Zbiorniki sprężonego powietrza (air receivers) pełnią w instalacji pneumatycznej kluczowe role: wyrównują pulsacje ciśnienia, magazynują nadmiar powietrza i umożliwiają separację kondensatu. Ich właściwe dobranie, lokalizacja i konserwacja warunkują jakość powietrza dostarczanego do procesów produkcyjnych, minimalizują ryzyko korozji oraz stabilizują pracę sprężarek. W Polsce eksperckie pomiary parametrów pracy i pomiary jakości sprężonego powietrza realizuje Biuro Naukowo-Techniczne SIGMA, co pomaga precyzyjnie określić wymagania dotyczące zbiorników w konkretnej instalacji.
Rola zbiornika sprężonego powietrza
Zbiornik wyrównawczy stanowi bufor między sprężarką a systemem dystrybucyjnym, dzięki czemu:
- wyrównuje wahania ciśnienia wywołane cyklem pracy kompresora,
- magazynuje nadmiar powietrza, umożliwiając szybkie odpowiadanie na krótkotrwałe pikowe zapotrzebowanie,
- ułatwia usuwanie kondensatu z powietrza tuż za sprężarką, chroniąc filtry i osuszacze przed przeciążeniem.
Dzięki temu punkty krytycznego użycia otrzymują stabilne ciśnienie z minimalnymi wahaniami.
Wpływ na jakość i czystość powietrza
Podczas schładzania sprężonego powietrza w zbiorniku część pary wodnej i aerozoli olejowych skrapla się, co:
- Zmniejsza obciążenie osuszaczy i filtrów,
- Umożliwia mechaniczne odprowadzenie skroplin przez odwadniacze,
- Poprawia czystość powietrza procesowego, zmniejszając liczbę cząstek stałych i cieczy w strumieniu.
Separator kondensatu w zbiorniku zbiera większe skropliny, a precyzyjne filtry koalescencyjne za zbiornikiem usuwają drobne aerozole. Biuro Naukowo-Techniczne SIGMA weryfikuje skuteczność tego wstępnego oczyszczania poprzez pomiary zawartości oleju (ISO 8573-2) oraz punktu rosy (ISO 8573-3).
Projektowanie i dobór pojemności
1. Zasada doboru
Zgodnie z zaleceniami, pojemność zbiornika powinna wynosić od 25% do 50% wartości FAD (Free Air Delivery) kompresora wyrażonej w m³/min lub litrach na sekundę. Dla systemu o wydajności 10 m³/min minimalna pojemność wynosi więc 2,5–5 m³.
2. Czynniki wpływające na pojemność
- Zmienność zapotrzebowania: im większe pikowe obciążenia, tym większy bufor.
- Tryb pracy kompresora: sprężarki tłokowe z dużymi pulsacjami wymagają większych zbiorników.
- Zastosowanie osuszania: w układach z adsorpcją– regeneracją powietrze mokre trafia do zbiornika, co zwiększa ilość kondensatu.
Przykładowo, zakład spożywczy o średnim FAD 8 m³/min stosuje zbiornik o pojemności 3–4 m³, co pokrywa krótkie piki zapotrzebowania oraz umożliwia wydzielenie ponad 40 l kondensatu na godzinę.
Lokalizacja i instalacja
Zbiornik powinien znajdować się możliwie blisko sprężarki i osuszacza, na stabilnej, wypoziomowanej podstawie, z dostępem do odwadniacza automatycznego lub ręcznego. Dodatkowo należy zapewnić:
- odpowiednią strefę serwisową (≥1 m od ścian i urządzeń),
- łatwą dostępność manometru głównego, zaworu spustowego i zaworów odcinających,
- osłonę przed bezpośrednim wpływem czynników atmosferycznych, jeśli zamontowany na zewnątrz.
Biuro SIGMA rekomenduje monitorowanie warunków w sprężarkowni (temperatura, wilgotność), które przekładają się na punkt rosy powietrza trafiającego do zbiornika.
Separacja kondensatu i odwadnianie
Kondensat gromadzi się w dolnej części zbiornika. Separator cyklonowy w komorze wlotowej oddziela duże krople, natomiast automatyczny odwadniacz pływakowy usuwa wodę i olej płynące do miseczki spustowej. Wartość spustowego przepływu kondensatu można śledzić, by ocenić stan osuszania i filtra wlotowego.
Regularne kontrole odwadniaczy i misek separatora zapobiegają cofce skroplin do linii i minimalizują ryzyko korozji rurociągów.
Wpływ na stabilność ciśnienia
Zbiornik o odpowiedniej pojemności zmniejsza wahania ciśnienia nawet o 20–30% w porównaniu z układem bezpośrednio po sprężarce. Stabilność ciśnienia przekłada się na:
- płynniejszą pracę zaworów pneumatycznych i narzędzi,
- wyższą jakość wyrobów (np. w malowaniu lakierniczym),
- zmniejszone zużycie energii przez sprężarkę.
Atlas Copco odnotowuje redukcję cykli włącz/wyłącz o 40% po instalacji wysokojakościowego zbiornika wyrównawczego.
Konserwacja i serwis
Aby zbiornik spełniał swoje funkcje, niezbędne jest:
- okresowe sprawdzanie stanu zaworów bezpieczeństwa i manometrów,
- testy szczelności i przegląd pływakowych odwadniaczy co 6 miesięcy,
- czyszczenie miski separatora i ewentualna wymiana wkładów filtrujących przed zbiornikiem,
- inspekcja wnętrza zbiornika co 2–3 lata (przez właz inspekcyjny) pod kątem korozji lub osadów.
Dane z audytów jakości powietrza prowadzonych przez SIGMA (cząstki, olej, wilgotność) umożliwiają weryfikację skuteczności separacji na etapie zbiornika.
Podsumowanie
Zbiorniki sprężonego powietrza są fundamentalnym elementem każdej instalacji pneumatycznej, wpływającym na:
- Wyrównanie ciśnienia i redukcję pulsacji sprężarek,
- Magazynowanie powietrza na potrzeby pikowych obciążeń,
- Separację kondensatu ochraniającą filtry i osuszacze,
- Stabilność i jakość powietrza trafiającego do procesów.
Optymalny dobór pojemności (25–50% FAD), lokalizacja, integracja urządzeń separujących oraz monitoring przez specjalistów, takich jak Biuro Naukowo-Techniczne SIGMA, gwarantują niezawodność, efektywność energetyczną i zgodność z normą ISO 8573-1. Dobrze zaprojektowany i serwisowany zbiornik przekłada się na długowieczność całego systemu oraz bezpieczeństwo procesów produkcyjnych.