Veličina VFD kompresora za vazduh za jednokompresorske sisteme

Tim Dugan, predsednik PE, Compression Engineering Corporation

Uvod

Kao krajnji korisnik, jeste li ikada čuli poruku staviti najveći VFD kompresor za zrak , a sustav će uvijek biti pouzdan i efikasan. Zašto revizija? Samo dodajte kompresore na mjestu i stavite jedan VFD za tu veličinu ili veći. Zašto imaju složenost više kompresora, skladištenja, sekvence itd.? Još bolje, stavite ih dva, jedan za ceo sistem i jedan za rezervne kopije. Ako biste mogli mahati štapom, zar ne bi to trebao izgledati svaki sistem? Savršeni mir i efikasnost, sa 100% pouzdanošću.

Čitatelji koji su bili uključeni u posao popusta / poticaja za komunalne usluge, kao voditelj programa, evaluator ili revizor, znaju da su ove vrste odluka potaknute rabatima i da mnogi sustavi ne rade u načinu na koji su trebali, ili uopće ne rade zbog problema sa pouzdanošću.

Većina mojih revizija bila je na „velikim“, složenim sistemima, sistemima sa preko 500 KS instaliranim kompresorima za vazduh, sa više tipova i kompresorskim prostorijama. Šta je sa „normalnim“ sistemima koji imaju više od onih koje gledam u 10: 1? Onih s jednom kompresorskom sobom i instaliranom manje od 100 KS? Nije li prikladno da jedan VFD kompresor pokreće sistem, sa rezervnom kopijom u punoj veličini? I ako je odgovor, kako treba dimenzionirati kompresor?

U ovom članku želim odgovoriti na pitanje kvalificiranim „da“. Da, postoji mnogo sistema u kojima se to može dogoditi. Opisat ću vam gdje vam treba samo jedan, a u tim slučajevima i kako komponirati taj kompresor.

Sažetak

Ukratko, preporučujem upotrebu jednog VFD kompresora (sa rezervnom kopijom) kada:

1. Razine potražnje su poznate, a kompresor je veličine tako da potražnja varira između 30% i 80% maksimuma kompresora.

2. Profil potražnje ne sjedi često u donjem kraju.

3. Ne očekuje se veća promjena u upotrebi u narednih 10 godina.

4. Sistem je trenutno centralizovan i vjerovatno će tako i ostati.

5. Možete si priuštiti sigurnosnu kopiju u punoj veličini.

Potražnja varira između 30 - 80%

Kako znate svoj zahtjev da kompresor postane na "slatkom mjestu"? Neki kažu da je to "revizija". Mislim da je to sjajno ako momku poput mene želite platiti od 3 tisuće do 10 tisuća dolara, i dobiti samo jednu sliku potražnje i treba vam savjetodavni savjet koji dolazi uz to. Ili možete dobiti jedan „besplatan“ od proizvođača koji vam pomažu u veličini tog VFD kompresora. To je u redu ako njihova „crna kutija“ revizije tačno izračuna protok.

Razlog zbog kojeg kažem da potražnja ne bi trebalo da varira ispod 30% maksimuma je ta što efikasnost većine VFD kompresora počinje opadati brzinom od 50% i postaje sve lošija kada postignete minimalnu brzinu. Pored toga, ulje kompresora neće raditi dovoljno toplo ako minimalnom brzinom tijekom dužih perioda uzrokuje probleme sa pouzdanošću. Zanimljivo je da je motor izuzetak. Najbrže radi s najnižom brzinom. To je zato što je stalna primjena zakretnog momenta, plus proklizavanje što čini još veći zakretni moment pri malim brzinama, a hlađenje motora znatno je smanjeno pri malim brzinama. Ako stegnete CT na struju namotaja motora, možete vidjeti da se struja namotavanja zapravo povećava nižim brzinama.

Razlog zbog kojeg ne želite često biti iznad 80% je taj što mu se učinkovitost smanjuje i na visokom kraju, a struja je u tom trenutku velika. To je zato što su gubici „windage“ kompresora veliki. Njegova brzina vrha je veća od idealne. Na slici 1 prikazana je tipična krivulja performansi (iz podatkovnog lista CAGI) za VFD vijačni kompresor od 50 KS.

Slika 1. Tipična krivulja performansi za VFD kompresor za zrak snage 50 KS iz podatkovnog lista CAGI.

Samo za usporedbu, uporedio sam ovaj kompresor s dvije alternative istog proizvođača, jednim utovar-istovar i dvostrano dvostruko utovar-istovar. Pogledajte dolje:

Slika 2. Usporedba VFD-a s jednim alternativnim utovar-istovarom i dvostrukim alternativama utovar-istovar.

Iako su VFD-ove „specifične performanse“ (kW / 100 acfm) pri nižim brzinama manje od idealnih, gubici su niži od fiksnih gubitaka alternativa za utovar, posebno na nižem kraju. Međutim, imajte na umu kako su kompresori za istovar tereta bolji pri vrhu, a duplex zatvori veći dio profila osim 50% do 70%. Ali zapamtite nisko zagrijavanje ulja i visoko grijanje motora na niskom kraju.

Pogledajmo profil opterećenja (slika 3) koji možda nije dobro prikladan za jedan VFD kompresor. To je onaj gdje se javljaju i odlaze brojni veliki zahtjevi, a među njima je pritisak pod niskom potražnjom. Pogledajte dolje. Kada svoj kompresor postavite za 25% u odnosu na maksimalnu potražnju, mogli biste naići na problem isključivanja na drugom kraju u ovoj vrsti profila. Potražnja je na kraju krajnjeg VFD kompresora od 50 KS 34 sata sedmično. Ovisno o tome je li proizvodnja dovoljno visoka, možda biste htjeli koristiti višestruki sustav kompresora za ovu vrstu zahtjeva, u idealnom slučaju dupleks 25 KS. To je poziv na presudu.

Slika 3. Učitavanje profila s više vrhova potražnje može biti problematično za jedan VFD.

Evo mog pravila za podudaranje profila protoka : Ako se jedan VFD kompresor može prilagoditi veličini koja iznosi 30-80% protoka većinu vremena, to bi moglo biti dobro.

Vreme trajanja male potražnje nije pretjerano

To se vraća na problem najnižih razreda. Ako je postrojenje stalno pod pritiskom, ali radi samo u jednoj smjeni, to bi značilo da kompresor zraka puni dvije trećine vremena. Manja postrojenja, gdje pojedinačni VFD kompresori rade dobro, imaju manja opterećenja propuštanja i više vremena za odlaganje. Grafikon Slika 4 služi za rad u dvije smjene sa malim sekundnim pomakom. Pomehnuo sam da je to jedna smjena, ispod. Najniže vrijeme trajalo je 80 sati sedmično. Jednostruki VFD kompresori dobri su za rad u dvije smjene i u tri smjene ili one u kojima je kompresor isključen noću, a ne za rad u jednom smjeni koji su pod velikim pritiskom većinu vremena.

Slika 4. Periodi mjerenja male potražnje.

Evo mog pravila o maloj potražnji: Ako je potražnja ispod 30% veličine VFD-a, više od 30% vremena, jedan VFD kompresor možda ne odgovara.

Proizvodni proces je stabilan

Neka postrojenja su stvorena da rade jednu stvar i rade sve dok oprema ne završi svoj vijek trajanja ili ne nestane tržište. To je tipično kada postoji velika investicija jednom, poput proizvođača stretch filma sa dvije proizvodne linije. Ovo je relativno malo postrojenje koje se može napajati zračnim kompresorom snage 50 KS, a zahtjevi nisu toliko promjenjivi, uglavnom su statički pritisak i mali cilindri. Na većem kraju to bi mogla biti mala biljka od valovitog ili dasaka s jednom mašinom.

Međutim, kako se povećavaju sustavi postaju slučajniji u svojoj potražnji i češće se mijenjaju. Naročito biljke koje ja zovem „klasične kolekcije automobila“. Ova postrojenja su velika zgrada skladišta u koju skupina investitora ubacuje slučajno rabljene proizvodne mašine. Poput proizvođača plastike za hranu (operacija lijevanja) ili „prehrambenih proizvoda“ (proizvođač zdravstvenih tableta). Budući da je vani mnogo dostupnih rabljenih strojeva i da se mogu kupiti i staviti na kamion s ravnim krevetom, biljka je kolekcija gomile rabljenih strojeva koja odgovaraju tržišnim nišama. Mali sustavi obično podržavaju jednu do dvije proizvodne linije, a postrojenje se tim linijama ugrađuje u zemlju. Veće biljke su ponekad kolekcije proizvodnih linija koje se uvijek mijenjaju. Možete protočno mjeriti sve što želite i trebali biste, ali nećete moći pogoditi slatko mjesto jednog VFD kompresora.

Evo mog pravila o slučajnosti potražnje:   Ako je proizvodni sistem postrojenja stabilan, jedan VFD kompresor bi mogao biti dobar podloga.

Sistem je centralizovan

Napraviti sistem komprimovanog vazduha koji u jednom području ima navodno jedan VFD kompresor zraka i druge kompresore koji su naokolo zamišljeni i zamišljen obično ne završava dobro nakon nekoliko godina. Ostali kompresori mogu se automatski ili ručno pokrenuti i učiniti da VFD više ne radi na svom slatkom mjestu. Dakle, izbjegavajte ove scenarije primjenom VFD kompresora na već centralizirane sustave ili napravite sustave centraliziranim uklanjanjem izvanpuštenih postrojenja i izgradnjom centra.

Uopšte, većina manjih američkih proizvodnih pogona uopšte nema „kompresorsku prostoriju“. Oprema komprimovanog vazduha (kompresori, sušilice, rezervoari) zaglavljena je gde god da ima mesta, često ne na istom mestu. Ja to zovem „kompresorska područja“. Veće, dobro projektirane elektrane imaju (ili su imale) centraliziranu kompresorsku sobu koja je konstruirana dovoljno velika - i ima adekvatan električni dovod i rashladni kapacitet - za najveći potencijalni sustav komprimiranog zraka koji bi mogao biti potreban. Koliko se često to događa? Ne često. Čak i „centralizirani“ sistemi završavaju u „slamovima“ postrojenja, stari dio u koji se ne ulaže, a nova oprema i dodaci izlaze na periferiju, a dodaje se još jedan kompresor. Ne trebaju li sve nove proizvodne zgrade kompresor? Projektanti za gradnju tako misle…

Kao što možete vidjeti iz mojih komentara, na osnovu iskustva u stotinama postrojenja, broj postrojenja sa centraliziranim kompresorskim prostorijama koje će tako ostati nisu većina. Kao inženjer građevine, dizajner sustava ili dobavljač, trebali biste postupno premještati upravljanje u tom smjeru, ako ne sve u jednom potezu. Razmotrite cijev distribucije, skladištenja i druge čimbenike u toj odluci.

U svakom slučaju, ako imate dovoljno veliku petlju cjevovoda i jednokrevetnu kompresorsku sobu za najmanje 50% u odnosu na trenutnu maksimalnu potražnju, vjerovatno ste u redu s pretpostavkom da je lokacija kompresorske stanice stabilna za život postrojenja. Sada možete postaviti VFD kompresor u tu prostoriju, osigurati adekvatno hlađenje i ventilaciju, sa stajalištem pored njega i sušilicom za oboje. Idealno uz kontrolu potražnje. OK Ponovo se bavim dizajnom sistema, izvinjavam se.

Evo mog pravila o centralizaciji:   Ako je prostorija kompresora nova ili se može izmijeniti kako bi se trajno centralizirao, jedan VFD kompresor može biti dobro postavljen.

Možete pružiti sigurnosnu kopiju u punoj veličini

Ako potrošite sva sredstva na jedan kompresor za zrak i ne možete dobiti rezervu, samo ste značajno smanjili pouzdanost svoje biljke. Pouzdaniji ste s dva radna kompresora stara 20 godina nego s jednim potpuno novim. VFD kompresori mogu biti naporni dok prolaze kroz "smrtnost novorođenčadi", a ako nemate rezervnu kopiju, možda ćete se postrojenje ugasiti zbog prljave struje, vibracija, zraka za hlađenje na visokoj temperaturi i gomile drugih stvari koju su stari kompresori tolerirali. Pa ako nabavite novu Teslu, pobrinite se da je onaj stari Lincoln Towncar spreman za pokretanje, ili idite po njega i stavite ga u vruće stanje pripravnosti.

Evo mog pravila o sigurnosnoj kopiji:   Imajte rezervnu kopiju u punoj veličini za jedan VFD sistem kompresora.

Zaključak

Ako instalirate svoj pojedinačni VFD kompresor u skladu s ovim pravilima, imat ćete dobru šansu da pogodite svoje ciljeve - samo se uvjerite u njih.

1. Ostanite u rasponu brzine od 30 do 80%.

2. Izbjegavajte sustave pod pritiskom uvijek u jednoj smjeni.

3. Primjena na stabilne sisteme.

4. Primjena na centralizirane sisteme.

5. Imajte rezervnu kopiju u punoj veličini.