نحوه کاهش مصرف انرژی در سیستم های فن گریز از مرکز صنعتی موجود

یک فن سانتریفیوژ صنعتی زمانی که به طور مداوم در یک کارخانه تولیدی کار می کند می تواند مقدار قابل توجهی برق مصرف کند. در بسیاری از سیستم های تهویه و اگزوز قدیمی، خود فن لزوما ناکارآمد نیست. مشکل بزرگتر این است که فن سانتریفیوژ صنعتی اغلب با سرعت، فشار یا جریان هوای بالاتر از آنچه که فرآیند واقعی نیاز دارد کار می کند. قبل از تعویض تجهیزات، مهندسان کارخانه باید شرایط عملیاتی موجود را اندازه گیری کنند و تعیین کنند که انرژی اضافی در کجا مصرف می شود.

با داده های عملیاتی واقعی شروع کنید

اولین قدم در بهبود سیستم فن سانتریفیوژ صنعتی ایجاد یک خط پایه عملیاتی قابل اعتماد است. جریان هوا، فشار استاتیک، سرعت فن، جریان موتور، قدرت موتور، دمای بلبرینگ، لرزش و ساعات کار را ثبت کنید. موقعیت دمپر نیز باید ثبت شود زیرا یک فن با سرعت 100% با یک دمپر به شدت بسته اغلب نشانه واضحی از عدم تطابق بین ظرفیت فن و تقاضای سیستم است.

به عنوان مثال، یک کارخانه ممکن است یک فن سانتریفیوژ صنعتی داشته باشد که در اصل برای 30000 m³/h با 2000 Pa انتخاب شده است، در حالی که فرآیند فعلی فقط به حدود 22000 m³/h نیاز دارد. اگر فن با سرعت کامل به کار خود ادامه دهد و جریان هوا توسط یک دمپر کنترل شود، موتور همچنان مقدار زیادی از توان نامی خود را مصرف می کند. اندازه‌گیری شرایط واقعی سیستم، اطلاعات مورد نیاز را قبل از انجام هر گونه تغییر فراهم می‌کند.

بررسی کنید که آیا فن در حال گاز گرفتن است یا خیر

یک فرصت متداول صرفه جویی در انرژی برای یک فن سانتریفیوژ صنعتی در پشت دمپر ورودی یا خروجی پنهان است. یک دمپر با افزایش مقاومت سیستم، جریان هوا را کاهش می دهد، اما به طور مستقیم سرعت چرخش فن را کاهش نمی دهد. بنابراین موتور به حرکت پروانه با همان سرعت ادامه می دهد در حالی که بخشی از فشار موجود در دمپر پخش می شود.

در طول یک بازرسی، تکنسین ها باید باز شدن دمپر را ثبت کرده و آن را با جریان هوای مورد نیاز فرآیند مقایسه کنند. اگر یک فن سانتریفیوژ صنعتی معمولاً با دمپر فقط 50 تا 60 درصد باز کار می کند، مهندسان باید بررسی کنند که آیا می توان به جای آن سرعت فن را کاهش داد یا خیر. در کاربردهای مناسب، نصب درایو فرکانس متغیر (VFD) می تواند کنترل بسیار بهتری نسبت به دریچه گاز مکانیکی پیوسته ارائه دهد.

از کاهش سرعت فن با دقت استفاده کنید

کاهش سرعت فن می تواند کاهش قابل توجهی در مصرف برق ایجاد کند زیرا قدرت فن سانتریفیوژ به سرعت با سرعت تغییر می کند. در شرایط مشابه سیستم، قوانین میل فن نشان می دهد که جریان هوا تقریباً متناسب با سرعت است، فشار تقریباً با مجذور سرعت تغییر می کند و قدرت تقریباً با مکعب سرعت تغییر می کند.

برای یک فن سانتریفیوژ صنعتی که با فرکانس 50 هرتز کار می کند، کاهش سرعت به 45 هرتز نسبت سرعت 0.90 را نشان می دهد. نسبت قدرت نظری تقریباً برابر است با:

P2 / P1 ≈ (45 / 50)3 = 0.729

این بدان معناست که توان تئوری فن می تواند تقریباً به 73 درصد مقدار اولیه کاهش یابد، اگرچه صرفه جویی واقعی به منحنی سیستم، راندمان موتور، تلفات انتقال و نقطه عملیاتی بستگی دارد. بنابراین مهندسان باید سیستم را پس از تنظیم اندازه گیری کنند نه اینکه فرض کنند مقدار نظری همیشه به دست می آید.

قبل از تعویض تجهیزات، پروانه را تمیز کنید

آلودگی پروانه یکی دیگر از منابع نادیده گرفته اتلاف انرژی در فن های صنعتی گریز از مرکز است. گرد و غبار، غبار روغن، الیاف یا ذرات فرآیند می توانند روی تیغه ها جمع شوند و مشخصات آیرودینامیکی را تغییر دهند. رسوبات سنگین همچنین می توانند باعث عدم تعادل، افزایش ارتعاش و بارهای تحمل شوند.

قبل از اصلاح فن سانتریفیوژ صنعتی، پروانه را از طریق درب دسترسی یا پس از جداسازی و قفل مناسب بررسی کنید. تجمع گرد و غبار، فرسایش، خوردگی، تیغه های آسیب دیده و رسوبات متمرکز در یک طرف چرخ را بررسی کنید. در یک مثال عملی، یک فن استخراج گرد و غبار پس از چندین ماه کارکرد، لرزش و کاهش جریان هوا را نشان داد. تمیز کردن پروانه باعث بازیابی جریان هوا و کاهش لرزش بدون تغییر موتور یا محفظه فن شد.

مقاومت غیر ضروری سیستم را کاهش دهید

یک فن سانتریفیوژ صنعتی به طور مستقل از سیستم کانال عمل نمی کند. هنگامی که فیلترها مسدود می شوند، کانال ها مواد را جمع می کنند، زانوها به خوبی مرتب نمی شوند، یا دمپرها تا حدی بسته می شوند، مقاومت سیستم افزایش می یابد و فن باید فشار بیشتری ایجاد کند.

یک بازرسی میدانی مفید باید شامل فیلترها، انتقال کانال، زانویی، صدا خفه کن، دمپر، مبدل حرارتی، اسکرابر و دهانه تخلیه باشد. اگر فیلتری دارای افت فشار قابل توجهی بالاتر از وضعیت تمیز خود باشد، تعویض یا تمیز کردن فیلتر ممکن است نسبت به اصلاح خود فن سانتریفیوژ صنعتی در مصرف انرژی صرفه جویی کند. این امر به ویژه در سیستم های جمع آوری گرد و غبار که در آن مقاومت فیلتر به تدریج در طول کارکرد عادی افزایش می یابد بسیار مهم است.

بررسی کنید که آیا فن در نقطه درست کار می کند یا خیر

هر فن سانتریفیوژ صنعتی دارای منحنی عملکردی است که رابطه بین جریان هوا، فشار، سرعت و راندمان را نشان می دهد. هر زمان که داده های عملیاتی قابل اعتماد در دسترس باشد، باید شرایط واقعی عملیاتی را با منحنی فن سازنده مقایسه کرد.

فرض کنید یک فن سانتریفیوژ صنعتی برای 25000 m³/h با سرعت 1800 Pa طراحی شده است اما در حال حاضر 19000 m³/h با سرعت 2300 Pa تولید می کند. این تفاوت ممکن است نشان دهنده افزایش مقاومت سیستم، تنظیمات نادرست دمپر، تغییر در شرایط فرآیند یا نقطه عملکردی دور از بهترین منطقه بازده باشد. صرفاً نصب یک موتور بزرگتر مشکل اساسی را حل نمی کند. ابتدا باید سیستم را تجزیه و تحلیل کرد تا مشخص شود که چرا نقطه عملیاتی تغییر کرده است.

مورد عملی: کاهش مصرف برق در یک سیستم استخراج گرد و غبار

یک فن سانتریفیوژ صنعتی موجود را در نظر بگیرید که برای استخراج گرد و غبار در یک کارگاه فرآوری فلز استفاده می شود. این فن توسط یک موتور 30 ​​کیلووات هدایت می شد و تقریباً 6000 ساعت در سال کار می کرد. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که این فرآیند به حدود 18000 متر مکعب بر ساعت نیاز دارد، در حالی که فن تقریباً 22000 متر مکعب در ساعت را تحویل می‌دهد. دمپر خروجی تا حدی بسته بود تا جریان هوای اضافی کنترل شود.

کارخانه یک VFD نصب کرد و سرعت فن سانتریفیوژ صنعتی را برای مطابقت با جریان هوای مورد نیاز تنظیم کرد. پس از راه اندازی، جریان هوا نزدیک به مقدار فرآیند مورد نیاز حفظ شد در حالی که قدرت موتور به میزان قابل توجهی کاهش یافت. صرفه جویی واقعی باید از کیلووات اندازه گیری شده قبل و بعد از اصلاح محاسبه شود. به عنوان مثال، اگر میانگین توان ورودی از 24 کیلو وات به 16 کیلو وات کاهش یابد، مصرف برق سالانه تقریباً کاهش می یابد:

(24-16) × 6000 = 48000 کیلووات ساعت در سال

این مثال همچنین نشان می‌دهد که چرا اندازه‌گیری توان واقعی موتور مفیدتر از تخمین صرفه‌جویی از ظرفیت پلاک موتور است.

سرعت را کمتر از نیاز فرآیند کاهش ندهید

بهینه سازی انرژی به این معنا نیست که یک فن سانتریفیوژ صنعتی را تا حد ممکن کاهش دهید. جریان هوا ناکافی می تواند باعث جذب ضعیف دود، غلظت بیش از حد گرد و غبار، ناپایداری فشار کوره، گرمای بیش از حد، یا عدم برآوردن الزامات محیطی شود.

هنگام تنظیم یک فن سانتریفیوژ صنعتی، مهندسان باید حداقل جریان هوا و فشار قابل قبول را بر اساس فرآیند واقعی ایجاد کنند. برای مثال، برای تهویه اگزوز محلی، عملکرد ضبط باید در کاپوت کافی باقی بماند. برای کاربردهای دیگ بخار یا کوره، فشار کوره و احتراق مورد نیاز ممکن است مهمتر از کاهش صرف جریان هوا باشد.

موتور، بلبرینگ و گیربکس را بررسی کنید

شرایط مکانیکی نیز بر راندمان یک سیستم فن گریز از مرکز صنعتی تأثیر می گذارد. یاتاقان های فرسوده، روغن کاری ضعیف، ناهماهنگی محور، لغزش تسمه، کشش نادرست تسمه، و مشکلات کوپلینگ می تواند تلفات مکانیکی و لرزش را افزایش دهد.

برای سیستم‌های فن سانتریفیوژ صنعتی مبتنی بر تسمه، تکنسین‌ها باید وضعیت و کشش تسمه را بررسی کرده و تراز بودن قرقره را تأیید کنند. برای پیکربندی های درایو مستقیم، تراز شفت، وضعیت یاتاقان و کارایی موتور باید بررسی شود. جریان غیرعادی موتور را نباید به طور خودکار به گردن موتور انداخت. بار بیش از حد فن، مقاومت سیستم، اصطکاک مکانیکی یا شرایط عملیاتی ممکن است علت واقعی باشد.

وقتی تعویض فن منطقی تر می شود

در برخی موارد، یک فن سانتریفیوژ صنعتی موجود اساساً بزرگ است یا طراحی پروانه ای دارد که با فرآیند فعلی مطابقت ندارد. اگر فن به طور مداوم دور از منطقه کارآمد خود کار کند، تنظیم مکرر دریچه گاز و سرعت ممکن است تنها یک راه حل جزئی ارائه دهد.

یک فن سانتریفیوژ صنعتی جایگزین را می توان زمانی در نظر گرفت که فن موجود دارای سایش شدید، راندمان آیرودینامیکی ضعیف، مواد نامناسب، قابلیت فشار بیش از حد، یا ظرفیت به طور قابل توجهی بالاتر از نیاز واقعی باشد. جایگزین باید با استفاده از جریان هوا و فشار سیستم اندازه گیری شده به جای تطبیق صرف با توان موتور موجود انتخاب شود.

چک لیست عملی صرفه جویی در انرژی

قبل از اصلاح فن سانتریفیوژ صنعتی، مهندسان کارخانه می توانند از ترتیب زیر استفاده کنند:

جریان هوا و فشار استاتیک واقعی را اندازه گیری کنید.

قدرت و جریان ورودی موتور را ثبت کنید.

سرعت فن و موقعیت دمپر را ثبت کنید.

پروانه را از نظر گرد و غبار، خوردگی و سایش بررسی کنید.

افت فشار فیلتر و کانال را بررسی کنید.

شرایط عملیاتی واقعی را با منحنی عملکرد فن مقایسه کنید.

تعیین کنید که آیا پنکه بزرگ است یا خیر.

کنترل سرعت VFD را در صورت لزوم ارزیابی کنید.

موتور، یاتاقان ها، تسمه ها، کوپلینگ ها و تراز شفت را بررسی کنید.

پس از اصلاح، جریان هوا، فشار و قدرت را دوباره اندازه گیری کنید.

مؤثرترین رویکرد این است که فن سانتریفیوژ صنعتی را به‌عنوان بخشی از کل سیستم هوادهی به‌جای یک دستگاه ایزوله در نظر بگیرید. در بسیاری از کارخانه ها، صرفه جویی قابل توجهی از طریق کنترل بهتر نقطه کار، کاهش مقاومت سیستم، تمیز کردن منظم پروانه و تنظیم سرعت مناسب بدون تعویض فوری فن حاصل می شود.

برای نیروگاه هایی که به طور مداوم تهویه یا تجهیزات اگزوز کار می کنند، حتی یک کاهش کوچک در توان می تواند باعث صرفه جویی سالانه قابل توجهی شود. یک فن سانتریفیوژ صنعتی که به درستی بهینه شده است باید تنها جریان هوا و فشار مورد نیاز فرآیند را با کمترین مصرف انرژی عملی فراهم کند و در عین حال عملکرد ایمن و پایدار را حفظ کند.