11 راهکار برای بهبود بهره وری انرژی در سیستم های هوای فشرده

85 درصد از انرژی مصرفی سیستم های هوای فشرده بصورت حرارتی تلف شده و از دست می رود …..

بسیاری از تجهیزاتی که در مکان های خاص و منحصر بفرد از یک کارخانه نساجی واقع شده اند ، به مصرف مقادیر زیادی از هوای فشرده  نیاز دارند. اما احتمال ایجاد نشتی در این نوع مصارف زیاد است. مکان هایی که بیشتر می توانند مشکوک به بروز نشت باشند، بترتیب زیر است:

• نقاط اتصال رزوه شده (ایجاد شیار برای پیچ و مهره)
• اتصالات شلنگ لاستیک
• شیر برقی ها
• رگولاتور
• واشرهای اتصالی و …
• در تجهیزات قدیمی پنوماتیک (تجهیزاتی که قدیمی شده اند)

نشت هوا در عملیات بافندگی بسیار معمول است و می تواند بسیار بزرگ باشد؛
این دقیقا یک هزینه نامرئی بزرگ است و ممکن است فشار کاهش یافته،
باعث ایجاد اختلال در عملکرد رنگرزی ماشین آلات شود.

کارخانه های تولید که ساختار یکپارچه ای دارند،
شامل عملیات بافندگی،
باید سیستم های هوای فشرده را همانند حوزه های مربوط به رنگرزی و تکمیل کار، چک کنند.

بیشتر از 85٪ از انرژی الکتریکی ورودی به یک کمپرسور هوا، بصورت انرژی گرمایی از دست می رود و تلف می شود و کمتر از 15٪  از انرژی الکتریکی، برای تبدیل شدن به انرژی پنوماتیک هوای فشرده ، مصرف می شود.

” این باعث می شود که در مقایسه با سایر حامل های انرژی، هوای فشرده حامل انرژی گران قیمت باشد.

فرصت های بسیاری برای کاهش مصرف انرژی در سیستم های هوای فشرده (کمپرسور ها) وجود دارد.

توصیه می شود،برای عملکرد و صرفه جویی بهینه از یک رویکرد سیستمی استفاده شود.

یک مثال از نمودارهوای فشرده در کارخانه:

در زیر، فرصت های صرفه جویی در انرژی برای سیستم هوای فشرده ارائه شده است:

همچنین، ارزیابی انرژی برای سیستم های هوای فشرده (ASME) یک استاندارد منتشر کرده است که ارزیابی سیستم هوای فشرده را نیز پوشش می دهد که به عنوان یک گروه از زیر سیستمهای مجموعه های یکپارچه از اجزای سازنده،
برای استفاده مداوم، قابل اعتماد و کارآمد از انرژی  تعریف شده اند.

در این استاندارد، روش انجام یک ارزیابی انرژی دقیق از سیستم هوای فشرده،
همانند فرصت های بهره وری انرژی، توصیف و توضیح داده می شود.

1. کاهش تقاضا

2. تعمیر و نگهداری

3. مانیتورینگ

4. کاهش نشت (در لوله ها و تجهیزات)

5. دریچه تخلیه میعانات الکترونیکی (ECDTs)

6. کاهش دمای هوای ورودی

7. به حداکثر رساندن فشار مجاز نقطه شبنم در مکش هوا

8. بهینه سازی کمپرسور برای سازگار شدن با بار خود

9. اندازه مناسب لوله

10. بازیابی( ریکاوری) گرما

11. نصب و راه اندازی  اینورتر یا همان درایوهایی با سرعت قابل تنظیم (ASDS)-(VFD)

1.کاهش تقاضا

به دلیل هزینه های عملیاتی نسبتا گران سیستم های هوای فشرده ، باید از حداقل مقدار هوای فشرده در کوتاه ترین زمان ممکن برای نظارت مداوم و اندازه گیری مجدد وزن در برابر جایگزین ها استفاده شود.

2.تعمیر و نگهداری

نگهداری نامناسب می تواند میزان بهره وری تراکم را کاهش دهد، باعث افزایش نشت هوا و یا تنوع در میزان فشار شود و منجر به افزایش درجه حرارت عملیات ،
کنترل ضعیف رطوبت و آلودگی بیش از حد شود.

تعمیر و نگهداری بهتر ، باعث کاهش این مشکلات و صرفه جویی در انرژی خواهد شد.

3.مانیتورینگ ( نظارت)

می توان با نظارت بر استفاده مناسب از ابزار و تجهیزات، از مقوله ی تعمیر و نگهداری حمایت کرد

که شامل موارد زیر است:

• فشار سنج در هر گیرنده و یا خط شاخه اصلی و فشار سنج دیفرانسیل در سراسر خشک کن ها، فیلترها، و غیره.
• دما سنج در سراسر کمپرسور و سیستم خنک کننده آن برای تشخیص جرم گرفتگی و انسداد.
• کنتور جریان متر، برای اندازه گیری مقدار هوای استفاده شده.
• اندازه گیری دمای نقطه شبنم، برای نظارت بر اثربخشی خشک کن های هوا.
• اندازه گیری هر کیلووات ساعت و هر ساعت از اجرا بر روی درایو کمپرسور.

4.کاهش نشتی (در لوله ها و تجهیزات)

نشت باعث افزایش هزینه های انرژی کمپرسور و هزینه های تعمیر و نگهداری آن می شود.

شایع ترین مناطق برای نشت عبارتند از:

• کوپلینگ،

• شیلنگ،

• لوله،

• اتصالات،

• تنظیم کننده فشار،

• دریچه میعانات باز و

• دریچه توقف،

• اتصالات لوله،

• قطع و

• محل درزگیری و مهر و موم کردن اتصالات رزوه شده

وصل نمودن سریع اتصالات ، همیشه می تواند باعث بروز نشتی گردد و باید از آن اجتناب کرد.

علاوه بر افزایش مصرف انرژی، نشتی می تواند باعث ایجاد سیستم های پنوماتیک / کارآیی کمتر تجهیزات و اثر نامطلوب بر تولید، کوتاه شدن عمر تجهیزات و منجر به نیاز بیشتر برای تعمیر و نگهداری و افزایش خرابی برنامه ریزی نشده شود.

یک کارخانه معمولی که به خوبی از آن نگهداری نشده ، معمولا می تواند دارای نرخ نشتی بین 20 تا 50 درصد از کل ظرفیت تولید هوای فشرده را داشته باشد (اینگرسول رند 2001).

” تعمیر و نگهداری مداوم سیستم های هوای فشرده و جلوگیری از نشت می تواند این عدد را گاهی اوقات به کمتر از 10٪ نیز کاهش دهد.

آمار و ارقام مشابه توسط کرگل و همکاران (2000) نقل شده است.

به طور کلی، کاهش 20 درصدی  مصرف انرژی سالانه،در سیستم های هوای فشرده، برای تثبیت میزان نشتی پیش بینی شده است (Radgen & Blaustein, 2001).

یک راه ساده برای تشخیص نشتی های بزرگ، بکارگیری آب و صابون در مناطق مشکوک به نشت است.

بهترین راه، استفاده از یک آشکارساز آکوستیک مافوق صوت است که می تواند صداهای خش خش با فرکانس بالا را که با نشت هوا مرتبط است تشخیص دهد.

5.دریچه های تخلیه میعانات الکترونیکی (ECDTs)

با توجه به ضرورت حذف میعانات گازی از سیستم، خروج مداوم ،
ناشی از وادار کردن یک گیرنده برای باز کردن دریچه تخلیه،
اغلب بعنوان یک روش عملیاتی نرمال و طبیعی به حساب می آید اما از نظر مقدارهوای نشت یافته ،
بشدت بی فایده و پرهزینه است.

راه حل این کار نصب تله های ابگیر برودتی و نصب شیر های تخلیه زمان دار است تا از نشت دایمی باد برای جلوگیری از جمع شدن اب در منابع هوای فشرده جلوگیری کرد.

دریچه های تخلیه میعانات الکترونیکی (ECDTs) قابلیت اطمینان بهبود یافته ای را پیشنهاد می کنند که بسیار کارآمد بوده و تقریبا هیچ هوایی در زمان بازگشت میعانات، به هدر نمی رود.

دوره بازپرداخت، به مقدار نشتی کاهش یافته بستگی دارد و توسط فشار، ساعت های عملیات، اندازه فیزیکی نشت و هزینه های برق تعیین می شود.

6.کاهش دمای هوای ورودی

کاهش دمای هوای ورودی ، میزان انرژی استفاده شده توسط کمپرسور را کاهش می دهد.

در بسیاری از کارخانه ها،
امکان کاهش دمای این هوای ورودی،
از طریق در نظر گرفتن مکش در خارج از ساختمان، وجود دارد.

واردات هوای تازه ، بسته به محل ورودی هوای کمپرسور، دارای یک زمان تاخیر (تا 5 سال) در جبران هزینه ها می باشد.

به عنوان یک قاعده تخمینی، هر  C °3 کاهش دما، باعث صرفه جویی1٪ درصدی در استفاده از انرژی های کمپرسور خواهد شد (CADDET,1997; Parekh, 2000).

7.به حداکثر رساندن فشار مجاز نقطه شبنم در مکش هوا

خشک کنی را انتخاب کنید که دارای حداکثر فشار مجاز نقطه شبنم و بهترین بهره وری است.
یک حساب سرانگشتی این است که عامل های (مواد رطوبت گیر) خشک کننده در خشک کن ها ، 7 تا 14٪ و خشک کن های یخچالی 1 تا 2 درصد از کل انرژی کمپرسور را مصرف می کنند.

استفاده از یک خشک کن با یک نقطه شبنم شناور را در نظر بگیرید.

توجه داشته باشید که زمانی که خطوط پنوماتیک در معرض شرایط انجماد قرار می گیرند ،خشک کن های یخچالی را نبابد بعنوان یک گزینه ( راهکار) در نظر گرفت.

8.بهینه سازی کمپرسور برای سازگار شدن با بار خود

مدیران و پرسنل کارخانه، بدلیل حاشیه ایمنی و یا پیش بینی ظرفیت های اضافی در آینده ،
تمایل دارند تجهیزاتی بزرگتر از آنچه مورد نیاز است،
خریداری کنند (که در واقع درست است)، اما با توجه به این واقعیت که کمپرسورها انرژی بیشتری را در طول عملیات پارت لود ( بخشی از بار مورد نظر) مصرف می کنند، این چیزی است که باید از آن اجتناب شود.

و راهکار بهتر این است که به جای انتخاب یک کمپرسور با ظرفیت بالا میتوان دو یا سه کمپرسور با ظرفیت های پایین تر خریداری نمود و با نصب اینورتر و تجهیزات اتوماسیون کمپرسور ها رو در زمان نیاز وار شبکه کرد.

حجم هوای مورد نیاز شما  با مدیریت درست و استاندارد کمپرسور ها توسط اینورتر در حال تامین است .

برخی از کارخانه ها ،سیستم های مدولار با چندین کمپرسور کوچکتر را برای مطابقت با نیازهای هوای فشرده در یک مسیر  مدولار، نصب کرده اند یا برای تنظیم سطح تولید با مصرف از یک اینورتر فرکانس متغیر (VFD) استفاده میکنند.برای نصب و اجرای سیستم های پارالل و انرژی سیوینگ در کاربرد سیستم های هوای فشرده میتوانید با مهندسین گروه مهندسی الکترومارکت تماس حاصل فرمایید.

در برخی موارد، فشار مورد نیاز بسیار پایین است که در این حالت ، می توان از یک دمنده به جای یک کمپرسور برای برطرف نمودن نیاز استفاده نمود. که اجازه می دهد مقدار قابل توجهی از انرژی صرفه جویی شود زیرا یک دمنده تنها به  بخش کوچکی از مقدار قدرتی که توسط کمپرسور مورد نیاز است، نیاز خواهد داشت.

9.اندازه مناسب لوله

لوله ها باید به منظور عملکرد مطلوب و یا سایز بندی ( اندازه گذاری) مجدد برای مطابقت با سیستم کمپرسور، به درستی سایز بندی و بکار گرفته شوند.

اندازه نامناسب لوله می تواند باعث کاهش فشار، افزایش نشت و افزایش هزینه های تولید شود.

افزایش قطر لوله معمولا مصرف انرژی سالانه کمپرسور را بمیزان 3 درصد کاهش می دهد.

10.بازیابی ( ریکاوری) گرما

همانطور که در ابتدای مقاله عنوان شد، بیش از 85٪ از انرژی الکتریکی استفاده شده توسط کمپرسور هوای فشرده صنعتی، به گرما تبدیل می شود.

یک کمپرسور 150 اسب بخاری می تواند حرارتی معادل با یک هیتر مقاومت الکتریکی 90 کیلو واتی و یا یک دستگاه گرم کننده گاز طبیعی با  MJ/H 422 در هنگام کار را ایجاد کند.

برای محاسبه دقیق تر و تبدیل واحد های مورد نیاز میتوانید به سایت های تبدیل واحد مراجعه فرمایید.

در بسیاری از موارد، یک واحد بازیابی حرارت می تواند 50 تا 90 درصد از انرژی حرارتی موجود برای گرم کردن فضا، فرآیند صنعتی حرارت ، گرم کردن آب ، ساختن گرمایش هوا، دمای پیش گرمایش آب دیگ بخار، خشک کردن صنعتی ، فرآیندهای پاک سازی صنعتی ، پمپ های حرارتی، لوندرس یا مخازن هوای کشیده شده برای مشعل نفت را بهبود بخشد.

با داشتن کمپرسور بزرگ آب سرد ، بهبود بازده بین 50 تا 60 درصد معمول است.

در زمان استفاده برای گرمایش فضا، مقدار حرارت بازیافت شده، تا 20٪ از انرژی سالانه مورد استفاده در سیستم های هوای فشرده است.

[ جبران هزینه معمولا کمتر از یک سال است.]

در برخی موارد، سیستم های هوای فشرده ، در خشک کن های یخچالی ، به طور قابل توجهی تا دمای زیر نقطه شبنم خود سرد می شود تا بخار آب موجود در هوا را متراکم و حذف کند.

گرمای تلف شده ناشی از این افتر کولرها، قابلیت احیای مجدد و استفاده برای گرمایش فضا، گرمایش آب خوراک و یا حرارت مربوط به فرایند را دارد.

11.نصب و راه اندازی اینورتر های فرکانس متغیر (ASDS) یا (VFD)

هنگامی که تغییرات زیادی در دمای بار و/ یا دمای محیط وجود دارد، نوسانات زیادی در بار کمپرسور و در بهره وری از آن وجود خواهد داشت.

در این موارد ، نصب  اینورتر های فرکانس متغیر ممکن است در دوره باز پرداخت قابل توجه، نتیجه دهد.

تجربه مکتوب و قابل استناد الکترومارکت در نصب حد اقل 50 عدد اینورتر های فرکانس متغیر در سیستم های کمپرسور دوار (کمپرسور هوای فشرده/کمپرسور سیستم های برودتی/کمپرسور سیستم های CNG)، توانسته به میزان 25% تا 55% در مصرف سالانه انرژی سیستم هوای فشرده صرفه جویی کند.

گروه مهندسی الکترومارکت مفتخر است که سیستم کاهش مصرف انرژی در سیستم های هوای فشرده را در بیش از 50 کارخانه بزرگ اجرا نموده است و نتایج شگفت انگیزی از این اجرا برداشت کرده است.

نظرات شما عزیزان باعث افزایش سطح کیفی ما میشود.

ایا راهکار دیگری برای کاهش مصرف انرژی در کمپرسور ها به نظر شما میرسد؟

خوشحال میشویم تجربیات شما عزیزان را به این مقاله اضافه کنیم در قسمت نظرات تجربیات خود را با ما به اشتراک بگذارید.[