Pomiar przepływu powietrza

Pomiar przepływu powietrza pozwala rozpocząć zarządzanie sprężonym powietrzem w przedsiębiorstwie.

Pozwala ocenić stan instalacji sprężonego powietrza oraz jego zmiany w czasie. Pozwala ocenić zużycie sprężonego powietrza przez odbiorniki pneumatyczne oraz produkcję sprężonego powietrza przez sprężarkownię (bo to nie to samo).

Powinien to być proces ciągły, a inwestycja w urządzenia lub usługę szybko się zwróci. Rozpocząć można od zamówienia usługi pomiaru przepływu powietrza w celu zrobienia inwentaryzacji. Taki punkt otwarcia do monitorowania w przyszłości Twojej instalacji sprężonego powietrza.

Koszt jednego wycieku

Dla ciśnienia sprężonego powietrza w instalacji wynoszącego 7 bar, przez otwór o średnicy 0,4 mm traci się ok. 12 l/min. I tego nie słyszysz.

Przez otwór o średnicy 0,8 mm wypływa ponad 46 l/min. I tego dalej nie słyszysz.

Nawet jak to będzie średnica 1 mm, to dalej możesz nie usłyszeć uciekającego powietrza.

Jak policzysz sobie, ile taka strata może kosztować podczas pracy ciągłej przez cały rok, to okaże się, że może przekroczyć 1.000 PLN z powodu tylko jednego otworu.

Zagadnienie detekcji nieszczelności jest bardzo interesujące i warte oddzielnej porady. Teraz chciałbym opowiedzieć o tym, jak zmierzyć przepływ powietrza.

Miernik przepływu powietrza

Do pomiaru potrzebny jest miernik przepływu powietrza (inaczej przepływomierz powietrza). Mierniki występują w zależności od średnicy instalacji sprężonego powietrza w dwóch wersjach:

• Miernik przepływu powietrza zintegrowany na odcinku pomiarowym rury

• Miernik przepływu powietrza z sondą wsuwaną w instalację

Montaż miernika przepływu powietrza

W pierwszym przypadku miernik trzeba dokręcić do instalacji. Wyciąć kawałek rury, nagwintować, wkręcić śrubunek, albo połączyć kołnierzowo w zależności od tego, jaki to jest przepływomierz powietrza.

Istnieje też możliwość przekręcenia szybkozłączy do końcówek rury pomiarowej i podłączenia miernika przepływu powietrza pomiędzy instalację sprężonego powietrza i maszynę / odbiornik pneumatyczny.

W drugim przypadku należy mieć przygotowane przyłącze z zaworem kulowym, przez który wprowadza się sondę i przykręca pierścień blokujący.

Jest jeszcze jedna opcja. Wiercenie w rurociągu pod ciśnieniem i montaż specjalnej opaski z zaworem kulowym. Wiercenie otworu jest bezpieczne dla instalacji, bo ciśnienie sprężonego powietrza wydmuchuje na zewnątrz wszelkie opiłki, ale trzeba do tego celu mieć specjalna wiertarkę.

Potem w zależności od średnicy montuje się odpowiednią opaskę z zaworem kulowym.

W zawór kulowy wprowadza się sondę miernika przepływu powietrza i zabezpiecza się ją, przykręcając do zaworu.

Bardzo ważne jest, by końcówka sondy miernika przepływu powietrza była dokładnie w środku rury. Musisz też znać dokładną średnicę rury, bo wprowadza się ją do nastaw przepływomierza.

Jak zmierzyć średnicę rury?

Na początku musisz zmierzyć średnicę zewnętrzną rury D i podzielić ją przez 2. Będzie to wyznaczony środek rury, gdzie powinna znajdować się końcówka sondy przepływomierza. Nazwijmy tę odległość X.

Potem musisz zmierzyć długość zamontowanego zaworu kulowego Y i dodać ją do wyliczonego X.

Suma X + Y pokazuje, na jaką głębokość należy wprowadzić sondę miernika przepływu powietrza w rurę.

Wartość ta zaznaczona jest na sondzie, co ułatwia jej prawidłowe zamocowanie w instalacji.

Zmierzenie średnicy rury jest więc czynnością zapewniającą prawidłowy montaż sondy. Niektóre rury posiadają nadruk z informacją o średnicy zewnętrznej więc pytanie „Jak zmierzyć średnicę rury?” robi się bezzasadne. Wtedy wystarczy tylko dobrze policzyć, na jaką głębokość należy wsunąć sondę.

W oznaczeniu rury podawana jest też grubość ścianki. Pomniejszając zmierzoną średnicę zewnętrzną rury o dwukrotną wartość grubości ścianki otrzymujemy średnicę wewnętrzną rury.

Musisz mieć świadomość, że różnica we wprowadzonej średnicy wewnętrznej rurociągu to znaczna różnica w wynikach pomiarów.

Przy prędkości przepływu powietrza V = 60 m_N/s

• Dla średnicy wewnętrznej D = 50 mm przepływ wyniesie Q = 0,117 m³_N/s
• Dla średnicy wewnętrznej D = 54 mm przepływ wyniesie Q = 0,137 m³_N/s

• Różnica w średnicy: 8%
• Różnica w przepływie: 17%

Lokalizacja miernika przepływu powietrza

Miernik przepływu powietrza montuje się w miejscu, gdzie chcesz poznać wartość przepływu. Może to być tuż za sprężarką, żeby poznać jej wydajność. Możesz zamontować go za zbiornikiem sprężonego powietrza i wtedy poznasz zużycie powietrza przez instalację pneumatyczną. Możesz miernik przepływu powietrza zamontować przy maszynie jeżeli interesują Cię całkowite koszty jej eksploatacji.

W każdym z tych przypadków musisz jednak uwzględnić to co znajduje się w instalacji pneumatycznej przed miernikiem pomiaru powietrza i odpowiednio wydłużyć bezpośredni odcinek przed przepływomierzem.

Minimalne długości odcinka

Zmiany kierunków, przekrojów instalacji oraz wszelkie zakłócenia przepływu przed punktem montażowym przepływomierza wpływają na dokładność pomiarów i z tego względu wymagane są minimalne długości liniowego odcinka L1 przed sondą pomiarową:

Jeżeli występują przeszkody zakłócające przepływ przed punktem pomiarowym odległość L1 powinna być zmodyfikowana odpowiednio:	L1 (Minimum)
Lekka zmiana kierunku (zmiana<90°)	12 x D
Redukcja średnicy D	15 x D
Zwiększenie średnicy D	15 x D
Kolanko 90°	15 x D
Kolanka 2 x 90° w jednej płaszczyźnie	20 x D
Kolanka 2 x 90° zmiany w trzech płaszczyznach	35 x D
Zawór odcinający	45 x D

D — średnica wewnętrzna rury.

Na wyjściu prostoliniowy odcinek powinien wynosić – 5 x średnica wewnętrzna rury.

Jak zmierzyć przepływ powietrza?

Logistyka pomiarów usługowych zależy od ustaleń z użytkownikiem i czasami trwa chwilę, aby określić tylko wydajność sprężarki, czasami trwa tydzień, żeby zweryfikować profil pracy sprężarek i zużycia sprężonego powietrza.

W wyniku otrzymasz szczegółowy raport, a w nim m.in. wykresy pokazujące przebieg przepływu sprężonego powietrza, poboru energii elektrycznej i zmian ciśnienia.

Przykładowy pomiar przepływu powietrza

Na poniższym wykresie warto popatrzeć na charakterystykę zużycia sprężonego powietrza w okresie 1 doby. Przepływomierz zamontowany był za zbiornikiem, na wyjściu na halę produkcyjną.

Z wykresu wyraźnie widać, że występują trzy poziomy zużycia sprężonego powietrza:

• praca na I zmianę
• praca na II zmianę
• przerwa nocna

Wykresowi towarzyszy jeszcze wykres przebiegu zmian ciśnienia w instalacji.

Na ich podstawie można analizować zarządzanie pracą sprężarek albo zasadność zastosowania sterowania nadrzędnego.

Można jeszcze wyciągnąć jeden wniosek. Sprężarki po II zmianie są wyłączane. Okazuje się, że w ciągu 30-40 minut, całe sprężone powietrze zgromadzone w zbiorniku buforowym ucieka przez nieszczelności w instalacji na hali produkcyjnej. Nawet możesz zobaczyć na filmie jak ucieka.

Każdej nocy po pracy sprężarek tracona jest wymierna ilość sprężonego powietrza i użytkownik ponosi wymierną stratę finansową.

Jakie są koszty tego wycieku? Popatrz na poradę pt. „Jak obliczyć wydajność kompresora”. Podany wzór oraz zasadę zbiornikowego pomiaru wydajności można zastosować również do obliczenia ilości straconego powietrza.

Pierwsze zalecenie to odciąć wyjście na halę produkcyjną zaworem kulowym albo elektrozaworem z programatorem lub podłączonym pod włącznik światła, a potem wykonać detekcję nieszczelności.

Tutaj przydałaby się następna porada o detekcji nieszczelności w instalacji sprężonego powietrza, ale jeżeli chcesz o tym porozmawiać, to zapraszam do osobistego kontaktu.

Natomiast jeżeli chcesz dowiedzieć się jak pomiar przepływu powietrza pomógł dobrać sprężarkę śrubową Champion FM07 to przeczytaj poradę pt. „Sprężarka śrubowa i jej dobór”.