Kompresor wspomagający azot a standardowy kompresor gazowy: kiedy potrzebny jest kompresor wspomagający?

Sprężarka wspomagająca azot to nie tylko standardowa sprężarka o wyższej wydajności. Jej cechą charakterystyczną jest to, że pobiera azot z uprzednio umieszczonego źródła, które jest już pod ciśnieniem, i podnosi je do wyższego ciśnienia. Tym uprzednio umieszczonym źródłem może być generator PSA, generator membranowy, kolektor produktu kriogenicznego, parownik, niskociśnieniowa sieć azotu lub zbiornik magazynowy. Sprężarka zaprojektowana do ssania atmosferycznego ma inną gęstość wlotową, stosunek ciśnień i obciążenie cylindra niż sprężarka wspomagająca działająca przy kilku barach dodatniego ciśnienia wlotowego. To rozróżnienie jest istotne, ponieważ to samo żądane ciśnienie tłoczenia może generować zupełnie inny przepływ masowy, zapotrzebowanie na moc i układ stopni przy zmianie ciśnienia ssania. Przed podjęciem decyzji o potrzebie zastosowania sprężarki wspomagającej należy określić ciśnienie dostępne w punkcie, w którym sprężarka zostanie faktycznie podłączona, jego stabilność oraz to, czy urządzenia znajdujące się uprzednio są w stanie dostarczyć wymagany azot bez obniżania ciśnienia poniżej własnej granicy działania. Zastosowanie sprężarki wspomagającej ma sens, gdy istnieje już użyteczne ciśnienie wlotowe i powinno być ono zachowane, a nie dławione.

Terminy wzmacniające, które zmieniają rozmiar

ciśnienie ssania wspomagającego

Nadciśnienie dostępne na wlocie wzmacniacza za rurociągiem wlotowym, oczyszczaniem i stratami kontrolnymi.

zasysanie atmosferyczne

Warunki wlotowe bliskie lokalnemu ciśnieniu atmosferycznemu, typowe dla sprężarek pobierających powietrze bezpośrednio ze źródła niepodlegającego ciśnieniu.

stosunek ciśnień

Bezwzględne ciśnienie tłoczenia podzielone przez bezwzględne ciśnienie ssania. Zmienia się gwałtownie, gdy zmienia się ciśnienie wlotowe wzmacniacza.

źródło azotu w górnym biegu rzeki

Generator, parownik, kolektor niskiego ciśnienia lub odbiornik, który podaje azot do wzmacniacza.

ciśnienie odbiornika

Ciśnienie w magazynach górnego i dolnego biegu rzeki, które określa dostępne zapasy gazu i zachowanie sterowania.

przepływ masowy

Rzeczywista ilość przemieszczonego azotu zależy od gęstości wlotowej oraz objętościowego przemieszczenia.

1. Zdecyduj, czy istnieje już wartościowe ciśnienie wlotowe

Prześledź proces od źródła azotu do użytkownika wysokociśnieniowego. Jeśli źródło może dostarczać azot pod stabilnym dodatnim ciśnieniem, odprowadzanie tego ciśnienia przez regulator, a następnie ponowne sprężanie z bliskiej atmosfery jest zazwyczaj nieefektywne. Wzmacniacz ma przyjmować sprężony gaz bezpośrednio w zatwierdzonym zakresie wlotowym. Zapisz minimalne i maksymalne ciśnienie źródła, a nie tylko wartość normalną. System PSA może cyklicznie obracać się wokół pasma odbiorczego, system membranowy może być wrażliwy na ciśnienie zasilania i produktu, a kolektor zakładowy może się uginać, gdy uruchamiają się inni użytkownicy. Wzmacniacz musi tolerować te wahania, nie przekraczając swoich ograniczeń mechanicznych ani nie doprowadzając do niedotlenienia źródła wyższego poziomu. Jeśli jedynym dostępnym źródłem jest azot atmosferyczny lub bliski atmosferycznemu, zastosowanie może wymagać konwencjonalnej sprężarki lub innego układu wytwarzania, a nie wzmacniacza.

2. Przelicz stopień sprężania za każdym razem, gdy zmieni się ciśnienie wlotowe

Użyj ciśnienia bezwzględnego do obliczenia P2/P1. Wysokie ciśnienie tłoczenia, które wydaje się być wymagające ze względu na ssanie atmosferyczne, może wymagać znacznie mniejszej liczby etapów, gdy wzmacniacz otrzymuje azot przy znacząco dodatnim ciśnieniu wlotowym. Niższy całkowity stosunek może obniżyć temperaturę tłoczenia i pracę, ale wyższa gęstość wlotowa może zwiększyć przepustowość masową i obciążenie napędu. Dlatego wzmacniacza nie można dobrać, stosując prosty mnożnik do modelu ssania atmosferycznego. Zapytaj o wydajność w całym zakresie ssania. Przypadek z wysokim wlotem może kontrolować obciążenie tłoczyska, siłę cylindra lub moc silnika, podczas gdy przypadek z niskim wlotem może kontrolować wydajność lub temperaturę. Obie krawędzie powinny zostać poddane przeglądowi technicznemu.

Po potwierdzeniu stanu pola należy dokonać przeglądu miejsca sprężarka wspomagająca azot Zasób, aby dopasować wymagania do realistycznej rodziny sprężarek. Weryfikacja krzyżowa jest tutaj powiązana ze standardową sprężarką gazową do sprężarek azotowych.

3. Zabezpiecz generator w górnym biegu rzeki przed niedoborem energii

Wzmacniacz może zużywać azot szybciej, niż generator jest w stanie go wytworzyć. W takim przypadku ciśnienie ssania spada, a wzmacniacz może nadążać za spadkiem ciśnienia, pracując mniej wydajnie lub pracując cyklicznie przy niskim ssaniu. Umieść odbiornik produktu między wytwarzaniem a wzmacnianiem, gdy dynamika procesu to uzasadnia, i dobierz jego rozmiar na podstawie nierównowagi między wydajnością wytwarzania a zapotrzebowaniem wzmacniacza w szczycie. System sterowania powinien wiedzieć, kiedy źródło nie jest gotowe. Sygnał zezwalający na niskie ssanie, sygnał gotowości generatora, logika ciśnienia w odbiorniku i sygnał czystości mogą zapobiec pobieraniu gazu niezgodnego ze specyfikacją przez wzmacniacz lub napędzaniu generatora poza jego zamierzony punkt pracy. Dokładna strategia blokowania zależy od sprzętu, ale zasada jest niezmienna: wzmacniacz musi być podporządkowany źródłu azotu i nie może go destabilizować.

4. Wykorzystaj magazynowanie, aby oddzielić wytwarzanie od szczytów wysokiego ciśnienia

Zapotrzebowanie na wysokie ciśnienie jest często nieregularne, nawet gdy wytwarzanie azotu jest stosunkowo stabilne. Odbiornik po stronie niskiego ciśnienia może wyrównywać moc generatora i stabilizować ssanie wspomagacza. Odbiornik wysokociśnieniowy może dostarczać gwałtowne piki w dół strumienia i redukować cykle pracy wspomagacza. Najlepszym rozwiązaniem może być wykorzystanie jednego lub obu tych rozwiązań. Oblicz dostępny zapas gazu pomiędzy wybranymi limitami wysokiego i niskiego ciśnienia, używając ciśnienia bezwzględnego i wybranego warunku odniesienia. Następnie porównaj ten zapas z deficytem gazu w trakcie zdarzenia. Magazynowanie nie tworzy pojemności; jedynie przesuwa produkcję w czasie. Jeśli średnie zapotrzebowanie w dół strumienia przekroczy wydajność generatora lub wspomagacza, rozmiar odbiornika wzrośnie, nie rozwiązując problemu deficytu.

5. Koordynacja sterowania wzmacniaczem z obiema stronami systemu

Standardowa sprężarka może sterować głównie z własnego kolektora tłocznego. Wzmacniacz musi również uwzględniać warunki panujące przed sprężarką. Jego sekwencja może obejmować minimalne ciśnienie ssania, czystość produktu, poziom w odbiorniku przed sprężarką, ciśnienie za sprężarką, obciążenie silnika i temperaturę. W przypadku stosowania zmiennej prędkości, minimalna i maksymalna prędkość musi mieścić się w zatwierdzonym zakresie pracy sprężarki i silnika. W przypadku stosowania sterowania recyrkulacją lub odciążeniem, powracający gaz nie może zaburzać czystości ani temperatury. Zaplanuj każde normalne przejście: uruchomienie generatora, napełnienie odbiornika, uruchomienie wzmacniacza, otwarcie odbiornika przed sprężarką, spadek zapotrzebowania i zatrzymanie wzmacniacza. Następnie przetestuj przejście podczas rozruchu. Stabilne odczyty w stanie ustalonym nie dowodzą, że połączony system będzie zachowywał się prawidłowo podczas tych przełączeń.

6. Wybierz wzmacniacz, jeśli utrzymuje on ciśnienie i ułatwia jazdę.

Wzmacniacz jest właściwym rozwiązaniem, gdy źródło azotu zapewnia już użyteczne nadciśnienie, a proces za nim wymaga wyższego poziomu. Jest on szczególnie atrakcyjny, gdy ciśnienie w źródle obniża wymagany stopień sprężania, a magazynowanie może oddzielić wytwarzanie od zapotrzebowania na wysokie ciśnienie. Konwencjonalna sprężarka ssąca może być bardziej odpowiednia, gdy źródło jest bezciśnieniowe, dostępne ciśnienie wlotowe jest zbyt niestabilne lub architektura procesu wymagałaby nadmiernej regulacji i buforowania. W przypadku modernizacji, przed zmianą źródła azotu, należy porównać zużycie energii i sterowanie obu układów. Wybrana maszyna powinna być dostosowana do rzeczywistego zakresu ciśnienia wlotowego; nigdy nie zakładaj, że standardową sprężarkę można bezpiecznie przekształcić w wzmacniacz poprzez proste podłączenie ssącego przewodu ssącego pod ciśnieniem.

Decyzja: wzmacniacz czy zasysanie atmosferyczne

Arkusz weryfikacji projektu

Zamknij pętlę „Zmierz minimalne i maksymalne ciśnienie azotu dostępne na proponowanym wlocie wzmacniacza”, dokumentując przyczynę, reakcję i akceptację. Zacznij od „zdefiniowania pracy wzmacniacza”, zidentyfikuj oczekiwane zachowanie ciśnienia ssania wzmacniacza i wybierz drugą obserwację dotyczącą stosunku ciśnień, która może niezależnie potwierdzić ten sam wniosek. Przeprowadź kontrolę bez pomijania zabezpieczeń ani przekraczania zatwierdzonego zakresu roboczego. Jeśli oba sygnały się nie zgadzają, sprawdź dokładność przyrządu, stan zaworów, spadek ciśnienia, zanieczyszczenie, nieszczelność lub logikę sterowania, zanim zdecydujesz, który element wymaga naprawy. Niezależne potwierdzenie jest cenne, gdy wyłączenie lub wymiana byłyby kosztowne.

Aby uzyskać powiązany test porównawczy sprzętu, zapoznaj się z witryną Sprężarka N2 Opcje podczas sprawdzania założeń operacyjnych w tej sekcji. Weryfikacja krzyżowa jest tutaj powiązana ze standardową sprężarką gazu do sprężarek azotowych.

Przekształć punkt przeglądu „porównanie warunków wlotowych” w zarejestrowany krok akceptacji. Określ, gdzie obserwuje się ssanie atmosferyczne, jaki jest stan roboczy w tym momencie oraz jakie warunki przed lub za urządzeniem mogą zmienić źródło azotu przed urządzeniem. Zapisz instrument, rysunek, kartę katalogową lub oględziny fizyczne użyte do ustalenia podstawy. Następnie wykonaj czynność „Oblicz całkowity stopień sprężania z ciśnieniami bezwzględnymi dla obu skrajnych wartości wlotowych” w powtarzalnych warunkach. Jeśli wynik jest sprzeczny z oczekiwanym zachowaniem, wstrzymaj się z kolejną decyzją projektową lub konserwacyjną do czasu wyjaśnienia rozbieżności. Daje to innemu inżynierowi wystarczający kontekst do powtórzenia kontroli bez polegania na pamięci lub nieudokumentowanym założeniu.

Użyj współczynnika ciśnień jako punktu kontrolnego w terenie, powiązanego z „Porównaniem wydajności generatora ze zużyciem wspomagania podczas największego zapotrzebowania”. Zapisz miejsce pomiaru lub kontroli, stan gazu, obciążenie sprężarki, odpowiednie położenia zaworów oraz dokument definiujący akceptację. Jednocześnie sprawdź ciśnienie w odbiorniku, aby uniknąć pomyłki lokalnego objawu z problemem całego systemu. Koncepcja „obliczenia współczynnika ciśnień” jest kompletna tylko wtedy, gdy obserwacja prowadzi do jednoznacznej decyzji: zaakceptować, poprawić lub przekazać problem do oceny dostawcy. Powtórz kontrolę po każdej korekcie i zachowaj wartości przed i po w dokumentacji uruchomienia lub konserwacji.

Zweryfikuj „współrzędność z generatorem poprzedzającym”, tworząc jeden kontrolowany stan, w którym źródło azotu poprzedzające i przepływ masy można interpretować łącznie. Ustabilizuj system, zanotuj ciśnienie, temperaturę, przepływ lub stan maszyny, w zależności od potrzeb, i użyj skalibrowanych przyrządów lub dokonaj bezpośredniej inspekcji w wyznaczonych lokalizacjach. Przeprowadź „Dobór wielkości zbiorników nisko- i wysokociśnieniowych na podstawie stanu zapasu gazu, a nie na podstawie ogólnej objętości zbiornika” i zapisz zarówno oczekiwaną, jak i obserwowaną odpowiedź. Jeśli wymagany jest limit specyficzny dla danego modelu, uzyskaj go z dokumentacji wybranej sprężarki, zbiornika, rurociągu, generatora lub procesu, zamiast wpisywać wartość ogólną. Zapis powinien wskazywać, dlaczego ostateczna decyzja jest technicznie uzasadniona.

Przed zamknięciem zlecenia roboczego należy upewnić się, że „Zdefiniuj dopuszczalne parametry niskiego ssania, czystości i ciśnienia za urządzeniem w opisie sterowania”. Należy je powiązać z dowodami. W przypadku ciśnienia w odbiorniku należy zapisać punkt odniesienia oraz jednostkę lub stan fizyczny; w przypadku ciśnienia ssania w układzie wspomagającym należy zapisać punkt porównawczy, który potwierdza spójność działania systemu. Należy powiązać obie obserwacje z „pamięcią buforową rozmiaru” oraz z rzeczywistym obciążeniem lub trybem pracy. Wartość bez lokalizacji i stanu jest trudna do ponownego wykorzystania w przyszłości. W przypadku wykrycia niezgodności, należy skorygować ograniczenie, stan sterowania, stan podzespołu lub założenie projektowe, które ją spowodowało, a następnie powtórzyć tę samą obserwację, aby naprawa została udowodniona, a nie uznana za domniemaną.

Użyj witryny sprężarka azotu wysokociśnieniowego Zasób jako druga kontrola podczas przekładania tego wymogu na specyfikację sprężarki. Weryfikacja krzyżowa jest tutaj powiązana ze standardową sprężarką gazu do sprężarek azotowych.

Granica bezpieczeństwa i weryfikacji

Każde przyłącze ssące pod ciśnieniem stwarza ryzyko uwięzienia energii po obu stronach boostera. Zawory odcinające, zawory zwrotne, zabezpieczenie nadmiarowe i punkty odpowietrzania muszą być tak rozmieszczone, aby zablokowana sekcja nie mogła zostać przypadkowo nadmiernie podniesiona. Otwory odpowietrzające azot mogą tworzyć atmosferę z niedoborem tlenu, dlatego należy kierować gaz upustowy i oczyszczający do zatwierdzonego, bezpiecznego miejsca. Przed serwisowaniem należy odizolować źródła przed i za butlą oraz sprawdzić, czy w butli, chłodnicach, odbiornikach i przewodach łączących panuje zerowe ciśnienie.

Lista kontrolna aplikacji Booster

1. Zmierz minimalne i maksymalne ciśnienie azotu na proponowanym wlocie wzmacniacza.
2. Oblicz całkowity stopień sprężania przy uwzględnieniu ciśnień bezwzględnych dla obu skrajnych wartości wlotowych.
3. Porównaj wydajność generatora ze zużyciem energii wspomaganej w momencie największego zapotrzebowania.
4. Określ wielkość zbiorników magazynowych niskiego i wysokiego ciśnienia na podstawie stanu zapasów gazu, a nie na podstawie ogólnej objętości zbiornika.
5. Zdefiniuj dopuszczalne parametry niskiego zasysania, czystości i ciśnienia w dół w opisie sterowania.
6. Poproś dostawcę o potwierdzenie, czy maszyna jest specjalnie przystosowana do pełnego zakresu ssania pod ciśnieniem.

Pytania wspomagające

Kiedy koncepcja wzmacniacza jest uzasadniona

Użyj wzmacniacza azotu, gdy w procesie występuje już użyteczny azot pod ciśnieniem i wymagane jest wyższe ciśnienie tłoczenia. Zachowaj to ciśnienie wlotowe, zabezpiecz źródło przed nadmiernym poborem oraz dostosuj odbiorniki i układy sterowania do warunków ssania i tłoczenia. Wzmacniacz należy dobrać dla pełnego zakresu ciśnienia wlotowego, a nie tylko do nominalnego ciśnienia źródła.