چگونه چندین سیستم هوای فشرده را مدیریت کنیم؟

کنترل سیستم‌های هوای فشرده می‌تواند چالش برانگیز باشد، به خصوص اگر از چندین کمپرسور باد در قسمت‌های مختلف استفاده شود. اگر سیستم خود را به صورت دستی کنترل می‌کنید، احتمالا انرژی زیادی را هدر می‌دهید. با این حال، اگر یاد بگیرید چگونه چندین سیستم هوای فشرده را به درستی مدیریت کنید، می‌توانید هزینه‌های انرژی خود را به میزان قابل توجهی کاهش داده و به فشار هوای قابل اطمینان‌تری دست پیدا کنید. در ادامه اطلاعات مفیدی را در رابطه با نحوه‌ی  مدیریت چندین سیستم کمپرسور باد  ارائه خواهیم کرد.

کنترل فشار در کمپرسور باد

برای توضیح چگونگی کنترل فشار کمپرسور باد، کمپرسورهای پیچ دوار (اسکرو) را به عنوان نمونه در نظر می‌گیریم که از رایج‌ترین کمپرسورهای باد در صنایع هستند. استراتژی‌هایی که در زیر ارائه خواهیم کرد لزوما در سیستم‌های کمپرسور باد گریز از مرکزقابل استفاده نیستند.

در سیستم‌های هوای فشرده، مهمترین پارامتر فشار هوا است. اگر فشار تا حداقل سطح مشخص حفظ نشود، ماشین آلات تغذیه شده با هوای فشرده عملکرد صحیحی نخواهند داشت و این مسئله ممکن است تولید را مختل کند.
برای نشان دادن این مشکل، یک سیستم هوای فشرده‌ی ساده را در نظر بگیرید که در آن هوای خارج شده از دو کمپرسور قبل از رسیدن به کاربر نهایی، از یک فیلتر ورودی، خشک کن، لوله کشی سیستم و سپس یک فیلتر نهایی، تنظیم کننده و روان کننده عبور می‌کند. کمپرسورها، فشار هوای خارج شده از سیستم را کنترل می‌کنند. این ماشین‌ها هنگامی که هر دو کمپرسور کاملا بارگیری می‌شوند فشار هوا را در حدود 100 پوند بر اینچ مربع (psi) تامین می‌کنند.

با این حال، هوا با حرکت در هر جزء سیستم فشار خود را از دست می‌دهد. این بدان معنی است که با رسیدن آن به کاربر نهایی، فشار به طور قابل توجهی پایین می‌آید. فشار در نقطه‌ی انتهایی باید به طور دقیق کنترل شود.

افت فشار هوا چگونه بر سیستم تاثیر می‌گذارد؟

هنگامی که کمپرسورهای هوا کاملاً بارگیری می‌شوند، فشار هوا هنگام حرکت از روی اجزای سیستم دچار افت می‌شود. چند نمونه از افت فشار معمول را که هنگام عبور هوا از سیستم رخ می‌دهند، عبارت‌اند از:

• افت 4 psi در فیلتر.
• افت 6 psi در خشک کن.
• افت 5 psi در لوله کشی.
• افت 15 psi در FRL.

در این مثال، هوا در مسیر خود از کمپرسور باد به کاربر نهایی حیاتی 30 psi کاهش می‌یابد.  به این معنی که اگر هوای خروجی کمپرسور 100 psi باشد، کاربر نهایی فقط از 70 psi فشار  استفاده می‌کند. آیا می‌توان با کمک کنترل کمپرسور باد، فشار هوای تحویل شده به کاربر نهایی را تثبیت کرد؟ پاسخ آن منفی است. کمپرسور فقط می‌تواند فشار هوای خارج شده از دستگاه را کنترل کند، نه فشاری که از سایر اجزای سیستم عبور کرده باشد.

اگر دستگاه نهایی که از هوای فشرده استفاده می‌کند به میزان فشار حساس باشد، این تغییر فشار زیاد می‌تواند طیف وسیعی از مشکلات را ایجاد کند. از جمله منجر به خروجی متناقض شده و یا حتی عملیات را کاملا متوقف می‌کند. برای مقابله با این ناهماهنگی فشار در کاربر نهایی، اپراتورها معمولا فشار تخلیه‌ی کمپرسور باد را به صورت مصنوعی افزایش می‌دهند تا فشار کمتری را جبران کنند.

هزینه‌ی افزایش فشار

افزایش مصنوعی تخلیه‌ی فشار کمپرسور باد 10 psi به این معنی است که کمپرسورها بسته به میزان بار، فشار را بین 110 تا 125 psi حفظ می‌کنند. اما فشار بالاتر هزینه‌ی بیشتری دارد. این یک قاعده کلی است که تقریبا در 100psi ، به ازای هر 2 psi در فشار تخلیه، مصرف برق کمپرسور تقریبا 1٪ افزایش می‌یابد.

افزایش فشار تخلیه می‌تواند عواقب منفی دیگری نیز به دنبال داشته باشد. حداکثر میزان فشار معمول یک کمپرسور هوا 125 psi است و اگر از این درجه بندی بیشتر شود، ممکن است به موتور بیش از حد فشار وارد کند.

جایگاه‌های مختلف کمپرسور باد

در مورد سیستمی که با چندین کمپرسور باد کار می‌کند، حتی اگر کمپرسورها در اتاق‌های مختلف باشند، با مشکلات بیشتری روبه‌رو خواهید شد. زیرا هر کمپرسور احتمالا بارهای مختلف و اختلاف فشار هوا را تجربه خواهد کرد.

برای کنترل کارآمد و تنظیم کمپرسور باد دوتایی، کمپرسورهای موجود در هر یک از این اتاق‌ها باید به درستی هماهنگ شوند. یک باند فشار گسترده برای دستیابی به این هدف با تنظیم کمپرسور محلی لازم است. با این حال، اگر بارها بسیار متفاوت باشند، هماهنگی چندین کمپرسور عملا غیر ممکن است.

ناکارآمدی بارگذاری بخش

یک رویکرد نادرست این است که تمام کمپرسورها را دقیقا تحت فشار یکسانی قرار دهیم تا بتوانند بار را تقسیم کنند. با این استراتژی، ماشین‌ها فشار سیستم را در همان باند قابل قبول حفظ می‌کنند و به آن‌ها این امکان را می‌دهند که بار را تقسیم کنند. با این حال، گرچه این راه حل ساده به نظر می‌رسد، اما مصرف انرژی بسیار زیاد است؛ زیرا کمپرسورهای پیچ دوار با سرعت ثابت تمایل دارند تا هنگام پر شدن بار، بازدهی بهینه داشته باشند.

به عنوان مثال، اگر با 30 درصد بار کمپرسور کار کنید، ممکن است بین 60 تا 80 درصد از آنچه در بار کامل است، مصرف کند. اگر سه کمپرسور را با بار 30٪ کار کنید، ممکن است دو برابر مصرف یک کمپرسور در بار کامل انرژي مصرف کند. حال تصور کنید که اگر همین کار را با 10 کمپرسور انجام دهید، این میزان چه مقدار انرژی مصرف می‌کند! مهم نیست که از چه سیستمی استفاده می‌کنید، بهترین راهکار این است که تمام کمپرسورهای خود را (به جز یک سیستم) کاملا بارگیری کنید.

اختلاف فشار را از بین ببرید

حتی اگر بخواهید فشار را پایین‌تر از خط، مثلا بین خشک کن و لوله کشی یا بین لوله کشی و FRL، کنترل کنید، باز هم نمی‌توانید مسائل اختلاف فشار را که ممکن است در انتهای بحرانی ایجاد شوند، از بین ببرید. آنچه ممکن است، طراحی قطعات با کیفیت و قابل اطمینان است که مصرف کننده‌ی نهایی را تغذیه می‌کند.

یکی از مهمترین دلایلی که باعث می‌شود بسیاری از سیستم‌های کمپرسور باد چنین اختلاف فشار نامطلوبی را تجربه ‌کنند، این است که از قطعات بهینه استفاده نمی‌کنند. این مسئله در مورد اجزای سیستم از جمله موارد زیر اعمال می‌شود:

• – تنظیم کننده
• – شیلنگ
• – اتصالات
• – فیلترها

در برخی موارد این اجزا به درستی نصب نمی‌شوند. در هنگام نصب، اغلب به اوج تقاضای قطعات متصل در انتهای شیلنگ توجه زیادی نمی‌شود. به عنوان مثال، حتی اگر یک آچار بزرگ ضربه‌ای پنوماتیک به یک شیلنگ بلند یک چهارم اینچی متصل شود، اما اختلافات فشار حاصل می‌تواند بسیار شدید باشد. اندازه‌ی مولفه‌ها باید متناسب با حداکثر نیاز ابزار ارتقا یابند تا به طور چشمگیری افت فشار را کاهش دهند.

با به روزرسانی این اجزا می توانید اختلاف فشار را در هر مولفه کاهش دهید. اگر می‌توانید مدل‌های فیلتر را ارتقا دهید، خشک کن‌های هوا را بزرگ‌تر کنید و ظرفیت لوله کشی را افزایش دهید. با این کارها می‌توانید اختلاف فشار را کاهش داده و فشار هوای مورد نیاز را بهتر به کاربر نهایی برسانید.

استفاده از کنترل‌ها برای بهبود کارایی عملکرد

اگر از یک استراتژی کنترل نشده برای کنترل چندین کمپرسور باد استفاده می‌کنید، مصرف برق غیرضروری و مشکلات تعمیر و نگهداری مکرر یا غیر منتظره را تجربه خواهید کرد. اگر کمپرسورهای خود را فقط با استفاده از کنترل کننده‌های داخلی مدیریت کنید، این روش می تواند مشکلات بسیاری ایجاد کند؛ از جمله:

• – مصرف بیش از حد
• – عملکرد ناکارآمد
• – فشار زیاد

فاکتورهایی که در مدیریت یک طرح کنترل کمپرسور باد نقش دارند

سیستمی را تصور کنید که دارای سه کمپرسور است و هرکدام از آن‌ها دارای پیش فیلتر، خشک کن و پس فیلتر هستند. هر سه کمپرسور نیز سیگنال فشار خاص خود را دارند که در تخلیه‌ی کمپرسور و قبل از اجزای تصفیه (فیلترها و خشک کن) قرار دارند. برای اطمینان از تراز بودن همه‌ی کمپرسورها، مبدل‌های فشار باید کاملا با یکدیگر کالیبره شوند.

یکی دیگر از عواملی که بر این طرح کنترل تاثیر می‌گذارد میزان افت فشار از جایی است که کمپرسورها هوا را به مخزن گیرنده تخلیه می‌کند. اگر اجزای تصفیه‌ی هوا و لوله کشی باعث افت فشار یکسان شوند، کمپرسورهای شما تراز نخواهند بود.

به دلیل عوامل مختلف، از جمله فواصل تعمیر و نگهداری و ویژگی‌های متفاوت تجهیزات تصفیه‌ی هوا، به ندرت تراز بندی کامل و دقیق اتفاق می‌افتد. وقتی سیگنال‌ها  با هم تطابق نداشته باشند، باعث می‌شوند کمپرسورها بیش از حد کار کنند که به دنبال آن اتلاف انرژی و افزایش بی مورد فواصل تعمیر و نگهداری را به همراه خواهند داشت.

عامل دیگری که بر نحوه‌ی کنترل کمپرسورهای شما تاثیر می‌گذارد، تنظیمات کنترل کننده‌ی کمپرسور باد است. اگر کمپرسورهایی با سرعت ثابت دارید که با استفاده از شیرهای ورودی کنترل می‌شوند، معمولا در حالت «بارگیری / تخلیه»، شیر کاملا باز یا بسته است (تفاوت بین نقاط بارگیری و تخلیه 10 psi است).

طبق یک استراتژی مدیریت چند کمپرسور هوا در کنار هم که به نام استراتژی آبشاری معروف است، آخرین کمپرسور هوای شما روی پایین‌ترین فشار ممکن و منطقی تنظیم می‌شود. درحالیکه اولین کمپرسور شما باید بر روی فشار بالایی تنظیم شود. بطور معمول کمپرسوری که اول از همه شروع به کار می‌کند و آخر از همه خاموش می‌شود بر روی فشار 115 PSI روشن شده و با فشار 125 PSI خاموش می‌گردد.

در زمان‌هایی که تقاضای شما به هوای فشرده کاهش پیدا می‌کند می‌توان فشار سیستم هوای فشرده را تا 35 PSI از حداقل فشار قابل قبول، کاهش داد. به یاد داشته باشید که با اینکار تا 15 درصد اتلاف انرژی نسبت به فشار تولید شده در سیستم هوای فشرده شما اتفاق می‌افتد.

مزایای استفاده از سیستم اتصال از راه دور :

صرف نظر از اینکه از چه نوع کمپرسورهای هوایی استفاده می‌کنید، می‌توانید از یک سیستم کنترل و مدیریت از راه دور برای کنترل کمپرسورهای خود استفاده نمایید. این سیستم‌های کنترل از راه دور به طور معمول اطلاعات مربوط به کمپرسورها را به صورت گرافیکی در اختیار شما قرار می‌دهند.

استفاده از این سیستم مزایای زیادی دارد. برای مثال فرض کنید که یکی از کمپرسورهای شما در یکی از شیفت‌های کاری از کار می‌افتد. اگر در آن زمان اپراتور باتجربه‌ای در کارگاه حضور نداشته باشند، کارگران به ناچار مجبور خواهند شد تا خط تولید را متوقف کنند و با یک تعمیرکار تماس بگیرند. در نتیجه در این مدت خط تولید شما متوقف خواهد ماند.

حال فرض کنید که از سیستم مدیریت از راه دور استفاده کنید. اگر اتفاق بالا برای شما تکرار شود، یک پیامک تلفنی شما را از خرابی سیستم مطلع می‌کند. همچنین این سیستم قادر است تا خرابی را سریعا به ارائه دهنده خدمات اطلاع داده و اطلاعات مربوط به کمپرسور را برای ارائه دهنده خدمات ارسال کند. در نتیجه تعمیرکار می‌تواند در حین رسیدن به کارگاه شما وضعیت سیستم را از راه دور بررسی کرده و مشکلات آن را پیدا کند. در نتیجه با استفاده از چنین سیستمی قادر خواهید بود تا زمان توقف خط تولید خود را به شکل چشم گیری کاهش دهید.

از مزایای دیگر این سیستم می‌توان به امکان راه‌اندازی و خاموش کردن سیستم از راه دور در صورت فعال شدن این امکان بر روی سیستم اشاره کرد.

حسین موسوی نیا

من متخصص و پژوهشگر در زمینه هوای فشرده و انواع کمپرسور باد هستم و سعی می کنم تا جدیدترین و کارامدترین اطلاعات را در خصوص صنعت هوای فشرده با شما به اشتراک بگذارم.