Dobrym przykładem ilustrującym ten problem będzie standardowa centrala wentylacyjna (AHU). Jest to najczęściej zestaw wentylatorów montowanych na suficie lub ścianie w celu wymiany powietrza wewnątrz budynków. Do tej pory wentylatory te napędzano przeważnie silnikiem elektrycznym za pośrednictwem napędu pasowego, zwykle pasa klinowego. To popularna metoda, gdyż elementy napędowe są względnie tanie i łatwe do zamontowania. W całej branży działają dziesiątki tysięcy takich napędów.

Pas klinowy w tego typu napędach może jednak mieć pewne wady. Wymaga bowiem regularnej konserwacji, tymczasem przy panującej obecnie tendencji ograniczania zapasów części, jeśli napęd spełnia swoją podstawową funkcję, czyli napędza wentylator, nie zwraca się na niego większej uwagi, dopóki nie zdarzy się awaria powodująca przestój urządzenia. Tego rodzaju niedopatrzenie może mieć negatywne skutki, jeśli pasek jest nadmiernie naprężony podczas instalacji lub ślizga się w przypadku spadku naprężenia w trakcie eksploatacji. W obu przypadkach następuje zmniejszenie sprawności napędu, a w konsekwencji skrócenie jego żywotności.

Odpowiednio dobrany napęd
Stosunkowo proste zmiany w konstrukcji napędu mogą nie tylko zwiększyć jego sprawność, ale także ułatwić proces optymalizacji i przynieść spore oszczędności. Zmiana w napędzie zębatym może zwiększyć jego sprawność, przedłużyć czas eksploatacji, obniżyć nakłady na konserwację i ograniczyć do minimum przestoje wynikające z niespodziewanych awarii.

Podczas ankiety przeprowadzonej w jednej z brytyjskich fabryk żywności inżynierowie Gates stwierdzili, że szereg stosowanych tam napędów wykazuje obniżone parametry działania. Były zawodne i podatne na przedwczesne awarie. Po omówieniu problemu z zespołem technicznym klienta postanowiono zoptymalizować napędy poprzez wymianę pasków klinowych na paski synchroniczne Poly Chain Carbon firmy Gates.

Przed dokonaniem zmiany zastosowano prostą procedurę oceny działania napędów, aby uzyskać informacje potrzebne do przeprowadzenia całej operacji. Procedura ta składa się z 4 najważniejszych kroków:

• zapis i ocena bieżącego działania napędu metodą monitorowania prędkości wejściowej i wyjściowej oraz zużycia energii przez silnik – ocena powinna trwać tak długo, by możliwe było pełne zrozumienie profilu działania napędu w czasie,
• ocena bieżącej geometrii napędu oraz dobór nowego napędu z pasem zębatym,
• montaż i uruchomienie nowego napędu tak, by naprężenie napędu odpowiadało zaleceniom konstrukcyjnym,
• ocena działania napędu w sposób podobny jak poprzednio, tzn. poprzez monitorowanie prędkości i zużycia energii przez silnik.

Często po wymianie napędu ilość energii zużywanej przez napęd początkowo rośnie. Jest to efektem dopasowania napędu zębatego do tej samej prędkości wejściowej, co w poprzedniej wersji z paskiem klinowym. Napęd z paskiem klinowym często „dostraja się”, by osiągnąć odpowiedni przepływ powietrza w wentylatorze. Jednak aby było to możliwe, silnik musi pracować na wyższych obrotach po to, by złagodzić efekt ślizgania się paska.

Kiedy pasek synchroniczny Poly Chain Carbon porusza się z tą samą prędkością silnika, bo nie występuje już poślizg paska, prędkość przepływu w wentylatorze jest wyższa, przez co rośnie także energia pobrana przez silnik.

Prostym sposobem na wyeliminowanie tego problemu jest dodanie falownika podczas wymiany, o ile silnik nie był wcześniej wyposażony w taki falownik. Ważne, aby wymiana obejmowała możliwość zmniejszenia prędkości silnika, tak by móc dopasować wielkość przepływu w wentylatorze. Zmniejszenie prędkości może spowodować znaczną oszczędność energii, gdyż moc pobierana do osiągnięcia odpowiedniej wielkości przepływu różni się zgodnie z prawem podobieństwa przepływu.

Ilustracja 2 pokazuje początkowy wzrost zużycia energii po wymianie na napęd z paskiem synchronicznym Poly Chain Carbon i późniejsze zmniejszenie pobieranej mocy w miarę optymalizacji układu w celu uzyskania wymaganego przepływu powietrza. Optymalizacja napędów wentylatora dała roczną oszczędność energii na poziomie 90 000 GBP oraz dodatkowe korzyści, takie jak olbrzymia redukcja emisji CO2. Nieprawidłowo zaprojektowany i konserwowany napęd pasowy może się charakteryzować niskim poziomem sprawności i wysokimi kosztami konserwacji. Korzyści płynące z optymalizacji napędu pasowego zazwyczaj znacznie przewyższają koszty wymiany. Wymiana paska klinowego na synchroniczny pasek zębaty nie jest właściwym rozwiązaniem w każdej sytuacji, ale opisane tu korzyści nie dotyczą wyłącznie napędów wentylatorów i można je uzyskać w wielu różnych zastosowaniach.