Kawalan Tekanan Dual Inovatif Meningkatkan Kecekapan
Oleh Ron Marshall untuk Compressed Air Challenge®
Pengilangan Grand Manufacturing, sebuah syarikat kecil yang dimiliki pengeluar produk pertanian Kanada, telah meningkatkan sistem udara termampat mereka akibat pengembangan pengeluaran, tetapi meningkatkan kecekapan tenaga udara yang dimampatkan 61% dengan menggabungkan sistem mereka dan melaksanakan strategi kawalan tekanan dua yang inovatif.
Projek yang lebih kecil Asalnya Dipertimbangkan
Projek ini pada mulanya bermula sebagai permintaan rutin untuk insentif kewangan untuk menyokong pemasangan pemampat dikawal VSD yang lebih cekap daripada menggunakan pemampat beban / membongkar kurang efisien untuk membekalkan mesin memotong laser baru yang dipasang di kemudahan itu. Profil beban udara termampat laser adalah berubah-ubah kerana pelbagai barangan dipotong untuk tujuan pengeluaran. Jenis profil ini sesuai untuk pemampat pemacu kelajuan berubah dan sesuatu yang layak untuk Grant Program Pengoptimuman Kinerja Manitoba Hydro. Satu keperluan yang unik untuk sistem ini ialah tekanan; Laser memerlukan tekanan bekalan 200 psi untuk operasi pemotongan khas. Atas sebab ini Grand Manufacturing memilih pemampat skru dengan penarafan tekanan pelepasan 215 psi dan merancang untuk menjalankan sistem pada tahap itu, yang serupa dengan kedua-dua sistem laser yang sedia ada.
Sebagai perkhidmatan pelanggan asas Manitoba Hydro melawat tapak pelanggan dan menilai ciri-ciri sistem yang memakan tenaga ketara. Sebagai sebahagian daripada perkhidmatan ini, pemeriksaan penjejakan udara termampat telah dilakukan pada sistem udara termampat sedia ada di loji itu kerana satu projek tenaga telah berlaku. Pembalak data dipasang pada sistem selama seminggu dan garis dasar sistem yang dibangunkan untuk menilai bagaimana sistem memenuhi keperluan pelanggan dan untuk mengukur kecekapan. Audit scoping menunjukkan beberapa fakta menarik tentang bekalan udara tumbuhan. Dua pemampat beban / membongkar telah dipasang sebelum ini sebagai sebahagian daripada dua persediaan laser yang sedia ada, tetapi unit-unit ini ringan dan tidak beroperasi kerana keadaan berbasikal cepat. Unit sedang dijalankan secara berasingan sebagai sistem berasingan dan kedua-duanya berjalan pada 200 psi. Kuasa tertentu purata, ukuran input kilowatt setiap 100 cfm yang dihasilkan adalah langit tinggi 65 walaupun pemampat dinilai pada sedikit kurang daripada 30 kW setiap 100 cfm.
Membekalkan pemampat udara sebagai sebahagian daripada pembelian peralatan memotong laser berkuasa udara termampat adalah amalan biasa (sering dilakukan dengan pencetakan juga). Dengan cara ini pengeluar mesin-mesin ini sangat mahal dapat memastikan mereka mempunyai cukup udara termampat dengan kualiti yang mencukupi untuk bekerja dengan pasti. Malangnya, pemampat sering dibekalkan dengan sedikit atau tidak berfikir bagaimana kecekapan tenaga peralatan akan. Akibatnya, kapasiti penerima penyimpanan yang diperlukan untuk operasi beban / pembongkaran yang cekap selalunya kurang atau hilang sepenuhnya.
Analisis Menemukan Simpanan
Analisis Manitoba Hydro mengenai profil permintaan kedua-dua sistem yang ada, dan wawancara dengan kakitangan tapak menentukan bahawa permintaan tekanan tinggi yang diperlukan untuk operasi pemotongan khusus hanya berlaku sekitar 10% dari masa itu. Penyiasatan permintaan ini menentukan bahawa ini adalah satu-satunya operasi yang memerlukan tekanan udara tekanan psi 200 psi. Baki masa setiap laser boleh beroperasi dengan memuaskan pada 125 psi. Berbekalkan maklumat ini, Manitoba Hydro mendekati pelanggan dengan cadangan, untuk mengawal tekanan supaya tekanan 200 psi dihasilkan hanya apabila operasi pemotongan khas dijalankan. Selebihnya tekanan akan diturunkan ke tahap yang lebih rendah. Selanjutnya untuk kedua-dua sistem lama ini boleh digabungkan dengan pemampat VSD yang baru untuk membentuk satu sistem pemampat tiga yang dikawal dengan baik yang hanya memerlukan satu atau dua kompresor berjalan. Ini akan menghasilkan penjimatan yang ketara dan operasi sistem yang lebih dipercayai.
Kedua-dua Pengilangan Grand dan Manitoba Hydro bimbang bahawa ketiga-tiga pemampat akan diselaraskan dengan baik apabila tahap tekanan telah berubah. Oleh kerana pengaturcaraan kawalan pemampat yang diperlukan untuk melaraskan tekanan ketiga-tiga pemampat secara manual adalah agak rumit terdapat kebarangkalian yang tinggi bahawa kesalahan boleh dibuat yang akan menjejaskan kecekapan dan keberkesanan projek. Cara yang mudah untuk menetapkan tahap tekanan diperlukan.
Beberapa kajian telah dilakukan ke dalam kawalan pemampat elektronik tertentu yang dipasang pada ketiga-tiga pemampat. Nasib baik ia dengan cepat menentukan bahawa kawalan mempunyai keupayaan untuk beroperasi dengan dua tetapan tekanan pilihan yang berasingan. Kajian lanjut mendedahkan bahawa tahap tekanan boleh dipilih dengan menutup hubungan luaran, dalam hal ini suis pusat. Untuk Grand Manufacturing suis telah ditetapkan untuk memilih operasi 125 psi biasanya, tetapi apabila operasi pemotongan tekanan tinggi diperlukan, kedudukan suis diubah oleh pengendali menyebabkan tahap tekanan 200 psi kedua digunakan oleh ketiga-tiga kompresor. Selepas operasi pemotongan selesai, suis dikembalikan ke kedudukan normal, menurunkan tekanan.
Bagaimana simpanan diperolehi
Peraturan tipikal yang biasa dalam industri udara termampat menyatakan bahawa untuk setiap peningkatan 2 psi dalam tekanan pelepasan pemampat keperluan kuasa di motor pemampat utama meningkat sebanyak 1 peratus. Sebagai contoh, data pengeluar (Graf 1) menunjukkan kompresor VSD yang baru dipasang di Grand Manufacturing mempunyai kuasa spesifik sebanyak 27.5 kW setiap 100 cfm pada beban penuh pada 203 psi (14 bar). Mengurangkan tekanan kepada 116 psi mengurangkan kuasa tertentu kepada kira-kira 20 kW setiap 100 cfm, pengurangan sebanyak 38%. Dengan mengehadkan operasi tekanan tinggi hingga 10% dari masa menggunakan kawalan tekanan yang lebih baik, Grand Manufacturing menurunkan tekanan purata dari 200 psi ke 128 psi dan mencapai simpanan yang sangat baik kerana pengurangan kuasa tertentu ini. Pemampat berjalan lebih sejuk, menghilangkan gangguan perjalanan suhu yang tinggi dan menghasilkan lebih sedikit udara pada tahap tekanan yang lebih rendah.
Graf 1: Kekuatan khusus meningkat dengan tekanan
Sistem asal terdiri daripada dua kompresor beroperasi secara bebas yang dijalankan dalam mod beban / memunggah. Unit ini mempunyai penerima kawalan yang sangat kecil yang berukuran kira-kira 1 gelen per kapasiti pemampat cfm. Terdapat penapis bersatu yang terletak di antara setiap pemampat pemampat dan tangki penerima yang berkaitan. Band tekanan pada pemampat ditetapkan kira-kira 10 psi lebar seperti biasa untuk pemampat jenis ini. Penapis menyebabkan perbezaan yang ketara, mengecilkan tekanan band secara berkesan di tangki simpanan dan mengurangkan keberkesanan dalam melambatkan kitaran pemampat supaya pemampat boleh berjalan dengan lebih cekap. Akibatnya pemampat adalah berbasikal pendek.
Seperti yang dilihat oleh Carta 1 penggunaan tenaga pemampat skru pelincir yang beroperasi dalam mod beban / membongkar dengan penyimpanan yang lebih kecil sangat berbeza dari keadaan yang ideal, yang akan menjadi garisan lurus di antara 100% beban dan output udara mampatan sifar. Pemampat Grand Manufacturing menyimpang dengan ketara daripada ideal kerana kekurangan kapasiti penyimpanan. Di samping itu, kerana terdapat dua kompresor yang beroperasi secara kendiri, ketidakcekapan telah didarab.
Carta 1: Kekurangan storan boleh menyebabkan ketidakcekapan pemampat
Dengan menyatukan sistem, mengoptimumkan penapis untuk mengurangkan pembezaan, meningkatkan jumlah storan, dan menambah pemampat terkawal VSD ketiga, kecekapan kedua-dua sistem sedia ada dan yang baru dapat bertambah baik. Apabila sistem memuatkan pada tahap yang lebih rendah hanya pemampat VSD berjalan. Apabila pemuatan sistem adalah lebih tinggi, salah satu daripada dua pemampat laju tetap dijalankan pada beban penuh, iaitu titik paling berkesan, manakala pemampat VSD membekalkan beban separa (lihat Carta 2).
Penambahan peralatan laser baru meningkatkan pemuatan udara termampat dari tahap 75 cfm kepada purata 120 cfm, bagaimanapun, penambahbaikan sistem telah menurunkan kuasa spesifik sistem dari 65 kW / 100 cfm ke 25 yang lebih diterima KW / 100 penurunan sebanyak 61%. Sekiranya pemampat ketiga dipasang dengan cara yang sama seperti unit sedia ada sebelumnya penggunaan tenaga tiga sistem berasingan yang berjalan pada 200 psi akan lebih tinggi. Penjimatan tenaga yang dianggarkan ke atas kes terburuk ini ialah kira-kira 270,000 kWh setahun bernilai $ 14,000 setahun dalam caj elektrik.
Bolehkah Pemampat Anda Beroperasi dalam Kawalan Tekanan Dwi?
Terdapat beberapa pengeluar yang menawarkan kawalan pemampat yang boleh mencapai tahap tekanan dua hala, pada dasar suis kawalan atau jadual waktu. Sekiranya anda pemasok pemampat bukan salah satu daripada mereka pengendali pemampat dengan dapat mengawal sistem anda dari titik pusat, berkesan mencapai jenis penyelesaian yang sama. Semak dengan pembekal anda untuk menentukan kemungkinan.
Projek ini berjaya dibuat oleh:
Mengukur sistem sedia ada untuk menentukan keberkesanan sistem,
Penggunaan inovatif kawalan dua tekanan yang ada untuk mengurangkan tekanan purata,
Peningkatan kapasiti penerima storan,
Pengurangan perbezaan tekanan penapis,
Menggabungkan tiga sistem berasingan ke dalam satu sistem kawalan yang baik,
Penggunaan nasihat teknikal dan insentif kewangan yang tepat pada masanya untuk melengkapkan projek.
Rajah 1: Kompresor VSD ketiga ditambah dan sistem digabungkan.
Carta 2: Tekanan Tinggi hanya digunakan apabila diperlukan
--- http: //www.hqcompressor.com
