Straty pary W ślad za parą: nie wykryte awarie powodują wzrost zużycia energii

Systemy parowe mogą wydawać się działać bez zarzutu, ale w tle generują wysokie koszty. Ukryte straty pary zwiększają zapotrzebowanie kotła i sprawiają, że planowa konserwacja szybko zamienia się w naprawy reaktywne. Operatorzy powinni zatem krytycznie przeanalizować zarówno swoje praktyki w zakresie monitorowania, jak i przyczyny awarii.

Nawet niewielkie zakłócenia, takie jak straty pary mogą, w przypadku ich powtarzającego się występowania, znacznie obniżyć niezawodność systemu parowego i z czasem odczuwalnie zmniejszyć jego efektywność energetyczną. Ponieważ nie zawsze mają one bezpośredni wpływ na produkcję, straty te często pozostają niewykryte lub są ignorowane. Ich skutki kumulują się jednak: jeśli nie wyeliminuje się przyczyn, prowadzi to do trwałych strat energii, szybszego zużycia rurociągów i elementów instalacji oraz wzrostu kosztów eksploatacji.

Jedną z najczęstszych przyczyn strat pary jest awaria odwadniaczy. W przypadku odwadniaczy mechanicznych szczególnie krytyczne są w tym kontekście dwa różne stany awarii: stan awarii w pozycji otwartej oraz stan awarii w pozycji zamkniętej.

„Mechaniczne odpowietrzniki kondensatu mają przewidywaną żywotność wynoszącą cztery lata. Jeśli jednak nie przewidziano corocznego, proaktywnego programu konserwacji zapobiegawczej, można założyć, że około 25 procent odpowietrzników kondensatu w instalacji znajduje się w stanie awarii: W systemach niekontrolowanych są one wówczas uszkodzone albo w pozycji otwartej, albo zamkniętej” – wyjaśnia Nigel Egginton, dyrektor zarządzający firmy EBE Engineering.

Niewidoczne straty, odczuwalne skutki: plamy parowe i przedmuchy

W przypadku otwartej awarii odwadniacza, zwanej również przedmuchem, świeża para przepływa nieprzerwanie przez odwadniacz do układu recyrkulacji kondensatu. Kocioł musi uzupełnić utraconą parę, co powoduje wzrost zapotrzebowania na parę oraz zużycia paliwa. Jednak stan otwartego odpływu rzadko prowadzi do widocznego wycieku lub bezpośredniego zatrzymania produkcji. W przeciwieństwie do wycieku pary, w którym para ulatnia się z rurociągu do atmosfery, otwarte odpływy kondensatu odprowadzają parę do systemów zamkniętych. Straty te nie są zatem widoczne. Ponadto odprowadzacze często znajdują się w trudno dostępnych miejscach. Straty pary są zatem często wykrywane dopiero podczas celowej kontroli.

Kongres „Smart Process Manufacturing” 21 października 2026 r.

Wiodący kongres poświęcony cyfryzacji w przemyśle przetwórczym

W 2026 roku kongres Smart Process Manufacturing już po raz szesnasty zgromadzi czołowych ekspertów ds. cyfryzacji z branży przetwórczej. Kongres prezentuje praktyczne przykłady zastosowań zorientowane na rozwiązania, które pomagają zwiększyć szybkość i wydajność. Ucz się od najlepszych w branży i dyskutuj z nimi o szansach i wyzwaniach związanych z transformacją cyfrową w przemyśle przetwórczym.

Zarezerwuj bilet już teraz

W przypadku awarii odpowietrznika w pozycji zamkniętej kondensat nie jest już prawidłowo odprowadzany. W rezultacie może on gromadzić się w wymiennikach ciepła, instalacjach procesowych lub przewodach parowych. Pogarsza się wymiana ciepła, spada wydajność grzewcza, a temperatura procesu może stać się niestabilna. W zależności od zastosowania może to spowodować wydłużenie czasu trwania procesu, a także negatywnie wpłynąć na wydajność produkcji i jakość produktu. Ponadto nagromadzenie kondensatu utrudnia regulację temperatury.

„Ponieważ system często nadal dostarcza ciepło i parę pomimo awarii mechanicznych odprowadzaczy kondensatu, operatorzy mogą łatwo przeoczyć ten problem i uznać, że skoro nie doszło do uszkodzeń, nie ma potrzeby podejmowania żadnych działań” – ostrzega Nigel Egginton.

Jednak w przypadku obu rodzajów awarii obowiązuje zasada: mogą one mieć poważne konsekwencje. Należą do nich na przykład uderzenia wodne. Występujące przy tym skoki ciśnienia powodują uszkodzenia rurociągów, połączeń lub zaworów oraz zwiększają prawdopodobieństwo wycieków i uszkodzeń konstrukcyjnych.

Wskaźniki awaryjności: normalne zużycie czy sygnał ostrzegawczy?

W ramach konserwacji konwencjonalnej odpowietrzniki są często traktowane jako elementy zużywające się ze względu na ekstremalne warunki pracy. Podczas gdy obudowa odpowietrznika często wytrzymuje tak samo długo jak rurociąg, wewnętrzne mechanizmy, takie jak zawory i gniazda zaworów, są zaprojektowane z myślą o demontażu i wymianie. Jednak zdaniem Nigela Eggintona operatorzy powinni „zastanowić się nad częstotliwością tego zużycia i zbadać tę kwestię, zwłaszcza w przypadku przedwczesnej awarii”.

Dokumentacja producentów mechanicznych odprowadzaczy kondensatu podaje roczny wskaźnik awaryjności sięgający nawet 10 procent. Na szczęście w praktyce większość instalacji nie wykazuje jednak wskaźnika awaryjności na poziomie 10 procent. Wyjątkiem są zazwyczaj instalacje, w których nie przeprowadza się regularnych kontroli: W takich przypadkach rocznie może ulec awarii od 15 do 30 procent wszystkich zainstalowanych mechanicznych odprowadzaczy kondensatu, a nawet więcej. Niektóre typy konstrukcyjne osiągają czasami jeszcze wyższe wskaźniki awaryjności. Na przykład w przypadku termodynamicznych odprowadzaczy kondensatu obserwuje się niekiedy wartości rzędu około 40 procent.

Dlaczego drobne awarie stają się problemem konserwacyjnym

Duża liczba awarii odwadniaczy zwiększa nakłady na konserwację i może spowodować przejście z konserwacji zapobiegawczej na konserwację reaktywną. „W tym trybie naprawy są często przeprowadzane pod presją czasu, są mniej wydajne i generują wyższe koszty” – wyjaśnia Nigel Egginton. Dodaje: „Eksploatacja do momentu awarii prowadzi do ciągłego cyklu napraw awaryjnych, w którym usterki są usuwane dopiero wtedy, gdy już wpłynęły negatywnie na wydajność lub spowodowały szkody”.

Wysokie wskaźniki awaryjności są częściowo tolerowane, ponieważ traktuje się je jako „obciążenie fantomowe”. Jest to ukryte i akceptowane dodatkowe zapotrzebowanie systemu kotłowego, które uznaje się za część normalnej eksploatacji. Jeśli wszystkie niesprawne odwadniacze zostaną naprawione, może się okazać, że obecna moc kotła jest wyższa niż wymagana do pokrycia rzeczywistego obciążenia systemu. Wytwarzana jest zatem większa ilość pary niż to konieczne, aby zrównoważyć dodatkowe obciążenie wynikające ze strat w mechanicznych odwadniaczach. Natomiast wymiana ograniczonej liczby odprowadzaczy jest często postrzegana jedynie jako coroczny wydatek konserwacyjny o niskim priorytecie.

Ponieważ wskaźniki awaryjności mogą być znaczne, zwłaszcza w zaniedbanych systemach, wiele instalacji wymaga corocznych, kwartalnych, a nawet ciągłych kontroli, na przykład za pomocą badań ultradźwiękowych lub termowizyjnych. Stanowi to dodatkowe obciążenie dla zespołów konserwacyjnych i angażuje zasoby kadrowe oraz materialne.

Rzeczywiste koszty wykraczają poza straty pary

Niektóre przedsiębiorstwa nadal postrzegają regularne przeglądy odwadniaczy jako uciążliwy czynnik kosztowy, a nie jako środek konserwacji zapobiegawczej, który niesie ze sobą wyraźny potencjał oszczędnościowy. Rzeczywiste koszty awarii są jednak często wyższe niż początkowo zakładano: operatorzy zazwyczaj kalkulują jedynie bezpośrednie koszty związane z ulatniającą się parą. Nie zawsze bierze się natomiast pod uwagę wysokie, ukryte koszty, takie jak nieefektywność operacyjna, przyspieszone zużycie urządzeń oraz wyższe nakłady na konserwację.

W związku z tym większość operatorów instalacji parowych utrzymuje obszerne zapasy części zamiennych lub kompletnych mechanicznych odprowadzaczy kondensatu. Koszty tych zapasów oraz związane z nimi nakłady administracyjne, w tym zarządzanie zapasami, zakupy i fizyczna kontrola magazynu, rzadko są poddawane analizie w kontekście całkowitych kosztów eksploatacji. W niektórych przypadkach może to spowodować wzrost kosztów eksploatacyjnych związanych z systemami parowymi o 20 do 30 procent.

Ponieważ przeglądy odbywają się często tylko raz w roku, odpowietrznik, który ulegnie awarii bezpośrednio po przeglądzie, może przepuszczać parę świeżą nawet przez dwanaście miesięcy, zanim usterka zostanie wykryta. Konsekwencje finansowe mogą być zatem znaczne. Pojedynczy otwarty odpływ kondensatu z otworem o średnicy 3 milimetrów może generować roczne koszty przekraczające 6 000 euro. W niektórych zastosowaniach przemysłowych koszty te sięgają nawet ponad 10 000 euro rocznie na jeden odpływ kondensatu.

„Jeśli do strat energii dodamy przedwczesne zużycie kolejnych elementów instalacji, większe nakłady na konserwację oraz wysokie zapotrzebowanie na personel, to niewykryte awarie odwadniaczy należą do najkosztowniejszych problemów konserwacyjnych w systemie parowym”, ostrzega Nigel Egginton.

Zasada konstrukcyjna leżąca u podstaw powtarzających się awarii

„Awarie te wynikają niemal wyłącznie z konstrukcji, ponieważ mechaniczne odprowadzacze kondensatu działają w oparciu o zasadę odprowadzania »fizycznego« – w odróżnieniu od innych systemów, które działają zgodnie z zasadami »statycznymi« lub »termodynamicznymi«” – mówi Nigel Egginton.

Jego zdaniem lepszy monitoring nie eliminuje problemu, a jedynie pomaga ograniczyć jego skutki. Operatorzy muszą nadal naprawiać lub wymieniać mechaniczne odpowietrzniki kondensatu, a ponadto dbać o konserwację samego systemu monitoringu.

„Jedynym trwałym rozwiązaniem problemów związanych z odwadniaczami jest całkowite wyeliminowanie odwadniaczy mechanicznych z systemu. Dzięki temu nie ma już potrzeby stosowania żadnych dodatkowych środków związanych z konserwacją odwadniaczy mechanicznych” – wyjaśnia Nigel Egginton.

Według Eggintona alternatywą jest zastosowanie bezobsługowych odprowadzaczy kondensatu z dyszą Venturiego. Technologia Venturiego zmienia zasadę działania, rezygnując z części ruchomych i zapewniając ciągłe odprowadzanie kondensatu. Przejście z mechanicznych odprowadzaczy kondensatu na ciągłe odprowadzanie kondensatu może zatem znacznie poprawić niezawodność i wydłużyć żywotność urządzeń.