کمپرسور هوا شما ممکن است هوشمندانه تر از آنچه فکر می کنید باشد

توسط ران مارشال برای چالش هوای فشرده

چندی پیش بیشتر کمپرسورهای هوا با سوئیچ فشار مکانیکی ، رله و سنج کنترل می شدند. راه‌اندازی این واحدها ، به ویژه در هنگام تلاش برای هماهنگی چند کمپرسور ، می تواند یک تجربه ناامیدکننده و بی ثمر باشد ، زیرا اغلب ، زودتر از کنترل صحیح تنظیم نمی شود ، نوعی از گریملین مکانیکی چیزی دوباره از تنظیم خارج می کند.

کنترل های مدرن امروزی اغلب از وسایل الکترونیکی لبه برقی دقیق کنترل شده با ریزپردازنده های پیشرفته ساخته شده است که با الگوریتم های هوشمندانه برنامه ریزی شده اند تا کمپرسورها کارآمدتر و قابل اطمینان تر عمل کنند.

بیشتر و بیشتر ویژگی ها در الگوریتم های کنترل توسعه و پیاده سازی می شوند. این به نفع کاربر است که یاد بگیرد که کنترل کمپرسور شما چه چیزی را ارائه کرده و مشخص کند که آیا می توانید از نوآوری های جدید بهره مند شوید.

یکی از این الگوریتم های بسیار مفید ، شمارش خودکار شروع در ساعت برای کاهش زمان اجرا بدون بار است. در این مقاله به استفاده از این الگوریتم در کنترل کمپرسورهای هوا کوچک برای درصد قابل توجهی پس انداز پرداخته شده است و نمونه ای از این ویژگی برای به دست آوردن پس انداز 66٪ با افزودن گیرنده ذخیره سازی ، کاهش فشار و تنظیم کنترل کمپرسور ارائه می شود.

ویژگی شروع خودکار

چند سال پیش ، طراحان کنترل های کمپرسور فهمیدند که کمپرسور را ترک نمی کند تا در صورت عدم نیاز به تولید هوا ، مرتباً بارگیری شود. به طور خاص ، بسیاری از کمپرسورهای پیچ در حالت تخلیه که در صورت عدم استفاده از کار خود را هدر می دهند ، قابل توجهی از 25٪ تا 50٪ بار کامل (یا در بعضی موارد بالاتر) را مصرف می کنند. برای محدود کردن انرژی تلف شده ، کنترل های کمپرسور دارای مدار تایمر (ویژگی شروع خودکار) بودند که تشخیص می داد اگر یک کمپرسور برای مدت زمانی تخلیه نشده است یا خیر ، اگر موتور اتومبیل را خاموش کند ، کمپرسور را خاموش می کند. اگر فشار سیستم به نقطه بار بیفتد ، کمپرسور متوقف شده فعال و آماده شروع خواهد بود. مشکلی که در این نوع مدار وجود دارد اینست که اگر کاربر تایمر را برای گفتن یک دقیقه تنظیم کند و سیستم ظرفیت ذخیره سازی محدودی داشته باشد ، ممکن است کمپرسور سعی کند متوقف و راه اندازی کند بارها و بارها در ساعت ، بیش از حداکثر تعداد موتور اصلی درایور باشد. در هر ساعت شروع می شود. شروع مجاز در هر ساعت برای موتور بسته به ویژگی های موتور ، اندازه ، روش شروع و حرکت بار شافت و سایر ملاحظات می تواند بسیار متفاوت باشد. اطلاعات بیشتر در مورد شروع موتور را می توان در استاندارد NEMA MG-1 یافت. به طور کلی هرچه موتور بزرگتر باشد و ولتاژ آن بیشتر باشد ، در هر ساعت موتور کمتری می تواند شروع کند.

همه اینها بسیار پیچیده است و در قدیم برای ساده تر کردن ، یک تنظیم حداقل زمان سنج استاندارد ، به طور معمول حدود 15 دقیقه نصب می شد تا هیچ موتور کمپرسور متوقف نشود و بیش از 4 بار در ساعت شروع شود. کمی طول کشید ، اما برخی از تولید کنندگان خیلی زود متوجه محدودیت این تنظیم شدند ، به خصوص هنگامی که در مورد کمپرسورهای کوچکتر صحبت شد که می توانند با اطمینان از 10 تا 15 بار در ساعت شروع کنند. این تنظیم 15 دقیقه ای اغلب در کاهش مصرف انرژی بدون بار کمپرسورهایی که بیش از 4 بار در ساعت می چرخند بی اثر است اما کمتر از حداکثر تعداد موتور شروع می شود.

سرانجام برخی از تولید کنندگان فهمیدند که اجرای روش کار که امکان شروع کار در هر ساعت را فراهم می کند بی خطر است ، اما در صورت اتفاقی که اتفاق می افتد باعث می شود کمپرسور به سرعت چرخه داشته باشد ، با اطمینان می توان تعداد شروع را محدود کرد. برای اهداف این مقاله ، این حالتهای مختلف کنترل "کنترل هوشمند" نامیده می شوند. از آنجا که این مقاله به دلیل خنثی بودن فروشنده نوشته شده است ، به تولیدکنندگان خاصی که دارای این ویژگی هستند ، اشاره ای نمی شود ، این کاربر به عهده شماست که اطلاعات مربوط به کنترل خاص شما را از ارائه دهنده خدمات خود درخواست کند. برخی از "کنترل های هوشمند" موجود به این روش کار می کنند:

• یک تولید کننده اجازه می دهد حداکثر 4 شروع در هر ساعت باشد ، اما شروع می تواند در هر زمان در طی یک دوره حرکت یک ساعت باشد. اگر شروع بیش از آن باشد ، کمپرسور به راحتی تخلیه می شود ،

• یکی از تولید کنندگان دارای حالت خاص از پیش برنامه ریزی شده در صورت انتخاب ، فرکانس چرخه کمپرسور را حس می کند و در صورت قابل قبول ، کمپرسور را بلافاصله پس از یک دوره تخلیه کوتاه خاموش می کند ، این تولید کننده همچنین دارای یک حالت است که دمای موتور توسط مانیتورها حس می شود ، و اگر توقف / شروع اضافی به اندازه کافی کم مجاز باشد ،

• سازنده دیگر این امکان را به کاربر می دهد تا حداکثر زمان مورد نظر را در هر ساعت یا هر روز شروع کند. هر اندازه ی کمپرسور حداکثر تعداد مجاز را دارد که تنظیم کنترل آن را محدود می کند. اگر تعداد شروعها بیش از این حداکثر تعداد پروژه های الگوریتم بر اساس چرخه های فعلی کمپرسور نباشند ، کمپرسور بلافاصله پس از یک دوره تخلیه کوتاه خاموش می شود. در صورت عدم رضایت ، کمپرسور بدون بار کار می کند.

• با این وجود سازنده دیگر اجازه می دهد تا تایمر تا حداقل دو دقیقه کم شود ، در حالی که موتور اجازه دارد خاموش شود اگر کمپرسور 10 دقیقه کار کرده باشد خاموش شود (توصیه نمی شود برای محافظت در برابر شروع بیش از حد استفاده شود).

برخی از این راه ها برای کنترل کمپرسورها به نوعی ابتکاری هستند که موتور کمپرسور را از آسیب محافظت می کند و در عین حال انعطاف پذیری کافی را برای صرفه جویی در زمان اجرای تخلیه نشده حفظ می کند. با بسیاری از این کنترل ها ، اگر گیرنده ذخیره سازی کمپرسور به درستی اندازه گرفته شود ، پس انداز قابل توجهی در ساعتهای زمان بارگیری نشده بار به دست می آید ، خصوصاً برای کمپرسورهای سبک که دارای قله های مرتفع و مرتفع ، مانند واحدهای مستقر در تعمیرگاه ها هستند ، پس انداز قابل توجهی می شود.

طراحی فضای ذخیره سازی هوشمند

کنترل کمپرسور نمی تواند به تنهایی این کار را انجام دهد. برای مؤثر بودن ، چرخه کمپرسور باید در محدوده ای باشد که کنترل می تواند انجام دهد. نمودار 1 تأثیر تغییر حجم صدا و فشار / بار / بارگیری بار بر تعداد چرخه در ساعت را نشان می دهد. برای کمپرسورهای کوچک بهتر است برای حداکثر فرکانس ، حدود 6 تا 8 شروع در هر ساعت ، فضای ذخیره کافی را طراحی کنید ، که در نقطه بارگذاری 50٪ رخ می دهد (این محدودیت را با سازنده بررسی کنید). تجربه نشان داده است که حجم ذخیره سازی 10 گالن در هر cfm و 30 باند فشار PSI تضمین می کند که تعداد شروع در ساعت با بار 50٪ همیشه زیر 6. باقی می ماند. به طور کلی ، هرچند برای سودمند بودن ، این استراتژی باید برای سیستمهایی با میانگین استفاده شود خوب بارگیری زیر 40٪

نمودار 1: تأثیر باند های ذخیره سازی و فشار بر فرکانس چرخه

اتفاقاتی در سیستمی رخ می دهد که می تواند فرکانس چرخه را افزایش دهد ، به احتمال زیاد دیفرانسیل فیلتر. از آنجا که فیلترها در طی چرخه طبیعی زندگی با زباله ها بار می شوند ، اگر فیلتر بین نقطه سنجش کنترل کمپرسور و گیرنده ذخیره قرار داشته باشد ، ظرفیت مؤثر کمپرسور "می بیند" کاهش می یابد و چرخه در ساعت افزایش می یابد. به همین دلیل بهتر است به جای اینکه فقط یک تایمر را به صفر تبدیل کنید ، به یک کنترل هوشمند تکیه کنید که در بعضی موارد امکان پذیر است.

تأثیر باند فشار گسترده تر

فشار متوسط بالاتر باعث می شود که مصرف نیروی کمپرسور در حالت لود شده در هر بار افزایش در حدود یک درصد بیشتر شود (معمولاً کمتر از این بالاتر از 110 psi). پهن کردن باند فشار از باند 10 psi به باند 30 psi ، متوسط فشار دیده شده توسط کمپرسور را با 10 psi افزایش می دهد و تقریباً 5٪ انرژی بیشتری را مصرف می کند. اما اگر کمپرسور برای ساعتهای قابل توجهی بارگیری نشده باشد ، از بین بردن زمان اجرای بدون بار می تواند بیش از پرداخت این قدرت بارگذاری شده اضافی باشد.

فشار بالاتر نیز بر مصرف کنندگان تنظیم نشده هوا فشرده شده تأثیر می گذارد و در صورت اجازه ورود به گیاه ، جریان را افزایش می دهد. به همین دلیل ، یک دستگاه کنترل فشار / جریان برای حفظ فشار ثابت گیاه پایین تر از تنظیم فشار بار کمپرسور توصیه می شود.

پروژه نمونه

یک مرکز خدمات غذایی اصلی برای بیمارستانهای منطقه در یک شهر بزرگ کانادا از هوای فشرده شده برای عملیات پنوماتیک استفاده می کند. یک ممیزی روی تسهیلات انجام شده است که نشان می دهد 2020 کمپرسور HP موجود 2٪ از زمان کار را بارگیری می کند ، در حالی که بارگیری نشده 26٪ از زمان را نشان می دهد. از آنجا که بار کم است ، شروع داخلی کمپرسور در هر ساعت فعال است ، در هنگام بارگیری نور بین شیفت ها ، کمپرسور بین چرخه را خاموش کنید ، اما به دلیل عدم ذخیره سازی ، در جابجایی های اصلی نه. با این وجود ، توان خاص محاسبه شده کمپرسور 77 کیلو وات در هر 100 سی سی ام تولید شده است زیرا کمپرسور در بیشتر زمان کار خود بدون بار کار می کند ، هنوز 35٪ از بار کامل خود را مصرف می کند اما هیچ هوا تولید نمی کند. نمودار 2 نمایه اصلی 24 ساعت کار سیستم را نشان می دهد.

به منظور کاهش زمان کار کمپرسور ، یک گیرنده 660 گالن با سیستم تنظیم فشار / جریان فشار در 90 psi به سیستم اضافه شد. عملكرد كمپرسور حاصل از كنترل هوشمند ، عملاً زمان اجراي بارگذاري را از بين برده و تعداد كاهش كمپرسور را تا حد زيادي كاهش مي دهد. توان خاص سیستم اکنون به حدود 24 کیلو وات / 100 سیسی متر کاهش می یابد ، این کاهش 60 درصدی است. با کاهش جریان به دلیل پایین آمدن فشار گیاه و کاهش نشت کم ، کاهش واقعی هزینه های عملیاتی 66٪ است.

این پروژه مثال بسیار اندک است ، اما نشان می دهد پس انداز است که می تواند به دست آورد اگر "هوش" کنترل همراه با طراحی خوب است و می دانید که چگونه. بسیاری از پروژه های مشابه اجرا شده اند ، یکی به اندازه 100 HP با ذخیره بسیار بزرگ ، و جایگزین بسیار خوبی برای VSD در مکان هایی با متوسط بارگیری متوسط و قله های زیاد ، اما با محیط های گرد و غبار ثابت کرده اند. در صورت تمایل به انجام پروژه های مشابه ، باید از سازنده کمپرسور برای تعیین تعداد مجاز شروع در ساعت برای واحد خاص خود و در صورت تنظیم کنترل کمپرسور برای عملکرد صحیح ، مشاوره بگیرید.

نمودار 2: نمایه هفته تولید معمولی که نشان دهنده زمان قابل توجهی صرف نشده است.

نمودار 3: پس از اضافه شدن ذخیره ، نیروی بارگیری نشده کمپرسور از بین می رود.

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