Analyse des compresseurs et sécheuses d' air actuels dans une évaluation du système
Par Don van Ormer, Air Power USA
Une évaluation complète du système d'air comprimé devrait fournir des informations détaillées sur les côtés de l'offre et de la demande du système. Le côté de l'offre se réfère à l'équipement fournissant de l'air comprimé - le compresseur d'air, les sécheurs, les filtres, les tuyauteries et les réservoirs de stockage. Le but de cet article est d'illustrer les informations que nous croyons qu'une usine devrait recevoir d'une évaluation du système côté offre et, plus important encore, les informations qu'une usine doit toujours connaître sur son système d'air comprimé. Pour illustrer cela, et en raison des contraintes d'espace de l'article, nous fournirons des exemples de l'information que nous croyons que les utilisateurs finaux devraient recevoir sur leur compresseur d'air et les sécheurs d'air. Pour fournir des exemples, nous utiliserons les commentaires et les tableaux que nous avons générés, il y a quelques années, lors d'une évaluation du système d'air comprimé dans une usine de produits chimiques dans le Midwest.
Indicateurs clés de performance Moyennes
Nous recommandons de mettre ensemble les moyennes de tous les Indicateurs de performance clés dans une seule table - et de les suivre. Ceux-ci incluent le flux du système (scfm), la pression de décharge du compresseur d'air (psig), la pression du système (psig), l'alimentation électrique d'entrée (kW), les heures de fonctionnement du système d'air (heures), la puissance spécifique (scfm par kW), le coût électrique par Année pour l'air comprimé en dollars par unité de débit ($ par cfm par an) et enfin le coût électrique annuel de l'air comprimé ($ par année).
Tableau 1: Caractéristiques principales du système d'air - Système actuel *
* Basé sur un taux d'électricité mixte de 0,06 $ par kWh et de 8 600 heures par an.
Profil d'utilisation du compresseur d'air et observations
L'évaluation du système devrait fournir des informations détaillées sur le profil d'utilisation du compresseur d'air. De cette manière, on peut évaluer si les compresseurs d'air travaillent avec ou contre l'un l'autre. On peut également évaluer si les compresseurs d'air travaillent dans leurs «points doux» - les pourcentages de charge où ils fonctionnent efficacement et de manière fiable. Pendant combien de temps les compresseurs d'air fonctionnent-ils? Quelle est la consommation nominale de kW à pleine charge et la capacité de livraison de flux d'air (scfm) de chaque compresseur d'air? Comparez la demande réelle de kW et le débit d'air en pourcentage de la pleine charge. Dans ce cas, nous avons deux domaines physiques à analyser; La centrale principale et le «bâtiment ZR3B2».
Exemple: Le système fonctionne actuellement avec les deux unités Centac à une charge de base de 100% la plupart du temps avec le Kobelco en mode trim. Le contrôleur "Case AirLogix" semble fonctionner correctement. Les unités Centac à 2 étages ont un recul effectif très limité (20% +) et sont également relativement inefficaces par rapport aux unités plus modernes d'aujourd'hui.
La taille et la vitesse de l'air dans les tuyaux ne causent pas de problèmes de capacité à contrôler les unités pour permettre au système d'alimentation en air de faire correspondre le débit d'air de la demande. Les nouveaux changements d'en-tête et de tuyauterie de 5 po réalisés, comme décrit dans le rapport de 2002 d'Air Power USA, fonctionnent bien et les deux unités Centac peuvent entièrement "charger" sans aucune restriction.
Le Kobelco est une charge / sans charge ou un contrôle en ligne / hors ligne, qui est soit à pleine charge, soit sans charge. Il est actuellement difficile de le configurer dans le même système avec les centrifugeuses de l'installation car les commandes de charge / sans charge ont besoin d'une bande de commande de fonctionnement pour fonctionner. Les unités Centac utilisent un point de consigne et une plage d'accélérateur. Cela signifie que la machine charge / sans charge fera reculer les unités Centac sauf si le point de consigne est inférieur à sa plage de fonctionnement. Un régulateur a été installé dans la ligne provenant du récepteur Kobelco pour corriger cette situation. Cependant, lors de la visite du site, nous avons remarqué que lorsque Kobelco a déplacé sa bande de fonctionnement (100-107 psig), la pression du système s'est déplacée de manière similaire, y compris la pression de décharge aux unités Centac. Ainsi, les centrifugeuses continuent de reculer, même si les contrôleurs affichent un débit total. L'écoulement centrifuge tombera toujours légèrement en fonction du profil de performance car il présentait une pression de décharge plus élevée.
Ces deux centrifugeuses 2 étages sont bien entretenues, mais elles sont nettement moins efficaces et fiables qu'une unité moderne à 3 étages lorsqu'elles sont bien appliquées. Le Kobelco semble fonctionner très bien et c'est une excellente unité et semble également bien entretenu.
Tableau 2: Profil d'utilisation du compresseur d'air - Système actuel
Diagramme du système actuel d'air comprimé
Au fur et à mesure que le temps passe dans la plupart des usines, les systèmes d'air comprimé peuvent devenir un hodge-podge de différents modèles et marques de compresseurs d'air, de séchoirs, de filtres et de réservoirs récepteurs. Les compresseurs d'air de location peuvent être inclus dans le mélange pour aider les pointes de la demande. Les systèmes de tuyauterie peuvent devenir un mélange étonnant de tailles et de matériaux (et de fuites). Nous suggérons fortement une sorte d'outil de visualisation à partir d'un simple diagramme à une représentation graphique plus agréable du côté de l'offre du système.
Figure 1: Diagramme actuel du système d'air comprimé
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Analyse de fiabilité individuelle de chaque compresseur d'air
Les compresseurs d'air sont des machines durables et durables qui dépassent la plupart des employés lorsqu'ils sont correctement entretenus. Une bonne évaluation du système fonctionnera avec la maintenance et examinera les enregistrements de service des compresseurs d'air. Dans ce cas, les compresseurs d'air étaient tous opérationnels depuis plus de 15 ans. Voici un exemple de certaines des observations faites. Nous fournissons au client un examen de la tension, des amplis, du facteur de puissance du moteur et de la consommation de kW de chaque compresseur d'air - pendant chacun des trois changements de production.
Exemple: Le système d'air comprimé d'aujourd'hui comprend deux Ingersoll-Rand Centac modèle C10M2, un Kobelco modèle KNW2, une classe de 200 ch, un compresseur à vis rotatif sans lubrifiant et un compresseur à vis rotatif sans graissage Atlas Copco modèle ZR200 qui est hors de Service et ne fait pas partie du système actuel d'air d'exploitation.
Les compresseurs Ingersoll-Rand Centac ont eu des problèmes dans le passé avec les moteurs et les cartes de contrôle mère en plus des autres composants. L'Ingersoll-Rand Centac de l'Ouest a un moteur de 350 chevaux et l'Ingersoll-Rand Centac de l'Est a un moteur de 400 ch. Les moteurs ont été révisés respectivement en 1994 et 1995. Ces unités ont été évaluées à 1 067 pi3 et neuf, équipées d'une entrée étranglée avec by-pass et d'un double contrôle automatique, ce qui permettra à l'appareil de décharger complètement et de ralenti. La tuyauterie actuelle et le stockage efficace ne permettront pas la double commande de fonctionner. Les deux compresseurs utilisent la charge d'air de base.
Le personnel de l'usine estime que lorsque les unités Centac ont été révisées en 1994/1995, les roues ont été remplacées par des roues nominales de 1 500 cfm. Les compresseurs fournissent environ 1 320 scfm chacun et dessinent 270 kW en fonctionnement à pleine charge. Le Compresseur Est comptait 242 kW en moyenne. Les unités ont une baisse de 20 à 25%. Les flux d'air total sont mesurés avec un débitmètre à chaîne thermique à chaîne chauffante Sierra. Les données sont en temps réel et en tendance avec un point toutes les 10 secondes. Les flux reflètent les données observées sur plusieurs jours et plusieurs fois par quart de travail.
Les unités avaient les roues et les diffuseurs nettoyés et réinitialisés, mais aucune modification en 2004 ou 2010 selon les enregistrements du service Air Relief. L'unité Est en 2004 et l'ouest en 2010, l'air de soufflage était dirigé vers l'entrée du compresseur qui, selon les conditions, peut provoquer une détérioration prématurée de la partie interne. Les unités fonctionnent toujours avec cette canalisation. Si les unités fonctionnent de manière significative à l'avenir, cela devrait être vérifié avec l'OEM.
Au cours de la visite du site d'audit d'août 2011, les lectures de données électriques suivantes ont été prises. Les deux unités fonctionnaient à 101-102 psig et avaient l'IBV 100% ouvert et le BOV 100% fermé.
Séchoir à air comprimé Utilisez le profil et les observations
La qualité de l'air comprimé (en termes d'humidité, d'huile et de retrait de particules) est essentielle à la fiabilité des équipements de production. Les séchoirs à air comprimé, les filtres, les drains sont toujours une partie importante d'une évaluation du système. Fonctionnent-ils correctement, les technologies sont-elles désactivées? Dans le cas ci-dessous, nous recommandons que le séchoir soit remplacé par un sécheur de chaleur à compression plus efficace en énergie.
Exemple: le sécheur actuel de l'usine est un sécheur de purgeur Pioneer Pioneer de 4 000 scfm avec un ventilateur de moteur de 17 kW et un réchauffeur de 120 kW. Le sécheur est équipé d'un contrôleur de demande de point de rosée pour éteindre l'air du ventilateur pendant le cycle de refroidissement afin d'éviter la pointe de point de rosée et les bosses thermiques.
Au moment de notre visite en 2002 et 2011 (août), le contrôle de la demande de point de rosée était éteint et le point de rosée de pression était de -40 ° F ou mieux selon le compteur central. C'est un peu suspect.
Données d'exploitation 16 août 2011 - 8h30 à 10h30. La sécheuse utilisait le mode sans chaleur par défaut (300 scfm purge air) de lundi à 14h50 le mercredi 17 août 2011.
Alarme de la carte de contrôle sur
Séchage et chauffage de la tour à gauche / 78 ° F / 95 psig
Tour de la tour droite en régénération de 75 ° F / 10-12 psig
Souffleur éteint
Réchauffeur éteint
L'unité par défaut est 300-scfm sans chaleur
Purge d'air comprimé continuellement (a la même tour depuis plus de 48 heures)
À l'heure actuelle, l'usine utilise un séchoir à dessiccateur purgé par purgeur Pioneer 4,000 scfm, avec une chute de 5 psig. Cette sécheuse fonctionne bien; Cependant, cette unité a un contrôle de la demande de point de rosée qui pourrait économiser environ 20 000 à 22 000 dollars par an si elle était activée et fonctionnelle. Le contrôleur de demande de point de rosée n'est pas activé. Le silencieux d'échappement doit également être remplacé.
L'usine peut également envisager de remplacer les filtres standard par des filtres à haute performance, à couche profonde et à vrac, afin d'augmenter et de réduire la chute de pression.
Il s'agit d'un sécheur relativement ancien avec une vanne obsolète (les vannes de dérivation fuient et continueront à le faire, à moins qu'elles ne soient révisées). À l'heure actuelle, la sécheuse fonctionne en continu en mode sans chaleur avec le souffleur éteint et les radiateurs sont éteints en utilisant probablement 300 scfm d'air comprimé selon le personnel de l'usine. La pression de purge réajustée a été mesurée comme fonctionnant sur les systèmes de données de l'installation à -40 ° F ou mieux. À 14h50 le 17 août 2011, la sécheuse a été réinitialisée au fonctionnement normal et la purge a également été éteinte. Le compresseur Kobelco est passé de 85% de charge (cycle chronométré - 471 scfm) à 40% de charge (cycle chronométré - 221 scfm). Cette situation mettrait le taux de purge à un minimum de 250 scfm. Compte tenu de la dynamique du système d'air, nous acceptons le nombre de 300 scfm de l'usine en tant que volume de purge.
Tableau 3: Sécheuses à air comprimé - Système actuel
Conclusion
Nous espérons que ces tableaux et ces chiffres permettront aux utilisateurs finaux de se renseigner sur les informations qu'ils devraient connaître sur leurs compresseurs et sécheurs actuels. Idéalement, ils posséderont un système de gestion de l'air comprimé capable de leur fournir ces données en temps réel. Sinon, ils engagent les services d'une entreprise pour effectuer une évaluation du système d'air comprimé de l'offre, cela fait partie de l'information qu'ils devraient recevoir - avant de commencer les conversations sur la façon d'améliorer le système.
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