காற்று பிரிப்பு அலகு ஆற்றல் நுகர்வு மேம்பாடு

முன்னேறிய கட்டுப்பாட்டு முறைகள் காற்று பிரிப்பு அலகுகள்

சரிசெய்யக்கூடிய கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளைப் பயன்படுத்தி இயங்கும் சுமை பொருத்தம்

காற்று பிரிப்பு அலகுகள் (ASUs) என்பவை வாயு தேவை அவற்றைச் சுற்றிலும் மாறுபடும்போது, நிலையான அமைப்புகளில் இயங்கும்போது மிக அதிக அளவு ஆற்றலை வீணாக்குகின்றன. இதற்கான தீர்வு என்ன? செயல்பாட்டு சென்சார் தகவல்களை அடிப்படையாகக் கொண்டு, கம்ப்ரஸர் வேகம், வால்வுகளின் நிலைகள் மற்றும் பல்வேறு வடிகட்டும் காரணிகளைத் தொடர்ந்து சரிசெய்யும் சரிசெய்யக்கூடிய கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் இந்த பிரச்சனையைத் தீர்க்கின்றன. இதில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் தேவைகள், வெளிப்புற வெப்பநிலைகள், மேலும் உள்ளே வரும் காற்றின் தரம் ஆகியவற்றைக் கண்காணித்தலும் அடங்கும். தேவை குறைந்தால், இந்த புத்திசாலி அமைப்புகள் வடிகட்டும் காலனிகளுக்குள் செல்லும் காற்றுப் பாய்வைக் குறைக்கின்றன, ஆனால் தயாரிப்பின் தூய்மையை ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்க மட்டத்தில் பராமரிக்கின்றன. 2023-இல் கிரையோஜெனிக் செயல்முறைகள் குறித்து நடத்தப்பட்ட சமீபத்திய ஆய்வுகளின்படி, இந்த அணுகுமுறை கம்ப்ரஸர் சுமையை 12% முதல் 18% வரை குறைக்க முடியும். இது, தேவையை விட அதிகமாக உற்பத்தி செய்வதால் 20% முதல் 30% வரையிலான ஆற்றல் செலவுகளை வீணாக்கும் தரமான தொழில் நடைமுறையை விட சிறந்தது. மேலும், உபகரணங்களின் தேய்மானம் மற்றும் பருவகால மாற்றங்களை கையாளும் தன்னியக்க சரிசெய்யும் வழிமுறைகள் இதில் உள்ளன, எனவே செயல்பாட்டு திறனை நிலையாக பராமரிக்க ஆபரேட்டர்கள் தொடர்ந்து அமைப்புகளை கையால் சரிசெய்ய வேண்டிய அவசியம் இல்லை.

மெய்நிகர் ஆற்றல்-விழிப்புணர்வு ASU இயக்கத்திற்கான மாதிரி முன்கூட்டிய கட்டுப்பாடு

மாதிரி முன்கூட்டிய கட்டுப்பாடு (MPC) என்பது செயல்பாட்டு சரிசெய்தலை மட்டும் மீறிச் செல்வது அல்ல; இது ASU இன் நடத்தையை 15–30 நிமிடங்களுக்கு முன்னதாக இயற்பியல்-அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இரட்டைகளைப் பயன்படுத்தி அனுகூலப்படுத்துகிறது. இது வெவ்வேறு மாறும் உள்ளீடுகளை — காற்று உள்ளீட்டின் ஈரப்பதம், டர்பைன் வெளியேற்ற வெப்பநிலைகள் மற்றும் நேர-அடிப்படையிலான மின்சார கட்டணங்கள் — செயலாக்கி, பின்வருவனவற்றிற்கான சிறந்த அமைப்பு மதிப்புகளைக் கணக்கிடுகிறது:

• கிரையோஜெனிக் கம்ப்ரஸர் வெளியீட்டு அழுத்தம்
• எக்ஸ்பாண்டர் பைபாஸ் வால்வு நிலைகள்
• திரவ உற்பத்தி விகிதங்கள்

2022-ல் 37 தொழில்துறை காற்று பிரிப்பு அலகுகளை ஆய்வு செய்தபோது, மாதிரி முன்கூட்டியே கட்டுப்பாடு (MPC) ஒவ்வொரு Nm³ ஆக்ஸிஜன் உற்பத்திக்கும் சுமார் 0.12 முதல் 0.25 kWh வரை ஆற்றல் பயன்பாட்டைக் குறைத்தது கண்டறியப்பட்டது. அதே ஆய்வில், இந்த அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தும்போது உற்பத்தி மாற்றங்கள் சுமார் 40% வேகமாக நிகழ்வதும் குறிப்பிடப்பட்டது. MPC-ஐ வேறுபடுத்துவது, பிரச்சனைகள் ஏற்படுவதற்கு முன்பே அவற்றை முன்கூட்டியே கணிப்பதுதான். எடுத்துக்காட்டாக, பிளாஸ்ட் ஃபொர்னேஸ்களிலிருந்து ஆக்ஸிஜன் தேவையில் ஏற்படும் திடீர் அதிகரிப்புகளின் போது, பாரம்பரிய அமைப்புகள் பெரும்பாலும் தயாரிப்புத் தூய்மையை நிலையாக வைத்திருக்க சிரமப்படுகின்றன. ஆனால் MPC இந்த சூழ்நிலைகளை சுலபமாகக் கையாளுகிறது, ஆற்றலை அதிகமாக செலவழிக்கும் மீட்பு செயல்முறைகளைத் தவிர்க்கிறது. இத்தகைய முன்கூட்டியே சிந்திக்கும் அணுகுமுறை, மொத்த அமைப்பு திறனை மேலாண்மை செய்வதில் வழக்கமான PID கட்டுப்பாட்டியாளர்கள் வழங்க முடியாத ஒன்றை இயக்குநர்களுக்கு வழங்குகிறது.

காற்று பிரிப்பு அலகுகளில் காற்று செறிவூட்டி திறன் மேம்பாடுகள்

சுருக்கப்பட்ட காற்று அமைப்புகள் மொத்த ASU ஆற்றல் செலவின் 70% வரை கணக்கிடப்படுகின்றன—எனவே சுருக்கியை மேம்படுத்துவது திறன் மேம்பாட்டிற்கான அடிப்படையாகும். மூன்று நிரூபிக்கப்பட்ட முறைகள் அளவிடக்கூடிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன:

மாறும் வேக இயக்கங்கள் மற்றும் அமைப்பு முழுவதுமான அழுத்த இழப்பு குறைப்பு

நிலையான வேக கம்ப்ரஸர்களிலிருந்து மாறுபட்ட வேக இயக்கங்களுக்கு மாறுவதன் மூலம், மோட்டார்கள் எப்போதும் தற்போதைய தேவைக்கு ஏற்ப தங்கள் வெளியீட்டை சரிசெய்து கொள்ள முடியும். இந்த அணுகுமுறையை முழு அமைப்பிலும் அழுத்த இழப்புகளைக் குறைப்பதற்கான முயற்சிகளுடன் இணைத்தால், இது மிகப்பெரிய வித்தியாசத்தை ஏற்படுத்தும். உதாரணமாக, உயர் திறன் அலுமினியம் குழாய்களை நிறுவுவது காற்று வேகத்தை வினாடிக்கு 6 மீட்டருக்கு கீழே பராமரிக்க உதவும். மேலும், உல்ட்ராசவுண்ட் கசிவு கண்டறிதல் திட்டங்களையும் குறிப்பிட வேண்டும்; இவை சரியாக ஒப்டிமைஸ் செய்யப்படாத அமைப்புகளில் வீணாகும் ஆற்றலில் சுமார் 25% ஐ ஏற்படுத்தும் மறைந்திருக்கும் இழப்புகளை சமாளிக்கின்றன. ஒவ்வொரு பயன்பாட்டிற்கும் தேவையான அளவிற்கு ஏற்ப சிறிய, ஆனால் புத்திசாலித்தனமான அழுத்த சரிசெய்வுகளை மேற்கொள்வது இந்த முழு அணுகுமுறையை முழுமையாக்கும். 2023 ஆம் ஆண்டில் கம்ப்ரஸர் திறன் தொடர்பான சமீபத்திய ஆய்வுகளின்படி, இந்த ஒருங்கிணைந்த முறைகள் மின்சக்தி நுகர்வை 12% முதல் 18% வரை குறைக்க முடியும்.

வழக்கு ஆய்வு: இரட்டை-திருகு கம்ப்ரஸர் மறுசீரமைப்பு மூலம் 22% ஆற்றல் சேமிப்பு

ஒரு முன்னணி தொழில்துறை உற்பத்தியாளர், IoT-செயல்படும் மையக் கட்டுப்பாட்டிற்கு இணைக்கப்பட்ட VSD-வசதியுடன் கூடிய இரட்டை-திருகு கம்ப்ரஸர்களுடன் பழைய அலகுகளை மாற்றினார். இந்த மாற்று பின்வரும் பலன்களை வழங்கியது:

இந்தத் திட்டம், தயாரிப்புத் தூய்மை அல்லது நம்பகத்தன்மையைப் பாதிக்காமல், காற்றுப் பிரிப்பு அலகுகளின் (ASU) உள்ளார்ந்த ஆற்றல் தீவிரத்தை முடிவுரை செய்யும் முறையிலான பழைய உபகரணங்களை மேம்படுத்துதலை உறுதிப்படுத்துகிறது.

காற்றுப் பிரிப்பு அலகுகளுக்கான குளிர்ச்சிப் பெட்டி மற்றும் குளிரூட்டல் மேம்பாடு

துல்லியமான வெப்பநிலை வடிவமைப்பு மாற்றத்தின் மூலம் ஜூல்-தாம்சன் விளைவை மேம்படுத்துதல்

குளிரூட்டுதலின் திறன் என்பது ஜூல்-தாம்சன் விளைவு எனப்படும் ஒன்றை மேலாண்மை செய்வதைப் பொறுத்தது; இது வாயுக்கள் தமது மொத்த வெப்ப உள்ளடக்கத்தை மாற்றாமல் விரிவடையும்போது குளிர்ச்சியடைவதை விளக்குகிறது. குளிர்ச்சி பெறும் பெட்டியின் பல்வேறு பகுதிகளுக்கு இடையே வெப்பநிலை வேறுபாடுகள் சீரற்ற முறையில் இருந்தால், கம்ப்ரஸர்கள் அவசியமானதை விட அதிக உழைப்பை மேற்கொள்ள வேண்டியிருக்கும், இதனால் ஆற்றல் நுகர்வு சுமார் 15 முதல் 30 சதவீதம் வரை அதிகரிக்கும். சமீபத்திய குளிரூட்டுதல் அமைப்புகள் இந்த பிரச்சனைகளை தொடர்ச்சியான வெப்பநிலை சோதனைகள் மற்றும் உள்ளே நடப்பதை அடிப்படையாகக் கொண்டு தாமாகவே சரிசெய்துகொள்ளும் ஸ்மார்ட் வால்வுகள் மூலம் சமாளிக்கின்றன. இந்த அமைப்புகள் வெப்ப மாற்றிகள் மற்றும் வடிகட்டும் கோபுரங்கள் போன்ற பல்வேறு பிரிவுகளில் தொடர்ந்து அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை தொடர்புகளை ஒத்திசைக்கின்றன. விளைவு என்ன? நைட்ரஜன் செறிவுள்ள பகுதிகளுக்கு தேவையில்லாத அளவுக்கு குளிரூட்டுதல் குறைக்கப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் ஆக்ஸிஜன் பாதைகளுக்கு ஏற்ற வெப்பநிலைகள் பராமரிக்கப்படுகின்றன; இதனால் தயாரிப்பின் தூய்மையை பராமரிக்க தொடர்ந்து சரிசெய்தல் தேவையின்றி முழு அமைப்பும் சீராக இயங்குகிறது.

முடிவுகளில் கம்ப்ரஸர் சுமையைக் குறைத்தல், வெப்ப சுழற்சியைக் குறைப்பதன் மூலம் உபகரணங்களின் ஆயுளை நீட்டித்தல் மற்றும் தயாரிப்பு தரத்தில் ஒருவித மாற்றமின்றி தொடர்ச்சியான தரத்தை பராமரித்தல் ஆகியவை அடங்கும். துல்லியமான சீரமைப்பு மூலம் குளிரூட்டும் ஆற்றல் தேவை 18–22% வரை குறைக்கப்படுகிறது; மாறுபடும் சுமைகளுக்கு ஏற்ப தொடர்ச்சியான சரிபார்வை மூலம் உச்ச செயல்திறன் பராமரிக்கப்படுகிறது — இது நேரடியாக மின்சாரச் செலவுகளையும், கார்பன் உமிழ்வுகளையும் குறைக்கிறது.

காற்று பிரிப்பு அலகுகளுக்கான ஒருங்கிணைந்த ஆற்றல் கண்காணிப்பு மற்றும் தர நிலையீடு

ASU-களில் ஆற்றல் கண்காணிப்பு, சிக்கல்கள் ஏற்படும்போது அவற்றைச் சரிசெய்வதை மட்டுமே நோக்கமாகக் கொண்டிருப்பதிலிருந்து, சிறந்த திட்டமிடல் மூலம் அவற்றை உண்மையில் தடுப்பதை நோக்கமாகக் கொண்டு செயல்பாடுகளை மாற்றுகிறது. நிறுவனங்கள் கம்ப்ரஸர்கள், எக்ஸ்பாண்டர்கள் மற்றும் அந்தப் பெரிய டிஸ்டிலேஷன் காலம்கள் போன்ற முக்கியமான உபகரணங்களில் சப்-மீட்டர்களை நிறுவும்போது, யாரும் கவனிக்காமல் ஆற்றல் எங்கு வீணாகிறது என்பதைக் காட்டும் விரிவான செயல்திறன் பதிவுகள் உருவாகின்றன. இதில் இயந்திரங்கள் மிக அடிக்கடி இயக்கப்படுவது அல்லது காலப்போக்கில் ஹீட் எக்ஸ்சேஞ்சர்கள் அழுக்கடைவது போன்ற விஷயங்களை நினைத்துப் பாருங்கள். இயல்பான நேர டாஷ்போர்டுகள் ஆபரேட்டர்களுக்கு வெவ்வேறு செயல்முறைகள் எவ்வளவு மின்சாரத்தை நுகர்கின்றன என்பதையும், அவற்றிலிருந்து எவ்வளவு தயாரிப்புகள் வெளியேறுகின்றன என்பதையும் துல்லியமாகக் காட்டுகின்றன, எனவே மின்சாரச் செலவுகள் திடீரென உயரும் நேரங்களில் தேவையான சரிசெய்தல்களை மேற்கொள்ள முடிகிறது. கடந்த தரவுகளை மீண்டும் ஆய்வு செய்வது பருவகாலங்களின் போது நிகழும் வழக்கமான மாற்றங்களைக் கண்டறிய உதவுகிறது, மேலும் சத்தியமான மென்பொருள், ஆற்றல் நுகர்வில் பெரும் அதிகரிப்புகளைத் திடீரென ஏற்படுத்தும் முன்னரே சாத்தியமான செயலிழப்புகளைப் பற்றி முன்கூட்டியே எச்சரிக்கை விடுகிறது.

வசதிகளின் செயல்திறனை ISO 50001 தரநிலைகளுடன் அல்லது அவற்றின் முந்தைய சாதனைகளுடன் ஒப்பிடுவது உண்மையான முன்னேற்றங்களை அளவிட உதவுகிறது. இந்த மாற்றங்களைச் செயல்படுத்தும் போது பெரும்பாலான தொழிற்சாலைகள் சுமார் 15 முதல் 20 சதவீதம் வரை ஆற்றல் பயன்பாட்டில் குறைப்பைக் காண்கின்றன, மேலும் பொதுவாக சுமார் 18 மாதங்களில் தங்கள் முதலீட்டை மீட்டெடுக்கின்றன. பொனெமன் நிறுவனத்தின் ஆய்வுகள், இத்தகைய நடைமுறைகளைப் பின்பற்றுவது எதிர்பாராத உபகரண தவறுகளை தோராயமாக 30% வரை குறைக்கும் என்றும், மின்சார பில்களுக்கு மட்டுமே ஆண்டுக்கு ஏறக்குறைய 7,40,000 டாலர்களை நிறுவனங்கள் சேமிக்கும் என்றும் காட்டுகின்றன. நிறுவனங்கள் இந்த முன்னேற்றங்களை நிலைநிறுத்த விரும்பினால், பயிற்சி அமர்வுகளின் போது ஆபரேட்டர்களுக்கு எது சிறப்பாக வேலை செய்கிறது என்பதைக் கற்பிக்க வேண்டும். ஒவ்வொரு டன் திரவ ஆக்ஸிஜனை உற்பத்தி செய்ய தேவையான கிலோவாட்-மணி நேரத்தைக் கண்காணிப்பது போன்ற தெளிவான இலக்குகளை நிர்ணயிப்பது, அனைவருக்கும் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க இலக்கை வழங்குகிறது, மேலும் நேரத்துக்கு நேரம் செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான வாய்ப்புகளை எளிதில் அடையாளம் காண உதவுகிறது.

தேவையான கேள்விகள்

ASU-களில் ஆற்றல் திறன் ஏன் முக்கியமானது?

ஆற்றல் திறன் மிகவும் முக்கியமானது, ஏனெனில் இது இயக்கச் செலவுகளைக் குறைக்கிறது, சுற்றுச்சூழலுக்கான தாக்கத்தை குறைக்கிறது மற்றும் காற்று பிரிப்பு செயல்முறைகளில் நிலையான வளர்ச்சியை மேம்படுத்துகிறது.

தன்னிச்சையாக மாறும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் ASU இயக்கங்களை எவ்வாறு மேம்படுத்துகின்றன?

தன்னிச்சையாக மாறும் கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள், தயாரிப்பு தூய்மையை பராமரிக்கவும் ஆற்றல் வீணாக்கத்தைக் குறைக்கவும் உண்மை-நேர சென்சார் தரவுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு கம்ப்ரஸர் வேகங்கள் மற்றும் பிற இயக்க அமைப்புகளில் உண்மை-நேர சரிசெய்வுகளை மேற்கொள்கின்றன.

மாதிரி முன்கூட்டிய கட்டுப்பாடு (MPC) ASUகளுக்கு எவ்வாறு நன்மை பயக்கிறது?

MPC ஆனது அமைப்பின் செயல்பாட்டை இயக்க மாதிரியாக்கம் செய்வதன் மூலம் இயக்க சிக்கல்களை முன்கூட்டியே கணித்து, ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைக்கவும் செயல்முறை பதிலளிப்பை மேம்படுத்தவும் இயக்க அமைப்பு மதிப்புகளை மேம்படுத்துகிறது.

மாறும் வேக இயக்கிகள் கம்ப்ரஸர் திறனில் எவ்வாறு பங்கு வகிக்கின்றன?

மாறும் வேக இயக்கிகள், தேவைக்கு ஏற்ப கம்ப்ரஸர் மோட்டார் வெளியீட்டை சரிசெய்ய அனுமதிக்கின்றன, இதனால் ஆற்றல் வீணாக்கம் குறைகிறது மற்றும் கம்ப்ரஸர் திறன் மேம்படுகிறது.

என்ன காற்று பிரிப்பு அலகுகள் (ASU-களில்) பிரிக்கப்படுகின்றன?

காற்று பிரிப்பு அலகுகள் (ASU) என்பவை குளிர்ச்சியியல் வடிகட்டும் செயல்முறைகள் மூலம் வளிமண்டல காற்றை அதன் முக்கிய பாகங்களாக, முக்கியமாக ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் ஆகியவற்றாகப் பிரிக்கும் தொழில்துறை வசதிகளாகும்.