Zbiornik wyrównawczy sprężonego powietrza – jak działa, jak dobrać i wyczyścić?

Czym jest zbiornik wyrównawczy sprężonego powietrza?

Definicja i funkcje

Zbiornik wyrównawczy sprężonego powietrza to urządzenie służące do magazynowania sprężonego powietrza w celu zrównoważenia różnic między wytwarzaniem przez sprężarkę a zapotrzebowaniem na sprężone powietrze w systemie. Główne funkcje zbiornika wyrównawczego to:

• Buforowanie zapotrzebowania - utrzymywanie stałego ciśnienia w systemie podczas nagłych, chwilowych wzrostów zapotrzebowania.

• Redukcja częstotliwości załączania sprężarki - zapobieganie częstym cyklom pracy kompresora, co wydłuża jego żywotność.

• Wstępne, niewielkie obniżenie temperatury powietrza ze sprężarki.

• Separacja kondensatu - pomoc w usuwaniu wilgoci i grubszych zanieczyszczeń z powietrza.

• Stabilizacja ciśnienia - utrzymanie jednolitego ciśnienia w całym systemie pneumatycznym i eliminacja pulsacji.

Rodzaje zbiorników

• Zbiorniki mokre (przed stacją osuszania) - umieszczone przed osuszaczem powietrza, pomagają w separacji kondensatu.

• Zbiorniki suche (za stacją osuszania) - umieszczane za osuszaczem zwłaszcza osuszaczem adsorpcyjnym, chronią go przed chwilowym, niekorzystnym dla skuteczności osuszania zwiększeniem prędkości przepływu spr. powietrza oraz zapewniają stabilne ciśnienie w instalacji, stanowiąc akumulator spr. powietrza dla odbiorników.

Czy zbiornik wyrównawczy jest potrzebny?

Argumenty za stosowaniem zbiornika ciśnienia:

1. Stabilizacja ciśnienia w systemie:

   • Zmienne zapotrzebowanie - w wielu aplikacjach zapotrzebowanie na sprężone powietrze jest zmienne. Zbiornik wyrównawczy absorbuje nagłe zmiany, utrzymując stałe ciśnienie.

   • Poprawa jakości procesów - stabilne ciśnienie wpływa na jakość procesów produkcyjnych, zwłaszcza w precyzyjnych aplikacjach.

2. Ochrona sprężarki:

   • Redukcja cykli pracy - częste uruchamianie i zatrzymywanie sprężarki prowadzi do jej szybszego zużycia. Zbiornik zmniejsza częstotliwość tych cykli.

   • Efektywność energetyczna - dłuższe cykle pracy sprężarki są bardziej efektywne energetycznie.

3. Usuwanie kondensatu:

   • Separacja wilgoci – zbiornik sprzyja separacji wilgoci z powietrza, co chroni narzędzia pneumatyczne i urządzenia przed korozją.

4. Bufor awaryjny:

   • Zapewnienie ciągłości pracy - w przypadku awarii sprężarki, zbiornik może zapewnić krótkotrwałe zasilanie systemu sprężonym powietrzem.

Kiedy zbiornik może być zbędny?

1. Małe systemy z jednostajnym zapotrzebowaniem i relatywnie długą instalacją spr. powietrza - w aplikacjach, gdzie zapotrzebowanie na sprężone powietrze jest stałe i przewidywalne, zbiornik może być mniej istotny.

2. Nowoczesne sprężarki śrubowe z regulacją obrotów - sprężarki wyposażone w falowniki mogą dostosowywać wydajność do aktualnego zapotrzebowania, redukując potrzebę stosowania dużego zbiornika.

Jednak nawet w tych przypadkach zbiornik o mniejszej pojemności może przynieść korzyści w stabilizacji ciśnienia i ochronie systemu. Dlatego producenci sprężarek oferują często wersje swoich urządzeń już z wbudowanym zbiornikiem.

Czy w zbiorniku wyrównawczym powinno być ciśnienie?

Zasada działania zbiornika – jak działa zbiornik wyrównawczy powietrza?

Zbiornik wyrównawczy działa na zasadzie magazynowania sprężonego powietrza pod określonym ciśnieniem. Tak, w zbiorniku wyrównawczym powinno być ciśnienie, ponieważ jest to jego podstawowa funkcja. Zbiornik jest zaprojektowany do pracy pod określonym ciśnieniem roboczym, które powinno być zgodne z parametrami systemu. Ciśnienie w zbiorniku waha się między wartościami minimalnymi i maksymalnymi, w zależności od cyklu pracy (nastaw cisnienia) danej sprężarki i od poboru powietrza.

Bezpieczeństwo i normy

Zbiornik musi być wyposażony w zawór bezpieczeństwa, który zapobiega przekroczeniu dopuszczalnego ciśnienia. Zgodnie z przepisami, zbiorniki ciśnieniowe podlegają okresowym kontrolom technicznym przez UDT. Zbiorniki powinny być zgodne z normami, takimi jak Dyrektywa Ciśnieniowa PED w Unii Europejskiej i posiadać odpowiednią dokumentację, tzw. paszport. Dokumentację taką zapewnia producent zbiornika.

Dobór i instalacja zbiornika wyrównawczego

Jak dobrać odpowiedni zbiornik?

1. Obliczenie pojemności:

   • Pojemność zbiornika zależy od:

   • Wydajności Sprężarki (Q) - w m³/min.

   • Charakterystyki poboru powietrza - stały czy zmienny.

   • Ogólna zasada:

   • Pojemność zbiornika (V) = Q / 1,7 [m3]

   • Dla sprężarki stałoobrotowej, o wydajności 1 m³/min zalecany jest zbiornik o pojemności około 1 ,5 do 2 m³.

2. Rodzaj zbiornika:

   • Pionowy czy poziomy - wybór zależy od dostępnej przestrzeni i preferencji instalacyjnych.

   • Przyłącza sprężonego powietrza : W przypadku większych zbiorników (V > 5-6 m3) należy rozważyć zainstalowanie zbiornika z większymi portami przyłączeniowymi spr. powietrza : wlot/wylot, np. DN 100 zamiast standardowych G2”.

3. Materiał i powłoka:

   • Stal węglowa czy nierdzewna - w zależności od środowiska pracy i wymagań dotyczących czystości powietrza.

   • W przemyśle używane są także zbiorniki w wersjach: ocynkowanej oraz malowanej dodatkowo wewnętrznie farbą antykorozyjną.

Instalacja zbiornika ciśnienia

Wybierając lokalizację montażu zbiornika buforowego, należy wybrać miejsce blisko sprężarki powietrza, bowiem zmniejsza to straty ciśnienia. Montaż należy zaplanować w miejscu o dobrej wentylacji, gdyż zapobiega to kondensacji wilgoci. Warto mieć na uwadze elementy dodatkowe takie jak zawory odwadniające (automatyczne lub ręczne usuwanie kondensatu), manometry (monitorowanie ciśnienia w układzie), zawory odcinające (ułatwiają serwisowanie). Należy uwzględnić wysokość pomieszczenia dla zbiornika (zwłaszcza dla pionowego, jeśli nie wybrano lokalizacji na zewnątrz) oraz możliwości ustawienia go i zapewnienia miejsca na zainstalowanie zaworu bezpieczeństwa w dennicy górnej.

Konserwacja zbiornika wyrównawczego sprężonego powietrza

Regularna konserwacja zbiornika wyrównawczego jest kluczowa dla zapewnienia jego długotrwałej i bezpiecznej eksploatacji. Obejmuje ona nie tylko okresowe kontrole techniczne, ale także czynności takie jak zabezpieczenie zewnętrzne przed korozją i przed potencjalnymi uszkodzeniami mechanicznymi.

Jak wyczyścić zbiornik wyrównawczy sprężonego powietrza?

Czyszczenie zbiornika (o ile jest możliwe ze względu na konstrukcję) jest istotne z uwagi na gromadzenie się w nim kondensatu, oleju oraz zanieczyszczeń stałych / rdza, które mogą wpływać na jakość sprężonego powietrza i powodować korozję wewnętrzną.

Kroki do wyczyszczenia zbiornika:

1. Wyłączenie systemu - przed rozpoczęciem prac należy całkowicie wyłączyć sprężarkę i odłączyć zbiornik od systemu sprężonego powietrza. Upewnij się, że zbiornik jest pozbawiony ciśnienia, otwierając zawór spustowy i kontrolując manometr.

2. Otwarcie zbiornika - jeśli konstrukcja zbiornika na to pozwala, otwórz dostęp do wnętrza poprzez odpowiednie otwory rewizyjne. W przypadku braku takich otworów, czyszczenie może być ograniczone do płukania i odprowadzania kondensatu.

3. Usunięcie kondensatu i osadów - zbierz zgromadzony kondensat poprzez otwarcie zaworu spustowego. użyj specjalistycznych środków do czyszczenia wnętrza zbiornika, zgodnie z zaleceniami producenta.

4. Inspekcja wnętrza - sprawdź stan wewnętrznych powierzchni pod kątem korozji, pęknięć czy innych uszkodzeń. W razie wykrycia uszkodzeń skonsultuj się z profesjonalistą w celu oceny stanu zbiornika.

5. Płukanie zbiornika - przepłucz zbiornik czystym, suchym powietrzem lub azotem, aby usunąć pozostałości środków czyszczących i zanieczyszczeń.

6. Zamknięcie i uszczelnienie - po zakończeniu czyszczenia zamknij wszystkie otwory, upewniając się, że uszczelki są w dobrym stanie i zapewniają szczelność.

7. Próba ciśnieniowa - przed ponownym uruchomieniem systemu przeprowadź próbę ciśnieniową, aby upewnić się, że zbiornik jest szczelny i gotowy do pracy.

Zbiornik wyrównawczy na zasilaniu czy powrocie?

W kontekście systemów sprężonego powietrza, pytanie o umiejscowienie zbiornika wyrównawczego odnosi się do tego, czy powinien on być zainstalowany na linii zasilającej (przed odbiornikami), czy na linii powrotnej (jeśli taka istnieje).

Optymalne umiejscowienie zbiornika

1. Na linii zasilającej (za sprężarką):

Zbiornik jest instalowany bezpośrednio za sprężarką i osuszaczem, dostarczając sprężone powietrze do systemu. Jest to najczęstsze rozwiązanie, bowiem ma dużo zalet. Zapewnia stabilne ciśnienie dla wszystkich odbiorników, magazynuje sprężone powietrze, umożliwiając pokrycie nagłych wzrostów zapotrzebowania, a po przejściu przez osuszacz powietrze jest suche, co zapobiega korozji w zbiorniku.

2. Na linii powrotnej:

W systemach sprężonego powietrza linia powrotna nie jest typowa, w przeciwieństwie do systemów grzewczych czy hydraulicznych. W niektórych zaawansowanych systemach może istnieć potrzeba magazynowania powietrza po przejściu przez odbiorniki, ale jest to niezwykle rzadkie, niestandardowe rozwiązanie.

Wnioski

• Standardowa praktyka: Zbiornik wyrównawczy sprężonego powietrza powinien być zainstalowany na linii zasilającej, czyli za sprężarką i przed- lub za- systemem uzdatniania powietrza (filtry, osuszacze).

• Kolejność elementów: Typowy układ (80 % instalacji) to : Sprężarka → osuszacz powietrza → zbiornik wyrównawczy → system dystrybucji powietrza → odbiorniki.

• Czynniki do rozważenia:

  • dostępność miejsca - lokalizacja zbiornika powinna uwzględniać dostępność dla konserwacji

  • warunki środowiskowe - unikać miejsc o ekstremalnych temperaturach (np. pomieszczenie kotłowni o podwyższonej temp. otoczenia), lub wilgotności

Znaczenie zbiornika w systemie pneumatycznym

Stabilizacja procesów produkcyjnych

• Precyzyjna kontrola - w aplikacjach wymagających precyzyjnego sterowania, takich jak malowanie natryskowe czy automatyka przemysłowa, stabilne ciśnienie jest kluczowe.

Efektywność energetyczna

• Optymalizacja pracy sprężarki - zbiornik pozwala sprężarce pracować w optymalnym zakresie, co przekłada się na oszczędność energii.

Ochrona urządzeń końcowych

• Redukcja pulsacji - zbiornik działa jako tłumik pulsacji, chroniąc narzędzia i maszyny przed nagłymi zmianami ciśnienia.

Autor:
Krzysztof Kornacki
Product Manager

Autor:
Krzysztof Kornacki
Product Manager