מדחס האוויר שלך עשוי להיות חכם יותר ממה שאתה חושב

מאת רון מרשל עבור The Air Press Challenge®

לא מזמן נשלטו מרבית מדחסי האוויר באמצעות מתגי לחצים מכניים, ממסרים ומודדים. ההתקנה של יחידות אלה, במיוחד כשניסיון לתאם מדחסים מרובים יכולה להיות חוויה מתסכלת ונטולת פרי, מכיוון שלעתים קרובות, לא מוקדם מכיוון שהפקדים הותאמו כראוי, גרמלין מכני כלשהו היה זורק שוב משהו מההסתגלות.

אמצעי בקרה מודרניים מורכבים לרוב מאלקטרוניקה חדישה מדויקת הנשלטת על ידי מעבדים מיקרו-מתוחכמים אשר מתוכנתים באמצעות אלגוריתמים חכמים בכדי לגרום למדחסים לפעול בצורה יעילה ואמינה יותר.

יותר ויותר תכונות מפותחות ומיושמות באלגוריתמי הבקרה. זה טובת המשתמש ללמוד מה יש לבקרת המדחס שלך להציע ולקבוע אם אתה יכול ליהנות מהחידושים החדשים.

אלגוריתם אחד שימושי מאוד כזה הוא ספירה אוטומטית של התחלות בשעה כדי להפחית את זמן הריצה שלא נפרק. מאמר זה דן בשימוש באלגוריתם זה בבקרה של מדחסי אוויר קטנים באחוזי חיסכון משמעותיים ונותן דוגמא בה נעשה שימוש בתכונה זו כדי להשיג חיסכון של 66% על ידי פשוט הוספת מקלט אחסון, הורדת הלחץ והתאמת בקרת המדחס.

תכונה התחלה אוטומטית

לפני מספר שנים מעצבי בקרי מדחס הבינו שזה לא יעיל להשאיר מדחס לרוץ ללא הפסקה אם זה לא נדרש לייצר אוויר. בפרט, מדחסי בורג רבים צורכים עוצמה משמעותית של 25% עד 50% מהעומס המלא (ומעלה במקרים מסוימים) במצב הפרוק שמבזבז חשמל אם נותרים לפעול שלא לצורך. כדי להגביל אנרגיה מבוזבזת, בקרי המדחס היו מצוידים במעגל טיימר (פונקציית התחלה אוטומטית) שזיהה אם מדחס היה פועל לפרוק זמן מה, ואם היה, היה מכבה את מנוע המדחס. המדחס העצור יישאר פעיל ויהיה מוכן להפעלה אם לחץ המערכת יירד לנקודת העומס. הבעיה במעגל מסוג זה היא שאם משתמש מתאים את טיימר להגיד דקה אחת, והמערכת בעלת יכולת אחסון מוגבלת, המדחס עשוי לנסות לעצור ולהתחיל יותר מדי פעמים בשעה, ויעלה על המספר המרבי של מנוע הנהג הראשי של מתחיל לשעה. ההתחלות המותרות לשעה עבור מנוע יכולות להשתנות במידה רבה בהתאם למאפייני המנוע, הגודל, שיטת ההתחלה ותנופת עומס הפיר ושיקולים אחרים. מידע נוסף על התחלות מנוע ניתן למצוא בתקן NEMA MG-1. באופן כללי ככל שהמנוע גדול יותר והמתח גבוה יותר כך הפחות בשעה יכול המנוע להפעיל.

כל זה מסובך מאוד, ובימים עברו, כדי לפשט, הותקנה הגדרת טיימר מינימאלית סטנדרטית, בדרך כלל כ -15 דקות, כך ששום מנוע מדחס לא יעצור ויתחיל יותר מארבע פעמים בשעה. זה לקח קצת זמן אך כמה מהיצרנים הבינו עד מהרה את המגבלה של הגדרה זו, במיוחד כשמדובר במדחסים קטנים יותר שיכולים להפעיל בצורה אמינה 10 עד 15 פעמים בשעה. הגדרה זו של 15 דקות לעיתים קרובות לא הייתה יעילה בהפחתת צריכת החשמל הבלתי פרוקה של מדחסים המסתובבים יותר מארבע פעמים בשעה, אך פחות ממספר ההפעלה המקסימלי.

בסופו של דבר חלק מהיצרנים הבינו שבטוח ליישם דרך הפעלה שמאפשרת יותר התחלות לשעה, אך מגבילות בבטחה את מספר ההתחלות אם יקרה משהו הגורם למדחס להסתובב במהירות. לצורך מאמר זה, מצבי בקרה שונים אלה ייקראו "פקדים חכמים". מאחר שמאמר זה נכתב כי הוא נייטרלי בספק, היצרנים הספציפיים עם תכונה זו לא יוזכרו, על המשתמש לבקש מידע על השליטה הספציפית שלך מספק השירות שלך. כמה "פקדים חכמים" זמינים פועלים בדרכים אלה:

• יצרן אחד מאפשר לכל היותר 4 התחלות לשעה, אך ההתחלות יכולות להיות בכל זמן בתוך פרק זמן של שעה נע. אם ההתחלות חורגות, המדחס פשוט פועל ללא פריקה,

• ליצרן אחד יש מצב שתוכנת מראש מראש אם נבחר יחוש בתדר מחזור המדחס, ואם מקובל, יכבה את המדחס מיד לאחר תקופת פריקה קצרה, ליצרן זה יש גם מצב בו טמפרטורת המנוע מורגשת על ידי צגים, ו אם תותר עצירה / התחלות נוספות נמוכות מספיק,

• יצרן אחר מאפשר למשתמש לתכנת את ההתחלות המרביות הרצויות לשעה או התחלות ביום. כל גודל מדחס מגיע עם מספר מרבי שמותר להגדרת הבקרה. המדחס ייכבה מיד לאחר תקופת פריקה קצרה אם מספר ההתחלות לא יעלה על המספר המקסימלי הזה ככל שהאלגוריתם מקרין על בסיס מחזורי המדחס הנוכחיים. אם לא מרוצה המדחס יישאר פועל ללא פריקה.

• יצרן אחר מאפשר להפחית את הטיימר לנמוך כמו שתי דקות, כאשר המנוע מותר לכבות אם המדחס פועל כבר 10 דקות (לא מומלץ להשתמש בו כדי להגן מפני התחלה מוגזמת).

חלק מהדרכים הללו לשליטה במדחסים הם חדשניים בדרך בה הם מגנים על מנוע המדחס מפני נזק ובכל זאת שומרים על גמישות מספקת בכדי לחסוך זמן ריצה שלא נפרק. עם רבים מפקדים אלה, אם מקלט אחסון המדחס בגודל נכון, חוסכים חיסכון משמעותי בשעות של זמן ריצה שלא נפרק, במיוחד עבור מדחסים טעונים קלות עם הפסגות הגבוהות מדי פעם, כמו יחידות הממוקמות בחנויות לתיקונים.

עיצוב אחסון "חכם"

בקרת המדחס לא יכולה לעשות זאת לבד; על מנת להיות אפקטיביים מחזורי המדחס צריכים להיות בטווח שאליו יכול הבקרה להתמודד. תרשים 1 מראה את ההשפעה של שינוי נפח ופס לחץ / טעינה / פריקה על מספר המחזורים בשעה. עבור מדחסים קטנים עדיף לתכנן אחסון מספיק לכ 6 עד 8 התחלות בשעה בתדירות המרבית, המתרחשת בנקודת הטעינה של 50% (בדוק מגבלה זו עם היצרן). הניסיון מראה כי נפח האחסון של 10 ליטרים לפק"מ ופס לחץ לחץ 30 psi מבטיח שמספר ההתחלות לשעה בעומס של 50% יישאר תמיד מתחת ל -6. באופן כללי, עם זאת, כדי להועיל אסטרטגיה זו צריכה להיות מיושמת על מערכות עם ממוצע טוען היטב מתחת ל 40%.

תרשים 1: השפעת רצועות האחסון והלחץ על תדירות המחזור

דברים יכולים לקרות במערכת שעלולה להגדיל את תדירות המחזור, ככל הנראה הפרשי סינון. כאשר המסננים נטענים בפסולת דרך מחזור החיים הרגיל, אם המסנן ממוקם בין נקודת החישה של בקרת המדחס לבין מקלט האחסון, אז הקיבולת האפקטיבית שהמדחס "רואה" מפחיתה והמחזורים לשעה הולכים וגדלים. מסיבה זו עדיף להסתמך על שליטה חכמה ולא על פשוט להפחית טיימר לאפס, וזה אפשרי במקרים מסוימים.

השפעת להקת לחץ רחבה יותר

הלחץ הממוצע הגבוה יותר יביא לכך שצריכת החשמל של המנוע של המדחס במצב הטעינה תהיה גבוהה יותר בכאחוז לכל עלייה של שני psi (בדרך כלל פחות מזה מעל 110 psi). הרחבת רצועת הלחץ מפס 10 psi לרצועה של 30 psi מגדילה את הלחץ הממוצע שנראה על ידי המדחס ב- 10 psi וגורם לצריכת אנרגיה של בערך 5%. עם זאת, אם המדחס פועל ללא פריקה במשך שעות משמעותיות, ביטול זמן הריצה שלא נפרק יכול יותר להחזיר את הכוח הטעון הנוסף הזה.

הלחץ הגבוה יותר ישפיע גם על צרכני אוויר דחוס לא מוסדרים ויגדיל את הזרימה אם מותר למפעל. מסיבה זו מומלץ להתקן בקרת לחץ / זרימה לשמור על לחץ צמח נמוך ומתמיד של מעט פחות מהגדרת עומס המדחס.

דוגמא לפרויקט

מתקן מרכזי לשירותי מזון לבתי חולים אזוריים בעיר קנדית גדולה משתמש באוויר דחוס לצורך פעולות פנאומטיות. בוצע מתן ביקורת במתקן שהראה כי 20 המדפסות הקיימות הפועלות של HP היו טעונות של 2% מהזמן תוך כדי פעולת פריקה של 26% מהזמן. מכיוון שהעומס קל, ההתחלות הפנימיות של המדחס בשעה פעילה, כיבוי המדחס בין מחזורים במהלך טעינת אור בין משמרות, אך לא במהלך משמרות עיקריות בגלל חוסר האחסון. עם זאת, ההספק הספציפי המחושב של המדחס הוא 77 קילוואט לכל 100 סמ"ק המיוצר מכיוון שהמדחס נותר פועל במשך רוב זמן ההפעלה שלו. הוא עדיין צורך כ -35% מכוח העומס המלא שלו אך אינו מפיק אוויר. תרשים 2 מציג את הפרופיל המקורי של 24 שעות פעילות המערכת.

על מנת להפחית את זמן הפעולה של המדחס נוספה למערכת מקלט בגודל 660 ליטר עם שסתום בקרת לחץ / זרימה שנקבע על 90 psi. פעולת המדחס שהתקבלה תוך שימוש בבקרה חכמה ביטלה כמעט את זמן הריצה שלא נפרק וצמצמה מאוד את מספר התחלות המדחס. ההספק הספציפי של המערכת מופחת כעת לכ- 24 קילוואט / 100 קמ"ש, הפחתה של 60%. עם הפחתת זרימה כתוצאה מלחץ מפעל נמוך יותר והפחתת דליפות קטנות, הפחתה בפועל בעלויות התפעול היא 66%.

פרויקט דוגמא זה הוא קטן מאוד אך ממחיש את החיסכון שניתן להשיג אם ה"אינטליגנציה "של הפקד משולבת בעיצוב טוב וידע כיצד. פרויקטים דומים רבים יושמו, אחד כזה עד 100 HP עם אחסון גדול מאוד, והוכיחו אלטרנטיבה מצוינת לזו של VSD במקומות עם טעינה ממוצעת קלה ופסגות גבוהות, אך עם סביבות מאובקות. אם תרצה לבצע פרויקטים דומים, יש להתייעץ עם יצרן המדחס כדי לקבוע את מספר ההתחלות המותר לשעה עבור היחידה הספציפית שלך, ואם בקרת המדחס מוגדרת להפעלה נכונה.

תרשים 2: פרופיל שבועי אופייני טיפוסי המציג זמן משמעותי שלא הועלה על הפרק.

תרשים 3: כוח פריקת מדחס בוטל לאחר הוספת האחסון.

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