مفدمه : کمپرسورهای برای تولید هوای فشرده بخش قابل توجهی از کل هزینههای انرژی الکتریکی در صنایع تولیدی را مصرف می کنند و با اتوماسیون صنعتی می توان در کاهش انرژیی مصرفی و بهبود عملکرد کمپرسورها و پایداری ژنراتورهای برق کارخانه ها نقش مهمی ایجاد کرد .
تولید هوای فشرده بین ۱۲ تا ۴۰ درصد مصرف برق کارخانه ها را مصرف می کند و راندمان الکتریکی کمپرسورها و سیستم هوای فشرده (پنیوماتیک) برای تولید کار مکانیکی بسیار کم می باشد بنابراین افزایش بهروری کمپرسورها و سیستم هوای فشرده در صنایع نقش مهمی در کاهش گازهای گلخانه ای و الودگی هوا و گرمایش زمین و هزینه های صنایع خواهد داشت .
ده روش برتر شرکت فریان صنعت که متخصص اتوماسیون صنعتی در زمینه افزایش بهروری انرژی در کمپرسورهای هوای فشرده می باشد مصرف برق و استهلاک کمپرسورها و ژنراتورهای تولید برق را شدیدا کاهش میدهد .
روش های کاهش مصرف برق در کمپرسور هوا
مصرف هوای فشرده در کارخانه معمولا متغییر می باشد و این موضوع منجربه بی بار شدن کمپرسور ها می شود لذا کمپرسور در حالت خلاص برق مصرف میکند اما کاری انجام نمیدهد یا در برخی موارد متجربه خاموش و روشن شدهای متوالی کمپرسورها می گردد که جریان راه انداری الکتروموتور صدمات زیادی به ژنراتورهای تولید برق وارد می کند لذا کاهش زمان بی باری کمپرسورها کمک زیادی به کاهش مصرف برق می کند
به طور کلی در اکثر کمپرسورها ، کاهش فشار کاری به میزان یک bar (14.5 psi) منجر به صرقه جویی۷% در مصرق برق می گردد. یک سیستم اتوماسیون دقیق می تواند شبکه را طوری تنظیم کند که در محدوده فشار مناسب با نیاز واقعی کار کند. بطور نمونه سیستم اتوماسیون صنعتی به صورت اتوماتیک در زمانهای خاص مورد نیاز محدوده فشار کمپرسور را کم یا زیاد میکند تا مصرف برق کمپرسورها کاهش پیدا کند . به مثال کاهش فشار کمپرسور از ۷ به ۳ bar حداقل ۳۳% درصد مصرف برق کمپرسور را کم میکند .
استفاده از اینورتر در کمپرسورها باعث صرفه جوبی برق و کارایی بالایی میگردد
کمپرسور هوای با فرکانس متغیر، مشابه موتور فن و پمپ آب، در مصرف برق صرفهجویی میکند. بر اساس تغییر بار، ولتاژ و فرکانس ورودی قابل کنترل است که این امر باعث میشود پارامترهایی مانند فشار، دبی و دما ثابت باقی بمانند و در نتیجه عملکرد کاری کمپرسور بهطور چشمگیری بهبود یابد. بسیاری از افراد نمیدانند چرا اینورتر کمپرسور هوا میتواند به صرفهجویی انرژی و بهرهوری بالا دست یابد. بیایید نگاهی به معرفی مرتبط بیندازیم.
به کار گیری اینورتر کمپرسور هوا
۱-کمپرسورهای هوای با فرکانس متغیر میتوانند کمترین حد فشار را بر اساس نیازهای کافی برای صرفهجویی در انرژی تنظیم کنند. علاوه بر این، کمپرسور اسکرو میتواند سرعت را بر اساس اختلاف بین نقاط اوج و کف نوسانات تنظیم کند که بهطور قابل توجهی بار کاری دستگاه را کاهش میدهد، عملیات پایدار را حفظ میکند و به طور مؤثری مقدار اوج بار را کاهش میدهد
۲-برای دستیابی به بازدهی بالا، کمپرسور هوای با فرکانس متغیر ظرفیت موتور را در محدوده مجاز افزایش میدهد و با توجه به عملکرد تبدیل فرکانس خود، ویژگی صرفهجویی انرژی آن حتی بیشتر میشود. بزرگترین مزیت کمپرسور هوای با فرکانس متغیر نسبت به کمپرسورهای معمولی این است که میتواند حتی در زمانی که تقاضای خروجی بسیار کم است، عملکرد موتور را کنترل کند. این ویژگیها نه تنها عملکرد کمپرسور را بهبود میبخشند و کیفیت هوای تامینشده را ارتقا میدهند، بلکه پاسخگوی نیازهای عصر جدید حفظ انرژی ملی از سطح بالاتری هستند و به طور مؤثری هزینهها را کاهش داده و بازده سرمایهگذاری شرکت را افزایش میدهند.
۳-اکثر فرآیندهای تولید در دورههای مختلف نیازهای متفاوتی دارند که ممکن است باعث شود کمپرسور برای مدتهای طولانی بدون بار یا در حالت آمادهباش (بدون تولید هوای فشرده) کار کند. اگر یک کمپرسور با سرعت ثابت را با یک واحد با درایو سرعت متغیر جایگزین کنید، میتوانید صرفهجویی قابل توجهی در انرژی داشته باشید، زیرا این نوع کمپرسور فقط به میزان نیاز و در زمان لازم هوای فشرده تولید میکند و در حالت بی باری نیز موتور برق کمتری نسبت به نسبت به موتور دور ثابت مصرف می کند.
۴-سیتسم اتوماسیون کمپرسورها با اینورتر هنگام روشن شدن موتور الکتریکی به شدت جریان راه اندازی موتور را کاهش میدهد و به راحتی میتواند موتور ها خاموش روشن کرد تا از کارکرد بدون بار کمپرسور جلوگیری شود و ضمن کاهش مصرف برق روشن و خاموش شدن مکرر کمپرسورها به ژنراتورهای تولید برق برخلاف موتورهای دور ثابت صدمه نمی زند.
به طور خلاصه اتوماسیون با اینورتر باعث کاهش ساعات کار بدون بار کمپرسور میشود که این حالت بهطور کلی باعث کاهش هدررفت انرژی می شود. یک اینورتر کمپرسور هوا بهطور متوسط ۳۵٪ انرژی صرفهجویی میکند و یک واحد اینورتر کمپرسور هوا میتواند تا ۵۰٪ نسبت به کمپرسور با سرعت ثابت، حتی در بار کامل، صرفهجویی انرژی داشته باشد.
از آنجا که کمپرسور با سرعت ثابت تعداد مشخصی استارت موتور در هر ساعت دارد، کمپرسور برای مدت معینی بدون بار کار میکند تا تعداد استارتهای موتور محدود شود تا از داغ شدن موتور جلوگیری شود. اما در واحدهای اینورتر کمپرسور هوا با افزایش و کاهش سرعت به صورت کنترل شده، تعداد استارت و توقف موتور در ساعت میتواند افزایش یابد و همچنین از نوسانات شدید جریان راه اندازی هنگام استارت موتور جلوگیری میشود و ژنراتورهای کارخانه نیز به صورت عادی و بدون اضافه جریان می توانند برق تولید کنند.
کمپرسورهای هوا سرمایهگذاریهای بلندمدتی هستند که برای سالها نقش مهمی درکارخانه ها خواهند داشت. به طور متوسط، هر کارخانه هر ۷ تا ۱۰ سال یک بار کمپرسور هوای خود را تعویض میکند، بنابراین هزینه سرمایهگذاری اولیه تنها بخش کوچکی از کل هزینهای است که کمپرسور در طول عمر خود برای شما خواهد داشت. بیش از ۷۰٪ هزینه کل چرخه عمر کمپرسور هوای شما مربوط به مصرف انرژی آن می باشد.
تعویض یا بهروزرسانی با اتوماسیون صنعتی کمپرسور هوای فشرده خود با جدیدترین فناوریها میتواند مصرف انرژی را تا ۲۵% کاهش دهد. اگر کمپرسور شما قدیمی یا ناکارآمد است، هزینه جایگزینی آن با یک کمپرسور جدید اغلب کمتر از هزینههای جاری فعلی خواهد بود. یک کمپرسور هوای مدرن با جدیدترین کنترلکنندهها و موتورهای انرژیبهرهور از روز اول به سوددهی شما کمک میکند و بنابراین زمان بازگشت سرمایه کوتاهی دارد
با این حال، تعویض کامل کمپرسور تنها راه نیست. برنامههای تعویض (Exchange programmes) این امکان را ایجاد می کند که قطعات اصلی کمپرسور خود را با قطعات جدید و کارآمدتر جایگزین کنید. به عنوان مثال، ارتقاء کمپرسور با جدیدترین انواع اتوماسیون و کنترلکننده الکترونیکی به شما اجازه میدهد از پیشرفتهترین مدیریت کنترل کمپرسور، کاهش زمانهای کار بدون بار و بهرهوری بالاتر بهرهمند شوید. همچنین اگر موتور قدیمی و کمبهره خود را با موتور جدید و پر بازده جایگزین کنید، صرفهجویی انرژی تضمین میشود.
اگر فکر میکنید دستگاه مناسبی برای نیازهای خود ندارید، نیازی نیست با آن کنار بیایید. ارزیابی یا ممیزی هوای فشرده به شما دادههای واقعی برای اتخاذ تصمیم درست ارائه خواهد داد.
در بسیاری از کاربردها در صنایع غذایی و نوشیدنی، الکترونیک، خودروسازی، نساجی و داروسازی، استفاده از هوای فشرده بدون روغن برای تضمین کیفیت و سلامت محصول (که اغلب با استاندارد Class 0 مشخص میشود) الزامی است.
فناوری هوای فشرده بدون روغن (Oil-Free) کمک میکند تا از تعویضهای پرهزینه فیلتر جلوگیری شود، هزینه تصفیه کندانس روغنی کاهش یابد، و اتلاف انرژی ناشی از افت فشار در فیلترها نیز کمتر شود. همچنین، در کاربردهای صنایع غذایی و نوشیدنی، استفاده از این فناوری نیاز به روانکنندههای گرانقیمت مخصوص مواد غذایی را از بین میبرد.
برخی از کمپرسورهای بدون روغن در بازار، بسیار کارآمد از نظر انرژی هستند. برای مثال، کمپرسورهای اسکرو روتاری بدون روغن تا ۱۰٪ خروجی بیشتر و ۱۵٪ مصرف انرژی کمتر نسبت به مدلهای قبلی ارائه میدهند. این کمپرسورها همچنین گزینهای دارند که شامل خشککن داخلی با نقطه شبنم فشار تضمینشده منقی ۴۰ درجه سانتیگراد است که تقریباً مصرف انرژی صفر دارد.
اگر مصرف هوای شما بسیار زیاد است، کمپرسورهای گریز از مرکز (سانتریفیوژ) را در نظر بگیرید، زیرا این نوع کمپرسورها کارایی انرژی بینظیری در کاربردهای هوای فرایندی یا هوای حجمی با بار ثابت ارائه میدهند، یا زمانی که بهعنوان جریان پایه در نصبهای ترکیبی با کمپرسورهای اسکرو با درایو سرعت متغیر (VSD) استفاده میشوند.
اگر فناوری هوای فشرده تزریق روغن (oil-injected) را انتخاب کردهاید، کمپرسورهای اسکرو روتاری یک راهحل بسیار مناسب از نظر مصرف انرژی ارائه میدهند.
برای کمپرسور هوای شما خشککنها و فیلترهای مختلفی در دسترس هستند و انتخاب درست آنها برای کاربرد خاص شما بسیار مهم است. اگر خشککن نامناسبی را با کمپرسور هوای خود جفت کنید، خطر اتلاف انرژی و هزینه را به همراه خواهید داشت.
نباید هوای فشرده را بیشتر از حد نیاز کاربرد خود خشک کنید. به همین دلیل، پیشنهاد میشود که ابتدا از خشککن نوع تبریدی استفاده کنید و تنها در صورت نیاز، فرآیند خشکسازی بیشتری انجام دهید. همچنین از استفاده بیش از حد از فیلترها خودداری کنید؛ با تعویض منظم فیلترها و بررسی کیفیت آنها، میتوانید از افت فشار جلوگیری کرده و در نتیجه از ضررهای مالی ناشی از آن جلوگیری نمایید. به ازای هر افت فشار۱۰۰ کیلو پاسکال توان مکانیکی کمپرسور ها ۱% درصد افرایش می یابد. بنابراین انتخاب فیبلتراسیون و سیستم لوله کشی صحیح در کاهش افت فشار و کاهش مصرف برق نقش مهمی دارد.
نشتیها بزرگترین منبع هدررفت انرژی در سیستمهای هوای فشرده قدیمی هستند؛ بهطوریکه تنها یک نقطه نشتی به اندازه ۳ میلیمتر میتواند حدود ۹۸۰دلار در هفته انرژی را به هدر دهد. تخمین زده میشود که تا ۲۰٪ از کل مصرف هوای فشرده ممکن است از طریق نشتیها از بین برود.
اگر هنوز در محل کارخانه حضور دارید و زمان آزاد در اختیار دارید، توصیه میکنیم از این فرصت برای شناسایی نشتیهای سیستم استفاده کنید. به عنوان مثال، میتوانید کمپرسور هوا را در شرایطی که هیچ تولیدی انجام نمیشود راهاندازی کنید تا نشتیها را بررسی نمایید. تعمیر نشتیهای هوا بلافاصله باعث صرفهجویی در هزینههای شما خواهد شد.
همچنین استفاده نابجا از سیستم هوای قشرده یکی از مشکلات کارخانجات می باشد و میتواند در بسیاری از فرایندها از فن های دمنده به جای سیسستم کمپرسور استفاده شود
یکی از حوزههایی که فرصت قابلتوجهی برای صرفهجویی در اختیار تولیدکنندگان قرار میدهد، بازیابی گرمای تلفشده از کمپرسورهای هواست. بدون استفاده از سیستم بازیابی انرژی، این گرما از طریق سیستم خنککننده و تابش به محیط اطراف از دست میرود.
میزان انرژی الکتریکی قابل بازیابی به اندازه کمپرسور و مدت زمان فعالیت آن بستگی دارد. بازیابیهای معمولی بین ۷۰٪ تا ۹۴٪ از انرژی مصرفی کمپرسور را شامل میشود. تخمین زده میشود که ۹۰٪ از کمپرسورهای هوای صنعتی مورد استفاده در ایران میتوانند به سیستمهای بازیابی حرارت مجهز شوند. بازیابی گرما از هوای فشرده ، برای گرم کردن آب یا استفاده از هوای گرم خروجی برای گرمایش محیط یا پیش گرم کردن هوای مشعل ها و…. نیازی به هزینه زیادی ندارد و مصرف انرزی حرارتی را کاهش میدهد. این کاهش مصرف انرژی منجر به کاهش هزینههای عملیاتی و انتشار CO2 و کاهش گرمایش زمین می گردد و در نتیجه، تولید کربنی کارخانه شما را کاهش میدهد.
برای نشان دادن ظرفیت عظیم و استفادهنشده بازیابی گرمای کمپرسورها، برآورد شده که این فناوری میتواند ۱.۹۹٪ از کل مصرف برق صنعتی در ایران را صرفهجویی کند. اگر این آمار به اندازه کافی قانعکننده نیست، معادل آن حذف انتشار آلایندههای ۹۱۳٬۰۰۰ خودروی بنزینی/دیزلی در سال یا تأمین انرژی مورد نیاز برای مصرف برق ۱.۵۴۴ میلیون خانوار در سال است.
اگر این دلایل برای بررسی امکان بازیابی گرمای هوای فشرده کافی نیست، واقعاً مشخص نیست چه چیزی میتواند باشد!
میزان مصرف هوای فشرده هرگز نباید بر اساس حدس و گمان باشد. برای افزایش بهرهوری، لازم است سیستم هوای فشرده مورد ارزیابی یا ممیزی قرار گیرد. تا مصارف عمده با میزان فشار مورئ نیاز مشخص گردد تا سیستم هوای قشرده متناسب با فشار و دبی مورد نیاز شناسایی گردد تا بهترین طراحی با کاهش مصرف برق انجام گردد.
معمولاً هزینه بزرگترین تفاوت بین ارزیابی و ممیزی است؛ زیرا یک ارزیابی ساده میتواند یک بازدید بصری در طول خط تولید باشد و معمولاً رایگان یا کمهزینه است، در حالی که یک ممیزی عمیق که مبتنی بر ثبت دادهها باشد، میتواند هزینه داشته و بسته به اندازه تأسیسات و هدف مورد نظر، هفتهها یا ماهها طول بکشد.
شرکتها ممکن است به دلیل هزینههای مرتبط با چنین خدماتی تمایل کمتری به انجام ممیزی کامل هوای فشرده داشته باشند، اما نتایج نهایی میتواند بسیار بیشتر از سرمایهگذاری اولیه ارزش داشته باشد. مهم است بدانید که فواید ارزیابیها و ممیزیها تنها به کاهش هزینههای انرژی محدود نمیشود، بلکه به بهبود کلی بهرهوری تولید شما نیز کمک کرده و در نتیجه تأثیر مثبتی بر سود نهایی خواهد داشت.
نیازی نیست همه تأسیسات یک ممیزی کامل یا اسکن هوای فشرده انجام دهند، زیرا گاهی یک ارزیابی ساده در طول خط تولید میتواند نیازها را برآورده کرده و منجر به صرفهجویی قابل توجه انرژی شود.
بهترین راه برای اطمینان از کارامدی سیستم هوای فشرده، مراقبت صحیح و بهینه از تجهیزات هوای فشرده شماست. این یعنی سرمایهگذاری در نگهداری پیشگیرانه منظم که به حفظ بهرهوری حاصل از خرید کمپرسور جدید کمک میکند یا عملکرد دستگاههای قدیمیتر را بهبود میبخشد.
چه ترجیح دهید فقط قطعات یدکی را خریداری کرده و تعمیرات را بهصورت داخلی انجام دهید، چه در برنامه نگهداری زمانبندیشدهای که توسط سازنده یا توزیعکننده مجاز ارائه میشود عضو شوید، یا بستهای با مسئولیت کامل انتخاب کنید که شامل تعمیرات اضطراری بوده و هیچ جای تعجبی باقی نگذارد، نکته اصلی که باید به خاطر بسپارید این است که کاهش
عملکرد کمپرسور با افزایش سن دستگاه اجتنابناپذیر نیست. سرویسهای منظم و استفاده از قطعات اصلی سازنده (OEM) باعث افزایش زمان کارکرد مفید تجهیزات و بهبود بهرهوری انرژی میشود؛ در غیر این صورت ممکن است با توقفهای مکرر، افزایش مصرف انرژی و احتمال خرابیهای پرهزینه مواجه شوید.
شرکت فریان ارائه خدمات سیستم هوای قشرده کمپرسور در ایران را دارد و مهندسین ما برای کاهش مصرف انرژی در سرویس و تعمیر ات و اتوماسیون کمپرسورهای تمامی برندها آموزش دیدهاند تا ضمن کاهش مصرف برق پایداری کمپرسورها و ژنراتورهای کارخانه شما را افزایش دهند.