Mengukur Kompresor Udara PKS untuk Sistem Kompresor Tunggal

Oleh Tim Dugan, Presiden PE, Compression Engineering Corporation

pengantar

Sebagai pengguna akhir, apakah Anda pernah mendengar pesan untuk memasukkan kompresor udara VFD terbesar, dan sistem akan selalu dapat diandalkan dan efisien. Mengapa melakukan audit? Cukup tambahkan kompresor di situs dan letakkan satu PKS untuk ukuran itu atau lebih besar. Mengapa memiliki kompleksitas beberapa kompresor, penyimpanan, pengurutan, dll? Lebih baik lagi, masukkan dua di antaranya, satu untuk seluruh sistem, dan satu untuk cadangan. Jika Anda bisa melambaikan tongkat, bukankah itu akan terlihat seperti apa setiap sistem? Kedamaian dan efisiensi sempurna, dengan kepercayaan keandalan 100%.

Pembaca yang telah terlibat dalam bisnis rabat / insentif utilitas, sebagai manajer program, evaluator atau auditor, tahu bahwa jenis keputusan ini telah didorong oleh rabat, dan bahwa banyak sistem tidak beroperasi dalam mode yang seharusnya, atau tidak beroperasi sama sekali karena masalah keandalan.

Sebagian besar audit saya menggunakan sistem besar, kompleks, sistem dengan lebih dari 500 hp total kompresor udara terpasang, dengan beberapa tipe dan ruang kompresor. Bagaimana dengan sistem "normal" yang melebihi jumlah yang saya lihat di 10: 1? Yang dengan satu ruang kompresor, dan terpasang kurang dari 100 hp? Tidakkah pantas untuk memiliki satu kompresor PKS yang menjalankan sistem, dengan cadangan ukuran penuh? Dan jika demikian, bagaimana Anda mengukur ukuran kompresor?

Pada artikel ini, saya bertujuan untuk menjawab pertanyaan dengan “ya” yang memenuhi syarat. Ya, ada banyak sistem di mana ini dapat terjadi. Saya akan menjelaskan di mana Anda hanya perlu satu, dan dalam kasus-kasus itu, bagaimana mengukur satu kompresor itu.

Ringkasan

Singkatnya, saya sarankan menggunakan kompresor PKS tunggal (dengan cadangan) ketika:

1. Tingkat permintaan diketahui dan kompresor berukuran sehingga permintaan bervariasi antara 30% dan 80% dari maksimum kompresor.

2. Profil permintaan tidak sering duduk di ujung bawah.

3. Tidak ada perubahan besar dalam penggunaan yang diantisipasi dalam 10 tahun ke depan.

4. Sistem saat ini terpusat dan cenderung tetap seperti itu.

5. Anda dapat membeli cadangan berukuran penuh.

Permintaan Bervariasi Antara 30 - 80%

Bagaimana Anda tahu permintaan Anda, untuk mendapatkan ukuran kompresor berada di "sweet spot"? Ada yang mengatakan melakukan "audit". Saya pikir itu bagus jika Anda ingin membayar orang seperti saya $ 3k ke $ 10k, dan dapatkan hanya satu gambar permintaan dan memerlukan saran konsultasi yang menyertainya. Atau Anda bisa mendapatkan satu "gratis" dari vendor membantu Anda mengukur bahwa satu kompresor PKS. Tidak masalah jika audit "kotak hitam" mereka secara akurat menghitung aliran.

Alasan saya mengatakan permintaan tidak boleh bervariasi di bawah 30% dari puncak adalah bahwa efisiensi kebanyakan kompresor PKS mulai menurun pada kecepatan 50%, dan semakin buruk ketika Anda mencapai kecepatan minimum. Selain itu, oli kompresor tidak akan berjalan cukup hangat jika pada kecepatan minimum untuk periode yang lama, menyebabkan masalah keandalan. Menariknya, motor adalah pengecualian. Ini berjalan terpanas pada kecepatan terendah. Itu karena itu adalah aplikasi torsi konstan, ditambah selip membuatnya torsi lebih tinggi pada kecepatan rendah, dan pendinginan motor berkurang secara signifikan pada kecepatan rendah. Jika Anda menjepit CT pada arus belitan motor, Anda dapat melihat bahwa arus belitan benar-benar naik pada kecepatan yang lebih rendah.

Alasan Anda tidak ingin sering berada di atas 80% adalah karena efisiensinya juga turun di kelas atas, dan arus tinggi di titik itu. Itu karena kerugian "windage" kompresor tinggi. Ini "kecepatan tip" lebih tinggi dari ideal. Gambar 1 menunjukkan kurva kinerja yang khas (dari lembar data CAGI) untuk kompresor sekrup PKS 50hp.

Gambar 1. Kurva kinerja tipikal untuk kompresor udara VFD 50 hp dari Lembar Data CAGI.

Sebagai perbandingan, saya membandingkan kompresor ini dengan dua alternatif dari pabrikan yang sama, satu bongkar muat dan satu bongkar muat dupleks berukuran setengah. Lihat di bawah:

Gambar 2. Membandingkan PKS dengan alternatif beban-bongkar dan dupleks setengah-beban.

Meskipun kompresor VFD "kinerja spesifik" (kW / 100 acfm) kurang ideal pada kecepatan rendah, kerugiannya lebih rendah daripada kerugian tetap dari alternatif bongkar-muat, terutama di ujung bawah. Namun, perhatikan bagaimana kompresor bongkar-muat lebih baik di ujung atas, dan dupleks menutup sebagian besar profil kecuali 50% hingga 70%. Tapi ingat pemanasan oli rendah dan pemanasan motor berliku tinggi di ujung bawah.

Mari kita lihat profil beban (Gambar 3) yang mungkin tidak cocok untuk kompresor PKS tunggal. Di situlah ada banyak permintaan besar yang datang dan pergi, dan tekanan dengan permintaan rendah di antaranya. Lihat di bawah. Ketika Anda mengukur kompresor Anda 25% dari permintaan puncak, Anda bisa berakhir dengan masalah turn-down di ujung yang lain dalam jenis profil ini. Permintaan adalah pada ujung rendah kompresor PKS 50hp 34 jam per minggu. Tergantung pada apakah produksinya cukup sering, Anda mungkin ingin menggunakan beberapa sistem kompresor untuk jenis permintaan ini, idealnya duplex 25hp. Itu panggilan penghakiman.

Gambar 3. Memuat profil dengan beberapa puncak permintaan bisa menjadi masalah untuk satu PKS.

Inilah aturan saya tentang pencocokan profil aliran : Jika satu kompresor PKS dapat berukuran berada di kisaran aliran 30-80% sebagian besar waktu, mungkin cocok.

Waktu Permintaan Rendah Tidak Berlebihan

Ini mengingatkan kembali pada masalah kelas bawah. Jika pabrik ditekan sepanjang waktu, tetapi hanya menjalankan satu shift, ini berarti kompresor udara hanya memberi makan kebocoran dua pertiga waktu. Instalasi yang lebih kecil, di mana kompresor PKS tunggal bekerja dengan baik, memiliki beban kebocoran yang lebih rendah dan lebih banyak waktu untuk memperbaikinya. Grafik Gambar 4 adalah untuk operasi dua shift dengan shift kedua yang rendah. Saya mengubahnya menjadi satu shift, di bawah. Waktu kelas bawah mencapai 80 jam per minggu. Kompresor VFD tunggal baik untuk operasi dua shift dan tiga shift, atau yang mana kompresor dimatikan pada malam hari, bukan operasi shift tunggal yang tetap bertekanan hampir sepanjang waktu.

Gambar 4. Mengukur periode permintaan rendah.

Inilah aturan saya tentang permintaan rendah: Jika permintaan di bawah 30% dari ukuran PKS, lebih dari 30% dari waktu, kompresor PKS tunggal mungkin tidak cocok.

Proses Produksi Stabil

Beberapa pabrik dibangun untuk melakukan satu hal, dan berjalan sampai peralatan telah mencapai akhir masa manfaatnya atau pasar menghilang. Ini khas ketika ada investasi besar sekali, seperti produsen film stretch dengan dua jalur produksi. Ini adalah pabrik yang relatif kecil yang dapat diumpankan oleh kompresor udara 50 hp, dan permintaannya tidak berubah, kebanyakan tekanan statis dan silinder kecil. Pada ujung yang lebih besar, itu bisa menjadi pabrik bergelombang atau linerboard kecil dengan satu mesin.

Namun, sistem yang semakin besar semakin acak dalam permintaan mereka, dan berubah lebih sering. Terutama tanaman yang saya sebut "koleksi mobil klasik". Pabrik-pabrik ini adalah bangunan gudang besar tempat sekelompok investor melempar mesin produksi acak ke dalamnya. Seperti produsen plastik makanan (operasi pengecoran) atau “nutraceutical” (produsen pil kesehatan). Karena ada banyak mesin bekas yang tersedia di luar sana, dan itu dapat dibeli dan diletakkan di atas truk tempat tidur datar dengan mudah, pabrik tersebut merupakan kumpulan dari sekumpulan mesin bekas yang sesuai dengan pasar. Sistem kecil biasanya mendukung satu hingga dua jalur produksi, dan pabrik dibangun dan berjalan ke tanah dengan jalur tersebut. Pabrik yang lebih besar terkadang merupakan koleksi jalur produksi yang selalu berubah. Anda dapat mengukur aliran semua yang Anda inginkan, dan Anda harus, tetapi Anda tidak akan dapat mencapai titik manis dari satu kompresor PKS.

Inilah aturan saya tentang keacakan permintaan:   Jika sistem produksi pabrik stabil, satu kompresor PKS mungkin cocok.

Sistem Terpusat

Membuat sistem udara terkompresi bekerja dengan kompresor udara VFD yang seharusnya tunggal di satu area dan kompresor lain yang digantung, yang dimaksudkan untuk diganti, biasanya tidak akan beroperasi dengan baik setelah beberapa tahun. Kompresor lain dapat secara otomatis atau manual memulai, dan membuat PKS tidak lagi beroperasi di sweet spot-nya. Jadi, hindari skenario ini dengan menerapkan kompresor PKS ke sistem yang sudah tersentralisasi, atau buat sistem tersentralisasi dengan menonaktifkan pencilan dan membangun pusat.

Secara umum, sebagian besar pabrik Amerika yang lebih kecil tidak memiliki "ruang kompresor" sama sekali. Peralatan udara terkompresi (kompresor, pengering, tangki) macet di mana pun ada ruangan, seringkali tidak di tempat yang sama satu sama lain. Saya menyebutnya "area kompresor". Pabrik yang lebih besar dan dirancang dengan baik telah (atau memiliki) ruang kompresor terpusat yang dirancang cukup besar - dan memiliki pasokan listrik dan kapasitas pendinginan yang memadai - untuk sistem udara tekan potensial terbesar yang mungkin diperlukan. Seberapa sering itu terjadi? Tidak sering. Bahkan sistem "terpusat" akhirnya berada di "kumuh" pabrik, bagian lama di mana tidak ada investasi yang terjadi, dan peralatan dan tambahan baru pergi ke pinggiran, dan kompresor lain ditambahkan. Tidak semua gedung produksi baru membutuhkan kompresor? Desainer bangunan berpikir begitu ...

Seperti yang dapat Anda lihat dari komentar saya, berdasarkan pengalaman di ratusan pabrik, jumlah pabrik dengan ruang kompresor terpusat yang akan tetap seperti itu tidak mayoritas. Sebagai insinyur fasilitas, perancang sistem atau pemasok, Anda harus menggerakkan manajemen ke arah itu, jika tidak semua dalam satu gerakan, secara bertahap. Pertimbangkan distribusi pipa, penyimpanan, dan faktor-faktor lain dalam keputusan itu.

Lagi pula, jika Anda memiliki loop pipa yang cukup besar dan ruang kompresor tunggal untuk setidaknya 50% dari permintaan puncak saat ini, Anda mungkin OK dengan asumsi bahwa lokasi ruang kompresor stabil untuk masa pakai pabrik. Sekarang Anda dapat menempatkan kompresor PKS di ruangan itu, menyediakan pendinginan dan ventilasi yang memadai, dengan standby tepat di sampingnya, dan pengering untuk keduanya. Idealnya dengan kontrol permintaan. OK saya masuk ke desain sistem lagi, saya minta maaf.

Inilah aturan saya tentang sentralisasi:   Jika ruang kompresor baru atau dapat dimodifikasi untuk dipusatkan secara permanen, kompresor PKS tunggal mungkin cocok.

Anda Dapat Memberi Cadangan Ukuran Penuh

Jika Anda menghabiskan semua dana Anda pada satu kompresor udara, dan tidak bisa mendapatkan cadangan, Anda hanya mengurangi keandalan pabrik Anda secara signifikan. Anda lebih dapat diandalkan dengan dua kompresor berusia 20 tahun yang bekerja daripada dengan yang baru. Kompresor PKS dapat menjadi rumit saat mereka melewati “kematian bayi”, dan jika Anda tidak memiliki cadangan, Anda mungkin membuat pabrik mati karena daya kotor, getaran, udara pendingin suhu tinggi, dan banyak hal lainnya bahwa kompresor lama Anda digunakan untuk mentolerir. Jadi, jika Anda mendapatkan Tesla baru, pastikan Anda memiliki Lincoln Towncar lama yang siap digunakan, atau ambil yang baru, dan letakkan di siaga panas.

Inilah aturan saya tentang cadangan:   Memiliki cadangan ukuran penuh untuk sistem kompresor PKS tunggal.

Kesimpulan

Jika Anda memasang kompresor PKS tunggal Anda sesuai dengan aturan ini, Anda akan memiliki peluang bagus untuk mencapai tujuan Anda - pastikan saja.

1. Tetap dalam kisaran kecepatan 30-80%.

2. Tetap keluar dari sistem single-shift selalu bertekanan.

3. Berlaku untuk sistem yang stabil.

4. Berlaku untuk sistem terpusat.

5. Miliki cadangan ukuran penuh.