Analisi di compressori e asciugatrici in un sistema di valutazione
Da Don van Ormer, Air Power USA
Una valutazione completa del sistema di aria compressa dovrebbe fornire informazioni dettagliate sui lati dell'offerta e della domanda del sistema. Il lato di alimentazione si riferisce all'apparecchiatura che fornisce aria compressa - i compressori d'aria, gli asciugatori, i filtri, i tubi e i serbatoi di stoccaggio. Lo scopo di questo articolo è quello di illustrare quali informazioni riteniamo una fabbrica dovrebbe ricevere da una valutazione del sistema di supply-side e, cosa più importante, quali informazioni una pianta dovrebbe sempre sapere circa il loro sistema di aria compressa. Per illustrare questo e per i vincoli dello spazio articolo, forniremo esempi di informazioni che riteniamo che gli utenti finali debbano ricevere sul loro compressore d'aria e gli essiccatori ad aria. Per fornire esempi, usiamo commenti e tabelle che abbiamo generato, parecchi anni fa, durante una valutazione di sistema ad aria compressa in una centrale chimica del Midwest.
Medie di indicatore delle prestazioni principali
Si consiglia di mettere insieme le medie di tutti gli indicatori di performance chiave in una sola tabella - e seguirli. Questi includono il flusso di sistema (scfm), la pressione di scarico del compressore d'aria (psig), la pressione di sistema (psig), l'energia elettrica di ingresso (kW), le ore di funzionamento del sistema dell'aria (hrs), la potenza specifica (scfm per kW) Anno per l'aria compressa in dollari per unità di flusso ($ per cfm all'anno) e infine il costo elettrico annuo per l'aria compressa ($ all'anno).
Tabella 1: Caratteristiche del sistema di aria chiave - Sistema corrente *
* Basato su una velocità elettrica mista di $ 0.06 per kWh e 8.600 ore / anno.
Compressore d'aria Utilizzare profilo e osservazioni
La valutazione del sistema dovrebbe fornire informazioni dettagliate sul profilo di utilizzo del compressore d'aria. In questo modo si può valutare se i compressori d'aria stanno lavorando con o contro l'altro. Si può anche valutare se i compressori d'aria funzionano all'interno dei loro "punti dolci" - le percentuali di carico in cui operano in modo efficiente e affidabile. Durante quanti turni sono i compressori d'aria funzionanti? Quale è il carico nominale di consumo kW e portata d'aria (scfm) di ciascun compressore d'aria? Confronta la domanda effettiva del kW e il flusso d'aria come percentuale del carico pieno. In questo caso avevamo due aree fisiche da analizzare; La centrale principale e la "costruzione ZR3B2".
Esempio: il sistema è attualmente in funzione con entrambe le unità Centac a carico base al 100% la maggior parte del tempo con il Kobelco in esecuzione in modalità trim. Il controller "Case AirLogix" sembra funzionare bene. Le centrali a 2 stadi Centac hanno una riduzione effettiva molto limitata (20% +) e sono anche relativamente inefficienti rispetto alle moderne unità più moderne.
La dimensione del tubo e la velocità dell'aria nei tubi non provocano problemi con la possibilità di controllare le unità per consentire al sistema di alimentazione dell'aria di abbinare il flusso d'aria della domanda. Le nuove modifiche delle intestazioni e delle tubazioni da 5 "realizzate, come descritto nella relazione 2002 di Air Power USA, funzionano bene e entrambe le unità Centac possono essere completamente" caricate "senza restrizioni.
Il Kobelco è un carico / nessun carico o un controllo on-line / off-line, che è carico pieno o nessun carico. Attualmente è difficile impostarlo nello stesso sistema con i centrifughe di impianto poiché i controlli di carico / nessun carico necessitano di una banda di comando operativa per funzionare. Le unità Centac utilizzano un set point e un range di farfalla. Ciò significa che il caricatore / carico senza carico riprenderà le unità Centac a meno che il punto di riferimento non sia inferiore al loro campo di funzionamento. Un regolatore è stato installato nella linea proveniente dal ricevitore Kobelco per correggere questa situazione. Tuttavia, durante la visita del sito, abbiamo notato che mentre il Kobelco ha spostato la sua banda operativa (100-107 psig), la pressione del sistema si è spostata in alto, inclusa la pressione di scarico alle centrali Centac. Così, i centrifughe stanno ancora abbassando alcuni, anche se i controllori stanno mostrando il pieno flusso. Il flusso centrifugo diminuirà sempre in funzione del profilo di prestazione in quanto vede una maggiore pressione di scarico.
Questi due centrifughi a 2 stadi sono ben mantenuti, ma sono notevolmente meno efficienti e affidabili rispetto ad una moderna unità a tre stadi quando sono ben applicati. Il Kobelco sembra funzionare molto bene ed è un'unità eccellente e sembra anche essere ben mantenuto.
Tabella 2: Profilo di utilizzo del compressore aria - Sistema corrente
Diagramma del sistema di aria compressa corrente
Con il passare del tempo nella maggior parte delle piante, i sistemi ad aria compressa possono diventare un hodge-podge di diversi modelli e marche di compressori d'aria, asciugatrici, filtri e recipienti ricevitori. Compressori d'aria di affitto possono essere inclusi nel mix per aiutare con i picchi di domanda. I sistemi di condutture possono diventare un miscuglio sconcertante di dimensioni e materiali (e perdite). Suggeriamo un certo tipo di strumento di visualizzazione da un semplice diagramma a blocchi ad una rappresentazione grafica più bella del lato dell'offerta del sistema.
Figura 1: Schema del sistema di aria compressa corrente
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Analisi di affidabilità individuale di ciascun compressore d'aria
I compressori d'aria sono macchine resistenti e durature che superano la maggior parte dei dipendenti quando vengono mantenuti correttamente. Una buona valutazione del sistema funzionerà con la manutenzione e la revisione dei record di servizio dei compressori d'aria. In questo caso, i compressori d'aria avevano funzionato tutti da 15 anni. Di seguito è riportato un esempio di alcune delle osservazioni fatte. Forniamo al cliente un esame di tensione, amplificatori, fattore di potenza motore e consumo kW di ciascun compressore d'aria - durante ciascuno dei tre turni di produzione.
Esempio: il sistema di aria compressa di oggi è composto da due modelli C10M2 di Ingacol-Rand Centac, un modello Kobelco KNW2, compressore a vite rotante senza lubrificazione da 200 CV e un compressore a vite rotativo senza lubrificazione ZR200 di Atlas Copco Servizio e non fa parte dell'attuale sistema operativo dell'aria.
I compressori Ingacol-Rand Centac avevano alcuni problemi in passato con i motori e le schede di controllo della madre oltre ad altri componenti. Il West Ingersoll-Rand Centac ha un motore da 350 CV e l'East Ingersoll-Rand Centac ha un motore da 400 CV. I motori sono stati revisionati rispettivamente nel 1994 e nel 1995. Queste unità sono state classificate per 1.037 cfm e nuove, dotate di bocchettone con bypass e doppio controllo automatico, che consentono all'unità di scaricarsi completamente e inattivo. La tubazione corrente e l'immagazzinamento efficace non consentiranno al doppio controllo di funzionare. Entrambi i compressori sono in esecuzione carico aria base.
Il personale delle piante crede che quando le unità Centac venissero revisionate nel 1994/1995, le ruote vennero sostituite con ruote da 1.500 cfm. I compressori stanno distribuendo circa 1.320 scfm ciascuno e disegnano 270 kW medi quando si esegue il pieno carico. Il compressore dell'Est ha disegnato 242 kW medio. Le unità hanno il 20-25% di turndown. I flussi di aria totale sono misurati con un misuratore di flusso di massa termica con filo riscaldato Sierra. I dati sono in tempo reale e tendono ad un punto ogni 10 secondi. I flussi riflettono i dati osservati in diversi giorni e diverse volte per turno.
Le unità avevano le ruote e diffusori puliti e ripristinati, ma nessuna modifica nel 2004 o nel 2010 secondo i record di servizio Air Relief. L'unità dell'Est nel 2004 e nell'ovest nel 2010 l'aria di spurgo è stata diretta verso l'ingresso del compressore che a seconda delle condizioni può causare un deterioramento precoce della parte interna. Le unità sono ancora in esecuzione con questa tubazione. Se le unità opereranno in modo significativo in futuro, questo dovrebbe essere verificato con l'OEM.
Durante la visita del sito di controllo dell'agosto 2011, sono state prese le seguenti letture di dati elettrici. Entrambe le unità operavano a 101-102 psig e avevano aperto il 100% IBV e il 100% BOV chiuso.
Essiccatore ad aria compressa Utilizza profilo e osservazioni
La qualità dell'aria compressa (in termini di umidità, olio e rimozione dei particolati) è fondamentale per l'affidabilità delle attrezzature di produzione. Asciugatrici ad aria compressa, filtri, scarichi sono sempre una parte importante di una valutazione del sistema. Funzionano correttamente, sono le tecnologie obsolete? Nel caso sottostante, si consiglia di sostituire l'asciugatrice con un asciugatore di calore-compressione molto più efficiente.
Esempio: L'asciugatrice corrente dell'impianto è un asciugatore di spurgo Pioneer con ventilatore da 17 kW e una caldaia da 120 kW. L'asciugatrice è dotata di un controllore di richiesta del punto di rugiada per interrompere l'aria del soffiatore durante il ciclo di raffreddamento per evitare il picco di pressione di rugiada e gli urti termici.
Al momento della nostra visita nel 2002 e anche nel 2011 (agosto) il controllo della domanda di rugiada era spento e il punto di rugiada della pressione era -40 ° F o meglio secondo il metro centrale. Questo è un po 'sospetto.
Dati operativi 16 agosto 2011- 8:30 - 10:30. L'asciugatrice ha eseguito la modalità di default senza calore (300 scfm purge air) dal lunedì alle 14:50 mercoledì 17 agosto 2011.
Allarme della scheda di controllo
Asciugatura e riscaldamento a sinistra della torre / 78 ° F / 95 psig
Torre di destra rigenerante 75 ° F / 10-12 psig
Spazzare via
Riscaldamento disattivato
L'unità predefinita è 300-scfm senza calore
Spurgo continuo dell'aria compressa (ha la stessa torre per oltre 48 ore)
Attualmente l'impianto sta eseguendo un Pioneer 4.000 scfm massimo nominale, asciugatrice essiccatore ad aspirazione soffiante con una goccia di 5 psig. Questo asciugatrice funziona bene; Tuttavia, questa unità ha il controllo della domanda di rugiada che potrebbe risparmiare circa 20.000-22.000 dollari all'anno se attivato e funzionante. Il controller di richiesta del punto di rugiada non è attivato. Anche il silenziatore di scarico deve essere sostituito.
L'impianto può anche considerare la sostituzione dei filtri standard con filtri ad alte prestazioni, profondità e filtri sciolti per estendere e ridurre la caduta di pressione.
Si tratta di un asciugatore relativamente vecchio con valvole obsolete (valvole di commutazione che persistono e continueranno a farlo a meno che non siano stati revisionati). A questo punto l'asciugatrice funziona continuamente in modalità senza calore con il ventilatore spento e gli scaldatori si spengono probabilmente utilizzando 300 scfm di aria compressa in base al personale dell'impianto. La pressione di spurgo regolata è stata misurata come prestazioni sui sistemi dati di impianti a -40 ° F o superiore. Alle 14:50 del 17 agosto 2011, l'asciugatrice è stata ripristinata al normale funzionamento e anche la spurgo è stata spenta. Il compressore Kobelco è passato dal carico dell'85% (ciclo temporizzato - 471 scfm) al 40% di carico (ciclo temporizzato - 221 scfm). Questa situazione avrebbe messo il tasso di spazzamento ad un minimo di 250 scfm. Considerando le dinamiche del sistema dell'aria, concordiamo il numero di 300 scfm dell'impianto come volume di spurgo.
Tabella 3: Asciugatrici ad aria compressa - sistema corrente
Conclusione
Speriamo che queste tabelle e le figure possano fornire agli utenti finali una sensazione per quali informazioni dovrebbero sapere sui loro compressori d'aria e asciugatrici attuali. Idealmente possederanno un sistema di gestione dell'aria compressa in grado di fornire questi dati in tempo reale. Se non lo fanno e impegnano i servizi di un'impresa per effettuare una valutazione del sistema di aria compressa dell'offerta, questa è una parte delle informazioni che dovrebbero ricevere - prima di iniziare le conversazioni su come migliorare il sistema.
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