Πόσο σωστό είναι το αεροστάσιό σας; – Επιλογή κατάλληλου αεροφυλακίου (Μέρος 3)

Ο ρόλος των αεροφυλακίων στην απόδοση και την ασφάλεια του συστήματος πεπιεσμένου αέρα

Τα αεροφυλάκια πεπιεσμένου αέρα συχνά παραβλέπονται. Δεν έχουν κινούμενα μέρη (με εξαίρεση τις αποστραγγίσεις) και συνήθως λειτουργούν αθόρυβα και αξιόπιστα — εφόσον η αποστράγγιση συντηρείται σωστά. Παρέχουν αποθήκευση για την απορρόφηση αιχμών ζήτησης και περιορίζουν τους κύκλους φόρτισης/εκφόρτισης των συμπιεστών. Όταν επιλεγούν και τοποθετηθούν σωστά, επιτρέπουν στους αεροσυμπιεστές να ανταποκρίνονται αποδοτικά και αξιόπιστα στις μεταβολές του συστήματος.

Τα αεροφυλάκια λειτουργούν επίσης ως συλλέκτες υγρασίας, βελτιώνοντας τη λειτουργία των ξηραντών και προστατεύοντας τον πνευματικό εξοπλισμό και την παραγωγή. Από την άλλη πλευρά, τα συμπυκνώματα μπορούν μακροπρόθεσμα να επηρεάσουν τη δομική ακεραιότητα του αεροφυλακίου. Επιπλέον, υπάρχουν βασικές αλλά απολύτως κρίσιμες απαιτήσεις ασφάλειας. Συνεπώς, η επιλογή αεροφυλακίων πρέπει να λαμβάνει υπόψη τόσο την απόδοση όσο και την ασφάλεια.

Βασικές παράμετροι σχεδιασμού

Οι τρεις θεμελιώδεις παράμετροι κατά τον σχεδιασμό ενός σταθμού πεπιεσμένου αέρα είναι η παροχή, η πίεση και η ποιότητα του αέρα.

Αυτές καθορίζουν το μέγεθος όλων των εξαρτημάτων (φίλτρα, ξηραντές, δίκτυα), συμπεριλαμβανομένων και των αεροφυλακίων. Κάθε στοιχείο πρέπει να έχει μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση λειτουργίας υψηλότερη από την πίεση λειτουργίας του αεροσυμπιεστή.

Παράδειγμα: Για παράδειγμα, για έναν αεροσυμπιεστή με ονομαστική πίεση 8,5 bar(g), όλος ο εξοπλισμός κατάντη — φίλτρα, ξηραντές, αεροφυλάκια και δίκτυα — πρέπει να είναι πιστοποιημένος για τουλάχιστον αυτή την πίεση.

Ασφάλεια πάνω απ’ όλα

Τα αεροφυλάκια κατασκευάζονται για συγκεκριμένες απαιτήσεις πίεσης και πρέπει απαραιτήτως να συμμορφώνονται με τον ευρωπαϊκό κανονισμό PED 2014/68/EU. Μπορούν να κατασκευαστούν για οποιαδήποτε απαίτηση πίεσης, με τα πιο συνηθισμένα να είναι τυποποιημένα για μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση 11, 16 και 40 bar(g).

Επιπροσθέτως, κάθε αεροφυλάκιο πρέπει να διαθέτει:

• Μανόμετρο, το οποίο πρέπει να μετρά πίεση τουλάχιστον έως τη μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση λειτουργίας. Επιπλέον, πρέπει να έχει επαρκές μέγεθος και ακρίβεια ώστε η ένδειξη να είναι ευδιάκριτη με μια ματιά. Η τοποθέτησή του πρέπει να γίνεται σε εύκολα προσβάσιμη και ορατή θέση. Συνιστάται επίσης η εγκατάσταση απομονωτικής βάνας μεταξύ του μανόμετρου και της δεξαμενής αποθήκευσης. Με αυτόν τον τρόπο, σε περίπτωση που απαιτηθεί αντικατάσταση του μανόμετρου, δεν είναι απαραίτητη η διακοπή λειτουργίας του συστήματος ούτε η εκτόνωση της πίεσης από τη δεξαμενή.
• Βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης (ασφαλιστικό), η οποία πρέπει να είναι διαστασιολογημένη για την πλήρη παροχή πεπιεσμένου αέρα του συστήματος και να ρυθμίζεται ώστε να ανοίγει σε πίεση λίγο μικρότερη ή ίση με τη μέγιστη επιτρεπόμενη πίεση λειτουργίας του αεροφυλακίου.

  Οι βαλβίδες εκτόνωσης πρέπει να τοποθετούνται σε σημεία όπου μπορούν να επιθεωρούνται εύκολα και, δεδομένου ότι θεωρητικά μπορούν να ανοίξουν οποιαδήποτε στιγμή, πρέπει να εγκαθίστανται με τέτοιον τρόπο ώστε να μην υπάρχει κίνδυνος τραυματισμού προσωπικού από τη ροή του αέρα.

  Σημαντικό: Δεν επιτρέπεται η τοποθέτηση απομονωτικής βάνας μεταξύ αεροφυλακίου και βαλβίδας εκτόνωσης.

• Βαλβίδα αποστράγγισης. Η αποστράγγιση πρέπει να συνδέεται στο χαμηλότερο σημείο της δεξαμενής. Όσον αφορά τον τύπο της αποστράγγισης, υπάρχουν πολλές διαθέσιμες επιλογές. Η χειρότερη επιλογή είναι η χειροκίνητη βάνα. Παρότι είναι φθηνή στην αγορά και εύκολη στην εγκατάσταση, στην πράξη είτε παραμένει κλειστή και δεν εκτελεί τη λειτουργία της είτε μένει ανοικτή και προκαλεί σημαντική σπατάλη πεπιεσμένου αέρα.

  Στη ΒΑΜΒΑΚΑΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ διαθέτουμε οικονομικά αποδοτικές λύσεις αποστράγγισης μηδενικών απωλειών (zero loss drains). Οι συγκεκριμένες βαλβίδες αποστράγγισης ανοίγουν μόνο όταν υπάρχει συμπύκνωμα προς απόρριξη. Συνιστάται η επιλογή μοντέλων με κουμπί δοκιμής λειτουργίας και ο τακτικός έλεγχός τους, όπως οι ECO-DRAIN της KAESER.

Πού και γιατί να τοποθετηθεί αποθήκευση

Τα αεροφυλάκια πρέπει να τοποθετούνται έτσι ώστε να σταθεροποιούν την πίεση, να απορροφούν αιχμές ζήτησης και να υποστηρίζουν τη σωστή διαχείριση των συμπυκνωμάτων, χωρίς να προσθέτουν πτώση πίεσης στο δίκτυο. Η βέλτιστη πρακτική, όπου είναι εφαρμόσιμη, περιλαμβάνει την τοποθέτηση 2 δεξαμενών.

Το πρώτο, το «υγρό» αεροφυλάκιο, τοποθετείται αμέσως μετά τον συμπιεστή και πριν από το στάδιο ξήρανσης. Εκεί λειτουργεί ως buffer, εξομαλύνει τις διακυμάνσεις και βοηθά στον αρχικό διαχωρισμό συμπυκνωμάτων. Προϋπόθεση είναι η σωστή αυτόματη αποστράγγιση, ιδανικά τύπου zero-loss.

Το δεύτερο, το «ξηρό» αεροφυλάκιο, τοποθετείται μετά τον ξηραντή και τα τελικά φίλτρα, πριν από το δίκτυο διανομής. Έτσι προσφέρει αποθήκευση ξηρού αέρα, βελτιώνει την απόκριση σε αιχμές και μειώνει τις πτώσεις πίεσης προς τους καταναλωτές.

Σε εφαρμογές με έντονες και απότομες αιχμές κατανάλωσης, συχνά αποδίδει η προσθήκη ενός μικρού αεροφυλακίου κοντά στο σημείο χρήσης. Με αυτόν τον τρόπο καλύπτονται οι στιγμιαίες απαιτήσεις χωρίς να στερείται αέρας από όλο το δίκτυο και χωρίς να εμφανίζονται απότομες πτώσεις πίεσης στη γραμμή.

Διαστασιολόγηση – ο όγκος μετράει

Η αποθήκευση αφορά τον όγκο, επομένως το μέγεθος του αεροφυλακίου είναι κρίσιμο. Ο υπολογισμός των απαιτήσεων αποθήκευσης συνήθως δεν είναι δύσκολος και μια ελαφρά υπερδιαστασιολόγηση σπάνια έχει αρνητικές επιπτώσεις. Η υποδιαστασιολόγηση, αντίθετα, δημιουργεί σοβαρά λειτουργικά προβλήματα.

Για κοχλιοφόρους αεροσυμπιεστές βάσης (base-load), συνιστάται όγκος αεροφυλακίου που να εξασφαλίζει διατήρηση της παροχής του συστήματος για τουλάχιστον 30 δευτερόλεπτα. Αυτό προσφέρει επαρκή χρόνο απόκρισης για την εκκίνηση και φόρτιση συμπιεστή ώστε να καλυφθεί η ζήτηση χωρίς σημαντική πτώση πίεσης που θα μπορούσε να επηρεάσει την παραγωγή.

Οι συστάσεις όγκου αποθήκευσης διαφοροποιούνται ανάλογα με τον τύπο ελέγχου (σταθερών στροφών, μεταβλητής παροχής). Ωστόσο, όταν ο συμπιεστής βάσης φορτίζει και αποφορτίζει συχνά, ένας αξιόπιστος γενικός κανόνας είναι:

Όγκος αεροφυλακίου ≈ 30% της μέγιστης παροχής του αεροσυμπιεστή βάσης.

Βάρος και μηχανική στήριξη

Συχνά δεχόμαστε την ερώτηση αν είναι αποδεκτό να τοποθετηθεί ένα αεροφυλάκιο σε πατάρι. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα αεροφυλάκια μπορούν να γεμίσουν με νερό αν η βαλβίδα αποστράγγισης δεν λειτουργεί, επομένως στους υπολογισμούς φορτίου πρέπει να λαμβάνεται υπόψη το μέγιστο βάρος της δεξαμενής όταν είναι πλήρης με νερό.

Όλα τα αεροφυλάκια διαθέτουν βάσεις στήριξης (πέλματα) για να αγκυρώνονται με ασφάλεια. Οι δεξαμενές αποθήκευσης πεπιεσμένου αέρα περιέχουν τεράστιο ποσό αποθηκευμένης ενέργειας. Όταν συμπιέζουμε αέρα, αποθηκεύουμε ενέργεια· καθώς η πίεση μειώνεται και ο αέρας ρέει προς το σημείο χρήσης, αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται.

Η ανεπαρκής στήριξη των αεροφυλακίων μπορεί να οδηγήσει σε καταστροφικές αστοχίες. Πέραν αυτού, οι δεξαμενές είναι συχνά ψηλές και κατασκευασμένες από χάλυβα και συνεπώς δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να υπάρχει κίνδυνος ανατροπής τους.

Περιοδικός έλεγχος

Τα αεροφυλάκια πρέπει να αξιολογούνται και να επιθεωρούνται σε τακτική βάση, ώστε να διασφαλίζεται ότι βρίσκονται σε ασφαλή κατάσταση λειτουργίας. Ορισμένα αεροφυλάκια διαθέτουν ανθρωποθυρίδα για σκοπούς εσωτερικής επιθεώρησης. Συνεπώς, είναι κρίσιμο να προβλέπεται επαρκής χώρος συντήρησης γύρω από το αεροφυλάκιο.

Σύμφωνα με την ισχύουσα ευρωπαϊκή νομοθεσία, τα αεροφυλάκια πρέπει να επιθεωρούνται κάθε 5 χρόνια από εξωτερικό, πιστοποιημένο φορέα, προκειμένου να επιβεβαιώνεται ότι παραμένουν κατάλληλα για χρήση.

Επίλογος

Οι δεξαμενές αποθήκευσης εργάζονται αθόρυβα αλλά καθοριστικά στο σύστημα πεπιεσμένου αέρα. Μειώνουν τους κύκλους λειτουργίας και τη φθορά των συμπιεστών, απομακρύνουν υγρασία προστατεύοντας πνευματικά εργαλεία και εξοπλισμό παραγωγής, και αποθηκεύουν αέρα για σύντομες περιόδους υψηλής ζήτησης. Σε σύγκριση με άλλα στοιχεία του συστήματος, απαιτούν ελάχιστη προσοχή — αρκεί να εγκαθίστανται σωστά και να προστατεύονται κατάλληλα.

Για εξειδικευμένη υποστήριξη στον σχεδιασμό, τη διαστασιολόγηση ή τη βελτιστοποίηση συστημάτων πεπιεσμένου αέρα, οι εξειδικευμένοι συνεργάτες της ΒΑΜΒΑΚΑΣ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ μπορούν να σας υποστηρίξουν με τεχνική συμβουλευτική, βασισμένη στις πραγματικές ανάγκες της εγκατάστασής σας.