10 малоизвестных настроек воздушного компрессора VSD

Рон Маршалл за сжатый воздух Challenge®

Внедрение ротационных винтовых воздушных компрессоров, управляемых приводами с регулируемой скоростью (VSD), является одним из лучших инноваций в области энергоэффективности, внедренных в промышленность за последние несколько лет. Этот тип управления компрессором может значительно снизить потери энергии компрессорами, работающими в ненагруженном состоянии. Но тип управления VSD, предлагаемый различными производителями, может отличаться, и некоторые из этих различий могут влиять на эффективность системы. В этой статье обсуждаются некоторые малоизвестные изменения в управлении компрессором VSD , в том числе использование скрытых функций, которые иногда могут быть реализованы для повышения экономии, получаемой при установке компрессора этого типа.

Обратите внимание, что эти меры являются примерами стратегий, реализованных на территории обслуживания Manitoba Hydro. Там, где были внесены коррективы, проводились консультации с поставщиками оборудования, чтобы не влиять на срок службы или правильную работу оборудования.

1. Координируйте уровни цели и начала / остановки.

Регуляторы VSD обычно имеют четыре основных настройки давления. Три из них предназначены для управления диапазонами давления пуска / остановки или загрузки / разгрузки, которые используются, когда компрессор работает ниже минимальной скорости. Остальное - установить целевое значение VSD, в котором компрессор будет удерживать давление нагнетания при изменении скорости. Существуют различные настройки по умолчанию, запрограммированные в этих элементах управления, когда они поставляются с завода - некоторые приводят к неоптимальной работе компрессора.

Некоторые производители фиксируют цель VSD на настройке «пуск», чтобы они были точно такими же. Другие позволяют независимую настройку цели VSD к любой настройке в пределах установленного предела. Там, где разрешено независимое регулирование, существуют некоторые условия, которые могут вызвать проблемы. Если целевое давление случайно установлено выше настройки пуска / останова или загрузки / выгрузки, компрессор всегда будет работать с полной нагрузкой - неэффективное условие для компрессора VSD - и будет запускать / останавливать или загружать / выгружать между двумя заданными значениями. Если целевое заданное значение случайно установлено ниже диапазона давления, тогда VSD будет работать на минимальной скорости, находясь между верхним и нижним заданными значениями. Однако он не будет работать в своем переменном диапазоне, если давление не упадет значительно ниже полосы давления, что является еще одним нежелательным условием.

Если заданное заданное значение находится где-то между верхним и нижним заданными значениями, очень часто этот параметр отображается точно посередине, и тогда компрессор сразу же разгоняется до полной скорости при каждом запуске компрессора. Сначала он попытается быстро поднять давление до целевого, а затем снизит скорость, чтобы отрегулировать давление. Это условие увеличивает частоту запуска / остановки компрессора и вызывает быстро меняющиеся колебания давления, что иногда является нежелательным условием. Эта конфигурация также часто приводит к тому, что целевое давление оказывается выше требуемого, поэтому компрессор потребляет больше энергии из-за более высокого среднего давления нагнетания. На территории Manitoba Hydro клиентам рекомендуется устанавливать целевое давление в точке пуска / нагрузки или вблизи нее, что приводит к замедлению работы компрессора и более стабильному снижению давления.

2. Уменьшите частоту запуска / остановки, расширив диапазон давления.

Стабильное и постоянное давление является конечной целью при управлении любой системой сжатого воздуха. Те из вас, кто знаком с управлением нагрузкой / разгрузкой, поймут, что давление в системе контролируется между двумя заданными значениями: нагрузкой и точкой разгрузки. Этот тип управления вызывает пилообразную форму волны давления, если смотреть на график зависимости давления от времени (рисунок 1). Компрессоры VSD, с другой стороны, будут поддерживать давление на постоянном целевом уровне путем ускорения или замедления двигателя компрессора.

Рисунок 1: Типичная форма пилообразного сигнала приводит к более высокому, чем требуется, среднему давлению, в результате чего компрессор переходит на полную нагрузку, при запуске увеличивается частота цикла. - Нажмите здесь, чтобы увеличить

Но компрессоры могут только сильно тормозить, причем обороты ограничены характеристиками компонентов компрессора. Основной причиной этого ограничения является двигатель компрессора, который не может адекватно охлаждаться при чрезмерно низких скоростях. Вторым ограничением является винтовой компрессионный элемент, который должен поддерживать определенное минимальное число оборотов в минуту, иначе внутренние потери (утечка обратно через элемент) станут чрезмерными. Чтобы решить эту проблему, любой компрессор VSD будет иметь определенную минимальную скорость, при которой управление переменной скоростью будет осуществляться другим методом управления.

Распространенным способом управления компрессорами VSD при расходах ниже минимальной скорости является запуск / останов или загрузка / разгрузка компрессора. Этот режим управления также генерирует типичную пилообразную форму волны режима управления нагрузкой / разгрузкой. Поскольку производители компрессоров признают, что эта пилообразная форма волны вызывает нежелательные колебания давления, некоторые производители, как правило, поставляют компрессоры с очень узкими полосами давления, иногда шириной всего 3–4 фунта на кв. К сожалению, очень узкий диапазон давления, если он установлен в системе с минимальной емкостью хранения, приведет к чрезмерному запуску и останову компрессора, а иногда и к чрезмерному переносу смазочного материала.

Когда компрессоры VSD были впервые представлены, некоторые поставщики продвигали возможность «неограниченного запуска и остановки». Тем не менее, здравый смысл подсказывает, что введение механического устройства, скажем, от 50 000 до 100 000 пусков в год в первые несколько лет его жизни, может значительно сократить срок службы органов управления и компонентов компрессора.

Расширение диапазона давления пуска / останова и добавление значительного объема памяти системы уменьшит частоту циклов компрессора при работе ниже минимальной скорости и обеспечит достаточно длительное время работы, чтобы нагреть компрессор до рабочих температур. Типичное правило определения размера большого пальца, используемое вокруг области Манитобы Гидро, составляет 10 галлонов хранения, установленного для каждого кубического фута в минуту при минимальной скорости компрессора. Введение более широкой полосы давления 10 фунтов на квадратный дюйм означает, что максимальная частота запуска и остановки составляет примерно один раз каждые 4 минуты при 50 процентах минимальной скорости.

Кстати, если ваш компрессор проводит слишком много времени в диапазоне минимальной скорости, вам может потребоваться изменить размер компрессора, иначе могут возникнуть проблемы. На минимальной скорости выделяется слишком мало тепла. Это является прямым результатом хорошей эффективности, которая может позволить избыточной влаге накапливаться в смазке компрессора. В стандартном компрессоре тепло сжатия обычно отводит эту влагу.

3. Исключите время работы без нагрузки, уменьшив настройку таймера выгрузки.

Управление компрессорами VSD варьируется в зависимости от производителя. Компрессоры некоторых марок немедленно отключаются, когда давление достигает уровня «останова», в то время как другие продолжают работать в незагруженном состоянии. Другие по-прежнему могут иметь настройку выбора режима где-то в элементе управления, которая позволяет вам выбрать, будет ли компрессор немедленно выключаться или нет. Одна торговая марка считает количество пусков в час и позволяет отключаться, когда позволяют условия, экономя энергию.

Находясь в ненагруженном состоянии, винтовые компрессоры - будь то с фиксированной скоростью или VSD - продолжают потреблять энергию, не производя воздуха, снижая общую эффективность установки. Часто, когда соблюдаются хорошие методы проектирования сжатого воздуха, существуют условия, при которых таймер работы может быть значительно уменьшен или даже установлен на ноль, чтобы избежать этого расточительного состояния. Этот твик должен быть устранен поставщиком компрессора во избежание проблем с гарантией. Если компрессор имеет достаточно широкую настройку давления, а объем памяти, достаточный для работы с количеством пусков и остановок, может быть ограничен, вы можете избежать проблем из-за чрезмерной цикличности и при этом обеспечить более эффективную работу.

4. Установите дистанционное измерение давления.

Обычно компрессоры VSD поддерживают очень точное давление на выходе, в то время как давление в установке снижается из-за перепадов давления в трубопроводах, фильтрах и осушителях воздуха. Эти перепады давления могут быть небольшими при низких расходах, но большими в периоды пиковых нагрузок на установку. Поскольку конечной целью является обеспечение стабильного давления в установке, хорошей идеей будет сделать дистанционное измерение давления компрессора, где это можно сделать безопасно, не превышая возможности компрессора по давлению. Добавление выносного датчика давления позволяет VSD «видеть» любые падения давления в компрессорной и точно регулировать давление в установке.

Эта мера также экономит энергию, потому что целевое давление может быть установлено именно там, где оно необходимо, а не на искусственно высоком уровне, чтобы компенсировать наихудший перепад давления. При небольших расходах перепад давления между очищаемыми компонентами минимален: поэтому компрессор поддерживает низкий уровень нагнетания. При более высоких расходах компрессор автоматически увеличивает давление нагнетания, чтобы компенсировать перепад давления, но только в этих условиях.

5. Отрегулируйте настройки ПИД-регулятора.

Иногда, когда реализуется дистанционное зондирование или когда характеристики потребности в сжатом воздухе содержат сильно меняющиеся нагрузки, компрессор будет постоянно превышать заданные значения и выходить за пределы целевого давления. Существуют некоторые условия, в которых эта нестабильность приводит к тому, что компрессор имеет нестабильное управление, вызывая регулярное синусоидальное выходное давление, когда компрессор безуспешно пытается достичь заданного давления. Из-за природы сжатого воздуха он действует как пружина, имеет импульс и подпрыгивает внутри труб. Следовательно, иногда трудно точно контролировать давление. По этим причинам производители компрессоров VSD помещают в компрессоры алгоритмы ПИД-регулирования, чтобы помочь устранить эти проблемы и стабилизировать давление. Но производители просто настраивают параметры по умолчанию на средние условия, и ваша система может иметь разные характеристики (рисунок 2).

Рисунок 2: Этот компрессор (оранжевая линия) демонстрирует нестабильность, требующую регулировки параметров ПИД. - Нажмите здесь, чтобы увеличить

Когда компрессор VSD постоянно находится в режиме недостаточной и избыточной нагрузки, механические и электрические напряжения отрицательно влияют на работу компрессора. Если вы обнаружите, что это происходит в вашей системе, вам следует попросить вашего поставщика прийти и внести коррективы. Редко можно найти систему, которая не может быть настроена путем настройки контура ПИД-регулятора и / или увеличения емкости приемника.

6. Установите синхронизированные уровни давления.

Некоторые органы управления компрессором VSD имеют функции внутреннего планирования, в которых можно запрограммировать различные давления в разное время недели или дня. В дополнение к этому, некоторые элементы управления позволяют запрограммировать различные уровни давления, чтобы реагировать на положение внешнего переключателя. Таким образом, компрессор может быть запрограммирован на работу при низком давлении, скажем, ночью и в выходные дни, но с повышением давления во время основных смен. Кроме того, внешний переключатель может использоваться для запуска более высоких кратковременных уровней давления во время случайных событий, которые требуют более высокого давления, такого как заполнение шины при 110 фунтов на квадратный дюйм, но позволяют системе вернуться к нормальным операциям на 90 фунтов на квадратный дюйм в средних условиях. Это экономит энергию за счет снижения искусственного спроса и среднего давления нагнетания компрессора.

7. Устранить минимальную скорость модуляции.

Некоторые компрессоры VSD также имеют регуляторы модуляции на входе, которые используются для получения очень низких возможностей снижения (в диапазоне 12 процентов от полной нагрузки) для обеспечения лучшего контроля давления во всем диапазоне работы компрессора. К сожалению, как и в случае компрессоров с фиксированной скоростью, применение модуляции на компрессорах VSD приводит к снижению оптимального уровня эффективности. В некоторых случаях эти регуляторы модуляции были случайно отрегулированы, чтобы ограничить входной поток в пределах переменного диапазона работы компрессора.

На территории Manitoba Hydro мы призываем наших клиентов исключить модуляцию компрессоров VSD, отрегулировав настройку модуляции вдали от цели и диапазона давления пуска / остановки. Это требует настройки со стороны поставщика компрессора, а иногда и дополнительной системы хранения для уменьшения частоты пуска / останова, но это часто повышает эффективность системы.

8. Увеличьте минимальные настройки скорости.

Если вы посмотрите на кривую CAGI некоторых компрессоров, вы увидите, что КПД (кВт / 100 куб. Футов) большинства компрессоров VSD падает, когда компрессор приближается к минимальной скорости. Это снижение эффективности варьируется в зависимости от марки и модели компрессора и, по-видимому, более заметно для небольших компрессоров мощностью 75 л.с. или менее. Часто производители ограничивают минимальную скорость компрессора своей марки, чтобы блоки не попадали в неэффективный диапазон. Там, где этого не сделано, органы управления компрессором могут иметь минимальную настройку скорости, скрытую в параметрах управления, которую можно регулировать, чтобы поддерживать компрессор на более эффективных, более высоких минимальных скоростях. Эта корректировка идет с компромиссом, уменьшая переменную полосу.

На территории Manitoba Hydro мы просим наших клиентов увеличить свои настройки минимальной скорости, где это применимо, и увеличить объем хранилища, чтобы компенсировать это изменение, чтобы сделать компрессоры более эффективными. Регулировка минимальной скорости выполняется поставщиком компрессора.

9. Уменьшите максимальные настройки скорости.

Иногда слишком большой компрессор приобретается компанией в ожидании более высоких уровней производства в будущем. Если большой компрессор установлен в системе с высокими пиковыми нагрузками, компрессор может внести вклад в пиковые расходы на установку, что потребует дополнительных затрат на электроэнергию.

Некоторые компрессоры VSD имеют настройку максимального числа оборотов, при которой максимальный кВт компрессора может быть временно уменьшен. Когда это сделано в сочетании с дополнительной емкостью хранения, эта регулировка может снизить затраты на электроэнергию.

10. Соедините компрессор VSD с меньшим компрессором.

Часто, когда установлен компрессор VSD, который слишком велик для нагрузки, блок будет проводить большую часть своего рабочего времени в режиме пуска / остановки ниже переменного диапазона. Большинство производителей скажут вам, что длительная работа в этом режиме нежелательна по причинам, уже упомянутым. Это часто происходит в системах, питающих авторемонтные мастерские и т.п., где средняя нагрузка может быть очень небольшой (от 10 до 20 процентов), но пиковые потоки будут возникать при работе с большими пневматическими инструментами. В этих случаях, когда изменение размера компрессора нецелесообразно, может быть целесообразно установить гораздо меньший компрессор, который также может управляться VSD для питания очень легких нагрузок, но иметь большой компрессор, настроенный на работу при высоких нагрузках. Таким образом, каждый работающий компрессор, большой или маленький, будет соответствовать рабочим условиям и работать в оптимальном диапазоне нагрузки, что позволит сэкономить на дорогостоящих расходах на ремонт в будущем.

--- Http: //www.hqcompressor.com