10 Tweaks del compressor d’aire VSD poc conegut
De Ron Marshall per a Compressed Air Challenge®
La introducció de compressors d’aire de cargol rotatius controlats per accionaments de velocitat variable (VSDs) és una de les millors innovacions d’eficiència energètica introduïdes a la indústria en els darrers anys. Aquest estil de control del compressor pot reduir significativament l'energia desaprofitada pels compressors que funcionen en estat de descàrrega. Però el tipus de control VSD que ofereixen diversos fabricants pot diferir, i algunes d’aquestes diferències poden afectar l’eficiència del sistema. Aquest article tracta alguns ajustaments poc coneguts sobre el control del compressor VSD , inclosos alguns amb funcions ocultes que de vegades es poden implementar per millorar l'estalvi obtingut per la instal·lació d'aquest tipus de compressors.
Tingueu en compte que aquestes mesures són exemples d’estratègies implementades al territori del servei d’hidro Manitoba. Quan es van efectuar ajustos, es va consultar als proveïdors de l'equip per no afectar la vida útil o el bon funcionament de l'equip.
1. Coordinar els nivells de destinació i d’inici / parada.
Els controls VSD normalment tenen quatre paràmetres de pressió principals. Tres d’aquestes són per controlar les bandes de pressió d’arrencada / parada o de càrrega / descàrrega que s’utilitzen quan el compressor baixa per sota de la velocitat mínima. El que queda és establir l'objectiu VSD, que és on el compressor mantindrà la pressió de descàrrega mentre varia la seva velocitat. Hi ha diversos paràmetres predeterminats programats en aquests controls quan provenen de fàbrica, alguns resultant en un funcionament del compressor menys que òptim.
Alguns fabricants bloquegen l’objectiu de VSD al paràmetre “inici” perquè siguin exactament iguals. Altres permeten l’ajustament independent de l’objectiu VSD a qualsevol configuració dins d’un límit establert. Quan es permet un ajustament independent, hi ha algunes condicions que poden causar problemes. Si la pressió objectiu s’estableix accidentalment per sobre de la configuració d’inici / aturada o de càrrega / descàrrega, el compressor funcionarà sempre carregat completament, condició ineficient per a un compressor VSD, i s’iniciarà / s’aturarà o carregarà / descarregarà entre els dos punts establerts. Si el punt de referència objectiu es fixa involuntàriament per sota de la banda de pressió, el VSD funcionarà a la velocitat mínima mentre que entre els punts de fixació alts i baixos. Tanmateix, no funcionarà en el seu rang variable tret que la pressió caigui molt per sota de la banda de pressió, una altra condició no desitjable.
Si el punt de fixació objectiu es troba en algun lloc entre els punts de fixació alts i baixos, és molt freqüent veure aquesta configuració exactament al centre, i el compressor s'amplirà immediatament a tota velocitat sempre que es demani que es comenci el compressor. Primer intentarà impulsar la pressió fins a la pressió objectiu i, a continuació, reduirà la velocitat per regular la pressió. Aquesta condició augmenta la freqüència d’inici / parada del compressor i provoca fluctuacions ràpides de la pressió, de vegades una condició no desitjable. Aquesta configuració sovint també fa que la pressió objectiu sigui superior a la requerida, per la qual cosa fa que el compressor consumeixi més energia a causa de la pressió de descàrrega mitjana més alta. Al territori hidroelèctric de Manitoba, es recomana als clients que estableixin la pressió objectiu al punt d’inici / càrrega o a prop, donant lloc a un ciclisme del compressor més lent i a pressions més baixes estables.
2. Disminuir la freqüència d’inici / parada ampliant la banda de pressió.
L’objectiu final de controlar qualsevol sistema d’aire comprimit és una pressió estable i estable. Els que coneixeu el control de càrrega / descàrrega s’adonaran que la pressió del sistema es controla entre dos punts establerts: la càrrega i el punt de descàrrega. Aquest tipus de control provoca una forma d'ona de pressió de serra si es visualitza en una trama de dades de pressió basada en el temps (Figura 1). Els compressors VSD, per la seva banda, mantindran la pressió a una pressió objectiu constant mitjançant la velocitat o alentiment del motor del compressor.
Figura 1: La forma d'ona de serra típica dóna lloc a una pressió mitjana superior a la requerida, fent que el compressor es carregui a plena càrrega quan arrenca augmenta la freqüència del cicle. - Feu clic aquí per ampliar
Però els compressors només poden alentir-se molt, amb l’apagat limitat per les característiques dels components del compressor. El principal fet que causa aquesta limitació és el motor del compressor, que no pot refrigerar-se adequadament a velocitats excessivament baixes. Una segona limitació és l’element de compressió del cargol, que ha de mantenir un nombre mínim de rpm o bé les pèrdues internes (les fuites a través de l’element) seran excessives. Per solucionar aquest problema, qualsevol compressor VSD tindrà una certa velocitat mínima on s’utilitza el control de velocitat variable per algun altre mètode de control.
Una forma habitual de controlar els compressors VSD a cabals inferiors a la velocitat mínima és iniciar / aturar o carregar / descarregar el compressor. Aquest mode de control també produeix la forma d'ona de serra típica del mode de control de càrrega / descàrrega. Atès que els fabricants de compressors reconeixen que aquesta forma d'ona de serra produeix fluctuacions indesitjables en la pressió, alguns fabricants solen subministrar compressors amb bandes de pressió molt estretes, de vegades només de 3 a 4 psi. Malauradament, una banda de pressió molt estreta, si s’instal·la en un sistema amb capacitat d’emmagatzematge mínima, donarà lloc a que s’iniciï i s’aturi un compressor excessiu i, de vegades, un excés de lubricant.
Quan es van introduir per primera vegada els compressors VSD, alguns proveïdors estaven promovent la capacitat de "parades i parades il·limitades". Tanmateix, el sentit comú dicta que introduir un dispositiu mecànic per dir de 50.000 a 100.000 comença a l'any en els primers anys de la seva vida pot reduir molt la vida dels controls i dels components del compressor.
L’ampliació de la banda de pressió d’inici / parada i l’afegit d’emmagatzematge important del sistema reduirà la freqüència del cicle del compressor quan funciona per sota de la velocitat mínima i permetrà que els temps d’execució siguin prou llargs per escalfar el compressor fins a temperatures de funcionament. La mida típica de regla general que s’utilitza a l’àrea de la zona hidroelèctrica de Manitoba és de 10 galons d’emmagatzematge instal·lats per a cada cfm a velocitat mínima del compressor. Introduir una banda de pressió més àmplia de 10 psi significa que la freqüència màxima d’arrencada i parada és aproximadament una vegada cada 4 minuts al 50 per cent de la velocitat mínima.
Per cert, si el compressor passa massa temps a l’interval mínim de velocitat, potser haureu de canviar la mida del compressor, o pot ser que es produeixin problemes. A la velocitat mínima, es genera massa poca calor. Es tracta d’un resultat directe d’una bona eficiència, que pot permetre que s’acumuli l’excés d’humitat al lubricant del compressor. En un compressor estàndard, la calor de compressió normalment desprèn aquesta humitat.
3. Elimineu el temps d'execució descarregat reduint la configuració del temporitzador de descàrrega.
El control dels compressors VSD varia segons els fabricants. Algunes marques de compressors s’apaguen immediatament quan la pressió arriba al nivell de “parada”, mentre que d’altres continuen funcionant en estat de descàrrega. Altres poden tenir una configuració de selecció de mode en algun lloc del control que permet seleccionar si el compressor s'apaga o no immediatament. Una marca compta el nombre d’inicis per hora i permet apagar-se quan les condicions ho permetin, estalviant energia.
Quan es troben en estat de descàrrega, els compressors de cargol, ja siguin de velocitat fixa o VSD, continuen consumint energia sense produir aire, reduint l’eficiència general de la unitat. Sovint, quan se segueixen les bones pràctiques de disseny d’aire comprimit, existeixen condicions on el temporitzador d’execució es pot reduir molt, o fins i tot ajustar-se a zero per evitar aquest malbaratament. El vostre proveïdor de compressors ha de ser esborrat per evitar problemes de garantia. Si el compressor té una configuració de pressió prou àmplia i es pot limitar l’emmagatzematge suficient per treballar amb el nombre d’inicis i parades, podeu evitar problemes a causa d’un excés de ciclisme i permetre encara un funcionament més eficient.
4. Instal·leu teledetecció.
És freqüent veure que els compressors VSD mantenen una pressió molt precisa a la seva descàrrega, mentre que la pressió de la planta cau per diferències de pressió a les canonades, filtres i assecadors d'aire. Aquests diferencials de pressió poden ser petits quan els cabals són baixos, però grans durant les exigències màximes de les plantes. Com que l'objectiu final és tenir una pressió estable de la planta, és convenient fer una detecció de la pressió del compressor a distància, on es pot fer amb seguretat sense superar la capacitat de pressió del compressor. L’addició d’un sensor de pressió remot permet al VSD “veure” més enllà de les baixades de pressió a la sala del compressor i regular precisament la pressió de la planta.
Aquesta mesura també permet estalviar energia perquè la pressió objectiu pot establir-se exactament allà on es necessita, més que no pas a un nivell artificialment alt per compensar el pitjor diferencial de pressió. Quan els cabals són baixos, hi ha un diferencial de pressió mínim en els components de neteja. Per tant, el compressor manté la descàrrega baixa. Durant els cabals més elevats, el compressor augmentarà automàticament la seva pressió de descàrrega per compensar el diferencial de pressió, però només durant aquestes condicions.
5. Ajusteu la configuració del control PID.
De vegades, quan s’implementa la teledetecció o quan les característiques de la demanda d’aire comprimit contenen càrregues àmpliament variades, el compressor depèn constantment i baixarà de la pressió objectiu. Hi ha algunes condicions en què aquesta inestabilitat produeix que el compressor tingui un control inestable, provocant una sortida de pressió sinusoidal regular a mesura que el compressor intenta sense èxit complir la pressió objectiu. A causa de la naturalesa de l'aire comprimit, actua com un ressort, té impuls i es rebota a l'interior de les canonades. En conseqüència, de vegades és difícil controlar la pressió amb precisió. Per aquests motius, els fabricants de compressors VSD van posar algoritmes de control PID als compressors per ajudar a ajustar aquests problemes i estabilitzar la pressió. Però els fabricants simplement ajusten les configuracions predeterminades a les condicions mitjanes i és possible que el vostre sistema tingui característiques diferents (figura 2).
Figura 2: Aquest compressor (línia taronja) presenta inestabilitat, requerint un ajust dels paràmetres PID. - Feu clic aquí per ampliar
Quan un compressor VSD contínuament detecta i depassa, les tensions mecàniques i elèctriques afecten negativament el compressor. Si trobeu que això està passant al vostre sistema, heu de demanar al proveïdor que vingui a fer ajustaments curosos. És rar trobar un sistema que no es pugui ajustar ajustant el bucle PID i / o afegint la capacitat del receptor d’emmagatzematge.
6. Establiu els nivells de pressió cronometrada.
Alguns controls del compressor VSD tenen capacitat de programació interna on es poden programar diferents pressions durant diferents moments de la setmana o del dia. A més d’això, alguns controls permeten programar diferents nivells de pressió per respondre a la posició d’un commutador extern. D’aquesta manera, el compressor es pot programar per funcionar a baixa pressió -diguem durant les nits i els caps de setmana- però augmenta la pressió durant els torns principals. També es pot utilitzar un interruptor extern per desencadenar nivells de pressió a curt termini més elevats durant esdeveniments puntuals que necessiten una pressió més elevada, com per exemple el farciment de pneumàtics de 110 psi, però permeten que el sistema torni a les operacions normals de 90 psi en condicions mitjanes. Això estalvia energia reduint la demanda artificial i la pressió mitjana de descàrrega del compressor.
7. Eliminar la modulació de velocitat mínima.
Alguns compressors VSD també tenen controls de modulació d’entrada que s’utilitzen per obtenir unes capacitats de descens molt baixes (en un rang del 12 per cent de la càrrega completa) per obtenir un millor control de la pressió mitjançant la gamma completa del funcionament del compressor. Malauradament, com els compressors de velocitat fixa, l’aplicació de la modulació en compressors VSD resulta inferior als nivells d’eficiència òptims. En alguns casos, aquests controls de modulació han estat ajustats inadvertidament per restringir el flux d’entrada dins del rang variable del funcionament del compressor.
Al territori de Manitoba Hydro, animem als nostres clients a eliminar la modulació de compressors VSD ajustant el paràmetre de modulació molt lluny de l’objectiu i la banda de pressió d’inici / parada. Això requereix l’ajust per part del proveïdor del compressor i de vegades més emmagatzematge del sistema per reduir la freqüència d’inici / parada, però sovint augmenta l’eficiència del sistema.
8. Incrementeu la configuració de la velocitat mínima.
Si examines la corba CAGI d'alguns compressors, veuràs que l'eficiència (kW / 100 cfm) de la majoria de compressors VSD es deixa caure a mesura que el compressor s'apropa a la velocitat mínima. Aquesta degradació d'eficiència varia amb la marca i el model del compressor, i sembla ser més acusada per a compressors menors de 75 CV o menys. Sovint, els fabricants limiten la velocitat mínima de la seva marca de compressor per mantenir les unitats fora del rang ineficient. Si no es fa això, els controls del compressor poden tenir una configuració de velocitat mínima oculta en els paràmetres de control que es poden ajustar per mantenir el compressor a velocitats mínimes més eficients i més altes. Aquest ajustament comporta una reducció de la banda variable.
Al territori hidroelèctric de Manitoba, demanem als nostres clients que augmentin la seva configuració de velocitat mínima, si escau, i que afegim un emmagatzematge més gran per compensar aquest canvi per fer els compressors més eficients. L'ajust de la velocitat mínima es realitza pel proveïdor del compressor.
9. Reduïu la configuració de velocitat màxima.
De vegades, la companyia compra un compressor massa gran en previsió de majors nivells de producció futurs. Si un compressor gran està instal·lat en un sistema amb càrregues elevades altes, el compressor pot contribuir a les despeses de demanda màxima de la instal·lació, costant costos elèctrics addicionals.
Alguns compressors VSD tenen una configuració de rpm màxima on es pot reduir temporalment el màxim de kW del compressor. Si es fa en combinació amb la capacitat d'emmagatzematge addicional, aquest ajust pot reduir els costos elèctrics.
10. Combina compressor VSD amb compressor més petit.
Sovint, quan s’instal·la un compressor VSD massa gran per a la càrrega, la unitat passarà la major part del seu temps de funcionament en mode d’inici / parada per sota del rang variable. La majoria de fabricants us diran que el funcionament a llarg termini en aquest mode no és desitjable per raons ja esmentades. Això sol produir-se en sistemes que alimenten botigues de reparació d'automòbils o similars, en què la càrrega mitjana pot ser molt lleugera (del 10 al 20 per cent), però els fluxos màxims es produiran durant l'operació de grans eines pneumàtiques. En aquests casos, quan la mida del compressor no és pràctica, pot ser convenient instal·lar un compressor molt més petit, que també es podria controlar per VSD per alimentar les càrregues molt lleugeres, però tenir el gran compressor configurat per funcionar durant càrregues elevades. D’aquesta manera, cada compressor en marxa, gran o petit, coincidiria amb l’estat de funcionament i funcionaria dins del rang de càrrega òptim, estalviant costos de reparació futurs costosos.
--- http: //www.hqcompressor.com
