تحجيم ضواغط الهواء VFD لأنظمة ضاغط أحادي
تيم دوغان ، رئيس المؤسسة العامة ، شركة هندسة الضغط
المقدمة
بصفتك مستخدمًا نهائيًا ، هل سمعت من أي وقت مضى برسالة تضعها في أكبر ضاغط هواء VFD ، وسيظل النظام دائمًا موثوقًا وفعالًا. لماذا التدقيق؟ ما عليك سوى إضافة الضواغط في الموقع ووضع VFD واحد لهذا الحجم أو أكبر. لماذا يكون تعقيد ضواغط متعددة ، التخزين ، التسلسل ، وما إلى ذلك؟ أفضل ، ضع في اثنين منهم ، واحد للنظام بأكمله ، والآخر للنسخ الاحتياطي. إذا أمكنك أن تلوح بعصا ، ألا يكون هذا ما يجب أن يبدو عليه كل نظام؟ سلام تام وكفاءة ، مع ثقة 100 ٪ من الموثوقية.
إن القراء الذين شاركوا في أعمال الخصم / الحوافز في المرافق ، كمدير برنامج أو مقيم أو مدقق ، يعرفون أن هذه الأنواع من القرارات قد شجعت عليها الحسومات وأن العديد من الأنظمة لا تعمل في الوضع الذي كان من المفترض أن يقوموا به ، أو لا تعمل على الإطلاق بسبب مشاكل الموثوقية.
كانت معظم عمليات التدقيق الخاصة بي على أنظمة وأنظمة "كبيرة" ومعقدة مع ضواغط هواء مثبتة بأكثر من 500 حصان ، مع أنواع متعددة وغرف ضاغطات. ماذا عن الأنظمة "العادية" التي تفوق الأنظمة التي أنظر إليها في 10: 1؟ هم مع غرفة ضاغط واحد ، وأقل من 100 حصان مثبتة؟ أليس من المناسب أن يعمل أحد ضواغط VFD على تشغيل النظام ، مع نسخة احتياطية كاملة الحجم؟ وإذا كان الأمر كذلك ، كيف يجب أن حجم الضاغط؟
في هذه المقالة ، أهدف إلى الإجابة عن السؤال بـ "نعم" مؤهل. نعم ، هناك العديد من الأنظمة التي يمكن أن يحدث هذا. سوف أصف المكان الذي تحتاجه فقط ، وفي تلك الحالات ، كيف يمكنك تغيير حجم الضاغط الواحد.
ملخص
باختصار ، أوصي باستخدام ضاغط VFD واحد (مع نسخة احتياطية) عندما:
مستويات الطلب معروفة ويبلغ حجم الضاغط ، لذلك يتراوح الطلب بين 30٪ و 80٪ من الحد الأقصى للضاغط.
الطلب الشخصي لا يجلس في النهاية المنخفضة في كثير من الأحيان.
لا توجد تغييرات كبيرة في الاستخدام في السنوات العشر المقبلة.
النظام مركزي حاليًا ومن المرجح أن يظل على هذا النحو.
يمكنك تحمل نسخة احتياطية كاملة الحجم.
الطلب يتفاوت بين 30 - 80 ٪
كيف تعرف الطلب الخاص بك ، للحصول على حجم الضاغط ليكون في "بقعة حلوة"؟ يقول البعض القيام "التدقيق". أعتقد أن هذا أمر رائع إذا كنت تريد أن تدفع لشخص مثلي من 3 آلاف دولار إلى 10 آلاف دولار ، واحصل على صورة واحدة فقط من الطلب وتحتاج إلى المشورة الاستشارية التي تأتي معها. أو يمكنك الحصول على "مجانًا" من البائعين مما يساعدك في ضبط ضاغط VFD واحد. لا بأس إذا كان التدقيق "الصندوق الأسود" يحسب بدقة التدفق.
السبب في أنني أقول إن الطلب يجب ألا يختلف عن 30٪ من الذروة هو أن كفاءة معظم ضواغط VFD تبدأ في التراجع بسرعة 50٪ ، وتزداد سوءًا مع وصولك إلى الحد الأدنى للسرعة. بالإضافة إلى ذلك ، لن يتم تشغيل زيت الضاغط بالحرارة الكافية إذا كان في الحد الأدنى للسرعة لفترات طويلة ، مما تسبب في مشاكل الموثوقية. ومن المثير للاهتمام ، المحرك هو استثناء. تشغيله سخونة في أدنى سرعة. ذلك لأنه تطبيق عزم الدوران ثابت ، بالإضافة إلى انزلاق مما يجعله عزم دوران أعلى في سرعة منخفضة ، وتقلص تبريد المحرك بشكل كبير في سرعة منخفضة. إذا قمت بربط CT على تيار لف المحرك ، يمكنك أن ترى أن تيار اللف يرتفع فعليًا بسرعات منخفضة.
السبب الذي يجعلك لا ترغب في أن تكون أكثر من 80٪ بشكل متكرر هو أن كفاءتها تنخفض في النهاية أيضًا ، والتيار مرتفع في تلك المرحلة. ذلك لأن ضاغط "windage" الضياع مرتفع. انها "سرعة الحافة" أعلى من المثالية. يوضح الشكل 1 منحنى الأداء النموذجي (من ورقة بيانات CAGI) لضاغط برغي VFD بسعة 50 حصانًا.
الشكل 1. منحنى الأداء النموذجي لضاغط هواء VFD 50 حصان من ورقة بيانات CAGI.
للمقارنة فقط ، قارنت هذا الضاغط مع بديلين من الشركة المصنعة نفسها ، تفريغ أحادي التحميل وتفريغ الأحمال مزدوج الحجم. انظر أدناه:
الشكل 2. مقارنة VFD مع تفريغ حمولة واحدة وبدائل تفريغ الحمولة المزدوجة الحجم.
على الرغم من أن "الأداء المحدد" لضاغط VFD (kW / 100 acfm) أقل من مثالي في السرعات المنخفضة ، إلا أن خسائره أقل من الخسائر الثابتة لبدائل تفريغ الحمولة ، خاصة في الطرف المنخفض. ومع ذلك ، لاحظ كيف تكون ضواغط تفريغ الحمولة أفضل في النهاية العليا ، وتقوم وحدة الطباعة على الوجهين بإغلاق الكثير من التوصيف باستثناء 50٪ إلى 70٪. لكن تذكر انخفاض تسخين الزيت وارتفاع تسخين المحرك في النهاية المنخفضة.
دعونا نلقي نظرة على ملف تعريف الحمل (الشكل 3) الذي قد لا يناسب بشكل جيد ضاغط VFD واحد. انها واحدة من حيث هناك العديد من الطلبات الكبيرة التي تأتي وتذهب ، والضغط مع انخفاض الطلب بينهما. انظر أدناه. عندما تقوم بتغيير حجم الضاغط بنسبة 25٪ عن الحد الأقصى للطلب ، فقد ينتهي بك الأمر إلى مشكلة رفض على الطرف الآخر في هذا النوع من الملفات الشخصية. الطلب في نهاية منخفضة من ضاغط VFD 50hp 34 ساعة في الأسبوع. اعتمادًا على ما إذا كان الإنتاج مرتفعًا في كثير من الأحيان بما فيه الكفاية ، قد ترغب في استخدام نظام ضاغط متعددة لهذا النوع من الطلب ، من الناحية المثالية 25 حصانًا. انها دعوة الحكم.
الشكل 3. تحميل ملفات التعريف مع قمم الطلب المتعددة يمكن أن يكون مشكلة بالنسبة VFD واحد.
إليك القاعدة الخاصة بمطابقة التدفق الجانبي : إذا كان من الممكن قياس ضاغط VFD في نطاق التدفق بنسبة 30-80٪ معظم الوقت ، فقد يكون ذلك مناسبًا.
انخفاض الطلب الوقت ليست المفرطة
هذا هو العودة إلى المشكلة المنخفضة نهاية. إذا كان المصنع مضغوطًا طوال الوقت ، لكن يعمل فقط بنوبة واحدة ، فإن هذا يعني أن ضاغط الهواء يقوم فقط بتغذية تسرب ثلثي الوقت. تتميز المصانع الصغيرة ، حيث تعمل ضواغط VFD بشكل جيد ، بأحمال تسرب منخفضة ومزيد من الوقت اللازم لإصلاحها. الرسم البياني 4 هو لعملية التحول اثنين مع التحول الثاني منخفضة. أنا أنقر أن يكون نوبة واحدة ، أدناه. ذهب الوقت المنخفضة إلى 80 ساعة في الأسبوع. تعتبر ضواغط VFD المفردة جيدة لعمليات الفترتين وثلاث نوبات ، أو تلك التي يتم فيها إيقاف الضاغط في الليل ، وليس عمليات الفترية الواحدة التي تظل ضاغطة معظم الوقت.
الشكل 4. قياس فترات انخفاض الطلب.
إليك القاعدة الخاصة بالطلب المنخفض: إذا كان الطلب أقل من 30٪ من حجم VFD ، أي أكثر من 30٪ من الوقت ، فقد لا يكون ضاغط VFD واحد مناسبًا.
عملية الإنتاج مستقرة
تم تصميم بعض المصانع للقيام بشيء واحد ، وتشغيلها حتى تصل المعدات إلى نهاية عمرها الإنتاجي أو يختفي السوق. هذا هو الحال عندما يكون هناك استثمار كبير مرة واحدة ، مثل الشركة المصنعة للفيلم تمتد مع اثنين من خطوط الإنتاج. إنه مصنع صغير نسبيًا يمكن تغذيته بواسطة ضاغط هواء سعة 50 حصانًا ، كما أن المطالب ليست قابلة للتغيير ، وغالبًا ما يكون الضغط الثابت والأسطوانات الصغيرة. على الطرف الأكبر ، يمكن أن تكون عبارة عن مصنع صغير مموج أو بطانة مع آلة واحدة.
ومع ذلك ، فإن الأنظمة كلما تكبر حجمها تصبح أكثر عشوائية في طلبها ، وتتغير كثيرًا. خاصة النباتات التي أسميها "مجموعات السيارات الكلاسيكية". هذه المصانع عبارة عن مبنى مستودع كبير تقوم مجموعة من المستثمرين بإلقاء آلات الإنتاج المستخدمة فيه بشكل عشوائي. مثل مصنع المواد الغذائية البلاستيكية (عملية صب) أو "nutraceutical" (الشركة المصنعة للحبوب الصحية). نظرًا لوجود الكثير من الآلات المستخدمة المتوفرة ، ويمكن شراؤها ووضعها على شاحنة مسطحة بشكل سهل بما فيه الكفاية ، فإن المصنع عبارة عن مجموعة من مجموعة من الآلات المستخدمة التي تناسب الأسواق في الأسواق. عادة ما تدعم النظم الصغيرة خطوط إنتاج واحدة إلى خطين ، ويتم بناء المصنع وتشغيله على الأرض باستخدام هذه الخطوط. أكبر النباتات في بعض الأحيان مجموعات من خطوط الإنتاج المتغيرة دائما. يمكنك قياس التدفق لكل ما تريده ، ويجب عليك ذلك ، ولكن لن تتمكن من الوصول إلى مكان رائع من ضاغط VFD.
ها هي القاعدة في الطلب العشوائي: إذا كان نظام إنتاج المصنع مستقرًا ، فقد يكون الضاغط VFD مناسبًا تمامًا.
النظام مركزي
إن تشغيل نظام الهواء المضغوط الذي يحتوي على ضاغط هواء VFD من المفترض في منطقة واحدة وضواغط أخرى مثبتة حوله ، والتي كان من المفترض استبدالها ، لا ينتهي به الأمر عادة بعد بضع سنوات. يمكن تشغيل الضواغط الأخرى تلقائيًا أو يدويًا ، وجعل VFD لا يعمل في مكانه الجميل. لذلك ، تجنب هذه السيناريوهات من خلال تطبيق ضواغط VFD على الأنظمة المركزية بالفعل ، أو جعل الأنظمة مركزية عن طريق إلغاء تكليف القيم الخارجية وبناء المركز.
بشكل عام ، لا تملك معظم مصانع التصنيع الأمريكية الأصغر "غرفة ضاغطات" على الإطلاق. انحشرت معدات الهواء المضغوط (الضواغط والمجففات والخزانات) في أي مكان توجد فيه ، وغالبًا لا توجد في نفس المكان مثل بعضها البعض. أنا أسمي هذه "المناطق ضاغط". تحتوي المصانع الأكبر حجماً والمجهزة جيدًا على غرفة ضاغط مركزية كبيرة بما يكفي - ولديها قدرة كافية على الإمداد والتبريد - للحصول على أكبر نظام هواء مضغوط محتمل قد يكون مطلوبًا. كم يحدث ذلك غالبا؟ ليس غالبا. حتى الأنظمة "المركزية" ينتهي بها المطاف إلى أن تكون في "الأحياء الفقيرة" للمصنع ، وهو الجزء القديم الذي لا يحدث فيه أي استثمار ، وتنتقل المعدات والإضافات الجديدة إلى المحيط ، ويتم إضافة ضاغط آخر. ألا تحتاج جميع مباني الإنتاج الجديدة إلى ضاغط؟ مصممو البناء يعتقدون ذلك ...
كما ترون من تعليقاتي ، استنادًا إلى الخبرة المكتسبة في مئات النباتات ، فإن عدد المصانع التي تحتوي على غرف ضاغط مركزية ستبقى على هذا النحو ليست بالأغلبية. كمهندس للمنشآت أو مصمم النظام أو المورد ، يجب عليك نقل الإدارة في هذا الاتجاه ، إن لم يكن كل ذلك في ضربة واحدة ، تدريجياً. النظر في توزيع الأنابيب والتخزين وغيرها من العوامل في هذا القرار.
على أي حال ، إذا كان لديك حلقة مواسير كبيرة بدرجة كافية وغرفة ضاغط فردية لما لا يقل عن 50٪ من الطلب الحالي على الذروة ، فأنت على الأرجح على ما يرام مع افتراض أن موقع غرفة الضاغط يكون ثابتًا طوال عمر المصنع. يمكنك الآن تحديد موقع ضاغط VFD في تلك الغرفة ، وتوفير التبريد والتهوية الكافيين ، مع وضع الاستعداد بجانبها مباشرةً ، ومجفف (مجففات) لكليهما. مثالي مع ضوابط الطلب. حسنًا ، أنا أعود إلى تصميم النظام مرة أخرى ، أعتذر.
ها هي قاعدتي بشأن المركزية: إذا كانت غرفة الضاغط جديدة أو يمكن تعديلها لتكون مركزية بشكل دائم ، فقد يكون الضاغط VFD المناسب مناسبًا.
يمكنك تحمل نسخة احتياطية كاملة الحجم
إذا كنت تنفق جميع أموالك على ضاغط هواء واحد ، ولم تتمكن من الحصول على نسخة احتياطية ، فأنت بذلك تقلل من موثوقية مصنعك بشكل كبير. أنت أكثر موثوقية من خلال ضاغطين يبلغان من العمر 20 عامًا مقارنة بواحد جديد تمامًا. يمكن أن تكون ضواغط VFD خادعة أثناء اجتيازها "وفيات الرضع" ، وإذا لم يكن لديك نسخ احتياطي ، فقد تضطر إلى إيقاف تشغيل المصنع بسبب الطاقة القذرة والاهتزاز وهواء التبريد بدرجة حرارة عالية ومجموعة من الأشياء الأخرى أن الضواغط القديمة تستخدم لتحمل. لذا ، إذا حصلت على Tesla جديدة ، فتأكد من أن سيارة Lincoln Towncar القديمة جاهزة للذهاب ، أو اذهب واحصل عليها ، وضعها في وضع الاستعداد.
ها هي القاعدة في النسخ الاحتياطي: احصل على نسخة احتياطية كاملة الحجم لنظام ضاغط VFD واحد.
خاتمة
إذا قمت بتثبيت ضاغط VFD الخاص بك وفقًا لهذه القواعد ، فستتاح لك فرصة جيدة لتحقيق أهدافك - فقط تأكد من هذه الأهداف.
البقاء في نطاق سرعة 30-80 ٪.
ابق بعيدًا عن النظام المفرد المضغوط دائمًا.
تنطبق على أنظمة مستقرة.
تنطبق على النظم المركزية.
احصل على نسخة احتياطية كاملة الحجم.
