Dobór sprężarki ze względu na zapotrzebowanie sprężonego powietrza

Sprężarki powietrza stanowią podstawowe wyposażenie dużych zakładów przemysłowych oraz małych warsztatów i malarni. Od prawidłowego doboru wielkości i ilości tych urządzeń zależy zarówno jakość produktu finalnego, a także koszt, jaki ponosi właściciel za wytworzenie 1 m3 powietrza. Dlatego tak ważne jest, aby układ sprężarkowy był maksymalnie dopasowany do aktualnego zapotrzebowania na sprężone powietrze. Zapotrzebowanie na sprężone powietrze przeważnie nie jest stałe, a fluktuacje przepływu powodują, że nieekonomicznym jest utrzymywanie jednej dużej sprężarki odpowiadającej całkowitemu zużyciu powietrza. O wiele bardziej korzystnym rozwiązaniem jest zastosowanie dwóch (lub więcej) mniejszych urządzeń współpracujących ze zbiornikiem wyrównawczym. W takim układzie jedna sprężarka pracuje jako podstawowa, pozostałe są sukcesywnie uruchamiane w miarę wzrostu zapotrzebowania na sprężone powietrze.

Jednocześnie, korzystając np. z dwóch sprężarek użytkownik ma gwarancję ciągłości produkcji w momencie, gdy jedna
z nich zawiedzie. Pierwszy aspekt, który musimy rozważać to wielkość sprężarki, która musi być odpowiednia do maksymalnego zapotrzebowania. Pamiętać przy tym należy jak zmienia się zapotrzebowanie w ciągu przeciętnego dnia pracy, czy jego wartość jest w miarę stała, czy i jak często pojawiają się spadki (najlepiej określić je procentowo).
Te wymienione elementy pozwolą poprawnie określić wielkość i ilość sprężarek oraz wielkość zbiornika ciśnieniowego.

Wielkość zapotrzebowania na sprężone powietrze dla narzędzi pneumatycznych takich, jak pistolet pneumatyczny można oszacować na podstawie ich ilości (szt.) oraz maksymalnego poboru powietrza, które zawsze podawane jest przez producenta narzędzi. Przy obliczeniach należy jednak pamiętać o uwzględnieniu kilku istotnych współczynników korekcyjnych.

Ponieważ żadne narzędzie nie pracuje bez przerwy jego efektywny czas pracy określa się dzieląc sumę czasów pracy przez bazowy czas pracy (np. 60 min.)

25 min / 60 min x 100% = 41,6%

Przykładowe procentowe zużycie powietrza:
Wiertarka 30%
Szlifierka 40%
Pistolet przedmuchowy 10%

Nie zdarza się również, aby wszystkie odbiory pracowały jednocześnie. Dlatego też przyjęło się stosować w obliczeniach tzw. współczynnik jednoczesności pracy, który określany jest empirycznie. Poniższa tabela przyporządkowuje poszczególne współczynniki jednoczesności (Cf) odpowiedniej liczbie narzędzi pracujących w tym samym czasie (N).

Aby obliczyć łączne zapotrzebowanie wszystkich narzędzi pneumatycznych pracujących w zakładzie należy uwzględnić rodzaj i ilość narzędzi, współczynnik jednoczesności, całkowity czas załączania oraz jednostkowe zużycie powietrza przez każde z nich.

Łączna wydajność sprężarki powietrza (lub sprężarek) musi odpowiadać zapotrzebowaniu dla pracujących w układzie narzędzi, ale także musi uwzględnić pewien margines bezpieczeństwa. Składają się na niego:

1. (S) Straty spowodowane wyciekami sprężonego powietrza (przyjmuje się wartość 5–25%)
2. (R) Rezerwa na rozbudowę sieci, która wynika ze sposobu obliczania średnic rurociągów w oparciu o przepływ. Wynosi ona 10 –100%
3. (B) Współczynnik bezpieczeństwa w granicach 5–15%

Uwzględniając powyższe obliczenia przepływu oraz niezbędne współczynniki korekcyjne określamy łączne zapotrzebowanie na sprężone powietrze w układzie (Qtot):

Qtot = [Qcf x (100 + S + R + B)] / 100 = [584 x (100 + 15 + 10 + 15)] / 100 = 818 l/min = 0,83 m3/min

Obliczone w ten sposób zapotrzebowanie odpowiada np. sprężarce Automan typu AC75 E 500 TS, dla której skok tłoka wynosi 50,0 m3/h.
Jest to urządzenie zawierające zintegrowany zbiornik buforowy 500 l oraz rozruch silnika.