Kiến thức cơ bản về khí nén

Khí nén là một quá trình không hiệu quả và tốn kém. Bài viết này cung cấp một số chiến thuật để tối ưu hóa hệ thống khí nén của bạn, có thể giúp giảm chi phí năng lượng tại nhà máy của bạn.

Khí nén là một phần không thể thiếu trong hầu hết các quy trình sản xuất. Tuy nhiên, nó là một trong những tiện ích không hiệu quả, đắt tiền và bị lạm dụng nhất trong các nhà máy sản xuất. Khí nén thường được coi là hàng hóa miễn phí tại điểm sử dụng. Nhưng vào thời điểm không khí được nén, làm mát, sấy khô, vận chuyển, điều tiết, và cuối cùng được sử dụng, nó là bất cứ thứ gì ngoại trừ miễn phí. Chi phí điện cho máy nén khí có thể chiếm tới 30% tổng hóa đơn tiền điện của cơ sở sản xuất.

Nếu bạn phải sử dụng khí nén, có một số điều cần được thực hiện để đảm bảo hệ thống khí nén hiệu quả nhất có thể cho hoàn cảnh của bạn.

Bài viết này giải thích tại sao nén khí lại kém hiệu quả như vậy và tại sao chi phí cho quá trình này lại cao như vậy. Nó mô tả những điều cơ bản của việc tối ưu hóa hệ thống khí nén bằng cách sử dụng các chiến thuật như giảm rò rỉ khí, đào tạo người vận hành đúng cách, duy trì thực hành bảo trì thích hợp và tiến hành khảo sát sử dụng cuối.

Khí nén: Một quy trình không hiệu quả

▲Hình 1. Hầu hết các máy nén khí sử dụng cánh quạt ly tâm (trái) hoặc vít quay (phải) để nén khí.

Một máy nén khí làm tăng áp suất của không khí đầu vào bằng cách giảm thể tích của nó. Phần lớn các máy nén khí có, ở cốt lõi của chúng, cánh quạt ly tâm hoặc vít quay (Hình 1) nén không khí.

Bởi chính vật lý và nhiệt động lực học liên quan, nén khí tự nhiên là không hiệu quả. Hầu hết năng lượng điện tiêu thụ bởi động cơ điều khiển máy nén khí làm nóng không khí. Không khí thoát ra khỏi máy nén sau đó phải được làm mát, đòi hỏi phải có quạt và bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí hoặc nước, tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.

Một khi không khí được nén, nó phải được cung cấp ở một áp suất nhất định cho người dùng cuối. Khi không khí được vận chuyển, tổn thất xảy ra và sự thiếu hiệu quả phát sinh trên đường đi. Ở cuối dòng, khí nén thường được sử dụng không chính xác, hoặc cho các mục đích không phải là ý định của nhà thiết kế ban đầu.

▲Hình 2. Chỉ có khoảng 5-10% năng lượng đầu vào cho máy nén được sử dụng hiệu quả khí nén.

Cuối cùng, chỉ có khoảng 5% 10% đầu vào năng lượng ban đầu thực hiện công việc hữu ích trong các quy trình sản xuất. Hình 2 phá vỡ mức tiêu thụ năng lượng cho đầu vào năng lượng 100 kW (1). Ngoài sự thiếu hiệu quả vốn có trong vật lý và nhiệt động lực học của nén khí, còn có nhiều sự thiếu hiệu quả khác của hệ thống, được khám phá sau trong công thức sau:.

Ví dụ về phân tích chi phí. Hãy xem xét một máy nén khí 100 mã lực tiêu thụ 0,746 kW mỗi mã lực. Nó chạy trong 8.760 giờ / năm (nhà máy hoạt động 24 giờ / ngày, 365 ngày mỗi năm), với hệ số tải 75% (tức là tải đầy đủ 75% thời gian) và hiệu suất động cơ điện 93%. Nếu chi phí năng lượng trung bình $ 0,075 / kW, chi phí hàng năm để chạy máy nén này là bao nhiêu?

Trong số tròn, máy nén khí 100 HP này sẽ có giá khoảng 40.000 đô la / năm chỉ cho điện. Một nhà máy với 1.000 mã lực máy nén khí hoạt động ở cùng điều kiện sẽ tốn khoảng 400.000 đô la / năm.

Để giúp nén khí tiết kiệm hơn một chút, hãy cân nhắc cài đặt máy của bạn tắt khi chúng không được sử dụng. Tùy thuộc vào kiểu thay đổi của bạn, tắt máy nén vào buổi tối và cuối tuần có thể làm giảm đáng kể hóa đơn năng lượng của bạn (2).

Hình 2 cho thấy hầu hết năng lượng dành cho việc chạy máy nén tạo ra nhiệt. Có tới 90% nhiệt trong khí nén có thể được thu hồi cho các mục đích sử dụng như làm nóng sơ bộ nước cho máy nước nóng hoặc nhiệt tòa nhà bổ sung (2).

Ngừng lạm dụng khí nén

Lạm dụng khí nén góp phần vào sự kém hiệu quả và các chi phí liên quan. Các nhà khai thác trên sàn nhà máy có thể nghĩ về khí nén như một mặt hàng miễn phí và, sử dụng sự sáng tạo của họ, nghĩ ra tất cả mọi thứ để làm với nó. Khí nén được sử dụng trong nhiều ứng dụng mặc dù một phương pháp khác sẽ tiết kiệm hơn nhiều. Và, nhiều ứng dụng có thể được thực hiện hiệu quả hơn hoặc hiệu quả hơn bằng cách sử dụng một phương pháp khác ngoài khí nén (2).

Khí nén thường được sử dụng để thổi nước hoặc bụi bẩn ra khỏi các bộ phận được sản xuất, tương tự như cách máy thổi lá được sử dụng để làm sạch đường lái xe. Những công việc làm sạch khí nén này, được gọi là "xả khí", thường bao gồm một đường ống hoặc một ống được cung cấp khí nén cung cấp cho một hoặc nhiều cửa thoát hoặc vòi phun. Xả khí về cơ bản chỉ là rò rỉ không khí lớn.

Dựa trên công việc hữu ích được giao, động cơ khí nén 1 hp tiêu thụ năng lượng gấp bảy lần so với động cơ điện 1 mã lực tương đương. Do đó, chi phí điện của việc sử dụng khí nén có thể cao hơn đáng kể so với phương pháp thay thế, như hai ví dụ sau minh họa.

Ví dụ 1: Làm mát cá nhân.

 Tôi đã thấy khí nén được sử dụng để làm mát cá nhân ở một số nhà máy. Trong một trường hợp, một công nhân trong khu vực nóng đã lấy một nguồn khí nén và hướng đầu ra vào chính mình để giữ mát (Hình 3). Để tính chi phí làm mát cá nhân của khí nén, giả sử:

Theo nguyên tắc thông thường, 1/8’ kích thước lỗ trong đường dây khí nén 100 psi có giá 1.000 đô la / năm cho chi phí điện

• 5 lỗ kích thước 1/8’-  được sử dụng để làm mát cá nhân
• Việc làm mát cá nhân được sử dụng trong nửa năm, trong những tháng nóng.

Để so sánh, để tính chi phí của quạt điện để làm mát cá nhân, giả sử:

• một động cơ quạt 0,50 mã lực
• Động cơ có hiệu suất 82,5%
• động cơ có hệ số chuyển đổi 0,746 kW / hp
• Quạt chạy trong nửa năm, 4.380 giờ / năm
• Chi phí điện $ 0.075 / kWh.

▲Hình 3. Sử dụng khí nén để làm mát cá nhân sẽ tiêu tốn trung bình 2.500 đô la / năm của nhà máy ví dụ. Trong khi đó, sử dụng quạt điện để làm mát sẽ chỉ tốn khoảng 150 USD/năm.

Chi phí năng lượng điện để làm mát cá nhân bằng khí nén cao gấp gần 17 lần so với làm mát bằng quạt điện.

Ví dụ 2: Bật và tắt: 

Xả khí thường được sử dụng để loại bỏ độ ẩm hoặc mảnh vụn từ các bộ phận trong quá trình sản xuất (Hình 4). Để tính chi phí xả khí, giả sử:

• Theo nguyên tắc thông thường, 1/8-in. Lỗ trong đường dây khí nén 100 psi có giá 1.000 đô la / năm cho điện
• 5 lỗ  1/8’ được sử dụng để xả khí
• Việc xả khí hoạt động theo tất cả các ca, cả năm.

▲Hình 4. Sử dụng khí nén để xả một phần sẽ tiêu tốn của nhà máy này 5.000 đô la / năm. Tuy nhiên, sử dụng máy thổi áp suất thấp sẽ chỉ tiêu tốn của nhà máy 1.085 đô la / năm.

Có những lựa chọn thay thế cho việc sử dụng khí nén để xả các bộ phận. Một máy thổi nhỏ, áp suất thấp có thể đủ và kinh tế hơn nhiều. Để so sánh, để tính toán chi phí của máy thổi áp suất thấp cho việc xả đáy, giả sử:

• động cơ máy thổi áp suất thấp 2 hp
• Động cơ có hiệu suất 82,5%
• động cơ có hệ số chuyển đổi 0,746 kW / hp
• Máy thổi chạy gần như mọi lúc, 8.000 giờ / năm
• Chi phí điện $ 0.075 / kWh.

Chi phí năng lượng điện cho việc xả khí nén chỉ cao hơn 4,5 lần so với sử dụng máy thổi áp suất thấp. Rõ ràng từ hai ví dụ này rằng việc sử dụng các thiết bị điều khiển bằng điện trực tiếp sẽ tiết kiệm hơn nhiều so với khí nén bất cứ khi nào có thể.

Bảng 1 liệt kê một số lạm dụng khí nén khác có thể xảy ra và đề xuất các lựa chọn thay thế (3).

Thực hiện phương pháp tiếp cận hệ thống đối với khí nén

Chúng tôi đã xác định rõ ràng rằng các hệ thống khí nén không hiệu quả, đắt tiền và thường bị lạm dụng. Thực hiện một cách tiếp cận hệ thống có thể giúp bạn đưa ra giải pháp cho những thách thức này.

▲Hình 5. Xem xét toàn bộ hệ thống khí nén, thay vì chỉ một máy nén hoặc một thiết bị xử lý, có thể giúp các nhà máy giảm sử dụng năng lượng (4).

Một cách tiếp cận hệ thống đòi hỏi phải xem xét toàn bộ hệ thống khí nén, từ đầu đến cuối, khi xem xét tối ưu hóa. Chỉ cần nhìn vào một máy nén khí duy nhất hoặc chỉ một điểm sử dụng cuối cùng có thể có lợi, nhưng một cơ hội cải tiến có thể bị che giấu bởi một vấn đề trong một phần khác của hệ thống. Kế hoạch tốt nhất là xem xét hệ thống khí nén từ đầu vào khí của máy nén cho đến khi sử dụng cuối cùng không khí trên sàn nhà máy, bao gồm mọi thứ ở giữa (Hình 5).

Thực hiện một cách tiếp cận hệ thống có thể giúp loại bỏ các vấn đề hệ thống đang diễn ra. Ví dụ, một nhà máy có lịch sử áp suất không khí kém trên sàn nhà máy, đặc biệt là ở những khu vực xa phòng máy nén nhất. Nhà máy đã cố gắng khắc phục vấn đề này bằng cách bổ sung thêm máy nén khí. Vào thời điểm tôi đến, họ có 1.800 HP máy nén khí, nhưng vấn đề hiệu suất phân phối khí kém vẫn tồn tại.

Một đánh giá tổng thể hệ thống chi tiết cho thấy mặc dù nhiều máy nén khí đã được thêm vào, hệ thống phân phối đường ống chưa bao giờ được nâng cấp. Nhà máy này đang cố gắng đẩy khí nén trị giá 1.800 HP thông qua một hệ thống đường ống ban đầu được thiết kế cho công suất 600 HP. Nếu họ đã thực hiện một cách tiếp cận hệ thống tổng thể trước khi bổ sung thêm máy nén khí, họ sẽ nhận ra việc nâng cấp hệ thống đường ống là cần thiết.

Hiểu cung và cầu

Cả hai phía cung và cầu của hệ thống khí nén đều quan trọng và chúng nên được xem xét cùng nhau khi đưa ra quyết định về hệ thống khí nén (chẳng hạn như chọn loại và công suất máy nén, vị trí, bể thu, kích thước và bố trí đường ống, v.v.). Ví dụ: nếu bạn đang mua một máy nén khí cho phía cung cấp, bạn nên xem xét tải trọng sử dụng cuối, bộ lọc và đường ống phân phối ở phía cầu.

Sự hiểu biết về cách các thành phần ở phía cung và cầu tương tác là điều cần thiết cho việc thiết kế và vận hành một hệ thống khí nén hiệu quả. Dưới đây là một số điểm cần ghi nhớ.

Phía cung - Máy nén khí. Đánh giá vị trí lắp đặt máy nén, kết nối với nước làm mát và thông gió. Bởi vì máy nén thường được đặt trong phòng nồi hơi hoặc phòng không đủ thông gió, điều cần thiết là phải bố trí thông gió đầy đủ để ngăn chặn sự tích tụ nhiệt trong phòng.

Người ta thường khuyến cáo rằng không khí xung quanh đi đến đầu vào máy nén được lấy từ bên ngoài tòa nhà. Vị trí mát nhất thường là một bức tường hướng về phía bắc, bởi vì nó có ít ánh nắng mặt trời trực tiếp nhất, mặc dù đây có thể không phải là vị trí thuận tiện nhất. Ngoài ra, cần bao gồm một phương tiện ngăn chặn nước mưa xâm nhập (3).

Phía cung-  Bộ làm mát sau. Sự gia tăng độ ẩm tương đối có thể làm tăng lượng nước ngưng phải được xử lý bởi bộ làm mát sau. Hiệu suất làm mát khí và bộ phân tách, hiệu quả làm mát và hiệu quả tách ngưng tụ đều cần được tính đến (3).

Phía cung - Máy sấy. Kích thước máy sấy, giảm áp suất và hiệu quả nên được đo lường và đánh giá, sau đó so sánh với ứng dụng hiện tại. Một khuyến nghị phổ biến là thêm một bộ lọc ngược dòng của máy sấy khí nén, để ngăn các hạt và sên ngưng tụ lỏng xâm nhập vào máy sấy. Trong trường hợp máy sấy hút ẩm tái sinh, việc đặt bộ lọc kết hợp trước máy sấy cũng giảm thiểu ô nhiễm giường hút ẩm do chất bôi trơn mang theo (3).

Bên cung cấp - Cống tự động. Đánh giá vị trí, ứng dụng và hiệu quả của cả cống phía cung và phía cầu (3).

Lưu trữ: Bể thu. Xem xét thể tích và vị trí của bể chứa khí nén. Điều này có thể phụ thuộc rất nhiều vào quá trình. Cần có kho lưu trữ chính tốt ở phía cung cấp, kích thước phù hợp cho máy nén khí. Lưu trữ thứ cấp cũng có thể cần thiết trong toàn bộ nhà máy, cũng như tại một số địa điểm có nhu cầu cao.

Phía cầu: Hệ thống phân phối đường ống. Xem xét bố trí tổng thể của đường ống hệ thống phân phối. Đảm bảo rằng kích thước và cách sắp xếp đường ống phù hợp với kích thước máy nén ở phía cung cấp. Đôi khi, một đường ống phân phối vòng lặp có ý nghĩa hơn một đường ống phân phối đường thẳng. Chỉ định đường kính ống 3’ thay vì đường ống 2’ có thể giảm áp suất giảm tới 50% (2). Rút ngắn khoảng cách không khí phải di chuyển (chiều dài ống) có thể làm giảm thêm áp suất giảm khoảng 20–40% (2).

▲Hình 6. Các đường ống khí nén chính phải được dốc để cho phép nước ngưng thoát ra. Đường ống khí nén được cung cấp cho điểm cuối nên ra khỏi đỉnh của đường ống để loại bỏ thêm độ ẩm bị cuốn vào trong không khí.

Hiệu quả của hệ thống loại bỏ nước ngưng cũng cần được đánh giá. Các tiêu đề khí nén chính phải hơi dốc, với khoảng cách khoảng một inch trên mười feet ống để cho phép nước và nước ngưng thoát ra ngoài. Cống nên được đặt ở điểm thấp trong tiêu đề. Các đường ống trung chuyển đến thiết bị phải ra khỏi đầu tiêu đề cung cấp để giúp ngăn hơi ẩm đạt đến điểm sử dụng (Hình 6).

Phía cầu: Tải hồ sơ nhu cầu sử dụng. Ước tính cấu hình tải khí nén, tức là nhu cầu tính bằng feet khối mỗi phút (CFM) thay đổi như thế nào theo thời gian. Một cơ sở có cấu hình tải khác nhau có thể sẽ được hưởng lợi từ các chiến lược kiểm soát tiên tiến. Một cơ sở có nhu cầu lớn trong thời gian ngắn có thể được hưởng lợi từ việc thực hiện các tùy chọn lưu trữ.

Phía cầu: Xử lý không khí. Hệ thống khí nén yêu cầu mức độ xử lý khí thích hợp để vận hành đúng thiết bị sử dụng cuối. Xử lý không khí bao gồm lọc và sấy khô. Các quy trình sản xuất khác nhau đòi hỏi mức độ xử lý không khí khác nhau. Mức chất lượng không khí nên được đo tại các điểm quan trọng trong hệ thống. Không khí chứa độ ẩm quá mức hoặc không được lọc đúng cách có thể làm hỏng thiết bị và làm giảm hiệu quả của hệ thống. Trong một số trường hợp, chỉ một số thiết bị sử dụng cuối cùng nhất định yêu cầu không khí được xử lý cao, vì vậy bạn có thể cần một hệ thống cung cấp các mức độ xử lý khác nhau tại các điểm khác nhau trong hệ thống (3).

Điều khiển và biến tần với tần số thay đổi

Phù hợp với cung và cầu hệ thống khí nén có thể là một vấn đề khó khăn. Lý tưởng nhất là máy nén khí sẽ được kiểm soát và tối ưu hóa để chạy hoàn toàn ít nhất có thể, đồng thời cung cấp khí chất lượng cao ở áp suất chính xác cho tất cả theo nhu cầu. Hiệu suất tổng thể của hệ thống khí nén của nhà máy liên quan trực tiếp đến trình tự và điều khiển của từng máy nén khí.

Máy nén khí thường hiệu quả nhất khi chúng chạy đầy tải. Chạy nhiều máy nén khí khi tải một phần là rất không hiệu quả. Một tình huống lý tưởng là có một (hoặc một số) máy nén khí được tải đầy đủ và một máy nén khí bổ sung với biến tần (VFD) để xử lý tải thay đổi ở phía nhu cầu.

Thông tin về hồ sơ tải nhu cầu rất có giá trị để thiết lập hệ thống điều khiển máy nén khí và xác định tính khả thi của việc sử dụng VFD.

Hệ thống kiểm soát hiện tại cần được đánh giá để xác định xem nó có phù hợp với hồ sơ nhu cầu hệ thống hay không. Ước tính mức tăng hiệu suất có thể đạt được bằng cách vận hành hệ thống ở chế độ khác hoặc sử dụng chiến lược kiểm soát thay thế (3). Ví dụ: kiểm tra xem hệ thống điều khiển của bạn có thể được tối ưu hóa để hoạt động ở một chế độ vào ca đầu tiên và thứ hai và ở chế độ khác vào ca thứ ba và cuối tuần hay không. Hệ thống điều khiển khí nén của bạn phải dựa trên lịch trình hoạt động và hồ sơ nhu cầu khí nén của bạn.

Bảo trì hệ thống khí nén

Bảo trì là chìa khóa để duy trì hoạt động lâu dài thành công và tối đa hóa tuổi thọ thiết bị. Bảo trì máy nén khí đúng cách có thể cắt giảm chi phí năng lượng khoảng 1% và giúp ngăn ngừa sự cố dẫn đến thời gian ngừng hoạt động và mất sản lượng (2).

Dưới đây là một vài điều cần xem xét để bảo trì hệ thống khí nén của bạn.

Bộ lọc. Cũng giống như bạn thay bộ lọc dầu trong ô tô theo lịch trình để đảm bảo hiệu suất tối ưu, hãy đảm bảo thay đổi bộ lọc trong máy nén khí và hệ thống không khí thường xuyên để đảm bảo chất lượng không khí và ngăn ngừa giảm áp suất quá mức (2).

Cống thoát nước / bẫy ngưng. Cống thoát nước ngưng của bạn có bị kẹt mở không? Nếu vậy, bạn có thể lãng phí khí nén.

Tiến thêm một bước nữa và thay thế cống/ bẫy ngưng hẹn giờ bằng cống không tự động để tiết kiệm không khí hơn (2). Cống hẹn giờ sử dụng van điện từ được mở bằng bộ hẹn giờ trong vài giây mỗi giờ hoặc lâu hơn để thoát ẩm. Loại cống này mở trực tiếp đến các đường khí nén và không khí bị mất trong mỗi chu kỳ. Cống ngưng tự động hoạt động tương tự, nhưng không giải phóng bất kỳ không khí nào trong mỗi chu kỳ thoát nước - chúng chỉ giải phóng độ ẩm thu được và do đó tiết kiệm hơn nhiều. Đối với cả hai loại, nếu một cái gì đó ngăn cản van điện từ ngồi lại, hoặc nếu tín hiệu mở vẫn tham gia, một lượng không khí đáng kể có thể bị mất. Cả hai loại nên được kiểm tra thường xuyên.

Chất lượng nước làm mát. Các nguồn nước làm mát khác nhau được tìm thấy trong các nhà máy công nghiệp. Nơi sử dụng nước thành phố, chất lượng nước nói chung là tốt, nhưng ở một số khu vực, có thể cần xử lý độ cứng để tránh làm bẩn bề mặt làm mát. Phân tích nước nên được tiến hành để xác định bất kỳ nhu cầu xử lý nào (3).

Vòng bi động cơ và không khí. Đảm bảo rằng tất cả các vòng bi được bôi trơn đúng cách.

Bộ tách không khí/dầu. Bộ tách khí / dầu, thường được đặt ở lối ra của máy nén khí, nên được làm sạch định kỳ. Bộ phận này tách dầu bôi trơn của máy nén khỏi khí nén. Nó là một nguồn giảm áp suất, và nếu không được bảo trì đúng cách, áp suất giảm sẽ tăng lên, đòi hỏi nhiều năng lượng hơn từ động cơ máy nén khí.

Bộ trao đổi nhiệt và bộ làm mát. Tất cả các bộ làm mát và trao đổi nhiệt ở phía cung cấp nên được làm sạch định kỳ.

Điều khiển. Xác minh rằng trình tự và hoạt động của máy nén khí phù hợp với hồ sơ nhu cầu khí nén vận hành.

Một lần nữa, bạn càng duy trì tốt hơn toàn bộ hệ thống khí nén của mình, nó sẽ càng hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

Loại bỏ rò rỉ không khí

Bạn có nghe thấy tiếng rít khi bạn đi qua nhà máy của bạn không? Đó là âm thanh của tiền mất qua cửa sổ - hay đúng hơn là trút bầu khí quyển. Chi phí điện khoảng 1.000 đô la mỗi năm để nén lượng không khí thoát ra qua đường kính 1/8 inch. rò rỉ không khí. Trong một nhà máy sản xuất lớn, điều đó có thể làm tăng thêm rất nhiều năng lượng và tiền bạc lãng phí.

Tại một nhà máy, một thử nghiệm rò rỉ hệ thống khí nén trong quá trình tắt máy cho thấy cần 450HP  của máy nén khí chỉ để giữ áp suất đầu khí nén ở mức 100 psi mà không cần thiết trên hệ thống. Điều đó có nghĩa là khoảng 180.000 đô la / năm chi phí điện chỉ để cung cấp rò rỉ không khí trong nhà máy. Đó là một chi phí rất lớn và hoàn toàn có thể tránh được.

▲Hình 7. Các bát nhựa ở dưới cùng của bộ lọc / bộ điều chỉnh / chất bôi trơn (FRL) nổi tiếng về rò rỉ. Thiết lập một chương trình tìm kiếm, gắn thẻ và sửa chữa rò rỉ không khí chính thức có thể giúp ghi lại và khắc phục rò rỉ FRL.

Rò rỉ là phổ biến tại nhiều vị trí trong một nhà máy, chẳng hạn như:

• phụ kiện ống ren
• cống ngưng tụ bị kẹt mở
• xả máy nén bị kẹt mở
• ống và phụ kiện
• Kết nối dụng cụ cầm tay điều khiển bằng không khí
• thân van
• dụng cụ phun điều khiển bằng không khí
• bát nhựa dưới đáy bộ lọc / bộ điều chỉnh / chất bôi trơn (FRL) (Hình 7).

Có một số cách tiếp cận bạn có thể thực hiện để khắc phục rò rỉ không khí. Đầu tiên, thiết lập một chương trình tìm kiếm, gắn thẻ và sửa chữa rò rỉ không khí chính thức. Ưu tiên sửa chữa rò rỉ theo kích thước và sửa chữa hoặc sửa chữa những cái lớn nhất trước. Làm cho tất cả các nhà khai thác và nhân viên bảo trì nhận thức được chi phí đáng kể của rò rỉ khí nén, và thiết lập một chương trình công nhận và khen thưởng để khuyến khích nhân viên tìm và sửa chữa rò rỉ. Giữ cho khí nén của bạn khô ráo và được lọc để giúp loại bỏ bụi và bùn, giúp ngăn ngừa sự hình thành rò rỉ mới (2).

Khoảng 80% rò rỉ không khí không nghe được, vì vậy bạn có thể cần kiểm toán viên bên thứ ba để giúp phát hiện rò rỉ bằng máy dò rò rỉ siêu âm (hoặc bạn có thể mua và tự sử dụng) (2).

Tại sao rò rỉ khí nén có xu hướng bị bỏ qua? Tôi nghĩ đó là bởi vì chúng vô hình. Nếu nước hoặc dầu thủy lực bị rò rỉ, nó sẽ tạo ra một điểm có thể nhìn thấy và mối nguy hiểm an toàn có thể xảy ra trên sàn nhà. Rò rỉ chất lỏng có xu hướng được làm sạch ngay lập tức và sửa chữa nhanh chóng. Cố gắng làm cho mọi người nhận thức được rằng rò rỉ không khí xứng đáng được chú ý và sửa chữa nhanh chóng. Đảm bảo rò rỉ không khí có cùng mức độ quan trọng như bất kỳ loại rò rỉ nào khác.

Tiến hành khảo sát sử dụng cuối

Để xác minh rằng tổng hệ thống khí nén hiệu quả nhất có thể, bạn phải đảm bảo rằng nó đang được sử dụng cho các ứng dụng thích hợp. Tiến hành khảo sát sử dụng cuối cùng của khí nén trên toàn nhà máy và xác định từng mục đích sử dụng cuối cùng. Xếp hạng từng lần sử dụng cuối theo kích thước, về khối lượng yêu cầu và áp suất cung cấp cần thiết (psi). Bạn có thể sử dụng thông tin này để giúp bạn tối ưu hóa hiệu suất hệ thống khí nén.

Khí nén là một nguồn tài nguyên rất đắt tiền, và một trong những cách tốt nhất để tiết kiệm năng lượng là vận hành máy nén khí ở áp suất xả thấp nhất có thể. Một cơ sở có thể tiết kiệm 1% chi phí năng lượng khí nén cho mỗi lần giảm 2 psi áp suất xả máy nén (4).

Một nhà máy đã có một hoạt động đòi hỏi áp suất cung cấp khí nén 125 psi để hoạt động đúng. Nhà máy chạy toàn bộ hệ thống khí nén ở mức 125 psi, rất tốn kém. Một khuyến nghị là mua một máy nén khí độc lập nhỏ dành riêng cho máy cần khí 125 psi và giảm áp suất của hệ thống khí nén toàn nhà máy xuống 100 psi. Thay đổi nhỏ này sẽ tiết kiệm khoảng 12,5% chi phí năng lượng máy nén khí mỗi năm.

Sử dụng khảo sát sử dụng cuối cùng của bạn để xem liệu nhà máy của bạn có một hoặc nhiều máy nén hoặc bể chứa độc lập rời rạc cho các mục đích sử dụng cuối cùng cụ thể để bạn có thể tối ưu hóa phần còn lại của hệ thống khí nén hay không.

Các nhà máy thường có vòi phun cho các chức năng khác nhau. Cố gắng loại bỏ hoàn toàn những thứ này, nhưng nếu bạn phải sử dụng chúng, hãy cân nhắc sử dụng vòi phun được thiết kế để xả khí. Vòi phun được thiết kế sử dụng ít không khí hơn nhiều so với vòi phun thông thường. Một số tiện ích điện trả tiền khuyến khích lắp đặt vòi phun được thiết kế để sử dụng cuối khí nén.

Thu hút mọi người tham gia cải tiến khí nén

Tuyến đầu trong cải tiến hệ thống khí nén không phải là bộ phận bảo trì. Đó là những người vận hành sử dụng không khí hàng ngày.

Hầu hết các nhà máy sản xuất cung cấp đào tạo hàng năm về các chủ đề khác nhau, đặc biệt là an toàn và vật liệu nguy hiểm. Làm cho hệ thống khí nén trở thành một phần của đào tạo hàng năm. Khuyến khích người vận hành tìm cách giảm nhu cầu về khí nén. Nhấn mạnh những điểm sau đây cho tất cả nhân viên:

• Khí nén không miễn phí.
• Một lỗ 1/8’ rò rỉ không khí hoặc lạm dụng không khí tương đương tốn kém - khoảng 1.000 đô la / năm tiền điện.
• Khí nén không nên là lựa chọn mặc định - luôn tìm kiếm các lựa chọn thay thế.

Đào tạo người vận hành về chương trình tìm kiếm, gắn thẻ và sửa chữa rò rỉ không khí của bạn và tìm kiếm các đề xuất cải tiến từ người vận hành. Thu hút mọi người tham gia vào nhà máy trong việc giảm nhu cầu khí nén, bao gồm các bộ phận kế toán, mua hàng và thiết kế sản phẩm, cũng như các kỹ sư sản xuất, người vận hành, kỹ thuật viên bảo trì và kỹ thuật viên cơ sở.

Mặc dù có hàng trăm bài viết đề cập đến các chi tiết kỹ thuật của cải tiến khí nén, nhưng khía cạnh kinh doanh phải luôn được xem xét. Đảm bảo rằng các dự án tối ưu hóa hệ thống khí nén đi vào chu kỳ ngân sách vốn và được hiển thị chi phí và lợi ích của hệ thống khí nén được tối ưu hóa.

Các bước tiếp theo

Hãy suy nghĩ về vị trí của bạn và nhà máy liên quan đến hệ thống khí nén. Bạn đang sử dụng khí nén ở trong tình trạng khá tốt, hoặc bạn có thể thực hiện một số cải tiến? Trong cả hai trường hợp, đây là một số điều cần xem xét thực hiện:

• Tiến hành kiểm toán hệ thống khí nén.
• Thiết lập một chương trình phát hiện và sửa chữa rò rỉ chính thức.
• Hãy chắc chắn rằng bạn đang nhìn vào cả phía cung và phía cầu.
• Tiến hành khảo sát sử dụng cuối cùng của khí nén trên toàn nhà máy.
• Loại bỏ việc sử dụng khí nén không đúng cách.
• Tiến hành đào tạo nâng cao nhận thức về khí nén.

Bài viết này vừa chạm vào phần nổi của tảng băng trôi về những gì bạn có thể làm để tối ưu hóa hệ thống khí nén của mình. Nhiều nguồn lực và chuyên gia tư vấn có sẵn để giúp bạn cải thiện hơn nữa hệ thống khí nén của mình.

Có rất nhiều điều bạn có thể làm trước khi bạn phải chi tiền để mua thêm một máy nén khí mới vào hệ thống của bạn. Hãy chọn khí nén là nguồn năng lượng cuối cùng được xem xét nghiêm túc bởi tất cả những người liên quan, không phải là lựa chọn mặc định chỉ vì nó dường như là một mặt hàng miễn phí. Khí nén có thể làm bất cứ thứ gì ngoại trừ miễn phí.