Vše závisí na provozním principu

Maulburg, Germany Vývěvy jsou důležitou součástí v procesu balení čerstvých potravin. Která vývěva dosáhla nejvyššího faktoru účinnosti? Odpověď nám může nabídnout přímé srovnání. Ovšem jen za předpokladu, že jsou parametry testování nastaveny rozumně. Nedávno zveřejněná studie poukazuje na vyšší kvalitu šroubové vývěvy s olejovým těsněním. Je třeba ovšem dodat, že tento výsledek byl dosažen při testování na sestavě, která nemůže být použita v praxi. Nezávislá testovací organizace TÜV Süd provedla své vlastní srovnání vývěvových technologií. Tento test probíhal v podmínkách, které dokonale simulovaly praktické využití. Zde jasně zvítězila olejomazná rotační lamelová vývěva.
Obr. 1: Spotřeba energie při provozu standardního motoru
Obr. 1: Spotřeba energie při provozu standardního motoru

V tomto článku se dozvíte více o obou srovnávacích testech. Aby bylo vše jasné, pojmenovali jsme testy jako Test č. 1 a Test č. 2. Pro zachování čtivosti článku nazýváme šroubovou vývěvu s olejovým těsněním zkráceně „ŠVOT" a olejomaznou rotační lamelovou vývěvu jako „ORLV". 

Test č. 1: Proces řízený poptávkou vs. plné zatížení
První test byl iniciován výrobcem ŠVOT. Tato společnost se zaměřuje na výrobu kompresorů a testovaný stroj je v podstatě derivátem kompresní technologie. Testovaná vývěva byla srovnána s modelem ORLV R 5 RA 0630 C od společnosti Busch. Nicméně testovaná sestava neumožňuje realistické srovnání a to hned z několika důvodů.
Během zkušebního cyklu se testovaly různé procesy, ve kterých se pracovalo s vakuem. Nicméně přerušení výrobního procesu, včetně nočních časů vypnutí, kdy byla ORLV v provozu (na rozdíl od ŠVOT), byly samozřejmě také zahrnuty. Během testu byla ŠVOT součástí systému s frekvenčním měničem a zabudovaným řídicím systémem, který během přestávek přerušil provoz vývěvy. Na druhou stranu byla ORLV připojena jako samostatný stroj, který nepřetržitě běžel na plný výkon.
Test č. 1 srovnával, jak se říká, jablka s hruškami. Vývěva, která nepřetržitě běžela, samozřejmě během provozu spotřebovala více elektrické energie než vývěva, jejíž provoz byl regulován tak, že se během přestávek automaticky vypnula. ORLV mohla být také vybavena frekvenčním měničem a řídicím systémem, protože společnost Busch nabízí tuto verzi vývěvy ve svém portfoliu. Výchozí podmínky by tak byly stejné. Nicméně tomu tak nebylo. V popisu testu nejsou přesné informace o důležitých rámcových podmínkách uvedeny.
Vzhledem ke svému konstrukčnímu řešení spotřebuje ORLV nejvíce energie během fáze spuštění mezi atmosférickým tlakem a přibližně 300 mbary (obr. 1). Nicméně se snižováním vstupního tlaku tato spotřeba energie dramaticky klesá. ŠVOT naproti tomu spotřebuje přibližně stejné množství energie mezi atmosférickým tlakem a koncovým tlakem. To znamená, že ORLV ve srovnání s ŠVOT spotřebuje výrazně menší množství energie v provozním rozsahu mezi koncovým tlakem a 100 mbary.

Test č. 2: Testování za stejných podmínek
Druhé srovnání (obr. 2) nedávno provedla nezávislá testovací organizace TÜV Süd. Jedná se o jednu z předních institucí ve svém oboru. Byly testovány stejné vývěvy jako v testu č. 1. Nicméně nyní se vše odehrávalo v reálných podmínkách, tedy bez přestávek nebo nastavených časů vypnutí v noci. Test č. 2 probíhal v simulovaných podmínkách pracovního cyklu vakuového balicího stroje. V tomto odvětví se jedná o naprosto běžné využití vývěv. Při těchto aplikacích je také běžné, že je výkon obou vývěv navíc zesílen vakuovým posilovačem. Navíc byly testovací postupy a daná sestava zkontrolovány uznávaným výrobcem vakuových balicích strojů, který potvrdil, že simulované podmínky odpovídají praxi.
Jako ukázkový příklad aplikace byl vybrán balicí stroj s velkoobjemovou komorou. Takovýto stroj se používá při balení sýrových produktů nebo masa. Tento stroj s automatickým dodáváním produktů dokáže obvykle zvládnout několik cyklů za minutu.
Během testování byl vyzkoušen stroj s komorou o objemu 300 litrů a potrubním systémem dlouhým 11,5 metru, který spojoval komoru, vakuový posilovač a vývěvu. Komora byla cyklicky evakuována na hladinu vakua 5 mbarů.
Čas evakuace závisel na výkonu vývěv. Čas mezi jednotlivými evakuačními cykly byl stanoven na 14 sekund, což lze považovat za typický časový interval pro balicí stroje této velikosti. Byl zaznamenán požadovaný čas vypnutí vývěv a jejich spotřeba energie. 



Obr. 2: Reálná testovací sestava s vakuovou nádobou, vakuovým posilovačem a testovanou vývěvou jako základovou pumpou

Jednoznačné výsledky
Výsledky různých testů byly shodně jednoznačné: ORLV evakuuje rychleji (obr. 3) a spotřebuje méně energie než ŠVOT. Na základě nastavené rychlosti ORLV dále docházelo ke zkrácení doby vypnutí nebo zvýšení úspory energie. ORLV je například o 11 % rychlejší ve 40Hz módu a ušetří o 42 % více energie. 


Obr. 3: Zabalené jednotky závisející na rychlosti a konstrukci vývěvy

Kromě doby vypnutí a spotřeby energie se navíc testovala také rychlost čerpání a spotřeba energie jako funkce vstupního tlaku (obr. 4). Z těchto naměřených hodnot poté byla vypočítána specifická spotřeba energie (SSE) při odlišné hladině vakua. Takto byly poskytnuty přesné informace o tom, kolik wattů za hodinu je zapotřebí k získání jednoho kubického metru vzduchu, aby se dosáhlo určité úrovně vakua. Ve srovnání s ŠVOT opět dosahuje lepších výsledků ORLV, a to při jakékoliv hladině vakua. Úspora energie se pohybuje mezi 13–73 %. U typické hladiny vakua v praxi, která činí 10 mbarů, spotřebuje ORLV o 38 % méně energie než ŠVOT (obr. 4). 


Obr. 4: Porovnání specifické spotřeby energie (SSE) testovaných vývěv jako funkce vstupního tlaku

Otázka provozního principu
Výsledky jsou překvapivě jednoznačné. ORLV vývěva je typickým příkladem vývěvové technologie. Model R 5 RA 0630 C, který zde byl představen, těží z procesu výroby vakua, který byl optimalizován po celá desetiletí. Naproti tomu je ŠVOT v podstatě předělaný kompresor. Ačkoliv se výroba i stlačování vakua týká odsávání plynů, různá cílová použití vyžadují odlišná technická řešení.
Kompresní poměr u kompresorů je obvykle 1:10. U vývěv se tento poměr pohybuje v mnohem větších hodnotách, protože začíná na 1:100 a končí na 1:1 000. Z technického pohledu to znamená, že dva šrouby a pouzdro šroubového kompresoru mohou být vyrobeny s vyšší tolerancí. To znamená, že výroba je nákladově efektivnější a cílového kompresního poměru 1:100 je dosaženo i v případě zvýšeného počtu vnitřních netěsností. Je tomu ale jen proto, že je vše kompenzováno mnohem vyššími otáčkami, které při plném zatížení vystoupají až k hodnotě 7 000 otáček za minutu. ORLV je na druhou stranu ryzí vývěva s přesnými součástkami a minimálními tolerancemi, které snižují vnitřní ztráty zapříčiněné netěsnostmi na minimum a nakonec dovolují dosáhnout mnohem vyššího kompresního poměru. Tato vývěva tedy poskytuje konzistentní výkon a nízkou spotřebu energie od počátku evakuace až do jejího ukončení. Maximální rychlost proto dosahuje pouze 1 000 otáček za minutu. Nižší rychlost snižuje mechanickou zátěž a tím i potřebu údržby. Tímto je také dosaženo mnohem delší životnosti a nižších nákladů na životní cyklus stroje.
Naproti tomu ŠVOT vyžaduje samostatné ovládání tlaku pomocí vstupního regulačního ventilu, aby se zabránilo přetížení vývěvy v rozmezí 1000–300 milibarů. Mezi atmosférickým tlakem a hrubým vakuem vykazuje mnohem menší výkon. Tento fakt, společně s konstrukčním řešením převzatým z kompresoru, významně přispívá k prodloužení doby vypnutí.
Přesně tyto rozdíly měly nakonec dopad na výsledky srovnávacího testu.

Závěr
Test č. 2 byl proveden v simulaci reálných podmínek. Porovnávali jsme jablka s jablky. Jinými slovy byly shromážděny a porovnávány reálné údaje o výrobě vakua. Model ORLV R 5 RA 0630 C od společnosti Busch obstál ve srovnávacím testu mnohem lépe než ŠVOT, která byla původně konstruována jako kompresor, což se projevilo na spotřebě energie a na době vypnutí. Výsledky testu potvrzují vyšší kvalitu nejprodávanější vývěvy ve své výkonnostní třídě. 


Kategorie
Chcete vědět víc?
Obraťte se na nás (Busch Česká republika):
+420 530 504 410 Kontaktovat