Professionaalne hapnikuballooni täitmine nõuab enamat kui hapnikugeneraatorit, mis toodab pidevalt gaasi. PSA-süsteem peab vastama tanklale hapnikuvoolu, puhtuse, puhvermahu, surverõhu, täitmisjärjestuse, juhtimisloogika ja ohutuskaitse osas. Kui hapnik genereeritakse madalal rõhul ja seejärel kantakse kõrge rõhu all silindritesse, mõjutab iga adsorptsioonikihtide ja silindri kollektori vaheline sektsioon täitevõimet ja tööstabiilsust.
Tüüpiline kohapealne PSA-silindrite täitmise süsteem ühendab seetõttu suruõhutöötluse,PSA hapnikgenereerimine, hapniku puhverhoidla, hapnikuvõimendi või kompressor, kõrgsurvetorustik, automaatne täitekollektor, rõhuandurid, hapniku jälgimine ja PLC juhtimissüsteem. NEWTEKi avaldatud PSA hapnikuandmed hõlmavad hapniku tootmist vahemikus 1 kuni 300 Nm³/h, standardse hapniku puhtusega 93% ± 3% ja reguleeritava väljundrõhuga 0,01 kuni 0,5 MPa enne allavoolu kõrgsurve kokkusurumist.
PSA-süsteem peab vastama silindri täitevõimsusele
Esimene nõue on määratletud seos hapniku tootmise ja tööperioodi jooksul täidetavate silindrite arvu vahel. Tankla suurust ei saa teha ainult hapnikugeneraatori nimivõimsuse järgi, sest balloonid toovad sisse teise tarbekihi: esmalt peab gaas kogunema vajalikul rõhul ja seejärel sisenema täitekollektori kaudu mitmesse ballooni.
Näiteks NEWTEKi avaldatud täidisele orienteeritud mudelitabelis on NTK-20P 20 Nm³/h ja NTK-100P 100 Nm³/h, kusjuures tabelis on märgitud ka pudelite arv, mida saab täita 12 tunni jooksul. Samas lauas on kasutatud 150-baarise, 40-liitrise standardballooni konstruktsiooni, mille keskkonnabaas on 0–38 kraadi ja suhteline õhuniiskus kuni 80%.
Seetõttu peaks õige valik algama järgmiselt:
- Silindri veemaht
- Sihttäitmisrõhk
- Silindrite arv partii kohta
- Päevane täitekogus
- Nõutav hapniku puhtus
- Tööaeg
- Maksimaalne hapnikutarve
- Saadaval kompressori võimsus
Tehas, mis täidab 100 silindrit päevas, nõuab erinevat hapniku tootmise ja kokkusurumise korraldust kui tehas, mis täidab 20 silindrit päevas, isegi kui mõlemad rajatised kasutavad sama ballooni spetsifikatsiooni.
Õhutöötlussektsioon peab kaitsma molekulaarsõela
PSA hapniku tootminealgab suruõhuga, nii et toiteõhu seisund mõjutab otseselt adsorptsioonikihte. Professionaalsed süsteemid paigutavad tavaliselt õhuvastuvõtja, filtrid, kondensaadi eemaldamise seadmed ja muud õhutöötluskomponendid PSA anumatest ülesvoolu.
Eesmärk on pigem füüsiline kui kosmeetiline: filtrid eemaldavad osakesed ja õliaerosoolid, samas kui kondensaadi äravool takistab vedela vee sattumist adsorptsioonikihtidesse. Niiskuse ja õli saastumine võib muuta molekulaarsõela töötingimusi ja suurendada rõhulangust läbi õhutöötlussektsiooni.
NEWTEK kirjeldab oma PSA hapnikusüsteemi kui tseoliidi molekulaarsõela adsorbendina. Eraldusprotsess põhineb hapniku ja lämmastiku erineval adsorptsioonikäitumisel rõhu all, millele järgneb regenereerimiseks rõhu vähendamine.
Seetõttu tuleks balloonide täitmisel koos kompressoriga kontrollida õhutöötluse spetsifikatsiooni. Kompressor, mis tagab vajaliku voolu, kuid lisab liigset õli, niiskust või temperatuuri, võib tekitada protsessiprobleemi allavoolu.
PSA adsorptsioonitsükkel peab säilitama kindlaksmääratud hapnikuväljundi
PSA veresooned peavad korduvalt adsorbeerima ja regenereerima. Adsorptsioonifaasis siseneb suruõhk molekulaarsõela kihti, eelistatavalt adsorbeeritakse lämmastik ja hapnikuga rikastatud gaas liigub hapniku väljalaskeava poole. Surve vähendamise ajal lahkub adsorbeeritud lämmastik kihist, nii et molekulaarsõel saab siseneda järgmisse adsorptsioonitsüklisse.
Silindri täitmissüsteem seab sellele tsüklile lisanõudlust, kuna hapnikugeneraator toidab pigem hoiu- ja survesektsiooni kui väikest kasutuskoha protsessi. Seetõttu peab PSA juhtimissüsteem koordineerima torni ümberlülitamist, hapniku tootmist, rõhku ja allavoolu nõudlust.
NEWTEK määrab oma PSA hapnikusüsteemides automaatsed käivitusfunktsioonid, minimaalse rõhu kaitse, möödaviigukorraldused, hapnikuandurid, automaatse reguleerimise ja tsükliaja modulatsiooni. Ettevõte loetleb ka pideva töövõime ja kaugsuhtluse Modbusi, Profibusi ja Etherneti kaudu.
Hanke puhul ei ole oluline küsimus lihtsalt selles, kas seadmed kasutavad PSA-d. Ostja peaks kinnitama, kuidas juhtimissüsteem reageerib ballooni täitmise alustamisel, peatumisel või partii suuruse muutmisel.
Hapnikupuhverhoidla peab eraldama tootmise nõudluse täitmisest
PSA hapniktootmine on tsükliline, samas kui silindrite täitmine tekitab kõrgsurve nõudluse allavoolu. Seetõttu on hapniku puhverpaak kasulik kahe töötingimuse eraldamiseks.
Puhver saab hapnikku PSA-seadmest ja varustab võimendus- või täitekollektorit, kui nõudlus suureneb allavoolu. See takistab iga silindriühenduse või klapi toiminguga adsorptsioonianumate tööpunkti otsest muutmist.
Vajalik puhvri maht sõltub hapniku tootmise kiirusest, täitevoolust, kompressori võimsusest, rõhuvahemikust ja samaaegselt ühendatud silindrite arvust. Ebapiisava puhvri mahuga süsteemis võivad täitmise ajal esineda sagedased rõhu kõikumised. Liiga suur paak suurendab aga kapitalikulusid ja paigaldusruumi, ilma et see tingimata suurendaks hapniku tootmist.
Seetõttu tuleks puhver arvutada tegeliku täitmistsükli põhjal, mitte valida eraldiseisva paagi spetsifikatsioonina.
Kõrgsurvevõimendi peab vastama silindri täiturõhule
PSA generaator ja silindri täitekollektor töötavad tavaliselt erinevatel rõhutasemetel. NEWTEKi avaldatud PSA hapniku väljalaskeava vahemik on 0,01–0,5 MPa, samas kui silindrite täitmise rakendused võivad nõuda palju suuremat rõhku. Selle täitmisele orienteeritud tooteteave kasutab 40-liitrise ballooni projekteerimisalusena 150 baari.
See rõhuerinevus nõuab allavoolu hapnikuvõimendit või kompressorit.
Võimendi saab hapnikku madalrõhusalvestise sektsioonist, tõstab rõhku kontrollitud etappidel ja suunab surugaasi silindri kollektorisse. Hapniku teenindamiseks peab kompressori konstruktsioon kontrollima saasteallikaid, kuna määrdeõli või sobimatud tihendusmaterjalid võivad viia süsivesinikke hapnikurikkasse gaasivoogu.
Ostja peaks kinnitama:
- Võimendi sisselaskerõhk
- Maksimaalne väljalaskerõhk
- Hapniku vool vajalikul rõhul
- Kompressiooni etapid
- Jahutuskorraldus
- Tihendusmaterjalid
- Õlivaba või hapnikuga ühilduv konfiguratsioon
- Kõrgsurve väljalülitamise tingimused
PSA-generaatorit ei tohiks kunagi hinnata võimendist eraldi, kui lõpprakenduseks on silindri täitmine.
Täitekollektor peab juhtima mitut silindrit
Täitekollektor jaotab kõrgsurvehapniku võimendist mitmesse silindrisse. Selle struktuur sisaldab tavaliselt haruühendusi, isolatsiooniventiile, rõhuandureid, painduvaid kõrgsurvevoolikuid või jäika torustikku ning automaatseid või käsitsi täiteventiile.
Mitme silindri samaaegsel ühendamisel muutuvad oluliseks rõhu ühtlustamine ja täitmise järjekord. Juhtsüsteem peab tuvastama iga ballooni rõhuseisundi ja vältima ballooni kontrollimatut rõhutõusu.
NEWTEKi avaldatud täitmissüsteemi teave kirjeldab automaatseid balloonide täitmise kollektoreid koos PLC-põhise rõhu jälgimise ja automaatse klapi sulgemisega, kui sihttingimused on saavutatud.
Professionaalse tankla puhul tuleks kollektorit seetõttu täpsustada silindrite arvu täitepanga kohta, ühendusstandardi, maksimaalse töörõhu, täitmisjärjestuse, ventiili materjali ja vajalike isolatsioonipunktide järgi.
Enne kõrgsurvega täitmist tuleb jälgida hapniku puhtust
Puhtuse jälgimine ei ole vabatahtlik, kui toodetud hapnik viiakse silindritesse. PSA-süsteem võib hapnikku pidevalt toota, kuid gaasi tuleks analüüsida enne, kui see siseneb kõrgsurvetäitmise sektsiooni.
NEWTEK loetleb hapnikuandurid oma PSA-süsteemi osana ja määrab standardse tehnilise konfiguratsiooni jaoks 93% ± 3% hapniku puhtuse. Ettevõtte laiemas tooteinfos on olenevalt varustusest ja rakendusest välja toodud ka erineva puhtusastmega konfiguratsioonid.
Hapnikuanalüsaator peaks olema paigutatud ja integreeritud nii, et operaatorid saaksid tuvastada puhtuse hälbed enne gaasi sisenemist ballooni kollektorisse. Kui mõõdetud puhtus langeb väljapoole määratud vahemikku, saab juhtsüsteem tootevoo isoleerida või gaasi kõrvale juhtida, selle asemel et täita balloone spetsifikatsioonile mittevastava hapnikuga.
Hanke jaoks peaks spetsifikatsioon määratlema sihtpuhtuse, analüsaatori vahemiku, proovivõtupunkti, kalibreerimisprotseduuri, häireväärtuse ja vastuse pärast puhtusehäiret.
Rõhuandurid ja blokeeringud peavad kaitsma täitmisprotsessi
Silindri täitmisel on mitmeid rõhupiire: PSA väljalaskerõhk, puhverpaagi rõhk, võimendi sisselaskerõhk, võimendi väljalaskerõhk, kollektori rõhk ja silindri rõhk.
Iga rõhupunkt võib mõjutada protsessi järgmist etappi. Kui puhvri rõhk langeb alla võimendi sisselaskeava nõuet, ei pruugi võimendi saada piisavalt gaasi. Kui väljalaskerõhk jõuab täitmispiirini, peab võimendi seiskama või tühjendama. Kui balloon saavutab sihtrõhu, peab selle täiteklapp sulguma.
NEWTEKi PSA-süsteemi dokumentatsioonis on loetletud rõhuandurid, minimaalse rõhu klapid, möödaviigudüüsid, hapnikuandurid ja automaatjuhtimisfunktsioonid.
Professionaalne süsteem peaks seetõttu kasutama blokeeringuid, mitte lootma ainult operaatori jälgimisele. Tüüpiline loogika hõlmab järgmist:
- Kontrollige PSA hapniku puhtust.
- Veenduge, et puhvri rõhk on töövahemikus.
- Käivitage võimendi, kui nõudlus on täidetud.
- Jälgige kõrgsurve tühjenemist.
- Jälgige iga täitepanka.
Peatage või eraldage vastav toru, kui sihtrõhk on saavutatud.
Käivitage häire, kui rõhk, puhtus või seadme olek väljub määratud vahemikust.
Elektri- ja sideliidesed peavad toetama automaatset toimimist
Silindri täitmine on korduv protsess, nii et juhtimissüsteem peab seadmeid koordineerima, selle asemel, et nõuda operaatorilt iga etapi käsitsi reguleerimist.
PLC saab vastu võtta signaale rõhuanduritelt, hapnikuanalüsaatoritelt, kompressori juhtseadise, võimendi juhtseadise ja kollektori klappidelt. Seejärel saab see seadme käivitada või peatada vastavalt rõhule ja täitmisolekule.
NEWTEK loetleb oma PSA-süsteemide jaoks Modbusi, Profibus Fieldbusi ja Etherneti side. Samuti kirjeldatakse kaugkäivituse/seiskamise ja automaatse reguleerimise funktsioone.
Süsteemi integreerimiseks peaks ostja enne installimist küsima I/O loendit ja sideprotokolli. See määrab, kas PSA kontroller saab vahetada tööolekut, häireid, rõhu väärtusi, hapniku puhtust ja seadmete käske tankla keskjuhtimissüsteemiga.
Süsteem peab arvestama temperatuuri, niiskuse ja paigaldustingimustega
Keskkonnatingimused mõjutavad suruõhu tihedust, kompressori jahutust, niiskuskoormust ja seadmete jõudlust. NEWTEKi täitmisele orienteeritud mudeliandmed kasutavad loetletud balloonitäite konfiguratsiooni projekteerimisalusena 0–38 kraadi ja suhtelist õhuniiskust kuni 80%.
Seetõttu peaks paigaldusala tagama sobiva ventilatsiooni, drenaaži, elektrivarustuse ja vaba ruumi kompressori, adsorptsioonianumate, puhverpaakide, võimendi ja juhtkapi ümber.
Kõrgema välistemperatuuri, kõrge õhuniiskuse või erinevate kõrgustingimustega kohtades peaks tarnija standardmudeli otsese rakendamise asemel kompressori võimsuse ja õhutöötluse nõuded ümber arvutama. Sama hapnikutootmise sihtmärk võib nõuda erinevat õhuhulka ja jahutustingimusi, kui sisend-õhu keskkond muutub.
Hooldus peab hõlmama nii PSA kui ka kõrgsurve sektsioone
Balloonitäitesüsteemid ühendavad madala rõhuga gaasi tekitamise kõrgsurvega gaasi kokkusurumisega, seega peab hooldus hõlmama mõlemat osa.
PSA pool nõuab filtrite, kondensaadi äravoolude, lülitusventiilide, rõhuandurite, hapnikuanalüsaatorite, torustiku ja molekulaarsõela töötingimuste kontrollimist. Kompressioonipool nõuab tihendite, ventiilide, jahutuskomponentide, manomeetrite, kõrgsurveühenduste ja täitevoolikute kontrolli.
Tavalisi rikke sümptomeid saab jälgida tööandmete kaudu:
| Täheldatud seisukord | Võimalik tehniline põhjus | Ülevaatuspunkt |
|---|---|---|
| Hapniku puhtus väheneb | Adsorptsioonitsükli probleem, toiteõhu saastumine, liigne nõudlus | Molekulaarsõel, ventiilid, õhufiltrid |
| PSA väljundrõhk langeb | Ebapiisav suruõhk või liigne nõudlus | Kompressor, õhu vastuvõtja, sisendrõhk |
| Võimendi ei saavuta täitmisrõhku | Madal sisendrõhk või kompressori rike | Puhverpaak, võimendi sisselaskeava, ventiilid |
| Täitmiskiirus väheneb | Piiratud vool või ebapiisav võimendi võimsus | Kollektor, voolikud, võimendi |
| Rõhk kõigub | Ebapiisav puhvri maht või ebastabiilne lülitus | Hapniku vastuvõtja, PSA tsükkel |
| Sagedased alarmid | Anduri või juhtimissüsteemi probleem | PLC, rõhuandur, hapnikuanalüsaator |
See diagnostiline lähenemisviis on hankimisel kasulikum kui lihtsalt küsimine, kas PSA-süsteem on "automaatne".
NEWTEKi kohta
NEWTEKkeskendub kohapealsete PSA hapniku- ja lämmastikutootmissüsteemide projekteerimisele ja tarnimisele, sealhulgas PSA hapnikugeneraatoritele, integreeritud õhu kokkusurumis- ja puhastussüsteemidele ning käivitusvalmis gaasisüsteemidele. Selle avaldatud inseneriprotsess hõlmab tehnoloogiauuringuid, projekteerimist, seadme valmistamist, paigalduse testimist ja müügijärgset teenindust. Hapnikusüsteemide jaoks loetleb NEWTEK tseoliidi molekulaarsõela adsorptsiooni, automaatse hapniku jälgimise, rõhu juhtimise ja sideliideseid, nagu Modbus, Profibus ja Ethernet. Selle avaldatud hapnikugeneraatorite valik hõlmab 1–300 Nm³/h tootmist, standardse hapniku puhtusega 93% ± 3% ja hapniku väljalaske rõhuga 0,01–0,5 MPa.
Silindrite täitmise projektide puhul ulatub asjakohane tehniline ulatus kaugemale PSA adsorptsioonianumatest. Hapnikugeneraator peab olema ühendatud õhutöötlussektsiooni, hapnikupuhvri hoidla, kõrgsurvevõimendi, täitekollektori, andurite, ventiilide ja PLC juhtseadmetega. NEWTEKi täitmisele orienteeritud konfiguratsioonid määravad ka silindri koguse, täitmisrõhu, hapniku tootmisvõimsuse, energiatarbimise ja keskkonna projekteerimistingimused, pakkudes parameetreid, mis on vajalikud kogu täitmisprotsessi, mitte ainult generaatori hindamiseks.
