مشکلات رایج سکوئنسرها و راه حل های آنها (sequencers )

راه‌های زیادی برای  صرفه جویی  انرژی در صنعت سیستمهای هوای فشرده وجود دارد. یکی از رایج‌ترین آنها استفاده از سکوئنسر است که میتواند صرفه جویی های بزرگی را انجام دهد. متاسفانه اکثر آنها یا خاموش شده اند یا این که به درستی کار نمیکنند. هدف این مقاله این است که نشان بدهد چرا اکثر سکوئنسرها مشکل دارند و این که راه حل هایی با در نظر گرفتن طراحی بهینه و مناسب برای جلوگیری از این مشکلات ارائه بدهیم.

در صورت نیاز به طراحی و اجرای مدیریت سیستم هوای فشرده (سکوئنسر) لطفا با همکاران ما تماس بگیرید. 09120087563 خانم مهندس اکبرین.

معرفی  سکوئنسر ها

سکوئنسرها کنترلر هایی هستند که به صورت ترتیبی برای  یک  سیستم شامل چندین کمپرسور به کار می‌ روند و مینیمم تعداد کمپرسور هایی که نیاز است کار بکنند ( بر حسب یک سیگنال فشار) را استارت و لود می کنند. معمولاً یکی از کمپرسورها در حالت نیمه بار است و مابقی یا تمام بار و یا خاموش هستند. در این مقاله سه نوع اساسی را بر حسب الگوریتم‌های آنها ( cascade, target, custom) ه بررسی می‌شوند. دو مورد اول را برای کنترل های گسسته به کار می‌گیرند و از منطق دودویی با باینری و رله استفاده می‌کنند که برای کمپرسورهای رفت و برگشتی و اسکرو (لود و آنلود ) مناسب هستند. سکوئنسرهای کاستوم برای کنترل های تناسبی که شامل کمپرسورهای دور متغیر و سانتریفیوژ هستند مناسبند.

سکوئنسرهای cascade

ساده ترین نوع سکوئنسرها الگوریتم cascade  را به  کار می برند. این الگوریتم، استارت و لود   ترتیبی کمپرسور ها بر اساس افت فشار  و برعکس این حالت ها بر اساس افزایش فشار را در دستور کار قرار می دهد. این الگوریتم از دوره ی ماقبل کامپیوتر آمده است . سکوئنسرها در آغاز پیدایش خود سوئیچ های فشار مکانیکی به همراه تایمر و رله بودند.

نحوه ی کار آنها این گونه بوده است :   هنگامی که فشار کاهش می‌یابد کمپرسور بعدی روشن  و لود میشود و سپس اگر افت فشار ادامه پیدا کند کمپرسور بعدی روشن میشود. در حالتی که فشار بیشتر از مقدار مورد نیاز افزایش پیدا کند عکس این اتفاق یعنی خاموش شدن ترتیبی کمپرسورها اتفاق می‌افتد تا به فشار مطلوب برسد.سکوئنسر به صورت چرخشی  ترتیب را عوض می کند تا استهلاک  و خرابی کمتری در کمپرسورها اتفاق بیفتد. این الگوریتم به صورت یک برنامه منطقی ساده در کنترلرهای plc یا میکروکنترلرها معرفی شدند.الگوریتم cascade  بهترین راه حل برای کمپرسور های جابجایی مثبت و رفت و برگشتی است و گستره ی اختلاف فشار کاری  وسیعی دارد.

سکوئنسر های target

با اختراع plc و میکروکنترلرها، الگوریتم های مختلفی طراحی شدند یک جایگزین رایج برای الگوریتم cascade،  الگوریتم تارگت است. این الگوریتم انواع مختلفی دارد ولی ساده‌ترین آنها از یک محدوده فشار برای کمپرسور نیمه بار و یک محدوده فشار وسیع‌تر برای کمپرسورهای دوحالته (دائم کار یا خاموش ) استفاده می‌کند.  سکوئنسر تعداد کمپرسورهای دو حالته را بدون منتظر ماندن برای افت فشار مدیریت می کند. به محض اینکه فشار زیر مینیموم فشار یک کمپرسور دو حالت برسد در حالیکه کمپرسور تک وضعیتی نیمه بار در حالت بار کامل خود قرار دارد کمپرسور دو حالتی اول روشن می شود. دومین بار که فشار به همان نقطه کمینه برسد کمپرسور دوم روشن می‌شود و به همین ترتیب حالت برعکس زمانی اتفاق می‌افتد که بیشینه گستره فشار در سیستم اتفاق بیافتد. راه دیگر استفاده از تایمر بجای محدوده فشار وسیع هست که  گستره ی اختلاف فشار کاری کمتری دارد.

ااین طراحی ها به نظر ساده می رسند. در یک دنیای بی نقص به کار بردن آنها نیز آسان خواهد بود. به هر حال سکوئنسر هایی که در بالا معرفی کردیم با فرضیات زیر برای سیستم ها جهت استفاده آسان به کار می رود:

  • همه کمپرسورها از یک دوره ساخت ، نوع، سایز و یک سازنده هستند.
  • همه در یک مکان هستند همه می‌توانند به صورت لود و آنلود و از راه دور روشن و خاموش شوند.
  • همگی به سمت یک خروجی لوله کشی شده و با سخاوت سایز شده باشند. همگی قبل از درایر باشند.
  • مخازن ذخیره کافی وجود دارد.

متاسفانه سیستم هایی که سکوئنسر روی آنها نصب می شود اغلب با این مشخصات به نظر نمی‌رسد.

سکوئنسرهای custom

این سکوئنسرها محدودیتی ندارند. در اینجا به 3 الگوریتم رایج آن ها اشاره می شود:

“بر اساس دبی” تعداد و سایز بهینه کمپرسورهای دو حالته  در هر لحظه بر اساس  دبی کل مورد نیاز  و بدون در نظر گرفتن ترتیب انتخاب میشود. یک پردازنده و الگوریتم پیشرفته به این منظور نیاز است.  جهت کمپرسورها با سایز و مدل مختلف این الگوریتم گزینه خوبی است .

” اشتراک بار” چندین  کمپرسور تناسبی با فشار  و در صد بار یکسان کار می‌کنند. سیستم مدیریت ،  تنظیمات محلی را وادار به انجام این کار می کند .این عمل باعث می شود که محدوده کاری کمپرسور ها توسعه پیدا کند و نهایتاً سیستمی پایدار و بدون قطع و وصل جریان داشته باشیم.  این الگوریتم مناسب سیستم هایی با بیشتر از سه کمپرسور سانتریفیوژ است.

“الگوریتم دوگانه”. کمپرسورهای  تک وضعیتی معمولاً یا به صورت الگوریتم target , cascade راه اندازی شده و کمپرسورهای دو وضعیتی  با الگوریتم جداگانه‌ای راه‌اندازی می‌شوند  و در فشار کمتری (اغلب فشار نهایی سیستم) کار می کنند.  راه حل خوبی برای ترکیب کمپرسورهای سانتریفیوژ و اسکرو هستند.

مشکلات و راه حل های سکوئنسرها(sequencers )

مشکلات رایج  سکوئنسرها:

  • الگوریتم نامناسب برای شرایط سیستم .برای مثال کنترل cascade برای کمپرسورهای سانتریفیوژ که در این صورت یک کمپرسور سانتریفیوژ همیشه در وضعیت قطع و وصلی قرار می گیرد که باعث هدررفت ۷۵ درصد توان نامی زیر بار آن میشود.
  • نبود یک نفر کارشناس ماهر در کارخانه که باعث میشود سیستم  بدون پشتیبان بماند
  • منطق کنترل و سیم کشی هنگامی که تجهیزات خصوصاً کمپرسورها تغییر می یابد، تغییر نمی کند.
  • همه کمپرسورها به صورت اتوماتیک عمل نمی کنند که دلایل آن می تواند به شرح زیر باشد :

الف: سیم کشی یا برنامه نویسی نامناسب و ناکامل رابط،  خصوصاً در قسمت کمپرسور .

ب: کمپرسور در وضعیت کنترل محلی قرار می گیرد( به دلیل اطمینان از عملکرد)

  • کمپرسور های متعدد در وضعیت نیمه بار هستند سه مثال رایج آن عبارتند از:

الف : کاربری ناکامل :حداقل دستوری که از طرف سکوئنسر به کمپرسور داده می شود این است که “هوا بساز” اگر کمپرسور به دلیل آنلود شدن محلی هوای کمی بسازد یا اصلاً هوا نسازد، سکوئنسرکمپرسور بعدی را حتی به صورت نیمه بار روشن و لود می کند و آگاه نسبت به کنترل های محلی نیست.

ب: تنظیمات محلی نامناسب :تنظیمات محلی درمحدوده تنظیمات یکسان با سکوئنسر قراردارد. سکوئنسر  یک کمپرسور را استارت می کند ولی فشار  به اندازه ای نمیرسد  که آن را آنلود کند. تنظیمات محلی اما کمپرسور را آنلود کرده  و ظرفیت را کاهش می دهد. سپس کمپرسور دیگری فراخوان می‌شود که شروع به کار کند. سکوئنسر از این مسئله نیز غافل است.

ج: کمپرسورها بسیار دور از یکدیگر قرار دارند . کنترل های  محلی یک کمپرسور را خارج از  فاز کنترلر اصلی روشن می کند.

  • سیکل های کوتاه (لود و آنلود شدن سریع ) . این اتقاق  منجر به خروج روغن در کمپرسورهای اسکرو روغنی و بروز مشکلات عدیده در کمپرسورهای اسکرو بدون روغن و سانتریفیوژ  می شود و دلایل متعددی دارد :

الف :اختلاف فشار کاری خیلی کم است

ب: مخازن ناکافی که باعث  پر و تخلیه شدن سریع میشود.

ج: اختلاف فشار اضافی در تجهیزات مراقبت هوا. محدوده موثر کنترل کمپرسور به دلیل افت فشار دینامیک پس از     مراقبت کاهش می یابد. غالباً دلیل آن گرفتن سیگنال کمپرسور قبل از تجهیزات مراقبت هوا( درایر- تله آبگیر و میکروفیلتر) است.

د: نقاط کنترلی  محلی و سکوئنسر متفاوت باشد .سکوئنسر ممکن است فشار جریان پایین دست درایر را در نظر بگیرد در          حالی که کمپرسور بر اساس فشار بالا دست آنلود شود.

  • استارت موتور اضافی  که می‌تواند منجر به خراب شدن موتور شود و در کنار آن منجر به سیکل های کوتاه شود. دلایل آن عبارتند از :

الف: تایمرهای سکوئنسر به درستی تنظیم نشده یا اینکه غیر قابل تنظیم هستند

ب: سکوئنسر به درستی تنظیم نشده باشد

  • استفاده نامناسب از کمپرسور دور متغیر  که می‌تواند منجر به موارد زیر شود :

الف : کمپرسور دور متغیر با استفاده از یک منطق گسسته کنترل می شود  و می ‌تواند برای کمپرسور های دو حالته (با نهایت سرعت) ، خاموش یا به صورت غیرکنترلی اجرا شده، بسته به تنظیمات به کار رود. همه کمپرسورهای دور متغیر سرعتشان را با توجه به کنترل داخلی تنظیم می کنند بنابراین سکوئنسر  ساده معمولاً از این جریان بی اطلاع است.

ب: کمپرسور دور متغیر ‌تواند شکارچی باشد به دنبال کمپرسوری که توسط سکوئنسر آنلود شده. کمبود مخازن ذخیره هوا عدم تنظیم درست یا مکان نامناسب کمپرسورها می‌تواند از دلایل آن باشد.

 مشکلات منحصر به سکوئنسرهایی  که کمپرسور ساز معرفی می کند:

از آنجایی که این سکوئنسرها توسط کمپانی های کمپرسور فروخته می شود معمولاً  جهت کمپرسورهای همان سازنده کاربری دارد و بر اساس کد های خصوصی که روی کنترلر های ارزان قیمت برنامه ریزی شده، می باشد. معمولاً یک فرمی از کنترلرهای cascade و یا target  را به کار می برند.  حتی سکوئنسرهای ارزان تر که اسم آنها را ” بهت میگم هوا بساز”  گذاشته ایم  بدون هیچ بازخوردی که آیا کمپرسور واقعاً آن کار را انجام می دهد یا نه  نیز ممکن است به کار روند. سکوئنسر اکثر کمپرسورسازان بازخورد هوشمندانه از کمپرسورهای در حال کار و خطای آنها نشان نمی دهند. برخی از آنها امکان مانیتورینگ را هم به آن اضافه کردند (ولی فقط مانیتورینگ پارامترهایی که کنترلر خود کمپرسور نیز نشان می دهد). اکثر آن ها ارزان قیمت هستند (کمتر از ۱۰ هزار دلار) و معمولاً به راحتی نصب می شود. بعضی از مشکلات آنها عبارتند از :

  • به دلیل اینکه به عنوان یک جزء از یک پروژه فروخته می‌شود بدون خدمات اجرا ، ارائه می شوند. ارزان فروشی بهترین راه حل برای کم فروشی است .
  • کمپرسورها دوره ساخت یکسان  با کنترلرها و رابط ها ندارند. معمولاً این سکوئنسرها کنترلرهای بروزی  روی کمپرسورها نیاز دارد . یا شما تمام  امکانت رابط را می گیرید یا اینکه فقط یک کنتاکت را .

 

سکوئنسرهای custom

مشکلات سکوئنسرهایی که توسط تامین کننده سوم  تامین می‌شود:

سکوئنسرهایی که توسط تامین کننده های سوم طراحی و فروخته می‌شوند، اغلب بر اساس plc و با ساختار باز جهت طراحی می باشد .آنها دارای یک الگوریتم از قبل برنامه‌ریزی شده هستند که بسته به سایت مورد نظر به کار می رود. آنها اغلب یک رابطه رله ای یا یک رابط شبکه‌ ای دارند که می بایستی برای هر مورد تنظیم شود. بعضی از آنها را می‌توان با توجه به شبکه های مشتری و داده های جمع آوری شده توسط مشتری بروز رسانی و استفاده کرد معمولاً قیمت آنها متوسط بین ۱۰( هزار تا ۲۵ هزار دلار قبل از برنامه‌ریزی) است .معمولاً باید توسط  یک مهندس راه اندازی شود.  برخی از مشکلات آن عبارتند از:

  • تامین کننده  ممکن است اطلاع ازنحوه کارکرد کمپرسور نداشته باشد .قدرت آنها در علم کنترل شاید تحت الشعاع  درک ناقص آنها از کمپرسور قرار گیرد.
  • سکوئنسر ممکن است نتوانند به درستی با کنترلر کمپرسور ارتباط برقرار کند.
  • تأمین‌کننده پشتیبانی محلی کمی از پروژه پس از تکمیل آن دارد معمولاً این پشتیبانی توسط کمپانی های کوچکی که پرسنل فنی ماهری ندارند انجام می شود.

مشکلات و راه حل های سکوئنسرها(sequencers )

چگونه باعث درست عمل کردن سکوئنسر شویم:

در اینجا توصیه هایی برای موفقیت پروژه های تعبیه سکوئنسر( به طوری که با عمری مشابه عمر سیستم هوای فشرده کار بکنند )ارائه می‌دهیم .

  • سکوئنسر ممکن است با این اسم یک جز ساده به نظر برسد در حالیکه اینطور نیست. این یک پروژه کاربردی است که یک کنترلر اصلی به عنوان جزئی از آن قرار دارد .عنوان بهتر برای آن “سیستم مدیریت هوای فشرده “است.
  • کارشناس فنی ماهری مربوط به پروژه در دسترس داشته باشید که درک جزئی از کنترل و هوای فشرده داشته باشد
  • ساختار کنترلی انتخاب کنید که بهترین راه برای مدیریت هوای فشرده باشد .در نظر داشته باشید که هوای فشرده یک ابزار ضروری و گران برای اجراست و در صورت ناکارآمدی گران تر نیز خواهد شد. نادیده گرفتن کنترل ها و مانیتورینگ در طول زمان باعث پشیمانی خواهد شد .
  • در ابتدا  ارزیابی سیستم  راانجام دهید. سیستم کنونی را بررسی کنید (با جزئیات هزینه و بهره) ما مراحل زیر را پیشنهاد می کنیم :

الف :گرفتن داده های کمپرسور خانه  به مدت یک تا دو هفته و ذخیره آنها

ب: محاسبه نمودار دبی کل هوای فشرده، توان کل و بازدهی سیستم بر اساس acfm/kw

ج: مفاهیم کنترل متعددی برای پروژه در نظر بگیرید( بر اساس بودجه خود از کنترلر های قدیمی تا کنترلر های جدید را در نظر بگیرید)

د: مشخصات یک سیستم مدیریت هوای فشرده اولیه را در نظر بگیرید .برخی از سازنده های کمپرسورها گزینه مناسبی برای این منظور هستند. بازرسان مستقل نیز خصوصیات ارزشمندی برای حل این مسئله دارند

  • بهترین شرکت را برای  طراحی و نصب سیستم مدیریت هوای فشرده بر اساس گزارشات بررسی شده و ساختار در نظر گرفته شده انتخاب کنید.
  • نقشه های مختلف سیستم مدیریت هوای فشرده را آماده کنید و مرتب آنها را بررسی کنید( این نقشه ها شامل منطق ترتیب مکتوب شده نیز می باشد)
  • یک پیمانکار خوب برای نصب سیستم مدیریت انتخاب کنید. پیمانکاری که بتواند بسیار نزدیک با طراح، ناظر، تکنسین برق کارخانه، تامین کننده سیستم مدیریت و سازنده کمپرسورها کار بکند. اگر مشکل مکانیکی  همان زمان اتفاق بیفتد ( نصب مخزن،  لوله کشی و درایر ها)  آنها را به عنوان زیر مجموعه تامین کننده اصلی در نظر بگیرید.
  • رابط کمپرسور ها را بشناسید و آنها را تنظیم کنید، آنها را تست کنید که مطمئن شوید توسط سکوئنسر برای مدیریت سیستم ها قابل کنترل هستند .
  • بعد از بازرسی نهایی برنامه را بنویسید و سیستم مدیریت را بسازید.
  • همه مسائل مکانیکی و ابزار دقیق را کامل کنید
  • سیستم مدیریت را انتقال دهید
  • سیم کشی های مربوط به الکترونیک یا شبکه را انجام دهید. رابطه ها را تست کنید و سیستم را استارت کنید. سیم کشی ها در مسیرهای خرابی و استثنایی باید انجام شود تا بتوان سیستم را تنظیم کرد.
  • به مدت یک هفته  داده ها را جمع آوری کنید و به تامین کننده و ناظر سیستم مدیریت برای بررسی ارائه دهید .اگر ممکن است  اجازه کنترل از راه دور داده ها را داشته باشند .برای مثال با استفاده از یک مودم GSM  یا HMI
  • یک گزارش بهینه کردن  بر اساس این داده ها ارائه دهید
  • بهینه سازی نهایی را انجام دهید .
  • سیستم را سند سازی کنید. اسناد حلقه ی سوم نگهداری و دفتر کارشناس ماهراست. حداقل اسناد باید شامل شماتیک های الکتریکی و نقشه های P&ID برای کنترل و سیم کشی رابط ها و ترتیب اجرای مکتوب شده باشد.
  • یک علامت شامل نقاط تنظیم نهایی شده روی دیواری که کنترلر در نزدیکی آن نصب شده است قرار دهید
  • اپراتور و کارشناس ماهر را آموزش دهید.

نکات مهمی که سیستم مدیریت هوای فشرده را تحت تاثیر قرار می دهد افراد و بیزینس های وابسته به آن هستند .آیا فرد درست به صورت درست و با تکنولوژی روز و با هزینه  و ترتیب درست این کار را انجام می‌دهد. اگر پروژه به درستی انجام شود شانس عمرکردن بیشتری خواهد داشت.

در صورت نیاز به طراحی و اجرای مدیریت سیستم هوای فشرده (سکوئنسر) لطفا با همکاران ما تماس بگیرید. 09120087563 خانم مهندس اکبرین.