Ваш воздушный компрессор может быть умнее, чем вы думаете

Рон Маршалл для конкурса «Сжатый воздух»

Не так давно большинство воздушных компрессоров контролировались с помощью механических реле давления, реле и манометров. Настройка этих блоков, особенно при попытке координировать несколько компрессоров, может быть разочаровывающим и бесплодным опытом, потому что часто, не раньше, чем правильно отрегулированы органы управления, какой-то механический гремлин снова выбрасывает что-то из настройки.

Современные средства управления днями часто состоят из точной современной электроники, управляемой изощренными микропроцессорами, которые запрограммированы с умными алгоритмами, чтобы заставить компрессоры работать более эффективно и надежнее.

Все больше функций разрабатываются и внедряются в алгоритмы управления. В интересах пользователя узнать, что может предложить управление компрессором, и определить, сможете ли вы воспользоваться новыми инновациями.

Одним из таких очень полезных алгоритмов является автоматический подсчет пусков в час для сокращения времени работы без нагрузки. В этой статье обсуждается использование этого алгоритма при управлении небольшими воздушными компрессорами для получения значительного процента экономии, а также приводится пример, в котором эта функция использовалась для получения экономии в 66% путем простого добавления приемника хранения, понижения давления и регулировки управления компрессором.

Функция автозапуска

Несколько лет назад разработчики органов управления компрессором поняли, что нецелесообразно оставлять компрессор постоянно включенным без нагрузки, если он не потребляет воздуха. В частности, многие винтовые компрессоры потребляют значительную мощность от 25% до 50% от полной нагрузки (или выше в некоторых случаях) в незагруженном состоянии, что приводит к бесполезному расходу энергии, если оставить работу без необходимости. Чтобы ограничить потерю энергии, органы управления компрессором были оснащены цепью таймера (функция автозапуска), которая обнаруживала, работал ли компрессор без нагрузки в течение определенного периода времени, и, если он имел, выключал двигатель компрессора. Остановленный компрессор останется активным и будет готов к запуску, если давление в системе упадет до точки нагрузки. Проблема с этим типом схемы состоит в том, что, если пользователь настраивает таймер, чтобы сказать одну минуту, и система имеет ограниченную емкость хранилища, компрессор может пытаться останавливаться и запускаться слишком много раз в час, превышая максимальное число двигателя основного привода. начинается в час. Допустимые пуски в час для двигателя могут сильно различаться в зависимости от характеристик двигателя, размера, способа запуска и импульса нагрузки на вал, а также других соображений. Более подробную информацию о запуске двигателя можно найти в стандарте NEMA MG-1. Как правило, чем больше двигатель и чем выше напряжение, тем меньше раз в час может запускаться двигатель.

Все это очень сложно, и в старые времена, для упрощения, была установлена стандартная минимальная настройка таймера, обычно около 15 минут, чтобы ни один двигатель компрессора не останавливался и не запускался более 4 раз в час. Это заняло некоторое время, но некоторые производители вскоре осознали ограничение этого параметра, особенно когда речь идет о небольших компрессорах, которые могут надежно запускаться от 10 до 15 раз в час. Эта 15-минутная настройка часто была неэффективной в снижении потребляемой мощности компрессоров, которые работают более 4 раз в час, но меньше максимального числа пусков двигателя.

В конце концов, некоторые производители выяснили, что безопасно реализовать такой способ работы, который позволяет проводить больше пусков в час, но при этом безопасно ограничивает число пусков, если происходит что-то, что вызывает быстрый цикл работы компрессора. Для целей данной статьи эти различные режимы управления будут называться «интеллектуальные элементы управления». Поскольку эта статья написана как независимая от поставщика, конкретные производители с этой функцией не будут упомянуты, пользователь может запросить информацию о вашем конкретном контроле у поставщика услуг. Некоторые доступные «умные элементы управления» работают следующим образом:

• Один производитель допускает максимум 4 пуска в час, но пуски могут быть в любое время в течение одного часа. Если пуски превышают, то компрессор просто работает без нагрузки,

• Один производитель имеет специальный предварительно запрограммированный режим, если выбран, он будет измерять частоту цикла компрессора и, если это допустимо, выключит компрессор сразу после короткого периода разгрузки, этот производитель также имеет режим, в котором температура двигателя измеряется мониторами, и если будут достаточно низкие дополнительные остановки / пуски,

• Другой производитель позволяет пользователю программировать желаемые максимальные пуски в час или пуски в день. Каждый размер компрессора поставляется с максимально допустимым числом, которое будет ограничено настройкой управления. Компрессор отключится сразу после короткого периода разгрузки, если количество пусков не превысит это максимальное число, поскольку алгоритм проецируется на основе текущих циклов компрессора. Если не удовлетворен, компрессор будет работать без нагрузки.

• Еще один производитель позволяет сократить время таймера до двух минут, при этом двигатель может отключиться, если компрессор работает в течение 10 минут (не рекомендуется использовать для защиты от чрезмерного пуска).

Некоторые из этих способов управления компрессорами являются инновационными, поскольку они защищают двигатель компрессора от повреждений, но при этом сохраняют достаточную гибкость для экономии времени работы без нагрузки. При использовании многих из этих средств управления, если размер приемника хранилища компрессора имеет правильный размер, достигается значительная экономия в часах работы без нагрузки, особенно для компрессоров со слабой нагрузкой со случайными высокими пиками, таких как агрегаты, расположенные в ремонтных мастерских.

Проектирование «Умного» хранилища

Управление компрессором не может сделать это самостоятельно; чтобы быть эффективными, циклы компрессора должны находиться в пределах диапазона, который может выдержать система управления. На диаграмме 1 показано влияние изменения объема и диапазона давления нагрузки / разгрузки на количество циклов в час. Для небольших компрессоров лучше всего спроектировать достаточно хранения для 6–8 пусков в час на максимальной частоте, которая происходит при 50% -ной нагрузке (сверьтесь с этим ограничением у производителя). Опыт показывает, что объем хранения 10 галлонов на кубический фут в минуту и полоса давления 30 фунтов на кв. Дюйм гарантирует, что количество пусков в час при нагрузке 50% всегда остается ниже 6. В целом, чтобы быть выгодной, эту стратегию следует применять к системам со средним значением. загрузка хорошо под 40%.

Диаграмма 1: Влияние диапазонов хранения и давления на частоту цикла

В системе может произойти что-то, что может увеличить частоту цикла, скорее всего, дифференциал фильтра. Поскольку фильтры загружаются мусором в течение нормального жизненного цикла, если фильтр расположен между точкой контроля управления компрессором и приемником хранения, то эффективная производительность, которую «видит» компрессор, уменьшается, а количество циклов в час увеличивается. По этой причине лучше полагаться на интеллектуальное управление, а не просто выключать таймер до нуля, что в некоторых случаях возможно.

Эффект более широкого диапазона давления

При более высоком среднем давлении потребляемая мощность двигателя компрессора в нагруженном состоянии увеличивается примерно на один процент на каждые два фунта на кв. Дюйм (обычно меньше, чем значение выше 110 фунтов на кв. Дюйм). Расширение диапазона давления от диапазона 10 фунтов на квадратный дюйм до диапазона 30 фунтов на квадратный дюйм увеличивает среднее давление, наблюдаемое компрессором, на 10 фунтов на квадратный дюйм и вызывает примерно на 5% больше энергопотребления. Однако, если компрессор работает без нагрузки в течение значительных часов, устранение времени работы без нагрузки может более чем окупить эту дополнительную нагрузку.

Более высокое давление также повлияет на нерегулируемых потребителей сжатого воздуха и увеличит поток, если он попадет в установку. По этой причине рекомендуется использовать устройство управления давлением / расходом, чтобы поддерживать постоянное более низкое давление в установке, немного меньшее, чем уставка нагрузки компрессора.

Пример проекта

Центральное предприятие общественного питания для районных больниц в главном канадском городе использует сжатый воздух для пневматических операций. На объекте была проведена проверка, которая показала, что существующий компрессор мощностью 20 л.с. работал с нагрузкой 2% времени, а без нагрузки - 26% времени. Поскольку нагрузка мала, внутренний пуск компрессора в час активен, выключая компрессор между циклами во время легкой нагрузки между сменами, но не во время основных смен из-за нехватки памяти. Тем не менее, расчетная удельная мощность компрессора составляет 77 кВт на 100 куб. Футов в минуту, поскольку компрессор продолжает работать без нагрузки в течение большей части своего рабочего времени, все еще потребляя около 35% своей мощности при полной нагрузке, но не производя воздуха. Диаграмма 2 показывает исходный профиль 24-часовой работы системы.

Чтобы сократить время работы компрессора, в систему был добавлен приемник на 660 галлонов с клапаном регулирования давления / расхода, настроенным на 90 фунтов на квадратный дюйм. В результате работа компрессора с использованием интеллектуального управления практически исключила время работы без нагрузки и значительно сократила количество пусков компрессора. Удельная мощность системы теперь снижена примерно до 24 кВт / 100 куб. С уменьшением потока из-за более низкого давления установки и небольшого уменьшения утечки фактическое снижение эксплуатационных расходов составляет 66%.

Этот пример проекта очень мал, но иллюстрирует экономию, которая может быть достигнута, если «интеллект» элемента управления сочетается с хорошим дизайном и ноу-хау. Было реализовано много подобных проектов, один из которых достигает 100 л.с. с очень большим хранилищем, и которые доказали, что являются отличной альтернативой VSD в местах с небольшой средней нагрузкой и высокими пиками, но с запыленной средой. Если вы хотите выполнить аналогичные проекты, следует проконсультироваться с изготовителем компрессора, чтобы определить допустимое количество пусков в час для вашего конкретного агрегата и установить правильную работу управления компрессором.

Диаграмма 2: Типичный профиль рабочей недели, показывающий значительное время, проведенное без нагрузки.

Диаграмма 3: отключено питание компрессора после добавления хранилища.

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