Cách tiếp cận chiến lược đối với hệ thống khí nén hiệu quả và đáng tin cậy

Có nhiều quan tâm lớn được đặt vào các hệ thống khí nén vì sự kém hiệu quả vốn có của chúng. Có rất nhiều ý tưởng và đề xuất có sẵn có thể được sử dụng để cải thiện hiệu quả, nhưng thường chỉ trên cơ sở duy nhất. Nhưng nhiều điều có thể được thực hiện với phía cung cấp của một hệ thống khí nén với tư duy chiến lược tiến về phía trước với những cải tiến bền vững.

Khi nói đến tính bền vững, ngày nay chúng tôi nghĩ đến bảo tồn, thân thiện với môi trường và có thể liên tục sử dụng tài nguyên được đề cập mà không làm giảm trữ lượng nhiên liệu hóa thạch hiện có. Tính bền vững cũng có nghĩa là thiết lập một hệ thống và vận hành nó tối ưu, nhất quán theo cách mà nó được thiết kế. Ngoài ra, nó có nghĩa là tuân theo bảo trì theo kế hoạch và chương trình, cũng như một bộ nhiệm vụ bảo trì thường xuyên sẽ đảm bảo tuổi thọ tối đa của máy nén khí với thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch tối thiểu và đạt hiệu quả tối đa.

Là một kỹ sư của công ty chịu trách nhiệm hỗ trợ các hoạt động, tôi viết bài viết này từ quan điểm của kỹ sư nhà máy / bảo trì, người chịu trách nhiệm vận hành trực tiếp hệ thống khí nén. Bài viết này cũng có thể giúp các nhà cung cấp hệ thống khí nén có được một số hiểu biết về cách khách hàng của họ ưu tiên hoạt động của nhà máy.

Một cách tiếp cận chiến lược để cải thiện bền vững bắt đầu bằng cách hiểu rõ về hệ thống khí nén tổng thể. Hãy chia hệ thống thành ba yếu tố cơ bản sẽ là phía cầu, hệ thống phân phối và phía cung. Trước tiên chúng ta hãy xem xét phía cầu.

 Các yếu tố hệ thống khí nén - Phía nhu cầu

Phía nhu cầu của hệ thống khí nén về cơ bản mô tả cách thức và nơi khí nén được tiêu thụ. Ví dụ về các thiết bị sử dụng khí nén bao gồm ống khí, dụng cụ cầm tay và điều khiển khí nén. Khí nén cũng được sử dụng để cung cấp năng lượng cho xi lanh và bộ truyền động làm cho bất kỳ máy sử dụng cuối nào hoạt động. Phía nhu cầu của khí nén cũng là yếu tố trong điều khiển máy (khí nén) và động cơ khí. Cùng với nhau, các máy này thường xác định áp suất không khí tối thiểu cần thiết trong toàn bộ nhà máy. Những thay đổi đối với áp suất cung cấp có thể phức tạp và tốn thời gian vì chúng có thể ảnh hưởng đến sản xuất và / hoặc hiệu suất chất lượng của nhà máy của bạn.

Dưới đây là hai vấn đề chính bạn có thể gặp phải:

• Thử nghiệm xác nhận - Đây là những khoảng thời gian được kiểm soát, trong đó áp suất giảm và các thông số vận hành được theo dõi một cách nghiêm túc để giúp xác định tính hợp lệ. Những thử nghiệm này có thể mất nhiều thời gian để thực hiện và cần sự đồng ý của nhiều bên. Nhân viên sản xuất nhà máy của bạn có thể miễn cưỡng hỗ trợ những nỗ lực này vì họ không muốn bất kỳ cơ hội gián đoạn sản xuất nào nữa (trừ khi họ có thể thấy một quyết định liên quan đến bảo hiểm này).
• Bảo hành OEM và / hoặc các mối quan tâm về hiệu suất, v.v. - Những thay đổi về áp lực cung cấp có thể phức tạp. Các nhà cung cấp thiết bị thường miễn cưỡng đảm bảo hệ thống của họ sẽ hoạt động ở áp suất thấp hơn. Họ đã cung cấp các ước tính thận trọng trước đây, trong đó đã tính đến khả năng phục hồi đối với tổn thất hệ thống nằm ngoài tầm kiểm soát của họ.

Các yếu tố hệ thống khí nén – Hệ thống phân phối

Chúng ta hãy nhìn vào hệ thống phân phối khí nén. Công việc của nó là vận chuyển khí nén từ điểm sản xuất (máy nén khí) đến các điểm sử dụng. Nó bao gồm chủ yếu là hệ thống đường ống, bao gồm các tiêu đề, đường ống hệ thống và van. Các vấn đề thường gặp bao gồm:

• Kích thước đường ống, cựa được lắp đặt trong quá khứ, quy hoạch kém, v.v. - Cơ sở của bạn càng cũ, càng có nhiều khả năng thiết bị đã bị thay đổi, thêm hoặc loại bỏ. Nhiều lần một nguồn cung cấp khí nén chỉ đơn giản là được kết nối vào một đường ống hiện có mà không cần đánh giá ngược. Đường ống giữa nguồn cung cấp khí nén và tải của bạn có thể dài hơn nhiều so với suy nghĩ vì cách nó được định tuyến ban đầu cho các cài đặt trong quá khứ. Có thể đã có hao tổn đáng kể trên đường ống cụ thể đó ở các khu vực khác.
• Rò rỉ không khí - Đây là một vấn đề thường xuyên ở hầu hết các nhà máy. Khi thực hiện khảo sát và thực sự đo lưu lượng, rò rỉ có thể là một phần quan trọng của nhu cầu đó và có thể là cơ hội để giảm nhu cầu trên hệ thống và tăng hiệu quả.

Các yếu tố hệ thống khí nén - Phía cung cấp

Phía cung cấp của hệ thống khí nén mô tả các thành phần tạo ra, điều hòa, lưu trữ và điều khiển tập trung lưu lượng / áp suất của khí nén. Các thành phần tiêu biểu bao gồm:

• Máy nén khí
• Tiêu đề ướt
• Máy sấy không khí
• Bộ lọc và dấu phân cách
• Tiêu đề khô
• Bể thu
• Điều khiển trung tâm

Hiệu quả tổng thể của hệ thống thường phụ thuộc vào tải lượng khí nén và sự thay đổi tải của nhà máy, đặc biệt là khi có nhiều máy nén khí. Hệ thống của bạn rất có thể đòi hỏi lượng khí nén khác nhau vào các thời điểm khác nhau trong ngày. Chẳng hạn:

• Một máy móc hoặc quy trình có thể có nhu cầu tăng đột biến khi khởi động để đổ đầy xi lanh, bể chứa, v.v.
• Có thể có ống dẫn khí được sử dụng vào cuối ca làm việc để làm sạch khu vực (không phải là phương án tốt nhất nhưng thường là thực tế).
• Các quy trình khác nhau có thể hoạt động vào các thời điểm khác nhau trong ngày, mỗi quy trình có một nhu cầu khác nhau.

Nếu bạn đang tự hỏi tại sao điều quan trọng là phải hiểu thấu đáo về hệ thống khí nén hoàn chỉnh tại nhà máy của bạn, hãy xem xét những điều sau:

• Khí nén như một nguồn năng lượng có hiệu suất thấp hơn 30% khi so sánh với điện được sử dụng để điều khiển máy nén khí.
• Năng lượng thường là thành phần đắt nhất trong việc vận hành máy nén khí trong suốt thời gian sử dụng hữu ích của nó.
• Trong khi đạt được lực nén, hoạt động hiệu quả của hệ thống khí nén vẫn đại diện cho một cơ hội to lớn để tiết kiệm chi phí và tăng độ tin cậy.
• Các công nghệ điều khiển và máy nén khí mới mang đến nhiều cơ hội để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.

Bắt đầu với đánh giá khí nén

Cũng như nhiều sáng kiến khác, câu hỏi quan trọng là bắt đầu từ đâu. Khi quyết định cải tiến hệ thống khí nén, tốt nhất bạn nên bắt đầu với việc đánh giá hệ thống. Dưới đây là những gợi ý để thực hiện đánh giá hệ thống khí nén kỹ lưỡng và có lợi.

Bước đầu tiên, lập sơ đồ tổng quan về hệ thống khí nén. Bản phác thảo này có thể mất nhiều ngày để tạo tùy thuộc vào kích thước và độ phức tạp của hệ thống của bạn nhưng nó rất quan trọng và nó sẽ đáng để nỗ lực sau khi hoàn thành.

Hiển thị là một bản phác thảo hệ thống khí nén điển hình, đã được mô phỏng dựa trên thông tin có sẵn.

Sơ đồ nên bao gồm:

• Một danh sách tất cả các thiết bị, chẳng hạn như máy nén khí, máy sấy, tiêu đề và đường ống. Liệt kê kích thước của máy nén khí, cũng như kích thước của đường ống. Bao gồm dữ liệu quan trọng, chẳng hạn như số lượng của tất cả các thiết bị và tình trạng của thiết bị.
• Ghi lại các điểm tải nhu cầu. Khí nén đi đâu và đi bao nhiêu? Thật tốt khi biết bao nhiêu phần trăm của tổng khí nén thực tế sẽ đến quy trình hoặc bộ phận nào.
• Thông tin chi tiết về luồng không khí, bao gồm:
  • Tổng lượng không khí được sản xuất cho nhà máy của bạn.
  • Nó đi đâu, như đã đề cập ở trên. Có lẽ vẽ một bản đồ về lượng không khí được sử dụng và bao nhiêu được phân phối cho từng bộ phận, hoặc khu vực nhà máy.
  • Luồng không khí theo thời gian trong ngày và / hoặc ngày trong tuần.
  • Hệ số tải, bao gồm sự thay đổi từ lưu lượng tối thiểu đến lưu lượng tối đa. Nhu cầu khí nén của bạn thay đổi theo thời gian trong ngày. Có lẽ một bộ dữ liệu khác nhau là cần thiết cho mỗi ca làm việc hoặc các thời điểm cụ thể khác trong ngày.
  • Áp lực hệ thống nhà máy. Điều gì quyết định điểm đặt áp suất hệ thống? Như đã mô tả ở trên, điều quan trọng là phải hiểu tại sao áp suất hệ thống ở mức hiện tại.

Tạo sơ đồ "hiện tại" và "trạng thái tương lai"

Bước quan trọng tiếp theo là làm một sơ đồ "trạng thái hiện tại" được đơn giản hóa chỉ cho các máy nén khí, đường ống và các khu vực nhu cầu của nhà máy. Bằng cách này, bạn có thể thấy không khí đến từ đâu và đi đâu. Sơ đồ có thể được chia thành các khu vực của nhà máy nơi có thể đo lưu lượng và cũng là các điểm được chỉ định với nhu cầu cụ thể về khí nén hoặc khu vực xử lý.

Nó cũng quan trọng để đánh giá hiệu suất hệ thống. Làm như vậy liên quan đến việc sử dụng ampe kế hoặc kilowatt mét để đo công suất cho máy nén khí và so sánh nó với luồng không khí thực tế được cung cấp cho nhà máy. Các cách phổ biến để ghi lại hiệu suất là mã lực (HP) trên mỗi feet khối mỗi phút (cfm) hoặc cfm trên kilowatt (kW), chẳng hạn như HP / 100 cfm, hoặc CFM / HP hoặc CFM / kW. Nó cũng có thể được ghi lại bằng lít mỗi phút mỗi kW.

Mô tả là một mô hình của sơ đồ trạng thái hiện tại dựa trên thông tin có sẵn.

Nó cũng rất quan trọng để tính toán chi phí làm căn cứ cho những thay đổi bạn muốn thực hiện. Chi phí vận hành, chỉ tính bằng năng lượng, có thể được tính bằng cách nhân số giờ mỗi tuần với nhu cầu kW, nhân với chi phí điện trên mỗi kilowatt giờ (kWh). Nếu bạn gặp rắc rối với những con số này, một nhà cung cấp thường có thể giúp đỡ và họ thường khá đơn giản với các tính toán và dữ liệu được cung cấp.

Bước tiếp theo là chuẩn bị một sơ đồ "trạng thái tương lai" cho thấy thiết bị tối ưu tại chỗ, bao gồm máy nén khí, máy sấy, bộ lọc, đường ống và các thiết bị sử dụng cuối.

Mô tả là một mô hình của sơ đồ trạng thái tương lai dựa trên thông tin có sẵn.

Sơ đồ này có thể được thiết kế với sự trợ giúp của nhà cung cấp, hoặc nhà cung cấp dịch vụ hoặc nhà tư vấn được thuê để tiến hành kiểm toán khí nén. Nếu bạn quyết định thuê một nhà tư vấn để thực hiện công việc, bất kỳ công việc nào bạn làm trước sẽ có giá trị trong việc cung cấp cho đơn vị tư vấn thông tin sơ bộ được thu thập trong phần đầu tiên của cuộc kiểm toán. Nếu bạn muốn biện minh cho chi phí trước, hãy chuẩn bị để đưa ra trường hợp kinh doanh cho cuộc kiểm toán mà không có khuyến nghị cụ thể để cải thiện hệ thống. Ngoài ra, hãy chuẩn bị để làm theo các biện pháp đơn giản nhất để tiết kiệm chi phí để giúp chi trả cho cuộc kiểm toán. Rất có thể bạn sẽ tìm cách tiết kiệm mà sẽ trả nhiều hơn chi phí thuê đơn vị ngoài để kiểm toán.

Bất kể bạn có thuê một nhà tư vấn hay không, sơ đồ trạng thái tương lai, cho phép bạn tính toán chi phí vận hành mới bằng cách sử dụng cùng một công thức được mô tả ở trên với các giá trị đầu vào HP thấp hơn để cung cấp cùng một không khí. Bạn cũng có thể đã loại bỏ một số nhu cầu khí nén mà bạn có thể tính toán tiết kiệm năng lượng.

Bạn cũng có thể sử dụng thông tin trong sơ đồ để tham khảo các giá trị tiền tệ khi tìm kiếm nguồn vốn. Một lần nữa, quy trình chính xác về cách thực hiện điều này khác nhau giữa các công ty. Bạn có thể có một quy trình không chính thức hoặc một quy trình được thiết lập và đa diện. Hãy nhớ rằng đây là tổng quan nhanh về những gì bạn có thể làm và hướng dẫn sơ bộ về cách thực hiện.

Đánh giá nhà phân phối hệ thống khí nén

Một khía cạnh quan trọng khác của hệ thống khí nén đáng tin cậy và hiệu quả là công ty cung cấp và bảo dưỡng hệ thống. Khi đánh giá các công ty, hãy chú trọng nhiều hơn vào bộ phận dịch vụ hơn là bộ phận bán hàng. Hãy tự hỏi mình những câu hỏi chính như một phần của cách tiếp cận của bạn, chẳng hạn như:

• Máy nén khí hiện tại của bạn có được bảo dưỡng đáng tin cậy không?
• Bạn có nhiều sự cố ngoài ý muốn?
• Bạn đã có hợp đồng bảo trì với một công ty hệ thống khí nén chưa?
• Bạn có tự tin vào nhà cung cấp của mình về độ tin cậy, kịp thời và chi phí không?

Hợp tác với công ty bạn đang thực hiện dịch vụ của mình. Nếu họ không thực hiện, hãy tìm người khác! Trước tiên, hãy xem xét độ tin cậy của chúng, sau đó kiểm tra tính khả dụng của các bộ phận, giá cả, v.v. Sử dụng uy tín dịch vụ làm yếu tố quyết định khi mua hàng chứ không phải giá cả. Bạn sẽ chi gấp nhiều lần giá ban đầu cho năng lượng và bảo trì trong suốt vòng đời của máy nén khí mới.

Như người ta thường nói, "Bộ phận bán hàng bán cho bạn chiếc xe đầu tiên của bạn, bộ phận dịch vụ sẽ bán cho bạn phần còn lại!"

Thời gian để bắt đầu là bây giờ

Là một kỹ sư nhà máy hoặc kỹ sư bảo trì, bạn có trách nhiệm giữ khí nén trong các dây chuyền đảm bảo áp lực và lưu lượng để sử dụng trong nhà máy. Bạn cũng có thể chịu trách nhiệm ở một mức độ nào đó về chi phí năng lượng được sử dụng.

Giải quyết hệ thống khí nén của bạn có thể là một cơ hội tốt để giảm hóa đơn tiền điện tại cơ sở của bạn, tùy thuộc vào giá trị cải tiến hệ thống của bạn. Nếu bạn thành công trong việc hoàn thành một dự án, hãy xem hóa đơn tiền điện của bạn và truyền đạt bất kỳ sự khác biệt nào có thể đo lường được trong nội bộ để nâng cao sự thành công của dự án và tăng khả năng đầu tư tương tự trong tương lai. Hãy chuẩn bị để truyền đạt những phát hiện của bạn một cách rõ ràng và giải quyết các câu hỏi phổ biến. Ví dụ, việc cắt giảm do nỗ lực có thể bị quy nhầm cho các vấn đề chất lượng hoặc sự gián đoạn trước đó. Thời gian để bắt đầu là bây giờ.