energii i sprężonego powietrza. Również w tym przypadku stosuje się pasowania rzędu kilku setnych milimetra. Reżim pasowań realizowany jest poprzez precyzję montażu łożysk tocznych, których typową cechą jest zużywanie się, a w konsekwencji utrata szczelności układu. rys. 20 > W sprężarce łopatkowej nie występuje nacisk osiowy wypychający rotor w jakimkolwiek kierunku. Rotor swobodnie obraca się wokół własnej osi. Równe odległości między łopatkami a czołowymi ścianami statora zapewnia wtryskiwany pod ciśnieniem olej, który zabezpiecza przed kontaktem podzespołów. Ponieważ proces zachodzi w jednej przestrzeni, olej zapewnia idealne wyśrodkowanie rotora i łopatek w statorze (rys. 21). Olej pełni również funkcję uszczelniającą i uniemożliwia przedostawanie się powietrza wzdłuż ścianek. Dlatego też nie ma potrzeby, tak jak ma to miejsce w sprężarkach śrubowych, kontrolowania położenia osiowego rotora za pomocą łożysk. rys. 21 rys = Wyjątkowa szczelność łopatkowego stopnia sprężającego Mattei zapewnia wymierne korzyści finansowe. Sprężarki łopatkowe nie generują strat związanych z luzami pomiędzy rotorem a statorem, ponieważ luzy takie w nich nie występują. W sprężarkach śrubowych luzy są niezbędne do ich funkcjonowania i zwiększają się wraz z upływem czasu, ponieważ są realizowane przy pomocy zużywających się łożysk tocznych.

6 STOPIEŃ SPRĘŻAJĄCY - NAJDROŻSZY PODZESPÓŁ SPRĘŻARKI Naprawa stopnia sprężającego to koszt rzędu kilkudziesięciu procent wartości sprężarki. Najważniejsze jest zagwarantowanie utrzymania wewnętrznych pasowań układu rotor-stator, aby zapobiec zetknięciu rotorów ze statorem lub samych rotorów (w śrubowym stopniu sprężającym), a tym samym zniszczeniu całego stopnia sprężającego. Podsumowując, najważniejsze są: odporność układu rotor-stator na utratę reżimu pasowań, ilość i sposób działania sił niszczących, prędkość obrotowa rotorów oraz rodzaj łożysk. Trwałość stopnia sprężającego a pasowanie podzespołów W śrubowych stopniach sprężających reżim pasowań jest sprawą najważniejszą. Zbyt duże luzy zmniejszają sprawność energetyczną i wydajność sprężarki, zbyt małe prowadzą do zniszczenia stopnia sprężającego w wyniku kontaktu śrub ze statorem lub między śrubami (rys. 22). rys. 22 pasowania sztywne 0,05 mm Budowa łopatkowego stopnia sprężającego oparta jest na technologii samoczynnej likwidacji i kompensacji luzów. Ponieważ procesy zachodzą w jednej przestrzeni, olej zapewnia idealne wyśrodkowanie rotora i łopatek w statorze (rys. 23). Pasowanie podzespołów odgrywa znikomą rolę w funkcjonowaniu stopnia sprężającego. Jest on o wiele bardziej odporny na utratę tolerancji pasowań. rys. 23 Trwałość stopnia sprężającego a działanie sił niszczących W śrubowych stopniach sprężających działają siły osiowa F a i promieniowa F r oraz dodatkowo promieniowo ukierunkowana siła będąca wynikiem zastosowania przekładni pasowej przenoszącej napęd z silnika F d (rys. 24). Nacisk osiowy F a wywierany jest przez sprężone powietrze, które wypycha śruby wzdłuż ich osi w kierunku ściany czołowej statora po stronie niskociśnieniowej (rys. 24). Początkowo przyczynia się on do zwiększenia nieszczelności czołowej stopnia sprężającego, ale po przekroczeniu wartości krytycznej prowadzi do zatarcia tych podzespołów. rys. 24 samoczynne pasowania ciśnieniem oleju Nacisk promieniowy F r natomiast wywierany jest na śruby przez sprężone powietrze przedostające się pomiędzy ich wewnętrznymi profilami (rys. 24). Powoduje on zwiększenie szczeliny między śrubami, a w konsekwencji może prowadzić do zetknięcia się śrub ze statorem i ich zniszczenia. Trzecią siłą niszczącą jest ukierunkowany promieniowo nacisk związany z przeniesieniem napędu z silnika do stopnia sprężającego F d (w przypadku zastosowania przekładni pasowych - rys. 24). Jedyną niekorzystnie działającą siłą w łopatkowych stopniach sprężających jest nacisk promieniowy związany z różnicą ciśnień pomiędzy strefą wysoko- i niskociśnieniową (rys. 25). Nacisk osiowy nie występuje, ponieważ ruch powietrza związany z procesem sprężania odbywa się w kierunku powierzchni bocznych. Nie występuje również siła promieniowa, ponieważ moc z silnika przekazywana jest poprzez bezpośrednie sprzęgło podatne. rys. 25 Trwałość stopnia sprężającego a prędkość obrotowa rotorów Negatywne skutki opisanych sił niszczących potęguje wysoka prędkość obrotowa stopni śrubowych, która kompensuje typowe dla nich straty energetyczne i mechaniczne, skraca jednak żywotność stopnia śrubowego (rys. 26). rys. 26 W stopniach łopatkowych wykorzystano technologię niskich prędkości obrotowych (od 1000 do 1500 obr./min). Niska prędkość obrotowa w sposób oczywisty wydłuża żywotność stopnia łopatkowego. Trwałość stopnia sprężającego a rodzaj zastosowanych łożysk Siły niszczące potęgowane wysoką prędkością obrotową obciążają łożyska odpowiedzialne za bezawaryjną pracę stopnia śrubowego. Łożyska utrzymują tolerancję pasowań rzędu kilku setnych milimetra, dlatego istotny jest ich rodzaj. W stopniach śrubowych montowane są łożyska toczne (rys. 27). Ten typ łożysk charakteryzuje się jednak ograniczoną odpornością na warunki pracy oraz zużywalnością. Nawet niewielkie zużycie lub poluzowanie łożysk powoduje, że profile śrubowe zbliżają się do siebie lub do statora. Konsekwencją jest zniszczenie stopnia sprężającego. rys. 27 W stopniach łopatkowych rotor ułożyskowany jest na łożyskach ślizgowych - panewkach (rys. 28), dużo trwalszych od łożysk tocznych. Dużo trwalsze panewki podlegają mniejszym obciążeniom, ponieważ działa na nie tylko jedna niekorzystna siła, a rotor obraca się z dużo niższą prędkością. rys. 28 Wyjątkowa trwałość łopatkowego stopnia sprężającego Mattei to gwarancja wymiernych korzyści finansowych. Każdy dzień przestoju sprężarki generuje wysokie straty. Ryzyko ich poniesienia w przypadku sprężarek Mattei jest znikome.

7 KOSZTY SPRĘŻONEGO POWIETRZA A MECHANIKA STOPNIA SPRĘŻAJĄCEGO Znawcy tematu wiedzą, że sprężone powietrze jest droższe od sprężarki. Najczęściej już w ciągu pierwszego roku koszt energii przekracza wartość samego kompresora. Pamiętajmy ponadto, że za sprężarkę płacimy raz, a za energię - przez wiele lat. Koszt energii determinuje sprawność energetyczna sprężarki. Wynika ona m.in. z rodzaju stopnia sprężającego, doboru stopnia sprężającego do sprężarki o określonej wydajności i ciśnieniu (optimum energetyczne), sposobu przeniesienia napędu pomiędzy silnikiem a stopniem sprężającym oraz odporności stopnia sprężającego na upływ czasu. Koszty energii a rodzaj stopnia sprężającego Ze względu na konstrukcję i zasadę działania sprawność energetyczna stopni śrubowych (rys. 29) jest o wiele niższa niż łopatkowych (rys. 30; por. sekcja Najdroższa jest energia - szczelność stopni sprężających). Dodatkowo sprawność energetyczna stopni śrubowych ulega ciągłemu pogorszeniu. rys. 29 produkcji, producenci sprężarek śrubowych wykorzystują jeden typ stopnia sprężającego w sprężarkach o różnej wydajności (mocy), stąd wiele sprężarek śrubowych pracuje poza optimum energetycznym (rys. 31). rys. 31 rys. 32 rys. 33 Ponieważ zjawisko nieszczelności w sprężarkach łopatkowych nie występuje, zastosowano w nich technologię niskich prędkości obrotowych. Prędkość obrotowa silnika i stopnia sprężającego są jednakowe. Moc pomiędzy tymi podzespołami przekazywana jest za pomocą elastycznego sprzęgła podatnego, które nie powoduje strat energii (rys. 34). Nie wymaga też przeprowadzania serwisów okresowych. promieniowo ukierunkowana siła związana z przeniesieniem napędu z silnika (przekładnie pasowe). W efekcie w stopniu śrubowym w wyniku zwiększenia luzów dochodzi do powiększenia szczelin, a więc zmniejszenia szczelności powietrznej. Zmniejszenie szczelności powietrznej oznacza zmniejszenie sprawności objętościowej oraz wydajności. Wszystkie te procesy skutkują ciągłym obniżaniem sprawności energetycznej (rys. 35 krzywa B). rys. 35 rys. 34 Łopatkowe stopnie sprężające (rys. 30) charakteryzuje wyższa sprawność energetyczna, która dodatkowo nie ulega zmianie przez lata pracy. rys. 30 Koszty energii a dobór stopnia sprężającego Ze względu na koszt energii bardzo ważny jest dobór stopnia sprężającego do pracy w sprężarce o określonej wydajności i ciśnieniu roboczym. Dążąc do obniżenia kosztów W celu zapewnienia najwyższej sprawności energetycznej każdy model sprężarki łopatkowej wyposażony jest w indywidualnie zaprojektowany, dedykowany typ stopnia sprężającego. Przekłada się to na najniższy koszt wytworzenia sprężonego powietrza. Koszty energii a układ przeniesienia napędu Niedoskonałości technologii śrubowej (np. zjawisko wentyla ) konstruktorzy starają się ograniczyć poprzez zwiększenie prędkości obrotowej, wyposażając sprężarki w przekładnie pasowe (rys. 32) lub skrzynie biegów (rys. 33). Ich zadaniem jest zwiększenie prędkości obrotowej stopni w stosunku do silnika. Przekładnie pasowe i skrzynie biegów są jednak źródłem wymiernych strat finansowych wynikających z ich sprawności mechanicznej (ok. 3% ogólnie przekazywanej energii) oraz kosztów serwisowych. W przekładniach pasowych okresowo wymienia się pasy klinowe, a w skrzyniach biegów - olej i łożyska. Koszty energii a utrzymanie parametrów pracy stopnia sprężającego Ze względu na mechaniczne zużywanie się łożysk oraz zewnętrznych powierzchni profili śrubowych sprawność objętościowa stopni śrubowych ulega ciągłemu pogorszeniu. Mechaniczne zużycie profili śrubowych spowodowane jest głównie naciskiem wywieranym przez śrubę napędzającą na śrubę napędzaną prowadzącym do zmniejszenia szczelności pomiędzy śrubami i śrubami a statorem. Zużycie łożysk powoduje nacisk osiowy wywierany przez powietrze powracające ze strefy wysokociśnieniowej do niskociśnieniowej, nacisk promieniowy dociskający śruby do bocznych powierzchni statora oraz Sprężarki łopatkowe nie tracą wraz z upływem czasu swoich parametrów (rys. 35 prosta A). Zjawisko nacisku osiowego i promieniowego związanego z przeniesieniem napędu w nich nie występuje. Nacisk promieniowy związany z rozłożeniem ciśnień układu rotor-stator kompensowany jest prawami fizyki przez ciśnienie oleju. Dlatego w sprężarkach łopatkowych nie występuje zużycie powierzchni bocznych i czołowych rotora i statora. Nie może też dojść do kontaktu pomiędzy rotorem a statorem wzdłuż ich bocznych powierzchni. Trwałość operacyjna łopatek odpowiedzialnych za utrzymywanie szczelności jest praktycznie nieograniczona. Sprawność objętościowa i sprawność energetyczna pozostają niezmienne. Eksploatacja sprężarek Mattei przekłada się na wymierne korzyści finansowe. Praca w optimum energetycznym, wyeliminowanie strat związanych z wysokimi prędkościami obrotowymi oraz zastosowanie najefektywniejszego sposobu przeniesienia napędu przekładają się na konkretne oszczędności, które można przeznaczyć na inwestycje w innych obszarach.

8 NAJLEPSZE SPRĘŻARKI ŁĄCZĄ NAJNIŻSZE KOSZTY UŻYTKOWANIA I PEWNOŚĆ DZIAŁANIA PEWNOŚĆ DZIAŁANIA O długowieczności i bezawaryjnej pracy sprężarki decyduje prędkość obrotowa stopnia sprężającego. Niska prędkość obrotowa - od 990 do 1500 obr./min. Panewki zamiast łożysk tocznych. Sprzęgło bezpośrednie zamiast przekładni pasowych lub zębatych motogodzin - pierwsza kontrola stopnia sprężającego. 92-letnie doświadczenie w konstruowaniu i produkcji sprężarek. NAJNIŻSZE KOSZTY UŻYTKOWANIA Obsługa serwisowa sprężarki może generować wysokie koszty. Technologia niskiej prędkości obrotowej Mattei znacznie je redukuje motogodzin - pierwsza kontrola stopnia sprężającego. Niska prędkość obrotowa - gwarancja trwałości podzespołów motogodzin - najdłuższe okresy międzyprzeglądowe motogodzin - żywotność wkładów separatora. Zwarta konstrukcja - brak przeglądów typowych dla innych sprężarek. Dożywotnia gwarancja na łopatki. 5 lat gwarancji na stopień sprężający bez limitu motogodzin - brak nieprzewidzianych kosztów. NAJNIŻSZE KOSZTY ZA ENERGIĘ Sprężone powietrze jest bardzo drogie. Przy 4 tys. godzin pracy koszt energii zużytej przez sprężarkę zrównuje się z ceną jej zakupu. Najwyższa sprawność energetyczna - brak zjawiska wentyla. Niezmienność sprawności energetycznej - dynamiczne samouszczelnienie stopnia. Praca w optimum energetycznym - indywidualny typ stopnia sprężającego dla każdej sprężarki. Bezstratny energetycznie układ przeniesienia napędu - bezpośrednie sprzęgło podatne.

9