Dimenzovanie vzduchových kompresorov VFD pre systémy s jedným kompresorom
Tim Dugan, predseda EP, Compression Engineering Corporation
úvod
Ako koncový používateľ ste už niekedy počuli správu, ktorá sa má vložiť do najväčšieho vzduchového kompresora VFD , a systém bude vždy spoľahlivý a efektívny. Prečo vykonať audit? Stačí pridať kompresory na mieste a dať jeden VFD pre túto veľkosť alebo väčšiu. Prečo je zložitosť viacerých kompresorov, skladovania, sekvencovania atď.? Ešte lepšie je dať dve, jednu pre celý systém a jednu pre zálohovanie. Keby ste mohli mávať prútikom, nebolo by to tak, ako by mal vyzerať každý systém? Dokonalý pokoj a efektivita so 100% istotou spoľahlivosti.
Čitatelia, ktorí sa podieľajú na poskytovaní rabatov / stimulov pre verejné služby, ako programový manažér, hodnotiteľ alebo audítor, vedia, že tieto typy rozhodnutí boli podporované zľavami a že mnoho systémov nefunguje v režime, v akom mali byť, alebo nefungujú vôbec kvôli problémom so spoľahlivosťou.
Väčšina mojich auditov sa týkala „veľkých“ komplexných systémov, systémov s celkovo inštalovanými vzduchovými kompresormi s výkonom viac ako 500 hp, s viacerými typmi a kompresorovými miestnosťami. A čo „normálne“ systémy, ktoré prevyšujú tie, na ktoré sa dívam v pomere 10: 1? Tie, ktoré majú jednu komoru kompresora a sú nainštalované menej ako 100 k? Nie je vhodné nechať systém bežať s jedným kompresorom VFD so zálohou v plnej veľkosti? A ak áno, ako by ste mali dimenzovať kompresor?
V tomto článku sa snažím odpovedať na otázku kvalifikovaným „áno“. Áno, existuje veľa systémov, kde sa to môže vyskytnúť. Popíšem, kde potrebujete iba jeden av týchto prípadoch, ako dimenzovať jeden kompresor.
zhrnutie
Stručne povedané, odporúčam použiť jeden kompresor VFD (so zálohou), keď:
Úrovne dopytu sú známe a kompresor je dimenzovaný tak, že dopyt sa pohybuje medzi 30% a 80% maxima kompresora.
Profil dopytu často nesedí.
V najbližších 10 rokoch sa neočakávajú žiadne väčšie zmeny vo využívaní.
Systém je v súčasnosti centralizovaný a pravdepodobne ním zostane.
Môžete si dovoliť zálohu v plnej veľkosti.
Dopyt sa pohybuje medzi 30 - 80%
Ako viete, aké sú vaše požiadavky, aby bol kompresor dimenzovaný tak, aby bol na „sladkom mieste“? Niektorí tvrdia, že vykonávajú „audit“. Myslím, že je to skvelé, ak chcete zaplatiť človeku, ako som ja, 3 až 10 000 dolárov, a získať iba jeden obrázok dopytu a potrebujete poradenskú radu, ktorá s tým prichádza. Alebo môžete získať jeden „bezplatný“ od dodávateľov, ktorý vám pomôže veľkosť jedného kompresora VFD. To je v poriadku, ak ich audit „čierna skrinka“ presne vypočíta tok.
Dôvod, prečo hovorím, že dopyt by sa nemal meniť pod 30% maxima je ten, že účinnosť kompresorov VFD začína klesať pri 50% rýchlosti a zhoršuje sa, keď dosiahnete minimálnu rýchlosť. Okrem toho kompresorový olej nebude bežať dostatočne teplý, ak bude pri minimálnej rýchlosti dlhší čas, čo spôsobí problémy so spoľahlivosťou. Zaujímavé je, že motor je výnimkou. Beží najhorúcejšie pri najnižšej rýchlosti. Je to preto, že ide o aplikáciu s konštantným krútiacim momentom, plus sklz, vďaka čomu je ešte vyšší krútiaci moment pri nízkych otáčkach a chladenie motora sa pri nízkych otáčkach výrazne zníži. Ak upnete CT na vinutí prúdu motora, môžete vidieť, že vinutie prúd skutočne stúpa pri nižších rýchlostiach.
Dôvod, prečo nechcete byť často nad 80%, je ten, že jeho účinnosť klesá aj na hornom konci a prúd je v tomto bode vysoký. Je to preto, že straty „vetra“ kompresora sú vysoké. Je to „rýchlosť špičky“ vyššia ako ideálna. Obrázok 1 ukazuje typickú výkonnostnú krivku (z údajového listu CAGI) pre skrutkový kompresor VFD s výkonom 50 kp.
Obrázok 1. Typická krivka výkonu pre vzduchový kompresor VFD s výkonom 50 koní z údajového listu CAGI.
Len pre porovnanie, porovnal som tento kompresor s dvoma alternatívami od toho istého výrobcu, s jedinou záťažou-vyprázdnením a duplexnou polovicou veľkosti s vyprázdňovaním. Pozri nižšie:
Obrázok 2. Porovnanie VFD s jednoduchými alternatívami vykládka a vykládka s duplexom polovičnej veľkosti.
Aj keď „špecifický výkon“ kompresora VFD (kW / 100 acfm) je pri nízkych rýchlostiach menej ako ideálny, jeho straty sú nižšie ako pevné straty alternatív pri nezaťažení, najmä na dolnom konci. Všimnite si však, ako sú kompresory zaťaženia a vykládky lepšie na hornom konci a duplex blízko väčšiny profilu okrem 50% až 70%. Nezabúdajte však na nízku teplotu oleja a na vysoké otáčky vinutia motora.
Pozrime sa na profil zaťaženia (obrázok 3), ktorý nemusí byť vhodný pre jeden kompresor VFD. Je to miesto, kde sa vyskytujú viaceré veľké požiadavky, ktoré prichádzajú a odchádzajú, a tlakovanie medzi nimi s nízkym dopytom. Pozri nižšie. Ak nastavíte veľkosť svojho kompresora na 25% nad dopytom v špičke, mohli by ste v tomto type profilu naraziť na problém s poklesom. Dopyt je na dolnom konci kompresora 50 Vp VFD 34 hodín týždenne. V závislosti od toho, či je výroba dostatočne vysoká, možno budete chcieť na tento typ dopytu použiť viackompresorový systém, ideálne duplex 25 hp. Je to rozsudok.
Obrázok 3. Profily zaťaženia s viacerými špičkami dopytu môžu byť pre jeden VFD problematické.
Tu je moje pravidlo zodpovedajúceho profilu toku : Ak jeden kompresor VFD môže byť vo väčšine prípadov v rozsahu prietoku 30-80%, môže to byť vhodné.
Nízky dopyt nie je príliš dlhý
To sa teší späť k problému nízkej úrovne. Ak je zariadenie neustále pod tlakom, ale beží iba na jednu zmenu, znamenalo by to, že vzduchový kompresor dodáva iba dve tretiny času netesnosti. Menšie zariadenia, v ktorých jednotlivé kompresory VFD dobre fungujú, majú nižšie únikové zaťaženie a viac času na ich odstránenie. Obrázok 4 je pre dvojzmennú operáciu s nízkym druhým posunom. Vyladil som to tak, aby to bol o jednu zmenu nižšie. Najnižšia doba skončila na 80 hodín týždenne. Jednotlivé kompresory VFD sú vhodné pre dvojzmennú a trojzmennú prevádzku alebo také, pri ktorých je kompresor vypnutý v noci, nie pre jednosmenové operácie, ktoré zostávajú väčšinu času pod tlakom.
Obrázok 4. Meracie obdobia s nízkym dopytom.
Tu je moje pravidlo pre nízky dopyt: Ak je dopyt pod 30% veľkosti VFD, viac ako 30% času, jeden kompresor VFD nemusí byť vhodný.
Výrobný proces je stabilný
Niektoré zariadenia sú postavené tak, aby robili jednu vec a sú v prevádzke, kým zariadenie nedosiahne koniec svojej životnosti alebo kým nezmizne trh. Toto je typické, keď dôjde k veľkej investícii raz, napríklad k výrobcovi stretch filmov s dvoma výrobnými linkami. Jedná sa o pomerne malú elektráreň, ktorú môže privádzať vzduchový kompresor s výkonom 50 k a požiadavky nie sú také premenlivé, väčšinou statický tlak a malé valce. Na väčšom konci by to mohla byť malá rastlina s vlnitou lepenkovou doskou alebo s kartónovou doskou s jedným strojom.
Avšak systémy, ktoré sa zväčšujú, získavajú viac náhodných požiadaviek a častejšie sa menia. Najmä rastliny, ktoré nazývam „zbierky klasických automobilov“. Tieto závody sú veľkou skladovou budovou, do ktorej skupina investorov hodí náhodne použité výrobné stroje. Rovnako ako výrobca potravinárskych plastov (lisovanie) alebo „nutraceutical“ (výrobca zdravotných piluliek). Pretože tam je veľa dostupných použitých strojov a dá sa ľahko kúpiť a dať na nákladné auto s plochým lôžkom, závod je zbierka použitých strojov, ktoré vyhovujú trhovým výklenkom. Malé systémy zvyčajne podporujú jednu až dve výrobné linky a závod je s týmito linkami postavený a spustený do zeme. Väčšie rastliny sú niekedy kolekciou neustále sa meniacich výrobných liniek. Môžete merať všetko, čo chcete, a mali by ste, ale nebudete schopní zasiahnuť sladké miesto jedného kompresora VFD.
Tu je moje pravidlo náhodnosti na požiadanie: Ak je výrobný systém závodu stabilný, môže byť vhodný jeden kompresor VFD.
Systém je centralizovaný
Vykonanie práce na systéme so stlačeným vzduchom, ktorý má údajne jediný vzduchový kompresor VFD v jednej oblasti a iné kompresory navinuté okolo seba, ktoré mali byť vymenené, zvyčajne po niekoľkých rokoch zvyčajne nefunguje dobre. Ostatné kompresory sa môžu spustiť automaticky alebo manuálne a môžu spôsobiť, že VFD už nebude fungovať na svojom sladkom mieste. Preto sa vyhnite týmto scenárom použitím kompresorov VFD na už centralizované systémy alebo ich centralizujte vyradením odľahlých hodnôt a vybudovaním centra.
Všeobecne platí, že väčšina menších amerických výrobných závodov vôbec nemá „kompresorovú miestnosť“. Zariadenia na stlačený vzduch (kompresory, sušičky, nádrže) sú zaseknuté všade tam, kde je miestnosť, často nie na rovnakom mieste ako navzájom. Nazývam tieto „oblasti kompresorov“. Väčšie, dobre skonštruované zariadenia majú (alebo mali) centralizovanú kompresorovú miestnosť, ktorá je dostatočne veľká - a má primeranú elektrickú a chladiacu kapacitu - pre najväčší potenciálny systém stlačeného vzduchu, ktorý by mohol byť potrebný. Ako často sa to stáva? Nie často. Dokonca aj „centralizované“ systémy skončia v „slume“ závodu, v starej časti, kde nedochádza k žiadnym investíciám, nové vybavenie a doplnky idú na perifériu a pridá sa ďalší kompresor. Nepotrebujú všetky nové výrobné budovy kompresor? Návrhári budov si to myslia…
Ako vidíte z mojich pripomienok, na základe skúseností zo stoviek zariadení nie je počet zariadení s centralizovanými kompresorovými miestnosťami, ktoré takto zostanú, väčšinou. Ako technický pracovník, projektant systému alebo dodávateľ by ste mali postupne posúvať správu týmto smerom, ak nie všetci naraz. V tomto rozhodnutí zvážte distribúciu, skladovanie a ďalšie potrubné rozvody.
Ak však máte dostatočne veľkú potrubnú slučku a samostatnú kompresorovú miestnosť na minimálne 50% v porovnaní so súčasným dopytom po špičkách, pravdepodobne ste v poriadku s predpokladom, že umiestnenie kompresorovej miestnosti je stabilné počas celej životnosti zariadenia. Teraz môžete v tejto miestnosti umiestniť kompresor VFD, zaistiť dostatočné chladenie a vetranie s jeho pohotovostným režimom hneď vedľa neho a sušičkou pre obidve. Ideálne s kontrolou dopytu. OK Ospravedlňujem sa, že sa znova dostávam do návrhu systému.
Tu je moje pravidlo centralizácie: Ak je kompresorová miestnosť nová alebo sa dá zmeniť tak, aby bola trvalo centralizovaná, môže byť vhodný jeden kompresor VFD.
Môžete si dovoliť zálohovať v plnej veľkosti
Ak všetky svoje prostriedky miniete na jeden vzduchový kompresor a nemôžete získať zálohu, jednoducho ste výrazne znížili spoľahlivosť svojho zariadenia. Ste spoľahlivejší s dvoma pracujúcimi 20-ročnými kompresormi ako s jedným úplne novým. Kompresory VFD môžu byť zložité, keď prechádzajú „dojčenskou úmrtnosťou“, a ak nemáte záložné zdroje, môžete mať zariadenie odstavené z dôvodu špinavého výkonu, vibrácií, vysokoteplotného chladiaceho vzduchu a veľa ďalších vecí. ktoré vaše staré kompresory tolerovali. Takže, ak dostanete novú Teslu, uistite sa, že máte ten starý lincolnský mestský automobil pripravený ísť, alebo ho choďte a dajte ho do pohotovostného režimu.
Tu je moje pravidlo zálohovania: Majte plnú veľkosť zálohy pre jediný kompresorový systém VFD.
záver
Ak nainštalujete váš jediný kompresor VFD podľa týchto pravidiel, budete mať dobrú šancu splniť svoje ciele - len sa o nich uistite.
Zostaňte v rozsahu 30 - 80% rýchlosti.
Zostaňte mimo systémov s jedinou smenou vždy pod tlakom.
Aplikujte na stabilné systémy.
Použiť na centralizované systémy.
Majte záložnú kópiu v plnej veľkosti.
