11 Considérations clés pour la sélection d’un système de compresseur d’air PET

Par Pete Rhoten, ingénieur principal de projet, Hope Air Systems

En 1979, j'ai reçu un appel d'un ami commercial qui venait d'acheter sa première machine à souffler les coupelles à un étage. Il a été surpris de découvrir qu'il lui fallait en réalité quelque chose de plus de 100 psi d'air comprimé pour souffler des bouteilles. C'était mon entrée dans l'ingénierie d'un système de compresseur en polyéthylène téréphtalate (PET). Depuis lors, j'ai conçu et livré plus de 350 systèmes, de Tobago au Tibet, et de nombreux sites entre les deux.

En plus de trente ans d'ingénierie et de fourniture de systèmes de compresseur d'air en PET, la pression est passée de 250 psi à soufflage de bulles, jusqu'à 650 psi pour des conceptions de bouteilles complexes et à grande vitesse. La tendance actuelle est de réduire autant que possible la pression de frappe afin de préserver l’énergie.

Types de systèmes de compresseur d'air PET

Les systèmes d’air PET ont commencé avec des unités à pistons lubrifiés à trois étages refroidis à l’air en plusieurs quantités pour les systèmes plus petits et des surpresseurs à trois ou deux étages refroidis par eau et sans huile pour les systèmes plus grands. Au cours des dix dernières années, les centrifugeuses à quatre étages sont devenues un compresseur d’air populaire à charge de base, et les petites entreprises ont adopté les surpresseurs lubrifiés à un étage lubrifiés. Le roi de la colline est toujours la machine à piston à trois étages, à refroidissement par eau et sans huile.

Voici un récapitulatif des types de compresseurs d'air de soufflage disponibles aujourd'hui:

• Piston à trois étages lubrifié refroidi à l'air — 15/40 PCM; lubrifié seulement; compresses atmosphériques à 580 psi; débit maximum 40/80 CFM chacun, il doit donc être utilisé en multiples; fournit une sauvegarde; bonne utilisation de l'espace; moyennement efficace; Durée de vie de 10 à 12 ans; très rentable pour les petits systèmes

• Boosters à un étage - 10/500 PCM; disponible en configurations lubrifiées et non lubrifiées; utilise de l'air entrant ou requis de 125 à 175 psi, en fonction de la pression; utilisation modérée de l'espace; raisonnablement efficace; Durée de vie de 10 à 15 ans; solution très rentable pour fournir de l'air comprimé en PET

• Boosters à un étage - 600/2 000 PCM; normalement sans huile et refroidi à l'eau; utilise une entrée d'air de 125 psi; bas régime; nécessite un grand espace; assez efficace; moyennement coûteux; Durée de vie de 20 à 30 ans; utilisé là où une grande quantité d'air basse pression est disponible; coûts réalistes pour les grands systèmes

• Centrifugeuse à quatre étages à haute pression - 1 800/5 000 pi 3 / min; sans huile; peu encombrant; coût énergétique inefficace sauf à pleine charge; longues périodes de faible entretien avec reconstruction majeure coûteuse; coût modéré par CFM; Durée de vie de 10 à 15 ans; choix réaliste pour la charge de base dans les grands systèmes

• Piston à trois étages refroidi à l'eau - 90/1400 PCM; sans huile; refroidi à l'eau; des dépenses raisonnablement efficaces en termes d'espace et de configuration; option la plus efficace; peut entraîner des coûts de maintenance élevés si les contrôles de routine ne sont pas effectués entre 4 000 et 6 000 heures; plus haut coût d'investissement par CFM; Durée de vie de 20 à 30 ans; agrafe de la plupart des systèmes de compresseurs des usines de production PET

Définir les besoins en air soufflé

Maintenant que nous savons quel équipement est disponible, nous pouvons évaluer certains des autres aspects de la détermination du système d’air comprimé qui convient le mieux aux diverses applications de la centrale. Sur la base des meilleures pratiques recueillies sur plus de 30 ans d'expérience, voici 11 éléments clés à prendre en compte lors de la définition des conditions de soufflage pour votre application.

1. Type d'installation : S'agit-il d'une entreprise en démarrage ou d'un ajout à une installation existante? Comment se fait l'accès au service et aux pièces? Lors de la sélection d'un compresseur pour les applications de démarrage et distantes, vous devez toujours essayer de le garder aussi simple que possible.

2. Type de bouteille : Les bouteilles d'eau simplement conçues ont tendance à avoir des exigences de pression inférieures à celles des bouteilles alimentaires et pharmaceutiques aux conceptions complexes. Le marché déterminera la conception et, par conséquent, la complexité et le type de compresseur.

3. Qualité de l'air : De nombreuses petites et moyennes entreprises de soufflage des bouteilles utilisent un piston lubrifié à trois étages ou un surpresseur lubrifié à trois étages de filtration. La dernière étape de la filtration est un filtre à charbon actif pour l’élimination du goût et des odeurs. Par conséquent, il est essentiel de changer le filtre de manière réglementée pour utiliser avec succès un système de ce type (1 000 heures pour le charbon et 2 000 heures pour les particules et la coalescence). L'échantillonnage de la qualité de l'air est disponible dans de nombreuses sociétés, y compris Trace Analytics, pour garantir le maintien de la qualité de l'air et la conformité du processus aux exigences ISO.

Les compresseurs sans huile garantissent qu’aucun lubrifiant n’est utilisé dans le cylindre, mais ils peuvent également laisser passer les particules et tout ce qui se trouve dans l’air aspiré. Je recommande fortement un filtre à particules et éventuellement même un filtre à charbon pour garantir une qualité d'air adéquate.

Les sécheurs à air à système de soufflage sont normalement du type réfrigéré avec un point de rosée sous pression de 10 ° C (38 ° F). Certaines grandes entreprises utilisent des séchoirs à dessiccant en raison de problèmes antérieurs liés à la défaillance des sécheurs réfrigérés dans leurs systèmes de drainage. Des sécheurs réfrigérés correctement entretenus dans la plupart des atmosphères empêcheront l'humidité de s'accumuler dans les bouteilles et les moisissures.

4. Durée de vie du projet: Évidemment, un investissement dans un système de soufflage PET complet peut représenter une dépense majeure. S'il existe un plan d'entreprise prévoyant une période de 5 à 7 ans, le meilleur candidat est un compresseur ou un compresseur d'air à trois étages en PET. Les projets dont la durée de vie est plus longue devraient envisager des compresseurs PET plus grands et refroidis par eau, dans la mesure du budget. L'investissement normal pour un système de compresseur de soufflage est de 20% du coût de la nouvelle machine de soufflage / moule.

5. Heures de fonctionnement : Il est évident que le nombre d’heures d’exploitation par an doit être pris en compte. Une journée de travail sur cinq jours équivaut à 2 000 heures et est courante dans de nombreux petits fabricants de bouteilles spécialisées. C'est un endroit logique pour les plus petites unités à refroidissement par air. Lorsque les heures de production augmentent de 4 000 à 6 000 heures par an, il convient d’envisager la transition vers les unités plus grandes refroidies par eau, car elles ont généralement une durée de vie plus longue.

6. Pression de soufflage requise : Comme mentionné ci-dessus, la pression de soufflage a commencé à 250 psi au début de la période et se situe maintenant autour de 450 à 500 psi dans la plupart des applications. La conception de la bouteille et la vitesse de la machine sont des facteurs clés dans l'exigence de pression de soufflage. Plus la pression est élevée, plus le compresseur génère de la chaleur, ce qui entraîne des intervalles de maintenance plus courts et des coûts de puissance plus élevés. Un certain nombre d'installations avec lesquelles j'ai travaillé ont réduit leur pression jusqu'à 50 psi, ce qui a permis de réduire les coûts de maintenance et d'économiser 5% du coût de l'énergie. Cela nécessite quelques réglages de la souffleuse et une surveillance de la bouteille ainsi que de la réduction de pression.

7. Local technique : Souvent, les compresseurs sont installés dans n'importe quel espace disponible, et le positionnement du système est une réflexion après coup. Il est essentiel de prendre en compte les éléments suivants pour déterminer l’endroit où un compresseur peut être placé:

• Espace : assurez-vous qu'il y a au moins 3 pieds d'espace libre autour de chaque composant principal.

• Accès : aurez-vous besoin d'un accès par chariot élévateur pour retirer des composants importants, tels que des moteurs, etc.?

• Ventilation : L'espace doit être conçu pour ne pas dépasser la température ambiante extérieure dans les conditions les plus chaudes. Les environnements climatisés sont un must.

• Portique suspendu : Pour les compresseurs refroidis par eau de plus grande taille, dont les composants principaux doivent être retirés pour maintenance, un pont mobile ou une structure en A doit être prévu dans la configuration de la salle.

• Expansion future : Si vous pensez que vous aurez besoin d’espace, de tuyauterie, de compresseurs ou d’installations électriques supplémentaires, planifiez votre configuration en conséquence.

8. Capacité de maintenance : Quelles capacités internes avez-vous pour la maintenance quotidienne, hebdomadaire et mensuelle? Malheureusement, les compresseurs haute pression en PET sont le composant le plus exigeant en maintenance des applications de soufflage. Formez votre équipe de maintenance à suivre les recommandations de maintenance et enregistrez-la quotidiennement. La maintenance aux intervalles de 2 000, 4 000 et 6 000 heures est essentielle pour être exécutée à temps. Si vous ne possédez pas la capacité interne, faites appel à un service d'assistance approprié. Une maintenance en temps opportun est essentielle pour éviter les temps d'arrêt.

Tableau 1: Liste de contrôle de la maintenance pour le compresseur d'air à basse pression et le compresseur de surpression à haute pression

9. Système de sauvegarde : les installations ayant des sites distants ou nécessitant une cadence de production de 98% peuvent, de manière réaliste, nécessiter une sauvegarde de 100%. Cela devient une décision économique quant à la rapidité avec laquelle le système existant peut être opérationnel. De nombreuses entreprises recherchent un bon système utilisé ou reconstruit à utiliser en tant que sauvegarde ou placent leur ancien système en état de sauvegarde.

10. Coût d’énergie : chaque puissance utilisée pendant 4 000 heures à 0,08 centimes le kW coûte 257 $. Si vous avez besoin de 100 PCM à 500 psi, vous utiliserez environ 50 ch, ce qui coûte 12 835 USD par an et représente un investissement de 50 000 USD à 80 000 USD. Rampez jusqu'à 500 PCM à 500 psi et vous dépensez environ 64 172 $ sur 100 ch, ce qui nécessite un investissement de 20 000 $ à 150 000 $. Vous pouvez voir comment les coûts d’énergie affectent les résultats. Voici quelques points de conservation clés:

• Le compresseur ne doit pas tourner au ralenti plus de 10 minutes.

• La perte de charge ne doit pas dépasser 15 psi entre le compresseur et la machine.

• Réglez la pression sur la quantité minimale requise pour souffler une bonne bouteille.

• Sur plusieurs systèmes, installez un contrôleur pour assurer une gestion correcte de la charge.

• Installez un débitmètre pour vous assurer qu'il n'y a pas d'augmentation de la consommation d'air au fil du temps en raison de l'usure de la moisissure ou des fuites de tuyaux / d'équipements.

11. Tuyauterie et stockage : Une tuyauterie correcte est essentielle au bon fonctionnement des machines de soufflage simples ou multiples. Toute chute de pression causée par une mauvaise tuyauterie ou un mauvais stockage peut affecter la qualité de la bouteille. Par exemple, si deux ou trois machines de soufflage se mettent en marche en même temps, une chute de pression peut entraîner la fermeture des trois machines, ce qui est déjà arrivé. Vous trouverez ci-dessous des instructions relatives à la tuyauterie et aux branchements, mais il est préférable de consulter un ingénieur de confiance.

Sélection de tuyauterie d'air comprimé à haute et basse pression

Au cours des 30 dernières années, j'ai vu des situations intéressantes. Certaines des pires concernent des installations carrément dangereuses en raison de l'utilisation de raccords ou de conduites sous pression incorrects. Dans quelques cas, j'ai vu de gros compresseurs avec des blocs de bois pour les empêcher de trembler en raison d'un problème de maintenance.

Les problèmes les plus difficiles à résoudre sont liés à la pression et au volume. Au début, le système fonctionnait peut-être bien, mais, à mesure que le compresseur et la souffleuse vieillissaient, la pression avait peut-être diminué. Dans un tel cas, un travail de détection est nécessaire pour déterminer s'il s'agit de la machine de soufflage, des changements de tuyauterie ou du compresseur qui a causé des problèmes. Le calcul des exigences de débit réelles pour une taille de bouteille et un taux de production particuliers est essentiel au succès d'un système. Combinez cela avec un débitmètre pour déterminer le débit du compresseur et la solution évolue.

En bout de ligne, les étapes logiques pour la sélection d’un système de compresseur PET dépendent des variables décrites ci-dessus.

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