10 Tweaks de compresor de aer VSD puțin cunoscute

De Ron Marshall pentru Compressed Air Challenge®

Introducerea compresoarelor de aer cu șurub rotative controlate prin acționări cu viteză variabilă (VSD) este una dintre cele mai bune inovații în materie de eficiență energetică introduse în industrie în ultimii ani. Acest stil de control al compresorului poate reduce semnificativ energia pierdută de compresoarele care funcționează în stare descărcată. Dar tipul de control VSD oferit de diverși producători poate diferi, iar unele dintre aceste diferențe pot afecta eficiența sistemului. Acest articol discută despre unele modificări puțin cunoscute ale controlului compresorului VSD , inclusiv unele care folosesc funcții ascunse care pot fi implementate uneori pentru a îmbunătăți economiile obținute prin instalarea acestui tip de compresor.

Rețineți că aceste măsuri sunt exemple de strategii implementate pe teritoriul serviciului Hidro Manitoba. În cazul în care au fost efectuate ajustări, furnizorii echipamentului au fost consultați pentru a nu afecta durata de viață sau funcționarea corespunzătoare a echipamentului.

1. Coordonează nivelurile țintă și start / stop.

Controalele VSD au de obicei patru setări principale de presiune. Trei dintre acestea sunt pentru a controla benzile de presiune de pornire / oprire sau de încărcare / descărcare care sunt utilizate atunci când compresorul rulează sub viteză minimă. Cel rămas este să setați ținta VSD, care este locul în care compresorul își va menține presiunea de descărcare în timp ce variază viteza acestuia. Există diferite setări implicite programate în aceste comenzi atunci când provin din fabrică - unele ducând la funcționarea mai mică decât optimă a compresorului.

Unii producători blochează obiectivul VSD la setarea „pornire”, astfel încât acestea sunt exact aceleași. Alții permit ajustarea independentă a țintei VSD la orice setare într-o limită stabilită. În cazul în care este permisă ajustarea independentă, există anumite condiții care pot cauza probleme. Dacă presiunea țintă este setată accidental deasupra setării de pornire / oprire sau de încărcare / descărcare, compresorul va rula întotdeauna complet încărcat - o condiție ineficientă pentru un compresor VSD - și va porni / opri sau încărca / descărca între cele două puncte setate. Dacă punctul de referință țintit este setat din neatenție mai jos decât banda de presiune, atunci VSD va rula cu viteză minimă, între punctele de setare ridicate și mici. Cu toate acestea, nu va rula în domeniul său variabil decât dacă presiunea scade cu mult sub banda de presiune, o altă condiție nedorită.

Dacă punctul de referință țintit este undeva între punctele de setare înalte și joase, este foarte comun să vedeți această setare exact la mijloc, iar compresorul va rula imediat la viteză maximă ori de câte ori este chemat să pornească compresorul. În primul rând va încerca să împingă rapid presiunea până la presiunea țintă, iar apoi va reduce viteza pentru a regla presiunea. Această condiție crește frecvența de pornire / oprire a compresorului și provoacă fluctuații rapide ale presiunii, uneori o stare nedorită. Această configurație determină adesea ca presiunea țintă să fie mai mare decât cea necesară, astfel încât compresorul să consume mai multă energie datorită presiunii medii mai mari de descărcare. Pe teritoriul Manitoba Hydro, clienții sunt încurajați să stabilească presiunea țintă la sau aproape de punctul de pornire / încărcare, rezultând un ciclu mai lent al compresorului și presiuni mai mici mai stabile.

2. Scăderea frecvenței de pornire / oprire prin lărgirea benzii de presiune.

Presiunea stabilă și constantă este obiectivul final în controlul oricărui sistem de aer comprimat. Cei dintre voi, familiarizați cu controlul încărcării / descărcării, vor realiza că presiunea sistemului este controlată între două puncte setate: sarcina și punctul de descărcare. Acest tip de control determină o formă de undă de presiune din ferăstrău dacă este vizualizată pe o diagramă de date de presiune bazată pe timp (Figura 1). Compresoarele VSD, pe de altă parte, vor menține presiunea la o presiune țintă constantă prin accelerarea sau încetinirea motorului compresorului.

Figura 1: Forma de undă tipică de ferăstrău are ca rezultat o presiune medie mai mare decât cea necesară, determinând compresorul să meargă la sarcină completă la pornire crește frecvența ciclului. - Faceți clic aici pentru a mări

Dar compresoarele pot încetini atât de mult, cu întoarcerea limitată de caracteristicile componentelor compresorului. Principalul lucru care determină această limitare este motorul compresorului, care nu se poate răci corespunzător la viteze excesiv de mici. O a doua limitare este elementul de compresie cu șurub, care trebuie să mențină un anumit rpm minim sau altfel pierderile interne (scurgeri înapoi prin element) vor deveni excesive. Pentru a rezolva această problemă, orice compresor VSD va avea o anumită viteză minimă unde controlul vitezei variabile este preluat de o altă metodă de control.

Un mod obișnuit de a controla compresoarele VSD la debite sub viteză minimă este pornirea / oprirea sau încărcarea / descărcarea compresorului. Acest mod de control produce, de asemenea, forma de undă tipică de ferăstrău a regimului de încărcare / descărcare. Întrucât producătorii de compresoare recunosc că această formă de undă a rumegușului produce fluctuații nedorite ale presiunii, unii producători tind să furnizeze compresoare cu benzi de presiune foarte înguste, uneori doar 3 - 4 psi. Din păcate, o bandă de presiune foarte îngustă, dacă este instalată pe un sistem cu o capacitate de stocare minimă, va duce la pornirea și oprirea excesivă a compresorului și, uneori, trecerea excesivă a lubrifiantului.

Când au fost introduse pentru prima dată compresoarele VSD, unii furnizori promovau capacitatea de „pornire și oprire nelimitată”. Cu toate acestea, bunul simț dictează că introducerea unui dispozitiv mecanic care să spună 50.000 până la 100.000 începe pe an în primii ani de viață poate reduce considerabil durata de viață a comenzilor și a componentelor compresorului.

Lărgirea benzii de presiune de pornire / oprire și adăugarea de stocare semnificativă a sistemului va reduce frecvența ciclului compresorului atunci când funcționează sub viteza minimă și va permite timpul de rulare suficient de lung pentru a încălzi compresorul până la temperaturi de funcționare. Dimensiunea obișnuită utilizată în zona hidro Manitoba este de 10 galoane de stocare instalate pentru fiecare cfm la viteza minimă a compresorului. Introducerea unei benzi de presiune mai largi de 10 psi înseamnă frecvența maximă de pornire și oprire este de aproximativ o dată la 4 minute la 50% din viteza minimă.

Apropo, dacă compresorul dvs. petrece prea mult timp în intervalul de viteză minimă, poate fi necesar să redimensionați compresorul sau pot apărea probleme. La viteză minimă, se generează prea puțină căldură. Acesta este un rezultat direct al eficienței bune, care poate permite acumularea excesului de umiditate în lubrifiantul compresorului. Într-un compresor standard, căldura de compresie elimină în mod normal această umiditate.

3. Eliminați timpul de rulare descărcat reducând setarea temporizatorului de descărcare.

Controlul compresoarelor VSD variază de la producători. Unele marci ale compresoarelor se opresc imediat când presiunea atinge nivelul de „oprire”, în timp ce altele continuă să funcționeze în starea descărcată. Alții pot avea încă o setare de selectare a modului undeva în control, care vă permite să selectați dacă compresorul este oprit imediat sau nu. O marcă numără numărul de porniri pe oră și permite oprirea atunci când condițiile permit, economisind energie.

Când sunt în stare descărcată, compresoarele cu șurub - fie ele cu viteză fixă sau VSD - continuă să consume energie în timp ce nu produc aer, reducând eficiența generală a unității. Adesea, atunci când sunt urmate practici bune de proiectare a aerului comprimat, există condiții în care cronometrul de rulare poate fi redus foarte mult sau chiar setat la zero pentru a evita această condiție inutilă. Acest reglaj trebuie să fie șters de către furnizorul dvs. de compresor pentru a evita problemele de garanție. Dacă compresorul are o presiune suficient de largă, iar spațiul de stocare suficient de mare pentru a funcționa cu numărul de porniri și opriri poate fi limitat, puteți evita problemele datorate ciclismului excesiv și puteți permite totuși o funcționare mai eficientă.

4. Instalați senzorul la distanță.

Este obișnuit să vezi că compresoarele VSD dețin o presiune foarte precisă la descărcare, în timp ce presiunea instalației scade din cauza diferențelor de presiune din conducte, filtre și uscătoare de aer. Aceste diferențe de presiune pot fi mici atunci când debitele sunt mici, dar mari în timpul solicitării vârfului plantei. Întrucât o presiune stabilă a instalației este obiectivul final, este o idee bună să faceți senzorul la presiune al compresorului, unde se poate face în siguranță, fără a depăși capacitatea de presiune a compresorului. Adăugarea unui senzor de presiune de la distanță permite VSD să „vadă” peste orice scădere de presiune în camera compresorului și să regleze precis presiunea instalației.

Această măsură economisește, de asemenea, energie, deoarece presiunea țintă poate fi setată exact acolo unde este nevoie, mai degrabă decât la un nivel artificial ridicat pentru a compensa diferența de presiune din cel mai rău caz. Când debitele sunt reduse, există o diferență de presiune minimă pe componentele de curățare: Prin urmare, compresorul își menține descărcarea redusă. În timpul debitelor mai mari, compresorul își va crește automat presiunea de descărcare pentru a compensa diferențialul de presiune, dar numai în aceste condiții.

5. Reglați setările de control PID.

Uneori, atunci când este implementată teledetecția sau când caracteristicile cererii de aer comprimat conțin sarcini variate, compresorul va depăși și va depăși constant presiunea țintă. Există anumite condiții în care această instabilitate are ca rezultat compresorul să aibă un control instabil, determinând o ieșire regulată a presiunii sinusoidale, în timp ce compresorul încearcă fără succes să atingă presiunea țintă. Datorită naturii aerului comprimat, acționează ca un arc, are impuls și se învârte în jurul conductelor. În consecință, uneori este greu de controlat exact presiunea. Din aceste motive, producătorii de compresoare VSD pun algoritmi de control PID în compresoare pentru a ajuta la rezolvarea acestor probleme și stabilizarea presiunii. Dar producătorii ajustează pur și simplu setările implicite pe condiții medii, iar sistemul dvs. poate avea caracteristici diferite (figura 2).

Figura 2: Acest compresor (linie portocalie) prezintă instabilitate, necesitând o ajustare a parametrilor PID. - Faceți clic aici pentru a mări

Când un compresor VSD depășește și depășește constant, tensiunile mecanice și electrice afectează negativ compresorul. Dacă descoperiți că acest lucru se întâmplă pe sistemul dvs., ar trebui să solicitați furnizorului dvs. să vină și să facă ajustări atente. Este rar să găsești un sistem care nu poate fi ajustat prin reglarea buclei PID și / sau adăugarea capacității receptorului de stocare.

6. Setați nivelurile de presiune cronometrate.

Unele comenzi ale compresorului VSD au funcții de planificare internă unde diferite presiuni pot fi programate în diferite perioade ale săptămânii sau ale zilei. În plus, unele controluri permit programarea diferitelor niveluri de presiune pentru a răspunde la poziția unui comutator extern. În acest fel, compresorul poate fi programat să funcționeze la presiune scăzută - să zicem în timpul nopților și în week-end -, dar să crească presiunea în timpul schimbărilor principale. De asemenea, un comutator extern poate fi folosit pentru a declanșa niveluri mai mari de presiune pe termen scurt în timpul evenimentelor ocazionale care au nevoie de presiune mai mare, cum ar fi umplerea anvelopelor de 110 psi, dar permite sistemului să revină la operații normale de 90 psi în condiții medii. Acest lucru economisește energie prin reducerea cererii artificiale și a presiunii medii de descărcare a compresorului.

7. Eliminați modularea vitezei minime.

Unele compresoare VSD au, de asemenea, controale de modulare de intrare care sunt utilizate pentru a obține capacități de coborâre foarte mici (în intervalul de 12 la sută din sarcina completă) pentru a obține un control mai bun al presiunii prin întreaga gamă de funcționare a compresorului. Din păcate, ca și compresoarele cu viteză fixă, aplicarea modulării pe compresoarele VSD are ca rezultat un nivel mai mic decât cel optim. În unele cazuri, aceste controale de modulare au fost ajustate inadvertent pentru a restricționa debitul de intrare în intervalul variabil de funcționare a compresorului.

Pe teritoriul Manitoba Hydro, încurajăm clienții noștri să elimine modularea compresoarelor VSD prin ajustarea setării de modulare departe de țintă și a benzii de pornire / oprire. Acest lucru necesită ajustarea furnizorului de compresor și uneori mai mult spațiu de stocare a sistemului pentru a reduce frecvența de pornire / oprire, dar de multe ori crește eficiența sistemului.

8. Creșteți setările de viteză minimă.

Dacă examinați curba CAGI a unor compresoare, veți vedea că eficiența (kW / 100 cfm) a majorității compresoarelor VSD scade pe măsură ce compresorul se apropie de viteza minimă. Această degradare a eficienței variază în funcție de marca și modelul compresorului și pare a fi mai accentuată pentru compresoarele mai mici de 75 CP sau mai puțin. Deseori producătorii vor limita viteza minimă a mărcii lor de compresor pentru a menține unitățile în afara domeniului ineficient. În cazul în care acest lucru nu se face, comenzile compresorului pot avea o setare de viteză minimă ascunsă în parametrii de control care pot fi reglați pentru a menține compresorul la viteze minime mai eficiente și mai mari. Această ajustare vine cu o compensare, reducând banda variabilă.

Pe teritoriul Manitoba Hydro, rugăm clienții noștri să își crească setările de viteză minimă, acolo unde este cazul, și să adăugăm spații de stocare mai mari pentru a compensa această modificare pentru a face compresoarele mai eficiente. Reglarea vitezei minime se face de către furnizorul compresorului.

9. Reduceți setările de viteză maximă.

Uneori, un compresor prea mare este achiziționat de o companie în așteptarea unor niveluri de producție viitoare mai mari. Dacă un compresor mare este instalat într-un sistem cu sarcini mari de vârf, compresorul poate contribui la încărcarea cererii de vârf a instalației, costul electric suplimentar.

Unele compresoare VSD au o setare de rotație maximă în care puterea maximă a compresorului poate fi redusă temporar. Când se face împreună cu capacitatea suplimentară de stocare, această ajustare poate reduce costurile electrice.

10. Împerechează compresorul VSD cu compresorul mai mic.

Adesea, atunci când este instalat un compresor VSD prea mare pentru încărcare, unitatea își va petrece cea mai mare parte a timpului de funcționare în modul pornire / oprire sub nivelul variabil. Majoritatea producătorilor vă vor spune că operațiunea pe termen lung în acest mod nu este de dorit din motivele menționate deja. Acest lucru se întâmplă adesea în sisteme care alimentează ateliere de reparații auto sau altele similare în care sarcina medie poate fi foarte ușoară (10 - 20 la sută), dar fluxurile de vârf vor apărea în timpul funcționării instrumentelor pneumatice mari. În aceste cazuri, în cazul în care redimensionarea compresorului nu este practică, poate fi înțelept să instalați un compresor mult mai mic, care ar putea fi controlat și prin VSD pentru a alimenta sarcinile foarte ușoare, dar care are compresorul mare funcționat în timpul sarcinilor mari. În acest fel, fiecare compresor care funcționează, fie mare, fie mic, ar corespunde condițiilor de funcționare și ar funcționa în intervalul optim de încărcare, economisind costuri de reparații costisitoare viitoare.

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