Професионално пуњење боца кисеоником захтева више од генератора кисеоника који непрекидно производи гас. ПСА систем мора одговарати пунионици у смислу протока кисеоника, чистоће, складиштења пуфера, притиска компресије, редоследа пуњења, контролне логике и сигурносне заштите. Када се кисеоник ствара под ниским притиском, а затим преноси у цилиндре под високим притиском, сваки део између адсорпционих слојева и разводника цилиндра утиче на капацитет пуњења и радну стабилност.
Типичан ПСА систем за пуњење цилиндара на лицу места стога комбинује третман компримованим ваздухом,ПСА кисеоникгенерисање, складиште кисеоника, појачивач кисеоника или компресор, цевовод високог притиска, аутоматски разводник за пуњење, сензори притиска, надзор кисеоника и ПЛЦ контролни систем. НЕВТЕК-ови објављени ПСА подаци о кисеонику покривају производњу кисеоника од 1 до 300 Нм³/х, са стандардном чистоћом кисеоника наведеном на 93% ± 3% и подесивим излазним притиском од 0,01 до 0,5 МПа пре низводне компресије високог притиска.
ПСА систем мора одговарати капацитету пуњења цилиндара
Први захтев је дефинисан однос између производње кисеоника и броја цилиндара које треба напунити по радном периоду. Пунионица се не може димензионисати само на основу номиналног капацитета генератора кисеоника јер цилиндри уводе други слој потражње: гас се прво мора акумулирати на потребном притиску, а затим ући у више цилиндара кроз разводник за пуњење.
На пример, НЕВТЕК-ова објављена табела модела оријентисаног на пуњење наводи NTK-20P при 20 Нм³/х и NTK-100P при 100 Нм³/х, при чему је табела такође прецизирала број боца које се могу напунити за 12 сати. Иста табела користи основу дизајна стандардног цилиндра од 150 бара, 40 Л, са основом животне средине од 0–38 степени и релативном влажношћу до 80%.
Исправан избор стога треба да почне са:
- Капацитет цилиндра за воду
- Циљани притисак пуњења
- Број цилиндара по серији
- Дневна количина пуњења
- Потребна чистоћа кисеоника
- Радно време
- Максимална потреба за кисеоником
- Доступан капацитет компресора
Постројење које пуни 100 цилиндара дневно захтева другачији распоред производње кисеоника и компресије од постројења које пуни 20 цилиндара дневно, чак и ако оба објекта користе исту спецификацију цилиндра.
Одељење за третман ваздуха мора заштитити молекуларно сито
Производња кисеоника ПСАпочиње са компримованим атмосферским ваздухом, тако да стање напојног ваздуха директно утиче на слојеве адсорпције. Професионални систем обично поставља пријемник ваздуха, филтере, опрему за уклањање кондензата и друге компоненте за третман ваздуха узводно од ПСА посуда.
Сврха је физичка, а не козметичка: филтери уклањају честице и уљне аеросоле, док одвод кондензата спречава да течна вода уђе у слојеве адсорпције. Контаминација влаге и уља може променити радно стање молекуларног сита и повећати пад притиска кроз део за третман ваздуха.
НЕВТЕК описује свој ПСА систем кисеоника тако да користи зеолитно молекуларно сито као адсорбент. Процес одвајања се ослања на различито понашање адсорпције кисеоника и азота под притиском, праћено смањењем притиска ради регенерације.
За апликације за пуњење цилиндара, спецификацију за третман ваздуха треба проверити заједно са компресором. Компресор који обезбеђује потребан проток, али уноси прекомерно уље, влагу или температуру, може створити проблем у процесу низводно.
Циклус адсорпције ПСА мора да одржава дефинисани излаз кисеоника
ПСА посуде морају више пута да врше адсорпцију и регенерацију. Током фазе адсорпције, компримовани ваздух улази у слој молекулског сита, азот се првенствено адсорбује, а гас обогаћен кисеоником пролази према излазу кисеоника. Током смањења притиска, адсорбовани азот напушта слој тако да молекуларно сито може да уђе у следећи циклус адсорпције.
Систем за пуњење цилиндара поставља додатне захтеве за овај циклус јер генератор кисеоника храни део за складиштење и компресију, а не мали процес на месту употребе. ПСА контролни систем стога мора да координира пребацивање стубова, производњу кисеоника, притисак и потражњу низводно.
НЕВТЕК специфицира функције аутоматског покретања, заштиту од минималног притиска, бајпас аранжмане, сензоре кисеоника, аутоматско подешавање и модулацију времена циклуса на својим ПСА системима кисеоника. Компанија такође наводи могућност континуираног рада и даљинске комуникације кроз Модбус, Профибус и Етхернет.
За набавку, важно питање није једноставно да ли опрема користи ПСА. Купац треба да потврди како контролни систем реагује када пуњење цилиндара почне, престане или промени величину серије.
Складиштење пуфера кисеоника мора да одвоји производњу од потребе за пуњењем
ПСА кисеоникпроизводња је циклична, док пуњење цилиндара ствара низводну потражњу под високим притиском. Пуфер резервоар кисеоника је стога користан за раздвајање два радна услова.
Пуфер прима кисеоник из ПСА јединице и снабдева појачивач или разводник за пуњење када се потражња за низводно повећа. Ово спречава да сваки прикључак цилиндра или рад вентила директно промени радну тачку посуда за адсорпцију.
Потребна запремина пуфера зависи од брзине производње кисеоника, протока пуњења, капацитета компресора, опсега притиска и броја цилиндара повезаних у исто време. Систем са недовољном запремином пуфера може доживети честе флуктуације притиска током пуњења. Превелики резервоар, међутим, повећава капиталне трошкове и простор за инсталацију без нужног повећања производње кисеоника.
Пуфер стога треба израчунати из стварног циклуса пуњења, а не бирати као спецификацију изолованог резервоара.
Појачивач високог притиска мора одговарати притиску пуњења цилиндра
ПСА генератор и колектор за пуњење цилиндара нормално раде на различитим нивоима притиска. НЕВТЕК-ов објављени ПСА опсег излаза кисеоника је 0,01–0,5 МПа, док апликације за пуњење цилиндара могу захтевати много већи притисак. Његове информације о производу оријентисане на пуњење користе 150 бара као основу дизајна за цилиндар од 40 Л.
Ова разлика у притиску захтева даљински појачивач кисеоника или компресор.
Појачивач прима кисеоник из секције за складиштење ниског притиска, подиже притисак у контролисаним фазама и преноси компримовани гас у разводник цилиндра. За сервис кисеоника, дизајн компресора мора да контролише изворе контаминације јер уље за подмазивање или неодговарајући материјали за заптивање могу унети угљоводонике у ток гаса богатог кисеоником.
Купац треба да потврди:
- Улазни притисак појачивача
- Максимални излазни притисак
- Проток кисеоника на потребном притиску
- Фазе компресије
- Расхладни аранжман
- Заптивни материјали
- Конфигурација без уља или компатибилна са кисеоником
- Услови искључења под високим притиском
ПСА генератор никада не треба процењивати одвојено од појачивача када је крајња апликација пуњење цилиндара.
Разводник за пуњење мора да контролише више цилиндара
Колектор за пуњење дистрибуира кисеоник под високим притиском из појачивача у неколико цилиндара. Његова структура обично укључује огранке, изолационе вентиле, сензоре притиска, флексибилна црева високог притиска или круте цеви, и аутоматске или ручне вентиле за пуњење.
Када је неколико цилиндара повезано истовремено, изједначавање притиска и редослед пуњења постају важни. Контролни систем мора идентификовати стање притиска сваког цилиндра и спречити да цилиндар буде изложен неконтролисаном порасту притиска.
НЕВТЕК-ове објављене информације о систему за пуњење описују аутоматске разводнике за пуњење цилиндара са ПЛЦ-базираним праћењем притиска и аутоматским затварањем вентила када се постигну циљни услови.
За професионалну пунионицу, разводник би стога требало да буде специфициран бројем цилиндара по низу пуњења, стандардом прикључка, максималним радним притиском, редоследом пуњења, материјалом вентила и потребним изолационим тачкама.
Чистоћа кисеоника се мора пратити пре пуњења под високим притиском
Праћење чистоће није обавезно када се произведени кисеоник преноси у боце. ПСА систем може континуирано да генерише кисеоник, али гас треба анализирати пре него што уђе у одељак за пуњење под високим притиском.
НЕВТЕК наводи сензоре кисеоника као део свог ПСА система и наводи чистоћу кисеоника од 93% ± 3% за своју стандардну техничку конфигурацију. Шире информације о производима компаније такође наводе конфигурације са различитим нивоима чистоће, у зависности од опреме и примене.
Анализатор кисеоника треба да буде постављен и интегрисан тако да оператери могу да идентификују одступања чистоће пре него што гас уђе у цилиндар. Ако измерена чистоћа падне ван одређеног опсега, контролни систем може да изолује ток производа или преусмери гас уместо да пуни цилиндре кисеоником ван спецификације.
За набавку, спецификација треба да дефинише циљну чистоћу, опсег анализатора, тачку узорковања, процедуру калибрације, вредност аларма и одговор након аларма чистоће.
Сензори притиска и блокаде морају штитити процес пуњења
Пуњење цилиндра уводи неколико граница притиска: излазни притисак ПСА, притисак у резервоару за пуњење, улазни притисак у бустеру, испусни притисак у бустеру, притисак у колектору и притисак у цилиндру.
Свака тачка притиска може утицати на следећи корак процеса. Ако притисак пуфера падне испод захтеваног улаза у бустер, појачивач можда неће примити довољно гаса. Ако притисак пражњења достигне границу пуњења, појачивач мора да се заустави или испразни. Ако цилиндар достигне циљни притисак, његов вентил за пуњење мора да се затвори.
НЕВТЕК-ова ПСА системска документација наводи сензоре притиска, вентиле минималног притиска, бајпас млазнице, сензоре кисеоника и функције аутоматске контроле.
Професионални систем би стога требало да користи блокаде, а не да се ослања само на посматрање оператера. Типична логика укључује:
- Проверите чистоћу ПСА кисеоника.
- Потврдите да је притисак пуфера унутар радног опсега.
- Покрените појачивач када постоји потреба за испуњавањем.
- Пратите пражњење под високим притиском.
- Пратите сваку банку пуњења.
Зауставите или изолујте одговарајући вод када се постигне циљни притисак.
Активирајте аларм када притисак, чистоћа или статус опреме напусте наведени опсег.
Електрични и комуникациони интерфејси морају подржавати аутоматски рад
Пуњење цилиндара је процес који се понавља, тако да контролни систем мора да координира опрему уместо да захтева од оператера да ручно подешава сваку фазу.
ПЛЦ може да прима сигнале од сензора притиска, анализатора кисеоника, контрола компресора, контрола за повишење притиска и разводних вентила. Затим може да покрене или заустави опрему у складу са притиском и статусом пуњења.
НЕВТЕК наводи Модбус, Профибус Фиелдбус и Етхернет комуникацију за своје ПСА системе. Такође описује функције даљинског покретања/заустављања и аутоматског подешавања.
За интеграцију система, купац треба да затражи И/О листу и комуникациони протокол пре инсталације. Ово одређује да ли ПСА контролер може да размењује радни статус, аларме, вредности притиска, чистоћу кисеоника и команде опреме са централним контролним системом бензинске станице.
Систем мора узети у обзир температуру, влажност и услове инсталације
Услови околине утичу на густину компримованог ваздуха, хлађење компресора, оптерећење влаге и перформансе опреме. Подаци модела НЕВТЕК-а који су оријентисани на пуњење користе 0–38 степени и релативну влажност до 80% као наведену основу дизајна за наведену конфигурацију пуњења цилиндара.
Подручје инсталације стога треба да обезбеди одговарајућу вентилацију, дренажу, напајање електричном енергијом и размак око компресора, посуда за адсорпцију, резервоара за пуњење, бустера и контролног ормана.
На локацијама са вишом температуром околине, високом влажношћу или различитим условима надморске висине, добављач треба да прерачуна капацитет компресора и захтеве за третман ваздуха уместо да директно примењује стандардни модел. Исти циљ производње кисеоника може захтевати различите запремине ваздуха и услове хлађења када се промени окружење улазног ваздуха.
Одржавање мора да покрива и ПСА и делове високог притиска
Системи за пуњење цилиндара комбинују производњу гаса ниског притиска са компресијом гаса под високим притиском, тако да одржавање мора да покрива оба дела.
ПСА страна захтева инспекцију филтера, одвода кондензата, преклопних вентила, сензора притиска, анализатора кисеоника, цевовода и радних услова молекуларног сита. Компресијска страна захтева преглед заптивки, вентила, расхладних компоненти, манометара, прикључака високог притиска и црева за пуњење.
Уобичајени симптоми квара могу се пратити кроз оперативне податке:
| Посматрано стање | Могући технички узрок | Инспекцијска тачка |
|---|---|---|
| Чистоћа кисеоника се смањује | Проблем циклуса адсорпције, контаминација доводног ваздуха, прекомерна потражња | Молекуларно сито, вентили, филтери за ваздух |
| ПСА излазни притисак пада | Недовољно компримовани ваздух или превелика потражња | Компресор, пријемник ваздуха, улазни притисак |
| Појачивач не може да достигне притисак пуњења | Низак улазни притисак или квар компресора | Тампон резервоар, улаз за повишење притиска, вентили |
| Брзина пуњења се смањује | Ограничен проток или недовољан капацитет појачала | Колектор, црева, појачивач |
| Притисак флуктуира | Недовољна запремина бафера или нестабилно пребацивање | Пријемник кисеоника, ПСА циклус |
| Чести аларми | Проблем са сензором или контролним системом | ПЛЦ, сензор притиска, анализатор кисеоника |
Овај дијагностички приступ је кориснији за набавку него једноставно питање да ли је систем ПСА „аутоматски“.
О НЕВТЕК-у
НЕВТЕКфокусира се на пројектовање и снабдевање ПСА система за производњу кисеоника и азота на лицу места, укључујући ПСА генераторе кисеоника, интегрисане системе за компресију и пречишћавање ваздуха и гасне системе по принципу кључ у руке. Његов објављени инжењерски процес обухвата технолошко истраживање, инжењерски дизајн, производњу уређаја, тестирање инсталације и постпродајне услуге. За системе кисеоника, НЕВТЕК наводи адсорпцију зеолита на молекуларном ситу, аутоматско праћење кисеоника, контролу притиска и комуникационе интерфејсе као што су Модбус, Профибус и Етхернет. Његов објављени опсег генератора кисеоника укључује производњу од 1–300 Нм³/х, са стандардном чистоћом кисеоника од 93% ± 3% и излазним притиском кисеоника од 0,01–0,5 МПа.
За пројекте пуњења цилиндара, релевантни инжењерски обим се протеже изван ПСА адсорпционих посуда. Генератор кисеоника мора да се повеже са секцијом за третман ваздуха, складиштем кисеоника, појачивачем високог притиска, разводником за пуњење, сензорима, вентилима и ПЛЦ контролама. НЕВТЕК-ове конфигурације оријентисане на пуњење такође специфицирају количину цилиндра, притисак пуњења, капацитет производње кисеоника, потрошњу енергије и услове пројектовања животне средине, обезбеђујући параметре потребне за процену комплетног процеса пуњења уместо самог генератора.
