“Dirty Thirty”——在远端发现压差
在优化压缩机控制、清理设备、系统压力/流量控制和主系统管道方面,往往需要投入大量的精力和费用,以试图在最终使用时保持足够和稳定的压力。经常被遗忘的是分配系统的组件之间的主系统头和最终用户。
高级2级压缩空气挑战赛教练Tom Taranto使用“Dirty Thirty”这个短语来帮助他的学生在压缩空气挑战赛的基础和高级研讨会上记住解决最终使用压差的重要性。我们请汤姆谈谈他对这个问题的看法:
什么是“Dirty Thirty”?
连接终端气动设备和压缩空气集管的最后一点压缩空气管道是压缩空气系统的一部分,我亲切地称之为“最后的脏30”。原因是,这通常是一个约30英尺的距离,创新/创造性的管道设计和安装方法是真正令人惊叹的。通常最后一点管道安装完成的压力把事情快速运行和结果是由管,软管,管,配件、软管夹,塑料管材,关闭阀门,过滤器/监管机构/润滑器(FRL)组件,和其他需要压缩空气连接到机器。由于组件的选择是基于可用的,很少考虑平均空气需求和设备使用的峰值气流速率。当然,我们不能忘记“附加”的一点压缩空气运行这个或那个。
您在最终使用过程中遇到问题的频率是多少?最常见的问题是什么?
对压缩空气流量的过度限制会导致设备缺乏空气供应,对设备性能产生不利影响。随意的调查和轶事信息可能导致“我们需要更高的压力”的结论。
人们最惊讶的是什么?
在压缩空气管道的最后一个脏30 psi处,经常会有30、40、50 psi的压降,甚至更多。如果有一个设备的压力问题,它是几百英尺回到压缩机室,它可以合理的假设,一定有一个重大的压力损失在长距离。令人惊讶的是,在最后一个脏30的压力下降是10或20倍的压力损失,在长管道,一直回到压缩机室。
有什么快速检查压降问题的方法吗?
一个快速检查是否在远端有问题的方法是安装压力表,尽可能接近终端使用工具,气动气缸,气动马达,或任何最终生产使用。当工具使用压缩空气时,压力表下降得越多,上游管道的限制就越大。重要的是要知道,仪表作为机械设备,反应不是很快的。如果压力表显示5 psi的下降,实际的压力衰减可能是15或20 psi。考虑购买一个能够捕捉峰值和最低压力读数的数字压力表。
如何正确测量软管、过滤器和调节器的尺寸以避免压力下降?
在确定软管、连接器、过滤器和调节器的尺寸时,重要的是要评估压缩空气的动态使用情况,而不是立方英尺每分钟(cfm)平均空气流速。例如,一台机器额定使用20 cfm的平均空气流量,但它运行15秒,每分钟闲置45秒。在设备使用压缩空气的15秒内,动态空气流量为80 cfm。使用点的管道、阀门、FRL和所有组成最后30个脏层的部件的尺寸需要调整为能够处理80 cfm的峰值气流速率,而不是20 cfm的流速。
图1:显示终端使用压差的典型压力剖面
压差的影响
最终使用时压降过大,会导致系统总压力增加,导致压缩机能耗过大。将系统所有部分(包括最后一个“Dirty Thirty”)的差值最小化是高效运行的重要组成部分。
还有另一种惩罚是压力过大。压缩机排气压力的提高增加了每次不规范使用的需求,包括泄漏、开启吹气等。尽管不同的工厂不同,但不受管制的使用通常高达空气需求的30%到50%。对于100 psig范围内的系统,30%到50%的无调节使用,由于额外的无调节空气消耗,总管压力增加2 psi将增加约0.6到1.0%的能源消耗。在100 psig范围内,系统的排放压力每增加2 psi,就会导致总能耗增加1.6 ~ 2%,而30% ~ 50%的使用是不受调节的。
提高系统压力以弥补上一个“Dirty Thirty”中糟糕的设计,增加了整个系统中不受监管的应用,包括没有调节器或有广泛开放调节器的应用。在高压下增加的需求被称为“人为需求”,并大幅增加了能源消耗。不应增加压缩机排气压力或增加额外的压缩机容量,而应寻求替代方案,如通过优化部件选择来降低压力降。设备应指定并在最低的有效操作压力下运行。
如图1所示,在分配系统中,压力降最高的地方通常是在使用点,包括尺寸过小或泄漏的软管、管道、断口、过滤器、调节器和润滑器(FRLs)。当压缩空气流量和温度最高时,从供应侧到使用点的压力降将达到最大。应根据这些条件选择系统组件,并要求每个组件的制造商提供这些条件下的压降信息。
现实生活中的例子
一家印刷公司安装了一台新机器,用于校对页面,以帮助他们为一个大客户出版的卷装图书生产线的自动化组装。订单是按需下单的,不能延迟。
在快速的周末生产关闭期间,机器的安装是在优先级完成的。立即在安装机器时,书籍的生产经历了诊断为低压问题的问题。该工厂先前在100psi的压力/流量控制设置下运行,但现在必须绕过压力/流量控制器,并且植物压力转向高度随着压缩机额定值允许的。即使是这样,一些压力问题也会持续恰好随机。
一名压缩空气审计员被请来进行调查。在检查机器的供应系统时,发现有一段15英尺长的¼橡胶软管用于供应机器。在安装过程中,没有足够的时间将机器硬管连接到主管道,因为工厂使用标准的¼英寸软管,所以使用了这种软管。工厂人员,在他们的匆忙,没有意识到安装这种类型的供应饲料的后果。下表显示了1 / 4英寸软管在最大流量为20cfm时产生的15英尺压差,压力测量证实了这一点。另外两个快速耦合器之间的压差进一步降低了机器实际承受的压力,远低于可接受的操作所需的水平。
表1:不同尺寸软管的压差(15英尺,20 scfm):来源:www.gates.com
需要注意的是,如果使用更大尺寸的3/8英寸软管,压差将减少约22 psi或88%。
更多信息请访问压缩空气挑战赛网站或联系Ron Marshall, Marshall压缩空气咨询公司,电话:204-806-2085,邮箱:ronm@mts.net.