Viisi periaatetta kustannussäästöihin teollisuuden sähkölämmityksissä
Kuinka hyvä suunnittelu ja laadukkaasti toteutettu investointi säästävät tuotantolaitoksen omistajan aikaa ja rahaa, kun aiheena on teollisuusputkistojen sähkölämmitys.
Teollisuuden sähkölämmityksiin liittyy muutamia yleisiä tosiasioita, jotka ovat aina voimassa, eli fysiikan lait ja kentällä opitut käytännöt. Nämä salaisuudet eivät ole rakettitiedettä, ja ne muodostavat pohjan luotettavilla ja tehokkaille sähkölämmityksille. Vaikka vanhan koulukunnan käytännöt ovat tunnettuja sähkölämmityksen asiantuntijoille, käyttöön on tullut myös uusia innovaatioita. Niiden avulla säästetään energiaa, hallitaan suurempia määriä lämmityspiirejä ja mahdollistetaan myös parempi lämmityspiirien kunnonvalvonta varmistamaan ennakoiva ylläpito.
Periaate 1: Hyvä suunnittelu takaa lämmitysjärjestelmän pitkän iän
Oikein suunniteltu lämmitysjärjestelmä ei ainoastaan toimi hyvin, vaan se kestää huomattavasti pidempään. Yleisin virhe on mitoittaa lämpötila-anturit ja lämmityskaapelit äärirajoille. Älä altista lämpökaapeleita käyttölämpötilan ylärajalle. Älä myöskään ylikuormita niitä.
Käytä olemassa olevia lämpökaapeleita viisaasti: itsesäätyvää kaapelia sulanpitoihin ja lyhyisiin lämmityspiireihin, vakiotehoisia prosessin lämmitykseen ja MI-kaapeleita (mineraalieristettyjä metallikaapeleita) korkeissa lämpötiloissa ja suurten tehojen sovelluksissa. Eli kuhunkin kohteeseen oikea kaapelityyppi ja aina mukaan riittävä turvamarginaali.
Periaate 2: Höyry ei ole ilmaista, käytä sähköä lämmitykseen
Teollisuuden suosituimmat tavat lämmittää on käyttää sähkövastuksia tai höyryä. Sähkölämmitys on nykyään yleisin tapa pitää teollisuusprosessit oikeassa toimintalämmössä. Se tarjoaa käyttöetuja höyryyn verrattuna, jota pidetään vanhana tapana lämmittää. Tuotantoprosessien uudistuessa teollisuus on siirtymässä sähkölämmitykseen maailmanlaajuisesti.
Joskus höyryä voi olla saatavilla valmistusprosessin sivutuotteena ja se on siten edullinen lämmönlähde. Vaikka höyryä voidaan pitää ”ilmaisena”, olemassa on joitakin perustavaa laatua olevia ongelmia sen käytössä, jotka nostavat kustannuksia. Höyryn saattoputkisto on kallis, se on vaikea asentaa, muuttaa ja ylläpitää, ja kaikissa vaiheissa tarvitaan erikoistyökaluja. Sähkölämmitys on investointina edullisempi höyryyn verrattuna, asennus on helppoa ja voidaan suorittaa sähköasentajan normaaleilla työkaluilla. Kuvitelkaa ero kaapelin vedon ja korkeapaineisen putkiston asentamisen välillä.
Sähkölämmitys nostaa säädettävyyden ja ylläpidon paljon paremmalle tasolle kuin höyryllä voidaan saavuttaa. Tarkan lämmitystehon ohjaaminen oikeaan aikaan ja oikeaan paikkaan on mahdollista. Sähkö maksaa, mutta modernin saattolämmityksen ohjausjärjestelmän avulla voidaan energian kulutusta hallita.
Kuva 1. Saattolämmitykset ovat pakollisia talvikaudella Suomessa.
Kuva 2. Esimerkki teollisen saattolämmitysprojektin kulurakenteesta.
Kuva 3. Monikanavaisen saattolämmityksen ohjausjärjestelmän laitteita.
Periaate 3: Saattolämmitysten ohjausjärjestelmä on avain kustannussäästöihin
Jos katsotaan teollisuuden sähkölämmityshankkeen kustannusrakennetta (kuva 2), havaitaan, että säätimet edustavat noin 15 prosentin osuutta, mutta ne tuovat suurimmat kustannussäästöt. Siis suhteellisen pienin investoinnein prosessin omistaja voi saavuttaa säätimien tuomat monet edut.
Kapillaaritermostaatit ovat historiaa, elektroniset termostaatit ovat hyviä, mutta kaikki edut saavutetaan vasta monikanavaisella, skaalautuvalla ja modulaarisella saattolämmityksen ohjausjärjestelmällä.
Esimerkki yhdestä tärkeimmästä käyttöedusta: Kuormaja vuotovirtamittauksen avulla prosessin omistaja voi seurata lämmityspiirien kuntoa ja ryhtyä toimenpiteisiin, ennen kuin mitään kriittistä tapahtuu.
Tätä kutsutaan ennalta ehkäiseväksi huolloksi, ja se voi vähentää ylläpitokustannuksia jopa 50 % (lähde: eurooppalainen urakoitsija) verrattuna termostaattiratkaisuihin, jotka edellyttävät säännöllisiä huoltokäyntejä prosessialueelle. Lisäksi hyvä ylläpito voi estää tuotantokatkot, jotka ovat aina kalliita.
Periaate 4: Vakiotehokaapeli + tehon säätö = paras yhdistelmä
Vakiotehokaapeli (sarjavastus) on luotettava ja edullinen verrattuna itsesäätyvään kaapeliin ja rinnakkaisvastuskaapeliin. Ongelma itsesäätyvässä kaapelissa on, että et koskaan tiedä, kuinka suurella teholla se toimii. Siinä voi myös olla ei-haluttuja kylmiä alueita, jos kaapeli on vahingoittunut tai heikentynyt ajan tai ylikuumentumisen myötä.
Paras yhdistelmä prosessin lämmitykseen on tehoa portaattomasti ohjaava säätölaite yhdistettynä vakiotehokaapeliin. Näin voidaan käyttää suuritehoista kaapelia ja tehoa säätämällä ohjata lämmitys halutulle tasolle.
Jos tarvitaan enemmän lämmitystehoa, se saadaan yhdellä hiiren klikkauksella. Itsesäätyvällä kaapelilla tämä ei ole mahdollista.
PID-säätöalgoritmi varmistaa lämmitystarkkuuden kriittisiin prosesseihin. Koska jatkuvatehoinen kaapeli antaa saman lämmitystehon koko matkalle, PID-säätö on paras ratkaisu.
Periaate 5: Integrointi tehtaan automaatiojärjestelmään
Tehtaan automaatiojärjestelmän on kuningas, jolla on neuvonantajia ja palvelijoita. Paras käytäntö on pitää saattolämmityksien ohjausjärjestelmä erillisenä asiantuntijajärjestelmänä ja liittää se tehtaan automaatiojärjestelmään. On olemassa paljon standardoituja tiedonsiirtoprotokollia, joista voi valita sopivan.
Oma suosikkini on Modbus. Miksi? Se on yksinkertainen, vankka, ollut käytössä vuosikymmeniä ja tekee juuri tarvittavan eikä mitään muuta – siis täydellinen.
Johtopäätökset
Nämä ovat vain muutamia arvokkaita periaatteita teollisuuden sähkölämmityksistä. Etsikää asiantuntijat ja ryhtykää uudistamaan lämmitysjärjestelmäänne tänään, koska saatavilla on enemmänkin hyötyjä kuin tässä esitetyt. Jokainen ehkäisty tuotantokatkos, ehkäisty prosessihäiriö, säästetty kilowattitunti, jokainen säästynyt huollon työtunti on askel eteenpäin, miksi et ottaisi sitä heti!
