10 Tweak Pemampat Udara VSD yang Sedikit Dikenali

Oleh Ron Marshall untuk Compressed Air Challenge®

Pengenalan pemampat udara skru berputar yang dikendalikan oleh pemacu laju berubah (VSDs) adalah salah satu inovasi kecekapan tenaga terbaik yang diperkenalkan kepada industri dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Gaya kawalan pemampat ini dapat mengurangkan tenaga yang terbuang oleh pemampat yang berjalan dalam keadaan yang tidak dipunggah. Tetapi jenis kawalan VSD yang ditawarkan oleh pelbagai pengeluar boleh berbeza, dan beberapa perbezaan ini boleh mempengaruhi kecekapan sistem. Artikel ini membincangkan sedikit tweak yang diketahui kepada kawalan pemampat VSD , termasuk beberapa yang menggunakan ciri tersembunyi yang kadangkala boleh dilaksanakan untuk meningkatkan simpanan yang diperoleh oleh pemasangan pemampat jenis ini.

Perhatikan bahawa langkah-langkah ini adalah contoh strategi yang dilaksanakan di wilayah perkhidmatan Manitoba Hydro penulis. Apabila pelarasan dibuat, pembekal peralatan telah dirujuk supaya tidak menjejaskan jangka hayat atau pengendalian peralatan yang betul.

1. Menyelaras sasaran dan memulakan / menghentikan tahap.

Kawalan VSD biasanya mempunyai empat tetapan tekanan utama. Tiga daripadanya adalah untuk mengawal permulaan / hentikan atau memuatkan / memunggah band tekanan yang digunakan apabila pemampat berjalan di bawah kelajuan minimum. Baki yang lain adalah untuk menetapkan sasaran VSD, yang mana pemampat akan memegang tekanan pelepasannya semasa mengubah kelajuannya. Terdapat pelbagai tetapan lalai yang diprogramkan ke dalam kawalan ini apabila ia datang dari kilang - beberapa mengakibatkan operasi pemampat yang optimum.

Sesetengah pengilang mengunci sasaran VSD pada tetapan "permulaan" supaya mereka sama. Lain-lain membenarkan pelarasan bebas sasaran VSD ke mana-mana tetapan dalam had set. Jika pelarasan bebas dibenarkan, terdapat beberapa syarat yang boleh menyebabkan masalah. Sekiranya tekanan sasaran secara tidak sengaja ditetapkan di atas permulaan / hentian atau beban / membongkar tetapan, pemampat akan sentiasa dijalankan penuh - keadaan tidak cekap untuk pemampat VSD - dan akan mula / berhenti atau memuatkan / memunggah antara dua titik set. Sekiranya titik set sasaran secara tidak sengaja ditetapkan lebih rendah daripada band tekanan, maka VSD akan berjalan pada kelajuan minimum sementara di antara titik setinggi dan rendah. Walau bagaimanapun, ia tidak akan berjalan dalam julat berubah-ubah melainkan jika tekanan jatuh jauh di bawah tekanan band, satu lagi keadaan yang tidak diingini.

Sekiranya titik set sasaran berada di antara titik set tinggi dan rendah, sangat umum untuk melihat tetapan ini betul-betul di tengah, dan kemudian pemampat akan segera menuju ke kelajuan penuh apabila pemampat dipanggil untuk memulakan. Ia akan terlebih dahulu cuba dengan cepat menolak tekanan sehingga tekanan sasaran, dan kemudian akan mengurangkan kelajuan untuk mengawal tekanan. Keadaan ini meningkatkan frekuensi start / stop pemampat dan menyebabkan turun naik yang pantas dalam tekanan, kadang-kadang keadaan yang tidak diingini. Konfigurasi ini juga sering menyebabkan tekanan sasaran menjadi lebih tinggi daripada yang diperlukan, oleh itu menyebabkan pemampat mengambil lebih banyak kuasa kerana tekanan pelepasan purata yang lebih tinggi. Di wilayah Hidro Manitoba, para pelanggan digalakkan untuk menetapkan tekanan sasaran pada atau berhampiran titik permulaan / beban, yang menyebabkan berbasikal pemampat perlahan, dan lebih stabil tekanan yang lebih rendah.

2. Kurangkan kekerapan permulaan / henti dengan memperluaskan jalur tekanan.

Tekanan stabil dan malar adalah matlamat utama dalam mengawal mana-mana sistem udara termampat. Mereka yang biasa dengan beban / membongkar kawalan akan menyedari bahawa tekanan sistem dikawal antara dua titik set: beban, dan titik muatan. Jenis kawalan ini menyebabkan bentuk gelombang gergaji gergaji jika dilihat pada plot data tekanan berasaskan masa (Rajah 1). Kompresor VSD, sebaliknya, akan mengekalkan tekanan pada tekanan sasaran berterusan dengan mempercepat atau melambatkan motor pemampat.

Rajah 1: Ujian bentuk gergaji tipikal biasa menghasilkan tekanan purata yang lebih tinggi daripada yang diperlukan, menyebabkan pemampat pergi ke beban penuh apabila mula meningkatkan kekerapan kitaran. - Klik di sini untuk membesarkannya

Tetapi kompresor hanya boleh melambatkan begitu banyak, dengan gilirannya terhad oleh ciri-ciri komponen pemampat. Perkara utama yang menyebabkan had ini adalah motor pemampat, yang tidak dapat menyejukkan diri secukupnya pada kelajuan yang sangat rendah. Batasan kedua ialah elemen mampatan skru, yang mesti mengekalkan rpm minimum tertentu atau kerugian dalaman (kebocoran kembali melalui unsur) akan menjadi berlebihan. Untuk menangani masalah ini, mana-mana pemampat VSD akan mempunyai kelajuan minimum tertentu di mana kawalan laju berubah-ubah diambil oleh beberapa kaedah kawalan lain.

Cara biasa untuk mengawal kompresor VSD pada arus di bawah kelajuan minimum adalah untuk memulakan / menghentikan atau memuatkan / memunggah pemampat. Mod kawalan ini juga menghasilkan bentuk gelombang gergaji tipikal mod kawalan beban / muat turun. Oleh kerana pengeluar pemampat menyedari bahawa bentuk gelombang gergaji ini menghasilkan turun naik yang tidak diingini dalam tekanan, sesetengah pengeluar cenderung membekalkan pemampat dengan jalur tekanan yang sangat sempit, kadang-kadang hanya 3 hingga 4 psi lebar. Malangnya, jalur tekanan yang sangat sempit, jika dipasang pada sistem yang mempunyai kapasiti simpanan yang minimum, akan menyebabkan pemampat berlebihan bermula dan berhenti, dan kadang-kadang pelincir yang berlebihan dibawa ke atas.

Apabila pemampat VSD mula diperkenalkan, sesetengah pembekal mempromosikan keupayaan "permulaan dan berhenti tanpa had". Walau bagaimanapun, akal budi menegaskan bahawa memperkenalkan peranti mekanikal untuk mengatakan 50,000 hingga 100,000 bermula setiap tahun dalam beberapa tahun pertama kehidupannya dapat mengurangkan kehidupan kawalan dan komponen pemampat.

Memperluas jalur tekanan permulaan / henti dan menambah storan sistem yang ketara akan mengurangkan frekuensi kitaran pemampat apabila beroperasi di bawah kelajuan minimum dan membolehkan jangka masa yang cukup lama untuk memanaskan pemampat sehingga suhu operasi. Ukuran peraturan yang biasa digunakan di sekitar kawasan Manitoba Hydro adalah 10 gudang penyimpanan yang dipasang untuk setiap cfm pada kelajuan minimum pemampat. Memperkenalkan jalur tekanan yang lebih luas sebanyak 10 psi bermakna permulaan maksimum dan frekuensi berhenti sekitar sekali setiap 4 minit pada 50 peratus kelajuan minimum.

Dengan cara ini, jika pemampat anda menghabiskan banyak masa dalam julat kelajuan minimum, anda mungkin perlu mengubah saiz pemampat anda, atau masalah mungkin timbul. Pada kelajuan minimum, terlalu sedikit haba dihasilkan. Ini adalah hasil langsung kecekapan yang baik, yang membolehkan kelembapan berlebihan terkumpul di pelincir pemampat. Dalam pemampat standard, haba mampatan biasanya memacu kelembapan ini.

3. Menghapuskan jangka masa yang dipunggah dengan mengurangkan tetapan pemasa memunggah.

Kawalan kompresor VSD berbeza mengikut pengeluar. Sesetengah membuat pemampat segera dimatikan apabila tekanan mencapai paras "hentian", sementara yang lain terus berjalan dalam keadaan yang dipunggah. Lain mungkin masih mempunyai tetapan pemilihan mod di suatu tempat di dalam kawalan yang membolehkan anda memilih sama ada pemampat segera dimatikan atau tidak. Satu jenama mengira bilangan permulaan sejam dan membolehkan ditutup apabila keadaan membenarkan, menjimatkan kuasa.

Apabila dalam keadaan tidak dimuatkan, pemampat skru - mereka tetap kelajuan atau VSD - terus menggunakan tenaga sambil mengeluarkan udara, mengurangkan kecekapan keseluruhan unit. Seringkali, apabila amalan reka bentuk udara yang dimampatkan dengan baik diikuti, keadaan wujud di mana pemasa berjalan boleh dikurangkan, atau bahkan ditetapkan kepada sifar untuk mengelakkan keadaan membazir ini. Tweak ini perlu dibersihkan oleh pembekal pemampat anda untuk mengelakkan masalah waranti. Jika pemampat mempunyai seting tekanan yang cukup lebar, dan penyimpanan yang cukup besar untuk bekerja dengan bilangan permulaan dan berhenti boleh dibataskan, anda boleh mengelakkan masalah kerana berbasikal yang berlebihan dan masih membenarkan operasi yang lebih cekap.

4. Pasang penderiaan tekanan jauh.

Adalah biasa untuk melihat pemampat VSD memegang tekanan yang sangat tepat pada pelepasan mereka, manakala tekanan tumbuhan merosot kerana perbezaan tekanan merentas paip, penapis dan pengering udara. Pembezaan tekanan ini mungkin kecil apabila aliran rendah, tetapi besar semasa permintaan puncak tumbuhan. Memandangkan mempunyai tekanan tumbuhan yang stabil adalah matlamat utama, adalah idea yang baik untuk membuat pengesan tekanan pemampat jauh, di mana boleh dilakukan dengan selamat tanpa melepasi keupayaan tekanan pemampat. Menambah sensor tekanan jauh membolehkan VSD untuk "melihat" melewati sebarang penurunan tekanan di dalam bilik pemampat dan dengan tepat mengawal tekanan tumbuhan.

Langkah ini juga menjimatkan tenaga kerana tekanan sasaran boleh ditetapkan tepat di mana ia diperlukan dan bukan pada tahap yang tinggi secara artifisial untuk mengimbangi perbezaan tekanan kes terburuk. Apabila arus yang rendah, terdapat perbezaan tekanan minimum merentas komponen pembersihan: Oleh itu, pemampat mengekalkan pelepasannya rendah. Semasa aliran yang lebih tinggi, pemampat secara automatik akan meningkatkan tekanan pelepasannya untuk mengimbangi perbezaan tekanan, tetapi hanya semasa keadaan ini.

5. Laraskan tetapan kawalan PID.

Kadangkala apabila penderiaan jauh dilaksanakan, atau apabila ciri-ciri permintaan udara yang dimampatkan mengandungi beban yang berbeza-beza, pemampat akan sentiasa melakukan overshoot dan menekan tekanan sasaran. Terdapat beberapa keadaan di mana ketidakstabilan ini menghasilkan pemampat yang mempunyai kawalan yang tidak stabil, menyebabkan output tekanan sinusoidal biasa kerana pemampat cuba tidak dapat mencapai tekanan sasaran. Kerana sifat udara termampat, ia bertindak seperti mata air, mempunyai momentum, dan melantun di dalam paip. Oleh itu, kadang-kadang sukar untuk mengawal tekanan dengan tepat. Atas sebab-sebab ini, pengilang pemampat VSD meletakkan algoritma kawalan PID dalam pemampat untuk membantu mengatasi masalah ini dan menstabilkan tekanan. Tetapi pengeluar hanya menyesuaikan tetapan lalai kepada keadaan purata, dan sistem anda mungkin mempunyai ciri-ciri yang berbeza (Rajah 2).

Rajah 2: Pemampat ini (garis oren) mempamerkan ketidakstabilan, yang memerlukan pelarasan parameter PID. - Klik di sini untuk membesarkannya

Apabila pemampat VSD sentiasa dibuang dan dibuang keluar, tegasan mekanikal dan elektrik memberi kesan negatif kepada pemampat. Jika anda mendapati bahawa ini berlaku pada sistem anda, anda harus meminta pembekal anda datang dan membuat penyesuaian yang teliti. Ia jarang dapat mencari sistem yang tidak dapat diselaraskan dengan menala gelung PID dan / atau menambah kapasiti penerima penyimpanan.

6. Tetapkan tahap tekanan berjangka.

Sesetengah kawalan pemampat VSD mempunyai keupayaan penjadualan dalaman di mana tekanan yang berbeza boleh diprogramkan pada waktu yang berlainan dalam seminggu atau hari. Di samping itu, beberapa kawalan membenarkan tahap tekanan yang berbeza diprogramkan untuk bertindak balas kepada kedudukan suis luaran. Dengan cara ini, pemampat boleh diprogramkan untuk beroperasi pada tekanan rendah - katakan pada waktu malam dan hujung minggu - tetapi meningkatkan tekanan semasa perubahan utama. Selain itu, suis luaran boleh digunakan untuk mencetuskan tahap tekanan jangka pendek yang lebih tinggi semasa peristiwa-peristiwa yang kadang-kadang memerlukan tekanan yang lebih tinggi, seperti pengisian tayar 110-psi, tetapi membolehkan sistem itu kembali ke operasi normal 90-psi semasa keadaan purata. Ini menjimatkan tenaga dengan mengurangkan permintaan buatan dan tekanan pelepasan tekanan pemampat.

7. Menghapuskan modulasi kelajuan minimum.

Sesetengah pemampat VSD juga mempunyai kawalan modulasi masuk yang digunakan untuk mendapatkan keupayaan putaran yang sangat rendah (dalam lingkungan 12 peratus beban penuh) untuk mendapatkan kawalan tekanan yang lebih baik melalui pelbagai operasi pemampat. Malangnya, seperti pemampat laju tetap, penggunaan modulasi pada kompresor VSD menghasilkan kurang daripada tahap kecekapan optimum. Dalam sesetengah kes, kawalan modulasi telah disetir secara tidak sengaja untuk mengehadkan aliran kemasukan dalam pelbagai pemboleh ubah operasi pemampat.

Di wilayah Hidro Manitoba kami menggalakkan pelanggan kami untuk menghapuskan modulasi pemampat VSD dengan menyesuaikan tetapan modulasi jauh dari sasaran dan mula / hentikan tekanan band. Ini memerlukan pelarasan oleh pembekal pemampat dan kadang-kadang lebih banyak penyimpanan sistem untuk mengurangkan frekuensi mula / berhenti, tetapi ia sering meningkatkan kecekapan sistem.

8. Meningkatkan tetapan kelajuan minimum.

Sekiranya anda mengkaji lengkung CAGI beberapa pemampat, anda akan melihat bahawa kecekapan (kW / 100 cfm) kebanyakan pemampat VSD turun apabila pemampat hampir mencapai kelajuan minimum. Degradasi kecekapan ini berbeza dengan membuat dan model pemampat, dan kelihatan lebih jelas untuk pemampat kecil 75 hp atau kurang. Selalunya pengeluar akan mengehadkan kelajuan minimum pemampat jenama mereka untuk memastikan unit-unit daripada julat yang tidak cekap. Jika ini tidak dilakukan, kawalan pemampat mungkin mempunyai tetapan kelajuan minimum yang tersembunyi dalam parameter kawalan yang boleh diselaraskan untuk memastikan pemampat lebih cepat, kelajuan minimum yang lebih tinggi. Pelarasan ini datang dengan perdagangan, mengurangkan band berubah.

Di wilayah Hidro Manitoba kami meminta pelanggan kami untuk meningkatkan tetapan kelajuan minimum mereka, di mana berkenaan, dan menambah storan yang lebih besar untuk mengimbangi perubahan ini untuk menjadikan pemampat lebih cekap. Pelarasan kelajuan minimum dilakukan oleh pembekal pemampat.

9. Kurangkan tetapan kelajuan maksimum.

Kadangkala pemampat yang terlalu besar dibeli oleh sebuah syarikat dalam jangkauan tahap pengeluaran yang lebih tinggi pada masa akan datang. Sekiranya pemampat besar dipasang dalam sistem dengan beban puncak yang tinggi, pemampat boleh menyumbang kepada caj permintaan puncak kemudahan, dengan kos kos elektrik tambahan.

Sesetengah pemampat VSD mempunyai tetapan rpm maksimum di mana kW maksimum pemampat boleh dikurangkan buat sementara waktu. Apabila dilakukan bersamaan dengan kapasiti simpanan tambahan, pelarasan ini dapat mengurangkan kos elektrik.

10. Sepasang pemampat VSD dengan pemampat yang lebih kecil.

Seringkali, apabila pemampat VSD dipasang yang terlalu besar untuk beban, unit akan menghabiskan sebahagian besar masa operasinya dalam mod mula / berhenti di bawah julat ubah. Kebanyakan pengeluar akan memberitahu anda bahawa operasi jangka panjang dalam mod ini tidak wajar kerana alasan yang telah disebutkan. Ini sering berlaku dalam sistem yang memberi makan kedai pembaikan automotif atau sejenisnya jika beban purata mungkin sangat ringan (10 hingga 20 peratus), tetapi aliran puncak akan berlaku semasa operasi alat pneumatik yang besar. Dalam kes ini, jika mengubah saiz pemampat tidak praktikal, mungkin lebih baik untuk memasang pemampat yang lebih kecil, yang juga boleh dikawal oleh VSD untuk memberi makan kepada beban yang sangat ringan, tetapi mempunyai pemampat yang besar untuk dijalankan semasa beban tinggi. Dengan cara ini, setiap pemampat yang berjalan, sama ada besar atau kecil, akan sesuai dengan keadaan operasi dan berjalan dalam jarak pemuatan yang optimum, menjimatkan kos pembaikan masa depan yang mahal.

--- http: //www.hqcompressor.com