Endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılan bir enerji kaynağı olan basınçlı hava, endüstriyel üretimdeki toplam enerji tüketiminin %10 ila %35'ini oluşturmaktadır. Basınçlı hava sisteminin enerji tüketiminin %96'sı endüstriyel kompresörün güç tüketimidir ve Çin'deki endüstriyel kompresörlerin yıllık güç tüketimi, toplam ulusal güç tüketiminin %6'sından fazlasını oluşturmaktadır. Hava kompresörünün işletme maliyetleri, satın alma maliyetleri, bakım maliyetleri ve enerji işletme maliyetleri dikkate alındığında, tam yaşam döngüsü değerlendirme teorisine göre, satın alma maliyetleri yalnızca yaklaşık %10'unu oluştururken, enerji maliyeti %77 gibi yüksek bir orana ulaşmaktadır. Bu durum, Çin'in endüstriyel ve ekonomik yeniden yapılanmayı gerçekleştirirken basınçlı hava sisteminin enerji kullanım verimliliğini güçlü bir şekilde iyileştirmesi gerektiğini göstermektedir.
Basınçlı hava ve işletmelerin enerji tasarrufu ve emisyon azaltma ihtiyaçlarına ilişkin anlayışın derinleşmesiyle birlikte, en iyi enerji tasarrufu sonuçlarını elde etmek için mevcut sisteme uygun enerji tasarrufu dönüşüm teknolojisinin seçilmesi acil bir ihtiyaç haline gelmiştir. Son iki yılda Çin'deki sanayi işletmeleri üzerine yapılan araştırmalar, enerji tasarrufu yenileme talebinin esas olarak aşağıdaki üç açıdan kaynaklandığını göstermiştir:
Hava kompresörünün enerji tüketimi, işletmenin enerji tüketiminin çok yüksek bir oranını oluşturmaktadır; basınçlı hava sisteminin besleme istikrarsızlığı, basınç dalgalanmaları ve diğer etkiler ekipmanın normal çalışmasını etkilemektedir; üretim ölçeğinin genişlemesiyle birlikte, işletmenin orijinal basınçlı hava sistemini, artan talebe uyum sağlamak için optimize etmesi gerekmektedir. İşletmenin basınçlı hava sisteminin özellikleri ve uygulanabilir enerji tasarrufu teknolojisi farklı olduğundan, dönüşümün başarı oranını artırmak için enerji tasarrufu dönüşümü körü körüne uygulanamaz. Özellikle, tüm sistemin kapsamlı analizi, test edilmesi ve değerlendirilmesine dayalı olarak uygun enerji tasarrufu önlemlerinin seçilmesi önemlidir. Yazarlar, çok sayıda sanayi işletmesinde basınçlı hava kullanımını inceleyerek, mevcut ve yeni ortaya çıkan bazı enerji tasarrufu teknolojilerinin özelliklerini ve uygulama kapsamını analiz etmiş ve araştırmıştır.
Sistem Enerji Tasarrufu Stratejisi
Pnömatik sistem enerji tüketimi değerlendirme ve enerji kaybı analizi teorisine dayanarak, sistem bileşiminin çeşitli yönlerinden yola çıkarak, genel enerji tasarrufu önlemleri aşağıdaki gibidir:
Basınçlı hava üretimi. Farklı tipteki kompresörlerin makul konfigürasyonu ve bakımı, çalışma modunun optimizasyonu, hava arıtma ekipmanının günlük yönetimi. Basınçlı hava taşımacılığı. Boru hattı şebeke konfigürasyonunun optimizasyonu, yüksek ve düşük basınçlı besleme boru hatlarının ayrılması; hava tüketim dağılımının gerçek zamanlı olarak izlenmesi, günlük kontrol ve sızıntıların en aza indirilmesi, bağlantı noktalarındaki basınç kaybının iyileştirilmesi. Basınçlı hava kullanımı. Silindir tahrik devresinin iyileştirilmesi, elektrolitik alüminyum endüstrisindeki silindirler için özel hava tasarruflu vanalar ve enerji tasarruflu hava tabancaları ve nozullar gibi bu sektör için geliştirilmiş enerji tasarruflu ürünlerin kullanımı. Kompresör atık ısı geri kazanımı. Hava sıkıştırma sırasında üretilen ısı, ısı değişimi vb. yöntemlerle geri kazanılır ve yardımcı ısıtma ve proses ısıtma vb. amaçlarla kullanılır.
Sıkıştırılmış hava üretimi
1 Tekli hava kompresörü enerji tasarrufu
Günümüzde endüstride en yaygın kullanılan hava kompresörleri esas olarak pistonlu, santrifüj ve vidalı olmak üzere üç tipe ayrılmaktadır. Pistonlu tip, bazı eski işletmelerde hala büyük miktarlarda kullanılmaktadır; santrifüj tip ise tekstil işletmelerinde istikrarlı çalışma ve yüksek verimlilikle yaygın olarak kullanılmaktadır, ancak sistem basıncı aniden değiştiğinde dalgalanma eğilimi göstermektedir. Kullanılan başlıca enerji tasarrufu önlemleri şunlardır: ithal edilen havanın temizliğini sağlamak, özellikle tekstil işletmelerinde havadaki çok sayıda kısa lifi filtrelemek için kaba filtrasyonun iyi bir şekilde yapılması. Verimliliği artırmak için hava kompresörünün giriş sıcaklığını düşürmek. Yağlama yağı basıncının santrifüj rotor titreşimine büyük etkisi vardır, bu nedenle köpük önleyici ve oksidasyon stabilizatörleri içeren yağlama yağı seçimi önemlidir. Soğutma suyu kalitesine dikkat edilmeli, soğutma suyu tahliyesi makul olmalı ve planlı su takviyesi yapılmalıdır. Hava kompresörünün, kurutucunun, depolama tankının ve boru şebekesinin yoğuşma suyu tahliye noktaları düzenli olarak boşaltılmalıdır. Hava talebindeki ani değişikliklerden kaynaklanan hırıltıyı önlemek için, ünitenin ayarladığı oransal bant ve integral zaman ayarlarını dikkatlice yapın ve hava tüketiminde ani azalmalardan kaçınmaya çalışın. Enerji tasarrufu etkisi yüksek üç kademeli santrifüjler seçin ve hat kayıplarını azaltmak ve hava basınç istasyonunun sıcaklık artışını düşük tutmak için yüksek basınçlı motorlar kullanmaya çalışın.
Vidalı hava kompresörleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Aşağıda vidalı hava kompresörü kontrol modlarının karşılaştırmalı özetine odaklanılmıştır: Mevcut hava kompresörlerinin yükleme/boşaltma ve sabit basınç düzenleme sorunları analiz edildiğinde şu sonuca varılabilir: Giriş valfinin mekanik olarak düzenlenmesine bağlı olarak, hava beslemesi hızlı ve sürekli olarak ayarlanamaz. Gaz miktarı sürekli değiştiğinde, besleme basıncı kaçınılmaz olarak büyük ölçüde dalgalanır. Fabrikadaki hava tüketimindeki dalgalanmaya uyum sağlamak için, hava kompresörünün hava üretimini ayarlamak üzere bir frekans dönüştürücü eklenerek saf frekans kontrolü kullanılır. Dezavantajı, sistemin fabrika hava tüketimindeki dalgalanmanın büyük olmadığı durumlar için uygun olmasıdır (dalgalanma, tek bir makinenin hava üretim hacminin %40~%70'i arasındadır ve enerji tasarrufu etkisi en belirgindir).
2 Hava kompresörü grubu uzman kontrol sistemi
Hava kompresör grubu uzman kontrol sistemi, hava kompresör grubu kontrolü ve enerji tasarrufu alanında yeni bir teknoloji haline gelmiştir. Kontrol sistemi, basınç talebindeki değişikliklere göre farklı hava kompresörlerinin başlatılıp durdurulmasını, yükleme ve boşaltma işlemlerini vb. kontrol ederek, sistemin her zaman doğru sayıda ve kapasitede kompresörle çalışmasını sağlar.
Ev tipi kontrol sistemi, frekans dönüştürücü kontrolü aracılığıyla fabrika düşük basınçlı gaz besleme sistemindeki tek bir hava kompresörünün hızını değiştirerek, hava kompresörü ünitesinin gaz üretim süresini kontrol eder ve fabrika düşük basınçlı gaz besleme sistemindeki gaz miktarındaki küçük dalgalanmalara uyum sağlar. Genellikle hangi hava kompresörü frekans dönüştürme sisteminin kullanılacağına karar vermek için, kapsamlı test ve hesaplamalar yapacak profesyonel bir sisteme ihtiyaç vardır. Yukarıdaki analiz ve karşılaştırma sonucunda şu sonuçlara ulaşılmıştır: birçok basınçlı hava sistemimizin enerji verimliliğinde iyileştirme için önemli bir alan bulunmaktadır. Kompresör frekans dönüştürme sistemi, enerji tasarrufu etkisini ancak işletmenin kendi basınçlı hava sisteminin çalışmasıyla birlikte sağlayarak elde edebilir; bu nedenle kullanımdan önce profesyoneller tarafından tamamen test edilmeli ve değerlendirilmelidir. Hava kompresörü grubu uzman kontrol sistemi, aynı anda çalışan birden fazla hava kompresörü için özellikle uygundur ve kademeli kombinasyon konfigürasyonunun uygulanmasıyla işletmelerin ihtiyaçlarını iyi bir şekilde karşılayabilir.
3. Sıkıştırılmış hava ile kurutma işleminde iyileştirme
Günümüzde işletmelerde en yaygın kullanılan basınçlı hava kurutma ve işleme ekipmanları soğutmalı tip, ısı geri kazanımı gerektirmeyen tip ve mikro ısı geri kazanımlı kompozit tiptir; başlıca performans karşılaştırması aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.
Savunma hattının enerji tasarruflu dönüşümü aşağıdaki prensiplere göre yapılmalıdır: Eğer orijinal hava arıtma sistemi çok yüksek saflıkta ise, daha düşük saflıkta bir arıtma yöntemine geçilmelidir. Kurutma işlemi iyileştirilmeli, kurutma işlemi sırasında oluşan basınç kaybı azaltılmalı (bazı sistemlerde kurutucudaki basınç kaybı 0,05 ~ 0,1 MPa'ya kadar çıkabilir), böylece enerji tüketimi düşürülmelidir.
Sıkıştırılmış havanın taşınması
1. Borulama sistemi, çalışma basıncının %1,5'ini aşmamalıdır. Şu anda birçok hava basınç istasyonunda birincil ve ikincil boru hatları bulunmamaktadır, çok fazla gereksiz dirsek ve kıvrım vardır, sık sık basınç dalgalanmaları yaşanmakta ve ciddi basınç kayıpları meydana gelmektedir. Bazı pnömatik boru hatları hendeklere gömülüdür ve sızıntı açısından izlenememektedir. Sistem basınç talebini her durumda sağlamak için, işletme yönetim personeli tüm sistemin çalışma basıncını 0,1~0,2 MPa artırarak yapay basınç kaybı oluşturmaktadır. Hava kompresörü egzoz basıncındaki her 0,1 MPa'lık artış için, hava kompresörünün güç tüketimi %7~10 oranında artmaktadır. Aynı zamanda, sistem basıncındaki artış hava kaçağını da artırmaktadır. Enerji tasarrufu sağlayan yenileme önlemleri: dallı boru hattı düzenini döngü düzenine dönüştürmek, yüksek ve düşük basınçlı hava beslemesini ayırmak ve yüksek ve düşük basınçlı hassas taşma üniteleri kurmak; Enerji tasarrufu amaçlı yenileme çalışmaları sırasında, yerel direnci yüksek olan boru hatlarını değiştirin, boru hattı direncini azaltın ve borunun iç duvarını asit yıkama, pas giderme vb. işlemlerle temizleyerek boru duvarının pürüzsüz olmasını sağlayın.
2. Sızıntı, sızıntı tespiti ve tıkanması
Fabrikalardaki sızıntıların çoğu ciddi boyutlardadır ve sızıntı miktarı %20 ila %35'e ulaşır. Bu sızıntılar genellikle vanalarda, bağlantı noktalarında, üçlü bağlantı elemanlarında, solenoid vanalarda, dişli bağlantılarda ve her bir gaz kullanan ekipmanın silindirinin ön kapağında meydana gelir; bazı ekipmanlar aşırı basınç altında çalışır, otomatik olarak boşaltma yapar ve sık sık egzoz gazı salar. Sızıntının neden olduğu hasar, çoğu insanın hayal gücünün ötesindedir. Örneğin, bir otomobil punta kaynak istasyonunda gaz borusundaki 1 mm çapındaki küçük bir delikten kaynaklanan kaynak cürufu, yıllık 355 kWh'ye kadar elektrik kaybına neden olur; bu da neredeyse iki üç kişilik ailenin yıllık ev elektriğine eşdeğerdir. Enerji tasarrufu önlemleri: Ana üretim atölyesinin gaz besleme boru hattı için bir akış ölçüm yönetim sistemi kurarak proses kullanım sınırını belirleyin. Proses gaz tüketimini ayarlayın, vana ve bağlantı noktası sayısını en aza indirin ve sızıntı noktalarını azaltın. Yönetimi güçlendirin ve düzenli denetimler için profesyonel araçlar kullanın. Özetle, işletmeler paralel erişimli akıllı gaz kaçağı dedektörü, kaçak noktası tarama tabancası gibi bazı profesyonel test ekipmanlarını kullanarak basınçlı hava sisteminin çalışmasını, risk oluşturmasını, damlamasını ve kaçağını önlemek için önlemler alabilir ve buna göre bakım ve parça değiştirme çalışmaları yapabilirler.
Basınçlı hava kullanımı
Hava tabancaları, imalat son işlem süreçlerinde, işleme ve diğer proses alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır ve bazı endüstriyel alanlarda hava tüketimi toplam hava beslemesinin %50'sine ulaşmaktadır. Kullanım sürecinde, çok uzun hava besleme boru hattı, çok yüksek besleme basıncı, nozul olarak düz bakır boru kullanılması ve ön saflardaki çalışanlar tarafından çalışma basıncının yetkisiz olarak artırılması gibi durumlar büyük hava israfına neden olmaktadır.
Pnömatik ekipmanlarda gaz kullanımının mantıksız sonuçları da giderek daha belirgin hale gelmektedir; örneğin, iş parçasının gaz geri basıncı tespiti sırasında sıkışıp kalmadığının belirlenmesi, vakum jeneratörü gaz beslemesi vb. Çalışmadığı zamanlarda kesintisiz gaz beslemesi sorunu. Bu sorunlar özellikle kimyasal tanklarda ve karıştırma için kullanılan diğer gazlarda, ayrıca lastik üretiminde, örneğin tipik şişirme işlemlerinde mevcuttur. Enerji tasarrufu reform önlemleri: Yeni pnömatik nozul enerji tasarruf cihazları ve darbeli tip hava tabancalarının kullanımı. Alüminyum endüstrisi gibi belirli sektörlerde özel pnömatik ekipmanların kullanımı, örneğin silindirde özel hava tasarruf valfi kullanımının teşvik edilmesi.
Hava kompresörü atık ısı geri kazanımı
Tüm yaşam döngüsü değerlendirmesine göre, hava kompresörlerinin tükettiği elektrik enerjisinin %80-90'ı ısıya dönüştürülerek dağılıyor. Hava kompresörünün elektrik enerjisi tüketiminin ısı dağılımı aşağıdaki şekilde gösterilmiştir; çevreye yayılan ve sıkıştırılmış havanın kendisinde depolanan ısı hariç, enerjinin kalan %94'ü atık ısı geri kazanımı şeklinde kullanılabilir.
Atık ısı geri kazanımı, hava veya suyu ısıtmak için kullanılan ısı eşanjörü ve diğer uygun hava kompresyon prosesi ısı geri kazanım yöntemleri aracılığıyla gerçekleştirilir; tipik kullanım alanları arasında yardımcı ısıtma, proses ısıtma ve kazan besleme suyu ön ısıtması yer alır. Makul iyileştirmelerle, ısı enerjisinin %50 ila %90'ı geri kazanılabilir ve kullanılabilir. Isı geri kazanım cihazlarının kurulumu, hava kompresörünün çalışma sıcaklığını optimum çalışma sıcaklığında etkili bir şekilde kontrol ederek yağlama yağının çalışma koşullarını iyileştirir ve hava kompresörünün egzoz hacmini %2 ila %6 oranında artırır. Hava soğutmalı hava kompresörlerinde, hava kompresörünün soğutma fanı durdurulabilir ve ısıyı geri kazanmak için sirkülasyonlu su pompası kullanılabilir; su soğutmalı hava kompresörlerinde ise soğuk su veya alan ısıtması için kullanılabilir ve geri kazanım oranı %50 ila %60 arasındadır. Atık ısı geri kazanımı, elektrikli ısıtma ekipmanlarına göre neredeyse hiç enerji tüketimi gerektirmez; yakıt gazı ekipmanlarına göre ise sıfır emisyonludur ve temiz ve çevre dostu bir enerji tasarrufu yöntemidir. Basınçlı hava sisteminin enerji kaybı analizi teorisine dayanarak, işletmedeki mevcut mantıksız gaz kullanımı olgusu ve enerji tasarrufu önlemleri analiz edilmiş ve özetlenmiştir. İşletmenin enerji tasarrufu dönüşümünde, öncelikle farklı sistemler için detaylı test ve değerlendirme yapılmalı, ardından uygun optimizasyon önlemleri uygulanarak enerji tasarrufu hedeflerine ulaşılmalı ve böylece tüm basınçlı hava sisteminin işletme verimliliği artırılmalıdır.
Yayın tarihi: 02 Mart 2024