Air-řízený Venturiho vakuové generátory již dlouho životaschopná volba pro rychlé reakce, lokalizované, vakuum-napájené systémy. V posledním desetiletí byla považována za pohodlná a flexibilní řešení s rychlou dobou odezvy. Nebyly však považovány za energeticky účinné, pravděpodobně kvůli jejich použití stlačeného vzduchu. Rozsáhlé vývoj produktů s tímto zařízením, zejména zásadní systémové příslušenství, často dělá výběr z nejvíce energeticky účinných položek obtížné pro mnoho lokalizované operace. V tomto článku se podíváme na správnou aplikaci a řízení Venturiho vakuových generátorů, včetně stručného úvodu do technologie a případové studie s energetickými výpočty.
Když 18. století italský fyzik Giovanni Venturiho zjistil, že když vzduch je vynucený přes kónickou trysku jeho rychlost se zvyšuje a snižuje tlak, ani on, ani někdo mohl představit, že by nakonec spawn jedním z nejvíce používaných a nejvíce vysoce kontroverzní produkty v odvětví dnes — Venturi vakuový generátor.
mnoho koncových uživatelů prostřednictvím dezinformací plně nerozumí výhodám tohoto produktu, nebo-co je důležitější-omezením. Pro další zmatení problému je různí výrobci nazývají různými jmény (tj. čerpadla, vyhazovače, vakuová měničová čerpadla atd.). Nejvíce přijímaným obecným názvem kategorie je podle našeho názoru Venturiho vakuový generátor, který přesně popisuje, co dělá.
pro některé je to největší věc od krájeného chleba. Pro ostatní je to neustálé plýtvání vzduchem. Ve skutečném světě leží pravda někde mezi těmito extrémy, v závislosti na aplikaci. Kontinuální vývoj produktu tím, že představitelé průmyslu učinil tyto produkty, pokud jsou správně aplikovány, a to nejen pohodlné a citlivý, ale často nejvíce energeticky-efektivní výběr.
jak fungují Venturiho vakuové generátory?
ve své nejjednodušší formě jednostupňový Venturiho generátor proudí vzduch kuželovým Venturiho otvorem. Jak stlačený vzduch opouští omezení kuželového otvoru na větší otevřené linie, tlak klesá a rychlost se zvyšuje. Intenzita je taková, že se vytvoří vakuum (nižší tlak než tlak okolního vzduchu) a vzduch, který má být evakuován z procesu, je vtažen do proudícího proudu vzduchu a vyfukován.
Venturiho vakuový generátor má mnoho výhod, včetně:
- vibrace
- Žádné teplo generace
- Žádné pohyblivé části
- Vysavač zapněte a vypněte ihned přívod vzduchu
- Snáší agresivní podmínky velmi dobře
- Nízké náklady
- Rychlé opravit nebo nahradit
- Může být umístěn velmi blízko k postupu, snížení množství evakuace vzduchu a nabízí rychlejší doby cyklu
- Lehká a mobilní
- Žádná elektřina požadované
- Rychlý přechod do služby a/nebo součástí vymění
Obrázek 1: Typické jednostupňové Venturi vakuový generátor
Single-fázi vakuum generátory použít stlačený vzduch urychlení přes omezovače trubice k vytvoření Venturiho efekt, který odvádí požadovaný objem vzduchu. Tyto jednostupňové Venturiho generátory jsou poněkud omezené svou schopností efektivně přizpůsobit mnoho aplikací, protože jejich základní konstrukce je nastavena tak, aby vyhovovala buď Nejvyššímu průtoku, nebo Nejvyššímu požadavku na evakuační objem. Typicky, tento typ vysavače generátor má poměr spotřeba stlačeného vzduchu (scfm) vakuový průtok (rychlost, při které atmosférický tlak je odebrán ze systému) o nic lepší než 1:1, a někdy tak vysoko, jak 2 nebo 3:1.
Obrázek 2: Typická brzy multi-stage Venturi vakuový generátor
vícestupňové vakuové generátory byly vyvinuty pro zlepšení této účinnosti pro mnoho aplikací. Vícestupňové jednotky používají řadu vyhazovačů a trysek, které umožňují expanzi stlačeného vzduchu v řízených stupních. To obvykle zlepšuje poměr spotřeby stlačeného vzduchu k průtoku vakua na úroveň asi 1: 3 nebo lepší. Vícestupňové jednotky jsou také výrazně tišší a mohou vyvinout vakuum při nižším tlaku. Tento výkon sníží průtok stlačeného vzduchu požadovaný za stejných podmínek a / nebo sníží reakční dobu a zvýší produktivitu.
obrázek 3: Koaxiální vícestupňové vakuové generátory poskytují efektivní poměry odstraňování vakua vzduchu.
Koaxiální je multi-fázi vakuum generátor s multi-fáze ventily instalovány kolem coaxially vztahuje trubice, která výrazně zefektivňuje tok profil přes generátor. Tato konstrukce umožňuje koaxiální kazetě splnit a dodat mnoho různých požadavků na průtok a tlak. V mnoha případech může být koaxiální kazeta uvnitř tělesa generátoru vyměněna za jinou, aby stejný hardware mohl splňovat různé podmínky s optimální energetickou účinností při relativně nízkých nákladech.
doporučené Postupy pro Energetickou Účinnost
stejně Jako u mnoha výrobků, které nemají velké kapitálové investice, Venturiho vakuové generátory, pokud je správně (nebo nesprávně) aplikovaná a provozních, může mít významný dopad na náklady na energii.
podívejme se na základní provozní charakteristiky vakuových generátorů s ohledem na energetickou účinnost stlačeného vzduchu. Na rozdíl od mechanických vývěv, jejichž vstupní energie padá jako podtlak klesnout pod 14″ Hg, vzduch-řízený vakuové generátory bude vždy používat více stlačeného vzduchu k dosažení nižší vakuum, protože to musí zůstat na (proudící vzduch) déle. Ve skutečnosti bude průměrný Venturiho vakuový generátor vyžadovat 10krát tolik energie, aby se zvýšila úroveň vakua z 18 „na 27“ Hg.
proto je vždy provozní výhodou:
- identifikovat nejnižší požadované vakuum, držet ho tam a pokusit se jej nepřekročit.
- dosáhněte této úrovně co nejrychleji.
- zapněte automatické vypnutí stlačeného vzduchu, pokud je to možné, jednou na požadované úrovni.
K dosažení tohoto cíle, některé důležité údaje, je nezbytné:
- Celkový objem systému být evakuováno linky, šálky, úniky, atd.
- jaká je minimální optimální provozní úroveň vakua? To je velmi důležité a v případě potřeby stojí za testování.
- jak rychle musíte dosáhnout tohoto vakua?
- očekáváte v blízké budoucnosti nějaké změny v požadované době cyklu? Tyto informace umožní správnou identifikaci velikosti linky a správný výběr vícestupňového čerpadla.
- jaké typy ovládacích prvků jsou potřebné? Jaká jsou omezení?
Venturiho vakuové generátory by obecně měla být umístěna tak blízko, jak je to možné (nebo na) skutečný proces:
- efektivní Venturiho trubice generátor nabízí velkou flexibilitu v decentralizovaném systému, kdy dobře ovládány.
- S decentralizovaným systémem a Venturiho generátory umístěny v blízkosti přísavky, ztráty (způsobené hadice, ohyby, tvarovky, ventily, filtry, atd.) jsou eliminovány.
- Při správném návrhu systému strategie je realizován, bude to využít schopnost Venturi vakuový generátor se nachází v blízkosti proces rychle reagovat a vytáhnout požadované vakuum rychle, pak zavřít přívod vzduchu, kdykoli je to možné.
- Využití stávající stav-of-the-art Venturiho vakuové generátory (s low-tlak přívodu stlačeného vzduchu, automatické vypnutí přívodu vzduchu, menší velikost a lepší šálek možnosti použít nejnižší možnou úroveň podtlaku), se mění na centrální vysavač systém je málokdy efektivní výběr s ohledem na stlačený vzduch použití, energetické využití a zlepšení produktivity.
Správně Použití Vakuové Technologie pro Snížení Nákladů na Energii
Nedávno vyvinula koaxiální multi-fázi může být správně aplikovat na nižší vstupní tlak stlačeného vzduchu, což má za následek méně stlačeného vzduchu použít k vytvoření podobné úroveň podtlaku. Koaxiální čerpadla jsou často zaměnitelná s tělem, což umožňuje snadnou a ekonomickou změnu výkonu tak, aby vyhovovala novým situacím (tj.).
většina doby evakuace je od 12 “ Hg a hlubšího vakua. Zvýšení úrovně vakua z 18 „na 27“ Hg je 10krát více. Proto použijte nižší úroveň vakua s většími šálky, kdykoli je to možné. Správný výběr šálku je velmi důležitý pro optimalizaci provozních nákladů a produktivity a nová technologie vakuového poháru stále rozšiřuje příležitosti.
Obrázek 4: Větší šálky na nižší úrovní vakua sníží náklady na energii a zvýšit přídržnou sílu. Menší síla na pohár = delší životnost.
|
Obrázek 5: Venturi vakuový generátor s automatickým start/stop
|
pokaždé, když budete muset spustit vakuový generátor, používá stlačený vzduch. Naopak, jakmile je dosaženo plného vakua, je velmi energeticky účinné vypnout vzduchové potrubí do vakua a při správném ventilu držet vakuum bez použití vzduchu. Některé porézní materiály to neumožní, ale mnoho materiálů Ano.
mnohokrát jsou tyto ovládací prvky prostřednictvím softwarového programu PLC dodaného výrobcem stroje. K dispozici jsou také vakuové generátory s automatickými ovládacími prvky zcela integrovanými s pouzdrem generátoru.
během úplné analýzy systému rostlin se objevuje velmi častá chyba. Zaměstnanci elektrárny jsou řekl, aby vypnout vakuový generátor, když není potřeba — tak se uzavře podtlakové vedení k procesu, a stlačený vzduch pokračuje do rána. Najdeme to evidentní více než 40 procent času v situacích, jako jsou: nové výrobní stroje dodány; starší výrobní stroje, jejichž systémy byly modernizovány, a nově instalovaných vzduch-řízený Venturiho trubice generátor systémy na starší výrobní stroje. Konečnou ironií je, že v mnoha případech najdeme ovládací prvek vypnutí na vzduchovém potrubí na některých a vakuové potrubí jiných na stejném stroji.
obrázek 6: vypněte přívod vzduchu, nikoli vakuové potrubí.
Případová studie: automatické ovládání robotických Paletizátorů
při nedávném auditu závodu byla přezkoumána sada šesti paletizátorů na konci obalových linek. Každý paletizátor má robotické rameno se šesti přísavkami a dvěma Venturiho vakuovými generátory, které běží i kreslí 6 cfm při 60 psig.
softwarový program nechal robotické rameno zvednout skluz ze strany a držet, dokud se neaktivoval signál z palety. Slip-list byl poté položen a uvolněn,a vzduch byl vypnut. Robotické rameno pak okamžitě šlo do stohu a zvedlo další skluz a drželo ho až do dalšího uvolňovacího signálu.
výsledkem toho bylo průměrně za hodinu držení a pohybu se stlačeným vzduchem po dobu 52 sekund a průměrně 9,3 sekundy pohybu se vzduchem vypnutým. Průměrná doba cyklu byla 61,3 sekundy.
Obrázek 7: Balicí linka palletizers s automatické vypnutí Venturiho trubice generátor
základní provozní údaje v ceně:
- Výroba hodin = 6,240 za rok
- Smíšené roční výkon rychlost = $0,115 některé/kWh
- Dva single-fázi vakuum generátory na 6 scfm každý; plný průtok při 60 psig za paletizátoru pro celkem 12 scfm každou jednotku
- Air on/off doba celkem = 52 sekund na + 9,3 sekundy off = 61.3 sekund
- Roční provozní hodiny, vzduchu a sání na: 85% času x 6,240 hodin = 5,304 hodin/rok
- Průměr cfm: 52 sekund ÷ 60 sekund = 87% při plném zatížení toku / 5.2 scfm každý ventil otevřený, nebo 10.4 scfm pro 2
- Roční elektrická energie provozní náklady: 10.4 ÷ 4 každý/scfm = 2.6 hp pro každý paletizátoru, nebo 2.6 hp x .746 ÷ .90 = 2,16 kW vstupní energie
- 2,16 kW x $0.115/kWh x 5,304 hodin/rok = $1,318/rok za jednotku.
- Celkem šest jednotek = $7,908/rok
Náš první návrh, aby závod byl pro změnu software program tak, že provozní profil byl jen na 15 procent a z 85 procent času. To za předpokladu, že potenciální roční úsporu elektrické energie:
- 2.16 kW x $0,115 některé/kWh x 936 hodin = $233/rok
- $1,085/rok elektrické energie, úspory každá jednotka ($6,510/rok po dobu šesti jednotky)
To bylo jen zjišťuje, elektrické energie, úspory nákladů, která jde okamžitě na spodním řádku. Na ostatní náklady na stlačený vzduch (tj. na údržbu, opravy, odpisy atd.) se nevztahovaly žádné příspěvky.). Odpověď byla okamžitá: „není možné, aby se někdo dotkl tohoto softwaru. Tento stroj byl vyroben v zámoří a nikdo zde není vyškolen. Konec diskuze.“
náš další návrh měl trochu více kousnutí. Vyměňte současné Venturiho vakuové generátory za jeden vakuový generátor integrovaný systém s vestavěným automatickým vypínacím systémem. Tento typ výrobku je Venturiho vakuový generátor balený s příslušnými komponenty pro automatické vypnutí přívodu vzduchu, když je dosaženo cílového vakua, a restart (pokud je to nutné) držet vakuum. Kompletní automatické řízení se provádí v sestavě vakuového generátoru a není třeba upravovat nebo se dotýkat řídicího softwaru hostitelských strojů. Se stejným provozních podmínek, nyní máme následujících operačních elektrické energie, analýzy nákladů pro stlačený vzduch použití:
- Výroba hodin 6,240 za rok
- Napájení výši $0.115/kWh
- Jedno auto stop Venturi vakuový generátor s plnou zatížení toku = 10.4 scfm při 60 kpa
- Sací čas: 85% 6,240 hodin/rok = 5,304 hodin/rok
- Generátor stlačeného vzduchu na čas 0,7 sekundy / 50 sekund / 0.12 minut = 0.72 minut/hodinu
- 0.72 minut za hodinu (0.72 ÷ 60) = .012% hodin
- 5,304 výrobních hodin sání nebo 5,304 x .012 = 64 hodin / rok vzduchu na
průměrný průtok scfm
- plný průtok 10.4 scfm
- skutečný průtok .012 minuta = 10,4 scfm x .012 pro .125 scfm každý generátor
- celkem pro šest jednotek = .750 scfm (÷4 hp/cfm příkon) pro .187 průměrné hp (x .746 ÷ .9 MI) 0.155 kW průměrná vstup
- Roční elektrické energie náklady na provoz šest jednotek
(0.187 kW x $0,115 některé /kWh x 64 hodin) = $11.40/rok
aplikace šel z roční elektrická energie provozní náklady ve výši 7,908/rok pro šest jednotek na $11.40/rok pro šest jednotek. Nebo, od významné až po téměř nevýznamné náklady změnou na vhodnější typ vakuového generátoru pro podmínky, včetně správných, dobře utěsněných šálků.