luftdrevne Venturi vakuum generatorer har lenge vært et levedyktig alternativ for rask respons, lokaliserte, vakuumdrevne systemer. Gjennom det siste tiåret ble de ansett som praktiske og fleksible løsninger med rask responstid. Imidlertid ble de ikke ansett som energieffektive, sannsynligvis på grunn av deres bruk av trykkluft. Omfattende produktutvikling med dette utstyret, spesielt det avgjørende systemtilbehøret, gjør det ofte vanskelig å velge de mest energieffektive elementene for mange lokaliserte operasjoner. I denne artikkelen ser vi på riktig bruk Og kontroll Av Venturi vakuumgeneratorer, inkludert en kort introduksjon til teknologien og en casestudie med energiberegninger.Da Den italienske fysikeren Giovanni Venturi fra det 18. århundre oppdaget at når luften presses gjennom en konisk dyse, øker hastigheten og trykket avtar, kunne verken han eller noen tenke seg at Det til slutt ville gyte en Av de mest brukte og mest kontroversielle produktene i bransjen i dag — Venturi vakuumgeneratoren.Mange sluttbrukere, gjennom feilinformasjon, forstår ikke fullt ut fordelene med dette produktet, eller — enda viktigere-begrensningene. For å forvirre problemet ytterligere, kaller ulike produsenter dem forskjellige navn (dvs. pumper, ejektorer, vakuumtransduserpumper, etc.). Det mest aksepterte generelle kategorinavnet, etter vår mening, Er Venturi vakuumgenerator, som beskriver nøyaktig hva den gjør.
for noen er det det største siden skiver brød. For andre er det et konstant sløsing med luft. I den virkelige verden, sannheten ligger et sted mellom disse ytterpunktene, avhengig av programmet. Kontinuerlig produktutvikling av industriledere har gjort disse produktene, når de brukes riktig, ikke bare praktisk og responsiv, men ofte det mest energieffektive utvalget.
Hvordan Venturi Vakuumgeneratorer Arbeid?
i sin enkleste form strømmer En-trinns Venturi-generatoren luft gjennom en konisk Venturi-åpning. Når trykkluften forlater den koniske åpningsbegrensningen til de større åpne linjene, faller trykket, og hastigheten øker. Intensiteten er slik at et vakuum (lavere trykk enn omgivende lufttrykk) dannes og luft som skal evakueres fra prosessen trekkes inn i den flytende luftstrømmen og blåses ut.
Venturi vakuumgeneratoren har mange fordeler, inkludert:
Figur 1: Typisk ett-trinns Venturi vakuumgenerator
ett-trinns vakuumgeneratorer bruker trykkluft ved å akselerere den gjennom begrensningsrøret for å skape En Venturi-effekt, som evakuerer det nødvendige volumet av luft. Disse ettrinns Venturi generatorer er noe begrenset i deres evne til å passe mange applikasjoner effektivt, siden deres grunnleggende design er satt til å imøtekomme enten den høyeste flyt eller høyeste evakuering volum kravet. Vanligvis har denne typen vakuumgenerator et forhold mellom trykkluftforbruk (scfm) og vakuumstrøm (hastigheten ved hvilken atmosfærisk trykk fjernes fra et system) på ikke bedre enn 1:1, og noen ganger så høyt som 2 eller 3:1.
Figur 2: Typisk tidlig flertrinns Venturi vakuumgenerator
flertrinns vakuumgeneratorer ble utviklet for å forbedre denne effektiviteten for mange applikasjoner. Flertrinns enhetene bruker en rekke ejektorer og dyser som tillater trykkluft å utvide i kontrollerte trinn. Dette forbedrer vanligvis forholdet mellom trykkluftforbruk og vakuumstrøm til et nivå på omtrent 1:3 eller bedre. Flertrinns enheter er også betydelig roligere og kan utvikle vakuum ved lavere trykk. Denne ytelsen vil redusere trykkluftstrømmen som kreves under de samme forholdene og / eller redusere reaksjonstiden og øke produktiviteten.
Figur 3: Koaksiale flertrinns vakuumgeneratorer gir effektive luftvakuumfjerningsforhold.
Koaksial Er en flertrinns vakuumgenerator med flertrinnsventiler installert rundt et koaksialt dekket rør som betydelig strømlinjeformer strømningsprofilen gjennom generatoren. Denne utformingen gjør det mulig for koaksialpatronen å møte og levere mange forskjellige strømnings-og trykkkrav. I mange tilfeller kan den koaksiale patronen inne i generatorhuset byttes ut med en annen for å tillate at samme maskinvare oppfyller varierende forhold med optimal energieffektivitet til relativt lave kostnader.
Beste Praksis for Energieffektivitet
Som med mange produkter som ikke har et veldig stort kapitalinvesteringskrav, Kan Venturi vakuumgeneratorer, når de er riktig (eller feil) påført og i drift, ha en betydelig innvirkning på energikostnadene.
La oss se på de grunnleggende driftsegenskapene til vakuumgeneratorer med hensyn til energieffektivitet for trykkluft. I motsetning til mekaniske vakuumpumper, hvis energiinngang faller når vakuumnivåene går under 14 » Hg, vil de luftdrevne vakuumgeneratorene alltid bruke mer trykkluft for å nå lavere vakuum, fordi det må forbli på (flytende luft) lenger. Faktisk vil Den gjennomsnittlige Venturi vakuumgeneratoren kreve 10 ganger så mye energi for å øke vakuumnivået fra 18″ til 27 » Hg.
derfor Er det alltid en driftsfordel å:
- Identifisere det laveste nødvendige vakuumet, holde det der, og prøv å ikke overskride det.
- Nå dette nivået så fort som mulig.
- Koble inn en automatisk trykkluft, hvis det er mulig, en gang på ønsket nivå.
for å oppnå dette er noen viktige data nødvendige:
- Totalt volum av system som skal evakueres-linjer — kopper, lekkasjer, etc.
- Hva er det minste optimale driftsnivået for vakuum som kreves? Dette er veldig viktig og vel verdt å teste om nødvendig.
- Hvor fort må du nå dette vakuumet?
- forventer du noen endringer i nødvendig syklustid i nær fremtid? Denne informasjonen vil tillate riktig linjestørrelsesidentifikasjon og riktig flertrinns pumpevalg.
- Hvilke typer kontroller er nødvendig? Hva er begrensningene?Venturi vakuumgeneratorer bør generelt være plassert så nært som mulig til (eller på) den faktiske prosessen: En effektiv Venturi generator gir stor fleksibilitet i et desentralisert system når det er godt kontrollert.
- med et desentralisert system og Venturi generatorer montert nær sugekoppene, tap (forårsaket av slanger, svinger, beslag,ventiler, filtre, etc.) er eliminert .
- når en riktig systemdesignstrategi er implementert, vil Den dra nytte av Venturi-vakuumgeneratorens evne til å reagere raskt og trekke det nødvendige vakuumet raskt, og slå av lufttilførselen når det er mulig.Ved Å Benytte De nåværende State-of-the-art Venturi vakuumgeneratorer (med trykkluftinntak med lavt trykk, automatisk avstenging av lufttilførselen, redusert størrelse og bedre koppvalg for å bruke lavest mulig vakuumnivå), er bytte til et sentralt vakuumsystem sjelden et effektivt valg med hensyn til trykkluftbruk, energibruk og produktivitetsforbedring.
Riktig Bruk Av Vakuumteknologi For Å Redusere Energikostnadene
Nylig utviklet koaksial flertrinns kan brukes riktig til lavere innløp trykklufttrykk, noe som resulterer i mindre trykkluftbruk for å generere et lignende vakuumnivå. Koaksialpumper er ofte utskiftbare med en kropp, noe som gir enkel og økonomisk endring i ytelse for å passe til nye situasjoner(dvs. innløpstrykk, evakueringshastigheter, etc.).
flertallet av evakueringstiden er fra 12 » Hg og dypere vakuum. Økningen i vakuumnivået fra 18″ til 27 » Hg er 10 ganger mer. Bruk derfor et lavere vakuumnivå med større kopper når det er mulig. Riktig koppvalg er svært viktig for å optimalisere driftskostnadene og produktiviteten, og ny vakuumkoppteknologi fortsetter å utvide mulighetene.
Figur 4: Større kopper ved lavere vakuumnivåer vil senke energikostnadene og øke holdekraften. Mindre kraft på koppen = lengre levetid.
når du må kjøre en vakuumgenerator, bruker den trykkluft. Omvendt, når hele vakuumet er nådd, er det svært energieffektivt å slå av luftledningen til vakuumet, og med riktig ventilering, hold vakuumet uten å bruke luft. Noen porøse materialer vil ikke tillate dette, men mange materialer gjør det.
mange ganger er disse kontrollene gjennom ET PLC-program levert av maskinprodusenten. Det er også vakuumgeneratorer med auto kontroller helt integrert med generatorhuset.
Det er en veldig vanlig feil vi oppdager under full plantesystemanalyse. Anleggspersonell får beskjed om å slå av vakuumgeneratoren når det ikke er nødvendig — slik at de lukker vakuumledningen til prosessen, og trykkluften fortsetter å blåse. Vi finner dette tydelig over 40 prosent av tiden i situasjoner som: nye produksjonsmaskiner nettopp levert; eldre produksjonsmaskiner hvis systemer er oppgradert; og nylig installerte luftdrevne Venturi generatorsystemer på eldre produksjonsmaskiner. Den ultimate ironien er i mange tilfeller finner vi avstengningskontrollen på luftlinjen på noen og vakuumlinjen til andre på samme maskin.
Figur 6: Slå av lufttilførselen, IKKE vakuumledningen.
Case Study: Automatiske Kontroller for Robotpalleter
på en nylig anleggsrevisjon ble et sett med seks palleterere, på slutten av pakkelinjer, gjennomgått. Hver palleteringsmaskin har en robotarm med seks sugekopper og To Venturi vakuumgeneratorer, både kjører og tegner 6 cfm ved 60 psig.
et program hadde robotarmen plukke opp slip-ark fra siden og hold til signalet fra pallen aktivert. Slip-ark ble deretter satt ned og utgitt, og luften ble slått av. Robotarmen gikk deretter umiddelbart til stakken og plukket opp et annet slipark, holdt det til neste utgivelsessignal.resultatet av dette var et gjennomsnitt på over en time med holding og bevegelse med trykkluften på 52 sekunder, og et gjennomsnitt på 9,3 sekunder med bevegelse med luften av. Gjennomsnittlig syklustid var 61,3 sekunder.
Figur 7: Emballasje linje palleteringsmaskiner Med automatisk avstenging Venturi generator
de grunnleggende driftsdata inkludert:
- Produksjonstimer = 6,240 per år
- Blandet årlig effekt rate = $0.115/kwh
- to ett-trinns vakuumgeneratorer ved 6 scfm hver; full strøm ved 60 psig per palleteringsmiddel for totalt 12 scfm hver enhet
- luft På/Av Tid Totalt = 52 sekunder på + 9.3 Sekunder Av = 61.3 sekunder
- årlige driftstimer luft og sug På: 85% tid x 6,240 timer = 5,304 timer/år
- Gjennomsnittlig cfm: 52 sekunder ÷ 60 sekunder = 87% av full lastflyt / 5.2 scfm hver ventil åpen, eller 10.4 scfm for 2
- Årlig elektrisk energi driftskostnad: 10.4 ÷ 4 hver / scfm = 2.6 hk for hver palleteringsmaskin, eller 2.6 hk x .746 ÷ .90 = 2,16 kW inngangsenergi
- 2,16 kW x $ 0.115 / kWh x 5,304 timer / år = $1,318 / år per enhet
- Totalt for seks enheter = $7,908 / år
Vårt første forslag til anlegget var å endre programvaren slik at driftsprofilen var på bare 15 prosent av tiden og av 85 prosent av tiden. Dette ga potensielle årlige elektriske energibesparelser på: 2.16 kW x $0.115 / kWh x 936 timer = $ 233 / år
Dette var bare å finne de elektriske energibesparelsene som går umiddelbart til bunnlinjen. Det var ingen kvoter for de andre trykkluftkostnadene (dvs.vedlikehold, reparasjoner, avskrivninger, etc.). Svaret var umiddelbart: «det er ingen måte noen kommer til å røre den programvaren. Denne maskinen ble laget utenlands, og ingen her er trent på den. Slutt på diskusjonen.»
Vårt neste forslag hadde litt mer bite. Bytt Ut De Nåværende Venturi vakuumgeneratorer med ett vakuumgenerator integrert system med et innebygd automatisk avstengningssystem. Denne typen produkt Er En Venturi vakuumgenerator pakket med tilbehørskomponenter for automatisk å slå av lufttilførselen når målvakuumet er nådd, og start på nytt (om nødvendig) for å holde vakuumet. Komplett automatisk kontroll oppnås i vakuumgeneratorenheten, og det er ikke krav om å endre eller berøre vertsmaskinens kontrollprogramvare. Med de samme driftsforholdene har vi nå følgende drifts elektrisk energi kostnadsanalyse for trykkluft bruk:
- Produksjonstimer på 6,240 per år
- Effekt rate på $0.115/kWh
- en auto stop Venturi vakuumgenerator med full laststrøm = 10.4 scfm ved 60 psig
- Sugetid: 85% av 6.240 timer/år = 5.304 timer/år
- generator trykkluft på tid på 0.7 sekunder / 50 sekunder / 0.12 minutter = 0.72 minutter/time
- 0.72 minutter per time (0.72 ÷ 60) = .012% timer
- 5,304 produksjon timer sug eller 5,304 x .012 = 64 timer/år luft på
Gjennomsnittlig scfm flyt
- Full last flyt av 10.4 scfm
- Faktisk flyt av .012 minutt = 10,4 scfm x .012 for .125 scfm hver generator
- Totalt for seks enheter = .750 scfm (÷4 hk/cfm inngangseffekt) til .187 gjennomsnittlig hp (x .746 ÷ .9 ME) på 0,155 gjennomsnittlig kW inngang
- Årlig elektrisk energikostnad for drift av seks enheter
(0,187 kW x $0,115 / kWh x 64 timer) = $ 11,40 / år
søknadene gikk fra en årlig elektrisk energikostnad på $7,908 / år for seks enheter til $11,40 / år for seks enheter. Eller, fra en betydelig til en nesten ubetydelig kostnad ved å bytte til en mer passende type vakuumgenerator for forholdene, inkludert riktige, godt forseglede kopper.