10 ritkán ismert VSD légkompresszor csípése
Írta: Ron Marshall a Compressed Air Challenge számára
A változó fordulatszámú meghajtásokkal (VSD) vezérelt forgócsavarkompresszorok bevezetése az elmúlt években az iparág egyik legjobb energiahatékonysági innovációja. Ez a kompresszor-vezérlési stílus jelentősen csökkentheti a terheletlen állapotban működő kompresszorok által elvesztett energiát. De a különféle gyártók által kínált VSD vezérlés típusa eltérhet, és ezeknek a különbségeknek néhány is befolyásolhatja a rendszer hatékonyságát. Ez a cikk néhány, a VSD kompresszor vezérlésének kevéssé ismert csempészetét tárgyalja, ideértve azokat a rejtett funkciókat is, amelyek néha megvalósíthatók az ilyen típusú kompresszorok telepítésével elért megtakarítások növelése érdekében.
Vegye figyelembe, hogy ezek az intézkedések példák a szerző Manitoba Hydro szolgáltatás területén megvalósított stratégiákra. A kiigazítások során konzultáltak a berendezések szállítóival, hogy ne befolyásolják a berendezés élettartamát vagy megfelelő működését.
1. Koordinálja a cél- és az indulási / leállítási szinteket.
A VSD vezérlőknek általában négy fő nyomásbeállítása van. Ezek közül három a start / stop vagy a betöltési / kiürítési nyomás sávok vezérlésére szolgál, amelyeket akkor használnak, ha a kompresszor a minimális fordulatszám alatt működik. A fennmaradó a VSD-cél beállítása, ahol a kompresszor megtartja kisülési nyomását, miközben változtatja a sebességét. Különféle alapértelmezett beállítások vannak beprogramozva ezekbe a vezérlőkbe, amikor a gyárból származnak - néhányuk az optimálisnál kevesebb kompresszor működését eredményezi.
Egyes gyártók rögzítik a VSD célt a „start” beállításhoz, hogy pontosan azonosak legyenek. Mások lehetővé teszik a VSD cél független beállítását a beállított határon belüli bármely beállításhoz. Ahol a független beállítás megengedett, vannak olyan körülmények, amelyek problémákat okozhatnak. Ha a célnyomást véletlenül az indítás / leállítás vagy a terhelés / kirakodás beállítás fölé állítják, akkor a kompresszor mindig teljesen megterhelt állapotban működik - ez egy VSD kompresszor nem hatékony feltétele -, és elindul / leáll, vagy berakod / kirak a két beállított pont között. Ha a célértéket véletlenül alacsonyabbra állítja be, mint a nyomás sáv, akkor a VSD a legkisebb sebességgel fog futni, miközben a legmagasabb és az alacsony érték között van. Ugyanakkor csak akkor működik a változó tartományában, ha a nyomás jóval a nyomástartomány alá esik - ez egy másik nemkívánatos körülmény.
Ha a célpont valahol a magas és az alsó alappont között van, nagyon gyakori, hogy ezt a beállítást pontosan a közepén látja, majd a kompresszor azonnal teljes sebességre megy fel, amikor a kompresszort elindítják. Először megpróbálja gyorsan növelni a nyomást a célnyomásig, majd csökkenti a sebességet a nyomás szabályozására. Ez a feltétel növeli a kompresszor indulási / leállási gyakoriságát, és a nyomás gyorsan változó ingadozásait okozza, néha nemkívánatos körülmények között. Ez a konfiguráció azt is okozza, hogy a célnyomás a kívántnál magasabb, ezért a kompresszor nagyobb energiát fogyaszt a magasabb átlagos kisülési nyomás miatt. A Manitoba Hydro területén az ügyfeleket arra buzdítják, hogy állítsák be a célnyomást a kezdési / terhelési ponton vagy annak közelében, ami lassabb kompresszor-ciklushoz és stabilabb alacsonyabb nyomáshoz vezet.
2. Csökkentse az indítási / leállási gyakoriságot a nyomás sávjának kiszélesítésével.
A stabil és állandó nyomás a legfontosabb cél a sűrített levegő rendszer vezérlésében. Azok, akik ismerik a rakomány / kirakodás vezérlését, rájönnek, hogy a rendszer nyomását két beállított pont: a terhelés és a kirakodási pont között szabályozzák. Az ilyen típusú vezérlés fűrészfog-nyomáshullám-formát okoz, ha időalapú nyomásadat-diagramra nézzük (1. ábra). A VSD kompresszorok viszont a nyomást állandó célnyomáson tartják a kompresszor motorjának felgyorsításával vagy lelassításával.
1. ábra: A tipikus fűrészfog-hullámforma az előírtnál magasabb nyomást eredményez, és a kompresszor teljes terhelésre megy, amikor az indítás növeli a ciklusfrekvenciát. - Kattintson ide a nagyításhoz
De a kompresszorok csak annyira tudnak lassulni, és a kompresszor alkatrészeinek jellemzői korlátozzák a forgatást. A korlátozást okozó tényező a kompresszor motorja, amely túl alacsony fordulatszámon nem képes megfelelő mértékben lehűlni. A második korlátozás a csavarkompressziós elem, amelynek bizonyos minimális fordulatszámot kell fenntartania, különben a belső veszteségek (az elemön keresztüli szivárgás) túlzott mértékűvé válnak. A probléma megoldása érdekében minden VSD kompresszornak lesz egy bizonyos minimális sebessége, ahol a változó sebességű vezérlést valamilyen más vezérlési módszer veszi át.
A VSD kompresszorok minimális sebesség alatti áramlásokkal történő vezérlésének általános módja a kompresszor beindítása / leállítása vagy be- / kirakodása. Ez a vezérlési mód a terhelés / kirakodás vezérlési módjának tipikus fűrészfog-hullámformáját is előállítja. Mivel a kompresszorgyártók felismerik, hogy ez a fűrészfog-hullámforma nemkívánatos nyomásingadozást eredményez, egyes gyártók hajlamosak nagyon keskeny, néha csak 3-4 psi széles nyomástartományú kompresszorokra szállítani. Sajnos egy nagyon keskeny nyomástartomány, ha egy minimális tárolókapacitással rendelkező rendszerre telepítik, a kompresszor túlzott indulását és leállását, és néha a túlzott kenőanyag átvitelét eredményezheti.
A VSD kompresszorok első bevezetésekor néhány szállító elősegítette a „korlátlan indítás és leállítás” képességét. A józan ész azonban azt írja elő, hogy egy mechanikus eszköz bevezetése, amely szerint évi 50 000–100 000 indul élete életének első néhány évében, jelentősen lerövidítheti a kezelőszervek és a kompresszor alkatrészeinek élettartamát.
Az indítási / leállási nyomás sávjának kibővítése és a rendszer jelentős tárhelyének növelése csökkenti a kompresszor ciklusának frekvenciáját, amikor a minimális fordulatszám alatt működik, és lehetővé teszi a kompresszor üzemidejének felmelegítéséhez szükséges időket. A Manitoba Hydro környékén alkalmazott tipikus hüvelykujjszabályozási méret: 10 gallon tárolóhely, mindegyik CFM-re a kompresszor minimális sebességénél. A szélesebb, 10 psi nyomás sáv bevezetése azt jelenti, hogy a maximális indítási és leállási gyakoriság kb. 4 percenként egyszer történik a minimális sebesség 50% -án.
Mellesleg, ha a kompresszor túl sok időt tölt a minimális sebességtartományban, akkor lehet, hogy át kell méreteznie a kompresszort, különben problémákat okozhat. A minimális sebességnél túl kevés hő képződik. Ez a jó hatékonyság közvetlen eredménye, amely megengedheti a túlzott nedvesség felhalmozódását a kompresszor kenőanyagában. Egy normál kompresszorban a kompressziós hő általában eltávolítja ezt a nedvességet.
3. A kirakodási időzítő beállításának csökkentésével távolítsa el a terheletlen futási időt.
A VSD kompresszorok vezérlése gyártónként eltérő. Néhány gyártmányú kompresszor azonnal leáll, amikor a nyomás eléri a „stop” szintet, míg mások továbbra is terheletlen állapotban működnek. Másoknak még mindig lehet, hogy valamelyik vezérlőelemben beállítják az üzemmódot, amely lehetővé teszi annak kiválasztását, hogy a kompresszor azonnal kikapcsoljon-e vagy sem. Az egyik márka megszámolja az óránkénti indítások számát, és lehetővé teszi a leállítást, amikor a körülmények lehetővé teszik, ezzel megtakarítva az energiát.
Terheletlen állapotban a csavarkompresszorok - legyen az rögzített sebességű vagy VSD - továbbra is energiát vesznek igénybe, miközben nem termelnek levegőt, csökkentve az egység általános hatékonyságát. Gyakran, amikor a sűrített levegőre vonatkozó jó tervezési gyakorlatokat követik, fennállnak olyan körülmények, amelyekben az üzemidőt nagymértékben csökkenthetjük, vagy akár nullára lehet állítani e pazarló állapot elkerülése érdekében. Ezt a csípést a kompresszor szállítójának meg kell szüntetnie, hogy elkerülje a garancia kérdéseit. Ha a kompresszornak elég széles nyomásbeállítása van, és elegendő tárhely korlátozható az indítások és leállítások számához, elkerülhetők a túlzott kerékpározás okozta problémák, és mégis lehetővé teszi a hatékonyabb működést.
4. Telepítse a nyomásérzékelőt.
Gyakori, hogy a VSD kompresszorok nagyon pontos nyomást tartanak kisüléskor, miközben a növények nyomása csökken a csövek, szűrők és légszárítók közötti nyomáskülönbségek miatt. Ezek a nyomáskülönbségek kicsik lehetnek, ha alacsony az áramlás, de a növényi csúcsigények esetén is nagyok. Mivel a végső cél a stabil üzemi nyomás megléte, jó ötlet a kompresszor nyomásérzékelését távolivá tenni, ahol biztonságosan elvégezhető, anélkül, hogy meghaladná a kompresszor nyomásképességét. Távoli nyomásérzékelő hozzáadása lehetővé teszi a VSD számára, hogy „láthassa” a kompresszor helyiségében levő nyomáseséseket, és pontosan szabályozza az üzem nyomását.
Ez az intézkedés az energiát is megtakarítja, mivel a célnyomást pontosan ott lehet beállítani, ahol szükséges, és nem egy mesterségesen magas szintre, hogy kompenzálja a legrosszabb esetbeli nyomáskülönbséget. Ha alacsony az áramlás, akkor a tisztító alkatrészek között minimális nyomáskülönbség van: Ezért a kompresszor alacsonyan tartja kiürítését. Nagyobb áramlások során a kompresszor automatikusan növeli nyomáskülönbségét a nyomáskülönbség kompenzálása érdekében, de csak ezekben a körülmények között.
5. Állítsa be a PID-vezérlés beállításait.
A távérzékelés végrehajtásakor, vagy amikor a sűrített levegő igénye nagyon eltérő terheléseket tartalmaz, a kompresszor folyamatosan túllép és meghaladja a célnyomást. Vannak olyan körülmények, amikor ez az instabilitás azt eredményezi, hogy a kompresszor instabil vezérléssel működik, ami szinuszos nyomáskibocsátást okoz, mivel a kompresszor sikertelenül próbálja elérni a célnyomást. A sűrített levegő természete miatt úgy viselkedik, mint egy rugó, lendületet ad, és visszapattan a csövek belsejében. Következésképpen néha nehéz a nyomást pontosan ellenőrizni. Ezen okok miatt a VSD kompresszor gyártói PID vezérlő algoritmusokat helyeztek a kompresszorokba, hogy segítsék ezeket a problémákat és stabilizálják a nyomást. De a gyártók egyszerűen beállítják az alapértelmezett beállításokat az átlagos feltételekhez, és a rendszerének különböző tulajdonságai lehetnek (2. ábra).
2. ábra: Ez a kompresszor (narancssárga vonal) instabilitást mutat, ezért a PID paramétereket módosítani kell. - Kattintson ide a nagyításhoz
Ha a VSD kompresszor állandóan alulteljesít és túllép, akkor a mechanikai és elektromos feszültségek negatívan befolyásolják a kompresszort. Ha úgy találja, hogy ez történik a rendszerén, kérje meg beszállítóját, hogy jöjjön és gondosan végezzen módosításokat. Ritka olyan rendszer, amely nem állítható be a PID hurok behangolásával és / vagy a tároló vevő kapacitásának növelésével.
6. Állítsa be az időzített nyomásszinteket.
Egyes VSD kompresszor vezérlők belső ütemezési képességekkel rendelkeznek, ahol különböző nyomások programozhatók a hét vagy a nap különböző időszakaiban. Ezen felül néhány vezérlőegység lehetővé teszi a különféle nyomásszintek programozását, hogy azok reagáljanak a külső kapcsoló helyzetére. Ilyen módon a kompresszor programozható úgy, hogy alacsony nyomáson működjön - mondjuk éjszaka és hétvégén -, de a fő váltások során növeli a nyomást. Ezenkívül egy külső kapcsolóval is magasabb rövid távú nyomást lehet kiváltani olyan alkalmi események esetén, amikor nagyobb nyomásra van szükség, például 110 psi nyomású gumiabroncsok feltöltésekor, de ezek lehetővé teszik a rendszer számára, hogy átlagos körülmények között visszatérjen a normál 90 psi nyomáshoz. Ez energiatakarékos, mivel csökkenti a mesterséges igényt és a kompresszor átlagos kiürítési nyomását.
7. Távolítsa el a minimális sebesség-modulációt.
Néhány VSD kompresszor rendelkezik bemeneti modulációs vezérlőkkel is, amelyeket nagyon alacsony lekapcsolási képesség elérésére használnak (a teljes terhelés 12% -ában), hogy a kompresszor teljes működtetése révén jobb nyomás-szabályozást érjenek el. Sajnos, hasonlóan a rögzített sebességű kompresszorokhoz, a moduláció alkalmazása VSD kompresszorokon az optimálisnál alacsonyabb hatékonysági szinteket eredményez. Egyes esetekben ezeket a modulációs vezérlőket véletlenül úgy állították be, hogy korlátozzák a bemeneti áramlást a kompresszor működésének változó tartományán belül.
A Manitoba Hydro területén arra buzdítjuk az ügyfeleinket, hogy kerüljék el a VSD kompresszorok modulálását azáltal, hogy a modulációs beállítást a céltól és a start / stop nyomás sávjától távol helyezik el. Ehhez szükség van a kompresszor szállítójára, és néha a rendszer további tárolására is, hogy csökkentsék az indítási / leállási gyakoriságot, de ez gyakran növeli a rendszer hatékonyságát.
8. Növelje a minimális sebesség beállításait.
Ha megvizsgálja néhány kompresszor CAGI-görbéjét, láthatja, hogy a legtöbb VSD-kompresszor hatékonysága (kW / 100 cfm) csökken, mivel a kompresszor minimális fordulatszámhoz közelít. Ez a hatékonyságcsökkenés a kompresszor típusától és típusától függően változik, és úgy tűnik, hogy ez kifejezettebb a kisebb, legfeljebb 75 lóerős kompresszorok esetében. A gyártók gyakran korlátozzák a kompresszor márkájának minimális sebességét, hogy az egységeket ne lehessen hatékony tartományban tartani. Ha ez nem történik meg, akkor a kompresszor vezérléseiben lehet egy minimális fordulatszám-beállítás rejtve a vezérlő paraméterekben, amelyet úgy lehet beállítani, hogy a kompresszor hatékonyabb, magasabb minimális fordulatszámon maradjon. Ez a kiigazítás kompromisszummal jár, csökkentve a változó sávot.
A Manitoba Hydro területén arra kérjük ügyfeleinket, hogy adott esetben növeljék minimális sebesség-beállításaikat, és adjunk nagyobb tárhelyet a változás kompenzálására, hogy a kompresszorok hatékonyabbak legyenek. A minimális sebesség beállítását a kompresszor szállítója végzi.
9. Csökkentse a maximális sebesség beállításait.
Időnként egy túl nagy kompresszort vásárol egy vállalat a magasabb jövőbeli termelési szint előrelátása mellett. Ha egy nagy kompresszort nagy csúcsterhelésű rendszerbe telepítenek, akkor a kompresszor hozzájárulhat a létesítmény csúcsigényének felszámításához, és további elektromos költségekkel járhat.
Egyes VSD kompresszorok maximális fordulatszámmal rendelkeznek, ahol a kompresszor maximális kW-ját ideiglenesen lehet csökkenteni. Ha további tárolókapacitással együtt hajtják végre, ez a beállítás csökkentheti az elektromos költségeket.
10. Párosítsa a VSD kompresszort egy kisebb kompresszorral.
Gyakran, amikor egy VSD kompresszort telepítenek, amely túl nagy a terheléshez, az egység működési ideje nagy részét start / stop üzemmódban tölti be a változó tartomány alatt. A legtöbb gyártó azt fogja mondani, hogy ebben a módban a hosszú ideig történő üzemeltetés a már említett okok miatt nem kívánatos. Ez gyakran az autójavító műhelyeket vagy hasonlókat tápláló rendszerekben fordul elő, ahol az átlagos terhelés nagyon kicsi (10-20%) lehet, de a csúcsáramok nagy pneumatikus szerszámok működésekor fordulnak elő. Ezekben az esetekben, amikor a kompresszor átméretezése nem célszerű, érdemes lehet sokkal kisebb kompresszort telepíteni, amely VSD-vel is vezérelhető a nagyon könnyű terhelések betáplálására, de a nagy kompresszornak nagy terheléseknél kell működnie. Ilyen módon minden futó kompresszor, akár nagy, akár kicsi, megfelelne a működési feltételeknek, és az optimális terhelési tartományon belül működjön, ezzel megtakarítva a drága jövőbeli javítási költségeket.
--- http: //www.hqcompressor.com
