Sprężarka tłokowa na zbiorniku jest jednym z najczęściej stosowanych rozwiązań do wytwarzania sprężonego powietrza w warsztatach, zakładach produkcyjnych, serwisach, gospodarstwach rolnych czy niewielkich instalacjach przemysłowych. Jej popularność wynika z prostej konstrukcji, stosunkowo niewielkich kosztów zakupu i możliwości magazynowania sprężonego powietrza w zbiorniku. Z czasem użytkownik może jednak zauważyć, że urządzenie nie osiąga parametrów uzyskiwanych wcześniej, zbyt długo napełnia zbiornik albo szybko traci ciśnienie po rozpoczęciu pracy odbiorników.
Wydajność sprężarki tłokowej nie zależy wyłącznie od mocy silnika. Na rzeczywistą ilość dostarczanego powietrza wpływają między innymi stan techniczny zespołu tłokowego, szczelność zaworów, drożność filtra ssawnego, warunki chłodzenia, prędkość obrotowa, ciśnienie robocze oraz sposób wykorzystania zbiornika. Dlatego poprawa wydajności powinna rozpocząć się od ustalenia, gdzie powstaje ograniczenie przepływu.
Warto również rozróżnić wydajność teoretyczną od rzeczywistej. Wydajność podawana przez producenta może odnosić się do wydajności ssawnej, natomiast dla użytkownika znacznie ważniejsza jest ilość sprężonego powietrza dostępna na wyjściu przy określonym ciśnieniu. To właśnie rzeczywista wydajność efektywna decyduje o tym, czy sprężarka jest w stanie zasilić narzędzia pneumatyczne i inne odbiorniki.
Od czego zależy wydajność sprężarki tłokowej?
Sprężarka tłokowa wykorzystuje ruch posuwisto-zwrotny tłoka do zasysania i sprężania powietrza. Podczas suwu ssania powietrze dostaje się do cylindra przez zawór ssawny, natomiast podczas suwu sprężania jest tłoczone przez zawór tłoczny do zbiornika. Każdy element tego procesu wpływa na ilość powietrza, którą urządzenie jest w stanie dostarczyć w jednostce czasu.
Jeżeli sprężarka, która wcześniej napełniała zbiornik w określonym czasie, zaczyna potrzebować na to znacznie więcej czasu, to najczęściej znaczy, że pogorszeniu uległa szczelność lub warunki pracy. Przyczyną takiego stanu rzeczy mogą być zużyte pierścienie tłokowe, nieszczelne zawory, zabrudzony filtr powietrza, zużycie cylindra albo nieprawidłowe działanie zaworu zwrotnego.
Szczególnie istotny jest tu stan zaworów. W sprężarce tłokowej ich zadaniem jest umożliwienie przepływu powietrza w odpowiednim kierunku i ograniczenie przepływu zwrotnego. Zanieczyszczenia, zużycie elementów zaworowych lub niewłaściwe przyleganie płytek zaworowych mogą powodować straty objętościowe. W efekcie część energii zostaje zużyta na ponowne sprężanie powietrza, które nie powinno znajdować się już w cylindrze.
Jak zwiększyć wydajność sprężarki tłokowej bez wymiany urządzenia?
Pierwszym krokiem powinno być sprawdzenie układu ssawnego. Filtr powietrza stawia opór przepływającemu powietrzu, a jego zabrudzenie zwiększa podciśnienie po stronie ssawnej. Sprężarka może wówczas zasysać mniejszą ilość powietrza, co bezpośrednio przekłada się na spadek wydajności. Regularna kontrola i wymiana filtra zgodnie z zaleceniami producenta jest jednym z najprostszych sposobów utrzymania prawidłowych parametrów pracy.
Duże znaczenie ma również temperatura zasysanego powietrza. Chłodniejsze powietrze ma większą gęstość, dlatego przy tej samej objętości skokowej tłok może zassać większą masę powietrza. Z tego względu sprężarka powinna pobierać powietrze z możliwie chłodnego, czystego i dobrze wentylowanego miejsca.
Kolejnym obszarem jest układ tłoczny. Przewód pomiędzy sprężarką, zbiornikiem i odbiornikami powinien mieć odpowiednio dobraną średnicę i możliwie niewielkie opory przepływu. Zbyt mała średnica przewodu, nadmierna liczba kolan, niewłaściwie dobrane szybkozłącza czy zabrudzone filtry mogą powodować znaczne spadki ciśnienia. W takiej sytuacji zwiększanie ciśnienia na sprężarce nie zawsze rozwiązuje problem. Często skuteczniejsze jest ograniczenie strat przepływu w instalacji.
Bardzo ważna jest także szczelność całego układu. Niewielka nieszczelność może wydawać się nieistotna, ale w instalacji pracującej przez wiele godzin dziennie powoduje stałą utratę sprężonego powietrza. Sprężarka musi wówczas częściej się załączać, dłużej pracować i zużywać więcej energii. Dlatego kontroluj połączenia, przewody, zawory, szybkozłącza i punkty poboru powietrza, co często pozwala odzyskać znaczną część dostępnej wydajności bez ingerowania w samą sprężarkę.
Co zrobić, gdy sprężarka tłokowa długo nabija zbiornik?
Jeżeli sprężarka tłokowa zaczęła znacznie dłużej napełniać zbiornik niż wcześniej, nie należy w pierwszej kolejności zwiększać ciśnienia roboczego ani ingerować w prędkość obrotową silnika. Najpierw trzeba ustalić, czy problem dotyczy samego zespołu sprężarkowego, czy instalacji za zbiornikiem.
Dobrym punktem wyjścia jest pomiar czasu potrzebnego do zwiększenia ciśnienia w zbiorniku w określonym zakresie, np. od ciśnienia załączenia do ciśnienia wyłączenia. Taki pomiar można porównać z dokumentacją techniczną urządzenia lub wcześniejszymi wynikami. Jeżeli czas napełniania wyraźnie się wydłużył, warto skontrolować filtr ssawny, zawory, stan pierścieni tłokowych, szczelność układu oraz warunki chłodzenia.
Zużycie pierścieni tłokowych może prowadzić do przedostawania się części sprężanego powietrza z powrotem do przestrzeni pod tłokiem. Zjawisko to ogranicza efektywność sprężania i może być szczególnie widoczne podczas pracy przy wyższych ciśnieniach. Objawami problemu mogą być również zwiększone zużycie oleju, przedmuchy oraz podwyższona temperatura pracy.
Warto zwrócić uwagę na temperaturę głowicy i cylindra. Sprężarka tłokowa podczas pracy generuje znaczną ilość ciepła, dlatego żebra chłodzące powinny być czyste, a wentylator koła pasowego powinien zapewniać prawidłowy przepływ powietrza. Przegrzewanie może pogarszać warunki smarowania i przyspieszać zużycie podzespołów, a w dłuższej perspektywie prowadzić do spadku sprawności i kosztownych awarii.
Jeżeli po wykonaniu czynności serwisowych wydajność nadal jest niewystarczająca, problem może wynikać z niedopasowania sprężarki do rzeczywistego zapotrzebowania. W takiej sytuacji bardziej opłacalne może być zastosowanie większego zespołu sprężarkowego, dodatkowego zbiornika buforowego albo kilku sprężarek pracujących w układzie kaskadowym. Dobór rozwiązania powinien opierać się na rzeczywistym profilu poboru sprężonego powietrza, a nie wyłącznie na maksymalnym chwilowym zapotrzebowaniu.