Μεγέθυνση VFD Αεροσυμπιεστές για συστήματα ενός συμπιεστή
Από τον Tim Dugan, Πρόεδρο της PE, Compression Engineering Corporation
Εισαγωγή
Ως τελικός χρήστης, έχετε ακούσει ποτέ το μήνυμα για το μεγαλύτερο αεροσυμπιεστή VFD και το σύστημα θα είναι πάντα αξιόπιστο και αποδοτικό. Γιατί πραγματοποιείται έλεγχος; Απλά προσθέστε τους συμπιεστές στην τοποθεσία και βάλτε ένα VFD για αυτό το μέγεθος ή μεγαλύτερο. Γιατί η πολυπλοκότητα πολλών συμπιεστών, η αποθήκευση, η αλληλούχιση, κλπ; Ακόμα καλύτερα, βάλτε σε δύο από αυτά, ένα για το σύνολο του συστήματος και ένα για το back-up. Εάν θα μπορούσατε να κυλάτε μια ραβδί, δεν θα ήταν αυτό που θα έπρεπε να δείχνει κάθε σύστημα; Τέλεια ηρεμία και αποτελεσματικότητα, με 100% εμπιστοσύνη στην αξιοπιστία.
Οι αναγνώστες που συμμετείχαν στην επιχείρηση έκπτωσης / παροχής κινήτρων, ως διαχειριστής προγράμματος, αξιολογητής ή ελεγκτής, γνωρίζουν ότι αυτές οι αποφάσεις έχουν ενθαρρυνθεί από εκπτώσεις και ότι πολλά συστήματα δεν λειτουργούν με τον τρόπο που έπρεπε, ή δεν λειτουργούν καθόλου λόγω προβλημάτων αξιοπιστίας.
Οι περισσότεροι έλεγχοι έγιναν σε "μεγάλα", πολύπλοκα συστήματα, συστήματα με συνολικά εγκατεστημένους συμπιεστές αέρα άνω των 500 hp, με πολλαπλούς τύπους και αίθουσες συμπιεστών. Τι συμβαίνει με τα "κανονικά" συστήματα που ξεπερνούν αυτά που βλέπω στο 10: 1; Αυτοί με ένα δωμάτιο συμπιεστή και λιγότερους από 100 hp εγκατεστημένους; Δεν είναι σκόπιμο να υπάρχει ένας συμπιεστής VFD που να εκτελεί το σύστημα με ένα πλήρες αντίγραφο ασφαλείας; Και αν ναι, πώς θα πρέπει να το μέγεθος του συμπιεστή;
Σε αυτό το άρθρο, σκοπεύω να απαντήσω στην ερώτηση με ένα «ναι». Ναι, υπάρχουν πολλά συστήματα όπου αυτό μπορεί να συμβεί. Θα περιγράψω πού χρειάζεστε μόνο ένα, και στις περιπτώσεις αυτές, πώς να το μέγεθος ενός συμπιεστή.
Περίληψη
Με λίγα λόγια, σας συνιστώ να χρησιμοποιήσετε ένα μόνο συμπιεστή VFD (με αντίγραφο ασφαλείας) όταν:
Τα επίπεδα ζήτησης είναι γνωστά και ο συμπιεστής έχει μέγεθος έτσι ώστε η ζήτηση να κυμαίνεται μεταξύ 30% και 80% του μέγιστου του συμπιεστή.
Το προφίλ ζήτησης δεν βρίσκεται συχνά στο χαμηλό τέλος.
Δεν αναμένονται σημαντικές αλλαγές στη χρήση κατά τα επόμενα 10 χρόνια.
Το σύστημα είναι επί του παρόντος συγκεντρωμένο και πιθανό να παραμείνει έτσι.
Μπορείτε να αντέξετε οικονομικά ένα πλήρες αντίγραφο ασφαλείας.
Η ζήτηση κυμαίνεται μεταξύ 30 - 80%
Πώς ξέρετε τη ζήτησή σας, για να πάρετε το μέγεθος του συμπιεστή να είναι στο "γλυκό σημείο"; Μερικοί λένε ότι κάνουν "έλεγχο". Νομίζω ότι είναι υπέροχο αν θέλετε να πληρώσετε έναν τύπο σαν εμένα $ 3k έως $ 10k, και να πάρετε μια μόνο εικόνα της ζήτησης και χρειάζεστε συμβουλευτικές συμβουλές που έρχεται μαζί του. Ή μπορείτε να πάρετε ένα "δωρεάν" από τους πωλητές που σας βοηθούν να διαστασιολογήσετε ένα συμπιεστή VFD. Αυτό είναι καλό αν ο έλεγχος τους "μαύρο κουτί" υπολογίζει με ακρίβεια τη ροή.
Ο λόγος που λέω ότι η ζήτηση δεν θα πρέπει να κυμαίνεται κάτω από το 30% της μέγιστης είναι ότι η μεγαλύτερη απόδοση των συμπιεστών VFD αρχίζει να πέφτει με ταχύτητα 50% και χειροτερεύει καθώς φτάνετε στην ελάχιστη ταχύτητα. Επιπλέον, το λάδι του συμπιεστή δεν θα λειτουργεί αρκετά ζεστό εάν είναι σε ελάχιστη ταχύτητα για μεγάλες περιόδους, προκαλώντας προβλήματα αξιοπιστίας. Είναι ενδιαφέρον ότι ο κινητήρας αποτελεί εξαίρεση. Τρέχει πιο ζεστό στη χαμηλότερη ταχύτητα. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι μια σταθερή εφαρμογή ροπής, συν ολίσθηση καθιστώντας ακόμα μεγαλύτερη ροπή σε χαμηλή ταχύτητα, και η ψύξη του κινητήρα μειώνεται σημαντικά σε χαμηλή ταχύτητα. Εάν σφίξετε ένα CT στο ρεύμα περιέλιξης του κινητήρα, μπορείτε να δείτε ότι το ρεύμα περιέλιξης στην πραγματικότητα αυξάνεται με χαμηλότερες ταχύτητες.
Ο λόγος που δεν θέλετε να είναι συχνά πάνω από το 80% είναι ότι η αποδοτικότητά του μειώνεται και στο υψηλό τέλος, και το ρεύμα είναι υψηλό εκείνο το σημείο. Είναι επειδή οι απώλειες του "συμπιεστή" είναι υψηλές. Η "ταχύτητα άκρου" είναι υψηλότερη από την ιδανική. Το σχήμα 1 δείχνει μια τυπική καμπύλη απόδοσης (από το φύλλο δεδομένων CAGI) για έναν συμπιεστή VFD των 50 ίππων.
Σχήμα 1. Μια τυπική καμπύλη απόδοσης για έναν συμπιεστή αέρα VFD των 50 ίππων από ένα φύλλο δεδομένων CAGI.
Για λόγους σύγκρισης, σύγκρινα αυτό τον συμπιεστή με δύο εναλλακτικές λύσεις από τον ίδιο κατασκευαστή, ένα μόνο φορτίο-ξεφόρτωμα και ένα διπλό φορτίο-ξεφόρτωμα δύο φορτίων. Δες παρακάτω:
Σχήμα 2. Σύγκριση VFD με ένα μόνο φορτίο-ξεφόρτωμα και διπλής όψης μισό μεγέθους εναλλακτικές φόρτωσης-εκφόρτωσης.
Παρόλο που η "ειδική απόδοση" του συμπιεστή VFD (kW / 100 acfm) είναι μικρότερη από την ιδανική στις χαμηλότερες ταχύτητες, οι απώλειές του είναι χαμηλότερες από τις σταθερές απώλειες των εναλλακτικών φορτίων-εκφορτώσεων, ειδικά στο χαμηλό τέλος. Ωστόσο, σημειώστε ότι τα συμπιεστές φορτίου και εκφόρτωσης είναι καλύτερα στο υψηλότερο σημείο και η διπλή όψη κλείνει το μεγαλύτερο μέρος του προφίλ εκτός από το 50% έως το 70%. Αλλά θυμηθείτε τη χαμηλή θέρμανση πετρελαίου και την υψηλή θέρμανση του κινητήρα στο χαμηλό άκρο.
Ας δούμε ένα προφίλ φορτίου (Εικόνα 3) που ίσως δεν είναι κατάλληλο για ένα μόνο συμπιεστή VFD. Είναι εκεί όπου υπάρχουν πολλές μεγάλες απαιτήσεις που έρχονται και πηγαίνουν, και πίεση με χαμηλή ζήτηση στο μεταξύ. Δες παρακάτω. Όταν το μέγεθος του συμπιεστή σας είναι 25% σε σχέση με τη ζήτηση αιχμής, θα μπορούσατε να καταλήξετε σε ένα πρόβλημα απόκλισης στο άλλο άκρο σε αυτόν τον τύπο προφίλ. Η ζήτηση είναι στο χαμηλό τέλος ενός συμπιεστή VFD των 50 ίππων 34 ώρες την εβδομάδα. Ανάλογα με το αν η παραγωγή είναι αρκετά υψηλή αρκετά συχνά, μπορεί να θέλετε να χρησιμοποιήσετε ένα σύστημα πολλαπλών συμπιεστών για αυτό το είδος ζήτησης, ιδανικά ένα duplex 25hp. Είναι μια κλήση κρίσης.
Σχήμα 3. Τα προφίλ φόρτωσης με πολλαπλές αιχμές ζήτησης μπορεί να είναι προβληματικές για ένα μόνο VFD.
Εδώ είναι ο κανόνας μου σχετικά με την αντιστοίχιση του προφίλ ροής : Εάν ένας συμπιεστής VFD μπορεί να ταξινομηθεί ώστε να βρίσκεται στην περιοχή ροής 30-80% τις περισσότερες φορές, μπορεί να είναι καλή εφαρμογή.
Ο μικρός χρόνος ζήτησης δεν είναι υπερβολικός
Αυτό επιστρέφει στο πρόβλημα χαμηλού βαθμού. Εάν η μονάδα είναι υπό πίεση όλη την ώρα, αλλά τρέχει μόνο μία βάρδια, αυτό θα σήμαινε ότι ο συμπιεστής αέρα τροφοδοτεί απλώς διαρροές δύο τρίτων του χρόνου. Μικρότερα φυτά, όπου οι μεμονωμένοι συμπιεστές VFD λειτουργούν καλά, έχουν χαμηλότερα φορτία διαρροής και περισσότερο χρόνο παραμονής για να τα διορθώσουν. Το διάγραμμα του Σχήματος 4 είναι για λειτουργία δύο βάρδιων με χαμηλή δεύτερη μετατόπιση. Τον έκανα για μια βάρδια, κάτω. Ο χρόνος χαμηλού τέλους έφτασε τις 80 ώρες την εβδομάδα. Οι απλοί συμπιεστές VFD είναι κατάλληλοι για λειτουργίες δύο και τεσσάρων ταχυτήτων ή εκείνες στις οποίες ο συμπιεστής είναι κλειστός τη νύχτα, όχι οι πράξεις απλής μετατόπισης που παραμένουν υπό πίεση κατά το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου.
Σχήμα 4. Μετρήσεις περιόδων χαμηλής ζήτησης.
Εδώ είναι ο κανόνας μου για τη χαμηλή ζήτηση: Εάν η ζήτηση είναι κάτω από το 30% του μεγέθους VFD, περισσότερο από το 30% του χρόνου, ένας μόνο συμπιεστής VFD μπορεί να μην είναι κατάλληλος.
Η διαδικασία παραγωγής είναι Σταθερή
Ορισμένα εργοστάσια είναι κατασκευασμένα για να κάνουν ένα πράγμα και τρέχουν έως ότου ο εξοπλισμός φθάσει στο τέλος της ωφέλιμης ζωής του ή η αγορά εξαφανιστεί. Αυτό είναι χαρακτηριστικό όταν υπάρχει μια μεγάλη επένδυση μια φορά, όπως ένας κατασκευαστής stretch film με δύο γραμμές παραγωγής. Πρόκειται για ένα σχετικά μικρό εργοστάσιο που μπορεί να τροφοδοτηθεί με αεροσυμπιεστή 50 hp και οι απαιτήσεις δεν είναι τόσο μεταβλητές, κυρίως στατική πίεση και μικρούς κυλίνδρους. Στο μεγαλύτερο άκρο, θα μπορούσε να είναι μια μικρή κυματοειδής ή μεμβράνη με μία μηχανή.
Ωστόσο, τα συστήματα καθώς μεγαλώνουν γίνονται πιο τυχαία στη ζήτηση και αλλάζουν πιο συχνά. Ειδικά φυτά που ονομάζω "κλασικές συλλογές αυτοκινήτων". Αυτά τα φυτά είναι ένα μεγάλο κτίριο αποθήκης που μια ομάδα επενδυτών ρίχνει τυχαία χρησιμοποιημένα μηχανήματα παραγωγής. Όπως ένας κατασκευαστής πλαστικών τροφίμων (λειτουργία χύτευσης) ή ένας "nutraceutical" (κατασκευαστής χάπια υγείας). Δεδομένου ότι υπάρχουν πολλά διαθέσιμα μηχανήματα εκεί έξω, και μπορεί να αγοραστεί και να τεθεί σε ένα επίπεδο κρεβάτι φορτηγό αρκετά εύκολο, το εργοστάσιο είναι μια συλλογή από μια δέσμη των χρησιμοποιημένων μηχανών που ταιριάζουν με τις αγορές της αγοράς. Τα μικρά συστήματα τυπικά υποστηρίζουν μία έως δύο γραμμές παραγωγής και το εργοστάσιο είναι χτισμένο και εκτείνεται στο έδαφος με αυτές τις γραμμές. Μεγαλύτερες εγκαταστάσεις είναι μερικές φορές συλλογές συνεχώς μεταβαλλόμενων γραμμών παραγωγής. Μπορείτε να μετρήσετε ό, τι θέλετε και πρέπει, αλλά δεν θα μπορείτε να χτυπήσετε το γλυκό σημείο ενός συμπιεστή VFD.
Εδώ είναι ο κανόνας μου σχετικά με την τυχαιότητα ζήτησης: Εάν το σύστημα παραγωγής της μονάδας είναι σταθερό, ένας μόνο συμπιεστής VFD μπορεί να είναι κατάλληλος.
Το σύστημα είναι συγκεντρωμένο
Η κατασκευή ενός συστήματος πεπιεσμένου αέρα που έχει έναν υποτιθέμενο ενιαίο συμπιεστή αέρα VFD σε μια περιοχή και άλλοι αεροσυμπιεστές που περιστρέφονται γύρω από αυτό, που προοριζόταν να αντικαταστήσει, συνήθως δεν καταλήγουν να λειτουργούν καλά μετά από μερικά χρόνια. Οι άλλοι συμπιεστές μπορούν να ξεκινήσουν αυτόματα ή με το χέρι και να μην λειτουργούν πλέον τα VFD στο γλυκό τους σημείο. Έτσι, αποφύγετε αυτά τα σενάρια εφαρμόζοντας συμπιεστές VFD σε ήδη συγκεντρωμένα συστήματα ή κάνετε κεντρικά τα συστήματα με την απομάκρυνση των αποθεμάτων και την οικοδόμηση του κέντρου.
Γενικά, οι περισσότερες μικρότερες αμερικανικές μονάδες παραγωγής δεν διαθέτουν καθόλου "χώρο συμπιεστή". Ο εξοπλισμός πεπιεσμένου αέρα (συμπιεστές, στεγνωτήρια, δεξαμενές) έχει μπλοκαριστεί όπου υπάρχει χώρος, συχνά δεν βρίσκεται στον ίδιο χώρο ο ένας με τον άλλο. Ονομάζω αυτές τις "περιοχές συμπιεστών". Μεγαλύτερες, καλά επεξεργασμένες εγκαταστάσεις έχουν (ή είχαν) ένα κεντρικό χώρο συμπιεστή που έχει σχεδιαστεί αρκετά μεγάλο - και έχει επαρκή ηλεκτρική παροχή και δυνατότητα ψύξης - για το μεγαλύτερο δυναμικό σύστημα πεπιεσμένου αέρα που μπορεί να χρειαστεί. Πόσο συχνά συμβαίνει αυτό; Οχι συχνά. Ακόμη και τα "κεντρικά" συστήματα καταλήγουν να βρίσκονται στην «παραγκούπολη» του εργοστασίου, το παλιό μέρος όπου δεν πραγματοποιείται καμία επένδυση, και ο νέος εξοπλισμός και οι προσθήκες εξέρχονται στην περιφέρεια και προστίθεται ένας άλλος συμπιεστής. Δεν χρειάζονται όλα τα νέα κτίρια παραγωγής ένα συμπιεστή; Οι σχεδιαστές κτιρίων σκέφτονται ...
Όπως μπορείτε να δείτε από τα σχόλιά μου, με βάση την εμπειρία σε εκατοντάδες εργοστάσια, ο αριθμός των μονάδων με συγκεντρωτικές αίθουσες συμπιεστών που πρόκειται να μείνουν έτσι δεν είναι στην πλειοψηφία τους. Ως μηχανικός εγκατάστασης, σχεδιαστής συστημάτων ή προμηθευτής, θα πρέπει να μετακινήσετε τη διοίκηση προς αυτή την κατεύθυνση, αν όχι όλοι σε μια στροφή, σταδιακά. Εξετάστε την κατανομή των σωληνώσεων, την αποθήκευση και άλλους παράγοντες στην απόφαση αυτή.
Εν πάση περιπτώσει, αν διαθέτετε ένα αρκετά μεγάλο βρόχο σωληνώσεων και ένα χώρο συμπιεστή τουλάχιστον για το 50% σε σχέση με την τρέχουσα ζήτηση αιχμής, πιθανόν να είστε εντάξει με την παραδοχή ότι η θέση του συμπιεστή είναι σταθερή για τη διάρκεια ζωής της εγκατάστασης. Τώρα μπορείτε να τοποθετήσετε έναν συμπιεστή VFD σε αυτό το δωμάτιο, να παράσχετε επαρκή ψύξη και αερισμό, με την κατάσταση αναμονής δίπλα σε αυτό, και στεγνωτήριο (s) και για τα δύο. Ιδανικά με ελέγχους ζήτησης. Εντάξει μπαίνω ξανά στο σχεδιασμό του συστήματος, ζητώ συγγνώμη.
Εδώ είναι ο κανόνας μου για την συγκέντρωση: Εάν ο χώρος του συμπιεστή είναι καινούργιος ή μπορεί να τροποποιηθεί ώστε να είναι μόνιμα συγκεντρωμένος, ένας μόνο συμπιεστής VFD μπορεί να είναι κατάλληλος.
Μπορείτε να απολαύσετε ένα αντίγραφο ασφαλείας πλήρους μεγέθους
Εάν ξοδεύετε όλα τα χρήματά σας σε έναν αεροσυμπιεστή και δεν μπορείτε να πάρετε ένα αντίγραφο ασφαλείας, απλά μείωσε σημαντικά την αξιοπιστία του εργοστασίου σας. Είστε πιο αξιόπιστοι με δύο εργάσιμους 20ετούς συμπιεστές παρά με ένα καινούργιο. Οι συμπιεστές VFD μπορεί να είναι δύσκολοι ενώ επιτυγχάνουν την «παιδική θνησιμότητα» και αν δεν έχετε εφεδρεία, μπορεί να έχετε κλείσει το εργοστάσιο λόγω βρώμικης ισχύος, κραδασμών, αέρα ψύξης υψηλής θερμοκρασίας και πολλά άλλα πράγματα που οι παλιοί σας συμπιεστές χρησιμοποιούσαν για να ανεχθούν. Έτσι, αν έχετε ένα νέο Tesla, βεβαιωθείτε ότι έχετε έτοιμο να πάτε εκείνο το παλιό Lincoln Towncar, ή να πάρετε ένα, και να το θέσω σε ζεστό αναμονής.
Εδώ είναι ο κανόνας μου για το αντίγραφο ασφαλείας: Έχετε ένα πλήρες αντίγραφο ασφαλείας για ένα μόνο σύστημα συμπιεστή VFD.
συμπέρασμα
Εάν εγκαταστήσετε τον ενιαίο σας συμπιεστή VFD σύμφωνα με αυτούς τους κανόνες, θα έχετε μια καλή πιθανότητα να χτυπήσετε τους στόχους σας - απλώς βεβαιωθείτε για αυτούς.
Μείνετε σε εύρος στροφών 30-80%.
Εξακολουθήστε να βρίσκεστε σε συστήματα πάντοτε υπό πίεση.
Εφαρμόστε σε σταθερά συστήματα.
Εφαρμόστε σε κεντρικά συστήματα.
Έχετε ένα πλήρες αντίγραφο ασφαλείας.
