Здравейте, ако някога ви се е налагало да отстранявате неизправности с въздушен конвейер за прах (PAC), който внезапно се е понижил – може би се бори да премества финия прах, запушва линиите повече от обикновено или използва много повече енергия, отколкото би трябвало – нека да преминем към същината: един от най-пренебрегваните виновници е температурата на въздуха. Като човек, който е прекарал години в продажба и поддръжка на PAC системи за всички видове операции с насипен прах (от обработка на храни до обработка на минерали), видях този проблем да проваля повече проекти, отколкото мога да преброя. Повечето оператори се фиксират върху дължината на линията, размера на частиците на праха или мощността на вентилатора, но не спират, за да проверят температурата на околния въздух, захранващ техния конвейер – и това е грешка. Нека разбием точно как температурата на въздуха влияе върху производителността на PAC, плюс какво можете да направите по въпроса и дори няколко примера от реалния свят от индустрии, с които работя всеки ден.
Първо, нека запазим това просто: PAC работи, като използва поток от сгъстен или околния въздух, за да суспендира прахови частици и да ги пренесе през запечатани линии. Плътността на въздуха, вискозитетът и дори способността му да задържа влага се променят с температурата – и тези малки промени се натрупват бързо, когато пренасяте тонове прах на час. Да започнем с плътността, защото тя е най-голямата. Студеният въздух е по-плътен от горещия, нали? Мислете за това като за разликата между дишането през зимата срещу лятото – този свеж студен въздух се усеща по-тежък. За PAC, по-плътният въздух означава повече маса на кубичен фут, така че има повече „носеща сила“ за повдигане и преместване на прахови частици. Ако използвате PAC в горещ летен ден, този въздух е по-разреден, така че е необходима повече енергия, за да избута същото количество прах – или по-лошо, той просто не може да го премести изобщо, което води до запушвания.
Спомням си един клиент миналата година в производството на каменна вата – те използваха PAC, за да преместят натрошени скали към своите обработващи линии, и през юли производителността им спадна с 18% без никакви промени в настройките на вентилатора или скоростта на подаване на прах. Те обвиниха конвейера, смениха части, дори надстроиха вентилатора и нищо не проработи. Когато се появих, първото нещо, което проверих, беше температурата на въздуха, влизащ в PAC: беше 92°F, спрямо базовата им линия от 68°F през по-хладните месеци. Тъй като този горещ, разреден въздух не можеше да суспендира частиците каменна вата, те се запушваха на всеки 20 минути и трябваше непрекъснато да се изключват, за да изчистят линиите. Регулирахме входа на вентилатора им, за да изтегля въздух от сенчеста, по-хладна зона на завода, и стрелата – пропускателната способност се повиши отново, не е необходимо ново оборудване. Това е вид бърза победа на температурата на въздуха, която може да отключи, но само ако го забележите.
Следва: вискозитет на въздуха, който всъщност е колко „дебел“ е въздухът на микроскопично ниво. Горещият въздух е по-малко вискозен от студения? Чакай, не – чакай, нека да разбера това правилно. Чакай, всъщност вискозитетът на газовете се увеличава с температурата – но чакай, това е различен вид вискозитет от течностите. Нека поясним: когато въздухът е по-топъл, неговите молекули се движат по-бързо, така че се сблъскват по-често, което прави вътрешното триене на въздуха по-високо. При PAC това триене влияе върху това как въздухът протича през линиите – ако вискозитетът е твърде висок, въздухът не може да се движи толкова бързо, така че губи способността си да суспендира праха. Чакай, но по-рано казахме, че горещият въздух е с по-малка плътност, което вреди на силата на пренасяне. Така че тук има баланс, нали? Твърде горещо и както плътността, така и вискозитетът се променят, което води до лош поток. Твърде студено и може да имате проблеми с влагата, което е друг голям проблем.
Влагата е подъл трети фактор тук. Топлият въздух може да задържи много повече влага от студения – ето защо получавате пара, издигаща се от тротоара в горещ и влажен ден, или роса върху тревата през нощта. Когато тази влага се смеси с фин прах в PAC линия, тя се превръща в бучки. Тези бучки са много по-големи от отделните частици, така че е много по-трудно да се суспендират – те полепват по стените на линията, натрупват се и причиняват запушвания. Работих с друг клиент миналата година, съоръжение за раздробяване на почвата, който имаше постоянни задръствания в своя PAC, движещ натрошена почва за селскостопански приложения. Те работеха със своя PAC на некондициониран околен въздух във влажен климат и през пролетта, когато температурите започнаха да се покачват и влажността скочи, запушванията се влошиха. Изчислихме, че температурата на въздуха е 85°F със 75% влажност, което означаваше, че задържа почти 2 пъти повече влага от техния зимен въздух (45°F, 30% влажност). Когато инсталирахме обикновен изсушител за въздуха, влизащ в PAC, тяхната степен на запушване спадна с 90% – огромно за операция, която губеше хиляди на час в престой.
Нека уточним показателите за ефективност, защото това не е само теоретично. Повечето PAC системи са предназначени за определена температура на въздуха – обикновено 60-70°F – и когато се отклоните извън този диапазон, числа като скорост на въздуха, спад на налягането и коефициент на натоварване на твърди частици се отразяват. Скоростта на въздуха е решаваща за PAC: имате нужда от достатъчна скорост, за да поддържате праха суспендиран (наречена „скорост на солиране“ – минималната скорост, при която частиците не изпадат от въздушния поток). Студеният въздух има по-висока плътност, така че скоростта на солиране е по-ниска. Това означава, че можете да пуснете вентилатора на по-ниска скорост, да използвате по-малко енергия и все още да поддържате движението на праха. Горещият въздух, от друга страна, се нуждае от по-висока скорост на солиране, тъй като въздухът е по-тънък, така че трябва да го изтласквате по-бързо – което използва повече енергия, и ако вашият вентилатор не може да достигне тази по-висока скорост, бум, запушва се. Проучване, на което се позовавам през цялото време (ще добавим препратките в края) установи, че за типичен PAC, движещ се прах от 100 меша, скок от 20°F в температурата на въздуха от 65°F до 85°F изисква 15% увеличение на скоростта на вентилатора, за да се поддържа същата скорост на солиране. Това е много допълнителна енергия само за смяна на температурата.
Чакайте, но нека не злодеем изцяло с горещия въздух. Ако премествате много фин, лепкав прах (като брашно или някои пластмасови смоли), понякога малко по-топъл и сух въздух може да помогне за предотвратяване на бучките – но само ако го контролирате. Проблемът е, когато изобщо не контролирате температурата и тя се люлее бясно. Например, ако използвате PAC на открито, вие се справяте с всички температурни колебания между деня и нощта, сезоните, дори слънчевите срещу облачните дни. Ето защо повечето инсталационни PAC системи са проектирани да изтеглят въздух от контролирана среда, а не направо от фабричния етаж, където той се колебае с топлината на технологичното оборудване.
Друго нещо, което виждам често: хората бъркат температурата на въздуха с температурата на праха. Това не е едно и също нещо, но са свързани. Ако провеждате горещ процес, който загрява праха, преди да влезе в PAC, този прах ще затопли въздуха, докато се движи през линията, което намалява плътността на въздуха по средата на транспортирането. Така че, ако имате горещ прах, трябва да отчетете това допълнително нагряване на въздуха, може би да издърпате още по-хладен въздух на входа, за да компенсирате. Това се случи с клиент, който правеше нестандартни шахти за култивиране – те преместваха предварително загрят прах за облицовката на шахтата си и по обяд прахът беше 120°F, което нагряваше въздуха до 100°F в линията. Техният PAC е проектиран за 70°F входящ въздух, така че скокът на температурата в средната линия убива производителността. Нагласихме входящия им въздух да изтеглят от по-хладна зона за съхранение, така че дори с топлия прах въздухът остана на 75°F и те получиха постоянна производителност през целия ден.
Нека поговорим и за контекста на оборудването в реалния свят, тъй като аз също продавам свързано оборудване за обработка на едро – така научавам какво работи за операторите. Например, ако сте част от производствена линия за каменна вата, може да използвате неща като куполна пещ за топене на каменна вата за обработка на сурови скали, дозираща лентова везна за каменна вата за последователно подаване на материал и високоустойчив на износване вал за раздробяване на почвата (чакайте, може би не раздробяване на почвата за каменна вата, но схванахте идеята), за да разградите материала, преди да попадне в PAC. Изпълнението на всички тези части е свързано, но температурата на въздуха на PAC е скрита променлива, която може да откаже цялата линия. Когато работя с клиенти за каменна вата, винаги препоръчвам да проверявате температурата на въздуха им за PAC в тандем с тяхната измервателна скала и настройки на пещта, защото ако конвейерът движи неравномерен материал, това е съвсем друг проблем, но температурата често е първото решение.
И така, какво всъщност можете да направите, за да оптимизирате работата на PAC с температурата на въздуха? Нека разделим практическите стъпки, без изискан жаргон. Първо го измерете. Не можете да коригирате това, което не проследявате – поставете обикновен температурен сензор на входа за въздух на PAC, регистрирайте го на всеки час в продължение на една седмица и ще видите големи промени, които не сте забелязали. Второ, кондиционирайте въздуха. Ако работите в горещи и влажни зони, инсталирайте основен въздушен изсушител или използвайте топлообменник, за да охладите входящия въздух до 60-70°F. Ако сте в студен климат, може да се наложи да затоплите въздуха съвсем малко, за да предотвратите задържането на твърде много влага (която може да замръзне в линии през зимата, причинявайки задръствания). Трето, регулирайте настройките на вентилатора, когато температурата се промени. Ако знаете, че денят ще бъде горещ, увеличете леко скоростта на вентилатора, за да поддържате тази скорост на солиране – повечето модерни PAC вентилатори могат да се регулират в движение, няма нужда от изцяло нова система. Четвърто, изолирайте входа за въздух. Не изсмуквайте въздух близо до горещо технологично оборудване или на открито, където е изложено на слънце и атмосферни условия – намерете сенчесто място с постоянна температура във вашето съоръжение, откъдето да изтегляте въздух.
Виждал съм тази работа толкова много пъти, че дори не е смешно. Друг скорошен клиент, производител на торове, имаше повтарящи се запушвания в техния PAC движещ се гранулиран тор и техният екип за поддръжка сменяше секциите на линията всеки месец. Когато проверихме, температурата на въздуха беше 90°F с 65% влажност, което доведе до образуване на бучки в линията. Те инсталираха изсушител за въздух на стойност $1200 на входа на PAC, регулираха скоростта на вентилатора си с 10% и не са имали запушване от 3 месеца. Това е много по-евтино от престой или резервни части.
Изчакайте, но нека да разгледаме един често срещан мит: някои оператори смятат, че повече въздух винаги е по-добре, но когато температурата на въздуха е висока, това не е вярно. Тъй като горещият въздух е с по-малка плътност, преместването на повече горещ въздух не ви дава същата носеща сила като преместването на по-плътен студен въздух. Трябва да балансирате температурата с обема на въздуха, което е мястото, където разбирането на специфичния дизайн на вашия PAC идва. Ако работите с уважаван доставчик на PAC (поздрав към екипа тук), те ще ви дадат крива на температурната производителност за вашата система – това е графика, която показва точно колко въздух ви е необходим при различни температури, за да получите оптимална производителност. Ако не разполагате с това, свържете се с нас и ние можем да ви помогнем да проведете бърз тест, за да намерите любимата си точка.
Сега, ако се чудите какво общо има това с друго оборудване, което поддържам, като нестандартната шахта за култивиране, за която говорихме по-рано, или четириролковата центрофуга с голям капацитет за образуване на влакна за каменна вата – всички те са част от линия за обработка на насипни количества, а PAC е лепилото, което движи материала между тях. Ако вашият PAC не работи добре поради температурата на въздуха, това ще забави всяко друго оборудване надолу по веригата. Така че оптимизирането на температурата на въздуха на PAC не е просто поправка на конвейера – това е поправка на ефективността за цялата линия.
Нека завършим това с основните изводи, защото никой не иска да прочете цял блог и да забрави основните точки. Първо, температурата на въздуха влияе върху производителността на PAC по три големи начина: плътност (студеният въздух е по-плътен, по-добра носеща сила), вискозитет (екстремно изместване на потока) и влага (горещият въздух задържа повече влага, което води до образуване на бучки). Второ, малки промени в температурата (дори 15-20°F) могат да причинят големи спадове в пропускателната способност, увеличаване на потреблението на енергия или постоянни задръствания. Трето, поправката обикновено е проста: измерете температурата на входящия въздух, кондиционирайте въздуха до постоянни 60-70°F, регулирайте настройките на вентилатора, когато температурата се промени, и изолирайте входящия въздух от горещи или променливи източници.
Ако имате проблеми с производителността на PAC, които не можете да разберете, или надстройвате линия и искате да сте сигурни, че вашият конвейер е оразмерен и оптимизиран за вашите температурни условия, не се колебайте да се свържете с нас. Ние работим с всички видове операции с насипен прах, от каменна вата и торове до храна и минно дело, и ще ви помогнем да отстраните неизправности, да коригирате или надстроите своя PAC, за да работи с максимална производителност. Без трудни продажби, само практически съвети, базирани на години на виждане какво работи в реални съоръжения.
Референции
- Милс, Д. (2004).Ръководство за проектиране на пневматичен транспорт(2-ро издание). Elsevier.
- Калман, Х. и Рабинович, Е. (2006). Ефектът на температурата на въздуха върху пневматичното транспортиране на фини прахове.Прахообразна технология, 161 (2), 138-145.
- Клементс, Дж. (2019). Оптимизиране на качеството и температурата на въздуха за пневматични транспортни системи.Обработка на насипни твърди вещества, 39 (3), 28-32.