Paineenkohotin auttaa nostamaan paineen ylös juuri siellä missä sitä tarvitaan.

Kun pneumaattinen toimilaite tekee työtä, suurin osa verkosta otetusta sähköenergiasta kuluu ilman kokoon puristamiseen, jäähdytykseen, kuivaamiseen, suodattamiseen ja siirtämiseen. Energia katoaa erilaisina painehäviöinä ja hukattuna lämpönä. Siksi valmis, kuivattu ja suodatettu paineilma on rahallisesti arvokasta kaasua. Paineilmaa tuhlataan kuitenkin paljon, suurimpina syinä ovat liian suurien ilmamäärien käyttö ja paineilmaverkoston vuodot.

Loppukäyttäjän mielikuva loputtomasta ja ilmaisesta ilmasta on henkisenä haasteena paineilman energiansäästöstä puhuttaessa. Ilmaa ei tarvitse suoranaisesti ostaa mistään kuten esimerkiksi hydrauliikkaöljyä. Paineilman käytön kustannukset eivät sisälly monen ihmisen arkikäsitysten piiriin, päinvastoin kuin valojen katkaiseminen kotona tai lämmityksen vähentäminen sähkölaskun pienentämiseksi. Tästä syystä paineilmaa saatetaan puhallella välillä turhankin huolettomasti, eivätkä käyttäjät kiinnitä juurikaan huomiota esimerkiksi hieman pihiseviin liittimiin tai vedenerottimiin.

Kallista puhaltelua

Vuotoina kuluukin arviolta 20 prosenttia tuotetusta paineilmasta. Sen tuottoon kuluva sähköenergian määrä on Euroopassa arvioitu olevan noin 80 TWh vuodessa. Pelkästään vuotoihin tästä kuluu siis 16 TWh, eli lähes 1,5 miljardia euroa. Taloudellisten tappioiden lisäksi tällä hukatulla ilmamäärällä on suuri vaikutus myös päästöihin.

Motivan 2005 julkaistu PATE-raportti arvioi Suomen paineilmatuotantoon kuluvan tuolloin 1,5 TWh ja säästöpotentiaaliksi arvioitiin silloin 20 prosenttia. Tämän säästötavoitteen saavuttamiseksi on tosin tehtävä muitakin toimenpiteitä kuin vain vuotojen minimointi.

PATE-projektiin osallistuneet yritykset säästivätkin tuhansista aina sataan tuhanteen euroon vuotuisessa paineilman kulutuksessa. Suomen teollisuudessa on kuitenkin vielä paljon yrityksiä, joissa paineilman kulutusta vähentäviin toimiin ei ole tartuttu.

Säästöjä sähkölaskuun pienillä muutoksilla

Miten näitä säästöjä voi saada aikaiseksi, ilman että tuotannon tehokkuus kärsii tai investointikustannukset syövät niillä saavutetut edut? Paineilmaan erikoistuneet yritykset ovat tehneet vuosia töitä löytääkseen loppukäyttäjille toimivia energiatehokkaita ratkaisuja. Käymme seuraavassa läpi, mitä yrityksellämme on tarjottavana. Osa ratkaisuista voidaan ottaa käyttöön konekohtaisesti eli tehtaan koko painejärjestelmää ei jouduta uusimaan.

Usein mennään harhaan energiansäästön kannalta heti suunnitteluvaiheessa, kun komponentit ylimitoitetaan ilman hyviä perusteita. Asiantuntija havaitsee, että laitteessa on esimerkiksi liian iso sylinteri, joka kuluttaa myös enemmän ilmaa.

Jotta suuremman sylinterin liikenopeus saadaan halutuksi, joudutaan asentamaan myös liian suuret venttiilit ja putket. Näin laitteen kuolleen tilavuuden osuus kasvaa ja ilmaa kuluu turhaan. Venttiilit saatetaan myös joskus asentaa aivan liian kauas sylintereistä, jolloin kuollut tilavuus taas kasvaa ja putkissa oleva ilma menee hukkaan. Toisaalta taas monikaan ei tiedosta, että letkujen päissä olevat pikaliittimet aiheuttavat suuria virtaushäviöitä ja syövät tehollista painetta. Näihinkin on olemassa energiatehokkaita vaihtoehtoja.

Toinen paikka, missä energiaa usein hukataan, on virtausta kuristavat paineilmaverkon arkkitehtuuri. Paineilmaverkon oikeanlainen suunnittelu auttaa myös vuotojen mittaamisessa ja minimoimisessa. Tähän tarjoamme avuksi verkosta ladattavissa olevia EnergySaving ja ModelSelection ohjelmia, jotka auttavat käyttäjää mitoittamaan järjestelmänsä oikein.

Paineet alas tai lepopaine käyttöön

ALDS (Automatic Leak Detection System) on kehitetty paikallistamaan vuodot paineilmalinjoissa.

Helpoin tapa hakea säästöjä on pudottaa koko järjestelmän painetta. Tämä vaikuttaa kahdella tavalla. Paineen pudotus pienentää merkittävästi vuotoja ja parantaa yleensä paineilman tuoton hyötysuhdetta. Myös sylinterien kuluttama ilmamäärä pienenee.

Usein järjestelmäpaine onkin pudotettu pienimpään mahdolliseen tasoon, jossa jonkin yksittäisen laitteen raja tulee vastaan. Jos korkeampaa painetta tarvitsevia kohteita ei ole kovin paljon, yksittäiset laitteet voidaan varustaa paineenkorottajilla eli buustereilla. Laite käyttää toimiakseen vain paineilmaa ja pystyy korottamaan painetason jopa kaksinkertaiseksi syöttöpaineeseen nähden.

Toinen merkittävä tapa vähentää vuotoja on sulkea yksittäisiä osia paineverkosta paineettomaksi, kun siinä olevia koneita ei käytetä. Tässä tulee haasteeksi se, että moni kone vaatii paineen myös lepotilassa varmistamaan, ettei se mene häiriötilaan. Kalliin modernisoinnin vaihtoehtona toimii usein ns. stand by -paine. Tällä ratkaisulla voidaan koneen painetasoa pudottaa, kun sitä ei käytetä.

Käyttämällä toimintoon suunniteltua venttiiliä ja virtausmittaria voidaan järjestelmä saada itse havaitsemaan, milloin sen tulee toimia täyspaineella ja milloin mennään lepopaineeseen. Järjestelmä on suhteellisen helppo asentaa useimpiin sovelluksiin myös jälkikäteen. Esimerkkinä mainittakoon että 400 litraa minuutissa vuotavan koneen paineen pudotus 0,7 MPa:n käyttöpaineesta 0,3 MPa:n stand by -paineeseen 12 tunniksi vuorokaudesta säästää vuodessa 1750 euroa. Kyseinen vuotomäärä toteutuu helposti jopa vain hieman pihisevässä koneessa.

Vuodot saa kuriin kulutusta mittaamalla

Paineen pudotus toimii vain ensiapuna vuotaviin järjestelmiin. Varsinaisena tavoitteena tulisi olla vuotojen poistaminen niiden ilmaantuessa. Vuotojen paikallistaminen kuulomääräisesti tai esimerkiksi ultraäänianturilla on kuitenkin tyypillisesti työläs prosessi ja siihen ei aina huomata edes ajoissa ryhtyä.

Sylinterin männän tiivisteen yli tapahtuvia vuotoja ei aina edes huomata, sillä varsinainen vuoto tapahtuu venttiilin poistoportin kautta. Se on usein kaukana toimilaitteesta. Venttiilin poistoportti on voitu myös putkittaa johonkin, missä sen aiheuttamaa ääntä ei normaalisti huomata.

Ratkaisu vuotojen ilmenemisen havaitsemiseen on normaali ilmanvirtausmittaus tai yrityksemme patentoima ALDS-ratkaisu (Automatic Leak Detection System). Seuraamalla laitteiden ilmankulutusta voidaan vuotojen lisääntyminen havaita ajoissa, ja varaosien hankkiminen sekä huoltojen ajoitus suunnitella etukäteen. Tällä vältytään ainakin osin myös yllättäviltä laitteiden vikaantumisilta ja säästytään sitä kautta merkittävältä määrältä stressiä ja kuluja.

ALDS yhdistää edullisen ja tarkan virtausmittarin sekä sähköisen venttiilin, jolla virtausmittaus kytketään päälle. Laitteen ollessa pysähdyksissä voidaan testata jokainen toimilaite erikseen ja tarkistaa, vuotaako se vai ei. Se voidaan suorittaa ilman putkien irrotuksia tai koneen sisuksissa ryömimistä. Paras toteutus saadaan, kun ALDS on yhdistettynä logiikkaan, joka ohjaa automaattista säännöllisesti suoritettavaa vuodontestaussekvenssiä.

Petri Keski-Honkola

Tuotespesialisti,

SMC Pneumatics Finland Oy,

petri.keski-honkola@smc.fi