10 Tweaks Kompresor Udara VSD Yang Sedikit Dikenal
Oleh Ron Marshall untuk Compressed Air Challenge®
Pengenalan kompresor udara sekrup putar yang dikendalikan oleh variable speed drive (VSD) adalah salah satu inovasi efisiensi energi terbaik yang diperkenalkan ke industri dalam beberapa tahun terakhir. Gaya kontrol kompresor ini dapat secara signifikan mengurangi energi yang terbuang oleh kompresor yang beroperasi dalam kondisi tanpa beban. Tetapi jenis kontrol VSD yang ditawarkan oleh berbagai pabrikan dapat berbeda, dan beberapa perbedaan ini dapat memengaruhi efisiensi sistem. Artikel ini membahas beberapa tweak yang diketahui untuk kontrol kompresor VSD , termasuk beberapa menggunakan fitur tersembunyi yang kadang-kadang dapat diterapkan untuk meningkatkan penghematan yang diperoleh dengan pemasangan kompresor jenis ini.
Perhatikan bahwa langkah-langkah ini adalah contoh strategi yang diterapkan di wilayah layanan Hydro Manitoba penulis. Di mana penyesuaian dilakukan, pemasok peralatan dikonsultasikan agar tidak mempengaruhi umur atau operasi peralatan yang tepat.
1. Mengkoordinasikan target dan level start / stop.
Kontrol VSD biasanya memiliki empat pengaturan tekanan utama. Tiga di antaranya adalah untuk mengontrol jalur tekanan start / stop atau beban / unload yang digunakan ketika kompresor berjalan di bawah kecepatan minimum. Yang tersisa adalah untuk menetapkan target VSD, di mana kompresor akan menahan tekanan pelepasannya sambil memvariasikan kecepatannya. Ada berbagai pengaturan default yang diprogram ke dalam kontrol ini ketika berasal dari pabrik - beberapa menghasilkan operasi kompresor yang kurang optimal.
Beberapa produsen mengunci target VSD ke pengaturan "mulai" sehingga mereka persis sama. Lainnya memungkinkan penyesuaian independen dari target VSD ke pengaturan apa pun dalam batas yang ditentukan. Ketika penyesuaian independen diizinkan, ada beberapa kondisi yang dapat menyebabkan masalah. Jika tekanan target diatur secara tidak sengaja di atas pengaturan start / stop atau load / unload, kompresor akan selalu berjalan dengan muatan penuh - kondisi yang tidak efisien untuk kompresor VSD - dan akan mulai / berhenti atau memuat / membongkar antara dua titik setel. Jika titik setel target secara tidak sengaja diatur lebih rendah dari pita tekanan, maka VSD akan berjalan pada kecepatan minimum sementara di antara titik setel tinggi dan rendah. Namun, itu tidak akan berjalan dalam kisaran variabel kecuali jika tekanan turun jauh di bawah pita tekanan, kondisi lain yang tidak diinginkan.
Jika titik setel target berada di antara titik setel tinggi dan rendah, sangat umum untuk melihat pengaturan ini tepat di tengah, dan kemudian kompresor akan segera melaju ke kecepatan penuh setiap kali kompresor dipanggil untuk memulai. Pertama-tama ia akan mencoba untuk mendorong tekanan dengan cepat ke tekanan target, dan kemudian akan mengurangi kecepatan untuk mengatur tekanan. Kondisi ini meningkatkan frekuensi start / stop kompresor dan menyebabkan fluktuasi tekanan yang berubah dengan cepat, terkadang merupakan kondisi yang tidak diinginkan. Konfigurasi ini juga sering menyebabkan tekanan target lebih tinggi dari yang dibutuhkan, oleh karena itu menyebabkan kompresor mengkonsumsi lebih banyak daya karena tekanan discharge rata-rata yang lebih tinggi. Di wilayah Hydro Manitoba, pelanggan didorong untuk mengatur tekanan target pada atau di dekat titik start / beban, menghasilkan siklus kompresor yang lebih lambat, dan tekanan rendah yang lebih stabil.
2. Kurangi frekuensi mulai / hentikan dengan memperluas pita tekanan.
Tekanan stabil dan konstan adalah tujuan akhir dalam mengendalikan sistem udara bertekanan. Anda yang terbiasa dengan kontrol muat / bongkar akan menyadari bahwa tekanan sistem dikendalikan antara dua titik yang ditetapkan: beban, dan titik bongkar. Jenis kontrol ini menyebabkan gelombang tekanan gigi gergaji jika dilihat pada plot data tekanan berbasis waktu (Gambar 1). Sebaliknya, kompresor VSD akan menjaga tekanan pada tekanan target konstan dengan mempercepat atau memperlambat motor kompresor.
Gambar 1: Bentuk gelombang gigi gergaji yang khas menghasilkan tekanan rata-rata yang lebih tinggi dari yang dibutuhkan, menyebabkan kompresor menjadi beban penuh ketika mulai meningkatkan frekuensi siklus. - Klik di sini untuk memperbesar
Tetapi kompresor hanya dapat melambat begitu banyak, dengan pergantian dibatasi oleh karakteristik komponen kompresor. Hal utama yang menyebabkan keterbatasan ini adalah motor kompresor, yang tidak dapat mendinginkan dirinya sendiri secara memadai pada kecepatan rendah yang berlebihan. Batasan kedua adalah elemen kompresi ulir, yang harus mempertahankan rpm minimum tertentu atau jika tidak kerugian internal (kebocoran kembali melalui elemen) akan menjadi berlebihan. Untuk mengatasi masalah ini, setiap kompresor VSD akan memiliki kecepatan minimum tertentu di mana kontrol kecepatan variabel diambil alih oleh beberapa metode kontrol lainnya.
Cara umum mengendalikan kompresor VSD pada aliran di bawah kecepatan minimum adalah dengan memulai / menghentikan atau memuat / membongkar kompresor. Mode kontrol ini juga menghasilkan bentuk gelombang gigi tipikal dari mode kontrol muat / bongkar. Karena pabrikan kompresor mengetahui bahwa bentuk gelombang gigi gergaji ini menghasilkan fluktuasi tekanan yang tidak diinginkan, beberapa pabrikan cenderung memasok kompresor dengan pita tekanan yang sangat sempit, terkadang hanya selebar 3 hingga 4 psi. Sayangnya, pita tekanan yang sangat sempit, jika dipasang pada sistem dengan kapasitas penyimpanan minimal, akan menghasilkan kompresor mulai dan berhenti yang berlebihan, dan terkadang pelumas yang berlebihan terbawa.
Ketika kompresor VSD pertama kali diperkenalkan, beberapa pemasok mempromosikan kemampuan "mulai dan berhenti tanpa batas". Namun, akal sehat menentukan bahwa memperkenalkan alat mekanis untuk mengatakan 50.000 hingga 100.000 dimulai per tahun dalam beberapa tahun pertama masa pakainya dapat sangat mengurangi umur kontrol dan komponen kompresor.
Pelebaran pita tekanan start / stop dan penambahan penyimpanan sistem yang signifikan akan mengurangi frekuensi siklus kompresor ketika beroperasi di bawah kecepatan minimum dan memungkinkan waktu pengoperasian yang cukup lama untuk memanaskan kompresor hingga mencapai suhu operasi. Ukuran aturan praktis yang digunakan di sekitar area Manitoba Hydro adalah 10 galon penyimpanan yang dipasang untuk setiap cfm dengan kecepatan minimum kompresor. Memperkenalkan pita tekanan 10 psi yang lebih luas berarti frekuensi mulai dan henti maksimum adalah sekitar sekali setiap 4 menit pada 50 persen dari kecepatan minimum.
By the way, jika kompresor Anda menghabiskan terlalu banyak waktu dalam kisaran kecepatan minimum, Anda mungkin perlu mengubah ukuran kompresor Anda, atau masalah dapat terjadi. Pada kecepatan minimum, terlalu sedikit panas yang dihasilkan. Ini adalah hasil langsung dari efisiensi yang baik, yang dapat memungkinkan kelembaban berlebih menumpuk di pelumas kompresor. Dalam kompresor standar, panas kompresi biasanya menghilangkan kelembaban ini.
3. Hilangkan run time yang tidak diturunkan dengan mengurangi pengaturan timer yang tidak terisi.
Kontrol kompresor VSD bervariasi di setiap pabrik. Beberapa merek kompresor segera mati ketika tekanan mencapai level "berhenti", sementara yang lain terus berjalan dalam keadaan tidak diturunkan. Yang lain mungkin masih memiliki pengaturan pemilihan mode di suatu tempat di kontrol yang memungkinkan Anda untuk memilih apakah kompresor langsung mati atau tidak. Satu merek menghitung jumlah awal per jam dan memungkinkan dimatikan ketika kondisi memungkinkan, menghemat daya.
Ketika dalam keadaan tidak dibongkar, kompresor ulir - baik itu kecepatan tetap atau VSD - terus mengkonsumsi energi sambil tidak menghasilkan udara, mengurangi efisiensi keseluruhan unit. Seringkali, ketika praktik desain udara tekan yang baik diikuti, kondisi ada di mana timer berjalan dapat sangat dikurangi, atau bahkan diatur ke nol untuk menghindari kondisi yang boros ini. Tweak ini perlu dibersihkan oleh pemasok kompresor Anda untuk menghindari masalah garansi. Jika kompresor memiliki pengaturan tekanan yang cukup lebar, dan penyimpanan yang cukup besar untuk bekerja dengan jumlah start dan stop dapat dibatasi, Anda dapat menghindari masalah karena bersepeda berlebihan dan masih memungkinkan operasi yang lebih efisien.
4. Pasang pengindraan tekanan jarak jauh.
Adalah umum untuk melihat kompresor VSD menahan tekanan yang sangat tepat pada saat dilepaskan, sementara tekanan pabrik merosot karena perbedaan tekanan di perpipaan, filter dan pengering udara. Perbedaan tekanan ini mungkin kecil ketika aliran rendah, tetapi besar selama permintaan puncak pabrik. Karena memiliki tekanan instalasi yang stabil adalah tujuan akhir, itu adalah ide yang baik untuk membuat penginderaan tekanan kompresor menjadi jauh, di mana hal itu dapat dilakukan dengan aman tanpa melebihi kemampuan tekanan kompresor. Menambahkan sensor tekanan jarak jauh memungkinkan VSD untuk "melihat" melewati setiap penurunan tekanan di ruang kompresor dan secara tepat mengatur tekanan pabrik.
Ukuran ini juga menghemat energi karena tekanan target dapat diatur tepat di tempat yang dibutuhkan daripada pada tingkat yang terlalu tinggi untuk mengkompensasi perbedaan tekanan terburuk. Ketika aliran rendah, ada perbedaan tekanan minimal di seluruh komponen pembersihan: Oleh karena itu, kompresor menjaga debitnya rendah. Selama aliran yang lebih tinggi, kompresor akan secara otomatis meningkatkan tekanan buangannya untuk mengkompensasi perbedaan tekanan, tetapi hanya selama kondisi ini.
5. Sesuaikan pengaturan kontrol PID.
Kadang-kadang ketika penginderaan jarak jauh dilaksanakan, atau ketika karakteristik permintaan udara terkompresi mengandung beban yang sangat bervariasi, kompresor akan terus-menerus melakukan overshoot dan menurunkan tekanan target. Ada beberapa kondisi di mana ketidakstabilan ini mengakibatkan kompresor memiliki kontrol yang tidak stabil, menyebabkan keluaran tekanan sinusoidal yang teratur ketika kompresor mencoba gagal untuk memenuhi tekanan target. Karena sifat udara terkompresi, ia bertindak seperti pegas, memiliki momentum, dan memantul di dalam pipa. Akibatnya, terkadang sulit untuk mengontrol tekanan dengan tepat. Untuk alasan ini, produsen kompresor VSD menempatkan algoritma kontrol PID dalam kompresor untuk membantu mengatasi masalah ini dan menstabilkan tekanan. Tetapi pabrikan hanya menyetel pengaturan default ke kondisi rata-rata, dan sistem Anda mungkin memiliki karakteristik yang berbeda (Gambar 2).
Gambar 2: Kompresor ini (garis oranye) menunjukkan ketidakstabilan, membutuhkan penyesuaian parameter PID. - Klik di sini untuk memperbesar
Ketika kompresor VSD terus-menerus melakukan undershooting dan overshooting, tekanan mekanis dan listrik secara negatif mempengaruhi kompresor. Jika Anda menemukan ini terjadi pada sistem Anda, Anda harus meminta pemasok Anda untuk datang dan melakukan penyesuaian dengan hati-hati. Jarang menemukan sistem yang tidak dapat disesuaikan dengan menyetel loop PID dan / atau menambah kapasitas penerima penyimpanan.
6. Atur level tekanan waktunya.
Beberapa kontrol kompresor VSD memiliki kemampuan penjadwalan internal di mana tekanan yang berbeda dapat diprogram selama waktu yang berbeda dalam seminggu atau sehari. Selain itu, beberapa kontrol memungkinkan tingkat tekanan yang berbeda diprogram untuk merespons posisi sakelar eksternal. Dengan cara ini, kompresor dapat diprogram untuk beroperasi pada tekanan rendah - misalnya pada malam hari dan akhir pekan - tetapi meningkatkan tekanan selama shift utama. Juga, sakelar eksternal dapat digunakan untuk memicu tingkat tekanan jangka pendek yang lebih tinggi selama kejadian sesekali yang membutuhkan tekanan lebih tinggi, seperti pengisian ban 110-psi, tetapi memungkinkan sistem untuk kembali ke operasi normal 90-psi selama kondisi rata-rata. Ini menghemat energi dengan mengurangi permintaan buatan dan tekanan pelepasan kompresor rata-rata.
7. Hilangkan modulasi kecepatan minimum.
Beberapa kompresor VSD juga memiliki kontrol modulasi saluran masuk yang digunakan untuk mendapatkan kemampuan turn-down yang sangat rendah (dalam kisaran 12 persen dari beban penuh) untuk mendapatkan kontrol tekanan yang lebih baik melalui berbagai operasi kompresor. Sayangnya, seperti kompresor berkecepatan tetap, penerapan modulasi pada kompresor VSD menghasilkan tingkat efisiensi yang kurang optimal. Dalam beberapa kasus, kontrol modulasi ini secara tidak sengaja telah disesuaikan untuk membatasi aliran saluran masuk dalam kisaran variabel operasi kompresor.
Di wilayah Hydro Manitoba, kami mendorong pelanggan kami untuk menghilangkan modulasi kompresor VSD dengan menyesuaikan pengaturan modulasi jauh dari target dan mulai / berhenti tekanan band. Ini membutuhkan penyesuaian oleh pemasok kompresor dan terkadang penyimpanan sistem lebih banyak untuk mengurangi frekuensi start / stop, tetapi seringkali meningkatkan efisiensi sistem.
8. Tambah pengaturan kecepatan minimum.
Jika Anda memeriksa kurva CAGI dari beberapa kompresor, Anda akan melihat bahwa efisiensi (kW / 100 cfm) dari kebanyakan kompresor VSD menurun ketika kompresor mendekati kecepatan minimum. Penurunan efisiensi ini bervariasi sesuai dengan merek dan model kompresor, dan tampaknya lebih menonjol untuk kompresor yang lebih kecil, 75 hp atau kurang. Seringkali pabrikan akan membatasi kecepatan minimum merek kompresor mereka untuk menjaga unit dari jangkauan yang tidak efisien. Jika hal ini tidak dilakukan, kontrol kompresor mungkin memiliki pengaturan kecepatan minimum yang tersembunyi dalam parameter kontrol yang dapat disesuaikan untuk menjaga kompresor tetap lebih efisien, kecepatan minimum yang lebih tinggi. Penyesuaian ini disertai dengan trade-off, mengurangi band variabel.
Di wilayah Hydro Manitoba kami meminta pelanggan kami untuk meningkatkan pengaturan kecepatan minimum, jika ada, dan menambahkan penyimpanan yang lebih besar untuk mengimbangi perubahan ini untuk membuat kompresor lebih efisien. Penyesuaian kecepatan minimum dilakukan oleh pemasok kompresor.
9. Kurangi pengaturan kecepatan maksimum.
Terkadang kompresor yang terlalu besar dibeli oleh perusahaan untuk mengantisipasi tingkat produksi yang lebih tinggi di masa depan. Jika kompresor besar dipasang dalam sistem dengan beban puncak yang tinggi, kompresor dapat berkontribusi pada biaya permintaan puncak fasilitas, dengan biaya tambahan biaya listrik.
Beberapa kompresor VSD memiliki pengaturan rpm maksimum di mana kW maksimum kompresor dapat dikurangi sementara. Ketika dilakukan bersamaan dengan kapasitas penyimpanan tambahan, penyesuaian ini dapat mengurangi biaya listrik.
10. Pasangkan kompresor VSD dengan kompresor yang lebih kecil.
Seringkali, ketika kompresor VSD dipasang yang terlalu besar untuk beban, unit akan menghabiskan sebagian besar waktu operasinya dalam mode start / stop di bawah kisaran variabel. Sebagian besar produsen akan memberi tahu Anda bahwa operasi jangka panjang dalam mode ini tidak diinginkan karena alasan yang telah disebutkan. Ini sering terjadi pada sistem yang memberi makan bengkel otomotif atau sejenisnya di mana beban rata-rata mungkin sangat ringan (10 hingga 20 persen), tetapi aliran puncak akan terjadi selama pengoperasian alat pneumatik besar. Dalam kasus ini, di mana mengubah ukuran kompresor tidak praktis, mungkin bijaksana untuk memasang kompresor yang jauh lebih kecil, yang juga dapat dikontrol VSD untuk memberi makan beban yang sangat ringan, tetapi mengatur kompresor besar untuk dijalankan selama beban tinggi. Dengan cara ini, setiap kompresor yang sedang berjalan, baik besar maupun kecil, akan cocok dengan kondisi operasi dan berjalan dalam kisaran pemuatan optimal, menghemat biaya perbaikan yang mahal di masa depan.
--- http: //www.hqcompressor.com
