Generatory azotu dla lotnictwa: obsługa techniczna i produkcja
Generator azotu dla lotnictwa wytwarza azot ze sprężonego powietrza u Państwa na miejscu, w klasach od 97 % do 99,999 %: do opon, amortyzatorów podwozia, przedmuchiwania, autoklawu i lasera. Generator NITROBERG® dobiera się do rzeczywistego poboru tych odbiorników, a ta strona przechodzi to po kolei, zanim padnie wybór modelu.
Co musi zapewnić generator azotu w lotnictwie
W bazie obsługi technicznej azot jest potrzebny w czterech miejscach. Opony na kołach hamowanych napełnia się w warsztacie kół i hamulców, a potem uzupełnia na płycie w ramach obsługi liniowej, i to właśnie tam zużywa się najwięcej gazu. Amortyzatory podwozia napełnia się, a akumulatory hydrauliczne ładuje na statku powietrznym, przy znacznie wyższym ciśnieniu i w znacznie mniejszych ilościach. Podzespoły paliwowe i hydrauliczne otwierane na czas naprawy przedmuchuje się, żeby usunąć opary i wilgoć, zanim zacznie się praca, i żeby część była sucha przy ponownym montażu. A w bazie paliwowej zbiorniki i instalacje przeładunkowe można inertyzować, tak aby atmosfera nad cieczą pozostawała poza zakresem palności.
Po stronie produkcji azot pobierany jest z innych powodów. Części kompozytowe utwardza się w autoklawie, w którym ciśnienie wytwarzane jest azotem, a nie powietrzem, ponieważ żywica wydziela podczas utwardzania ciepło, a sprężona atmosfera bogata w tlen staje się wtedy zagrożeniem pożarowym. Części ze stali nierdzewnej cięte laserem potrzebują azotu jako gazu pomocniczego, żeby krawędź wyszła bez warstwy tlenków; gaz pomocniczy dobiera się do materiału, a tytan tnie się w osłonie argonu. Stanowiska badawcze i stanowiska prób podzespołów przedmuchuje się, żeby usunąć resztki oparów i wilgoci przed próbą i po niej.
Na tej liście odbiornik pobierający najwięcej gazu i odbiornik wyznaczający najwyższą czystość to dwa różne punkty, a różnica między nimi jest duża. Wszystko to obsługuje jedna technologia. Sprężone powietrze przepływa przez złoże węglowego sita molekularnego, które wiąże tlen, dwutlenek węgla i resztkową wilgoć znacznie szybciej niż azot, a dwa złoża pracują naprzemiennie: jedno produkuje, drugie regeneruje się przy niższym ciśnieniu. Strona generator azotu PSA opisuje ten cykl krok po kroku, a artykuł o węglowym sicie molekularnym wyjaśnia, dlaczego to właśnie ten jeden element wyznacza granicę możliwości maszyny.
Jakiej czystości azotu wymaga które zadanie w lotnictwie
Czystość w zakładzie bywa zwykle określana raz i dla wszystkiego, przez tego, kto akurat miał najbardziej wymagający proces. W lotnictwie to kosztowny nawyk, ponieważ najniższe i najwyższe wymaganie z poniższej listy dzieli spory dystans. Podane klasy są tymi, które stosuje się zwykle w praktyce. Prosimy traktować je jako punkt wyjścia i potwierdzić w dokumentacji obsługowej oraz we własnych specyfikacjach procesowych, ponieważ wymaganie przesuwa się wraz z typem statku powietrznego, podzespołem i procedurą warsztatową.
Tabelę warto czytać prawą kolumną, a nie wierszami.
| Zadanie | Typowa klasa | Co robi azot | Decyduje o |
|---|---|---|---|
| Opony na kołach hamowanych | 97 % i wyżej | Obojętne wypełnienie utrzymujące zawartość tlenu w oponie poniżej limitu | Ilość |
| Amortyzatory podwozia i akumulatory hydrauliczne | 99,5 % i wyżej | Sprężyna gazowa w amortyzatorze, ciśnienie wstępne w akumulatorze | Ilość |
| Przedmuchiwanie podzespołów paliwowych i hydraulicznych w naprawie | 99,5 % i wyżej | Usuwa opary i wilgoć przed pracą i po niej | Ilość |
| Inertyzacja zbiorników i instalacji przeładunkowych w bazie paliwowej | 97 % i wyżej | Utrzymuje atmosferę nad cieczą poza zakresem palności | Ilość |
| Utwardzanie części kompozytowych w autoklawie | 99 % i wyżej | Czynnik wytwarzający ciśnienie, który nie podsyca ognia | Ilość |
| Cięcie laserowe części ze stali nierdzewnej | 99,999 % | Gaz pomocniczy dla krawędzi cięcia bez warstwy tlenków | Czystość |
| Stanowiska badawcze i stanowiska prób podzespołów | 99 % i wyżej | Gaz do przedmuchiwania i atmosfera obojętna | Ilość |
Wszystko, co zużywa naprawdę duże ilości gazu, oznaczono jako Ilość, i niemal wszystkiemu wystarcza wartość znacznie poniżej 99,9 %. Tylko jeden wiersz oznaczono jako Czystość. Jeśli laser i hangar korzystają ze wspólnego zasilania, hangar pracuje w klasie lasera i płaci za to w każdej godzinie pracy. Taki podział jest przypadkiem typowym, a odwrotnie jest tam, gdzie odbiornik o najwyższej klasie jest zarazem największy: na przykład przy laserze pracującym jako obciążenie podstawowe, gdzie wysoka klasa wyznacza także ilość. Tam, gdzie amortyzator albo akumulator ładuje się według opublikowanej specyfikacji azotu technicznego, a nie według procedury warsztatowej, specyfikacje te zaczynają się od 99,5 %.
Za wierszem o oponach stoi opublikowane wymaganie, a nie zwyczaj warsztatowy, i warto je przeczytać uważnie, ponieważ wyznacza dolną granicę dla całego zakładu. Dla opon na kołach hamowanych samolotów kategorii transportowej o masie powyżej 34 019 kg (75 000 lb) wymaganie zdatności do lotu mówi, że mieszanina gazów w oponie zawiera nie więcej niż 5 % tlenu objętościowo. Kilka przepisów krajowych stosuje ten sam limit 5 % od 5 700 kg wzwyż. Przyczyna jest natury termicznej. Opona rozgrzana dostatecznie mocno, na przykład przez zacierający się hamulec, może uwolnić lotne gazy z wykładziny wewnętrznej, a dopiero tlen zamknięty w oponie zamienia to zjawisko w pożar we wnęce podwozia. Dla generatora to korzystna wartość: najniższa klasa w serii NITROBERG® wynosi 97 %, co spełnia ten limit z zapasem, i jest to zarazem klasa o najniższym zapotrzebowaniu na sprężone powietrze w całej serii.
Ile sprężonego powietrza pochłania każda klasa czystości
Każda wielkość NITROBERG® zużywa na metr sześcienny dostarczonego azotu określoną ilość sprężonego powietrza, a w zakładzie lotniczym to właśnie to zapotrzebowanie musi pokryć sprężarkownia. Ta proporcja, czyli współczynnik powietrza, jest identyczna w całej serii i zależy wyłącznie od ustawionej czystości.
| Czystość | 97 % | 98 % | 99 % | 99,5 % | 99,9 % | 99,99 % | 99,995 % | 99,999 % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Współczynnik powietrza | 2,3 | 2,3 | 2,6 | 2,9 | 3,4 | 4,6 | 5,2 | 6,4 |
Warto wstawić w to liczbę z własnego zakładu. Baza obsługi technicznej pobierająca 60 Nm³/h na opony, amortyzatory i przedmuchiwanie potrzebuje przy 97 % około 138 Nm³/h sprężonego powietrza. Jeśli zamiast tego określić 99,999 % dla całego zakładu, bo wymaga tego jeden laser w warsztacie produkcji części, te same 60 Nm³/h wymagają już około 384 Nm³/h: blisko trzy razy większa sprężarka, trzy razy więcej energii elektrycznej i trzy razy większa sprężarkownia, i to dla jakości gazu, której opona nie jest w stanie wykorzystać.
To cały argument za tym, żeby zasilanie rozdzielić, a nie centralizować. Laser na własnej linii wysokiej czystości, warsztat i infrastruktura na własnej, tańszej, każde z nich dobrane do swojego zadania. Artykuł o kosztach i amortyzacji przelicza koszty eksploatacji, które stoją za tą decyzją.
Jak dobrać generator azotu do pracy w lotnictwie
Spisać każdy odbiornik osobno
Potrzebna jest wartość dla każdego odbiornika: warsztatu kół i hamulców, obsługi liniowej, napełniania amortyzatorów i ładowania akumulatorów, stanowiska przedmuchiwania, autoklawu, lasera, stanowisk badawczych. Następnie trzeba oddzielić to, co pobiera w sposób ciągły, od tego, co pobiera skokowo. Wymiana koła jest szczytem, a nie obciążeniem ciągłym, a instalacja dobrana na sumę wszystkich szczytów jest instalacją, której nikt nie potrzebował.
Czystość wyprowadzić z zadania
Punktem wyjścia jest najbardziej wymagająca pozycja z listy, a zaraz po niej pytanie, czy naprawdę należy do tego samego zasilania co reszta. W zakładzie lotniczym odpowiedź zwykle brzmi, że nie, ponieważ zapotrzebowanie na sprężone powietrze przy oponach i przy laserze różni się prawie trzykrotnie.
Ustalić koncepcję bufora i rezerwy
Wymóg, by statek powietrzny wrócił do eksploatacji na wyznaczony slot, przesądza o doborze jeszcze przed wyborem modelu. Zbiornik buforowy utrzymuje rezerwę, a jego wielkość wynika z najdłuższej przerwy, jaką Państwa baza jest w stanie znieść. Warto to rozstrzygnąć przed porównywaniem modeli.
Sprawdzić sprężone powietrze, ilość i jakość
Wydajność z kroku 1 pomnożona przez współczynnik powietrza daje zapotrzebowanie, które musi pokryć sprężarkownia. Jakość powietrza liczy się tak samo jak ilość i to o niej najczęściej się zapomina: unoszenie oleju i resztkowa wilgoć skracają żywotność węglowego sita molekularnego, więc zbyt mały osuszacz kosztuje w ciągu pięciu lat więcej niż nieco zbyt mała sprężarka. Generatory NITROBERG® wymagają sprężonego powietrza w klasie 1.4.1 według ISO 8573-1:2010 przy 7 bar(g).
Potrzebują Państwo doboru pod swoje zastosowanie?
Prosimy przesłać listę odbiorników azotu i Państwa dane eksploatacyjne. Nasz zespół inżynierski dobierze generator i potwierdzi konfigurację. Jeśli szybciej będzie porozmawiać, prosimy o telefon: +49 2151 568 9550.
Jak podnieść ciśnienie gazu do wartości potrzebnych przy obsłudze
Zbiornik buforowy i stopień sprężania podnoszą ciśnienie azotu do wartości wymaganych przy obsłudze, a stamtąd napełnia się instalację warsztatową albo wózek do napełniania azotem. Wraz z generatorem zmienia się to, skąd bierze się gaz. Sposób, w jaki faktycznie obsługuje się koło czy amortyzator, pozostaje bez zmian.
Generator wytwarza gaz i podaje go do rurociągu azotu przy ciśnieniu sieci sprężonego powietrza. Sam z siebie nie podnosi tego gazu do ciśnienia, przy którym pracuje zawór opony czy zawór napełniania amortyzatora, i dlatego stopień sprężania projektuje się razem z instalacją. Obsługa opon pracuje przy ciśnieniach wyższych niż warsztatowa sieć sprężonego powietrza, a napełnianie amortyzatorów i ładowanie akumulatorów znacznie wyżej jeszcze.
W planowaniu oznacza to, że ciśnienie trzeba podać od razu, obok wydajności i czystości, ponieważ to ono rozstrzyga, co stanie między maszyną a odbiornikiem. Tam, gdzie zakład nie ma odpowiedniej sieci sprężonego powietrza na start, kompletna instalacja generowania azotu łączy generator, wytwarzanie i uzdatnianie powietrza, magazynowanie oraz sterowanie w jednym wstępnie zmontowanym module, w konfiguracjach plug-and-play dla NITROBERG® od 500 do 900.
Azot z generatora w porównaniu z wiązkami butli i dostawą gazu skroplonego
Wiązki butli i zbiorniki azotu ciekłego dostarczają wymaganą czystość, a obie formy kosztują także wtedy, gdy w hangarze jest spokojnie. Czynsz dzierżawny biegnie przez spokojne tygodnie, azot odparowuje również w nocy, umowy zawierają klauzule waloryzacyjne, butle pełne i puste tak samo zajmują powierzchnię w hangarze, w którym powierzchnia jest droga, a gaz w wiązce kończy się zwykle przy tym samolocie, który musi wylecieć dziś wieczorem. Wytwarzanie na miejscu zastępuje to inwestycją i rachunkiem za energię elektryczną. W porównaniu z dostawą azotu ciekłego generator PSA firmy Berg zwraca się zwykle w ciągu dwóch do trzech lat.
Czystość, którą Państwo konfigurują
Generator ustawia się na klasę, której wymagają Państwa zadania, a nie na najwyższą obecną w zakładzie. Tu ma to znaczenie, ponieważ zadanie, które zużywa najwięcej gazu, leży na dole zakresu czystości i wymaga najniższego współczynnika powietrza.
Standardowe części eksploatacyjne
Filtry i materiały eksploatacyjne są katalogowymi pozycjami z otwartego rynku, zamawianymi jak każda inna pozycja magazynowa w hangarze. Po zakupie nie czeka żaden zamknięty program części producenta, a pytanie o pochodzenie filtrów warto zadać każdemu porównywanemu dostawcy.
Wydajność, która nadąża za zakładem
Pojedynczy warsztat kół i hamulców oraz baza obsługi technicznej z własną produkcją części bardzo mocno różnią się zapotrzebowaniem, a obie mieszczą się w zakresie serii NITROBERG® od 1,2 do 1 709,1 Nm³/h. Wydajność rozbudowuje się wraz z rozwojem działalności.
Bezpośredni kontakt z inżynierami
Pytania o dobór i o ciśnienie trafiają do inżynierów, którzy projektują te maszyny. Dostawa, uruchomienie i serwis pochodzą z jednego źródła w ramach BERG Group, a gwarancja wynosi standardowo trzy lata i do pięciu lat w połączeniu z umową serwisową.
Wielkości NITROBERG® dla hangaru, bazy obsługi technicznej i zakładu
Pięć wielkości z serii NITROBERG®, pokazanych w trzech klasach istotnych na tej stronie, pokrywa zakres, w którym zwykle mieści się hangar, baza obsługi technicznej albo warsztat produkcji części. Mniejsze zapotrzebowania leżą niżej w serii: NITROBERG® 500 dostarcza 10,7 Nm³/h przy 97 %.
| Model | N₂ przy 97 % | N₂ przy 99 % | N₂ przy 99,999 % |
|---|---|---|---|
| NITROBERG® 500 | 10,7 Nm³/h | 7,1 Nm³/h | 1,2 Nm³/h |
| NITROBERG® 800 | 42,8 Nm³/h | 28,4 Nm³/h | 4,8 Nm³/h |
| NITROBERG® 1000 | 89,9 Nm³/h | 59,6 Nm³/h | 10,1 Nm³/h |
| NITROBERG® 1200 | 145,5 Nm³/h | 96,6 Nm³/h | 16,3 Nm³/h |
| NITROBERG® 1400 | 286,8 Nm³/h | 190,3 Nm³/h | 32,2 Nm³/h |
Kolumny pokazują trzy klasy odniesienia; tam, gdzie zadanie leży między nimi, klasę ustala się przy doborze. Warto porównać dwie skrajne kolumny. Maszyna, która przy 97 % daje 145,5 Nm³/h, przy 99,999 % daje 16,3 Nm³/h, czyli dziewięć razy mniej z tego samego urządzenia. Kto określi całemu zakładowi klasę potrzebną jednemu laserowi, ten kupi kilka maszyn tam, gdzie wystarczyłaby jedna.
Powyżej tych wielkości seria sięga 1 709,1 Nm³/h, gdzie jedna maszyna zasila kilka budynków na terenie zakładu. Objęte zakresem urządzenia ciśnieniowe NITROBERG® przechodzą ocenę zgodności według dyrektywy ciśnieniowej PED 2014/68/UE w ramach certyfikowanego zakresu. Konstrukcja i produkcja: Made in Germany.
Cięcie laserowe, czyli zadanie, które wyznacza czystość na tej stronie, ma własną podstronę: sam proces cięcia opisujemy na stronie o cięciu laserowym. Pełna seria NITROBERG® znajduje się na stronie przeglądowej generatorów azotu.
FAQ: generatory azotu dla lotnictwa
Wymaganie zapisano jako limit tlenu, a nie jako klasę azotu: dla opon na kołach hamowanych samolotów kategorii transportowej o masie powyżej 34 019 kg mieszanina gazów w oponie nie może zawierać więcej niż 5 % objętościowych tlenu. Każda klasa, którą wytwarza generator NITROBERG®, spełnia ten limit, łącznie z najniższą, czyli 97 %. Czystość jest decyzją konfiguracyjną podejmowaną przy doborze instalacji, a nie stałą właściwością maszyny, warto więc zapytać, który z pozostałych Państwa odbiorników potrzebuje więcej niż opony. Wyższe klasy kosztują zauważalnie więcej w eksploatacji, ponieważ ilość sprężonego powietrza potrzebna na metr sześcienny azotu rośnie wraz z ustawioną czystością.
Nie. Berg GaseTech buduje zasilanie azotem na ziemi: dla hangaru, bazy obsługi technicznej, bazy paliwowej i warsztatu produkcyjnego.
Tak, ze zbiornikiem buforowym i stopniem sprężania między generatorem a odbiornikiem. Generator podaje gaz do rurociągu azotu przy ciśnieniu sieci sprężonego powietrza, a napełnianie opon i amortyzatorów oraz ładowanie akumulatorów pracuje powyżej tej wartości, więc podniesienie ciśnienia należy do projektu instalacji. Dlatego ciśnienie należy do zapytania obok wydajności i czystości. Prosimy podać ciśnienia ładowania, przy których Państwo pracują, a dobierzemy konfigurację pod te wartości.
Tak. Generator pracuje na sprężonym powietrzu, a jego ilość zależy od wybranej czystości: zapotrzebowanie na azot mnoży się przez współczynnik powietrza, który wynosi od 2,3 przy 97 % do 6,4 przy 99,999 %. Jakość powietrza liczy się tak samo jak ilość, ponieważ unoszenie oleju i resztkowa wilgoć skracają żywotność węglowego sita molekularnego. Tam, gdzie zakład nie ma odpowiedniej sieci, kompletna instalacja na skidzie przynosi własną sprężarkę i uzdatnianie powietrza.
Zbiornik buforowy utrzymuje rezerwę, która pokrywa krótkie przerwy i daje czas na reakcję. Tam, gdzie w autoklawie trwa cykl utwardzania, ten czas nie pomaga: część pozostaje pod ciśnieniem i w temperaturze, aż cykl dobiegnie końca, więc zasilanie trzeba zapewnić do końca cyklu. W zakładzie, w którym statki powietrzne muszą trafić w swoje sloty, odpowiedź warto mieć przed wyborem modelu. Poza buforem rozsądny plan obejmuje także zasilanie rezerwowe. Strategię rezerwy ustala się razem z projektem instalacji i wymaganiami obowiązującymi w Państwa zakładzie.
Może, a pytanie brzmi, czy powinien. Wspólne zasilanie pracuje na czystości najbardziej wymagającego odbiornika, więc obsługa opon i amortyzatorów pracowałaby w klasie, której potrzebuje laser, i płaciła za odpowiadające jej sprężone powietrze, czyli blisko trzy razy tyle, ile ta sama ilość kosztuje przy 97 %. Tam, gdzie warsztat produkcji części potrzebuje 99,999 %, a hangar nie, osobna linia wysokiej czystości dla lasera wychodzi zwykle taniej niż podniesienie całego zakładu do tej klasy.
Nie. Części eksploatacyjne są standardowymi komponentami, a nie zamkniętym programem producenta, co utrzymuje koszt eksploatacji otwarty na konkurencję: filtry można kupić tam, gdzie Państwo chcą, a oferty serwisowe da się porównać. W całym okresie użytkowania maszyny waży to zwykle więcej niż różnica w cenie zakupu. Gwarancja wynosi standardowo trzy lata, a w połączeniu z umową serwisową do pięciu lat.