Paineilman puristustekniikoita on useita ja jokaisella tekniikalla on omat etunsa muihin nähden. Puristustekniikoita ovat mm. ruuvi-, kierukka/scroll-, mäntä-, turbo- ja lamellitekniikka. Eri tekniikat toimivat myös eri painealueilla, mutta tässä käyn läpi yleisimmin käytössä olevalle painealueelle 6 – 10 bar sopivimmat tekniikat.
ÖLJYVOIDELTU KOMPRESSORITEKNIIKKA
Öljyvoideltujen kompressorien hyödyt
- Öljyvoidellusta ruuvikompressorista on helppo ottaa talteen lämpöä joko öljyn tai vesijäähdytyksen kautta.
- Taajuusmuuttajalla varustetut kompressorit omaavat hyvän säätöalueen ja hyötysuhde säilyy hyvänä koko tuottoprofiilin matkalla.
- Yhdellä ruuvielementillä voidaan tehdä painetta jopa 13 bar asti ilman välijäähdytystä.
Kompressoriöljy toimii siis monella tapaa kompressorin eduksi.
Öljyvoideltujen kompressorien huonot puolet
- Mikäli paineilman puhtaus on kriittinen asia, kompressorin öljy on suurin haitta. On totta, että paineilma voidaan käsitellä käytännössä öljyttömäksi, mutta öljyvoideltua kompressoria käytettäessä on aina riski öljyn joutumisesta paineilmaverkkoon. Esim. 75 kW:n kompressori sisältää noin 35 litraa öljyä.
- Öljyn pitää kompressorissa öljynerotin. Öljynerotin on kuluva osa, joka vaihdetaan säännöllisesti määräaikaishuolloissa.
Aina on kuitenkin olemassa riski, että kyseinen osa on viallinen jo heti uutena ja pettää kompressorin käydessä. Tällöin kaikki 35 litraa painetaan paineilman paineella (esim. 8 bar) paineilmaverkkoon. Paineilmasuodattimet eivät kestä tällaista öljykuormaa, joten käytännössä öljy tulee ulos paineilmaputkiston viimeisestä käyttöpisteestä. - Elintarviketeollisuudessa tätä riskiä pyritään pienentämään elintarvikelaatuisilla öljyillä. Elintarvikelaatuiset öljyt eivät ole terveydelle haitallisia, mutta näin suurina määrinä lopputuote on varmasti pilalla ja paineilmaputkiston pesu edessä.
Ruuvikompressorit
Yleisin öljyvoideltu kompressorityyppi on ruuvikompressori, joka on hyvä ”peruskone” lähes kaikenlaiseen käyttöön. Öljyvoidellun ruuvikompressorin etuja ovat: pitkä käyttöikä, hyvä hyötysuhde, hiljaisuus ja edullinen hinta.
Lamellikompressorit
Lamellikompressorin etuihin kuuluu mm. erittäin pitkä käyttöikä. Lamellikompressorin käyttöikä on vielä ruuvikompressoriakin pidempi ja mikäli kone ”leikkaa kiinni”, voidaan selvitä vielä suhteellisen edullisella lamellien vaihdolla ruuvikompressorin elementin vaihtoon verrattuna.
Lamellikompressori on useimmiten ruuvia hiljaisempi ja pienikokoisempi. Lamellikompressorien hinta ja hyötysuhde huononee isommissa laitteissa. Lamellikompressorin paras käyttökohde on alle 15 kW:n sovellutuksissa, joissa tarvitaan pientä, hiljaista ja toimintavarmaa laitetta.
Mäntäkompressorit
Mäntäkompressoreita näkee enää harvemmin teollisuudessa. Niiden etuna on erittäin halpa hinta, mutta toisaalta mäntäkompressori ei yleensä sovellu jatkuvaan käyttöön. Lisäksi huoltaminen on hintaansa nähden kallista, joten mäntäkompressori on pääsääntöisesti kertakäyttötavaraa. Toisaalta taas, kun tavoitellaan korkeaa painetta (>15 bar), on mäntäkompressori lähes ainoa vaihtoehto.
ÖLJYTÖN KOMPRESSORITEKNIIKKA
Öljyttömiä tekniikoita ovat mm. kierukka- eli scroll-kompressorit, vesivoidellut ja kaksivaiheiset ruuvit sekä turbokompressorit. Jossain määrin esiintyy myös öljyttömiä mäntäkompressoreita, mutta niiden käyttö on hyvin vähäistä.
Useimmiten öljyttömät kompressorit ovat kalliita, äänekkäitä, isoja, painavia ja ”ei niin käyttäjäystävällisiä” verrattuna öljyvoideltuihin kompressoreihin. Suurin öljyttömien kompressoreiden etu on niiden – kumma kyllä – öljyttömyys.
Kun vierailee kompressorihuoneessa, jossa on öljyttömät kompressorit, huone on pääsääntöisesti siisti, hajuton ja mauton. Öljyttömät kompressorit ovat pääsääntöisesti ”siistimpiä”. Tästä on hyötyä mm. silloin, kun laitteet ovat työtiloissa. Öljyvoideltujen osalta hyvin usein taas näkee, että lattialla on joko ollut tai on edelleen öljyä, öljyisiä rättejä, muuta öljyyn jäänyttä likaa yms.
Öljyttömien kompressoreiden edut
- Öljytön kompressori ei tee sen enempää öljytöntä ilmaa kuin mikään muukaan kompressori, mutta öljytön kompressori ei kasvata paineilman öljykuormaa.
- Riski öljyn joutumisesta lopputuotteeseen tai paineilmaverkkoon poistuu täysin.
Öljyttömien kompressoreiden huonot puolet
- Öljyttömät kompressorit ovat usein noin kolme kertaa kalliimpia verrattuna vastaavaan öljyvoideltuun tekniikkaan.
- Toisaalta öljyttömän kompressorin perässä on usein miljoonia maksavia analyysi- / tuotantolaitteistoja, jotka eivät kestä lainkaan öljyä. Tällöin kompressorin hinta 10 000 eur vs. 30 000 eur, ei näyttele suurta roolia, mikäli paineilmalla toimiva laite säilyy ehjänä.
Scroll-kompressorit
Scroll-kompressorit koostuvat pääsääntöisesti yhdestä tai useammasta 2,5 kW, 5 kW tai 7,5 kW lohkosta. Näiden kompressoreiden etuja ovat edullinen hinta, hyvä käyttövarmuus, hiljaisuus ja edullinen huoltohinta.
Huonoiksi ominaisuuksiksi voidaan todeta huonohko hyötysuhde ja lyhyt käyttöikä / lohko. Toisaalta pienessä ja satunnaisessa käytössä scroll-kompressori on selkeä ykkösvalinta alle 30 kW kompressoritarpeisiin.
Mikäli käyttöön mitoitetaan neljälohkoinen 30 kW kompressori normaalin käytön vaatiessa noin 15 kW tehoa, on yhden kompressorikotelon sisällä käytännössä neljä kompressoria. Normaalisti kaksi tekee paineilmaa ja kaksi kompressoria on varalla. Mikäli yksi lohkoista hajoaa, on edelleen yksi varalla ja kaksi tekee paineilmaa.
Näiden laitteiden määräaikaishuolto on vähäistä verrattuna muihin tekniikoihin. Scroll- kompressoreilla enemmänkin ajetaan lohko loppuun ja vaihdetaan uusi tilalle. Uuden lohkon hinta on useimmiten murto-osa uuden ruuvielementin hinnasta.
Vesivoideltu ruuvikompressori
Kun käyttötarve on yli 30 kW, alkaa sähkön hinta näytellä suurempaa roolia ja ruuvikompressorin pienempi sähkökulutus voittaa scrollin edut. Pääsääntöisesti seuraava pykälä on vesivoidellut ruuvikompressorit.
Vesivoideltu ruuvikompressori on etäisesti öljyvoidellun kompressorin kaltainen, mutta voiteluaineena käytetään vettä öljyn sijaan. Näiden kompressoreiden etuja ovat hyvä säätöalue, hiljaisuus ja hyvä hyötysuhde. Käyttöikä on keskinkertainen.
Hinnaltaan nämä laitteet ovat scroll-kompressorin ja kaksivaiheisen ruuvin välissä. Pääsääntöisesti vesivoideltu kompressori on hyvä valinta, mikäli paineilman tarve on välillä 30 ... 75 kW.
Kaksivaiheinen öljytön ruuvikompressori
Suuremmissa tarpeissa >55 kW öljytön kaksivaiheinen ruuvikompressori alkaa olla oikea valinta. Laitteet usein ovat hintavia, kovaäänisiä ja säätöalueet pääsääntöisesti huonompia. Toisaalta laitteet ovat pitkäikäisiä ja varmatoimisia. Tekniikasta riippuen hyötysuhteet voivat olla erittäin hyviä, jopa öljyvoideltuja ruuvikompressoreita parempia.
Viime aikoina on markkinoille tuotu myös kahdella moottorilla varustettuja kompressoreita, joiden säätöalueet on saatu erinomaiselle tasolle. Näiden laitteiden ylläpito maksaa suurin piirtein öljyvoidellun ruuvin verran, mutta tietysti investointihinta ja ruuvielementtien vaihto on arvokasta hommaa. Toki investoitaessa pitää aina muistaa se, kuinka paljon öljyn joutuminen paineilmaverkkoon tulee maksamaan.
Turbokompressorit
Isoissa yli 250 kW tarpeissa turbo saattaa olla se oikea vaihtoehto. Turbojen etu on markkinoiden paras hyötysuhde, erittäin toimintavarma tekniikka ja erittäin pitkä käyttöikä.
Pääsääntöisesti turbojen säätöalue on luokkaa 40 – 30 %, joten mikäli puhutaan esim. 50 m3/min kulutuksesta, voi turbon säätö olla jopa 20 m3/min. Turbo ei siis ole peruskuormakone, vaikka monesti niin kuulee.
Turbojen alkuinvestointi on useimmiten arvokas, mutta toisaalta turbon suurentaminen esim. 400 kW -> 600 kW, ei enää vaikutakaan hintaan kovin suuresti. Esim. jo kaksi 300 kW kaksivaiheista ruuvikompressoria on kalliimpi ratkaisu kuin yksi 600 kW turbokompressori. Kun lisäksi otetaan huomioon hyötysuhteet, huoltokustannukset ja käyttöikä on päivänselvää, että turbo on ykkösvalinta näissä kulutusmäärissä.
Turbon mitoituksessa pitää olla tarkkana ja ottaa huomioon monia asioita. Huomioonotettavia asioita ovat mm. imuilman lämpötila, tarvittu paine, jäähdytysveden lämpötila, tarvittu säätöalue yms. Näillä kaikilla suureilla on vaikutusta kompressorin hyötysuhteeseen, maksimitehoon, vaiheiden määrään yms.
Paineilmajärjestelmä on aina kokonaisuus
Kun paineilma ei riitä, ensimmäiseksi ei välttämättä kannata lähteä ostamaan uutta kompressoria, vaan paineilmajärjestelmää tulee tarkastella kokonaisuutena. Sarlin Syyni paineilmajärjestelmän analyysi antaa oikeaa, mitattua informaatiota paineilmajärjestelmää koskevien päätösten pohjaksi ja se kannattaakin tehdä ennen mahdollisen lisäkapasiteetin hankkimista. Analyysissä ei keskitytä yksinomaan kompressoreihin, vaan koko paineilmajärjestelmän toimivuuteen, tuotetun paineilman laatuun sekä painetasoon ja sen vaihteluihin.
Olemme apunasi paineilma-asioissa
Lähes 70 vuoden kokemuksemme paineilmasta ja vahva panostus paineilman teknologia- ja palveluratkaisuihin antaa meille mahdollisuuden auttaa asiakkaitamme keskittymään ydinosaamiseensa sekä parantamaan paineilman tuoton luotettavuutta ja kustannustehokkuutta.
Asiakas voi myös ulkoistaa paineilman tuottamisen meille ja maksaa vain käyttämästään paineilmasta. Olemme laitevalmistajista riippumaton yritys ja palvelujemme piiriin kuuluu kaikki kompressori- ja kuivainmerkit. Ammattitaitoinen huoltoverkkomme kattaa koko Suomen.
kirjoittanut Petja Palenius
