Sprężone powietrze w fabrykach – kosztowe bizancjum

1014

Sprężone powietrze jest jednym z bardziej kosztownych mediów w fabrykach. Wg różnych źródeł (np.: www.7bar.pl, www.leaksrepair.com) szacuje się, że 30-50% wytwarzanego powietrza przez kompresory jest marnotrawione. Nieraz podczas spotkań z klientami ten temat jest podnoszony i same firmy przyznają, że mają takie straty (40%). Nieraz słyszę od firm, że mają jeden kompresor postawiony na fabryce pracujący tylko na wycieki. Można to łatwo to sprawdzić porównując zużycie powietrza podczas produkcji i postoju.

Sprawa wygląda jeszcze mniej ciekawie jeśli weźmie się pod uwagę fakt, że koszt energii elektrycznej w najbliższych latach w Polsce będzie szedł do góry (analitycy Credit Agricole w raporcie Makro Mapa sugerują, że wzrost ten może wynieść nawet 40% dla przedsiębiorstw – dane z 2019 roku).

Ponad 15 lat temu ifm electronic wypuścił na rynek pierwsze mierniki zużycia sprężonego powietrza serii SDxxxx. Obecnie czujniki te są standardem w przemyśle jeśli chodzi o kontrolę zużytego powietrza przez maszyny, linie produkcyjne. Początek wdrożeń czujników w fabrykach był całkiem prosty: instalowano na próbę czujniki u klientów celem sprawdzenia czy instalacja jak jest wyłączona dalej pobiera sprzężone powietrze. Bardzo często okazywało się, że pobrana ilość powietrza przez instalację w czasie postoju (kiedy zużycie miało wynosić zero) przewyższa koszt samego miernika.

Kompresory są standardowym wyposażeniem każdej fabryki i z reguły pracują 7/24. Przeanalizujmy sobie dane kompresora Atlas Copco GA200-100 (producent może być dowolny, poniższa kalkulacja jest zbliżona również dla innych producentów):

Atlas Copco GA200-100, ciśnienie maks. 7,4bar, maksymalna wydajność 35,1 m3/min = 2106 m3/h, moc 200kW. Jeśli uwzględnimy średni koszt energii elektrycznej 1kWh = 0,55 zł (w zależności od regionu stawki mogą się różnić), koszt pracy kompresora wynosi:

1h = 110 zł, 24h = 2 640 zł, 8000h (typowo 1 rok) = 880 000 zł (dane na 2019 rok).

Jeśli przyjąć że 30% wytwarzanego powietrza jest marnotrawione to koszt wycieków powietrza może wynieść 264 000 zł w skali roku. Musimy pamiętać, że średniej wielkości fabryka ma co najmniej kilka takich kompresorów.

Jeśli spojrzymy na koszty eksploatacji kompresora w ujęciu 5 lat to okazuje się, że koszty uzyskania sprężonego powietrza na fabryce wyglądają następująco: 20% koszt zakupu kompresora, 10% serwis, a 70% są to koszty związane z zużyciem energii elektrycznej. Temat wygląda mniej ciekawie jeśli doczyta się raport Makro Mapa od Credit Agricole.

Poniższy wykres pokazuje ile powietrza (pieniędzy) tracimy na wyciekach powietrza.

Brak alternatywnego tekstu dla tego zdjęcia

Nietrudno zauważyć, że koszt wycieku o średnicy 1mm to koszt ok. 2000 zł w skali roku a przy wycieku o średnicy 3mm to już koszty prawie 20 tys. zł. (dane na 2019 rok).

Monitorowanie wycieków to jedno ale pamiętajmy, że monitorowanie ciśnienia (efektywności) to druga sprawa. Jeśli chcemy efektywnie wykorzysztywać urządzenia w fabryce to monitorowanie ciśnienia instalacji jest czymś nieodzownym – potwierdzeniem tego jest poniższy wykres:

Brak alternatywnego tekstu dla tego zdjęcia

Często aby uniknąć nieplanowane przestoje maszyn (z powodu spadków ciśnienia w instalacji) podwyższa się ciśnienie robocze. Efekt uboczny to niestety szybsze zużycie elementów instalacji i większe marnotrawstwo energii elektrycznej. Z drugiej strony zbyt niskie ciśnienie to nieplanowane postoje maszyn lub wolniejsza praca elementów wykonawczych.

Firmy, z którymi rozmawiam twierdzą, że mają pod kontrolą sprężone powietrze, lecz po głębszej rozmowie okazuje się, że dotyczy to wybranych sekcji i przyznają, że występują postoje maszyn z powodu spadków ciśnienia.

Brak alternatywnego tekstu dla tego zdjęcia

Podstawa kompleksowego systemu zarządzania energią wg DIN EN ISO 50001.

Przykładowa aplikacja: monitorowanie sprężonego powietrza i stan maszyn

Przy odpowiedniej strategii związanej z opomiarowaniem instalacji możemy mieć pod kontrolą stan maszyn (olej, łożyska, sprzęgło, smar itd.), zużycie powietrza na instalacji itd. Wszystko w jednym miejscu.

Taki system powinien się składać z:

  • monitorowania drgań (łożysko, sprzęgło, niewyważenie, ogólny poziom drgań inne)
  • pomiar zużycia sprężonego w czasie (np. w ujęciu dobowym aby mieć skalę porównawczą)
  • stan oleju (jakość, wilgotność) w maszynach
  • informacja o ilości smaru (co się dzieje jeśli tego zabraknie na maszynie?)
  • jakość płynów chłodzących (od tego zależy jakość produkowanych elementów i ewentualne przestoje maszyn)
  • pomiar spadków ciśnień (np. na filtrach), przepływu itd.

Zapraszam do współpracy. Bardzo często odwiedzam fabryki badając potrzeby klientów i oferując rozwiązania do monitorowania maszyn i linii produkcyjnych.

Przykład aplikacji:

Autor: Marek Maciejewski