Dodatkowy zbiornik do kompresora – jak dobrać i podłączyć?

Kompresor nie zawsze musi natychmiast reagować na każdy chwilowy wzrost zapotrzebowania na sprężone powietrze. W wielu warsztatach i zakładach przemysłowych dobrym sposobem na zwiększenie elastyczności instalacji jest zastosowanie dodatkowego zbiornika, który pełni funkcję magazynu i bufora.

Dodatkowy zbiornik do kompresora może zwiększyć dostępny zapas powietrza, ograniczyć wahania ciśnienia oraz zmniejszyć częstotliwość cykli załączania sprężarki w instalacjach pracujących ze zmiennym poborem. Nie zwiększa jednak rzeczywistej wydajności samego kompresora. Dlatego przed zakupem warto przeanalizować zarówno zapotrzebowanie odbiorników, jak i dostępne zbiorniki do kompresora.

Po co stosować dodatkowy zbiornik do kompresora?

Zbiornik sprężonego powietrza pełni funkcję bufora pomiędzy sprężarką a odbiornikami. W okresie mniejszego poboru gromadzi sprężone powietrze, które może zostać wykorzystane wtedy, gdy kilka narzędzi lub maszyn nagle zacznie pracować jednocześnie.

Ma to szczególne znaczenie przy urządzeniach pracujących cyklicznie, takich jak siłowniki pneumatyczne, klucze udarowe, pistolety przedmuchowe czy maszyny pobierające przez krótki czas dużą ilość powietrza.

Dodatkowa pojemność może pomóc:

• pokryć krótkotrwałe skoki zapotrzebowania,
• ograniczyć gwałtowne spadki ciśnienia,
• zmniejszyć częstotliwość uruchamiania i zatrzymywania niektórych sprężarek,
• ustabilizować zasilanie odbiorników pneumatycznych,
• zwiększyć czas dostępny na reakcję układu sterowania kompresorem,
• częściowo wspomóc wykraplanie kondensatu wraz z ochładzaniem sprężonego powietrza.

Trzeba jednak wyraźnie rozróżnić pojemność magazynową od wydajności sprężarki. Jeżeli kompresor dostarcza 1000 l/min, dodatkowy zbiornik nie sprawi, że po dłuższym czasie instalacja będzie mogła stale zużywać 1500 l/min. Zapas powietrza pozwoli jedynie przez ograniczony czas pokryć różnicę pomiędzy produkcją a poborem.

Nie należy również zakładać, że większy zbiornik automatycznie obniży zużycie energii. Może ograniczyć częste cykle załączania, ale rzeczywiste zużycie energii zależy także od typu sprężarki, sterowania, ciśnienia roboczego, nieszczelności oraz profilu poboru powietrza.

Jak dobrać pojemność zbiornika?

Nie istnieje jedna uniwersalna pojemność odpowiednia dla każdego kompresora. Zbiornik powinien zostać dobrany do wydajności sprężarki, charakteru poboru oraz dopuszczalnego spadku ciśnienia.

Przed wyborem należy określić:

• wydajność kompresora wyrażoną jako rzeczywista ilość dostarczanego powietrza,
• minimalne i maksymalne ciśnienie pracy instalacji,
• średnie zużycie powietrza,
• maksymalne chwilowe zapotrzebowanie odbiorników,
• czas trwania największych skoków poboru,
• liczbę urządzeń pracujących równocześnie,
• częstotliwość cykli pracy sprężarki,
• przyszłą rozbudowę instalacji.

W uproszczeniu ilość użytecznego powietrza zgromadzonego w zbiorniku zależy od jego objętości oraz różnicy pomiędzy ciśnieniem maksymalnym i minimalnym. Przykładowo zbiornik o pojemności 500 l pracujący pomiędzy około 10 a 8 bar może dostarczyć w przybliżeniu około 1000 l powietrza odniesionego do ciśnienia atmosferycznego. Jest to wartość orientacyjna, nieuwzględniająca między innymi zmian temperatury i strat dynamicznych.

Taki przykład pokazuje, dlaczego sama pojemność w litrach nie wystarcza. Jeżeli odbiornik zużywa dodatkowe 500 l/min ponad aktualną wydajność sprężarki, zapas 1000 l pokryje ten niedobór jedynie przez około dwie minuty.

Jeżeli wysokie zapotrzebowanie występuje stale, rozwiązaniem nie powinno być wyłącznie dokładanie kolejnego zbiornika. W takim przypadku trzeba rozważyć większą lub dodatkową sprężarkę, a przy pracy ciągłej często właściwym kierunkiem są kompresory śrubowe.

Gdzie umieścić dodatkowy zbiornik?

Położenie zbiornika wpływa na jego funkcję. W rozbudowanych instalacjach spotyka się zarówno zbiorniki umieszczone blisko kompresora, jak i dodatkowe zbiorniki zamontowane dalej, w pobliżu odbiorników o dużym chwilowym zapotrzebowaniu.

Zbiornik przed osuszaczem

Zbiornik zamontowany przed osuszaczem jest często określany jako zbiornik mokry. Może pełnić funkcję bufora bezpośrednio za sprężarką oraz wspomagać oddzielanie części kondensatu podczas ochładzania sprężonego powietrza.

W takim układzie szczególnie ważne jest skuteczne odprowadzanie kondensatu. Zbiornik nie zastępuje osuszacza ani systemu uzdatniania powietrza.

Zbiornik za osuszaczem

Zbiornik po stronie osuszonego powietrza magazynuje już przygotowane medium. Może być korzystny tam, gdzie odbiorniki wymagają stabilnego dostępu do osuszonego powietrza oraz występują chwilowe skoki poboru.

Zbiornik blisko dużego odbiornika

W niektórych instalacjach dodatkowy zbiornik umieszcza się lokalnie, blisko maszyny pobierającej okresowo duże ilości powietrza. Pozwala to ograniczyć chwilowy spadek ciśnienia w długiej magistrali, pod warunkiem że średnice przewodów i pozostałe elementy instalacji są prawidłowo dobrane.

Nieprawidłowo dobrana rura może ograniczać przepływ niezależnie od wielkości zbiornika. Dlatego zbiornik, przewody, zawory, filtry, osuszacz i punkty poboru trzeba analizować jako jeden system.

Jak podłączyć dodatkowy zbiornik do kompresora?

Dodatkowy zbiornik włącza się do instalacji sprężonego powietrza przy użyciu przewodów, armatury i złączy przeznaczonych do pracy przy określonym ciśnieniu. Nie powinno się stosować przypadkowych elementów tylko dlatego, że mają odpowiedni gwint lub średnicę.

Przyłączenie powinno uwzględniać między innymi:

• maksymalne dopuszczalne ciśnienie zbiornika,
• ciśnienie maksymalne generowane przez sprężarkę,
• średnicę przewodów odpowiednią do wymaganego przepływu,
• zawór bezpieczeństwa,
• manometr lub możliwość kontroli ciśnienia,
• zawór odcinający umożliwiający serwis,
• odprowadzenie kondensatu,
• prawidłowe podparcie przewodów i zbiornika.

Armatura odcinająca musi być zaprojektowana tak, aby podczas normalnej pracy nie pozostawić zbiornika bez skutecznego zabezpieczenia przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. Rozmieszczenie zaworów bezpieczeństwa i pozostałego osprzętu powinno być zgodne z dokumentacją zbiornika oraz wymaganiami dla urządzeń ciśnieniowych.

Po montażu instalację należy sprawdzić pod kątem szczelności. Nieszczelności w układzie sprężonego powietrza mogą generować stałe straty energii i sprawić, że powiększenie zbiornika nie przyniesie oczekiwanego efektu.

W instalacjach pracujących przy wyższych parametrach wszystkie elementy muszą być dobrane do odpowiedniego ciśnienia. Do takich zastosowań CORMAK oferuje również kompresory wysokociśnieniowe oraz zbiorniki o parametrach dostosowanych do konkretnych układów.

Bezpieczeństwo i eksploatacja zbiornika

Zbiornik sprężonego powietrza jest urządzeniem ciśnieniowym. Nie należy modyfikować jego konstrukcji, wykonywać przypadkowych otworów, spawać króćców ani stosować osprzętu o nieznanych parametrach.

Przed uruchomieniem trzeba sprawdzić:

• maksymalne dopuszczalne ciśnienie robocze,
• stan zaworu bezpieczeństwa,
• szczelność przyłączy,
• stan manometru,
• działanie spustu kondensatu,
• stan powierzchni zbiornika i brak oznak korozji lub uszkodzeń,
• wymagania dotyczące dozoru i okresowych kontroli obowiązujące w danym kraju.

Szczególnego znaczenia nabiera regularne usuwanie kondensatu. Woda gromadząca się na dnie zbiornika może przyspieszać korozję wewnętrzną. W intensywnie eksploatowanych systemach praktycznym rozwiązaniem może być automatyczny spust kondensatu.

Zbiornik powinien być ustawiony zgodnie z instrukcją producenta, zabezpieczony przed przypadkowym uszkodzeniem i dostępny do kontroli oraz serwisu. W większych instalacjach projekt i montaż warto powierzyć osobie posiadającej doświadczenie w systemach sprężonego powietrza i urządzeniach ciśnieniowych.

Należy również pamiętać, że podniesienie ciśnienia roboczego wyłącznie po to, aby zgromadzić więcej energii w zbiorniku, nie jest dobrym sposobem na kompensowanie zbyt małej wydajności instalacji. Wyższe ciśnienie zwiększa obciążenie układu i zazwyczaj podnosi zapotrzebowanie energetyczne sprężania.

Podsumowanie

Dodatkowy zbiornik do kompresora może poprawić pracę instalacji wtedy, gdy występują krótkotrwałe skoki zapotrzebowania, wahania ciśnienia lub zbyt częste cykle pracy sprężarki. Zwiększa zapas sprężonego powietrza, ale nie zwiększa rzeczywistej wydajności kompresora.

Dobór zbiornika powinien uwzględniać wydajność źródła, profil zużycia, zakres ciśnień i czas trwania szczytowego poboru. Równie ważne są miejsce montażu, średnice przewodów, uzdatnianie powietrza, prawidłowa armatura zabezpieczająca oraz regularne odprowadzanie kondensatu.

W małym warsztacie dodatkowy zbiornik może być stosunkowo prostym sposobem na poprawę elastyczności układu. W większym zakładzie powinien być natomiast traktowany jako element całego systemu sprężonego powietrza, projektowanego od sprężarki aż do ostatniego punktu poboru.