避免离心式空压机的控制间隙

你是否想过如何“控制”一个拥有固定员工和变化工作量的工程组织，工程师们都有自己的想法?他们管这叫"牧猫"当然，这很正常，对吧?控制多台离心式空气压缩机非常接近这个模型，这可能会导致一种被称为“控制间隙”的情况。本文讨论了离心式空压机控制间隙产生的原因及避免控制间隙的方法。

负载均衡:一个常见的管理挑战

多年来，我管理了几个工程服务团队的总盈亏，我最大的问题之一是“负载均衡”，考虑到我们的基础设施和物流的限制，让每个人和团队都达到最佳状态。换句话说，将固定的人员匹配到不同的负载。最重要的是，你做得很好。一个KPI是总收入除以总工资总额和间接成本加上直接成本。如果这个数大于1。XX,你很好。另一个原因是每个人都很开心。所以，拥有一个良好的KPI非常重要。但是，是什么最快地扼杀了工程团队的效率呢?有些团队成员工作过度，有些团队成员工作不足。给每个人分配了错误的工作。

如果我们像一个工程师一样看着一个独立的复杂的离心式空气压缩机有它自己的本地控制呢?那他们组成的团队呢?当你有太多的人员和工作量时，工程团队会发生什么?这取决于人员、人才、经验、生产力等的组合。空压机系统发生了什么?嗯，这取决于每个空压机的大小、类型和控制设置，不是吗?如果“主控制器”只是操作员告诉他们运行，就像经理告诉他们“在工作”，并让工作随机进入前门。

如果在线总容量或人员配置水平太高，会发生什么？物理接管，就像在团队中的经济学一样。那个月只需要你的产出。您可能会将其中一个人与过热点一起工作，并将其他两个推回效率低下，不生产水平。人们可能不知道“否”这个词，总是淹没。另一个可能对如何表现出来的好主意，只是为了保持稳定，吹掉他没有产生的东西。“不要用更多的工作来欺骗我 - 我淹没了！”他们说。这就像禁止恒压控制空压机。其他人会尝试有效并击败自己。 They’ll respond to their inbox or the latest crisis, crank out a deliverable in no time, then sit and spin their wheels, bugging their coworkers with questions, and being a pain in general. Then, when the next task comes, go full on and crank it out at 110% effort and do it over and over. That’s the load-unload with surge.

控制差距到底是什么?

在这些情况下，经理如何知道到底发生了什么?员工级别的度量是重要的，它与团队的总体度量相协调。压缩空气系统也是如此。她将如何解决这个问题?首先，找出根本原因，然后解决它。真正的问题是什么?这是一名员工没有能力撤回并提升到足以弥补团队变化的程度．他是一个人，甚至不知道总负荷是多少，变化比他大。他不可能总是“闭门不出”。当他旋转他的轮子时，这仍然不能适应团队的负载，旁边的人就会慢下来。他无法匹配负载的根本原因就像离心式压缩空气系统受到控制间隙的影响一样。

控制差距是无法匹配一个空气压缩机的有效和有效的流动变化以匹配系统的负载变化。它会导致系统不稳定和效率低下。它是由空气压缩机尺寸和折断挑战引起的，结合错误的控制算法和设置。它是负载方差的人不匹配，以及平衡负荷的错误管理方法。

离心压缩空气系统的具体控制间隙问题包括：

• 当负载变化超过一台空压机的最高节流范围时，在负载变化的多个离心式压缩空气系统中，应远离吹除。
• 每次仅使用一台离心式空压机，以适应不同负载时，避免不稳定和喘振。
• 尝试并联调制，或“负荷分担”一套离心式空气压缩机。

总之，问题是在所有负荷范围内，将系统变化(流量变化)与高效稳定的空压机机组相匹配。“控制间隙”是指没有找到很好的匹配，并且出现不稳定或吹气的流量范围。

压缩空气系统检查

让我们看一个离心压缩空气系统的例子，以说明如何和何时控制间隙发生。

假设您有四个，3,600个SCFM空气压缩机，并随需10,000 SCFM（每个压缩机容量）到12,000（每种压缩机容量3.3倍）的转换。请参见图1.使用本地控件，您可以通过两种方式之一控制系统。无论是在“级联”控制中，使用最后一个单位采用部分负载，或者与所有单位并联调制相同压力的“负载共享”。实际上，后者几乎不可能与当地控制进行完成。但即使可能，系统部件负载摆动也是装饰空气压缩机的上调制范围。在级联控制中，它是一个空气压缩机的30％，1,080个SCFM系列。这为高效倾斜提供了非常窄的范围，从9,720到10,800 SCFM或13,320到14,400 SCFM。在并行调制中，该集合的最佳调节是总量的30％，更大的4,320 SCFM范围。如果可能的组合调制，它将使系统从10,080到14,400 SCFM变化，并且如图1所示相当有效。

图1:改进前的系统。

系统流量变化基本上在负荷分担的调节范围内，但在串级控制中必须发生放空的坏区域。进口导叶(IGV)调制的有效调降量与实际系统变化的不匹配是控制间隙．如果采用串级控制，离心式微调空压机进入“自动双”控制(上量程调节和卸载)，会导致过度循环。因此，通过控制“恒压”(上量程调制和下量程吹气)控制来避免这种情况，吹气就会发生。

最初，四台空压机中的三台是并联运行的，给两个并联的再生干燥机送料，并有局部恒压点。他们很好地分担了任务。有最小的放空(少于10%)。第四台空压机被隔离到它的干燥机和吹掉多一点。每年的浪费总额约为5万美元。对控制面板进行了昂贵的改造，改善了局部控制。然而，他们安排了三个空气压缩机(“级联”设定值)。这使前两台空压机满载，但导致第三台(隔离蒸馏机)循环和喘振。现在每年浪费8万美元。参见图2。

由于空压机的尺寸和缓慢的启动-加载时间，没有考虑自动启动和停止离心式空压机(就像螺杆式空压机控制系统-“目标程序”)的选择。manbetx客户端12-5下载为什么现代控制系统会出现更多的问题?答案是控制差距。有效和有效的范围是有限的，而不是在需求的地方。

压力2：改进前的控制策略。

解开问题的根本原因

上面的例子可以用来揭示控制差距的根本原因。在这种情况下，串联控制设置迫使一台空压机发挥“修剪”作用，只能修剪30%以上。需求处于另一个较低范围(小于3.1 X空压机的容量)，需要第四台空压机吹气。即使解决了以下问题，也会有重大的损失。95%的情况下，系统需求仅略低于3台空压机(约2.9至3.0台空压机)，但通常会超过3台。

管道和干燥机的压力下降，加上一台空压机的部分分离，也使控制协调困难。1号空压机和2号空压机由于与4号空压机之间的线过小，不能送全空气。当空压机1号和空压机1号同时存在时。加载，压降通过他们的干燥刺和空气压缩机1号不得不卸载(和冲击)。在干燥机前有三个1600加仑的储气罐，其中两个用于1号至3号空气压缩机，另一个用于4号空气压缩机。

现在让我们看看这个实际系统中可能发生的情况，如果需求从2.9增加到3.1空气压缩机，并且级联控制仍然使用：

• 假设4号空压机和系统的其余部分之间的阀门是打开的，管道是足够的，我们只是将空压机以“级联”的方式进行分级:94 psig, 92 psig, 90 psig和88 psig是4台空压机的起始点。他们的压力控制点进口导叶(igv)是5 psi以上，99,97,95，和93 psig。防喘振的排污阀(BOV)设点为5psi以上，104至98 psig。在现实中，最小功率也可以保护浪涌，因此更加复杂。
• When the demand slightly exceeds the three air compressors’ capacity, say going up from 10,400 scfm to 11,000 scfm, and three air compressors were running, the IGVs would incrementally go to 100% slowly, pressure would drop to 88 psig and the fourth air compressor would start.
• 接收器的大小和空压机的大小产生了一个压力变化率的事件。由于交付了14400 scfm，压力迅速上升，比需求多了3400 scfm。
• 变化率=空气压缩机容量（SCFM）/ [（罐尺寸，GAL）/ 7.5] x 15/60 psi / sec。
• 对于3,400个SCFM事件，并且该系统具有三个，1,600加仑的坦克，压力变化的压力率为3,400 / [（4800 / 7.5] x 15/60，大约为1.3 psi / sec变化率。该first part of pressurization is 3 X faster, when the pressure ahead of that air compressor’s dryer is lower than system pressure, and the dryer is acting as a check valve. Only 1,600 gallons of the storage is effective for that time.
• igv上的比例和积分设置要比这慢得多，因此压力上升的速度快于微调空压机的反应速度，在igv反应和控制压力之前达到BOV的最大压力点。功率下降慢于浪涌控制可以工作，而空压机的浪涌。干燥机的动态压降是问题的一部分。
• 这个循环将继续进行，如图3所示。1号空压机的循环主要是由于控制间隙．上调制控制范围仅为1,080 SCF，小于系统流方差。它不匹配。
• 这个循环一直持续下去……

图3:改进前的系统运行。点击在这里扩大。

解决控制缺口的两种方法

既然我们已经看到了控制差距是如何以及为什么会发生，以及它造成的问题，让我们看看解决它的选项。

一种选择包括负载共享控制，而不需要新的微调空气压缩机。这样可以使所有的空压机像一套一样控制在一起，最大限度地减少排气。如图4所示，它描述了以下步骤:

1.增加湿侧和干侧的线条尺寸。
2.增加存储空间。根据空压机可实现的测试控制响应计算存储。
3.平衡烘干机。
4.添加主控制：实现“负载共享”控件 - 多个选项：

• 将本地控制面板与主控制器集成，了解其与浪涌线的距离，并将其平行调制为与浪涌等距离。
• 使用现有的控制面板，撞击空压机设定值，以保持空压机在负载上近似平衡。一种方法是每次挑选一个进行“修剪”。当它到达最小IGV位置(在喘振偏移)和负载下降时，将修剪到下一个空压机，并将其调整到最小，然后是第三台，然后是第四台。试图同时改变这四个来保持平衡可能是不稳定的。

5.当所有正在运行的空压机都处于最小负载位置，且低于您所知道的三台空压机在一段时间内可以交付的流量阈值时，可以卸载一台空压机。由于储存足够，空压机响应时间足够快，剩余空压机打开，压力维持。空压机在空压机空载计时器到期后即可关闭。

这种解决方案的优点是，它提供了一个更低的成本比增加修剪空压机(s)。该系统有几个缺点，包括在接近喘振线时效率下降，在10,000 scfm时，有四个空压机，系统将正确地在最小油门。此外，系统没有备用能力。

图4:改进后的控制策略，纯负载共享。

解决控制差距问题的第二个选项是使用混合负载共享和修剪空气压缩机。这可以补偿具有较小，更快的装饰空气压缩机的大多数需求方差，并在“间隙”中，负载 - 共享离心机。请参见图5，其描述以下步骤：

1. 打开所有空压机之间的管路。
2. 增加湿侧和干侧的线条尺寸。
3. 增加存储空间。
4. 增加500马力(hp)卸载螺杆空压机。
5. 平衡烘干机。
6. 添加主控制:实现混合系统，结合离心/螺杆底座装饰和“负载共享”控制。根据流量范围，使用第三方控制器执行两种算法之一。
7. 底座装饰:底座负荷X离心式空压机和螺杆空压机的装饰。
8. 负荷分担:为避免“控制间隙”当流量在70% ~ 100%的离心式空压机在线时，对运行中的离心式空压机进行负荷分担。当所有运行的离心式空压机均处于最小负荷位置时，可卸载空压机。然后，离心式空压机将满载，螺杆式空压机将启动并承载差值。空压机在空压机空载计时器到期后即可关闭。

这种方法的一个优点是，它比运行所有四个离心式空压机的效率更高。一台较小的螺杆式空压机的卸载损失(约为500马力的20%，不到一半的时间)小于四台空压机在最小负载下运行的损失(约为3600马力的10%)。该方法还提供了一台备用离心式空压机。这种解决方案的缺点是更加复杂和昂贵。

图5:改进后的控制策略，带有500马力微调空压机的混合动力系统。

我所熟悉的一家公司实际上实施了一个混合系统，并且非常成功。拥有一台备用离心机的额外好处推动了这个项目。还安装了一个新的干燥器，以减少压差，并允许一次关闭一个进行维护。螺杆式空压机最终是满载，而不是装卸。但它仍然运行良好，消除了控制差距，每年节省10万美元的电力，并净赚39.4万美元的激励支票!

快乐的底线

通过良好的管理来避免控制差距。开发适当的主控制和系统配置，以平衡空压机与并联调制，或引入一个新的微调空压机，或两者的混合。在任何情况下，将高效和有效的空压机选择和控制模式匹配到任何情况下可能发生的实际流量变化。你的团队会很高兴，你的底线也会很高兴!

有关本文的更多信息，请联系Tim Dugan，Compression Engineering Corporation总裁，电话：（503）784-2331，电子邮件：tim.dugan@comp-eng.com.，或访问www。http://compression-engineering.com/．

想要阅读更多空压机技术文章，请访问www.ghtac.com/technology/air-compressors．