বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটের শক্তি ব্যবহার অপ্টিমাইজেশন

এর জন্য উন্নত নিয়ন্ত্রণ কৌশল বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট

অ্যাডাপ্টিভ নিয়ন্ত্রণ সিস্টেম ব্যবহার করে গতিশীল লোড ম্যাচিং

বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট (ASUs) গুলি স্থির সেটিংসে চালানোর সময় এবং গ্যাসের চাহিদা তাদের চারপাশে ওঠানামা করার সময় প্রচুর শক্তি অপচয় করে। সমাধান কী? অ্যাডাপ্টিভ নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাগুলি এই সমস্যার সমাধান করে যার মধ্যে কম্প্রেসরের গতি, ভাল্ভের অবস্থান এবং বিভিন্ন আস্তাপাত কারকগুলির উপর বাস্তব-সময়ের সেন্সর তথ্যের ভিত্তিতে ধারাবাহিক সামঞ্জস্য সাধন করা হয়। এর মধ্যে অক্সিজেন ও নাইট্রোজেনের চাহিদা, বাইরের তাপমাত্রা এবং এমনকি প্রবেশকারী বাতাসের গুণগত মান পর্যবেক্ষণ করা অন্তর্ভুক্ত। যখন চাহিদা কমে যায়, তখন এই বুদ্ধিমান ব্যবস্থাগুলি আস্তাপাত কলামগুলিতে প্রবেশকারী বায়ুপ্রবাহ কমিয়ে দেয়, কিন্তু তবুও পণ্যের বিশুদ্ধতা গ্রহণযোগ্য স্তরে রাখে। ২০২৩ সালের ক্রায়োজেনিক প্রক্রিয়া সংক্রান্ত সাম্প্রতিক গবেষণা অনুসারে, এই পদ্ধতির মাধ্যমে কম্প্রেসরের কাজ ১২% থেকে ১৮% পর্যন্ত কমানো সম্ভব। এটি সাধারণ শিল্প অনুশীলনকে ছাড়িয়ে যায়, যা প্রায়শই প্রয়োজনের চেয়ে বেশি উৎপাদনের কারণে ২০% থেকে ৩০% পর্যন্ত শক্তি অপচয়ের ফলে অতিরিক্ত খরচ সৃষ্টি করে। এছাড়াও, এতে স্বয়ং-সামঞ্জস্যকারী অ্যালগরিদম অন্তর্ভুক্ত রয়েছে যা যন্ত্রপাতির ক্ষয়ক্ষতি এবং ঋতুগত পরিবর্তনগুলি পরিচালনা করে, যাতে অপারেটরদের ভালো কার্যকারিতা বজায় রাখতে সেটিংসগুলি নিয়মিত হস্তচালিতভাবে সামঞ্জস্য করার প্রয়োজন হয় না।

বাস্তব-সময়ে শক্তি-সচেতন এএসইউ অপারেশনের জন্য মডেল প্রেডিক্টিভ কন্ট্রোল

মডেল প্রেডিক্টিভ কন্ট্রোল (MPC) প্রতিক্রিয়াশীল সামঞ্জস্যের চেয়ে এগিয়ে যায়, যা পদার্থবিদ্যা-ভিত্তিক ডিজিটাল টুইনগুলি ব্যবহার করে এএসইউ-এর আচরণ অনুকরণ করে ১৫–৩০ মিনিট এগিয়ে। এটি গতিশীল ইনপুট—ফিড বায়ুর আর্দ্রতা, টারবাইনের নিঃসরণ তাপমাত্রা এবং সময়-অনুযায়ী বিদ্যুৎ ট্যারিফ—প্রক্রিয়া করে নিম্নলিখিতগুলির জন্য অপ্টিমাল সেটপয়েন্ট গণনা করে:

• ক্রায়োজেনিক কম্প্রেসর ডিসচার্জ চাপ
• এক্সপান্ডার বাইপাস ভাল্ভের অবস্থান
• তরল উৎপাদন অনুপাত

২০২২ সালে ৩৭টি ঔদ্যোগিক বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, যা দেখিয়েছে যে মডেল প্রেডিক্টিভ কন্ট্রোল (এমপিসি) উৎপাদিত প্রতি এনএম³ অক্সিজেনের জন্য শক্তি ব্যবহার প্রায় ০.১২ থেকে ০.২৫ কিলোওয়াট-ঘণ্টা কমিয়েছিল। একই গবেষণায় এটাও লক্ষ্য করা হয়েছিল যে এই পদ্ধতি ব্যবহার করলে উৎপাদন পরিবর্তনগুলি প্রায় ৪০% দ্রুত ঘটে। এমপিসি-কে বিশেষ করে আলাদা করে তোলে এর সমস্যাগুলির পূর্বাভাস দেওয়ার ক্ষমতা—যেমন, ব্লাস্ট ফার্নেস থেকে অক্সিজেনের চাহিদা হঠাৎ বৃদ্ধি পেলে ঐতিহ্যগত সিস্টেমগুলি প্রায়শই পণ্যের বিশুদ্ধতা স্থিতিশীল রাখতে ব্যর্থ হয়। কিন্তু এমপিসি এই ধরনের পরিস্থিতিগুলি মসৃণভাবে পরিচালনা করে, শক্তি-নিঃশোষক পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা এড়িয়ে যায়। এই ধরনের ভবিষ্যৎ-চিন্তাশীল পদ্ধতি অপারেটরদের সমগ্র সিস্টেমের দক্ষতা পরিচালনায় সাধারণ পিআইডি কন্ট্রোলারগুলির তুলনায় যা কিছু প্রদান করে, তা অতুলনীয়।

বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটগুলিতে বায়ু কম্প্রেসরের দক্ষতা উন্নতি

সংকুচিত বায়ু সিস্টেমগুলি মোট ASU শক্তি খরচের প্রায় ৭০% পর্যন্ত গঠন করে—এই কারণে কম্প্রেসর অপ্টিমাইজেশন দক্ষতা বৃদ্ধির মূল ভিত্তি হয়ে ওঠে। তিনটি প্রমাণিত কৌশল পরিমাপযোগ্য প্রভাব ফেলে:

পরিবর্তনশীল-গতি ড্রাইভ এবং সিস্টেম-ব্যাপী চাপ হ্রাস

স্থির গতির কম্প্রেসরগুলি থেকে পরিবর্তনশীল গতির ড্রাইভে রূপান্তরিত করলে মোটরগুলি যেকোনো সময়ে প্রকৃতপক্ষে যা প্রয়োজন হয় তার উপর ভিত্তি করে তাদের আউটপুট সামঞ্জস্য করতে পারে। এই পদ্ধতিকে যখন সমগ্র সিস্টেমে চাপ হ্রাসের চেষ্টার সঙ্গে একত্রিত করা হয়, তখন এটি উল্লেখযোগ্য পার্থক্য তৈরি করে। উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ দক্ষতাসম্পন্ন অ্যালুমিনিয়াম পাইপ স্থাপন করলে বায়ুর বেগ ৬ মিটার প্রতি সেকেন্ডের নিচে রাখা সম্ভব হয়। এছাড়াও উল্লেখযোগ্য হলো অতিস্বনক লিক ডিটেকশন প্রোগ্রামগুলি, যা সেইসব লুকানো ক্ষতির মোকাবিলা করে যা সঠিকভাবে অপ্টিমাইজ করা হয়নি এমন সিস্টেমগুলিতে বর্জ্য শক্তির প্রায় ২৫% দায়ী। প্রতিটি অ্যাপ্লিকেশনের প্রকৃত প্রয়োজন অনুযায়ী ছোট কিন্তু বুদ্ধিমানের মতো চাপ সামঞ্জস্য করা এই পদ্ধতিকে সম্পূর্ণ করে। ২০২৩ সালের সাম্প্রতিক গবেষণা অনুসারে কম্প্রেসর দক্ষতা সংক্রান্ত, এই সমন্বিত কৌশলগুলি শক্তি ব্যবহারকে ১২% থেকে ১৮% পর্যন্ত হ্রাস করতে পারে।

কেস স্টাডি: টুইন-স্ক্রু কম্প্রেসর রিট্রোফিট যা ২২% শক্তি সাশ্রয় অর্জন করে

একটি অগ্রণী শিল্প উৎপাদনকারী প্রতিষ্ঠান পুরনো ইউনিটগুলির পরিবর্তে VSD-সজ্জিত টুইন-স্ক্রু কম্প্রেসর এবং IoT-সক্ষম কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রক সহ আধুনিক সিস্টেমে আপগ্রেড করেছে। এই রিট্রোফিট প্রকল্পের ফলাফল হিসেবে পাওয়া গেছে:

এই প্রকল্পটি প্রমাণ করে যে, কৌশলগত রিট্রোফিট পদ্ধতির মাধ্যমে ASU-গুলির স্বতঃসিদ্ধ শক্তি ঘনত্বের সমস্যা অতিক্রম করা সম্ভব—যার ফলে পণ্যের বিশুদ্ধতা বা বিশ্বস্ততার কোনো ক্ষতি হয় না।

বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটগুলির জন্য শীতল বাক্স এবং শীতলীকরণ অপ্টিমাইজেশন

নির্ভুল তাপমাত্রা প্রোফাইল টিউনিংয়ের মাধ্যমে জুল-থমসন প্রভাব বৃদ্ধি

শীতলীকরণের দক্ষতা আসলে জুল-থমসন প্রভাব নামক একটি ঘটনা পরিচালনার উপর নির্ভর করে, যা মূলত গ্যাসগুলির সমগ্র তাপীয় বিষয়বস্তু পরিবর্তন না করেই প্রসারিত হওয়ার সময় কীভাবে শীতল হয় তা বর্ণনা করে। যখন শীতল বাক্সের বিভিন্ন অংশের মধ্যে তাপমাত্রার অসম পার্থক্য দেখা যায়, তখন কম্প্রেসরগুলিকে প্রয়োজনের চেয়ে বেশি কাজ করতে হয়, ফলে শক্তি খরচ প্রায় ১৫ থেকে ৩০ শতাংশ পর্যন্ত অতিরিক্ত হয়ে যায়। নতুন শীতলীকরণ ব্যবস্থাগুলি এই সমস্যাগুলির সমাধান করে অবিরাম তাপমাত্রা পরীক্ষা এবং ভিতরের পরিস্থিতি অনুযায়ী নিজেদের সামঞ্জস্য করে নেওয়া বুদ্ধিমান ভাল্ভের মাধ্যমে। এই ব্যবস্থাগুলি তাপ বিনিময়কারী ও আস্তিল টাওয়ারের মতো বিভিন্ন অংশে চাপ ও তাপমাত্রার সম্পর্ককে ধারাবাহিকভাবে সমন্বয় করে। ফলাফল কী? নাইট্রোজেন-সমৃদ্ধ অঞ্চলগুলির জন্য অপ্রয়োজনীয় অতিরিক্ত শীতলীকরণ কমিয়ে দেওয়া হয়, অন্যদিকে অক্সিজেন পথগুলির জন্য উপযুক্ত তাপমাত্রা বজায় রাখা হয়, যার ফলে পূর্ণ ব্যবস্থাটি সুষ্ঠুভাবে পরিচালিত হয় এবং পণ্যের বিশুদ্ধতা বজায় রাখতে ধ্রুবক সামঞ্জস্যের প্রয়োজন হয় না।

ফলাফলগুলির মধ্যে কম্প্রেসরের লোডিং হ্রাস, তাপীয় চক্রের হ্রাসের মাধ্যমে সরঞ্জামের আয়ু বৃদ্ধি এবং পণ্যের গুণগত মান অপরিবর্তিত রাখা অন্তর্ভুক্ত। নির্ভুল টিউনিং শীতলীকরণের জন্য শক্তির চাহিদা ১৮–২২% পর্যন্ত কমায়, এবং চলমান ক্যালিব্রেশন পরিবর্তনশীল লোডের মধ্যেও সর্বোচ্চ কার্যকারিতা বজায় রাখে—যা সরাসরি বিদ্যুৎ খরচ ও কার্বন নিঃসরণ কমায়।

বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটগুলির জন্য সমগ্র শক্তি মনিটরিং ও বেঞ্চমার্কিং

ASU-গুলিতে শক্তি মনিটরিং করা হলে অপারেশনগুলি শুধুমাত্র সমস্যা দেখা দিলে তা সমাধান করার পরিবর্তে ভালো পরিকল্পনার মাধ্যমে সেগুলি প্রতিরোধ করার দিকে স্থানান্তরিত হয়। যখন কোম্পানিগুলি কম্প্রেসর, এক্সপ্যান্ডার এবং ওই বড় ডিসটিলেশন কলামগুলির মতো গুরুত্বপূর্ণ সরঞ্জামে সাবমিটার স্থাপন করে, তখন এটি বিস্তারিত পারফরম্যান্স রেকর্ড তৈরি করে যা দেখায় যে কোথায় শক্তি নির্দিষ্ট করে ব্যয় হচ্ছে যা কেউ লক্ষ্য করছে না। উদাহরণস্বরূপ, মেশিনগুলি অত্যধিক বার চালু ও বন্ধ হওয়া বা সময়ের সাথে সাথে হিট এক্সচেঞ্জারগুলি নোংরা হয়ে যাওয়া—এসব বিষয়ের কথা ভাবুন। রিয়েল-টাইম ড্যাশবোর্ডগুলি অপারেটরদের দেখায় যে বিভিন্ন প্রক্রিয়া কতটা বিদ্যুৎ ব্যয় করছে এবং তার তুলনায় কতটা পণ্য উৎপাদিত হচ্ছে, ফলে বিদ্যুৎ খরচ হঠাৎ বেড়ে যাওয়ার সময়ে প্রয়োজনীয় সামঞ্জস্য করা যায়। অতীতের ডেটা পর্যালোচনা করলে মৌসুমভিত্তিক নিয়মিত পরিবর্তনগুলি চিহ্নিত করা যায়, এবং বুদ্ধিমান সফটওয়্যার এমন সমস্যাগুলির সম্ভাব্য বিপর্যয়ের সম্ভাবনা সম্পর্কে অনেক আগে থেকেই সতর্ক করে দেয়—যা হঠাৎ করে শক্তি ব্যবহারে বিপুল বৃদ্ধি ঘটাতে পারে।

সুবিধাগুলির কার্যকারিতা মূল্যায়ন করতে আইএসও ৫০০০১ মান বা তাদের নিজস্ব অতীতের রেকর্ডের সাথে তুলনা করা হয়, যা বাস্তব উন্নতির পরিমাপ করতে সহায়তা করে। এই পরিবর্তনগুলি বাস্তবায়ন করলে অধিকাংশ কারখানায় শক্তি ব্যবহারে প্রায় ১৫ থেকে ২০ শতাংশ হ্রাস দেখা যায় এবং সাধারণত প্রায় ১৮ মাসের মধ্যে বিনিয়োগের টাকা ফেরত পাওয়া যায়। পোনেমন ইনস্টিটিউটের গবেষণা থেকে জানা যায় যে, এই ধরনের প্রোটোকলগুলি অনুসরণ করলে অপ্রত্যাশিত সরঞ্জাম ব্যর্থতা প্রায় ৩০% পর্যন্ত কমানো সম্ভব, যা শুধুমাত্র বিদ্যুৎ বিলের খরচে প্রতি বছর প্রায় সাত লক্ষ চল্লিশ হাজার ডলার সঞ্চয় করে। যদি কোম্পানিগুলি এই উন্নতিগুলি স্থায়ীভাবে বজায় রাখতে চায়, তবে তাদের প্রশিক্ষণ সেশনগুলিতে অপারেটরদের কাছে সর্বোত্তম পদ্ধতিগুলি শেখানো আবশ্যক। প্রতি টন তরল অক্সিজেন উৎপাদনে প্রয়োজনীয় কিলোওয়াট-ঘণ্টা ট্র্যাক করার মতো স্পষ্ট লক্ষ্য নির্ধারণ করলে সবার জন্য একটি স্পষ্ট লক্ষ্য তৈরি হয় এবং সময়ের সাথে সাথে কোথায় আরও ভালো কর্মক্ষমতা অর্জনের সম্ভাবনা রয়েছে তা দেখা সহজ হয়ে যায়।

FAQ

এএসইউ-তে শক্তি দক্ষতা কেন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ?

শক্তি দক্ষতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি পরিচালন খরচ কমায়, পরিবেশগত প্রভাব ন্যূনতম করে এবং বায়ু পৃথকীকরণ প্রক্রিয়ায় টেকসইতা বৃদ্ধি করে।

অ্যাডাপ্টিভ নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমগুলি কীভাবে ASU অপারেশনগুলি অপ্টিমাইজ করে?

অ্যাডাপ্টিভ নিয়ন্ত্রণ সিস্টেমগুলি পণ্যের বিশুদ্ধতা বজায় রাখতে এবং শক্তির অপচয় কমাতে বাস্তব-সময়ে সংবেদকের জীবিত ডেটা অনুযায়ী কম্প্রেসর গতি ও অন্যান্য পরিচালন সেটিংসে সামঞ্জস্য সাধন করে।

মডেল প্রেডিক্টিভ কন্ট্রোল (MPC) ASU-গুলিতে কী সুবিধা প্রদান করে?

MPC সিস্টেমের আচরণ অনুকরণ করে পরিচালন সমস্যাগুলির পূর্বাভাস দেয় এবং শক্তি খরচ কমানো ও প্রক্রিয়ার প্রতিক্রিয়াশীলতা বৃদ্ধি করার জন্য পরিচালন সেটপয়েন্টগুলি অপ্টিমাইজ করে।

পরিবর্তনশীল-গতির ড্রাইভগুলি কম্প্রেসর দক্ষতায় কী ভূমিকা পালন করে?

পরিবর্তনশীল-গতির ড্রাইভগুলি চাহিদা অনুযায়ী মোটর আউটপুট সামঞ্জস্য করতে কম্প্রেসরগুলিকে সক্ষম করে, যার ফলে শক্তির অপচয় কমে এবং কম্প্রেসর দক্ষতা অপ্টিমাইজ হয়।

কী কী বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিট (এএসইউ)?

বায়ু পৃথকীকরণ ইউনিটগুলি (ASU) হল শিল্প সুবিধা যা ক্রায়োজেনিক আস্তিল প্রক্রিয়ার মাধ্যমে বায়ুমণ্ডলীয় বায়ুকে এর প্রধান উপাদান—মূলত অক্সিজেন ও নাইট্রোজেন—এ পৃথক করে।