中国 (简体中文)
UK (Engels)
ES (Espanol)
FR (Francais)
DE (Deutsch)
NL (Nederlands)
Persluchtsysteem KPI's helpen om de prestaties van uw systeem te volgen en te verbeteren.
Door Pascal van Putten, CEO, VPInstruments.
Het is bekend dat ongeveer 15% van de door luchtcompressoren opgenomen elektrische energie wordt omgezet in perslucht. De overige 85% gaat verloren als warmte. Ondanks dit lage rendement is perslucht nog steeds een zeer populair hulpmiddel in veel industrieën. Gebruikers van persluchtsystemen staan voor de uitdaging een zo hoog mogelijk rendement te halen en de bijbehorende kosten (energie, onderhoud) zo laag mogelijk te houden. Daarom is monitoring de juiste set KPI's tegenwoordig een must voor elke energiemanager of eigenaar van een installatie. In dit artikel verduidelijken we hoe de belangrijkste KPI's kunnen worden bewaakt, en gaan we dieper in op enkele belangrijke KPI's: efficiëntie, drukverlies en lekkage.
Key Performance Indicators (KPI's) zijn variabelen of maatstaven waarmee de prestaties van organisaties, machines en/of processen gericht kunnen worden gemeten en geanalyseerd. Een KPI kan bijvoorbeeld een bepaald productieaantal per tijdseenheid zijn, maar ook de hoeveelheid winst die een bedrijf maakt op een bepaald product.
Een KPI-dashboard is als een vereenvoudigde cockpit voor een piloot van een vliegtuig. Het verschaft tijdig de juiste informatie, waarop u kan vertrouwen bij het nemen van beslissingen. Bijvoorbeeld: als de algemene efficiëntie van het systeem afneemt, kan u de instellingen van uw master controller nader bekijken. Als het verbruik aanzienlijk hoger is dan normaal of u een drukgebeurtenis ziet, moet u kijken naar uw productielijnen of praten met operators in de fabriek. Als het dauwpunt lager ligt, moet de droger worden gerepareerd of onderhouden of moet worden gecontroleerd of de afmetingen correct zijn. Voor elk probleem zijn er vele oplossingen en de KPI's zullen snel vertellen u of de toegepaste oplossing juist was. Bovendien kunnen KPI's worden gebruikt om de ROI op een toekomstige investering te berekenen. Op die manier helpen ze bij het voorspellen van uw toekomstige persluchtgerelateerde energiekosten.
Voor persluchtsystemen zijn enkele belangrijke KPI's:
- Efficiëntie
- Dauwpunt
- Lekkagesnelheid
- Drukverlies
- Kosten per geproduceerd product/onderdeel
Specifiek vermogen (efficiency), lekverlies en drukverlies zijn een goed uitgangspunt voor elk persluchtsysteem, dus dit artikel zoomt verder in op deze drie KPI's: Wat beïnvloedt ze, hoe u ze kan meten en hoe ze te interpreteren.
KPI: Specifiek compressorvermogen/rendement
Het specifieke vermogen van een luchtcompressor is de verhouding tussen het compressorvermogen (de hoeveelheid geproduceerde perslucht) en het stroomverbruik van de compressor. De KPI wordt dus berekend door het ingangsvermogen te delen door het uitgangsdebiet, uitgedrukt in kW/100 cfm of kW/m3/min.
Specifiek vermogen is belangrijk in de volgende situaties:
- activabeheer: wanneer de efficiëntie begint af te wijken van de uitgangssituatie, kan dit worden gezien als een vroeg waarschuwingssignaal (bv. noodzaak van een filtervervanging op een centrifugale machine of interne misleiding van warmtewisselaars).
- Lucht over het hek: In deze contracten is efficiëntie een belangrijk onderdeel van de deal. De compressor moet een vooraf bepaalde X hoeveelheid lucht leveren voor een Y hoeveelheid elektrisch vermogen.
- Naleving: Permanent monitoring wordt wereldwijd steeds belangrijker om milieu- en CO2-reductiedoelstellingen te halen. In dit verband spelen ook overheden een cruciale rol met wetgeving zoals Titel 24 in Californië en de Richtlijn Energie-efficiëntie in Europa.
- Acceptatietests: bij het testen van een compressor in een laboratorium (ISO1217).
- Optimalisatie van het besturingssysteem: Het rendement van een bepaalde reeks compressoren die door een hoofdregelaar worden geregeld, moet overeenkomen met het gemiddelde van de industriële benchmarks.
Totale efficiëntie compressorstation vs. individuele machines
Als het budget voor instrumentatie beperkt is, kan u één flowmeter gebruiken om alle compressoren te controleren. Hierbij wordt het stroomverbruik per compressor gemeten en wordt het debiet op de hoofdleiding gemeten, d.w.z. na de drogers en het buffervat. Het voordeel van het plaatsen van de flowmeter op de hoofdleiding is dat ook het werkelijke persluchtverbruik van de installatie wordt bewaakt. Deze informatie kan worden gebruikt om lekkage te bepalen en om een "vingerafdruk" van de persluchtvraag te maken met behulp van een histogramfunctie.
In dit scenario is het belangrijk het gemiddelde verbruik over voldoende tijd te berekenen, en dit te delen door het gemiddelde stroomverbruik, aangezien laden/lossen schommelingen in de KPI zal veroorzaken. Moderne energiebeheerplatforms kunnen dit verder verfijnen, door het stroomverbruik "laden" en "lossen" op te splitsen en dit op een juiste manier te delen door het debiet. Wij raden aan de efficiëntie te plotten als functie van de luchtvraag, om te zien of uw systeem optimaal draait.
Om een meer gedetailleerd inzicht te krijgen dat nodig is om de compressorsturing te optimaliseren, moet het debiet per compressor worden gemeten. Besteed speciale aandacht aan flowmeter selectie en installatie vanwege de zware omstandigheden in de persleiding van de compressor.
Afhankelijk van de doelstellingen kan men de efficiëntie van de hele luchtcompressieruimte, inclusief luchtbehandelingsapparatuur, of de efficiëntie van elke afzonderlijke compressor controleren.
Totale meetonzekerheid. Voortplanting van fouten. Saai onderwerp?
Totale meetonzekerheid. Voortplanting van fouten. Voor velen van ons zijn dit onderwerpen die we overlaten aan wiskundigen. Ze zijn echter van groot belang bij het bekijken van meetgegevens. Vooral als het gaat om de grote investeringsbeslissingen voor luchtcompressoren mag dit onderwerp niet worden onderschat, en moet grote zorgvuldigheid worden betracht bij het vergelijken van rendementscijfers.
Daarom is het bij monitoring van belang te bepalen welk nauwkeurigheidsniveau aanvaardbaar is. Het vereiste nauwkeurigheidsniveau hangt af van de toepassing en van de omvang van de installatie. Het onderstaande schema toont een (vereenvoudigde) relationele kaart tussen alle betrokken parameters, om een idee te krijgen van de complexiteit van efficiëntiemeting bij volumetrische (d.w.z. zuiger-, schroef-, scroll-) compressoren. In de ISO1217-richtlijn kan men meer lezen over dit onderwerp en andere richtlijnen vinden die u vertellen hoe de resultaten moeten worden geïnterpreteerd, betrouwbaarheidsintervallen, welk type debietmeter moet worden gebruikt, enz.
De totale meetonzekerheid van een meting wordt gedefinieerd als de statistische variatie van een gemeten grootheid. Voor meer informatie hierover verwijzen wij naar de "GUM" (Evaluation of measurement data - guide to the expresion of uncertainty in measurement, 2008).
Figuur 1. Relationeel stroomdiagram dat laat zien hoe het rendement van een volumetrische compressor moet worden gemeten. Het diagram toont alle betrokken parameters en hoe zij het gemeten rendement beïnvloeden.
Systematische fouten en hoe ze zich voortplanten
Elk gemeten signaal heeft zijn eigen onzekerheid. Wat is nu het effect van een systematische fout op het gemeten rendement? Laten we een eenvoudig voorbeeld bekijken. We willen het rendement controleren van een 44 kW machine die vollast draait. We gebruiken een vermogensmeter (± 1% aflezing) en een flowmeter (± 5% aflezing). Wat is de maximale fout in het rendement?
|
|
Max. lezing |
Nominale lezing |
Min. lezing |
Eenheid |
| Flow |
262.5 |
250 |
237.5 |
SCFM |
| Vermogen |
43.6 |
44 |
44.4 |
kW |
| Efficiëntie |
16.6 |
17.6 |
18.7 |
kW/100SCFM |
| Fout |
-6% |
|
6% |
Zoals de tabel laat zien, kan het waargenomen rendement 16,6, 17,6 of 18,7 kW/ 100 SCFM zijn als we de systematische fouten tot het uiterste doorrekenen. Dit is +/- 6%. Stel nu dat de compressorfabrikant de 250 CFM compressor heeft getest, dan is de toegestane afwijking van het rendement ook 6% (zie CAGI-blad). In het ergste geval had u een compressor kunnen kopen met een afwijking van -6% op het uitgangsdebiet. Bij het meten hiervan met een insteeksonde (+/-5%) moet u oppassen dat hij niet te snel tot de conclusie komt dat de compressor fout is, of dat de flowmeter goed is en omgekeerd.
Wat is het effect van een verkeerd efficiëntiegetal op de waargenomen jaarlijkse kosten? In dit voorbeeld, bij een kostprijs van 0,06 $/kWh en 8760 jaarlijkse draaiuren, is de "geldtolerantie" +/- 1400 USD per jaar voor deze compressor. Dit kan gevolgen hebben voor de besluitvorming op uw : Elke (belangrijke) beslissing gebaseerd op minder dan +/- 1400 USD energiebesparing zou gebaseerd kunnen zijn op systematische fouten, zodat het een "verkeerde" beslissing zou kunnen zijn. Als dit een hoogtemeter van een vliegtuig zou zijn, en u de piloot die dat vliegtuig bestuurt... wat zou u doen als de hoogtemeter +/- 140 voet nauwkeurig is? Je wilt waarschijnlijk op minimaal 280 voet blijven (2 x de fout). En dit geldt ook voor het nemen van beslissingen voor deze compressor; als de verwachte kosten als gevolg van slechte efficiëntie meer dan 2800 USD per jaar zullen bedragen, is het tijd om iets te doen.
Lees verder over 3 andere KPI's in het oorspronkelijke artikel op Compressed Air Best Practice.
Ontvang een gratis presentatie voor u en uw team over de voordelen van permanente monitoring
Permanente monitoring van uw perslucht en andere utilties is de sleutel tot maximale energiebesparing. Het brengt vele voordelen met zich mee, zoals het bovenstaande voorbeeld laat zien, waaronder op gegevens gebaseerde investeringsbeslissingen, alarmen, een verhoogd bewustzijn en in sommige gevallen zelfs een verhoging van de productie. De deskundigen van ons team verzorgen gratis een online presentatie voor u en uw team over de voordelen van permanente monitoring. Geïnteresseerd? Maak vandaag nog een afspraak!
