공기 압축기가 생각보다 똑똑 할 수 있습니다
압축 공기 도전 ®을위한 Ron Marshall
얼마 전까지 대부분의 공기 압축기 는 기계식 압력 스위치, 계전기 및 게이지로 제어되었습니다. 이러한 장치의 설정, 특히 여러 압축기를 조정하려고 할 때 제어 장치가 올바르게 조정되기 전에는 어떤 종류의 기계식 gremlin이 다시 조정에서 무언가를 버릴 수 있기 때문에 실망스럽고 결실이없는 경험이 될 수 있습니다.
현대의 컨트롤은 종종 컴프레서를보다 효율적이고 안정적으로 작동시키기 위해 영리한 알고리즘으로 프로그래밍 된 정교한 마이크로 프로세서로 제어되는 정확한 첨단 전자 장치로 구성됩니다.
제어 알고리즘에 점점 더 많은 기능이 개발되고 구현되고 있습니다. 컴프레서 컨트롤이 제공하는 기능을 배우고 새로운 혁신의 혜택을 누릴 수 있는지 여부를 결정하는 것은 사용자에게 최선의 이익입니다.
매우 유용한 알고리즘 중 하나는 시간당 시작 횟수를 자동으로 계산하여 언로드 된 런타임을 줄이는 것입니다. 이 기사에서는 상당한 저축률을 위해 소형 공기 압축기를 제어 할 때이 알고리즘을 사용하는 방법에 대해 설명하고이 기능을 사용하여 간단히 저장 장치를 추가하고 압력을 낮추고 압축기 제어를 조정하여 66 %의 비용을 절감 할 수 있습니다.
자동 시작 기능
수년 전 컴프레서 컨트롤의 설계자들은 공기를 생산할 필요가없는 경우 컴프레서를 언로드 상태로 두는 것이 비효율적이라는 것을 깨달았습니다. 특히, 많은 스크류 컴프레서는 언로드 상태에서 25 % ~ 50 %의 전체 부하 (또는 경우에 따라 더 높은)의 상당한 전력을 소비하여 불필요하게 작동 할 경우 전력을 낭비합니다. 낭비되는 에너지를 제한하기 위해 컴프레서 제어 장치에는 일정 시간 동안 컴프레서가 언로드 된 상태인지 여부를 감지하고 컴프레서 모터를 끄는 타이머 회로 (자동 시작 기능)가 장착되었습니다. 시스템 압력이로드 포인트로 떨어지면 정지 된 컴프레서는 활성 상태를 유지하고 시작할 준비가됩니다. 이 유형의 회로의 문제점은 사용자가 타이머를 1 분으로 조정하고 시스템의 저장 용량이 제한되어 있으면 압축기가 주 드라이버 모터의 최대 수를 초과하여 시간당 너무 많은 시간을 멈추고 시작하려고 할 수 있다는 것입니다 시간당 시작합니다. 모터의 시간당 허용 시작은 모터의 특성, 크기, 시작 방법 및 샤프트로드의 운동량 및 기타 고려 사항에 따라 크게 달라질 수 있습니다. 모터 기동에 대한 자세한 내용은 NEMA 표준 MG-1을 참조하십시오. 일반적으로 모터가 클수록 전압이 높을수록 모터를 시작할 수있는 시간당 시간이 줄어 듭니다.
이것은 모두 매우 복잡하고, 옛날에는 표준 최소 타이머 설정을 단순화하기 위해 일반적으로 약 15 분이 설치되어 압축기 모터가 시간당 4 회 이상 멈추지 않고 시작되지 않도록했습니다. 시간이 조금 걸렸지 만 일부 제조업체는 곧이 설정의 한계를 깨달았습니다. 특히 시간당 10-15 회 안정적으로 시작할 수있는 소형 압축기에 관해서는 더욱 그렇습니다. 이 15 분 설정은 종종 시간당 4 회 이상 사이클을하지만 최대 모터 기동 횟수보다 적은 압축기의 언로드 전력 소비를 줄이는 데 효과적이지 않았습니다.
결국 일부 제조업체는 시간당 더 많은 시동을 허용하는 작동 방법을 구현하는 것이 안전하지만 압축기가 빠르게 사이클링하는 무언가가 발생하는 경우 시동 횟수를 안전하게 제한한다는 것을 알았습니다. 이 기사에서는 이러한 다양한 제어 모드를 "스마트 컨트롤"이라고합니다. 이 기사는 벤더 중립으로 작성되었으므로이 기능을 가진 특정 제조업체는 언급되지 않으며 서비스 제공 업체에 특정 제어에 대한 정보를 요청하는 것은 사용자의 책임입니다. 사용 가능한 일부 "스마트 컨트롤"은 다음과 같은 방식으로 작동합니다.
한 제조업체는 시간당 최대 4 회의 시작을 허용하지만 시작은 1 시간 이동 내내 언제든지 가능합니다. 시작이 초과되면 컴프레서는 언로드 된 상태로 작동합니다.
한 제조업체는 선택된 경우 컴프레서 사이클 주파수를 감지하고 허용 가능한 경우 짧은 언로드 기간 직후 컴프레서를 끄는 특수 사전 프로그래밍 모드를 가지고 있으며이 제조업체는 모터 온도가 모니터로 감지되는 모드를 가지고 있습니다. 충분한 추가 정지 / 시작이 허용 될 경우
다른 제조업체에서는 사용자가 원하는 최대 시간당 시작 또는 하루에 시작하도록 프로그래밍 할 수 있습니다. 각 압축기 크기에는 제어 설정이 제한 할 수있는 최대 허용 숫자가 제공됩니다. 알고리즘이 현재 컴프레서 사이클을 기반으로 프로젝션 할 때 시작 횟수가이 최대 수를 초과하지 않으면 짧은 언로드 기간이 지나면 컴프레서는 즉시 종료됩니다. 만족하지 않으면 컴프레서는 언로드 상태로 유지됩니다.
또 다른 제조업체에서는 압축기를 10 분 동안 가동 한 경우 모터가 꺼질 수 있도록 타이머를 2 분 정도로 낮출 수 있습니다 (과도한 시동을 방지하기 위해 사용하지 않는 것이 좋습니다).
압축기를 제어하는 이러한 방법 중 일부는 압축기 모터의 손상을 방지하면서 언로드 된 런타임을 절약 할 수있는 충분한 유연성을 유지하는 방식에서 혁신적입니다. 이러한 많은 제어 기능을 사용하여 압축기 저장 수신기의 크기가 올바르게 조정되면 언로드 된 런타임 시간, 특히 수리점에있는 장치와 같이 가끔 피크가 높은 경부 하 압축기의 경우 상당한 시간을 절약 할 수 있습니다.
"스마트"스토리지 설계
컴프레서 컨트롤은 단독으로는 할 수 없습니다. 효과적인 압축기 사이클을 위해서는 제어 장치가 처리 할 수있는 범위 내에 있어야합니다. 차트 1은 시간당 사이클 수에 따른 볼륨 및로드 / 언로드 압력 밴드 변경의 영향을 보여줍니다. 소형 압축기의 경우 최대 주파수에서 시간당 약 6 ~ 8 회 시동 할 수있는 충분한 저장 공간을 설계하는 것이 가장 좋습니다.이 속도는 50 %로드 지점에서 발생합니다 (제조업체에서이 제한 사항 확인). 경험에 따르면 cfm 당 10 갤런 및 30psi 압력 대역의 저장 용량으로 50 % 부하에서 시간당 시작 횟수가 항상 6 미만으로 유지됩니다. 일반적으로이 전략은 평균적인 시스템에 적용해야합니다. 40 % 이하에서 잘 적재.
도표 1 : 사이클 주파수에 대한 저장 및 압력 대역의 영향
사이클 주파수를 증가시킬 수있는 시스템에서 발생할 수 있으며, 필터 차등 일 가능성이 높습니다. 정상적인 수명주기 동안 필터에 이물질이 쌓일 때 필터가 컴프레서 제어 감지 지점과 저장 장치 리시버 사이에 있으면 컴프레서가 인식하는 유효 용량이 줄어들고 시간당 사이클이 증가합니다. 이러한 이유로 타이머를 단순히 0으로 낮추지 않고 스마트 컨트롤을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 이는 경우에 따라 가능합니다.
넓은 압력 밴드의 효과
평균 압력이 높을수록 부하 상태에서의 압축기 모터 전력 소비는 2psi 씩 증가 할 때마다 약 1 % 증가합니다 (보통 110psi 이상). 10psi 밴드에서 30psi 밴드로 압력 밴드를 넓히면 컴프레서에서 볼 수있는 평균 압력이 10psi 증가하고 약 5 % 더 많은 에너지 소비가 발생합니다. 그러나 압축기가 상당한 시간 동안 언로드 된 상태로 실행되는 경우 언로드 된 실행 시간을 제거하면이 추가로드 된 전력을 상환 할 수 있습니다.
더 높은 압력은 또한 규제되지 않은 압축 공기 소비자에게 영향을 미치며 플랜트로 유입되는 경우 유량을 증가시킵니다. 이러한 이유로 압력 / 흐름 제어 장치는 압축기 부하 설정보다 약간 낮은 일정한 공장 압력을 유지하는 것이 좋습니다.
프로젝트 예
캐나다의 주요 도시에있는 지역 병원을위한 중앙 식품 서비스 시설은 공압 작업에 압축 공기를 사용합니다. 26 %의 언로드 시간 동안 기존 20 대의 HP 컴프레서 작동이 2 %의 시간로드를 표시 한 시설에 대한 감사가 수행되었습니다. 부하가 적기 때문에 컴프레서의 내부 시간당 기동은 활성화되어 있으므로 교대 사이의 경부 하 동안 사이클 사이에서 압축기를 차단하지만 저장 부족으로 인해 주 교대 동안에는 압축기를 종료하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 컴프레서의 계산 된 특정 전력은 컴프레서가 대부분의 작동 시간 동안 언로드 상태로 유지되고 여전히 전체 부하 전력의 약 35 %를 소비하지만 공기는 생성하지 않기 때문에 생산 된 100cfm 당 77kW입니다. 차트 2는 24 시간 시스템 작동의 원래 프로파일을 보여줍니다.
컴프레서 작동 시간을 줄이기 위해 90psi로 설정된 압력 / 유량 제어 밸브를 사용하여 660 갤런 수신기를 시스템에 추가했습니다. 스마트 컨트롤을 사용한 결과적인 컴프레서 작동은 언로드 된 런타임을 거의 제거하고 컴프레서 시작 횟수를 크게 줄였습니다. 시스템의 특정 전력이 이제 약 24kW / 100cfm으로 감소하여 60 % 감소합니다. 낮은 공장 압력으로 인한 유량 감소와 작은 누출 감소로 실제 운영 비용 감소는 66 %입니다.
이 예제 프로젝트는 매우 작지만 컨트롤의 "지능"이 우수한 디자인과 결합되어 어떻게 알 수 있는지를 알 수 있습니다. 매우 큰 스토리지를 사용하여 100 HP에 이르는 하나의 많은 유사한 프로젝트가 구현되었으며, 평균 부하가 적고 피크가 높지만 먼지가 많은 환경에서 VSD를 대체 할 수있는 탁월한 대안으로 입증되었습니다. 유사한 프로젝트를 수행하려면 압축기의 제조업체에 문의하여 특정 장치에 허용되는 시간당 시작 횟수와 압축기 제어가 올바르게 작동하도록 설정되어 있는지 확인해야합니다.
차트 2 : 언로드에 소요 된 상당한 시간을 보여주는 일반적인 생산 주 프로필.
차트 3 : 스토리지 추가 후 압축기 언로드 전력 제거
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