Sprężarki śrubowe i łopatkowe mają ze sobą więcej wspólnego, niż mogłoby się wydawać. Obie technologie nadają się do pracy ciągłej, występują w różnych zakresach mocy i konfiguracjach oraz mogą pracować jako urządzenia stało- lub zmiennoobrotowe.
Różnice pojawiają się w kilku konkretnych obszarach: trwałości zespołu sprężającego, zachowaniu wydajności w czasie, zakresie regulacji, odporności na warunki środowiskowe oraz kosztach zakupu i eksploatacji.
W systemach wielosprężarkowych obie technologie mogą też dobrze się uzupełniać. Sprężarka łopatkowa sprawdza się jako urządzenie stałoobrotowe pokrywające bazowe zapotrzebowanie, natomiast nowoczesna sprężarka śrubowa o zmiennej prędkości może pełnić funkcję sprężarki trymującej i reagować na zmiany poboru powietrza.
Co sprężarki śrubowe i łopatkowe mają ze sobą wspólnego?
Zarówno przemysłowe sprężarki śrubowe, jak i łopatkowe:
- nadają się do pracy ciągłej,
- mogą zasilać instalacje pracujące wielozmianowo,
- występują w różnych zakresach mocy,
- są dostępne w różnych konfiguracjach,
- mogą pracować jako urządzenia stało- lub zmiennoobrotowe,
- wymagają regularnej obsługi eksploatacyjnej,
- powinny być dobierane do rzeczywistego profilu zapotrzebowania na sprężone powietrze.
Nie ma więc podstaw, aby samą możliwość pracy przez wiele godzin czy dostępność sterowania zmiennoobrotowego przedstawiać jako przewagę jednej technologii nad drugą.
Rzeczywiste różnice ujawniają się dopiero wtedy, gdy porównamy konstrukcję zespołu sprężającego, jego trwałość, sposób regulacji oraz zachowanie urządzenia podczas wieloletniej eksploatacji.
Jak działa sprężarka śrubowa?
W sprężarce śrubowej pracują dwa wirniki – męski i żeński. Obracają się względem siebie, a przestrzeń pomiędzy nimi stopniowo maleje. W ten sposób powietrze zostaje sprężone.
W urządzeniach olejowych olej smaruje układ, uszczelnia przestrzenie pomiędzy elementami oraz odbiera ciepło powstające podczas sprężania.
Sprężarki śrubowe zapewniają równomierny przepływ powietrza. Występują zarówno jako urządzenia stałoobrotowe, jak i zmiennoobrotowe.
Nowoczesne modele ze sterowaniem zmiennoobrotowym mogą zapewniać szeroki zakres regulacji wydajności. Dzięki temu dobrze odpowiadają na zmienne zapotrzebowanie instalacji.
Jak działa sprężarka łopatkowa?
W sprężarce łopatkowej pracuje wirnik umieszczony mimośrodowo wewnątrz statora. W jego szczelinach znajdują się łopatki, które podczas obrotu tworzą komory o zmiennej objętości.
Wraz ze zmniejszaniem objętości komór powietrze zostaje sprężone.
W sprężarkach łopatkowych Mattei zespół sprężający nie wykorzystuje łożysk tocznych. Eliminuje to jeden z obszarów, które w innych konstrukcjach mogą wymagać kosztownych remontów.
Technologia łopatkowa dobrze sprawdza się przy długotrwałej, intensywnej eksploatacji oraz jako podstawowe źródło sprężonego powietrza w instalacjach o stabilnym zapotrzebowaniu.
Gdzie pojawiają się najważniejsze różnice?
Trwałość zespołu sprężającego
Jedna z najważniejszych różnic dotyczy trwałości zespołu sprężającego.
W sprężarkach łopatkowych Mattei żywotność zespołu sprężającego może przekraczać 100 000 godzin pracy, pod warunkiem prawidłowej obsługi serwisowej. Przy pracy trzyzmianowej oznacza to ponad 12 lat eksploatacji.
W przypadku sprężarek śrubowych remont zespołu sprężającego może pojawić się znacznie wcześniej. W części konstrukcji producenci przewidują taki zakres prac w okolicach 40 000 godzin eksploatacji. Dokładny interwał zależy jednak od modelu, warunków pracy i zaleceń producenta.
Przy zakładzie pracującym około 6000 godzin rocznie w systemie trzyzmianowym albo około 8000 godzin w systemie czterobrygadowym różnica w trwałości ma duże znaczenie dla kosztów utrzymania sprężarkowni.
Zachowanie wydajności w czasie
Różnica dotyczy również zachowania zespołu sprężającego podczas wieloletniej eksploatacji.
W sprężarkach śrubowych zużycie zespołu stopniowo prowadzi do spadku wydajności. Po wielu tysiącach godzin parametry urządzenia zazwyczaj odbiegają od tych osiąganych na początku pracy.
Konstrukcja zespołu sprężającego w sprężarkach łopatkowych Mattei pozwala utrzymywać stabilne parametry przez długi okres eksploatacji dzięki samouszczelnianiu.
W zakładach pracujących przez wiele lat i kilka tysięcy godzin rocznie ma to bezpośrednie znaczenie dla rzeczywistej wydajności instalacji oraz kosztów w całym cyklu życia urządzenia.
Regulacja wydajności i praca w systemie wielosprężarkowym
Zarówno sprężarki śrubowe, jak i łopatkowe występują w wersjach zmiennoobrotowych.
Nowoczesne sprężarki śrubowe mogą jednak oferować szerszy zakres regulacji niż ich łopatkowe odpowiedniki. Dzięki temu dobrze sprawdzają się tam, gdzie zapotrzebowanie na sprężone powietrze mocno zmienia się w czasie.
W systemie wielosprężarkowym można wykorzystać charakterystykę obu technologii.
Sprężarka łopatkowa może pracować jako urządzenie stałoobrotowe pokrywające bazowe zapotrzebowanie na sprężone powietrze. Jej trwałość i stabilna wydajność dobrze odpowiadają takiemu sposobowi pracy.
Zmiennoobrotowa sprężarka śrubowa może natomiast pełnić funkcję sprężarki trymującej. Zwiększa lub zmniejsza wydajność wraz ze zmianami poboru powietrza przez instalację.
Jeżeli zapotrzebowanie wyraźnie zmienia się w czasie, a w systemie nie pracuje żadna sprężarka zmiennoobrotowa, warto przeanalizować zastosowanie takiego urządzenia. Pozwala ono lepiej dopasować wydajność do rzeczywistego poboru.
Która sprężarka zużywa mniej energii?
Nie da się wskazać jednej technologii jako zawsze bardziej efektywnej energetycznie.
W zależności od mocy, konstrukcji i konkretnego modelu korzystniejszy wynik może osiągać raz sprężarka łopatkowa, a innym razem śrubowa.
Dlatego przy porównaniu urządzeń trzeba analizować przede wszystkim moc specyficzną przy porównywalnej wydajności i ciśnieniu roboczym.
Sama informacja o rodzaju zespołu sprężającego nie wystarcza.
Duże znaczenie ma również profil zapotrzebowania. Przy stabilnym poborze dobrze może sprawdzić się urządzenie stałoobrotowe. Gdy zapotrzebowanie mocno zmienia się w ciągu dnia, ważniejszy staje się zakres regulacji sprężarki zmiennoobrotowej.
Odporność na złą jakość powietrza wlotowego
W tym obszarze technologia łopatkowa ma wyraźną przewagę.
Sprężarki łopatkowe dobrze znoszą gorszą jakość powietrza wlotowego, dlatego sprawdzają się w środowiskach o podwyższonym zapyleniu, takich jak:
- kopalnie,
- zakłady produkujące materiały budowlane,
- inne instalacje przemysłowe pracujące w warunkach wysokiego zapylenia.
Nie oznacza to rezygnacji z właściwej filtracji powietrza. Odporność konstrukcji może jednak mieć duże znaczenie tam, gdzie sprężarka pracuje w trudniejszych warunkach środowiskowych.
Cena zakupu i koszty w całym cyklu życia
Przy porównywalnych parametrach sprężarka śrubowa zazwyczaj oznacza niższy koszt zakupu niż sprężarka łopatkowa.
Cena urządzenia nie powinna jednak kończyć porównania. Przy sprężarce pracującej kilka tysięcy godzin rocznie bardzo duże znaczenie mają koszty energii, serwisu, remontów oraz utrzymanie wydajności w czasie.
Koszt energii stanowi jeden z najważniejszych składników całkowitego kosztu użytkowania sprężarki. Źle dobrane lub przewymiarowane urządzenie może więc przez lata wygenerować znacznie wyższe koszty niż początkowa różnica w cenie zakupu.
Dlatego decyzję należy opierać na całkowitym koszcie posiadania urządzenia, a nie wyłącznie na jego cenie katalogowej.
Kiedy warto wybrać sprężarkę łopatkową?
Sprężarka łopatkowa dobrze sprawdza się przede wszystkim w instalacjach intensywnie eksploatowanych.
Warto rozważyć ją wtedy, gdy:
- urządzenie będzie pracowało wiele tysięcy godzin rocznie,
- sprężarka ma pokrywać bazowe zapotrzebowanie instalacji,
- duże znaczenie ma trwałość zespołu sprężającego,
- zakład chce ograniczyć częstotliwość generalnych remontów,
- ważne jest utrzymanie stabilnej wydajności w długim okresie,
- urządzenie będzie pracować w zapylonym środowisku.
W systemach wielosprężarkowych sprężarka łopatkowa może bardzo dobrze pełnić funkcję podstawowego, stałoobrotowego źródła sprężonego powietrza.
Kiedy sprężarka śrubowa będzie lepszym wyborem?
Sprężarka śrubowa ma przewagę przede wszystkim w niższym koszcie zakupu oraz – w przypadku nowoczesnych urządzeń zmiennoobrotowych – w szerokim zakresie regulacji.
Warto rozważyć ją szczególnie wtedy, gdy:
- zapotrzebowanie na powietrze wyraźnie zmienia się podczas pracy zakładu,
- potrzebne jest urządzenie szybko reagujące na zmiany poboru,
- sprężarka ma pełnić funkcję urządzenia trymującego,
- istotny jest niższy koszt inwestycji początkowej.
Nie oznacza to jednak, że każda sprężarka śrubowa będzie lepsza przy zmiennym poborze. O wyniku decydują parametry konkretnego modelu oraz profil zapotrzebowania całej instalacji.
Dlaczego dobór sprężarki powinien zacząć się od audytu?
Wybór urządzenia nie powinien zaczynać się od samej mocy silnika ani od decyzji: śrubowa czy łopatkowa.
Najpierw trzeba ustalić, ile sprężonego powietrza zakład rzeczywiście potrzebuje i jak zapotrzebowanie zmienia się w czasie.
W MARCOM TECH rekomendujemy dobór sprężarki na podstawie audytu sprężonego powietrza obejmującego pomiar przepływu oraz analizę profilu zapotrzebowania.
Audyt pozwala sprawdzić między innymi:
- rzeczywisty przepływ powietrza,
- wymagane ciśnienie,
- zmiany poboru podczas pracy zakładu,
- obciążenie poszczególnych sprężarek,
- zapotrzebowanie bazowe,
- chwilowe wzrosty i spadki poboru.
Na tej podstawie można dobrać nie tylko odpowiednią wydajność urządzenia, ale też sposób regulacji oraz konfigurację całego systemu.
To szczególnie ważne przy ryzyku przewymiarowania sprężarki. Urządzenie o zbyt dużej wydajności może przez lata generować niepotrzebnie wysokie koszty energii.
Sprężarka śrubowa czy łopatkowa – co wybrać?
Nie ma jednej technologii najlepszej dla każdego zakładu, ale wybór można oprzeć na konkretnych kryteriach: profilu zapotrzebowania, liczbie godzin pracy, wymaganym zakresie regulacji, warunkach środowiskowych oraz kosztach w całym cyklu życia urządzenia.
Sprężarka łopatkowa szczególnie dobrze sprawdza się przy intensywnej pracy, dużej liczbie motogodzin i tam, gdzie istotna jest trwałość zespołu sprężającego. Może stanowić podstawowe źródło sprężonego powietrza i dobrze radzi sobie w środowisku o podwyższonym zapyleniu.
Sprężarka śrubowa zazwyczaj oznacza niższy koszt zakupu, a nowoczesne modele zmiennoobrotowe oferują szeroki zakres regulacji. Dzięki temu dobrze sprawdzają się jako urządzenia odpowiadające na zmienne zapotrzebowanie instalacji.
W rozbudowanej sprężarkowni obie technologie mogą pracować razem. Sprężarka łopatkowa pokrywa wtedy bazowe zapotrzebowanie, a zmiennoobrotowa sprężarka śrubowa reaguje na jego wahania.
W MARCOM TECH oferujemy zarówno sprężarki śrubowe Power System, jak i sprężarki łopatkowe Mattei. Dzięki temu dobór urządzenia możemy rozpocząć od rzeczywistych potrzeb instalacji i wyników audytu, a nie od promowania jednej technologii.
FAQ
Czy sprężarka łopatkowa nadaje się do pracy ciągłej?
Tak. Sprężarki łopatkowe są przystosowane do pracy ciągłej i dobrze sprawdzają się jako podstawowe źródło sprężonego powietrza w instalacjach o stabilnym zapotrzebowaniu.
Czy sprężarka śrubowa może pracować przez całą dobę?
Tak. Przemysłowe sprężarki śrubowe również mogą pracować w trybie ciągłym. Sama zdolność do całodobowej pracy nie stanowi więc najważniejszej różnicy między obiema technologiami.
Która sprężarka jest bardziej energooszczędna?
Nie można tego określić wyłącznie na podstawie rodzaju sprężarki. Trzeba porównać moc specyficzną konkretnych modeli przy porównywalnej wydajności i ciśnieniu oraz uwzględnić profil zapotrzebowania zakładu.
Czy obie technologie występują w wersji zmiennoobrotowej?
Tak. Zarówno sprężarki śrubowe, jak i łopatkowe są dostępne w wersjach zmiennoobrotowych. Nowoczesne sprężarki śrubowe mogą jednak zapewniać szerszy zakres regulacji.
Jaka sprężarka najlepiej sprawdzi się w układzie wielosprężarkowym?
Przy stabilnym zapotrzebowaniu bazowym dobrze może sprawdzić się stałoobrotowa sprężarka łopatkowa. Zmiennoobrotowa sprężarka śrubowa może natomiast pełnić funkcję urządzenia trymującego i reagować na chwilowe zmiany poboru.
Dlaczego przed zakupem sprężarki warto wykonać audyt?
Pomiar przepływu i analiza profilu zapotrzebowania pokazują, ile powietrza zakład rzeczywiście potrzebuje i jak pobór zmienia się w czasie. Pozwala to ograniczyć ryzyko przewymiarowania urządzenia i dobrać odpowiednią konfigurację sprężarkowni.
