Typer af trykluftsystemer

Der findes to hovedtyper af trykluftsystemer: oliefrie og smurteanlæg. Det ene design vil blive valgt frem for det andet, afhængigt af rensning og industriens krav. Kravene til luftrensning omfatter generel renhed, instrumentkvalitet, åndedrætsluft, medicinsk luft, farmaceutisk luft og ren tør luft.

Oliefri systemer: Anvendelser, der ikke kan tåle et smøremiddel, kræver et oliefrit system. Det er afgørende at fjerne uønskede olieaerosoler og -dampe fra trykluft, ikke kun fugt. Disse aerosoler og dampe findes i den omgivende luft og kan genereres af kompressoren.Denne olie ender med at blive nedbrudt og oxideret af kompressionsvarmen.Når olien er opvarmet, kan den forkulle og danne en fast, laklignende substans på nedstrømsudstyr, hvilket kan medføre, at ventiler og trykluftværktøjer ikke fungerer. Hvis olien blandes med vand, danner den et slam, der kan sætte sig fast i komponenterne i luftledningen. Nedstrøms fra kompressoren stabiliserer en luftmodtager systemtrykket, tjener som reservoir for efterspørgsel og holder på en vis mængde fugt. Nedstrøms fra modtageren er der en lufttørrer, som giver det korrekte trykdugpunkt og opfanger den resterende fugt. Hvis en af disse svigter, er der stadig et koalescerende filter efter tørretumbleren for at yde beskyttelse.Der kan også installeres en tørre modtager efter koalesceringsfilteret for at stabilisere trykket og fungere som reservoir i perioder med stor efterspørgsel.

Smurte systemer: Disse typer systemer anvender et smøremiddel til at mindske friktionen mellem bevægelige dele. I roterende skruekompressorer tætner smøremidlet også mellemrummene og fjerner kompressionsvarmen. Viskositeten af det anvendte smøremiddel afhænger i høj grad af det omgivende driftstemperaturområde. Det skal give tilstrækkelig smøring af lejer og rotorer ved driftstemperaturen. Desuden skal det have et flydepunkt, der er tilstrækkeligt lavt til at give smøreevne ved lave starttemperaturer. En moderne, smurt roterende skruekompressor og et højtydende rensningssystem kan producere trykluft med meget høj renhed. Disse systemer ligner i høj grad det oliefrie system og består af en våd opsamler, en lufttørrer og et koalescerende filter. Der er dog et kulfilter mellem koalesceringsfilteret og den tørre modtager, som fjerner eventuelle rester af oliedampe.

Design og konfiguration af trykluftsystemer

Der er otte grundlæggende elementer, der skal tages i betragtning ved design af dit trykluftsystem: efterspørgsel, trykluftkvalitet, forsyning, opbevaring, distribution, installation, vedligeholdelse og kondensathåndtering

Efterspørgsel
En af de vigtigste og vanskeligste ting, du kan gøre ved design af dit trykluftsystem, er at bestemme det sande behov i dit system. Luftbehovet vil svinge ud over det forudbestemte gennemsnitlige behov. Hvis den faktiske efterspørgsel er kendt, kan lager- og distributionssystemer konstrueres til at imødekomme efterspørgslen uden installation af yderligere kompressorer.

Den mest præcise måde at bestemme efterspørgslen i systemet på er at overvåge luftstrømmen ved hjælp af en strømningsmåler, som normalt vil blive placeret i hovedstrømmene. For små, enkle systemer kan forholdet mellem belastet og ubelastet kompressordriftstid være en indikation af den gennemsnitlige efterspørgsel over en længere periode.

Ofte udgør lækage og kunstig efterspørgsel en væsentlig del af den samlede efterspørgsel. Der findes forskellige metoder til at stoppe lækager. Overskudsmængden af trykluft, der skabes for uregulerede brugere, kaldes kunstig efterspørgsel. Det opstår, når der leveres et større ledningstryk end nødvendigt. Det omfatter følgende:

• alt ureguleret forbrug, herunder passende og uhensigtsmæssig produktionsbrug
• åbentblæsning
• lækager
• brugssted med regulatorer justeret til deres maksimale indstilling
• værktøjsbrug

Disse anvendelser følger forsyningstrykket, som om der ikke blev anvendt regulatorer. Udfordringen med kunstig efterspørgsel kan løses ved at placere en regulator på anvendelsesstedet eller i begyndelsen af distributionsnettet.Driftstrykkrav, trykluftbehov og det enkelte udstyrs driftscyklus skal alle tages i betragtning, når efterspørgslen for dit system fastlægges.

Luftkvalitet: Forskellige anvendelser kræver forskellige niveauer af trykluftkvalitet. Med hvert niveau stiger omkostningerne ved at producere trykluften. Derfor er det vigtigt at opfylde, men ikke overskride det niveau, der kræves af din specifikke anvendelse. Hvis der kræves forskellige niveauer for forskellige applikationer i anlægget, er det mere omkostningseffektivt at behandle mindre mængder trykluft til den applikation, der stiller de højeste kvalitetskrav, end at behandle hele luftforsyningen.

Kvalitetsniveauer for trykluft
Niveau	Anvendelse	Luftbehandlingselementer	Komponenter til luftbehandling	Funktion
	1	Butiksluft	Filtreret centrifugalseparator	Fjernelse af faste stoffer 3 mikrometer & større, 99% af vanddråber,& 40% af olieaerosoler
2	Luftværktøj, sandblæsning, pneumatiske styresystemer (indendørs)	Kølet tryklufttørrer, luftledningsfilter	Fjernelse af fugt, der giver en temperatur på 35° til 50°F (-1.67° til 10°C) trykdugpunkt, fjerner 70 % af olieaerosoler og alle partikler på 1 mikron og større
3	Instrumentluft, malingsprøjtning, pulverlakering, pakningMaskiner	Kølet tryklufttørrer, oliefjernelsesfilter	Fjernelse af fugt & giver et trykdugpunkt på 35° til 50°F (-1.67° til 10°C) trykdugpunkt, fjerner 99.999 % af olieaerosoler og alle partikler på 0,025 mikron og større
4	Fødevareindustri, mejeriindustri, laboratorier	Kølet komprimeret lufttørrer, oliefjernelsesfilter, &oliedampadsorber	Fjernelse af fugt & giver et temperaturdrykspunkt på 35° til 50°F (-1.67° til 10°C) trykdugpunkt, fjerner 99,999% af olieaerosoler, alle partikler.025 mikron og større, olieagtige dampe, olieagtig lugt, & oliesmag
5	Udvendige rørledninger, pneumatisk transport af hygroskopisk materiale,bryggerier, kemisk & farmaceutisk industri, Elektronikindustri	Luftledningsfilter, oliefjernelsesfilter, tørretumbler med lavt dugpunkt, luftledningsfilter	Fjernelse af fugt, der giver et -40° til -150°F (-40° til -101.11°C) trykdugpunkt, fjerner 99,999 % af olieaerosoler og alle partikler .025 mikron og større
6	Andemningsluft	Andemningsluftsystem (kontinuerligt eller bærbart)	Fjernelse af skadelige forurenende stoffer i komprimeret luft og produktion af åndedrætsluft af klasse D Figur CAS1-1: Kvalitetsniveauer for trykluft

Forsyning
Trykluftforsyningen skal altid opfylde trykluftbehovet ved hjælp af tilstrækkelig opbevaring og korrekt distribution.Korrekt dimensionerede kompressorer og rensningsudstyr vil bidrage til at opfylde efterspørgslen med forsyningen. Hvis forsyning, opbevaring og distribution ikke er synkroniseret, vil der forekomme for store trykudsving. De fleste kompressorer styres af ledningstrykket. Et trykfald er normalt tegn på en stigning i efterspørgslen. Dette korrigeres ved at øge kompressorens ydelse. En stigning i trykket angiver normalt en stigning i efterspørgslen, hvilket medfører en reduktion i kompressorens ydelse.For at imødekomme den svingende efterspørgsel kan der anvendes en belastning/uden belastning eller en konstanthastighedsstyring til at køre kompressoren ved fuld belastning eller i tomgang. En enkelt kompressor eller et anlæg med flere kompressorer, som kan være centraliseret eller decentraliseret, kan levere hele anlæggets forsyning. Der findes tre andre typer af kompressorstyringssystemer:

• Auto-dual styring:De fleste traditionelle modulerende styringer drosler kapaciteten 30-50 %, før kompressoren aflastes helt. Denne type modulering er kendt som auto-dual regulering. Den kombinerer start/stop- og konstanthastighedsstyring i et enkelt styresystem. Auto-dual kontrol vælger automatisk den mest ønskværdige kontrolmetode og kører kompressoren med konstant hastighedskontrol. Når kompressoren aflastes, aktiveres en timer til ubelastet kørsel, som normalt har et tidsinterval på 5 til 60 minutter. Hvis kompressoren ikke genindlæsses, slukker timeren for kompressoren. Kompressoren genstarter og reloader, når trykafbryderen registrerer lavt tryk.

• Sekvensering:Sekvensering er også kendt som en central styring. Denne har den fordel, at den har lave omkostninger pr. kompressor og er normalt tilgængelig for systemer med op til 10 kompressorer. En sekvenseringsenhed bør have en enkelt tryktransducer i luftsøjlen. Logikken skal holde et måltryk inden for +/- 5 psi. Sekvenseringsenheden skal automatisk starte og stoppe kompressorer samt indlæse og udlæse dem. Styringen skal være indstillet til at rotere rækkefølgen af belastning og aflastning for at optimere kompressorkombinationer for forskellige efterspørgselsforhold.

• Lead/Lag: Lead/lag-reguleringer findes typisk på frem- og tilbagegående kompressorer. Når der er to kompressorer i systemet, kan den ene kompressor indstilles som leadkompressor og den anden som lagkompressor. Når trykket falder til et bestemt punkt på den ledende kompressor, tager den bagudkørende kompressor over. Disse kan også omskiftes, så den anden kompressor er den førende kompressor.

Lagring
Alle enheder, der indeholder trykluft, udgør lagersystemet.Det er vigtigt med tilstrækkelig lagring. Den repræsenterer tilgængelig energi, som kan frigives eller genopfyldes når som helst, der er behov for det. Luftmodtagertanken udgør normalt størstedelen af systemets samlede lagerkapacitet. Hvis denne tank har den rette størrelse, forhindres overdreven cykling, og der er tilstrækkelig lagerkapacitet til at dække eventuelle spidser i efterspørgslen. I distributionssystemet vil der med jævne mellemrum være behov for store mængder, som hurtigt vil dræne luften fra de omkringliggende områder og medføre, at trykniveauet falder for de omkringliggende brugere. Strategisk placerede modtagere i systemet kan imidlertid dække disse pludselige behov og stadig levere en ensartet luftstrøm og et ensartet tryk til de berørte områder. Den nødvendige samlede lagerkapacitet afhænger af mængden af overskydende efterspørgsel i kubikfod, det tilgængelige trykdifferentiale mellem strømningsregulatorerne, systemets og kompressorens opstartstid og den tid, der er til rådighed til at genopfylde den lagrede trykluft.

Distribution
Distributionssystemet er forbindelsen mellem forsyning, lagring og efterspørgsel. Ideelt set skal distributionssystemet gøre det muligt for den nødvendige luft at strømme med et minimalt tryktab. Det skal levere en tilstrækkelig mængde trykluft ved det krævede tryk til alle de steder, hvor der er behov for trykluft. Trykluften bevæger sig gennem et net af rørledninger, men strømmen skaber friktion og resulterer i tryktab. Trykfaldet bør aldrig overstige 1-2 psi (0,07-0,14 bar). Jo længere og mindre rørets diameter er, jo større er friktionstabet. For at reducere tryktabet effektivt kan man anvende et sløjfesystem med tovejsflow. Tryktab forårsaget af korrosion og systemkomponenterne i sig selv er vigtige spørgsmål. De ligger typisk på mellem 5 og 25 psid (0,34-1,7 bar), og deres kontrol er afgørende for systemets effektivitet.

Installation
For at kunne kontrollere og styre trykluftsystemet effektivt skal der tages hensyn til systemets layout. Der skal være tilstrækkelig ventilation, krav til fundament og kompressorrum skal opfyldes, og der skal anvendes passende rørmaterialer. Kompressorindtag, der er placeret udendørs, skal være mindst 3 meter over terræn.Korrekt ventilation kan opnås ved naturlig ventilation, tvungen ventilation med en udsugningsventilator, ventilation med kanaler til ydersiden med eller uden recirkulationsspjæld samt ved at blande varm luft med kold indtagsluft eller ved at ventilere en udsugningsluftkanal til det fri om sommeren (rumopvarmning om vinteren).Kravene til fundamentet gælder kun for større stempelkompressorer, men alle kompressorer bør have deres eget rene, kølerum. Rørledninger skal være holdbare nok til de eksisterende arbejdsforhold, give mindst muligt tryktab og lækage og være lette at vedligeholde.

Vedligeholdelse
Forebyggende vedligeholdelse er det vigtigste skridt, du kan tage.Lækager er et af de største vedligeholdelsesproblemer og kan være meget dyrt. For eksempel svarer en åbning med en diameter på ¼” (6,35 mm) til 100 CFM (2,8 m3/min) ved 90 psig (6,2 bar). Dette svarer til at bruge en kompressor på 25 hestekræfter (18 kW). Ved at udvikle et normalt program til overvågning og reparation af utætheder kan man dog kontrollere eller forebygge dem. Hvis en lækage ikke opdages, kan den i sidste ende medføre, at hele systemet må lukkes ned. En velholdt kompressor vil ud over at have mindre nedetid og færre reparationer også spare på strømomkostningerne.

Kontrol af kondensat
Fugt i form af væske og damp findes i trykluften, når den forlader systemet. Systemet kan miste produktivitet og kræver betydelig vedligeholdelse, hvis fugten og andre forurenende stoffer ikke fjernes korrekt. Der er udviklet rensningsanordninger til at hjælpe med at fjerne nogle af de forurenende stoffer fra systemet. Efterhånden som pneumatiske anvendelser og trykluftsystemer bliver mere sofistikerede, er det afgørende, at disse anordninger vælges korrekt. De mest kritiske anordninger til kondensatkontrol er koalescerende filter, drænventil, lufttørrer og efterfilter.

OBS: Alt kompressorkondensat skal bortskaffes i overensstemmelse med alle lokale, statslige og føderale bestemmelser.

Energieeffektivitet

Drykluftomkostningerne er en væsentlig del af de fleste virksomheders omkostninger til forsyning. I mange tilfælde betaler virksomhederne meget mere, end de er nødt til. Det skyldes, at de ikke anvender deres trykluftsystemer med den størst mulige effektivitet. Der er seks trin, der kan tages for at reducere energispild og øge energibesparelserne:

• Evaluer dine omkostninger til trykluft. For at gøre dette skal du lægge alle kompressorens hestekræfter sammen, beregne det gennemsnitlige luftbehov og bestemme procentdelen af fuld belastningseffekten.
• Identificer mængden af spildt luft.Dette gøres ved at kontrollere lækagehastigheden i slukket perioder, bestemme det nødvendige tryk i brugspunktet og beregne spildt luft ved “overtryk”.
• Beregn den specifikke ydelse ved det nominelle tryk, sammenlign den med forskellige mærker og vælg den mest effektive kompressorstyring. Drej kontrolvælgeren til Dual Control, eller kontakt producenten med henblik på eftermontering.
• Reducer trykfaldet i dit komprimerede luftsystem. Det kan du gøre ved at måle trykfaldet ved det maksimale flow på tværs af alle systemkomponenter. Derefter skal du øge rørstørrelsen på sløjferørsystemet, vedligeholde filtre, afløbsventiler, tørretumblere og kompressorer korrekt.
• Stabiliser og/eller reducer systemtrykket nedstrøms for lufttørringsudstyret. Dette kan opnås ved at installere en flowcontroller i forbindelse med yderligere luftmodtagere. Brug 2-4 gallon modtagerkapacitet/CFM, og installer en sekvensator i installationer med flere kompressorer.
• Evaluer potentialet for varmegenvinding. Undersøg anvendelser, der involverer opvarmning, analysér de eksisterende omkostninger for disse anvendelser, og implementer et kompressorkanalsystem eller væske/olie-varmevekslere.

Compressed AirChallenge:

The Compressed Air Challenge er et frivilligt samarbejde mellem mange organisationer, der beskæftiger sig med trykluftsystemer i en eller anden egenskab, f.eks. brugere, producenter, distributører, systemoperatører, konsulenter, statslige forskningsagenturer, organisationer for energieffektivitet og andre forsyningsselskaber. Deres formål er at give forbrugerne oplysninger, der kan forbedre deres trykluftsystemers ydeevne, hvilket vil resultere i højere samlet driftseffektivitet og lavere energiomkostninger. I sidste ende kan nettofortjenesten øges gennem optimering af trykluftsystemer.

Vedligeholdelse af trykluftsystemer:

Vedligeholdelse

Forebyggende vedligeholdelse er detvigtigste skridt, du kan tage. Utætheder er et af de største vedligeholdelsesproblemer og kan være meget dyre. For eksempel svarer en åbning på 6,35 mm (¼”) i diameter til 2,8 m3/min (100CFM) ved 6,2 bar (90 psig). Det svarer til at drive en kompressor på 25 hestekræfter (18 kW). Men ved at udvikle et formelt program til overvågning og reparation af lækager kan man kontrollere eller forhindre dem. Hvis en lækage ikke opdages, kan den i sidste ende medføre, at hele systemet må lukkes ned. En velholdt kompressor vil ud over at have mindre nedetid og færre reparationer også spare på strømudgifterne.Udvælgelse og køb af kompressor og det nødvendige rensningsudstyr kan let foretages på eCompressedAir-webstedet. Vores applikationsingeniører er klar til at besvare alle dine spørgsmål og til at hjælpe dig med at placere din ordre.

Industriens fjerde brugsgenstand:

Drykluft anses for at være industriens fjerde brugsgenstand. Det er en energikilde, der ligesom elektricitet, vand og naturgas gør det muligt for mennesker at betjene udstyr, værktøj og processer sikkert og effektivt. Mange virksomheder ville opleve tab af produktivitet og rentabilitet uden pålidelig pneumatisk energi.

Tommelfingerregler:

Der er nogle få tommelfingerregler vedrørende effektiviteten af trykluftsystemer:

• Ved et udblæsningstryk på 100 psig (7 bar) leverer de fleste luftkompressorer 4-5 CFM pr. hestekraft (0.11- 0,14 m3/min pr. kW).
• Hvert tryk på 2 psig (0,137 bar) ændrer en kompressors effektudtag med 1 %.
• Effektiviteten påvirkes med ca. 1 % for hver ændring på 10°F i indgangslufttemperaturen. Varmere temperatur nedsætter effektiviteten, og koldere temperatur øger effektiviteten.
• En kompressor på 50 hk (67 kW) udstøder ca. 126.000 Btu i timen. Det er muligt at genvinde ca. 119 000 Btu pr. time af dette.
• Effektomkostningerne for 1 hestekraft i tre skift, syv dage om ugen (8 760 timer) til $ 0,10/kWk svarer til ca. $ 750 pr. år.
• Kontrolluftmodtageren, der er placeret efter kompressoren, bør dimensioneres til ca. 1 gallon kapacitet pr. CFM kompressorkapacitet.
• For at sikre et effektivt styringssystem til styring af efterspørgselssiden bør lagerluftmodtageren dimensioneres til ca. 2-4 gallon kapacitet pr. CFM kompressorkapacitet.
• Det samlede tryktab bør ikke overstige 15 psi (1 bar) over alle trykluftsystemets komponenter, herunder rørføring.

Følgende skemaer kan ses for at få en visuel fremstilling af disse systemer:

Luftsystemer til farmaceutiske anlæg
Drykluftsystemer, der anvendes i farmaceutiske anlæg, skal opfylde kravene i ISA-S7.0.01-1996 og cGMP for validerede systemer. Korrekt design af dit trykluftsystem vil opfylde disse krav og reducere dine forsyningsomkostninger med op til 30 % ved at optimere systemet. Korrekt valg af kompressor, modtager, filter, tørretumbler, afløbsventil, rørføring og vedligeholdelse er afgørende. Der findes flere typer luftkompressorer og lufttørrere, som er hjertet i systemet. De omfatter ikke-smørede kompressorer med positiv forskydning (frem- og tilbagegående og roterende), dynamiske kompressorer (centrifugalkompressorer) og varmefri, opvarmede (interne og eksterne) tørretumblere.ECompressedAir kan designe og levere et luftkompressor-tørrer-pakke, der opfylder dine specifikke krav.

Farmaceutiske fermenteringsluftsystemer
Fermenteringsluft er et valideret system, der opfylder kravene i cGMP. Redundans- og by-pass-systemer er påkrævet for at opretholde kontinuerlig strøm, tryk (20 til 40 psig) og dugpunkt (-20° til 60°F eller -28,89° til -51,11°C). På grund af variable flowforhold er der behov for energistyringscontrollere. Ved at optimere udformningen af dit system kan dette krav opfyldes og reducere dine forsyningsomkostninger med op til 50 %. Det korrekte valg af kompressorer, kølepakker, tørretumblere, filtre, afløbsventiler, rørføring, instrumentering og god vedligeholdelse kan hjælpe dig med at opnå disse besparelser. Der findes flere typer af usmørede kompressorer, luftkølere og lufttørrere. De omfatter:

• non-smørede fortrængningskompressorer (frem- og tilbagegående og roterende)
• dynamiske (centrifugal)kompressorer
• luft- eller vandkølere
• opvarmede (interne eller eksterne) lufttørrere.

eCompressedAir kan designe og levere alle komponenter, der opfylder dine specifikke krav.

Tørringssystem til farmaceutiske opløsningsmidler
Tørringssystemet til opløsningsmidler bruges til at tørre partier af opløsningsmidler fra bulktransportvogne eller lagertanke. Systemet omfatter et singlesieve, en tørringskolonne og et lukket kredsløb, et kvælstofregenereringssystem bestående af en kondensator, en kølemiddelpumpe, en separator, et filter, en recirkulationsblæser og et varmelegeme, der alle er rørlagt og monteret på et fælles underlag. Alle trykbeholdere opfylder bestemmelserne i ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section VIII, Division I. Alle procesvæskede komponenter og rørledninger er fremstillet af 316 L SS. Tørring og regenerering er fuldstændig automatiseret og sekventeret af et mikroprocessorbaseret styresystem. Tørringscyklussen startes manuelt. Alle elektriske komponenter er egnede til installation i et klasse I, division II, gruppe C & D-lokale. eCompressedair kan designe og levere systemer til tørring af opløsningsmidler, der opfylder dine specifikke krav.

Typiske præstationsbetingelser
Løsningsmiddelbatchstørrelse:	5000 gallon
Løsningsmiddel til tørring:	THF
Løsningsmiddelflowhastighed:	10 gpm
	Inlet H2O:	2000 ug/ml
Outlet H2O:	50 ug/ml
Antal batches:	En batch før regenerering
Cyklustid:	48 timer (adsorption og regenerering)
Udvaskningshastighed:
:	10 scfm nitrogen

Andre opløsningsmidler, der kan tørres under de samme betingelser med specifikke begrænsninger:
Acetonitril	Hexaner
Chlorbenzen	Isopropylalkohol
Cyclohexan	Isopropylacetat
O-Dichlorbenzen	Methycyclohexan
Dimethoxymethan	Methyl Tert Butyl Ether (MTBE)
	Dimethylformamid (DMF)	N-Ethyl Pyrrolidon
Ethanol	N-Methyl Pyrrolidon
Ethyl Acetat	Toluen
Heptaner	Xylener