Uboreshaji wa Matumizi ya Nishati kwa Kitengo cha Kugawanya Hewa

Mbinu za Uwakilishi wa Juu kwa Vitengo vya kugawanya hewa

Kufanana na Mzigo wa Kibadiliko kwa Kutumia Mifumo ya Uwakilishi wa Kupatikana

Vitengo vya kugawanya hewa (ASUs) huenda kuharibu nishati kwa wingi wakati wa kufanya kazi kwa misingi ya mipangilio iliyowekwa kwa kudumu wakati mahitaji ya gesi yanaendelea kubadilika karibu nayo. Suluhisho? Mifumo ya udhibiti wa kuboresha huja kusasisha tatizo hili kwa kufanya mabadiliko yanayotegemea muda halisi kwenye vitu kama vile kasi ya compressor, nafasi za valve, na mambo mengine ya distillation kulingana na taarifa za sensor zinazofanya kazi kwa muda halisi. Hii inajumuisha kufuatilia nini kinachotokea kwa mahitaji ya oksijeni na nitrojeni, joto la nje, na hata ubora wa hewa inayofika. Wakati mahitaji huanguka, mfumo huu wa akili huondoa uhamisho wa hewa kwenda kwenye safu za distillation lakini bado huweka ubora wa bidhaa katika kiwango cha kuburudishwa. Kwa mujibu wa utafiti wa hivi karibuni kutoka mwaka 2023 juu ya mchakato wa cryogenic, mtazamo huu unaweza kupunguza kazi ya compressor kwa kiasi kati ya asilimia 12 na 18. Hii inashinda tabia ya kawaida ya sekta ambayo mara nyingi husababisha kuchakaa kwa gharama za nishati kati ya asilimia 20 hadi 30 kwa sababu ya kuzalisha zaidi kuliko inahitajika. Pia kuna miradi ya kujitegemea yenye kujitegemea iliyojengwa ndani ambayo inashughulikia uvunjivu wa vifaa pamoja na mabadiliko ya msimu, kwa hiyo wafanyikazi hawahitaji kubadilisha mipangilio kwa mikono kila wakati tu kudumisha utendaji mzuri.

Ukontrolu wa Kupredicta Mtindo kwa Uendeshaji wa ASU wenye Uangalizi wa Nishati katika Muda wa Halisi

Ukontrolu wa Kupredicta Mtindo (MPC) unapita mabadiliko ya kurejea kwa kutumia mifano ya kidijitali inayosimama kwenye fisiki ili kusimulia tabia ya ASU kwa dakika 15–30 zinazofuata. Huwasilisha vituo vya kubadilika—uweza wa hewa ya kuingia, joto la hewa ya kutoa ya turabini, na tarifa za umeme kulingana na wakati wa matumizi—ili kuhesabu maadhimisho ya kiolezo kwa:

• Shughuli ya kuchukua shinikizo cha kuvuruga kwa kompresa ya cryogenic
• Nafasi za valvu za kupita mbali ya expander
• Viyakizo vya uzalishaji wa likidu

Kuangalia vituo vya kujitenga kwa hewa ya viindustri 37 mwaka 2022 vilionyesha kuwa udhibiti wa kumazingatia mfano (MPC) ulopunguza matumizi ya nishati kwa takriban 0.12 hadi 0.25 kWh kwa kila Nm³ ya oksijeni iliyotengwa. Utaratibu huo pia ulionyesha kuwa mabadiliko ya uzalishaji yalifanyika kwa haraka zaidi kwa asilimia 40 karibu wakati wa kutumia mtazamo huo. Ule uliofanya MPC kuwa tofauti ni uwezo wake wa kupredikta matatizo kabla ya kutokea. Kwa mfano, wakati wa ongezeko la ghafla la mahitaji ya oksijeni kutoka kwa vifurnisi vya kupulizia, mfumo wa kawaida mara nyingi hushindwa kudumisha ubora wa bidhaa kwa ustahili. Lakini MPC inashughulikia hali hizo kwa urahisi, ikisimamia hitaji la mchakato wa kurejesha unaolinda nishati. Aina hii ya kufikiria mbele inatoa wafanyabiashara kitu ambacho vitawala vya PID vya kawaida havikwiwe kufanya kwa kuhusiana na usimamizi wa ufanisi wa jumla wa mfumo.

Uboreshaji wa Ufanisi wa Mchongoma wa Hewa katika Vituo vya Kujitenga kwa Hewa

Mifumo ya hewa iliyopakwa inachukua hadi 70% ya gharama zote za nishati kwa ajili ya vituo vya usambazaji wa hewa—kufanya kuboresha kipengele cha kuchukua hewa kuwa msingi wa kupata ufanisi. Mikakati miwili ya kuthibitishwa inatoa athari zinazoweza kusababishwa:

Vifaa vya Kudhibiti Kasi ya Badiliko na Kupunguza Uvunjivu wa Mwisho wa Mfumo

Kubadilisha kutoka kwa mawashi ya mara kwa mara ya compressor kwa mawashi ya kuvary (VSD) inaruhusu mitambo kuboresha pato la yao kulingana na mahitaji halisi katika wakati fulani. Unapounganisha hii na juhudi za kupunguza mapungufu ya shinikizo kote katika mfumo, mtazamo huu unafanya tofauti kubwa. Kwa mfano, kusakinisha mifupa ya aluminum ya ufanisi wa juu inasaidia kudumisha kasi ya hewa chini ya mita 6 kwa sekunde. Pia ni muhimu kuzingatia miradi ya kugundua mapungufu kwa kutumia sauti za juu (ultrasonic) ambayo inashughulikia mapungufu ya furtive yanayosababisha upotezaji wa nishati ya takriban asilimia 25 katika mifumo ambayo hayajatengenezwa vizuri. Kufanya mabadiliko madogo lakini ya akili ya shinikizo kulingana na mahitaji halisi ya kila matumizi inamaliza picha. Kulingana na utafiti wa hivi karibuni wa mwaka 2023 kuhusu ufanisi wa compressor, strategia hizi zinazounganishwa zinaweza kupunguza matumizi ya nguvu kwa asilimia 12 hadi 18.

Mfano wa Utendaji: Kusakinisha Upya Compressor ya Aina ya Twin-Screw Iliyopata Orodha ya Uchumi wa Nishati ya Asilimia 22

Mfanyikazi mkuu wa viwanda amebadilisha vituo vya zamani kwa kutumia mafuchuzi ya mshale mawili yenye VSD, yameunganishwa na vituo vya udhibiti vya kituo vya IoT. Ubadilishaji ulitoa:

Mradi huu unathibitisha kwamba ubadilishaji unaotarajiwa unaweza kupasua ukubwa wa matumizi ya nishati katika vituo vya uchunguzi wa hewa (ASUs)—bila kuharibu utakatifu au uaminifu wa bidhaa.

Uboreshaji wa Sanduku la Baridi na Urefrigeration kwa Vituo vya Kugawanya Hewa

Kuboresha Athari ya Joule-Thomson kupitia Utakwimu wa Hali ya Joto kwa Uzito

Ufanisi wa ukarafu unategemea kwa kweli usimamizi wa kitu kinachoitwa athari ya Joule-Thomson, ambacho kwa ujumla hufafanua jinsi ya gesi zinazopungua wakati wa kuenea bila kubadilisha jumla ya yao ya joto. Wakati kuna tofauti za joto zisizolingana kati ya sehemu mbalimbali za sanduku la baridi, mawasha yanahitaji kufanya kazi ngumu zaidi kuliko inahitajika, ikasababisha matumizi ya nishati ya ziada ya takriban 15 hadi hata 30%. Mifumo ya ukarafu ya kisasa inatumia njia mbalimbali kushughulikia mashtaka haya kupitia kuchunguza mara kwa mara joto na valvu za akili zinazopangwa kwa kujumuisha mabadiliko yanayotokea ndani. Mifumo hii huweka muda wote uhusiano wa shinikizo na joto katika sehemu mbalimbali kama vile mabadilishaji ya joto na minara ya ukarafu. Matokeo? Kupungua kwa ukarafu kuliko inahitajika katika eneo lenye nitrojeni nyingi wakati huo huo kudumisha joto sahihi katika njia za oksijeni, ambalo linahakikisha mfumo wote unavyofanya kazi kwa urahisi bila hitaji la mabadiliko ya mara kwa mara ili kudumisha utakatifu wa bidhaa.

Matokeo yahusisha kupungua kwa mzigo wa compressor, kuongeza muda wa maisha ya vifaa kupitia kupungua kwa mzunguko wa joto, na ubora wa mara kwa mara wa bidhaa. Ufafanuzi wa usahihi unapunguza mahitaji ya nishati ya baridi kwa asilimia 18–22%, na ufafanuzi wa msongo unaendelea kudumisha utendaji bora katika mizigo inayobadilika—kupunguza moja kwa moja gharama za umeme na uchafuzi wa kaboni.

Ufuatiliaji wa Uzima wa Nishati na Kufanya Ulinganisho wa Vipimo kwa Vituo vya Kugawanya Hewa

Ufuatiliaji wa nishati katika vituo vya usimamizi (ASUs) hushawisha uendeshaji kutoka kwa kufanya tu kurekebisha matatizo wakati yanaotokea hadi kuyawafanya kuzuia kwa kufanya mpango bora zaidi. Wakati mashirika huweka mikumbusho ya chini (submeters) kwenye vifaa muhimu kama vile mafuta ya kuchanganya, mafuta ya kuvuruga, na nguzo kubwa za kuvuruga, hujenga rekodi za utendaji unaofanikisha mahali ambapo nishati inapotea bila mtu kuona. Fikiria mambo kama vile vifaa vinavyowasha na kuzima mara kwa mara au mabadiliko ya joto yanayopatikana kupanda kwa muda mrefu. Dashibodi za wakati halisi zinawapa wafanyikazi uonekano wa kamili wa umri wa umeme unaotumika na mchakato fulani kulingana na bidhaa zinazotokana nayo, kwa hiyo mabadiliko yanaweza kufanywa wakati gharama za umeme zinapanda. Kuzingatia data iliyopita husaidia kugundua mabadiliko ya kawaida kote katika msimu, na programu ya akili inaanza kuonyesha taarifa za matatizo ya uwezekano kabla ya matatizo haya kusababisha ongezeko kubwa la matumizi ya nishati.

Kuangalia jinsi ya utendaji wa vifaa kwa kulinganisha na viwajibikaji vya ISO 50001 au rekodi zao za zamani husaidia kuchukua ukubwa wa mabadiliko ya kweli. Mipaka mingi inaona kupungua kwa nishati kwa takriban 15 hadi 20% wakati wanatumia mabadiliko haya, na kawaida hupata pesa zao mbali tena ndani ya miezi 18. Utaratibu wa Ponemon Institute unashuhudia kuwa kufuata taratibu hizi za kawaida huweza kupunguza kushindikana kwa vifaa kwa takriban 30%, ikisaidia kampuni kupunguza gharama za umeme kwa takriban dola milioni moja na sabini na nne kila mwaka tu. Ikiwa kampuni zinataka kudumisha mabadiliko haya, zinahitaji kufundisha wafanyikazi jinsi bora ya kufanya kazi katika mikakati ya mafundisho. Kuweka malengo ya wazi kama kufuatilia kilowatt-hour zinazohitajika kutengeneza kila toni ya oksijeni ya likidi hutoa kitu cha uhalisia kwa wote kujaribu na hufanya iwe rahisi kusoma mahali ambapo kuna fursa ya kuboresha utendaji kwa muda mrefu.

Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara

Kwa nini ufanisi wa nishati ni muhimu katika ASU?

Ufanisi wa nishati ni muhimu kwa sababu hupunguza gharama za uendeshaji, hupunguza athari kwa mazingira, na kuboresha ustawi katika mchakato wa kugawanya hewa.

Mifumo ya udhibiti wa kujitegemea inafanya nini ili kuboresha uendeshaji wa vituo vya kugawanya hewa (ASU)?

Mifumo ya udhibiti wa kujitegemea huweka mabadiliko ya wakati halisi kwenye kasi za compressor na mipangilio mingine ya uendeshaji kulingana na data halisi kutoka kwa sensa ili kudumisha usafi wa bidhaa na kupunguza upotezi wa nishati.

Model Predictive Control (MPC) inafanya nini kubenefiti vituo vya kugawanya hewa (ASU)?

MPC inatajama matatizo ya uendeshaji kwa kufanya imijuzi ya tabia ya mfumo na kuboresha mipangilio ya uendeshaji ili kupunguza matumizi ya nishati na kuboresha uj response wa mchakato.

Nishati ya kubadilisha kasi (variable-speed drives) inacheza nini katika ufanisi wa compressor?

Nishati ya kubadilisha kasi (variable-speed drives) inaruhusu compressor kubadilisha pato la motor kulingana na mahitaji, kwa hivyo kupunguza upotezi wa nishati na kuboresha ufanisi wa compressor.

Ni nini Vitengo vya kugawanya hewa (ASU)?

Vituo vya kugawanya hewa (Air Separation Units) ni mashirika ya viwanda ambavyo hukagua hewa ya anga kuipanga kwa vipengele vyake vya msingi, hasa oksijeni na nitrojeni, kupitia mchakato wa distilisheni ya cryogenic.