הבנת החשיבות של מערכת נורמטיבית נכונה תכנון וכושר

The Foundation of Efficient Pneumatic Systems

מערכות פיזיולוגיות כוח אינספור פעולות תעשייתיות, מקווי הרכב ומכשירי אריזה ועד לטיפול חומרי ומבצעים רובוטיים.למרות כל הכדאיות שלהם, הביצועים והעלות הכוללת של בעלות על מערכות אלה נשענים על גורם קריטי אחד: תכנון דחיסה נאותה ויכולת.כאשר דחוסים, טנקים, מערכות אחסון, צינורות, ורכיבים ימיים מתאימים לביקוש בפועל, התוצאה היא לחץ אמין, מינימלי, אנרגיה וחיזוי, אפילו ציוד תחזוקה, פגום.

מאמר זה מספק מדריך מקיף למערכת ⁇ ותכנית קיבולת.זה מכסה את עקרונות ההנדסה, שיטות חישוב, שיקולים רכיב ואסטרטגיות מעשיות הדרושים כדי לעצב מערכת שפועלת ביעילות בתנאי נורמלי ושיא.אם אתה מציין התקנה חדשה או אופטימיזציה של צמח קיים, תובנות כאן יעזרו לך להימנע ממכשולים משותפים ולהשיג הצלחה מבצעית ארוכת טווח.

למה למקם ולאפשרות תכנון

האוויר המחוספס נקרא לעתים קרובות "השירות הרביעי" במתקני תעשייה לאחר חשמל, מים וגז טבעי.אבל זה גם אחד הכלים היקרים ביותר לייצור.על פי מחלקת האנרגיה של ארה"ב, מערכות אוויר דחוסות יכולות לקחת עד 30% מסך צריכת החשמל הכוללת של המתקן.מערכת שהיא גרועה מדי או קטנה מדי - ללא עלויות מתאימות אלה.

אמצעי חישה מתאימים בוחרים ציוד שיכול לספק את הזרם הנדרש (CFM) בלחץ הנדרש (PSI) בעוד חשבונאות עבור אובדן מערכת, דליפות וצמיחה עתידית.יכול תכנון מרחיב מעבר למבחר הראשוני כדי לכלול אסטרטגיות תפעוליות כגון עומס / מחזורי עומס, אחסון וניהול הביקוש. משולב, דיסציפלינות אלה להבטיח כי:

• (ב) ,0) ,Creve הוא יציב FLT:1 בכל נקודה של שימוש, מניעת להאטה כלי או שינויים בתהליך.
• (ב) הפחתה של צריכת האנרגיה (FLT:0) היא צמצום מספר 1 משום שהמדחסם פועל ביעילות בטווח האופטימלי.
• (ב) ,0) ,העברה של החיים על ידי דחיסות ומייבשים נמנעים מאופניים מופרזים או טעינה מתמשכת.
• (ב) ,0) עלויות העלייה צפויות ל-1:1 ו- unschedulated downtime הוא נדיר.
• (ב) קיבולת הייצור של ה-FLT (ה-FLT) מוגנת גם כן במהלך אירועי הביקוש.

הזנחה של יסודות אלה מזמינה את ההשלכות המפורטות מאוחר יותר במאמר זה, כולל טיפות לחץ, חום מופרז, לחות מצטבר, ועלויות הפעלה מוגברת.

הבנת דרישות אוויר: הצעד הראשון בתכנון

לפני כל מרכיב יכול להיות בגודל, את צריכת האוויר בפועל של המערכת צריך להיות לכמת.זה דורש ביקורת שיטתית של כל מכשיר המשתמש באוויר דחוס: כלים pneumatic, cylinders, שסתום, מתפתל, מתפתלים, ממריצים ואפילו דליפות.הביקוש הכולל הוא לעתים רחוקות סטטי; הוא משתנה עם לוחות זמנים ייצור, שינויים, שינוי, ותהליכי אצווה.

חישוב ממוצע ו- Peak Flow

הגישה הנפוצה ביותר היא למדוד זרימה בפרשת הדחיסה על תקופת ייצור ייצוגית באמצעות מד זרימה (מסה ותרמית או סוג של החדרה) זה מניב שני ערכים קריטיים:

• (ב) ,0) ,Average FlowFLT:1 - הצריכה הטיפוסית על מחזור מלא, המשמש לקביעת יכולת דחיסת עומס בסיס.
• (ב) ,0) ,PeakreaphFLT:1 - הביקוש המיידי הגבוה ביותר, לעתים קרובות נמשך רק שניות או דקות, המשמש לאחסון ומדחסכאים.

אם ממטר זרימה אינם זמינים, חישוב תיאורטי ניתן לבצע על ידי סיכום הצריכה הדירוג של כל מכשיר, החלת גורמי מחזור חובה.לדוגמה, גלילינדר עם 2 אינץ 'נשא ו שבץ 12 אינץ ' באמצעות 80 PSI דחוס אוויר יכול לצרוך 0.5 CFM לכל מחזור. אם זה מחזור 10 פעמים לדקה ב 50% חובה, התרומה שלו היא 0.5× 10× 10 = CFM.

ההשפעה של Leakage על Sizing

לייקים הם לעתים קרובות העומס הגדול ביותר לא נראה במערכת pneumatic.A אחד 1/8 אינץ 'ב 100 PSI יכול לבזבז על 70 CFM, עלות אלפי דולרים מדי שנה במהלך תכנון קיבולת, חיוני למדוד דליפה במהלך תקופות לא עסוקות (למשל, בסופי שבוע) באמצעות שיטה פשוטה: לכבות את כל s-ofuses של שימוש, להתחיל את הדחיסה, ואת הרקורד כדי למנוע את הזמן כדי למלא את הדלפה בגודל של המערכת.

תפקידים מרכזיים ותפקידם במערכת Sizing

מערכת pneumatic מורכבת ממספר מרכיבים עצמאיים, כל אחד עם פרמטרים מתפתלים המשפיעים על ביצועים מלאים.הבנת החלקים האלה מבטיחה עיצוב מאוזן.

קומפרס

הלב של המערכת.סוגים העיקריים הם reciprocating, בורג רוטארי, וצנטריפוגה. עבור רוב היישומים התעשייתיים, דחוסים בורג רוטארי מועדים בשל יכולת ויעילותם המתמשכים שלהם.Sizing דחיסה כרוך התאמת הזרם הדירוג שלה (לחץ על פי דירוג) לביקוש האוויר, בתוספת שולי נוסף להתרחבות עתידית (ply 10-15%).

Air מייבשים ופילטרים

האוויר המודחק חייב להיות יבש ונקי. יבשים כוללים קירור, desiccant, ומזכר.מייבש חייב להיות בגודל כדי להתמודד עם הזרם המקסימלי בטמפרטורה והלחץ הצפוי.מייבש כי הוא קטן מדי גורם לחץ ירידה ובקרת נקודה לא נאותה; אחד שהוא אנרגיה פסולת גדולה מדי ויכול להוביל לסינון תכופים, בדומה (חלקיים, פחמן, רמות גבוהות מדי) הן על בסיס קבועות, הן יכולות להפחית את רמות לחץ על בסיס 2.

מיכלי אחסון (Receivers)

מיכלי אחסון משרתים פונקציות מרובות: לחות תנודות לחץ, מתן אוויר מילואים במהלך הביקוש, ומאפשר דחיסה למחזור פחות לעתים קרובות.כלל התעשייה של האגודל הוא לספק 1-2 גלונים של אחסון עבור CFM של קיבולת דחיסה. עם זאת, זה צריך להיות מותאם על בסיס אופי הביקוש.

פילינג והפצת

מינון תחת גודל הוא גורם נפוץ של ירידה בלחץ.הקוטר הצינור חייב להיות נבחר על בסיס זרימה, אורך, ואובדן לחץ מקובל (בדרך כלל פחות מ 5 PSI מדחוס עד הנקודה הרחוקה ביותר) באמצעות עיצוב ראש מלוטש ולא הפצה של קצה מת יכול עוד להשוות לחץ ולאפשר צינורות עתידיים. PVC אינו מומלץ עבור אוויר דחוס עקב חששות; פלדה שחורה, נחושת, או אלומיניום, הם מתאימים להורדת אורך קבוע, יש להוסיף לחץ סטנדרטי.

דרישות לחץ מערכת

לכל רכיב pneumatic יש לחץ תפעולי מינימלי.כלי יכול לדרוש 90 PSI; גלילים עשויים לדרוש 80 PSI; שסתום עשוי לפעול ב 60I. הלחץ המערכת חייב להיות גבוה מספיק כדי להתגבר על טיפות לחץ באמצעות מייבשים, מסננים, פיוט, והתאמה, ועדיין לספק את הלחץ הנדרש בשלב המכריע של השימוש.

כדי לחשב את לחץ השחרור הדחוס הנדרש:

1. לזהות את הלחץ הדרוש ביותר בכל נקודה של שימוש (למשל 90 PSI).
2. הוסף את הירידה בלחץ של התפלגות ההקפאה (למשל, 3 PSI).
3. הוסף את הלחץ טיפות באמצעות מסננים ומייבשים (למשל, 3-5 PSI כל אחד).
4. הוסף שולי בטיחות (למשל, 2 PSI).
5. התוצאה: לחץ שחרור דחוס נדרש.

צמצום לחץ השחרור על ידי 2 PSI יכול להפחית את צריכת האנרגיה בכ-1% - חיסכון משמעותי על חיי המערכת.

המונחים: Improper Sizing

הן מתונות ומתגברות לשאת עונשים חמורים המרעיפים את הפרודוקטיביות והרווחיות.

מערכות

כאשר קיבולת הדחיסה או האחסון היא קטנה מדי, המערכת אינה יכולה לשמור על לחץ מספיק במהלך הביקוש לפסגה.

• כלים רצים באופן ספוגי או דוכנים.
• זמני מחזור גדל ככל שפועלים נעים לאט יותר.
• טעינה מהירה / עומס או ריצה רציפה (מעל חימום).
• תנודות לחץ שגורמות לבעיות בקרת תהליכים (למשל, ציור ריסוס לא עקבי).
• לחות מוגברת לשאתבר כי האוויר מבלה פחות זמן במייבש ו המקלט.

בעיות אלה לעתים קרובות להוביל למפעילים המבקשים לחץ גבוה יותר, אשר יתר על המידה על המערכת ופסולת אנרגיה בסופו של דבר, התיקון היחיד הוא להוסיף יכולת, אשר עשוי לכלול רטרופורפיטים יקרים או תחליף.

מערכות גדולות

דחוס גדול יותר (או אחד עם אחסון מופרז) עשוי להיראות כמו שולי בטיחות, אבל זה מציג את חוסר היעילות שלו:

• קומפרסטור פועל במצב עומס (לא עומס) לפרקי זמן מורחבים, מבזבז אנרגיה כפי שהוא ממשיך לרוץ ללא דחיסה של האוויר.
• רכיבה על אופניים מופרזת מובילה ללבוש על מרכיבים מתחילים / עצירה, צמצום חיי מנוע דחוסים ובקר.
• מייבשים גדולים יותר ומסננים עולים בעלויות ראשוניות גבוהות יותר ועשויים לפעול באופן לא יעיל בזרימה נמוכה.
• לחץ המערכת עשוי להיות גבוה יותר מהנדרש, הגדלת החיכוך ושיעורי ההדלפה.
• המתקן משלם יותר קיבולת מאשר הוא משתמש, הן בהשקעות הון והן בהוצאות אנרגיה מתמשך.

המערכת האידיאלית אינה הגדולה ביותר, אלא זו שמתאימה לביקוש ככל הניתן, עם קצבה סבירה לצמיחת עתיד ולאירועים שיא.

שיטות טובות ביותר עבור תכנון יעיל ומיומנות

לאחר תהליך מובנה מניב מערכת יעילה וממושכת כאחד.הצעדים הבאים משלבים המלצות תעשייתיות מארגונים כגון Air & המדכאים; מכון גז (CAGI) ותוכנית ה-US Department of Energy’s Industrial Technologies.

1 ביצוע AUSE כולל

השתמש בגליוני נתונים כדי להקליט זרימה, לחץ, צריכת חשמל, ודחוס לרוץ שעות על לפחות תקופת שבוע אחד.זה ללכוד וריאציות יומיומיות עונתיות.זהה דרישה בסיסית, אירועים שיא ותקופות של שום דרישה (למשל, לילות וסופי שבוע) כדי למדוד דליפה.

דרישות עתידיות

מנהלי ייצור ראיונות ומעבדים מהנדסים כדי להבין התרחבות מתוכננת, ציוד חדש או שינויים בנפח הייצור. הוסף גורם צמיחה (בדרך כלל 10-20%) לביקוש הסופי הממדד.

בחירת קומפרסטור סוג וידוי

עבור מערכות עם ביקוש משתנה, דחוסים קטנים מרובים עם בקרת ריצוף (או אחד כונן מהיר כונן במהירות משתנה) לעתים קרובות לספק יעילות עומס חלק טוב יותר מאשר יחידה אחת גדולה במהירות קבועה. עבור עומסי בסיס יציב מאוד, בורג גדול צנטריפוגג או רוטארי יכול להיות יעיל. Redundancy צריך להיחשב עבור יישומים קריטיים.

אחסון גודל מבוסס על אירועים שיא

(ב) במקום להסתמך רק על חוק 2 ליטרים של CFM, לחשב את האחסון הדרוש כדי לספק משך שיא מסוים ללא לחץ מתחת לסף.הנוסה היא V= (t × Q × PirFLT:0atmFLT:1) / (Pears: 71FLT 3:2FLT:2FLT5:), שבו הוא לחץ קצר, QFRE הוא אורך, 1105, 7.

עיצוב Piping for Low Pressure Drop

השתמש בקוטר הצינור המעשי הגדול ביותר המותר על ידי תקציב ומרחב.המשך מהירויות מתחת 20 רגל / s ב פישוט ראש מתחת 30 רגל / s בקווי סניף. התקנת מדדי לחץ בנקודות אסטרטגיות (הפרשה תחרותית, לאחר יבש, לאחר מסננים, ליד סוף השורה הראשית) כדי לפקח על טיפות בפועל.

תוכנית לשליטה ופיקוח

התקן ממטר זרימה, חיישני לחץ ומונים אנרגיה להאכיל לתוך מערכת ניטור צמחית. נתונים בזמן אמת מאפשר התאמות יזום ואזהרות מפעילי לפתח בעיות כגון עלייה של דליפות או שסתום בדיקה כושל.

7. מסמך וביקורת מעת לעת

הזיוף הראשוני הוא רק נקודת ההתחלה.כפי שינויים בייצור, המערכת צריכה להיות מאוששת מחדש מדי שנה.אירוע רזה או צוות שיפור מתמשך יכול להשתמש בנתונים ללוח זמנים טעינה דחוסים בסדר גודל ולזהות הזדמנויות שימור.

מחקר מקרה: זכות-הפצה במפעל אריזה

מתקן אריזה בגודל בינוני השתמש דחיסת בורג רוטארית אחת של 200 HP רץ 24/7. הביקוש היה 700 CFM, אבל הביקוש הממוצע היה רק 400 CFM. המדחסם רץ טעון מאוד גם במהלך תקופות ביקוש נמוך, והצמח חווה טיפות לחץ תכופות במהלך ייצור שיא אחר הצהריים.סקירה אווירית חשפה 22% דליפות וטיפות לחץ של 12I באמצעות ה-PSI באמצעות ה-F בשל כאבי ראש בינוניים.

הפתרון כולל שלושה שינויים:

• החלפת יחידה אחת של 200 HP עם שני 100 דחוסים במהירות משתנה HP רצף יחד.
• הוספת מיכל מקלט 500 גאלון המוקדש לקו אריזה מבוקש גבוה.
• הגדלת הראש הראשי מ 3 אינץ' עד 4 אינץ', צמצום הירידה ל-3 PSI.

לאחר יישום, הדחיסות פעלו בטווח של 50-70% של עומס, צריכת האנרגיה ירדה ב-28%, ויציבות הלחץ השתפרה כך ששיעורי הדחייה של הזרם ירדו ב-15%.

דרישות ושיקום אנרגיה משתנים: דרישה ואנרגיות משתנות

מסלולים משתנים וסידורים

עבור מערכות עם הביקוש כי פלוגט מתאמת יותר מ-30% של ממוצע, כונן מהיר משתנה (VSD) דחוסים מציעים חיסכון משמעותי. A VSD מתאמת מהירות המנוע כדי להתאים את זרימת הדם, חיסול הפסולת האנרגיה של ריצה לא מועתקת. עם זאת, VSDs יש טווח תפנית מוגבל (בדרך כלל 25-100% זרימה) וייתכן שלא יעיל מאוד עומס נמוך.

התאוששות חמה

מערכות אוויר מתוחכמות מייצרות חום משמעותי: 90% מהאנרגיה החשמלית המשמשת דחוס מומרת בחום.באקלים רבים, חום זה יכול להיות התאושש עבור חימום חלל, מים לפני חימום, או תהליך ייצור אוויר.יכולות צריך לכלול הוראות עבור ניכוי או חילופי חום, אשר יכול להגדיל את יעילות המערכת הכוללת ליותר מ 80% (לעומת 15-20% עבור אוויר דחוס בלבד).

טעויות נפוצות להימנע

אפילו מהנדסים מנוסים יכולים ליפול למלכודת.להתבונן בטעויות תכופות אלה:

• בהנחה שמדחסם גדול יותר תמיד טוב יותר לאמינות.
• התעלמות מהלחץ טיפות בעד העלאת הלחץ הדחוס.
• נכשלת בצמיחה עתידית, מה שמוביל לתחתית מוקדמת.
• שימוש בצנרת PVC עבור אוויר דחוס בשל עלות נמוכה, סיכון לכישלון קטסטרופלי.
• הפחתת נפח אחסון מבוסס על אירועים שיא בפועל.
• שכחה שלמייבשים ומסננים יש גם דרישות זרימה מינימליות.

תהליך מתמשך, לא אירוע חד פעמי

מערכת חיזוי וכושר מתאימים אינם משימות סטטיות.הם דורשים השקעה ראשונית באיסוף נתונים והנדסה מתחשבת, ואחריו ביקורות תקופתיות כמו תפעול להתפתח.התשלום נמדד בחשבונות אנרגיה נמוכים יותר, תחזוקה מופחתת, יעילות גבוהה יותר, ופחות הפסקות חירום. על ידי יישום העקרונות המפורטים כאן - דרישה מעצימה, בחירת רכיבים עם שולי מתאים, תכנון לירידה בלחץ נמוך, שילוב ניטור יעיל של מתקנים אוויריים יכול להפוך יעיל.

ארגונים כגון:0 (ה-FLT:0)ממדים את Air & מכון גז (CAGI) MPEGFLT:1 ו-FLT:2U.S המחלקה לאנרגיה מתקדמת של OfficeFLT 3) מציעים משאבים נוספים וכלים לאופטימיזציה של מערכת.התייעצות עם מומחה מערכת מוסמך (למשל, מנהל מוסמך של CAG) יכול גם לספק הדרכה מותאמת למחסור גבוה או לתפקוד אווירי, בסופו של מערכת חשמל מתאימה, היא מטרה מתאימה, כלומר, כלומר, היא להשיג את המטרה הנכונה, היא להשיג את המטרה הנכונה עם מערכת ההפעלה הנכונה, כלומר, כלומר, לפחות, היא להשיג את המטרה הנכונה, כלומר, כלומר, היא להשיג את המטרה הנכונה עם מערכת ההפעלה הנכונה עם מערכת ההפעלה הנכונה עם מערכת ההפעלה הנכונה עם מטרה נכונה, כלומר, כלומר, כלומר, היא להשיג מטרה נכונה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, עם מערכת ההפעלה הנכונה עם מערכת ההפעלה הנכונה עם מערכת ההפעלה הנכונה עם מערכת ההפעלה הנכונה עם מערכת ההפעלה הנכונה עם מערכת ההפעלה הנכונה עם מערכת אבטחה נכונה, היא להשיג מטרה נכונה, היא להשיג מטרה נכונה, כלומר, היא להשיג מטרה נכונה, היא להשיג מטרה נכונה, היא להשיג מטרה נכונה, היא להשיג מטרה נכונה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, היא להשיג מטרה