· BOSAN
Lựa chọn trạm khí nén không đơn giản là cộng các số liệu tiêu thụ khí ghi trên nhãn máy, cũng không chỉ là so sánh công suất động cơ của máy nén khí. Một thiết kế tin cậy phải bắt đầu từ nhịp sản xuất, cấp áp suất, chất lượng khí, biến động tải và điều kiện tại hiện trường; từ đó xác định số lượng máy nén, công suất thiết bị xử lý khí, dung tích bình chứa khí, phương án đường ống và chiến lược điều khiển. Chỉ một phép tính bị bỏ sót ở giai đoạn thiết kế cũng có thể dẫn đến nhiều năm tiêu thụ năng lượng không cần thiết, tổn thất áp suất và thời gian dừng máy để bảo dưỡng có thể tránh được.
Trước tiên, hãy xây dựng biểu đồ nhu cầu khí nén thực tế
Tài liệu thiết kế đầu tiên phải là đường cong nhu cầu theo thời gian chứ không phải là danh sách thiết bị. Cần xác định nhu cầu cơ bản, nhu cầu đỉnh trong thời gian ngắn, trình tự khởi động-dừng, tính đồng thời và mở rộng theo kế hoạch cho mỗi ca. Hàn, thổi sạch, xi lanh, vòi phun và thiết bị kiểm tra gián đoạn có các dạng nhu cầu rất khác nhau. Việc coi mức cao điểm tức thời là tải cả ngày khiến máy nén hoạt động kém hiệu quả ở mức tải thấp, trong khi chỉ thiết kế cho mức tải trung bình có thể gây ra tình trạng thiếu áp suất trong thời gian cao điểm sản xuất.
Lưu lượng phải được quy về cùng điều kiện tham chiếu, thường dùng lưu lượng khí quy về điều kiện hút (FAD), đồng thời nêu rõ nhiệt độ, áp suất môi trường và độ ẩm tham chiếu. Nhà máy đang vận hành có thể dùng lưu lượng kế trên ống góp chính, dữ liệu tải hoặc phép đo theo từng khu vực. Với dự án mới, cần tính nhu cầu của từng thiết bị dùng khí từ dữ liệu nhà sản xuất, chu kỳ làm việc và hệ số sử dụng đồng thời. Phần dự phòng hợp lý cần tính đến rò rỉ, biến động theo mùa và nhu cầu mở rộng vừa phải, thay vì chọn công suất quá lớn để che lấp sự thiếu chắc chắn của dữ liệu.
Tính ngược từ áp suất yêu cầu tại điểm sử dụng
Điều quan trọng là áp suất ổn định ở đầu vào thiết bị. Áp suất thiết kế phải được tính ngược từ điểm sử dụng bất lợi nhất và bao gồm tổn thất đường ống thẳng, phụ kiện và van, chênh lệch áp suất bộ lọc, giảm áp suất máy sấy và mức dao động điều khiển cho phép. Việc tăng áp suất xả của máy nén để bù đắp cho đường ống có kích thước nhỏ, lõi lọc bị tắc hoặc mạng ống vòng bố trí không hợp lý khiến toàn bộ trạm tiêu thụ nhiều điện năng hơn để giải quyết vấn đề cục bộ.
Khi các quy trình yêu cầu mức áp suất khác nhau rõ ràng, hãy xem xét các ống góp riêng biệt, hệ thống tăng áp cục bộ hoặc hệ thống độc lập thay vì vận hành toàn bộ nhà máy ở áp suất cao nhất. Việc kết hợp nhu cầu lưu lượng lớn ở áp suất thấp với nhu cầu lưu lượng nhỏ ở áp suất cao sẽ gây lãng phí năng lượng và làm phức tạp việc kiểm soát. Cài đặt áp suất cũng phải được phối hợp với dung tích bình chứa khí nén, logic có tải/không tải và phạm vi VSD để tránh cả việc đóng/ngắt quá thường xuyên và biến đổi quy trình không thể chấp nhận được.
Chất lượng khí nén quyết định phạm vi của hệ thống xử lý khí
Độ ẩm, các hạt và dầu là những chất gây ô nhiễm khác nhau và không thể loại bỏ tất cả bằng một thiết bị. Trước khi lựa chọn, hãy xác định điểm sương áp suất cho phép, cấp độ sạch về hạt và yêu cầu về hàm lượng dầu tại điểm sử dụng và xác định xem khí nén có tiếp xúc với sản phẩm hay không. Các công cụ khí nén, dụng cụ, lớp phủ, bao bì thực phẩm, quy trình điện tử và dược phẩm đòi hỏi chất lượng không khí khác nhau, vì vậy việc lựa chọn máy sấy lạnh, máy sấy hút ẩm, bộ lọc chính xác hoặc máy nén không dầu phải tuân theo rủi ro quy trình.
Thiết bị xử lý phải được kiểm tra ở trạng thái đầu vào xấu nhất. Không khí mùa hè nóng ẩm làm tăng đáng kể lượng nước ngưng tụ trên bộ làm mát sau và bộ phân tách. Một máy sấy khí hấp phụ không có quá trình lọc sơ bộ hiệu quả có thể khiến vật liệu hút ẩm của máy bị hư hỏng do nước lỏng hoặc khí dung dầu, trong khi bộ lọc được chọn với lưu lượng xử lý quá nhỏ sẽ phát triển áp suất chênh lệch cao một cách nhanh chóng. Yêu cầu về điểm sương thấp hơn thường đòi hỏi quá trình tái sinh, lọc và giám sát khắt khe hơn chứ không chỉ đơn thuần là giá trị trên bảng tên khác.
Lựa chọn tổ hợp máy nén phù hợp với tải nền và tải biến động
Một máy nén lớn không tự động tốt hơn một nhóm phối hợp. Một trạm ổn định, có giờ hoạt động cao có thể sử dụng thiết bị hiệu quả cho tải cơ sở, trong khi máy VSD có thể điều chỉnh lượng khí cấp theo phần nhu cầu biến động. Kiểm soát trình tự sẽ ngăn chặn việc một số máy nén dỡ tải không hiệu quả cùng một lúc. Công suất dự phòng phụ thuộc vào chi phí gián đoạn, điều kiện dịch vụ và tính liên tục của sản xuất; các quy trình quan trọng thường yêu cầu cung cấp không khí tối thiểu ngay cả khi một thiết bị đang được bảo trì.
Khi số lượng đơn vị tăng lên, chiến lược kiểm soát trở nên quan trọng như hiệu quả của từng đơn vị. Bộ điều khiển phải xác định mức độ ưu tiên, luân phiên máy, dải áp suất và chuyển đổi dự phòng trong khi vẫn giữ lại số giờ, hệ số tải và lịch sử cảnh báo. Trong các nhà máy nhiều ca, máy móc hoạt động gần phạm vi hiệu quả của chúng phải đáp ứng nhu cầu ổn định và máy nén điều chỉnh tải chỉ nên đáp ứng phần nhu cầu biến động, tránh một nhóm bộ điều khiển độc lập theo đuổi cùng một tín hiệu áp suất.
Tính toán đồng thời dung tích bình chứa khí, hệ thống đường ống và điều kiện phòng máy
Bình chứa khí giảm dao động do các đỉnh nhu cầu ngắn, ổn định khả năng kiểm soát và hỗ trợ tách nước ngưng ban đầu. Thể tích của nó phải phản ánh thời gian cao điểm, giảm áp suất cho phép, phản ứng của máy nén và giới hạn chu kỳ. Một bình chứa có kích thước nhỏ hơn sẽ chuyển trực tiếp các dao động áp suất sang bộ điều khiển máy nén, trong khi một bình chứa quá khổ mà không có hệ thống thoát nước và quản lý an toàn thích hợp sẽ giải quyết được rất ít. Lưu trữ cục bộ gần thiết bị tiêu thụ khí có lưu lượng lớn trong thời gian ngắn thường hiệu quả hơn việc tăng áp lực trên toàn bộ trạm.
Đường kính ống góp chính, cách bố trí đường ống vòng, kết nối nhánh và thoát nước ngưng đều ảnh hưởng đến hiệu quả cấp khí thực tế. Căn phòng cần có đủ không gian hút gió, thoát gió và bảo dưỡng mà không để khí nóng tuần hoàn trở lại. Đầu vào của máy nén phải được tránh xa bụi, hơi nước và khí ăn mòn. Nền móng, khả năng nâng hạ, kiểm soát tiếng ồn, công suất điện và việc xử lý nước ngưng chỉ được xem xét sau khi lắp đặt thường dẫn đến hạn chế bảo trì hoặc máy bị ngắt bảo vệ do quá nhiệt vào mùa hè.
So sánh chi phí vòng đời, không chỉ giá mua
Chi phí trạm dài hạn bao gồm chi phí điện, bảo dưỡng, phụ tùng, làm mát và rủi ro dừng máy. Các báo giá phải được so sánh ở cùng áp suất làm việc, lưu lượng khí quy về điều kiện hút (FAD) và hiệu chỉnh môi trường xung quanh, chú ý đến suất tiêu thụ điện trên đơn vị lưu lượng, hiệu suất ở chế độ tải một phần, giảm áp suất lọc, lượng khí tái sinh của máy sấy và chi phí tiêu hao. Số liệu trên bảng tên dựa trên các điều kiện thử nghiệm khác nhau không thể so sánh trực tiếp được.
Khả năng tiếp cận thiết bị để bảo dưỡng có giá trị kinh tế có thể đo lường được. Sự dễ dàng kiểm tra bộ lọc, chất làm mát, van và bộ làm mát, sự sẵn có của các phụ tùng thay thế định kỳ và sự rõ ràng của hồ sơ cảnh báo đều ảnh hưởng đến thời gian ngừng hoạt động. Các dự án xuất khẩu phải xác nhận điện áp và tần số, bao bì bảo vệ, tài liệu, danh sách bộ phận hao mòn và hỗ trợ từ xa trước khi gửi đi để việc lắp đặt và chạy thử có thể thực hiện thuận lợi khi thiết bị đến nơi.
Sử dụng dữ liệu chạy thử để kiểm chứng thiết kế lần cuối
Lựa chọn không kết thúc khi thiết bị đến. Việc vận hành thử phải ghi lại áp suất xả, nhiệt độ, dòng điện, hệ số tải, điểm sương đầu ra, áp suất chênh lệch của bộ lọc và lưu lượng trong ống góp chính, sau đó quan sát phản ứng trong các ca sản xuất đại diện. Nếu áp suất vẫn không ổn định, hãy kiểm tra vị trí cảm biến, dung tích dự trữ khí, kích thước đường ống, van và cài đặt điều khiển trước khi tăng điểm đặt áp suất.
Bàn giao cuối cùng phải bao gồm các điểm đặt, logic trình tự, đường cơ sở bảo trì, mã phụ tùng hao mòn, điểm kiểm tra xả nước ngưng và quy trình khẩn cấp. Việc xem xét các hồ sơ này hàng tháng có thể cho thấy rò rỉ ngày càng tăng, lõi lọc bị tắc, khả năng làm mát giảm hoặc mô hình nhu cầu thay đổi. Một trạm tốt không chỉ đơn thuần là có khả năng khởi động; nó vẫn có thể đo lường được, có thể duy trì và tối ưu hóa khi quá trình sản xuất phát triển.
Kết luận lựa chọn
Một trạm khí nén hoàn thiện đặt biểu đồ nhu cầu khí, áp suất tại điểm sử dụng, chất lượng không khí, tổ hợp máy nén, xử lý, lưu trữ, đường ống và môi trường phòng trong một mô hình kỹ thuật. Thu thập dữ liệu thực tế trước khi lựa chọn thiết bị và giải quyết vấn đề điều chỉnh công suất theo tải và tổn thất áp suất hệ thống trước khi tập trung vào từng máy riêng lẻ. Kết quả sẽ không phụ thuộc vào áp suất quá mức hoặc biên độ quá lớn và sẽ vẫn hữu ích thông qua việc mở rộng, bảo trì và quản lý năng lượng.