Tipi di sistemi ad aria compressa

Ci sono due tipi principali di sistemi ad aria compressa: senza olio e lubrificati. Un design sarà scelto rispetto all’altro, a seconda della purificazione e dei requisiti dell’industria. I requisiti di purificazione dell’aria includono la purezza generale, la qualità degli strumenti, l’aria respirabile, l’aria medica, farmaceutica e l’aria secca pulita.

Sistemi senza olio: le applicazioni che non possono tollerare un lubrificante richiedono un sistema senza olio. È fondamentale rimuovere gli aerosol e i vapori di olio indesiderati dall’aria compressa, non solo l’umidità. Questi aerosol e vapori si trovano nell’aria ambiente e possono essere generati dal compressore. Quest’olio finisce degradato e ossidato dal calore della compressione. Una volta riscaldato, l’olio può carbonizzarsi e formare una sostanza solida, simile alla vernice, sulle attrezzature a valle, causando il malfunzionamento di valvole e strumenti ad aria. Se l’olio si mescola con l’acqua, forma una morchia che può ingombrare i componenti della linea dell’aria. A valle del compressore, un ricevitore d’aria stabilizza la pressione del sistema, serve come serbatoio di domanda e trattiene un po’ di umidità. A valle del ricevitore, un essiccatore d’aria, che fornirà il corretto punto di rugiada in pressione, trattiene l’umidità rimanente. Se uno di questi fallisce, c’è ancora un filtro a coalescenza dopo l’essiccatore per fornire la protezione.Un ricevitore asciutto può anche essere installato dopo il filtro a coalescenza per stabilizzare la pressione e servire da serbatoio per i tempi di highdemand.

Sistemi lubrificati: Questi tipi di sistemi utilizzano un lubrificante per alleviare l’attrito tra le parti mobili. Nei compressori a vite rotanti, il lubrificante sigilla anche gli spazi liberi e rimuove il calore della compressione. La viscosità del lubrificante usato dipende in gran parte dalla gamma di temperatura ambiente di funzionamento. Deve offrire un’adeguata lubrificazione per i cuscinetti e i rotori alla temperatura di esercizio. Inoltre, deve avere un punto di scorrimento abbastanza basso da fornire fluidità a basse temperature di avviamento. Un moderno compressore a vite lubrificato e un sistema di purificazione ad alta efficienza possono produrre aria compressa con una purezza molto elevata. Questi sistemi sono molto simili al sistema senza olio, che consiste in un ricevitore umido, un essiccatore d’aria e un filtro a coalescenza. C’è, tuttavia, un filtro a carbone tra il filtro a coalescenza e il ricevitore a secco che rimuove i vapori di olio rimasti.

Progettazione e configurazione del sistema d’aria compressa

Ci sono otto elementi di base che devono essere considerati nella progettazione del tuo sistema d’aria compressa: domanda, qualità dell’aria compressa, fornitura, stoccaggio, distribuzione, installazione, manutenzione e gestione della condensa

Domanda
Una delle cose più importanti e più difficili che puoi fare nella progettazione del tuo sistema d’aria compressa è determinare la vera domanda nel tuo sistema. La domanda d’aria fluttuerà oltre la domanda media predeterminata. Se la domanda reale è nota, i sistemi di stoccaggio e distribuzione possono essere progettati per soddisfare la domanda senza l’installazione di compressori aggiuntivi.

Il modo più preciso per determinare la domanda nel sistema è quello di monitorare il flusso d’aria utilizzando un misuratore di flusso, che normalmente sarebbe posizionato nelle testate principali. Per sistemi piccoli e semplici, il rapporto tra il tempo di funzionamento del compressore carico e scarico può essere indicativo della domanda media su un lungo periodo di tempo.

Spesso le perdite e la domanda artificiale rappresentano una parte sostanziale della domanda complessiva. Ci sono vari metodi per fermare le perdite. Il volume in eccesso di aria compressa creato per utenti non regolamentati è chiamato domanda artificiale. Si verifica quando viene fornita una pressione di linea maggiore del necessario. Include quanto segue:

• tutto il consumo non regolato, incluso l’uso di produzione appropriato e inappropriato
• soffiaggio aperto
• perdite
• punto di utilizzo con regolatori regolati alla loro impostazione massima
• attrezzaggio

Queste applicazioni seguono la pressione di fornitura come se non venissero utilizzati regolatori. La sfida della domanda artificiale può essere risolta posizionando un regolatore al punto di utilizzo o all’inizio della rete di distribuzione. I requisiti di pressione operativa, i requisiti dell’aria compressa e il ciclo di lavoro delle singole attrezzature devono essere tutti considerati quando si stabilisce la domanda per il sistema.

Qualità dell’aria: Applicazioni diverse richiedono diversi livelli di qualità dell’aria compressa. Con ogni livello, il costo per produrre l’aria compressa aumenta. Pertanto, è essenziale soddisfare, ma non superare il livello richiesto dall’applicazione specifica. Se sono richiesti diversi livelli per diverse applicazioni all’interno dell’impianto, è più conveniente trattare piccole quantità di aria compressa per l’applicazione con il più alto livello di requisiti di qualità, piuttosto che trattare l’intera fornitura di aria.

Livelli di qualità dell’aria compressa
Livello	Applicazione	Componenti del trattamento aria	Funzione
1	Aria del negozio	Separatore centrifugo filtrato	Rimuove solidi più grandi di 3 micron &, 99% delle goccioline d’acqua,& 40% degli aerosol d’olio
2	Air Tools, Sand Blasting, Pneumatic ControlSystems(indoor)	Essiccatore ad aria compressa refrigerata, filtro linea d’aria	Rimuove l’umidità producendo una pressione da 35° a 50°F (-1.67° a 10°C)punto di rugiada in pressione, rimuove il 70% degli aerosol di olio e tutte le particelle1 micron e più grandi
3	Aria per strumenti, verniciatura a spruzzo, verniciatura a polvere, macchine per imballaggio	Assorbitore aria compressa refrigerata, filtro rimozione olio	Rimuove umidità & produce un 35° a 50°F (-1.67° a 10°C)punto di rugiada in pressione, rimuove il 99.999% di aerosol di olio, e allparticles .025 microns e più grande
4	Industria alimentare, industria casearia, laboratori	Assorbitore aria compressa refrigerata, filtro rimozione olio, &Oil Vapor Adsorber	Rimuove umidità & produce un 35° a 50°F (-1.67° a 10°C)punto di rugiada in pressione, rimuove il 99,999% degli aerosol di olio, tutte le particelle.025 micron e più grandi, vapore oleoso, odore oleoso, & gusto oleoso
5	Condotte esterne, trasporto pneumatico di materiale igroscopico, birrerie, industria chimica & farmaceutica, Industria elettronica	Filtro per linee d’aria, filtro per la rimozione dell’olio, essiccatore a basso punto di rugiada, filtro per linee d’aria	Rimuove l’umidità producendo un punto di rugiada in pressione da -40° a -150°F (-40° a -101.11 ° C) punto di rugiada in pressione, rimuove il 99,999% degli aerosol di olio e tutte le particelle.025 micron e più grandi
6	Aria respirabile	Sistema di aria respirabile (continuo o portatile)	Rimuove i contaminanti nocivi dell’aria compressa e produce aria respirabile di grado D Figura CAS1-1: Livelli di qualità dell’aria compressa

Fornitura
La fornitura di aria compressa deve sempre soddisfare la domanda di aria compressa utilizzando uno stoccaggio sufficiente e una distribuzione corretta.Compressori adeguatamente dimensionati e attrezzature di purificazione aiuteranno a soddisfare la domanda con la fornitura. Se la fornitura, lo stoccaggio e la distribuzione non sono in sincronia, si verificherà un’eccessiva fluttuazione della pressione. La maggior parte dei compressori sono controllati dalla pressione di linea. Un calo di pressione significa normalmente un aumento della domanda. Questo è corretto da un aumento della potenza del compressore. Un aumento della pressione indica solitamente adecrease nella richiesta, che causa una riduzione di output.To del compressore accomodare la richiesta fluttuante, un carico/nessun carico o un controllo di constantspeed può essere usato per fare funzionare il compressore a pieno carico oridle. Un singolo compressore o un’installazione di compressori multipli, che può essere centralizzata o decentralizzata, può fornire l’intera fornitura dell’impianto. Ci sono altri tre tipi di sistemi di controllo del compressore:

• Controllo auto-dual:La maggior parte dei controlli modulanti tradizionali strozza la capacità del 30%-50% prima di scaricare completamente il compressore. Questo tipo di modulazione è noto come controllo auto-duale. Combina il controllo start/stop e la velocità costante in un unico sistema di controllo. Il controllo auto-dual seleziona automaticamente il metodo di controllo più desiderabile e fa funzionare il compressore in controllo di velocità costante. Quando il compressore si scarica, si eccita un timer di funzionamento senza carico, che di solito ha un intervallo di tempo da 5 a 60 minuti. Se il compressore non si ricarica, il timer spegne il compressore. Il compressore si riavvia e ricarica quando il pressostato rileva una bassa pressione.

• Sequenziamento:Il sequenziamento è anche conosciuto come un controller centrale. Questo ha il vantaggio di un piccolo costo per compressore ed è solitamente disponibile per sistemi con un massimo di 10 compressori. Un sequenziatore dovrebbe avere un unico trasduttore di pressione nella testata dell’aria. La logica dovrebbe mantenere una pressione target entro +/- 5 psi. Il sequenziatore dovrebbe avviare e fermare automaticamente i compressori, così come caricarli e scaricarli. Il controllo dovrebbe essere impostato per ruotare l’ordine di carico e scarico per ottimizzare le combinazioni di compressori per diverse condizioni di domanda.

• Lead/Lag: I controlli lead/lag si trovano tipicamente sui compressori alternativi. Quando ci sono due compressori nel sistema, un compressore può essere impostato come il compressore principale e l’altro come il compressore di ritardo. Quando la pressione scende a un certo punto sul compressore principale, il compressore di ritardo subentrerà. Questi possono anche essere commutati in modo che l’altro compressore sia il compressore principale.

Stoccaggio
Tutti i dispositivi che contengono aria compressa costituiscono il sistema di stoccaggio. Rappresenta l’energia disponibile che può essere rilasciata o rifornita in qualsiasi momento sia necessario. Il serbatoio del ricevitore d’aria costituisce normalmente la maggior parte della capacità totale di stoccaggio del sistema. Se questo serbatoio è correttamente dimensionato, si eviterà un eccessivo riciclaggio e si avrà una capacità di stoccaggio adeguata per qualsiasi picco nella domanda. Nel sistema di distribuzione, ci saranno periodicamente richieste di grandi volumi, che prosciugheranno rapidamente l’aria dalle aree circostanti, e causeranno una caduta dei livelli di pressione per gli utenti circostanti. Tuttavia, ricevitori strategicamente posizionati nel sistema possono fornire queste richieste improvvise e fornire ancora un flusso d’aria e una pressione costanti alle aree interessate. La capacità totale di stoccaggio necessaria dipende dalla quantità di eccesso di domanda in piedi cubici, il differenziale di pressione disponibile tra il controllore di flusso, il sistema e il tempo di avvio del compressore, e il tempo disponibile per riempire l’aria compressa immagazzinata.

Distribuzione
Il sistema di distribuzione è il collegamento tra la fornitura, lo stoccaggio e la domanda. Idealmente, il sistema di distribuzione permetterà all’aria richiesta di fluire con una caduta di pressione minima. Fornirà una quantità adeguata di aria compressa alla pressione richiesta a tutte le posizioni in cui l’aria compressa è necessaria. L’aria compressa viaggia attraverso una rete di tubazioni, ma il flusso crea attrito e provoca una caduta di pressione. La caduta di pressione non dovrebbe mai superare 1-2 psi (0,07 – 0,14 bar). Più lungo e più piccolo è il diametro del tubo, maggiore è la perdita di attrito. Per ridurre efficacemente la caduta di pressione, si può utilizzare un sistema ad anello con flusso bidirezionale. La caduta di pressione causata dalla corrosione e gli stessi componenti del sistema sono questioni importanti. Queste variano tipicamente da 5-25psid (0,34 – 1,7 bar) e il loro controllo è essenziale per l’efficienza del sistema.

Installazione
Per controllare e gestire efficacemente il sistema di aria compressa, si deve considerare il layout del sistema. Devono essere soddisfatti i requisiti di sufficiente ventilazione, fondazione e sala compressori, e devono essere utilizzati materiali appropriati per le tubazioni. Le prese del compressore locatedoutdoors dovrebbero essere un minimo di 10 piedi (3 metri) sopra grade.Proper ventilazione può essere raggiunto attraverso la ventilazione naturale, ventilazione forzata con un ventilatore di scarico, ventilazione canalizzata all’esterno con o senza una serranda di ricircolo, così come bymixing aria calda con aria fredda di aspirazione, o sfiatare un condotto di aria di scarico all’esterno durante l’estate (riscaldamento spazio durante l’inverno).Foundation requisiti si applicano solo ai più grandi reciprocatingcompressors, ma tutti i compressori dovrebbero avere un proprio pulito, coolroom. Le tubazioni devono essere abbastanza durevoli per le condizioni di lavoro esistenti, fornire la minima perdita di pressione possibile e le perdite, ed essere facili da mantenere.

Manutenzione
La manutenzione preventiva è il passo più importante che potete fare.Le perdite sono uno dei maggiori problemi di manutenzione e possono essere molto costose. Per esempio, un’apertura da ¼” (6,35 mm) di diametro equivale a 100 CFM (2,8 m3/min) a 90 psig (6,2 bar). Questo è equivalente a un compressore da 25 cavalli (18 kW). Tuttavia, lo sviluppo di un programma formale per monitorare e riparare le perdite può controllarle o prevenirle. Se una perdita non viene rilevata, alla fine può causare l’arresto dell’intero sistema. Un compressore ben mantenuto, oltre ad avere meno tempi morti e riparazioni, farà risparmiare anche sui costi di energia elettrica.

CondensateControl
L’umidità sotto forma di liquido e vapore è nell’aria compressa quando lascia il sistema. Il sistema può perdere produttività e richiede una manutenzione significativa se l’umidità e altri contaminanti non vengono rimossi correttamente. Sono stati sviluppati dispositivi di purificazione per rimuovere alcuni dei contaminanti dal sistema. Poiché le applicazioni pneumatiche e i sistemi di aria compressa diventano più sofisticati, la corretta selezione di questi dispositivi è fondamentale. I dispositivi più critici per il controllo della condensa sono il filtro a coalescenza, la valvola di drenaggio, l’essiccatore d’aria e il filtro posteriore.

Nota: Tutta la condensa del compressore deve essere smaltita in conformità con tutte le normative locali, statali e federali.

Efficienza energetica

I costi dell’aria compressa sono una componente significativa dei costi di utilità della maggior parte delle aziende. In molti casi, le aziende pagano molto più del dovuto. Questo perché non stanno facendo funzionare i loro sistemi di aria compressa alla massima efficienza. Ci sono sei passi che possono essere fatti per ridurre lo spreco di energia e aumentare il risparmio energetico:

• Valutate i vostri costi per l’aria compressa. Per fare questo, sommare tutti i cavalli del compressore, calcolare la domanda media di aria e determinare la percentuale di potenza a pieno carico.
• Identificare il volume di aria sprecata.Questo si ottiene controllando il tasso di perdita durante i periodi di spegnimento, determinando il punto di pressione d’uso richiesto e calcolando l’aria sprecata attraverso la “sovra” pressurizzazione.
• Calcolare le prestazioni specifiche alla pressione stimata, confrontarle con marche diverse e selezionare il controllo del compressore più efficiente. Girare il selettore di controllo su Dual Control, o verificare con il produttore per il retrofit.
• Ridurre la caduta di pressione nel sistema di aria compressa. Potete farlo misurando la caduta di pressione al flusso massimo attraverso tutti i componenti del sistema. Dopodiché, aumentare la dimensione dei tubi del sistema di tubazioni ad anello, mantenere correttamente i filtri, le valvole di scarico, gli essiccatori e i compressori.
• Stabilizzare e/o ridurre la pressione del sistema a valle dell’attrezzatura di essiccazione dell’aria. L’installazione di un regolatore di flusso in congiunzione con ricevitori d’aria aggiuntivi realizzerà questo. Utilizzare la capacità del ricevitore da 2-4 galloni/CFM, e installare un sequenziatore in installazioni di compressori multipli.
• Valutare il potenziale di recupero del calore. Esplorare le applicazioni che coinvolgono il riscaldamento, analizzare i costi esistenti per queste applicazioni e implementare un sistema a compressore o scambiatori di calore liquido/olio.

Compressed AirChallenge:

The Compressed Air Challenge è una cooperativa volontaria di molte organizzazioni che si occupano di sistemi ad aria compressa in qualche capacità, come utenti, produttori, distributori, operatori di sistema, consulenti, agenzie statali di ricerca, organizzazioni di efficienza energetica e altre società di servizi. Il loro scopo è quello di fornire al consumatore informazioni che miglioreranno le prestazioni dei loro sistemi ad aria compressa, con conseguente maggiore efficienza operativa complessiva e minori costi energetici. In definitiva, i profitti netti possono essere aumentati attraverso l’ottimizzazione del sistema ad aria compressa.

Manutenzione del sistema ad aria:

Manutenzione

Preventiva è il passo più importante che puoi fare. Le perdite sono uno dei più grandi problemi di manutenzione e possono essere molto costosi. Per esempio, un’apertura da ¼” (6,35 mm) di diametro equivale a 100CFM (2,8 m3/min) a 90 psig (6,2 bar). Questo equivale a far funzionare un compressore da 25 cavalli (18 kW). Tuttavia, lo sviluppo di un programma formale per monitorare e riparare le perdite può controllarle o prevenirle. Se una perdita viene rilevata, può alla fine causare l’arresto dell’intero sistema. Un compressore ben mantenuto, oltre ad avere meno tempo di inattività e riparazioni, risparmierà anche sui costi dell’energia elettrica. La selezione e l’acquisto del compressore e delle attrezzature di purificazione necessarie possono essere facilmente fatti sul sito eCompressedAir. I nostri ingegneri applicativi sono pronti a rispondere a tutte le vostre domande e ad assistervi nel piazzare il vostro ordine.

La quarta utilità dell’industria:

L’aria compressa è considerata la quarta utilità dell’industria. È una fonte di energia che, come l’elettricità, l’acqua e il gas naturale, permette alle persone di far funzionare attrezzature, strumenti e processi in modo sicuro ed efficiente. Manybusinesses sperimenterebbe perdite di produttività e redditività senza affidabile pneumatico power.

Rules ofthumb:

There sono alcune regole di thumbregarding l’efficienza dei sistemi di aria compressa:

• At 100 psig (7 bar) dischargepressure, la maggior parte dei compressori d’aria fornire 4-5 CFM per potenza (0.11- 0,14 m3/min per kW).
• Ogni 2 psig (0,137 bar) di pressurechanges il disegno di potenza di un compressore da 1%.
• Efficienza è influenzata da circa 1%per ogni 10 °F cambiamento nella temperatura dell’aria di ingresso. Una temperatura più calda diminuisce e una temperatura più fredda aumenta l’efficienza.
• Un compressore da 50 hp (67 kW) espelle circa 126.000 Btu all’ora. È possibile recuperare circa 119.000 Btu all’ora di questo.
• Il costo energetico per 1 cavallo di potenza per tre turni, sette giorni alla settimana (8.760 ore) a $.10/kWk equivale a circa $750/anno.
• Il ricevitore d’aria di controllo situato dopo il compressore dovrebbe essere dimensionato per circa 1 gallone di capacità per CFM di capacità del compressore.
• Per garantire un efficace sistema di gestione della domanda laterale, il ricevitore d’aria di stoccaggio dovrebbe essere dimensionato per circa 2-4 galloni di capacità per CFM di capacità del compressore.
• La caduta di pressione totale non dovrebbe superare i 15 psi (1 bar) attraverso tutti i componenti del sistema di aria compressa, comprese le tubazioni.

Per una rappresentazione visiva di questi sistemi si possono visionare i seguenti schemi:

Sistemi di aria per strutture farmaceutiche
I sistemi di aria compressa utilizzati nelle strutture farmaceutiche devono soddisfare i requisiti di ISA-S7.0.01-1996 e cGMP per sistemi convalidati. Una corretta progettazione del vostro sistema d’aria compressa soddisferà questi requisiti e ridurrà il vostro costo di utilità fino al 30% ottimizzando il sistema. La corretta selezione di compressore, ricevitore, filtro, essiccatore, valvola di scarico, tubazioni e manutenzione è la chiave. Ci sono diversi tipi di compressori d’aria ed essiccatori, che sono il cuore del sistema. Essi comprendono compressori non lubrificati a spostamento positivo (alternativo e rotativo), compressori dinamici (centrifughi) ed essiccatori riscaldati (interni ed esterni) senza calore.ECompressedAir può progettare e fornire un PACCHETTO COMPRESSORE D’ARIA DRYER che soddisferà il vostro requisito specifico.

Sistemi d’aria per fermentazione farmaceutica
L’aria per fermentazione è un sistema validato che soddisfa i requisiti delle cGMP. La ridondanza e i sistemi di by-pass sono necessari per mantenere il flusso continuo, la pressione (da 20 a 40 psig) e i punti di rugiada (da -20° a-60°F, o da -28,89° a -51,11°C). A causa delle condizioni di flusso variabile, sono necessari controllori di gestione dell’energia. Ottimizzando il design del vostro sistema, questo requisito può essere soddisfatto e ridurre i vostri costi di utilità fino al 50%. La corretta selezione di compressori, pacchetti di refrigeratori, essiccatori, filtri, valvole di scarico, tubazioni, strumentazione e una buona manutenzione possono aiutarvi a realizzare questi risparmi. Ci sono diversi tipi di compressori non lubrificati, airchiller ed essiccatori. Essi includono:

• spostamento positivo non lubrificato (alternativo e rotativo)
• compressori dinamici (centrifughi)
• refrigeratori raffreddati ad aria o ad acqua
• essiccatori riscaldati (interni o esterni).

eCompressedAir può progettare e fornire tutti i componenti che soddisfano i vostri requisiti specifici.

Sistema di essiccazione per lotti di solventi farmaceutici
Il sistema di essiccazione per solventi viene utilizzato per essiccare lotti di solventi da camion di trasferimento o serbatoi di stoccaggio. Il sistema comprende un singolarizzatore, una colonna di essiccazione e un sistema di rigenerazione dell’azoto a circuito chiuso, composto da un condensatore, una pompa di raffreddamento, un separatore, un filtro, una soffiante di ricircolo e un riscaldatore, tutti collegati e montati su una base comune. Tutti i recipienti a pressione soddisfano le disposizioni del codice ASME Boilerand Pressure Vessel Code, sezione VIII, divisione I. Tutti i componenti bagnati dal processo e le tubazioni sono costruiti in 316 L SS. Le operazioni di asciugatura e rigenerazione sono completamente automatizzate e sequenziate da un sistema di controllo basato su microprocessore. Il ciclo di asciugatura viene avviato manualmente. Tutti i componenti elettrici sono adatti per l’installazione in una posizione di Classe I, Divisione II, Gruppo C & D. eCompressedair può progettare e fornire sistemi di essiccazione con solvente che soddisfano i vostri requisiti specifici.

Condizioni tipiche di prestazione
Dimensione del lotto di solvente:	5000 galloni
Solvente da essiccare:	THF
Portata del solvente:	10 gpm
Inlet H2O:	2000 ug/ml
Output H2O:	50 ug/ml
Numero di lotti:	Un lotto prima della rigenerazione
Tempo del ciclo:	48 ore (adsorbimento e rigenerazione)
Tasso di spurgo:	10 scfm azoto

Altri solventi da essiccare alle stesse condizioni con limitazioni specifiche:
Acetonitrile	Esani
Clorobenzene	Alcool isopropilico
Cicloesano	Acetato di isopropile
O-Diclorobenzene	Metacicloesano
Dimetossimetano	Metil Tert Butil Etere (MTBE)
Dimetilformammide (DMF)	N-Etilpirrolidone
Etanolo	N-Metilpirrolidone
Etilacetato	Toluene
Eptani	Xileni