قد يكون ضاغط الهواء لديك أكثر ذكاء مما تعتقد
بقلم رون مارشال للتحدي الجوي المضغوط
منذ وقت ليس ببعيد ، كان يتم التحكم في معظم ضواغط الهواء بواسطة مفاتيح الضغط والمرحلات وأجهزة القياس. قد يكون إعداد هذه الوحدات ، خصوصًا عند محاولة تنسيق ضواغط متعددة ، تجربة محبطة وغير مثمرة لأنه في كثير من الأحيان ، لم يتم ضبط عناصر التحكم بشكل صحيح في وقت قريب ، فإن نوعًا ما من الكرملين الميكانيكي سوف يلقي شيئًا من الضبط مرة أخرى.
غالبًا ما تتكون أدوات التحكم الحديثة من إلكترونيات دقيقة متطورة يتم التحكم فيها بواسطة معالجات دقيقة متطورة مبرمجة باستخدام خوارزميات ذكية لجعل الضواغط تعمل بكفاءة أكبر وأكثر موثوقية.
يجري تطوير وتنفيذ المزيد والمزيد من الميزات في خوارزميات التحكم. من مصلحة المستخدم معرفة ما يمكن أن تقدمه أداة التحكم في الضاغط وتحديد ما إذا كان يمكنك الاستفادة من الابتكارات الجديدة.
إحدى هذه الخوارزميات المفيدة جدًا هي العد التلقائي لعمليات البدء في الساعة لتقليل وقت التشغيل غير المحمّل. تتناول هذه المقالة استخدام هذه الخوارزمية في التحكم في ضواغط الهواء الصغيرة للحصول على نسب مئوية كبيرة من الوفورات وتعطي مثالًا على ذلك حيث تم استخدام هذه الميزة للحصول على توفير بنسبة 66٪ عن طريق إضافة مستقبل تخزين ببساطة ، وخفض الضغط وضبط التحكم في الضاغط.
ميزة البدء التلقائي
قبل عدد من السنوات ، أدرك مصممو أدوات التحكم في الضاغط أنه من غير الفعال ترك ضاغط يعمل باستمرار دون تفريغ إذا لم يكن مطلوبًا إنتاج أي هواء. على وجه الخصوص ، تستهلك العديد من ضواغط الهواء اللولبية طاقة كبيرة تتراوح من 25٪ إلى 50٪ من الحمولة الكاملة (أو أعلى في بعض الحالات) في الحالة غير المحملة التي تهدر الطاقة إذا تُركت لتعمل دون داعٍ. للحد من الطاقة المهدرة ، تم تزويد أدوات التحكم في الضاغط بدائرة توقيت (ميزة البدء التلقائي) التي اكتشفت ما إذا كان الضاغط قد تم تفريغه لفترة من الوقت ، وإذا كان كذلك ، فسيقوم بإيقاف تشغيل محرك الضاغط. سيظل الضاغط توقف نشطًا ويكون جاهزًا للبدء إذا انخفض ضغط النظام إلى نقطة التحميل. تكمن المشكلة في هذا النوع من الدوائر في أنه إذا قام المستخدم بضبط الموقت ليقول دقيقة واحدة ، وكان للنظام سعة تخزين محدودة ، فقد يحاول الضاغط التوقف وبدء التشغيل عدة مرات في الساعة ، وهو ما يتجاوز العدد الأقصى لمحرك السائق الرئيسي وهو يبدأ في الساعة. يمكن أن تختلف البدايات المسموح بها في الساعة للمحرك اختلافًا كبيرًا حسب خصائص المحرك والحجم وطريقة البدء وزخم حمل العمود ، والاعتبارات الأخرى. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول بدء تشغيل المحركات في معيار NEMA MG-1. بشكل عام ، كلما كان المحرك أكبر ، وزاد الجهد كلما قل عدد المرات التي يمكن فيها تشغيل المحرك.
كل هذا معقد للغاية ، وفي الأيام الخوالي ، لتبسيط ، تم تثبيت الحد الأدنى القياسي للوقت ، عادةً حوالي 15 دقيقة بحيث لا يتوقف محرك الضاغط ويبدأ أكثر من 4 مرات في الساعة. استغرق الأمر بعض الوقت ولكن سرعان ما أدركت بعض الشركات المصنعة حدود هذا الإعداد ، خاصةً عندما يتعلق الأمر بالضواغط الصغيرة التي يمكن أن تبدأ من 10 إلى 15 مرة في الساعة بشكل موثوق. غالبًا ما كان هذا الإعداد لمدة 15 دقيقة غير فعال في تقليل استهلاك الطاقة غير المحملة للضواغط التي تدور أكثر من 4 مرات في الساعة ، ولكن أقل من الحد الأقصى لعدد مرات تشغيل المحرك.
في النهاية ، توصلت بعض الشركات المصنعة إلى أنه من الآمن تنفيذ طريقة تشغيل تتيح مزيدًا من الانطلاق في الساعة ، ولكنها تحد بأمان من عدد مرات التشغيل في حالة حدوث شيء ما يؤدي إلى دورة الضاغط بسرعة. لأغراض هذه المقالة ، سيتم تسمية أوضاع التحكم المختلفة هذه "عناصر التحكم الذكية". نظرًا لأن هذه المقالة تتم كتابتها لتكون بائعًا محايدًا ، فلن يتم ذكر المصنّعين المحددين الذين يستخدمون هذه الميزة ، وسيعود الأمر إلى المستخدم لطلب معلومات حول التحكم الخاص بك من مزود الخدمة لديك. تعمل بعض "عناصر التحكم الذكية" المتوفرة بهذه الطرق:
تسمح إحدى الشركات المصنعة بحد أقصى 4 مرات لكل ساعة ، ولكن يمكن أن تكون البداية في أي وقت خلال فترة ساعة واحدة متحركة. إذا كانت البدايات تتجاوز حينئذٍ يتم تشغيل الضاغط ببساطة ،
لدى إحدى الشركات المصنعة وضع خاص مُبرمج مسبقًا إذا تم تحديده ، فسوف يستشعر تردد دورة الضاغط ، وإذا كان مقبولًا ، فسيقوم بإيقاف الضاغط فور انتهاء فترة تفريغ قصيرة ، كما أن لدى هذه الشركة المصنعة وضعًا يتم فيه استشعار درجة حرارة المحرك بواسطة الشاشات ، و إذا كان سيتم السماح بحدود توقف / بدء تشغيل إضافية كافية ،
يسمح مصنع آخر للمستخدم ببرمجة الحد الأقصى المطلوب لبدء التشغيل في الساعة أو يبدأ في اليوم. يأتي كل حجم ضاغط مع الحد الأقصى المسموح به من إعداد التحكم. سيتم إيقاف الضاغط مباشرة بعد فترة تفريغ قصيرة إذا لم يتجاوز عدد مرات التشغيل الحد الأقصى لهذا العدد حيث أن الخوارزمية تقوم على أساس دورات الضاغط الحالية. إذا لم يكن راضيا ، سيبقى الضاغط قيد التشغيل.
يسمح مصنع آخر بتخفيض المؤقت إلى أقل من دقيقتين ، مع السماح للمحرك بإيقاف التشغيل إذا كان الضاغط يعمل لمدة 10 دقائق (لا ينصح باستخدامه للحماية من البداية المفرطة).
بعض هذه الطرق للتحكم في الضواغط مبتكرة في الطريقة التي تحمي بها محرك الضاغط من التلف مع الحفاظ على مرونة كافية لتوفير وقت التشغيل غير المحمّل. من خلال العديد من أدوات التحكم هذه ، إذا كان حجم جهاز استقبال ضاغط التخزين صحيحًا ، فسيتم تحقيق وفورات كبيرة خلال ساعات من وقت التشغيل غير المحمّل ، خاصةً بالنسبة للضواغط المحملة بشكل خفيف ذات الذروة العالية العرضية ، مثل الوحدات الموجودة في محلات الإصلاح.
تصميم التخزين "الذكي"
لا يستطيع التحكم في الضاغط القيام بذلك بمفرده ؛ لكي تكون دورات الضاغط فعالة يجب أن تكون ضمن النطاق الذي يمكن أن يتحكم فيه التحكم. يوضح الرسم البياني 1 تأثير تغيير حجم وضغط ضغط التحميل / التفريغ على عدد الدورات في الساعة. بالنسبة إلى الضواغط الصغيرة ، من الأفضل تصميم مساحة تخزين كافية لحوالي 6 إلى 8 مرات في الساعة عند الحد الأقصى للتردد ، والذي يحدث عند نقطة التحميل بنسبة 50٪ (تحقق من هذا القيد مع الشركة المصنعة). لقد أظهرت التجربة أن حجم التخزين الذي يبلغ 10 غالونات لكل متر مكعب و 30 رطلاً من ضغط psi يضمن بقاء عدد مرات البدء في الساعة عند تحميل 50٪ دائمًا دون 6 سنوات. بشكل عام ، على الرغم من ذلك ، ولكي تكون مفيدة ، يجب تطبيق هذه الاستراتيجية على الأنظمة بمتوسط التحميل جيدا أقل من 40 ٪.
الرسم البياني 1: تأثير عصابات التخزين والضغط على تردد الدورة
يمكن أن تحدث الأشياء في نظام يمكن أن يزيد من وتيرة الدورة ، وعلى الأرجح مرشح الفرق. أثناء تحميل المرشحات بالحطام خلال دورة الحياة العادية ، إذا كان المرشح موجودًا بين نقطة استشعار التحكم في الضاغط ومستقبل التخزين ، فإن السعة الفعالة التي يراها الضاغط تقل وتزيد الدورات في الساعة. لهذا السبب ، من الأفضل الاعتماد على عنصر تحكم ذكي بدلاً من تحويل مؤقت إلى الصفر ، وهو أمر ممكن في بعض الحالات.
تأثير أوسع ضغط الفرقة
سيجعل الضغط المتوسط الأعلى من استهلاك طاقة محرك الضاغط في الحالة المحملة أعلى بنحو واحد في المئة لكل زيادة قدرها 2 رطل (عادة أقل من هذا أعلى من 110 رطل لكل بوصة مربعة). يؤدي توسيع نطاق الضغط من شريط يبلغ 10 رطل لكل بوصة مربعة إلى 30 رطل لكل بوصة مربعة إلى زيادة متوسط الضغط الذي يراه الضاغط بمقدار 10 رطل لكل بوصة ويسبب استهلاك طاقة بنسبة 5٪ تقريبًا. ومع ذلك ، إذا تم تشغيل الضاغط بدون تحميل لساعات طويلة ، فإن التخلص من وقت التشغيل غير المحمّل يمكن أن يدفع أكثر من هذه الطاقة المحمّلة الإضافية.
سيؤثر الضغط العالي أيضًا على مستهلكي الهواء المضغوط غير الخاضعين للوائح وزيادة التدفق إذا سمح لهم بالدخول إلى المصنع. لهذا السبب ، يوصى باستخدام جهاز للتحكم في الضغط / التدفق للحفاظ على ضغط ثابت أقل من المصنع أقل قليلاً من إعداد حمل الضاغط.
مثال المشروع
مرفق مركزي لخدمات الغذاء لمستشفيات المنطقة في مدينة كندية رئيسية يستخدم الهواء المضغوط في العمليات الهوائية. تم إجراء تدقيق على المنشأة التي أظهرت أن ضاغط HP 20 الحالي يعمل بنسبة 2٪ من الوقت أثناء تشغيل التفريغ بنسبة 26٪ من الوقت. نظرًا لأن الحمل خفيف ، فإن الضاغط الداخلي نشط في الساعة ، مع إيقاف تشغيل الضاغط بين الدورات أثناء التحميل الخفيف بين التحولات ، ولكن ليس أثناء التحولات الرئيسية بسبب نقص التخزين. ومع ذلك ، فإن الطاقة المحددة المحسوبة للضاغط هي 77 كيلو واط لكل 100 متر مكعب يتم إنتاجها لأن الضاغط لا يزال قيد التشغيل لتفريغ معظم وقت التشغيل ، ولا يزال يستهلك حوالي 35 ٪ من الطاقة الكاملة للحمل ولكن لا ينتج أي هواء. يوضح الرسم البياني 2 ملف التعريف الأصلي وهو 24 ساعة من تشغيل النظام.
من أجل تقليل وقت تشغيل الضاغط ، تمت إضافة 660 جالونًا إلى النظام مع ضبط صمام التحكم في الضغط / التدفق عند 90 رطل. أدت عملية الضاغط الناتجة باستخدام التحكم الذكي إلى التخلص فعليًا من وقت التشغيل الذي تم تفريغه وتقليل عدد مرات بدء الضاغط بشكل كبير. يتم الآن تقليل الطاقة المحددة للنظام إلى حوالي 24 كيلو واط / 100 متر مربع ، أي بنسبة 60٪. مع انخفاض التدفق بسبب انخفاض ضغط المصنع ، وانخفاض التسرب الصغير ، فإن التخفيض الفعلي في تكاليف التشغيل هو 66 ٪.
هذا المثال هو مشروع صغير للغاية ولكنه يوضح المدخرات التي يمكن تحقيقها إذا كانت "ذكاء" عنصر التحكم مقترنة بالتصميم الجيد ومعرفة كيف. تم تنفيذ العديد من المشاريع المماثلة ، واحد يصل إلى 100 حصان مع مساحة تخزين كبيرة جدًا ، وأثبت أنه بديل ممتاز عن VSD في المواقع ذات متوسط التحميل الخفيف والقمم العالية ، ولكن مع البيئات المتربة. إذا كنت ترغب في القيام بمشاريع مماثلة ، يجب استشارة الشركة المصنعة للضاغط لتحديد العدد المسموح به لبدء التشغيل في الساعة لوحدتك المعينة وإذا تم إعداد التحكم في الضاغط للتشغيل الصحيح.
الرسم البياني 2: نموذج أسبوع الإنتاج المعتاد يُظهر وقتًا كبيرًا تم إنزاله.
الرسم البياني 3: تم إلغاء الطاقة المفرغة للضاغط بعد إضافة التخزين.
-------- http://www.hqcompressor.com
