Egy szennyvíztisztító telepen a légfúvók fogyasztják a legtöbb áramot, ezért itt lehet a legtöbbet megtakarítani. Halász Gergely, a Water4All Zrt. beszerzési vezető mérnöke elmagyarázza, miért szorítják ki a régi Roots-fúvókat a turbófúvók, mitől lebeg a tengely a lég- vagy mágnescsapágyas gépekben, és hogyan érhető el akár 30 százalékos energiamegtakarítás.
Amikor egy szennyvíztisztító telep energiafelhasználását szeretnénk érdemben csökkenteni, elsőként általában a legnagyobb fogyasztókra, a légfúvókra gondolunk. Helyes ez a megközelítés?
Teljes mértékben! Hatalmas energiamegtakarítási potenciált tartogat számunkra a technológia. A felhasználó számára persze az energiafelhasználáson kívül fontos tényező az üzembiztonság, a szervizköltség, az élettartam és persze a bekerülési költség sem mellékes.
Vegyük ezeket sorra!
Mivel a fúvók üzemeltetésének legnagyobb költségeleme az áram, egyáltalán nem mindegy, milyen típusú és működésű berendezéseket választunk. A múltban szinte kizárólag úgynevezett Roots-típusú forgódugattyús fúvókat használtunk. Ez a technológia az amerikai Roots fivérekről kapta a nevét, akik az 1860-as években szabadalmaztatták. Működésének lényege, hogy a házban két, egymással ellentétesen forgó, általában két- vagy háromlebenyes „nyolcas” alakú forgórész van. Ezek a levegőt a beszívó oldalról a kifúvó oldalra szállítják. Magában a fúvóban nincs belső sűrítés: a nyomás a kifúvó oldalon, a rendszer ellenállásán alakul ki. Előnye, hogy egyszerű, strapabíró, olcsó és könnyű karbantartani, viszonylag egyszerű műhelykörülmények között is javítható. A hátránya viszont, hogy zajos, és rosszabb a hatásfoka, mint a csavarfúvóké vagy a turbófúvóké.
Műszakilag mi magyarázza az alacsony hatásfokot?
Jelentős résveszteséggel dolgoznak, vagyis a levegő nagyon nagy része a fokozaton belül marad, nem továbbítják a cső felé. Az energiafelhasználásuk főleg leszabályozott állapotban igen nagy. A berendezések maguk is terjedelmes méretűek, ami növeli a gyártási és telepítési költségüket. Az utóbbi időben viszont felváltották a Roots-fúvókat az energiatakarékosabb turbófúvó berendezések. Ezek jellemzően a Roots gépek 1500–3000 fordulat/perces forgásával szemben 30–50 ezer fordulat/percen vagy akár még magasabb fordulaton üzemelnek.
Ez hogy járul hozzá az olcsóbb működtetéshez?
A turbófúvók mechanikai hatékonysága jobb. Egyrészt sokkal kisebbek a veszteségei, másrészt a meghajtó villanymotorjaik is lényegesen hatékonyabbak. A turbófúvók túlnyomó többségében kuplung és ékszíj nélkül a motorok közvetlenül hajtják a forgórészt. Állandó mágneses szinkronmotorokat alkalmaznak, amelyek a jellegükből adódóan energiatakarékosabbak, mint a hagyományos aszinkron ipari motorok. A turbófúvókon az energiamegtakarítás másik fele onnan adódik, hogy ezek súrlódásmentesen tudnak üzemelni.
Azt hogyan? Nincsenek csapágyak?
Ez általában vagy légcsapágyas megoldást jelent, ami úgy működik, hogy egy bizonyos elért fordulatszám fölött légfilm alakul ki a tengely és a ház között, ezáltal teljesen megszűnik a súrlódás normál üzemi állapotban. Másik megoldás a mágnescsapágyas lebegtetés, ahol pedig egy mágnescsapággyal hozzuk létre a lebegő állapotot. Ez utóbbi előnye a légcsapágyhoz képest, hogy a tengely még álló helyzetben is folyamatosan lebeg, és soha nem érintkezik a berendezés házával. A kopás ez utóbbinál nulla, míg a légcsapágy esetén induláskor és leálláskor a tengely gyakorlatilag leül a ház anyagára, ezért minden egyes startciklus koptatja azt, mondhatni ezek a gépek a start-stop ciklusoktól használódnak el.
Akkor tehát nem érdemes ki-be kapcsolgatni!
Így van, légcsapágy esetén a folyamatos üzemeltetés az ideális, ahol viszont gyakori leállással kell számolni, oda egyértelműen a mágnescsapágyas megoldást javasoljuk. A légcsapágyas fúvó mellett az egyszerűsége és az ára szól.
A Water4All melyik gyártót preferálja, melyiket ajánlja, amikor beruházásról van szó?
Mi a Raetts termékeit forgalmazzuk. Ez egy kínai gyártó, amely már nagyon-nagyon régóta gyárt légcsapágyas berendezéseket, és az elmúlt 7–8 évben mágnescsapágyas berendezéseket is gyártanak, illetve forgalmaznak, több ezer referenciaberendezésük működik. Az európai piacon jelen információink szerint a Sulzeren kívül nemigen van más versenytársa – legalábbis a Magyarországon leggyakoribb, aránylag kis fúvóméret-tartományban. A 200–300 kW mérettartományban és e felett persze nagyobb a választék mágnescsapágyas gépekből is.
Mit ért aránylag kis fúvóméret alatt?
A Raetts mágnescsapágyas fúvóberendezései már 15 kW-os motorteljesítménytől rendelkezésre állnak, egészen 300–350 kW-ig. E feletti igény esetén inkább a berendezések többszörözését javasoljuk. E mellett számos szakmai érv szól.
A turbófúvók teljesítménye szabályozható?
Ez ma már természetes, általában saját 100%-os teljesítményüket 40–60% közötti tartományra tudjuk leszabályozni. Ez légcsapágyas és mágnescsapágyas esetben is hasonló, a szabályozhatóság nincs összefüggésben a csapágyazás műszaki megoldásával.
Milyen a Raetts légfúvók szervizháttere, alkatrészellátása?
A Raetts fúvók magyarországi szervizét mi látjuk el. Ezeknek a berendezéseknek az üzemeltetéséről azt kell tudni, hogy a legeslegfontosabb feladat a légbeszívó szűrők ütemezett cseréje. Ezt általában minden gyártó három hónaponként javasolja, amivel mi is egyetértünk. A szűrőcsere-ciklusok tervezhetőek és ugyanannyira fontosak, mint az autómotorok esetén: ha port vagy egyéb darabos szennyeződést szív be a gép, akkor fennáll a tönkremenetel veszélye. A csere egy rendkívül egyszerű 4–5 perces folyamat, a berendezés leállítását követően azonnal elvégezhető.
Hány légszűrője van egy fúvónak?
Gépmérettől függően 4, 8 vagy 16 darab. Ezek az autó légszűrőihez hasonló szövet- vagy papírszűrők, az áruk is ennek megfelelő: darabonként kb. 40 euró. Ez a teljes üzemeltetési költségnek elhanyagolható része. A légszűrőcserén kívül semmilyen kopó alkatrész nincs, tehát például ékszíjcsere, olajcsere fel sem merül.
Nem beszéltünk még a legfontosabbról! Mennyivel fogyaszt kevesebb áramot egy turbófúvó az azonos légszállítási teljesítményű Roots-fúvóhoz képest?
Minimum 20% a megtakarítás, de adott telepeken elérheti a 30 százalékot is, függően attól, hogy mennyire dolgoznak a munkapontjukhoz közel ezek a berendezések, azaz mennyire sikerült kiválasztani az adott telephez alkalmazott, teljesítmény szempontjából optimális méretű fúvóberendezést. A helyes kiválasztás tervezői feladat, ami a Water4All Zrt. szakemberei számára rutinmunka.
Milyen szempontok alapján választják ki az ideális fúvót?
Saját tervezés esetén nyilván magunk határozzuk meg az oxigénigényt, a befúvandó levegő áramát és ahhoz választjuk ki a palettáról a legjobban illeszkedő turbófúvót. Viszont amikor régi Roots-fúvókat cserélünk turbófúvókra, akkor akkurátus részletességgel át szoktuk vizsgálni a telep üzemelési állapotát, a terhelési sajátosságait, és ennek megfelelően választunk. Ez nem megy alapos vizsgálat nélkül. Turbófúvók esetében a túlméretezés ugyanolyan, ha nem nagyobb üzemeltetési problémát okoz, mint az esetleges alulméretezés, ezért az üzemeltetők által megszokott „legyen benne bőven tartalék” elv itt műszaki szükségszerűségből nem alkalmazandó. Ez ugyanis a gépek stop-go üzeméhez vezet, elrontja az energetikai hatásfokot és a gépek idő előtti tönkremenetelét eredményezi. A gyártók által állított tervezési élettartam a súrlódás hiánya kapcsán egyébként légcsapágyas esetben >20, mágnescsapágyas esetben >25 év – nyilván ezeket befolyásolja az üzemelési körülmény.