Mikor válasszak fordulatszám-szabályzós kompresszort?
Összegzés:
Nagyon fontos kihangsúlyozni, hogy ha megfelelően méretezzük a kompresszort és az üzemben a sűrített levegő felhasználás szintje konstans, nem periodikus, akkor a fix fordulatszámú berendezés vétele a legjobb döntés. Hogyha ez a kompresszor folyamatosan terhelt üzemben tud járni, akkor a kisebb beruházási költség mellett a villamos energia felhasználása még minimálisan alacsonyabb is, mint a fordulatszám szabályzós gépé. Azonban, ha gyakran változik a sűrített levegő mennyisége, vagy csak időszakosan használ az üzem nagy mennyiséget, esetleg nincsenek pontos adataink zöldmezős beruházásnál a levegő felhasználásról, akkor a fordulatszám szabályzós kompresszor a jó választás. Az átlagosan 2%-kal magasabb beruházási ára nagyon gyorsan, akár pár hónapon belül is megtérülhet és hosszú távon nagymértékben csökkentheti a villamos energia fogyasztást. A javaslat az, hogy fix fordulatszámú gépet a 0,85-0,90-es arányszámig lehet érdemes választani, ezalatt az érték alatt azonban mindenképpen a fordulatszám szabályzós a legjobb választás.
Elemzés:
Manapság egyre elterjedtebb, hogy beruházásoknál, új berendezések vásárlása esetén találkozunk azzal a fogalommal, hogy a vevő szeretné tudni a „teljes életút költséget” (angolul Total Cost of Ownership = TCO). Ez a szám egy eszköz birtoklásának valós költségét mutatja, amiben benne vannak azok az elemek is, amelyeket a berendezés élettartama alatt fog a vevő kifizetni. Megvizsgálva egy csavarkompresszorhoz tartozó TCO értéket, talán némiképp meglepődve láthatjuk, hogy az élettartama során felmerülő költségek 82% át a kompresszor működtetésére, azaz elektromos áramra költjük. E mellett a két számottevő érték a beruházási költség (10%), valamint a gép karbantartása (8%). A jellemző gyakorlat azonban még sok ipari szereplőnél az, hogy a beruházási költséget próbálják minél alacsonyabbra szorítani, de nem veszik figyelembe az egyéb költségeket. Ezen információk fényében érdemes megvizsgálni, hogy hogyan tudjuk csökkenteni az energiaköltségeket és mikor érdemes fordulatszám szabályzós kompresszor vásárlásán gondolkodnunk.
A hagyományos, fix fordulatszámú csavarkompresszorok működését jól jellemzi a nevük. A sűrítőfokozat rotorjai fix fordulatszámon forognak sűrített levegő előállítás közben. A kompresszor vezérlésében be van állítva egy egyedi nyomás sáv. Amikor az üzemben lévő sűrített levegő nyomása a levegő felhasználásának köszönhetően a nyomás sáv alsó értéke alá csökken, akkor azt a vezérlés észleli ezt és elindítja a villanymotort és ezáltal a kompresszort, hogy pótolja az elvesztett nyomást. A kompresszor elkezdi termelni a sűrített levegőt és a sűrített levegős hálózat nyomása elkezd növekedni. Amikor elérjük a nyomás sáv felső határát, akkor a vezérlés észleli ezt ismételten és üresjárati üzembe helyezi a kompresszort, ami során csökkentett terhelés mellett hasznos munka végzése nélkül forog, tehát nem termel a hálózat felé levegőt. A csökkentett teljesítménynek köszönhetően ekkor kevesebb az villamos áram fogyasztás. Amennyiben nincsen számottevő sűrített levegő felhasználás, akkor a kompresszor egy adott idő eltelte után lekapcsol. Ha viszont újra eléri a nyomás a sáv alsó határát, akkor üresjáratból ismét terhelt járatba vált a kompresszor. A sűrített levegő felhasználás egyik fontos mutatója, hogy a fix fordulatszámú kompresszornak mekkora „terhelt / össz. üzemóra arányszáma”, ami azt mutatja, hogy a kompresszor mennyi időt töltött el terhelt üzemben és mennyit üresjáratban.
Ezzel ellentétben a fordulatszám szabályzós kompresszorok az üzem levegőigényéhez igazítják a főmotor fordulatszámát. A kisebb levegőigény és a kisebb fordulatszám kisebb villamos energia fogyasztást is fog jelenteni. Míg a fix fordulatszámú csavarkompresszor folyamatosan ki-be kapcsolgat terhelt és üresjárati üzem között, a fordulatszám szabályzással ellátott gépek folyamatosan változtatják a fordulatszámot és nem kapcsolnak ki, nem mennek át üresjárati üzembe. Az üresjárati üzem azért nem kívánt, mert gyakorlatilag úgy van villamos energia fogyasztása a kompresszornak, hogy nem végez hasznos munkát.
Az ábrán egy fix fordulatszámú (piros) 55kW-os olajbefecskendezéses csavarkompresszor teljesítménygörbéjét láthatjuk. A vízszintes tengelyen a már fentebb kifejtett „terhelt/ össz. üzemóra arányszám” látható, a függőleges tengelyen a bemeneti teljesítmény. Ebbe a koordináta rendszerbe transzformáltuk a fordulatszám szabályzós gép zöld görbéjét, ami azt mutatja, hogy a fix fordulatú gép adott arányszámánál a fordulatszám szabályzós milyen teljesítményt vesz fel. A konkrét példánkban a fix fordulatszámú kompresszor 10.000 terhelt üzemóránál járt és ebből 5300 óra volt terhelt járat. Ez azt jelenti, hogy gyakorlatilag a kompresszor az üzeme felében nem végzett hasznos munkát, nem termelt sűrített levegőt, csak készenlétben forgott.
A diagramon behúztunk egy függőleges egyenest az üzemórákból kalkulált 0,53-as értéknél. Ahol az egyenes metszi a piros és a zöld görbét, látjuk, hogy mekkora teljesítményt vesz fel abban az üzemben a fix és mennyit a fordulatszám szabályzós kompresszor. Leolvasható, hogy a fix fordulatszámú berendezés motorja 18 kW-tal több teljesítményt vesz fel adott üzemi környezetben, azért, mert folyamatosan váltogat terhelt és üresjárati üzem között. Eközben a fordulatszám szabályzós gép folyamatosan terhelt üzemben és teljesítményét változtatva termeli a sűrített levegőt. Egy átlagos magyarországi 0,24 €cent/kWh villamos energia árral számolva az adódik a konkrét példában, hogy a 10.000 üzemóra alatt az adott felhasználási paraméterekkel 43.200 € villamos energia költséget spórolt volna meg az üzem, ha fordulatszám szabályzós kivitelt választ.
Nagyon fontos kihangsúlyozni, hogy ha megfelelően méretezzük a kompresszort és az üzemben a sűrített levegő felhasználás szintje konstans, nem periodikus, akkor a fix fordulatszámú berendezés vétele a legjobb döntés. Hogyha ez a kompresszor folyamatosan terhelt üzemben tud járni, akkor a kisebb beruházási költség mellett a villamos energia felhasználása még minimálisan alacsonyabb is, mint a fordulatszám szabályzós gépé. Azonban, ha gyakran változik a sűrített levegő mennyisége, vagy csak időszakosan használ az üzem nagy mennyiséget, esetleg nincsenek pontos adataink zöldmezős beruházásnál a levegő felhasználásról, akkor a fordulatszám szabályzós kompresszor a jó választás. Az átlagosan 2%-kal magasabb beruházási ára nagyon gyorsan, akár pár hónapon belül is megtérülhet és hosszú távon nagymértékben csökkentheti a villamos energia fogyasztást. A javaslat az, hogy fix fordulatszámú gépet a 0,85-0,90-es arányszámig lehet érdemes választani, ezalatt az érték alatt azonban mindenképpen a fordulatszám szabályzós a legjobb választás.
