ilmakäyttöiset Venturi-tyhjiögeneraattorit ovat jo pitkään olleet varteenotettava vaihtoehto nopeasti reagoiville, paikallisille tyhjiökäyttöisille järjestelmille. Viime vuosikymmenellä niitä pidettiin kätevinä ja joustavina ratkaisuina, joissa vasteaika oli nopea. Niitä ei kuitenkaan pidetty energiatehokkaina, mikä johtui todennäköisesti niiden paineilman käytöstä. Laaja tuotekehitys tällä laitteistolla, erityisesti ratkaisevilla järjestelmätarvikkeilla, tekee energiatehokkaimpien tuotteiden valinnan usein vaikeaksi monille paikallisille toiminnoille. Tässä artikkelissa tarkastelemme Venturi-tyhjiögeneraattoreiden asianmukaista soveltamista ja hallintaa, mukaan lukien lyhyt johdatus tekniikkaan ja tapaustutkimus energialaskelmineen.
kun 1700 — luvulla elänyt italialainen fyysikko Giovanni Venturi havaitsi, että kun ilmaa pakotetaan kartiomaisen suuttimen läpi, sen nopeus kasvaa ja paine laskee, Hän eikä kukaan voinut kuvitella, että se lopulta synnyttäisi yhden tämän päivän teollisuuden käytetyimmistä ja kiistellyimmistä tuotteista-Venturin tyhjiögeneraattorin.
monet loppukäyttäjät eivät väärän tiedon vuoksi täysin ymmärrä tämän tuotteen etuja tai — mikä tärkeintä — rajoituksia. Asian sekoittamiseksi edelleen eri valmistajat kutsuvat niitä eri nimillä (ts. pumput, ejektorit, tyhjiöanturipumput jne.). Kaikkein hyväksytty yleinen luokan nimi, mielestämme, on Venturi tyhjiö generaattori, joka kuvaa tarkalleen, mitä se tekee.
joillekin se on hienointa sitten viipaloidun leivän. Toisille se on jatkuvaa ilman tuhlausta. Reaalimaailmassa totuus on sovelluksesta riippuen jossain näiden ääripäiden välissä. Alan johtajien jatkuva tuotekehitys on tehnyt näistä tuotteista oikein sovellettuina paitsi käteviä ja reagoivia, myös usein energiatehokkaimman valinnan.
miten Venturi-Tyhjiögeneraattorit toimivat?
yksinkertaisimmillaan yksivaiheinen Venturigeneraattori virtaa ilmaa kartiomaisen Venturiaukon läpi. Kun paineilma jättää kartiomaisen aukon rajoituksen suurempiin avoimiin linjoihin, paine laskee ja nopeus kasvaa. Intensiteetti on sellainen, että muodostuu tyhjiö (alempi paine kuin ilmanpaine) ja prosessista evakuoitava ilma vedetään virtaavaan ilmavirtaan ja puhalletaan ulos.
Venturin tyhjiögeneraattorilla on monia etuja, kuten:
- ei tärinää
- ei lämmöntuotantoa
- ei liikkuvia osia
- sietää aggressiivisia olosuhteita erittäin hyvin
- alhaiset kustannukset
- nopea korjaus tai vaihto
- voidaan sijoittaa hyvin lähelle prosessia, mikä vähentää poistoilman määrää ja tarjoaa nopeampia kiertoaikoja
- kevyt ja liikkuva
- sähköä ei tarvita
- nopea vaihtoaika huoltoon ja/tai komponenttien vaihtoon
Kuva 1: Tyypillinen yksivaiheinen Venturi-tyhjiögeneraattori
yksivaiheinen tyhjiögeneraattori käyttää paineilmaa kiihdyttämällä sitä kuristinputken läpi synnyttääkseen Venturi-ilmiön, joka tyhjentää tarvittavan Ilmamäärän. Näiden yksivaiheisten Venturi-generaattoreiden kyky sopia moniin sovelluksiin tehokkaasti on hieman rajallinen, koska niiden perusrakenne on asetettu vastaamaan joko suurinta virtausta tai suurinta evakuointitilavuutta koskevaa vaatimusta. Tyypillisesti tämän tyyppisen tyhjiögeneraattorin paineilman kulutuksen (scfm) suhde tyhjiövirtaukseen (nopeus, jolla Ilmanpaine poistuu järjestelmästä) on enintään 1:1 ja joskus jopa 2 tai 3:1.
kuva 2: tyypillinen varhainen monivaiheinen Venturi-tyhjiögeneraattori
monivaiheinen tyhjiögeneraattori kehitettiin parantamaan tätä tehokkuutta moniin sovelluksiin. Monivaiheisissa yksiköissä käytetään useita ejektoreita ja suuttimia, joiden avulla paineilma laajenee kontrolloiduissa vaiheissa. Tämä yleensä parantaa paineilman kulutuksen ja tyhjiövirtauksen suhdetta noin 1:3: een tai parempaan. Monivaiheiset yksiköt ovat myös huomattavasti hiljaisempia ja voivat kehittää alipaineen. Tämä suorituskyky vähentää paineilman virtausta samoissa olosuhteissa ja / tai vähentää reaktioaikaa ja lisää tuottavuutta.
kuva 3: Koaksiaaliset monivaiheiset tyhjiögeneraattorit tarjoavat tehokkaan ilman tyhjiön poistosuhteen.
koaksiaali on moniportainen tyhjiögeneraattori, jonka moniportaiset venttiilit on asennettu koaksiaalisesti peitetyn putken ympärille, joka virtausprofiilia virtausprofiilin läpi virtaavasti virtaavasti merkittävästi. Tämän rakenteen ansiosta koaksiaalipatruuna täyttää ja tuottaa monia erilaisia virtaus-ja painevaatimuksia. Monissa tapauksissa generaattorin rungon sisällä oleva koaksiaalipatruuna voidaan vaihtaa toiseen, jotta sama laitteisto täyttää vaihtelevat olosuhteet optimaalisella energiatehokkuudella suhteellisen alhaisin kustannuksin.
energiatehokkuutta koskevat parhaat käytännöt
kuten monien sellaisten tuotteiden kohdalla, joilla ei ole kovin suurta pääomainvestointivaatimusta, Venturi-tyhjiögeneraattoreilla voi oikein (tai väärin) käytettyinä ja toimivina olla merkittävä vaikutus energiakustannuksiin.
Tarkastellaanpa tyhjiögeneraattoreiden perustoimintaominaisuuksia paineilman energiatehokkuuden osalta. Toisin kuin mekaaniset tyhjiöpumput, joiden energiansyöttö laskee tyhjiötasojen ollessa alle 14″ Hg, ilmakäyttöiset tyhjiögeneraattorit käyttävät aina enemmän paineilmaa alempaan tyhjiöön, koska sen on pysyttävä (virtaavassa ilmassa) pidempään. Itse asiassa keskimääräinen Venturi-tyhjiögeneraattori vaatii 10 kertaa enemmän energiaa tyhjiön tason nostamiseen 18″: sta 27 ” Hg: hen.
siksi on aina käyttöetu:
- tunnistaa alin tarvittava tyhjiö, pitää se siellä ja yrittää olla ylittämättä sitä.
- saavuta tämä taso mahdollisimman nopeasti.
- Kytkekää automaattinen paineilmasulku, jos mahdollista, kerran vaaditulla tasolla.
tämän toteuttamiseksi tarvitaan joitakin tärkeitä tietoja:
- evakuoitavan järjestelmän kokonaistilavuus — linjat, kupit, vuodot jne.
- mikä on vaadittava tyhjiön optimaalinen minimitoimintataso? Tämä on erittäin tärkeää ja kannattaa testata tarvittaessa.
- kuinka nopeasti tähän tyhjiöön pitää päästä?
- odotatteko muutoksia vaadittuun sykliaikaan lähitulevaisuudessa? Nämä tiedot mahdollistavat asianmukaisen linjan koon tunnistamisen ja asianmukaisen monivaiheisen pumpun valinnan.
- millaisia tarkastuksia tarvitaan? Mitkä ovat rajoitukset?
Venturi-tyhjiögeneraattorit tulisi yleensä sijoittaa mahdollisimman lähelle (tai päälle) varsinaista prosessia:
- tehokas Venturi-generaattori tarjoaa hajautetussa järjestelmässä suurta joustavuutta, kun sitä valvotaan hyvin.
- hajautetulla järjestelmällä ja imukuppien läheisyyteen asennetuilla Venturi-generaattoreilla häviöt (letkujen, mutkien, liitosten, venttiilien, suodattimien jne.aiheuttamat).) eliminoidaan.
- kun asianmukainen järjestelmän suunnittelustrategia toteutetaan, se hyödyntää prosessin lähellä sijaitsevan Venturi-tyhjiögeneraattorin kykyä reagoida nopeasti ja vetää tarvittava tyhjiö nopeasti ja sammuttaa sitten ilmansyöttö aina kun mahdollista.
- käyttämällä nykyisiä huipputeknisiä Venturi-tyhjiögeneraattoreita (joissa on matalapaineinen imuilma, automaattinen ilmanvaihdon sammutus, pienempi koko ja paremmat kuppivalinnat alimman mahdollisen tyhjiötason käyttämiseksi), siirtyminen keskitettyyn tyhjiöjärjestelmään on harvoin tehokas valinta paineilman käytön, energiankäytön ja tuottavuuden parantamisen kannalta.
Alipainetekniikkaa voidaan soveltaa oikein energiakustannusten alentamiseksi
äskettäin kehitettyä koaksiaalista monivaiheista koaksiaalitekniikkaa voidaan soveltaa oikein alempaan imuilman paineeseen, jolloin paineilman käyttö vähenee vastaavan tyhjiötason aikaansaamiseksi. Koaksiaalipumput ovat usein vaihdettavissa Korin kanssa, mikä mahdollistaa helpon ja taloudellisen suorituskyvyn muutoksen uusiin tilanteisiin (esim. sisääntulopaine, evakuointinopeus jne.).
suurin osa evakuointiajasta on 12″ Hg: stä ja syvemmästä tyhjiöstä. Tyhjiön tason nousu 18″ 27 ” Hg on 10 kertaa enemmän. Käytä siis pienempää tyhjiötasoa suurempien kuppien kanssa aina kun mahdollista. Oikea kuppivalinta on erittäin kriittinen käyttökustannusten ja tuottavuuden optimoimiseksi, ja uusi tyhjiökuppitekniikka laajentaa edelleen mahdollisuuksia.
Kuva 4: suuremmat kupit pienemmillä tyhjiötasoilla alentavat energiakustannuksia ja lisäävät pitovoimaa. Vähemmän voimaa cup = pidempi käyttöikä.
aina kun tyhjiögeneraattoria joutuu pyörittämään, se käyttää paineilmaa. Vastaavasti kun täysi tyhjiö on saavutettu, on erittäin energiatehokasta sulkea ilmajohto tyhjiöön ja pitää vakuumia kunnollisella valvonnalla ilman ilmaa. Jotkut huokoiset materiaalit eivät salli tätä,mutta monet materiaalit tekevät.
monesti nämä ohjaukset tehdään koneen valmistajan toimittaman PLC-ohjelman kautta. On myös tyhjiögeneraattoreita, joissa automaattiohjaus on täysin integroitu generaattorikoteloon.
on olemassa hyvin yleinen virhe, jonka havaitsemme tehtaiden järjestelmäanalyysin aikana. Laitoksen henkilökuntaa käsketään sulkemaan tyhjiögeneraattori, kun sitä ei tarvita — joten he sulkevat tyhjiöjohdon prosessilta, ja paineilma jatkaa puhaltamista. Tämä näkyy yli 40 prosenttia ajasta esimerkiksi seuraavissa tilanteissa: uudet tuotantokoneet on juuri toimitettu; vanhemmat tuotantokoneet, joiden järjestelmät on päivitetty; ja äskettäin asennetut ilmakäyttöiset Venturi-generaattorijärjestelmät vanhempiin tuotantokoneisiin. Äärimmäinen ironia on monissa tapauksissa löydämme sammutusohjaus ilmajohdon Joissakin ja tyhjiö linja muiden samalla koneella.
kuva 6: Sammuta ilmansyöttö, ei tyhjiöjohto.
Case Study: Automatic Controls for Robotic Lavetizers
on the recent plant auditation, a set of six lavetizers, at the end of packaging lines, were review. Jokaisessa kuormalavoissa on robottikäsi, jossa on kuusi imukuppia ja kaksi Venturi-tyhjiögeneraattoria, jotka molemmat käyvät ja piirtävät 6 cfm: n nopeudella 60 psig.
eräs ohjelma sai robottikäden poimimaan liukulevyn sivusta ja pitämään, kunnes lavan signaali aktivoitui. Tämän jälkeen liukulevy laskettiin alas ja vapautettiin, ja ilma suljettiin. Tämän jälkeen robottikäsi meni heti pinoon ja poimi toisen liukulevyn pitäen sitä kiinni seuraavaan laukaisusignaaliin asti.
tästä seurasi keskimäärin yli tunnin pito ja liike paineilman kanssa 52 sekunnissa ja keskimäärin 9,3 sekunnin liike ilman ollessa pois. Keskimääräinen kierrosaika oli 61,3 sekuntia.
Kuva 7: pakkauslinjan kuormalavat automaattisulkuventurigeneraattorilla
peruskäyttötiedot mukana:
- Tuotantotunnit = 6,240 vuodessa
- sekoitettu vuotuinen tehonopeus = $0,115/kWh
- kaksi yksivaiheista tyhjiögeneraattoria, joissa kussakin 6 SCFM; täysvirtaus 60 psig/lavettigeneraattori, yhteensä 12 SCFM kukin yksikkö
- ilma on/off-aika yhteensä = 52 sekuntia päällä + 9,3 sekuntia pois = 61,3 sekuntia
- vuotuinen käyttötunti ilma ja imu päällä: 85% aika x 6,240 tuntia = 5,304 tuntia/vuosi
- Keskimääräinen cfm: 52 sekuntia χ 60 sekuntia = 87% täyskuormitusvirrasta / 5,2 scfm jokainen venttiili auki, tai 10,4 scfm 2
- vuotuiset sähköenergian käyttökustannukset: 10,4 ¾ 4 kpl/scfm = 2,6 hv kullekin kuormalavalle, tai 2,6 hv x .746 ÷ .90 = 2,16 kW: n syöttöenergia
- 2,16 kW x $0.115 / kWh x 5,304 tuntia / vuosi = 1,318 dollaria/vuosi / yksikkö
- yhteensä kuusi yksikköä = 7,908 dollaria/vuosi
ensimmäinen ehdotuksemme tehtaalle oli muuttaa ohjelmistoa niin, että käyttöprofiili olisi vain 15 prosenttia ajasta ja pois 85 prosenttia ajasta. Näin saatiin potentiaaliset vuotuiset sähköenergiasäästöt:
- 2,16 kW x $0,115/kWh x 936 tuntia = $233/vuosi
- 1,085$/vuosi sähköenergiasäästöt kutakin yksikköä kohti (6,510 $/vuosi kuudella yksiköllä)
Tämä oli vain laskemista sähköenergian kustannussäästöistä, jotka menevät heti alimmalle riville. Muista paineilmakustannuksista (kunnossapito, korjaukset, poistot jne.) ei tehty oikaisuja.). Vastaus oli välitön: ”siihen ohjelmistoon ei voi kukaan koskea. Tämä kone on tehty ulkomailla, eikä kukaan täällä ole koulutettu siihen. Keskustelu on päättynyt.”
seuraava ehdotuksemme Puri hieman enemmän. Korvaa nykyiset Venturi-tyhjiögeneraattorit yhdellä tyhjiögeneraattorilla, jossa on sisäänrakennettu automaattinen sammutusjärjestelmä. Tämän tyyppinen tuote on Venturi-tyhjiögeneraattori, joka on pakattu lisälaitteisiin, jotka sammuttavat automaattisesti ilmansyötön kohdetyhjiön saavuttaessa ja käynnistävät (tarvittaessa) uudelleen tyhjiön pitämiseksi. Täydellinen automaattinen ohjaus suoritetaan tyhjögeneraattorikokoonpanossa, eikä isäntäkoneiden ohjausohjelmistoa tarvitse muuttaa tai koskettaa. Samoilla käyttöolosuhteilla meillä on nyt seuraava käyttövoimasähkön kustannusanalyysi paineilman käyttöön:
- tuotantotunnit 6 240 vuodessa
- Tehonopeus 0 dollaria.115/kWh
- yksi automaattinen pysäytysventurin tyhjiögeneraattori täydellä kuormalla = 10,4 scfm nopeudella 60 psig
- Imuaika: 85% 6,240 tuntia/vuosi = 5,304 tuntia/vuosi
- generaattorin paineilma ajassa 0,7 sekuntia / 50 sekuntia / 0,12 minuuttia = 0,72 minuuttia/tunti
- 0,72 minuuttia / tunti (0,72 60) = .012% tuntia
- 5,304 valmistustuntia imua tai 5,304 x .012 = 64 tuntia/vuosi ilmaa
keskimääräinen scfm virtaus
- täyden kuormituksen virtaus 10,4 scfm
- todellinen virtaus .012 minuutti = 10, 4 scfm x .012 puolesta .125 scfm kutakin generaattoria
- yhteensä kuusi yksikköä =.750 scfm (œ4 hp/cfm ottoteho) varten .187 keskimääräinen hv (x .746 ÷ .9 ME) 0,155 keskimääräisestä kW: n syötöstä
- kuuden yksikön vuotuisesta sähköenergiakustannuksesta
(0,187 kW x $0,115 /kWh x 64 tuntia) = 11,40 dollaria/vuosi
Sovellukset nousivat kuuden yksikön vuotuisesta sähköenergian käyttökustannuksesta 7,908 dollarista/vuosi 11,40 dollariin/vuosi kuuden yksikön osalta. Tai merkittävästä lähes merkityksettömään hintaan muuttamalla sopivampaan tyyppiseen tyhjiögeneraattoriin olosuhteisiin, mukaan lukien asianmukaiset, hyvin suljetut kupit.