Innovatiivinen kaksoispainevalvonta parantaa tehokkuutta
Ron Marshall on Compressed Air Challenge®
Grand Manufacturing, pieni yhteisö omistama kanadalainen maataloustuotteiden valmistaja, on päivittänyt paineilmajärjestelmänsä tuotantolaajennuksen ansiosta, mutta paineilman energiatehokkuutta kasvatti 61% yhdistämällä järjestelmänsä ja ottamalla käyttöön innovatiivinen kaksoispaineen säätöstrategia.
Pienempi hanke alunperin katsottiin
Hanke alkoi alun perin rutiininomaisena vaatimuksena taloudellisen kannustimen tueksi tehokkaamman VSD-ohjattujen kompressorien asentamisen sijasta vähemmän tehokkaan kuormaus- / purkauskompressorin käyttämistä uuden laserleikkuukoneen toimittamiseen laitokseen. Laserpuristetun ilman kuormitusprofiili on vaihteleva johtuen erilaisista kohteista leikattaessa tuotantoa varten. Tällainen profiili sopii hyvin vaihtelevaan nopeuskompressoriin ja mikä sopii Manitoba Hydron suorituskyvyn optimointiohjelmaan. Yksi melko ainutlaatuinen vaatimus tästä järjestelmästä oli paine; Laser vaati syöttöpainetta, joka oli 200 psi erikoisleikkauksille. Tästä syystä Grand Manufacturing valitsi ruuvi kompressorin, jonka purkauspaine oli 215 psi ja jonka tarkoituksena oli suorittaa järjestelmä tällä tasolla, joka oli samanlainen kuin kaksi muuta olemassa olevaa lasersysteemiä.
Perusasiakaspalveluna Manitoba Hydro vierailee asiakkaan sivustolla ja arvioi merkittävien energiaa kuluttavien järjestelmien ominaisuuksia. Osana tätä palvelua paineilmapiirin tarkistus tehtiin tehtaalla olemassa olevalla paineilmajärjestelmällä, koska energiaprojekti oli välitön. Tietojenkeruulaitteita asennettiin järjestelmään viikon ajan ja järjestelmän perusviivaa kehitettiin arvioimaan, miten järjestelmä täyttää asiakkaan tarpeet ja mittaa tehokkuutta. Tarkastuksen tarkastus osoitti joitain mielenkiintoisia tietoja kasvien ilman toimittamisesta. Kaksi kuormaus- / purkauskompressoria oli aiemmin asennettu osaksi kahta olemassa olevaa laserlaitteistoa, mutta nämä yksiköt olivat kevyesti ladattuja ja toimivat tehottomina nopean pyöräilyolosuhteiden vuoksi. Yksiköitä ajettiin itsenäisesti erillisinä järjestelinä ja molemmat käyvät 200 psi: ssä. Keskimääräinen spesifinen teho, joka tuotti kilowattituloa 100 cfm: a kohden, oli taivas korkea 65 vaikka kompressorit mitattiin hieman alle 30 kW 100 cfm: ssä.
Ilmakompressorien toimittaminen osana paineilmalämmönkestävien laserleikkauslaitteiden ostamista on yleinen käytäntö (usein painokoneilla myös). Tällä tavoin näiden erittäin kalliiden koneiden valmistajat voivat varmistaa, että niillä on riittävästi riittävän laadukasta paineilmaa toimimaan luotettavasti. Valitettavasti kompressoreihin toimitetaan usein vähän tai ei lainkaan ajatuksia siitä, kuinka laitteiden energiatehokkuus on. Tämän seurauksena tehokkaan kuormitus- / purkutoiminnon edellyttämä tallennusvastaanottimen kapasiteetti on usein liian pieni tai kokonaan puuttuu.
Analyysi etsii säästöjä
Manitoba Hydron analyysi molempien järjestelmien kysyntäprofiilista ja haastattelut sivuston henkilökunnan kanssa määrittivät, että erikoistuneelle leikkaustoiminnalle vaadittu korkeapainevaatimus tapahtui vain noin 10% ajasta. Tämän kysynnän tutkiminen osoitti, että tämä oli ainoa operaatio, joka vaati paineilmapainetta 200 psi: n paineessa. Jäljellä olevan ajan kuluttua kukin laser pystyi toimimaan tyydyttävästi 125 psi: n paineella. Näiden tietojen avulla Manitoba Hydro lähestyi asiakkaalle ehdotusta paineen säätämiseksi siten, että 200 psi: n paine syntyi vasta erityisten leikkaustoimien suorittamisen jälkeen. Lopun ajan painetta käännettäisiin alemmalle tasolle. Tämän lisäksi kaksi vanhaa järjestelmää voitaisiin yhdistää uuden VSD-kompressorin kanssa muodostamaan yksi hyvin ohjattava kolme kompressorijärjestelmää, jotka tarvitsisivat vain yhden tai kaksi käynnissä olevaa kompressoria. Tämä antaisi merkittäviä säästöjä ja paremman luotettavuuden järjestelmän toimintaa.
Molemmat valmistajat ja Manitoba Hydro olivat huolissaan siitä, että kolme kompressoria sovitetaan yhteen aina, kun paineita muutettiin. Koska kompressorien ohjausohjelmointi, joka tarvitaan kaikkien kolmen kompressorin paineistuksen manuaaliseen säätämiseen oli jokseenkin monimutkainen, oli suuri todennäköisyys, että virheitä voitaisiin tehdä, mikä vaikuttaisi hankkeen tehokkuuteen ja tehokkuuteen. Yksinkertainen tapa asettaa paineita oli tarpeen.
Joitakin tutkimuksia tehtiin erityiseen elektroniseen kompressoriohjaukseen, joka oli asennettu kaikkiin kolmeen kompressoriin. Onneksi määritettiin nopeasti, että säätimillä oli kyky toimia kahdella erillisellä valittavilla paineasetuksilla. Lisätutkimukset paljastivat, että painetasot voitaisiin valita sulkemalla ulkoinen kosketin, tässä tapauksessa keskeinen kytkin. Grand Manufacturing -kytkimelle asetettiin normaalisti 125 psi: n toiminta, mutta kun vaaditaan korkean paineen leikkaustoimintoja, operaattori vaihtaa kytkinasentoa, jolloin kaikki kolme kompressoria käyttävät toisen 200 psi: n paineen tasoa. Kun leikkaustoimet ovat valmiit, kytkin palaa normaaliin asentoon ja laskee paineen.
Miten säästöt saatiin?
Tyypillinen peukalosääntö paineilma-alalla toteaa, että kompressoripurkauspaineen jokaista 2 psi: n suuruista tehon tarve suurimmalla kompressorimoottorilla nousee 1 prosentilla. Esimerkiksi valmistajan tiedot (kuvio 1) osoittavat, että uudella Grand Manufacturingillä asennetulla VSD-kompressorilla on erityinen teho 27,5 kW 100 cfm: ssä täydellä kuormituksella 20 bar (14 bar). Paineen alentaminen 116 psi: iin vähentää tehoarvoa noin 20 kW / 100 cfm, 38%: n pieneneminen. Rajoittamalla korkeapaineprosessia 10 prosenttiin ajasta käyttämällä parempaa paineensäätöä, Grand Manufacturing laski keskimääräistä paineita 200 psi: sta 128 psi: iin asti ja saavutti erinomaiset säästöt tämän erityisen tehon vähenemisen ansiosta. Kompressorit toimivat jäähdyttimellä, eliminoivat häiriötilojen korkeat lämpötilat ja tuottavat hieman enemmän ilmaa alhaisemmissa paineissa.
Kaavio 1: Erityinen teho kasvaa paineella
Alkuperäinen järjestelmä koostui kahdesta itsenäisesti toimivasta kompressorista, jotka toimivat kuormitus- / tyhjennystilassa. Näillä yksiköillä oli hyvin pienet ohjausvastaanottimet, joiden koko oli noin 1 gallonaa / kompressorin kapasiteetti. Kompressoripurkauksen ja siihen liittyvän vastaanottosäiliön välillä oli yhteensulautuvia suodattimia. Kompressorien painealueet asetettiin noin 10 psi: n leveydelle tyypillisesti tämäntyyppiselle kompressorille. Suodattimet aiheuttivat huomattavia erottelukykyisiä, tehokkaasti kapenevia painealueita varastosäiliöissä ja heikensivät tehokkuutta hidastaakseen kompressorijaksoja, jotta kompressorit voisivat toimia tehokkaammin. Tämän seurauksena kompressorit olivat lyhyitä pyöräilyä.
Kuten kuviosta 1 nähdään, voitelu- tai purkamoodissa toimiva voitelukäyttöinen ruuvikompressori energiankulutus pienemmällä varastoinnilla vaihtelee suuresti ihanteellisesta tilasta, joka olisi suora viiva, joka on piirretty 100%: n kuormituksen ja nollan paineilman tuoton välillä. Grand Manufacturing -kompressorit poikkeaisivat merkittävästi ihanteellisilta varastointikapasiteetin vuoksi. Tämän lisäksi, koska kaksi käynnissä olevaa kompressoria toimi itsenäisesti, tehottomuudet kerrottiin.
Kuvio 1: Varastoinnin puute voi aiheuttaa kompressorin tehottomuutta
Yhdistämällä järjestelmät, optimoimalla suodattimia vähentämään eroa, lisäämällä varastointimäärää ja lisäämällä kolmas VSD-ohjattu kompressori, kahden olemassa olevan järjestelmän tehokkuutta ja uutta voidaan parantaa merkittävästi. Kun järjestelmän lataus on alemmilla tasoilla, vain VSD-kompressori kulkee. Kun järjestelmän lastaus on korkeampi, yksi kahdesta kiinteästä nopeuskompressorista suoritetaan täydellä kuormituksella, tehokkain kohta, kun taas VSD-kompressori toimittaa osittaisen kuormituksen (ks. Kuvio 2).
Uuden laserlaitteiston lisäys kasvatti paineilman kuormitusta 75 cfm: n tasosta keskimäärin 120 cfm: iin, mutta järjestelmän parannukset ovat vähentäneet järjestelmäspesifistä tehoa 65 kW / 100 cfm: stä hyväksyttävämpään 25 KW / 100 laskua 61%. Jos kolmas kompressori olisi asennettu samalla tavalla kuin aiemmilla olemassaolevilla yksiköillä, kolmen erillisen järjestelmän energiankulutus olisi 200 psi: n kuluttua paljon suurempaa. Tämän huonoimman tapauksen arvioidut energiansäästöt ovat noin 270 000 kWh vuodessa arvoltaan 14 000 dollaria vuodessa sähkövarauksissa.
Voivatko kompressorit toimivat kaksoispainevalvonnassa?
Kompressoriohjaimia on useita valmistajia, jotka voivat saavuttaa kaksoispaineiden, kytkinohjauksen tai aikataulun. Jos kompressorien toimittaja ei ole yksi niistä, kompressoriohjain pystyy ohjaamaan järjestelmääsi keskipisteestä ja saavuttamaan tehokkaasti samanlaisen ratkaisun. Tarkista toimittajalta mahdollisuudet.
Hanke onnistui:
Nykyisen järjestelmän perustaminen järjestelmän tehokkuuden määrittämiseksi,
Käytettävissä olevan kaksoissäädön innovatiivinen käyttö keskimääräisen paineen vähentämiseksi,
Varastovastaanottimen kapasiteetin lisääminen,
Suodattimen paine-eron pienentäminen,
Yhdistämällä kolme erillistä järjestelmää yhteen hyvin kontrolloituun järjestelmään,
Ajankohtaisten teknisten neuvojen ja taloudellisten kannustimien käyttö hankkeen toteuttamiseen.
Kuva 1: Kolmas VSD-kompressori lisättiin ja järjestelmät yhdistettiin.
Kuvio 2: Korkeapaine käytetään vain tarvittaessa
--- http: //www.hqcompressor.com
