Máy nén khí của bạn có thể thông minh hơn bạn nghĩ

Tác giả Ron Marshall cho Thử thách khí nén®

Cách đây không lâu, hầu hết các máy nén khí đều được điều khiển bằng công tắc, rơle và đồng hồ đo áp suất cơ học. Việc thiết lập các đơn vị này, đặc biệt là khi cố gắng phối hợp nhiều máy nén có thể là một trải nghiệm bực bội và không có kết quả vì thông thường, không sớm hơn các điều khiển được điều chỉnh chính xác, một số loại gremlin cơ học sẽ ném thứ gì đó ra khỏi điều chỉnh một lần nữa.

Điều khiển hiện đại thường được tạo thành từ các thiết bị điện tử tiên tiến được điều khiển bằng các bộ vi xử lý tinh vi được lập trình với các thuật toán thông minh để làm cho máy nén chạy hiệu quả hơn và đáng tin cậy hơn.

Ngày càng có nhiều tính năng đang được phát triển và triển khai thành các thuật toán điều khiển. Đó là lợi ích tốt nhất của người dùng để tìm hiểu những gì kiểm soát máy nén của bạn cung cấp và để xác định xem bạn có thể hưởng lợi từ những cải tiến mới hay không.

Một thuật toán rất hữu ích như vậy là đếm tự động bắt đầu mỗi giờ để giảm thời gian chạy không tải. Bài viết này thảo luận về việc sử dụng thuật toán này trong việc điều khiển máy nén khí nhỏ cho tỷ lệ tiết kiệm đáng kể và đưa ra một ví dụ trong đó tính năng này được sử dụng để tiết kiệm 66% chỉ bằng cách thêm một bộ thu lưu trữ, giảm áp suất và điều chỉnh điều khiển máy nén.

Tính năng tự động khởi động

Khá nhiều năm trước, các nhà thiết kế điều khiển máy nén đã nhận ra rằng việc để máy nén liên tục không tải nếu không cần thiết để tạo ra không khí là không hiệu quả. Đặc biệt, nhiều máy nén khí trục vít tiêu thụ năng lượng đáng kể từ 25% đến 50% toàn bộ tải (hoặc cao hơn trong một số trường hợp) ở trạng thái không tải gây lãng phí điện nếu không chạy được một cách không cần thiết. Để hạn chế năng lượng lãng phí, các bộ điều khiển máy nén được trang bị mạch hẹn giờ (tính năng tự động khởi động) phát hiện nếu máy nén chạy không tải trong một khoảng thời gian và nếu có, sẽ tắt động cơ máy nén. Máy nén đã dừng sẽ hoạt động và sẵn sàng khởi động nếu áp suất hệ thống giảm xuống điểm tải. Vấn đề với loại mạch này là nếu người dùng điều chỉnh bộ hẹn giờ trong một phút và hệ thống có dung lượng lưu trữ hạn chế, máy nén có thể cố gắng dừng và khởi động quá nhiều lần mỗi giờ, vượt quá số lượng tối đa của động cơ điều khiển chính bắt đầu mỗi giờ. Tốc độ khởi động cho phép mỗi giờ đối với động cơ có thể thay đổi lớn tùy thuộc vào đặc tính của động cơ, kích thước, phương pháp khởi động và động lượng của tải trọng trục và các cân nhắc khác. Thông tin thêm về khởi động động cơ có thể được tìm thấy trong tiêu chuẩn MG-1 của Nema. Nói chung, động cơ càng lớn và điện áp càng cao thì càng ít lần mỗi giờ động cơ có thể khởi động.

Điều này rất phức tạp và ngày xưa, để đơn giản hóa, cài đặt hẹn giờ tối thiểu tiêu chuẩn, thường là khoảng 15 phút được cài đặt để không có động cơ máy nén nào dừng lại và khởi động hơn 4 lần mỗi giờ. Phải mất một chút thời gian nhưng một số nhà sản xuất đã sớm nhận ra giới hạn của cài đặt này, đặc biệt là khi nói đến máy nén nhỏ hơn có thể khởi động đáng tin cậy 10 đến 15 lần mỗi giờ. Cài đặt 15 phút này thường không hiệu quả trong việc giảm mức tiêu thụ năng lượng không tải của máy nén quay vòng hơn 4 lần mỗi giờ, nhưng ít hơn số lần khởi động động cơ tối đa.

Cuối cùng, một số nhà sản xuất đã tìm ra rằng an toàn khi thực hiện một cách vận hành cho phép khởi động nhiều hơn mỗi giờ, nhưng hạn chế một cách an toàn số lần khởi động nên xảy ra khiến máy nén quay vòng nhanh. Với mục đích của bài viết này, các chế độ điều khiển khác nhau này sẽ được gọi là điều khiển thông minh của Wap. Vì bài viết này được viết là trung lập với nhà cung cấp, nên các nhà sản xuất cụ thể có tính năng này sẽ không được đề cập, người dùng sẽ yêu cầu thông tin về kiểm soát cụ thể của bạn từ nhà cung cấp dịch vụ của bạn. Một số điều khiển thông minh có sẵn của Wikipedia làm việc theo những cách sau:

• Một nhà sản xuất cho phép tối đa 4 lần khởi động mỗi giờ, nhưng khởi đầu có thể là bất kỳ lúc nào trong khoảng thời gian một giờ di chuyển. Nếu khởi động vượt quá thì máy nén chỉ chạy không tải,

• Một nhà sản xuất có chế độ được lập trình sẵn đặc biệt nếu được chọn sẽ cảm nhận được tần số chu kỳ của máy nén và nếu chấp nhận được, sẽ tắt máy nén ngay sau một thời gian không tải ngắn, nhà sản xuất này cũng có chế độ cảm nhận nhiệt độ động cơ bằng màn hình và nếu đủ thấp dừng / bắt đầu bổ sung sẽ được cho phép,

• Một nhà sản xuất khác cho phép người dùng lập trình mức khởi động tối đa mong muốn mỗi giờ hoặc bắt đầu mỗi ngày. Mỗi kích thước máy nén đi kèm với một số lượng tối đa cho phép mà cài đặt điều khiển sẽ giới hạn. Máy nén sẽ tắt ngay lập tức sau một thời gian dỡ tải ngắn nếu số lần khởi động sẽ không vượt quá số lượng tối đa này vì các dự án thuật toán dựa trên các chu kỳ máy nén hiện tại. Nếu không hài lòng máy nén sẽ vẫn chạy không tải.

• Tuy nhiên, một nhà sản xuất khác cho phép giảm thời gian xuống mức thấp nhất là hai phút, với động cơ được phép tắt nếu máy nén đã chạy trong 10 phút (không nên sử dụng để bảo vệ chống khởi động quá mức).

Một số cách để điều khiển máy nén được cải tiến theo cách chúng bảo vệ động cơ máy nén khỏi bị hư hại nhưng vẫn đủ linh hoạt để tiết kiệm thời gian chạy không tải. Với nhiều điều khiển trong số này, nếu máy thu lưu trữ máy nén có kích thước chính xác, sẽ tiết kiệm đáng kể thời gian chạy không tải, đặc biệt đối với máy nén được tải nhẹ với các đỉnh cao thường xuyên, chẳng hạn như các thiết bị được đặt trong các cửa hàng sửa chữa.

Thiết kế lưu trữ Smart Smart

Điều khiển máy nén không thể làm điều đó một mình; để có hiệu quả, các chu kỳ máy nén cần phải nằm trong phạm vi mà bộ điều khiển có thể xử lý. Biểu đồ 1 cho thấy ảnh hưởng của việc thay đổi dải áp suất và tải / không tải lên số chu kỳ mỗi giờ. Đối với máy nén nhỏ, tốt nhất là thiết kế đủ dung lượng cho khoảng 6 đến 8 lần khởi động mỗi giờ với tần suất tối đa, xảy ra ở điểm tải 50% (kiểm tra giới hạn này với nhà sản xuất). Kinh nghiệm đã chỉ ra rằng khối lượng lưu trữ 10 gallon mỗi cfm và dải áp suất 30 psi đảm bảo rằng số lần khởi động mỗi giờ ở mức tải 50% luôn duy trì dưới 6. Tuy nhiên, để có lợi, chiến lược này nên được áp dụng cho các hệ thống trung bình tải tốt dưới 40%.

Biểu đồ 1: Ảnh hưởng của dải lưu trữ và áp suất đến tần số chu kỳ

Mọi thứ có thể xảy ra trong một hệ thống có thể làm tăng tần số chu kỳ, rất có thể là vi sai bộ lọc. Khi các bộ lọc tải các mảnh vụn qua vòng đời thông thường, nếu bộ lọc được đặt giữa điểm cảm biến điều khiển máy nén và bộ thu lưu trữ, thì công suất hiệu quả mà máy nén khí thấy thấy Giảm và chu kỳ tăng mỗi giờ. Vì lý do này, tốt nhất là dựa vào Điều khiển thông minh thay vì chỉ đơn giản là giảm thời gian xuống 0, điều này có thể xảy ra trong một số trường hợp.

Ảnh hưởng của dải áp lực rộng hơn

Áp suất trung bình cao hơn sẽ làm cho mức tiêu thụ điện của động cơ máy nén ở trạng thái được tải cao hơn khoảng một phần trăm cho mỗi hai psi tăng (thường thấp hơn mức này trên 110 psi). Mở rộng dải áp suất từ dải 10 psi lên dải 30 psi làm tăng áp suất trung bình mà máy nén nhìn thấy thêm 10 psi và gây ra tiêu thụ năng lượng nhiều hơn khoảng 5%. Tuy nhiên, nếu máy nén đang chạy không tải trong nhiều giờ, việc loại bỏ thời gian chạy không tải có thể trả nhiều hơn công suất được tải bổ sung này.

Áp suất cao hơn cũng sẽ ảnh hưởng đến người tiêu dùng khí nén không được kiểm soát và tăng lưu lượng nếu được phép vào nhà máy. Vì lý do này, nên sử dụng thiết bị kiểm soát áp suất / lưu lượng để duy trì áp suất nhà máy thấp hơn một chút so với cài đặt tải của máy nén.

Dự án ví dụ

Một cơ sở dịch vụ thực phẩm trung tâm cho các bệnh viện khu vực tại một thành phố lớn của Canada sử dụng khí nén cho các hoạt động khí nén. Một cuộc kiểm toán đã được thực hiện trên cơ sở cho thấy máy nén 20 HP hiện tại hoạt động được tải 2% thời gian trong khi chạy không tải 26% thời gian. Vì tải nhẹ, khởi động bên trong của máy nén mỗi giờ hoạt động, tắt máy nén giữa các chu kỳ trong khi tải nhẹ giữa các ca, nhưng không phải trong các ca chính do thiếu bộ lưu trữ. Tuy nhiên, công suất riêng được tính toán của máy nén là 77 mã lực trên 100 cfm được sản xuất do máy nén vẫn chạy không tải trong phần lớn thời gian hoạt động, vẫn tiêu thụ khoảng 35% công suất toàn tải nhưng không tạo ra không khí. Biểu đồ 2 cho thấy hồ sơ gốc của 24 giờ hoạt động của hệ thống.

Để giảm thời gian vận hành máy nén, một máy thu 660 gallon đã được thêm vào hệ thống với van điều khiển lưu lượng / áp suất được đặt ở mức 90 psi. Hoạt động của máy nén được sử dụng bằng điều khiển thông minh hầu như đã loại bỏ thời gian chạy không tải và giảm đáng kể số lần khởi động máy nén. Công suất cụ thể của hệ thống hiện giảm xuống còn khoảng 24 kW / 100 cfm, giảm 60%. Với việc giảm lưu lượng do áp suất nhà máy thấp hơn và giảm rò rỉ nhỏ, mức giảm chi phí vận hành thực tế là 66%.

Dự án ví dụ này rất nhỏ nhưng minh họa cho những khoản tiết kiệm có thể đạt được nếu trí thông minh của người điều khiển được kết hợp với thiết kế tốt và biết cách. Nhiều dự án tương tự đã được triển khai, một công suất cao tới 100 HP với dung lượng lưu trữ rất lớn và đã chứng minh một sự thay thế tuyệt vời cho VSD tại các địa điểm có tải trọng trung bình nhẹ và các đỉnh cao, nhưng với môi trường bụi bặm. Nếu bạn muốn thực hiện các dự án tương tự, nhà sản xuất máy nén nên được tư vấn để xác định số lần khởi động cho phép mỗi giờ cho đơn vị cụ thể của bạn và nếu điều khiển máy nén được thiết lập để vận hành chính xác.

Biểu đồ 2: Hồ sơ tuần sản xuất điển hình cho thấy thời gian bỏ ra đáng kể.

Biểu đồ 3: Loại bỏ công suất máy nén sau khi lưu trữ được thêm vào.

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