10 lite kända VSD-luftkompressor justerar
Av Ron Marshall för Compress Air Challenge®
Introduktionen av roterande skruvluftskompressorer som styrs av frekvensomriktare (VSD) är en av de bästa innovationerna inom energieffektivitet som introducerats i branschen under de senaste åren. Denna typ av kompressorstyrning kan minska energin som slösas av kompressorer som körs i olastat skick avsevärt. Men typen av VSD-kontroll som erbjuds av olika tillverkare kan skilja sig åt, och vissa av dessa skillnader kan påverka systemets effektivitet. Den här artikeln diskuterar några lite kända justeringar för VSD-kompressorkontroll , inklusive några som använder dolda funktioner som ibland kan implementeras för att öka besparingarna som uppnås genom installationen av denna typ av kompressor.
Observera att dessa åtgärder är exempel på strategier som implementerats i författarens Manitoba Hydro-tjänsteområde. När justeringar gjordes, konsulterades leverantörerna av utrustningen för att inte påverka utrustningens livslängd eller korrekt funktion.
1. Koordinera mål- och start / stoppnivåer.
VSD-kontroller har vanligtvis fyra huvudtrycksinställningar. Tre av dessa är att styra start / stopp eller ladda / lossa tryckband som används när kompressorn går under minsta hastighet. Det återstående är att ställa in VSD-målet, som är där kompressorn kommer att hålla sitt urladdningstryck samtidigt som det varierar hastigheten. Det finns olika standardinställningar programmerade i dessa kontroller när de kommer från fabriken - vissa resulterar i mindre än optimal kompressordrift.
Vissa tillverkare låser VSD-målet till inställningen “start” så att de är exakt samma. Andra tillåter oberoende justering av VSD-målet till alla inställningar inom en fastställd gräns. Där oberoende justering är tillåten finns det vissa förhållanden som kan orsaka problem. Om måltrycket oavsiktligt ställs in ovanför inställningen för start / stopp eller last / lossning, kommer kompressorn alltid att köras fullastad - ett ineffektivt tillstånd för en VSD-kompressor - och kommer att starta / stoppa eller ladda / lossa mellan de båda börpunkterna. Om målbörvärdet oavsiktligt ställs in lägre än tryckbandet, kommer VSD att köra med minsta hastighet medan mellan höga och låga börvärden. Den kommer emellertid inte att löpa inom sitt variabla område om inte trycket faller långt under tryckbandet, vilket är ett annat oönskat tillstånd.
Om målbörvärden är någonstans mellan höga och låga börvärden, är det mycket vanligt att se denna inställning exakt i mitten, och sedan kommer kompressorn omedelbart att rampa till full hastighet när kompressorn uppmanas att starta. Den kommer först att försöka snabbt pressa trycket upp till måltrycket, och sedan minskar hastigheten för att reglera trycket. Detta tillstånd ökar start / stoppfrekvensen för kompressorn och orsakar snabbt förändrade tryckfluktuationer, ibland ett oönskat tillstånd. Denna konfiguration förorsakar också ofta måltrycket att vara högre än vad som krävs, vilket gör att kompressorn förbrukar mer effekt på grund av högre genomsnittligt urladdningstryck. På Manitoba Hydro-territoriet uppmuntras kunderna att ställa in måltrycket vid eller i närheten av start / lastpunkt, vilket resulterar i långsammare kompressorkykling och mer stabilt lägre tryck.
2. Minska start / stoppfrekvensen genom att bredda tryckbandet.
Stabilt och konstant tryck är det ultimata målet för att kontrollera alla tryckluftssystem. De av er som känner till styrning av last / lossning kommer att inse att systemtrycket styrs mellan två börvärden: lasten och lossningspunkten. Denna typ av styrning orsakar en sågtand tryckvågform om den visas på en tidsbaserad tryckdata plot (figur 1). VSD-kompressorer å andra sidan håller trycket vid ett konstant måltryck genom att påskynda eller bromsa ned kompressormotorn.
Figur 1: Typisk sågtandvågform resulterar i högre genomsnittligt tryck än erforderligt, vilket gör att kompressorn går till full belastning när start ökar cykelfrekvensen. - Klicka här för att förstora
Men kompressorerna kan bara bromsa så mycket, med avslaget begränsat av kompressorkomponenternas egenskaper. Det viktigaste som orsakar denna begränsning är kompressormotorn, som inte kan svalna sig tillräckligt vid alltför låga hastigheter. En andra begränsning är skruvkomprimeringselementet, som måste upprätthålla ett visst minimalt varvtal annars kommer interna förluster (läckage tillbaka genom elementet) att bli överdrivna. För att lösa detta problem kommer varje VSD-kompressor att ha en viss minimihastighet där styrning av variabel hastighet tas över av någon annan styrmetod.
Ett vanligt sätt att kontrollera VSD-kompressorer vid flöden under minimihastigheten är att starta / stoppa eller ladda / lossa kompressorn. Detta styrläge producerar också den typiska sågtandvågformen för styrningsläget för last / lossning. Eftersom kompressortillverkare inser att denna sågtandvågform ger oönskade tryckfluktuationer, tenderar vissa tillverkare att leverera kompressorer med mycket smala tryckband, ibland bara 3 till 4 psi breda. Tyvärr kommer ett mycket smalt tryckband, om det installeras i ett system med minimal lagringskapacitet, resulterat i överdriven kompressorstart och stopp, och ibland överdriven smörjmedel.
När VSD-kompressorer först introducerades främjade vissa leverantörer kapacitet för "obegränsad start och stopp". Men sunt förnuft dikterar att införandet av en mekanisk anordning för att säga 50 000 till 100 000 startar per år under de första åren av dess livslängd kan avsevärt minska livslängden för kontrollerna och kompressorkomponenterna.
Att bredda start / stopp-tryckbandet och lägga till betydande systemlagring kommer att minska kompressorcykelfrekvensen när man arbetar under minsta hastighet och tillåter körtider tillräckligt länge för att värma kompressorn till driftstemperaturer. En typisk tumregel som används runt Manitoba Hydro-området är 10 gallon lagring installerad för varje CFM vid minsta hastighet på kompressorn. Att introducera ett bredare tryckband på 10 psi innebär att maximal start- och stoppfrekvens är ungefär en gång var fjärde minut med 50 procent av minsta hastighet.
Förresten, om din kompressor spenderar för mycket tid i det minsta hastighetsområdet, kan du behöva ändra storlek på kompressorn, eller så kan det uppstå problem. Vid minsta hastighet genereras för lite värme. Detta är ett direkt resultat av god effektivitet, vilket kan tillåta att överskottsfuktighet samlas i kompressorsmörjmedlet. I en standardkompressor driver kompressionsvärmen normalt denna fukt.
3. Eliminera obelastad körtid genom att minska inställningen för avlastningstimern.
Styrningen av VSD-kompressorer varierar mellan tillverkare. Vissa tillverkare av kompressorer stängs omedelbart av när trycket når "stopp" -nivån, medan andra fortsätter att köras i oladdat tillstånd. Andra kan fortfarande ha en inställning för lägesval någonstans i kontrollen som gör att du kan välja om kompressorn omedelbart stängs av eller inte. Ett märke räknar antalet startar per timme och tillåter stängning när förhållandena tillåter, sparar ström.
I olastat tillstånd fortsätter skruvkompressorer - oavsett om de är fast hastighet eller VSD - att förbruka energi medan de inte producerar luft, vilket minskar enhetens totala effektivitet. Ofta, när goda tryckluftsdesignmetoder följs, finns det förhållanden där körtimern kan reduceras kraftigt eller till och med ställas in på noll för att undvika detta slösande tillstånd. Den här justeringen måste rensas av din kompressorleverantör för att undvika garantiproblem. Om kompressorn har en tillräckligt bred inställning av tryck, och tillräckligt stor lagring för att arbeta med antalet startar och stopp kan begränsas, kan du undvika problem på grund av överdriven cykling och ändå tillåta effektivare drift.
4. Installera fjärrtrycksavkänning.
Det är vanligt att se VSD-kompressorer håller ett mycket exakt tryck vid sin urladdning, medan anläggningstrycket sjunker på grund av tryckskillnader över rörledningar, filter och lufttorkare. Dessa tryckskillnader kan vara små när flödena är låga, men stora under krav på anläggningens topp. Eftersom det är det ultimata målet att ha ett stabilt anläggningstryck, är det en bra idé att göra kompressorns tryckavkänning fjärr, där det kan göras säkert utan att överskrida kompressorns tryckförmåga. Genom att lägga till en fjärrtrycksgivare kan VSD "se" förbi eventuella tryckfall i kompressorrummet och reglera anläggningstrycket exakt.
Denna åtgärd sparar också energi eftersom måltrycket kan ställas in exakt där det behövs snarare än på en konstgjord hög nivå för att kompensera för tryckskillnaden i värsta fall. När flödena är låga finns det minimal tryckskillnad mellan saneringskomponenter: Därför håller kompressorn sin urladdning låg. Under högre flöden ökar kompressorn automatiskt sitt utloppstryck för att kompensera för tryckskillnaden, men endast under dessa förhållanden.
5. Justera PID-kontrollinställningarna.
Ibland när fjärravkänning implementeras, eller när egenskaperna hos tryckluftbehovet innehåller väldigt varierande belastningar, kommer kompressorn ständigt att överskottas och underskottas av måltrycket. Det finns vissa förhållanden där denna instabilitet resulterar i att kompressorn har instabil kontroll, vilket orsakar en regelbunden sinusformad tryckutgång när kompressorn utan framgång försöker möta måltrycket. På grund av tryckluftens natur fungerar den som en fjäder, har fart och studsar inuti rören. Följaktligen är det ibland svårt att kontrollera tryck exakt. Av dessa skäl lägger VSD-kompressortillverkare PID-kontrollalgoritmer i kompressorerna för att hjälpa till att justera dessa problem och stabilisera trycket. Men tillverkarna ställer helt enkelt in standardinställningarna till genomsnittliga förhållanden, och ditt system kan ha olika egenskaper (figur 2).
Bild 2: Denna kompressor (orange linje) uppvisar instabilitet, vilket kräver en justering av PID-parametrarna. - Klicka här för att förstora
När en VSD-kompressor ständigt undersöker och översöker, påverkar de mekaniska och elektriska spänningarna negativt kompressorn. Om du upptäcker att detta händer på ditt system bör du be din leverantör att komma och göra noggranna justeringar. Det är sällsynt att hitta ett system som inte kan justeras genom att ställa in PID-slingan och / eller lägga till lagringsmottagarkapacitet.
6. Ställ in tidsinställda trycknivåer.
Vissa VSD-kompressorkontroller har interna schemaläggningsfunktioner där olika tryck kan programmeras under olika tider i veckan eller dagen. Utöver detta tillåter vissa kontroller att olika trycknivåer kan programmeras för att svara på positionen för en extern switch. På detta sätt kan kompressorn programmeras att arbeta vid lågt tryck - säger under kvällar och helger - men öka trycket under huvudskift. En extern omkopplare kan också användas för att trigga högre kortsiktiga trycknivåer vid tillfälliga händelser som behöver högre tryck, såsom 110-psi däckpåfyllning, men låter systemet återgå till normala 90-psi-operationer under genomsnittliga förhållanden. Detta sparar energi genom att minska den konstgjorda efterfrågan och det genomsnittliga urladdningstrycket för kompressorn.
7. Eliminera lägsta hastighetsmodulering.
Vissa VSD-kompressorer har också inloppsmoduleringskontroller som används för att få mycket låga avvecklingsfunktioner (i intervallet 12 procent av full belastning) för att få bättre tryckkontroll genom hela kompressordriftsområdet. Tyvärr, liksom kompressorer med fast hastighet, resulterar tillämpningen av modulering på VSD-kompressorer i mindre än optimala effektivitetsnivåer. I vissa fall har dessa moduleringskontroller oavsiktligt justerats för att begränsa inloppsflödet inom kompressordriftens variabla område.
På Manitoba Hydro-territoriet uppmuntrar vi våra kunder att eliminera modulering av VSD-kompressorer genom att justera moduleringsinställningen långt ifrån mål- och start / stopp-tryckbandet. Detta kräver justering av kompressorleverantören och ibland mer systemlagring för att minska start / stoppfrekvensen, men det ökar ofta systemeffektiviteten.
8. Öka inställningarna för minsta hastighet.
Om du undersöker CAGI-kurvan för vissa kompressorer ser du att verkningsgraden (kW / 100 CFM) för de flesta VSD-kompressorer sjunker när kompressorn närmar sig minsta hastighet. Denna effektivitetsnedbrytning varierar med fabrikat och modell av kompressor och verkar vara mer uttalad för mindre kompressorer på 75 hk eller mindre. Ofta begränsar tillverkare minimihastigheten för deras märke av kompressor för att hålla enheterna utanför det ineffektiva intervallet. Om detta inte görs kan kompressorkontrollerna ha en inställning av lägsta hastighet dold i styrparametrarna som kan justeras för att hålla kompressorn vid effektivare, högre minimihastigheter. Denna justering kommer med en avvägning, vilket minskar det variabla bandet.
På Manitoba Hydro-territoriet ber vi våra kunder att öka sina minimihastighetsinställningar, där så är tillämpligt, och lägga till större lagring för att kompensera för denna förändring för att göra kompressorerna mer effektiva. Justering av minsta hastighet görs av kompressorleverantören.
9. Minska inställningarna för maximal hastighet.
Ibland köps en kompressor som är för stor av ett företag i väntan på högre framtida produktionsnivåer. Om en stor kompressor är installerad i ett system med höga toppbelastningar, kan kompressorn bidra till anläggningens högsta efterfrågan och kostar ytterligare elektriska kostnader.
Vissa VSD-kompressorer har en inställning för max varv per minut där kompressorns maximala kW tillfälligt kan minskas. När du gör det tillsammans med ytterligare lagringskapacitet kan denna justering minska elektriska kostnader.
10. Para VSD-kompressor med mindre kompressor.
Ofta, när en VSD-kompressor är installerad som är för stor för lasten, kommer enheten att tillbringa större delen av sin driftstid i start / stopp-läge under det variabla intervallet. De flesta tillverkare kommer att säga att långsiktig drift i detta läge inte är önskvärt på grund av redan nämnda skäl. Detta inträffar ofta i system som matar bilverkstäder eller liknande där medelbelastningen kan vara mycket lätt (10 till 20 procent), men toppflöden kommer att uppstå under drift av stora pneumatiska verktyg. I dessa fall, där storleken på kompressorn inte är praktisk, kan det vara klokt att installera en mycket mindre kompressor, som också kan VSD-kontrolleras för att mata de mycket lilla belastningarna, men som har den stora kompressorn inställd att köras under höga belastningar. På detta sätt skulle varje löpande kompressor, antingen stor eller liten, matcha drifttillståndet och köras inom det optimala lastningsområdet och spara dyra framtida reparationskostnader.
--- http: //www.hqcompressor.com
