Dlaczego sprężarki śrubowe są liderem wyboru w zastosowaniach przemysłowych do dostarczania powietrza?

Sprężarki powietrza zawsze włączone w zakładach produkcyjnych

Te fabryki, które działają nieprzerwanie i wymagają ciągłego zasilania swoich systemów powietrzem w celu zapewnienia gładkiego przebiegu operacji, muszą być wyposażone w sprężarki śrubowe. Konstrukcja obrotowa zapewnia nieprzerwany przepływ powietrza oraz stałą dostawę powietrza i zapobiega przegrzewaniu się. Sprężarki tłokowe wymagają przerw w pracy i okresów chłodzenia, natomiast sprężarki śrubowe pracują nieustannie – w ciągu dnia i w nocy, podczas długotrwałych cykli eksploatacyjnych oraz w weekendy. Ten schemat został potwierdzony w branży motocyklowej oraz farmaceutycznej, gdzie przerwy w produkcji powodują ogromne straty – jak pokazuje badanie Instytutu Ponemon z 2023 r., według którego koszt jednogodzinnej przerwy w produkcji wynosi 740 000 dolarów amerykańskich. Ich konstrukcja umożliwia utrzymanie niskiego poziomu wibracji oraz niskiego zużycia komponentów; dzięki wbudowanym sygnałom ostrzegawczym przed koniecznością konserwacji unika się częstych interwencji serwisowych i awarii. Czas pracy maszyny, w którym pozostaje ona dostępna, to czas, w którym sprężone powietrze jest dostarczane do całego procesu produkcyjnego. W wielu operacjach przemysłowych urządzenia te przestały być jedynie prostym narzędziem i stały się integralną częścią procesu upraszczania funkcjonowania.

Niezawodność okazała się wynosić średnio 20–30 lat przy niewielkich, nieplanowanych przestojach.

Średnia żywotność sprężarek śrubowych przed koniecznością przeprowadzenia istotnych prac serwisowych wynosi około 20–30 lat. Wynika to z ich solidnej konstrukcji, niezawodnego obiegu oleju oraz regularnie wykonywanej konserwacji. Stwierdzono, że sprężarki śrubowe mają o 40% mniej ruchomych części niż starsze sprężarki tłokowe. Podczas przeglądów serwisowych (planowanych co ok. 8000 godzin pracy) technicy nie dokonują rozbioru całej jednostki, lecz ograniczają się do wymiany filtrów, uzupełnienia smaru oraz sprawdzenia napięcia paska napędowego. Wiele raportów fabrycznych potwierdza te dane. Nieplanowane awarie występują średnio w mniej niż 1% przypadków rocznie we wszystkich branżach. Nowsze wirniki w lepszym stanie, inteligentne systemy monitoringu oraz zdalne czujniki — powiadamiające operatorów o początkowych oznakach nieprawidłowości — znacznie ułatwiły dotychczasowe, trudne do rozwiązania problemy. Wiele zakładów zgłasza, że średnio udało im się uniknąć wysokich kosztów napraw oraz uzyskać z tych jednostek dwadzieścia lat bezawaryjnej eksploatacji.

Oszczędności kosztów dzięki inteligentnej kontroli i efektywności energetycznej z wykorzystaniem sprężarek śrubowych

Dopasowanie obciążenia za pomocą napędu o zmiennej prędkości (VSD)

Śrubowe sprężarki mogą teraz być wyposażone w technologię napędu o zmiennej prędkości (VSD), która dostosowuje prędkość silnika do aktualnego zapotrzebowania, umożliwiając tym samym najbardziej efektywną kontrolę wymaganego przepływu powietrza. Z drugiej strony tradycyjne sprężarki o stałej prędkości włączają się i wyłączają cyklicznie, marnując przy tym dużą ilość energii podczas pracy poniżej pełnej mocy. Technologia VSD redukuje marnowanie energii związane z nadmiernym odpowietrzaniem oraz eliminuje uciążliwe skoki ciśnienia. Większość starszych sprężarek traci energię z powodu zmieniającego się zapotrzebowania nawet w zakresie od 20 do 40 procent. Technologia VSD zmniejsza, a nawet całkowicie eliminuje konieczność częstego cyklowania sprężarek lub zwiększania ich rozmiaru w celu utrzymania odpowiedniego ciśnienia. Dzięki temu technologia VSD obniża zużycie energii, wydłuża żywotność komponentów sprężarki oraz zmniejsza obciążenie tych komponentów. Największą zaletą technologii VSD jest możliwość zapewnienia wyższego poziomu zrównoważoności w warunkach zmieniającego się zapotrzebowania charakterystycznego dla produkcji partiiowej i sezonowej.

Śrubowe vs. tłokowe sprężarki: Dane przemysłowe z rzeczywistych warunków eksploatacji wykazują średnie oszczędności energii na poziomie 35%

Dane z terenu pokazują, że śrubowe sprężarki zużywają średnio o 35% mniej energii niż sprężarki tłokowe. Dzieje się tak z trzech głównych powodów:

1. Ciągły ruch obrotowy: oznacza to brak szczytów zapotrzebowania na energię, jakie występują przy ruchu posuwisto-zwrotnym.

2. Zaawansowane technologie uszczelniania pozwalają zmniejszyć straty spowodowane tarciem o 15% lub więcej. To samo dotyczy wycieków powietrza oraz luzów wewnętrznych.

3. Śrubowe sprężarki generują mniej ciepła i lepiej zarządzają ciepłem termicznym. Oznacza to również wyższą sprawność przy większych obciążeniach.

Po modernizacji zakłady produkcyjne działające w branży przetwórstwa spożywczego oraz motocyklowej i samochodowej oszczędzają od 30% do 40% energii. Kluczowe znaczenie ma integracja śrubowych sprężarek z nowoczesnymi strategiami sterowania, która umożliwia osiągnięcie oszczędności energii oraz zrównoważonego rozwoju poprzez odpowiednie zaprojektowanie i sterowanie. Oznacza to obniżenie kosztów energii oraz realizację celów z zakresu zrównoważonego rozwoju.

Niski całkowity koszt posiadania: konserwacja, żywotność i wydajność projektowania
Potencjał zysku dla sprężarek śrubowych z zalewaniem olejem i bezolejowych

W przypadku sprężarek śrubowych początkowy koszt zakupu maszyny jest mniej istotny niż to, jak dobrze maszyna została zaprojektowana do danego zastosowania w całym okresie jej eksploatacji, szczególnie pod kątem standardów jakości powietrza. Jednostki z zalewaniem olejem wydają się tańsze w zakupie, ale wiążą się z szeregiem bieżących kosztów, które mogą być znaczne – np. regularna wymiana oleju oraz wymiana drogich filtrów koalescencyjnych. Dodatkowo, w przypadku zanieczyszczenia powietrza olejem mogą wystąpić koszty związane z drogą likwidacją tego zanieczyszczenia. Z drugiej strony jednostki bezolejowe eliminują wszystkie koszty i problemy związane z użyciem oleju. Interwały konserwacji można również wydłużyć w przypadku jednostek bezolejowych – zwykle do połowy lub jednej trzeciej interwałów wymaganych przy konstrukcjach z zalewaniem olejem, mimo że początkowy koszt zakupu takiej jednostki jest wyższy. Wielu klientów uważa tę opcję za korzystny kompromis.

Dla większości branż sprężarki śrubowe bezolejowe zapewniają lepszą opłacalność, szczególnie w przypadku tych branż, które wymagają jakości powietrza zgodnej z normą ISO 8573-1 Klasy 0. Sprężarki śrubowe bezolejowe zapewniają jakość powietrza uniemożliwiającą zanieczyszczenie produktów. Zgodnie z niedawnym badaniem przeprowadzonym przez Instytut Ponemon, średnie koszty ponoszone przez firmę w przypadku zanieczyszczenia produktu wynoszą około 740 tys. USD, przy czym nie uwzględniono w tej kwocie kosztów zakupu sprężarki bezolejowej. Dodatkowo nie ma potrzeby inwestycji w ulepszenie systemu filtracji – sprężarki bezolejowe nie wymagają stosowania oleju. W procesach, w których czystość powietrza nie jest tak krytyczna, sprężarki z zalewaniem olejem pozostają nadal wiarygodną opcją dla większości branż. Interwały konserwacji sprężarek z zalewaniem olejem są elastyczne i zazwyczaj mieszczą się w ramach budżetu operacyjnego.

Ciągła i stabilna dostawa sprężonego powietrza do wrażliwych zastosowań przemysłowych

Stabilne ciśnienie i przepływ dla procesów wymagających wysokiej precyzji (CNC, automatyka, opakowywanie)

Kompresory śrubowe zapewniają strumień sprężonego powietrza znacznie bardziej gładki i stabilny niż kompresory tłokowe, co oznacza mniejsze wahania ciśnienia – czynnik kluczowy w wielu zastosowaniach, takich jak obróbka CNC, automatyzacja robotyczna oraz szybka pakowanie. Jeśli ciśnienie powietrza dostarczanego do procesu jest zbyt wysokie lub zbyt niskie, mogą wystąpić problemy, takie jak niedokładne pomiary części, błędowa montaż składników lub całkowity awaria uszczelek pneumatycznych. Zawory pneumatyczne wymagają precyzyjnego sterowania ciśnieniem, lasery muszą być przycinane przy stałym przepływie powietrza, a warunki próżniowe muszą być utrzymywane przez cały czas trwania procesu produkcyjnego. Przerwanie produkcji w zakładzie jest bardzo kosztowne; badanie niezawodności kompresorów powietrza w przemyśle motocyklowym, opublikowane w 2023 r. w magazynie IMPO, szacuje, że producenci samochodów mogą ponosić straty sięgające nawet 50 000 USD za każdą godzinę postoju produkcyjnego.

Klasa 0 – kompresory śrubowe bezolejowe dla przemysłu spożywczego, farmaceutycznego, elektronicznego i innych

Dla czystości powietrza na poziomie 0,01 mg/m³ przemysły, które nie mogą tolerować żadnego zanieczyszczenia węglowodorami, polegają na bezolejowych sprężarkach śrubowych certyfikowanych zgodnie z klasą 0. Na tym poziomie nie występuje ryzyko wzrostu mikroorganizmów na powlekanych tabletkach, brak wadliwych połączeń lutowanych w złożeniach elektronicznych oraz brak obcego smaku w produktach spożywczych i napojach. W zakresie filtrowania cząstek o rozmiarze aż do 0,01 mikrona ich powietrze jest o 99,99% czystsze niż powietrze uzyskiwane za pomocą sprężarek smarowanych. Wersja z 2023 r. technicznego raportu ISO ISO TR 8573-9 stwierdza, że ich powietrze jest o 99,99% czystsze niż powietrze uzyskiwane za pomocą sprężarek smarowanych. Te sprężarki spełniają również wymagania przepisów FDA 21 CFR część 11 oraz załącznika 1 do wytycznych UE dotyczących dobrej praktyki wytwarzania (GMP). Dlatego też rozsądne firmy z różnych sektorów przemysłu coraz częściej je wdrażają. Ponadto będą one wymagały mniejszej liczby ulepszeń systemów filtracji, ponieważ utrzymanie niższego stopnia filtracji jest tańsze niż jego wymiana.

Często zadawane pytania  

Jakie są korzyści wynikające z zastosowania sprężarki śrubowej zamiast sprężarki tłokowej?

Zaletą sprężarki śrubowej jest możliwość jej stosowania w sposób ciągły w kluczowych procesach produkcyjnych. Wynika to z faktu, że sprężarki śrubowe zapewniają gładki i ciągły przepływ powietrza bez ryzyka przegrzania lub utraty mocy.

Ile lat działają sprężarki śrubowe przed wystąpieniem uszkodzenia?

Niesprawności eksploatacyjne sprężarki śrubowej występują zwykle po 20–30 latach eksploatacji. Jest to związane z dobrą konstrukcją tych urządzeń, obecnością skutecznych systemów rozprowadzania oleju oraz regularnym i właściwym serwisowaniem.

Jaka jest zaleta zastosowania technologii napędu o zmiennej prędkości obrotowej (VSD) w sprężarkach śrubowych?

Obecność technologii VSD oznacza, że sprężarka śrubowa może pracować z maksymalną wydajnością. Dzieje się tak dlatego, że sprężarka dostosowuje się do aktualnych potrzeb, eliminując niepotrzebne zużycie energii i skoki ciśnienia oraz minimalizując zużycie części.

Dlaczego przemysł wybiera sprężarki śrubowe bezolejowe zamiast olejowych?

W branżach takich jak elektronika, przemysł spożywczy i farmaceutyczny, gdzie czystość powietrza ma duże znaczenie, a koszty konserwacji związanych z olejem oraz zanieczyszczenia olejem stanowią problem, wybierane są bezolejowe sprężarki śrubowe zamiast sprężarek z podlewaniem olejem.