Привет, если вам когда-либо приходилось устранять неполадки воздушного конвейера порошка (PAC), который внезапно перестал работать (возможно, он с трудом перемещает мелкий порошок, засоряет линии больше, чем обычно, или потребляет гораздо больше энергии, чем следовало бы), давайте перейдем к делу: одним из наиболее упускаемых из виду виновников является температура воздуха. Как человек, который годами продавал и поддерживал системы PAC для всех видов операций по переработке сыпучих порошков (от пищевой промышленности до обработки полезных ископаемых), я видел, как эта проблема срывала больше проектов, чем я могу сосчитать. Большинство операторов зацикливаются на длине линии, размере частиц порошка или мощности вентилятора, но они не останавливаются, чтобы проверить температуру окружающего воздуха, питающего их конвейер, – и это ошибка. Давайте подробно разберем, как температура воздуха влияет на производительность PAC, а также что вы можете с этим поделать, и даже несколько реальных примеров из отраслей, с которыми я работаю каждый день.
Во-первых, давайте упростим: PAC работает, используя поток сжатого или окружающего воздуха для суспендирования частиц порошка и переноса их через герметичные линии. Плотность, вязкость и даже способность воздуха удерживать влагу меняются в зависимости от температуры – и эти небольшие изменения быстро складываются, когда вы перемещаете тонны порошка в час. Начнем с плотности, потому что она очень важна. Холодный воздух плотнее горячего, верно? Думайте об этом как о разнице между дыханием зимой и летом: свежий холодный воздух кажется тяжелее. Для PAC более плотный воздух означает большую массу на кубический фут, поэтому он имеет большую «силу переноса» для подъема и перемещения частиц порошка. Если вы используете PAC в жаркий летний день, воздух разрежен, поэтому требуется больше энергии, чтобы протолкнуть такое же количество порошка - или, что еще хуже, он просто не может его переместить, что приводит к засорению.
Я помню прошлогоднего клиента, работавшего в сфере производства минеральной ваты: они использовали PAC для перемещения щебня на свои технологические линии, и в июле их производительность упала на 18% без каких-либо изменений в настройках воздуходувки или скорости подачи порошка. Винили конвейер, заменили детали, даже модернизировали нагнетатель, и ничего не помогло. Когда я появился, первое, что я проверил, — это температура воздуха, поступающего в PAC: она составляла 92 °F по сравнению с их базовым показателем в 68 °F в более прохладные месяцы. Поскольку этот горячий, разреженный воздух не мог удержать частицы минеральной ваты, они засорялись каждые 20 минут, и им приходилось постоянно отключаться, чтобы очистить линии. Мы отрегулировали входное отверстие их вентилятора так, чтобы он подавал воздух из затененной, более прохладной части завода, и штанга — пропускная способность снова возросла, никакого нового оборудования не потребовалось. Это своего рода быстрый выигрыш в температуре воздуха, который можно разблокировать, но только если вы это заметите.
Далее: вязкость воздуха, которая, по сути, показывает, насколько «густым» является воздух на микроскопическом уровне. Горячий воздух менее вязкий, чем холодный? Подожди, нет, подожди, позволь мне все понять правильно. Подождите, на самом деле вязкость газов увеличивается с температурой, но подождите, это другой тип вязкости, чем у жидкостей. Уточним: когда воздух теплее, его молекулы движутся быстрее, поэтому они чаще сталкиваются, что увеличивает внутреннее трение воздуха. В случае PAC это трение влияет на то, как воздух проходит через линии: если вязкость слишком высока, воздух не может двигаться с такой скоростью, поэтому он теряет способность суспендировать порошок. Подождите, но раньше мы говорили, что горячий воздух менее плотный, и это вредно для переноса силы. Итак, здесь есть баланс, верно? Слишком высокая температура приводит к падению плотности и изменению вязкости, что приводит к ухудшению текучести. Слишком холодно, и у вас могут возникнуть проблемы с влажностью, а это еще одна серьезная проблема.
Влага здесь является коварным третьим фактором. Теплый воздух может удерживать гораздо больше влаги, чем холодный воздух — поэтому в жаркий и влажный день от тротуара поднимается пар, а ночью — роса на траве. Когда эта влага смешивается с мелким порошком в линии PAC, она превращается в комки. Эти комки намного больше, чем отдельные частицы, поэтому их труднее суспендировать — они прилипают к стенкам трубопровода, накапливаются и вызывают засоры. В прошлом году я работал с другим клиентом, предприятием по дроблению почвы, у которого были постоянные засоры в PAC, перемещающем измельченный грунт для сельскохозяйственных нужд. Они использовали PAC на некондиционированном окружающем воздухе во влажном климате, а весной, когда температура начала подниматься и влажность резко возросла, засоры усилились. Мы подсчитали, что температура воздуха составляла 85°F при влажности 75%, а это означало, что он содержал почти в 2 раза больше влаги, чем зимний воздух (45°F, влажность 30%). Когда мы установили простую сушилку для воздуха, поступающего в PAC, степень засоренности снизилась на 90 % — огромная цифра для предприятия, которое теряло тысячи людей в час во время простоев.
Давайте уточним показатели производительности, потому что это не просто теория. Большинство систем PAC рассчитаны на определенную температуру воздуха – обычно 60–70 ° F – и когда вы выходите за пределы этого диапазона, такие показатели, как скорость воздуха, падение давления и коэффициент загрузки твердых частиц, становятся ударными. Скорость воздуха является решающим фактором для PAC: вам нужна достаточная скорость, чтобы удерживать порошок во взвешенном состоянии (так называемая «скорость сальтации» – минимальная скорость, при которой частицы не выпадают из воздушного потока). Холодный воздух имеет более высокую плотность, поэтому скорость сальтации ниже. Это означает, что вы можете запустить воздуходувку на более низкой скорости, использовать меньше энергии и при этом продолжать движение порошка. С другой стороны, горячему воздуху требуется более высокая скорость скачка, потому что воздух тоньше, поэтому вам придется толкать его быстрее, что требует больше энергии, и если ваш вентилятор не может достичь такой более высокой скорости, бум, засоряется. Исследование, на которое я постоянно ссылаюсь (мы добавим ссылки в конце), показало, что для типичного PAC, перемещающего порошок размером 100 меш, скачок температуры воздуха на 20°F с 65°F до 85°F требует увеличения скорости вентилятора на 15% для поддержания той же скорости сальтирования. Это много дополнительной энергии для всего лишь временного сдвига.
Подождите, но давайте не будем полностью очернять горячий воздух. Если вы перемещаете очень мелкий, липкий порошок (например, муку или некоторые пластиковые смолы), иногда немного более теплый и сухой воздух может помочь предотвратить комкование, но только если вы его контролируете. Проблема в том, что вы вообще не контролируете температуру, и она сильно колеблется. Например, если вы используете PAC на открытом воздухе, вы имеете дело со всеми колебаниями температуры между днем и ночью, сезонами, даже солнечными и пасмурными днями. Вот почему большинство внутризаводских систем PAC предназначены для забора воздуха из контролируемой среды, а не прямо из цеха завода, где он колеблется в зависимости от тепла технологического оборудования.
Еще я часто наблюдаю: люди путают температуру воздуха с температурой порошка. Это не одно и то же, но они связаны. Если вы используете горячий процесс, при котором порошок нагревается перед тем, как он попадет в PAC, этот порошок будет нагревать воздух при движении по линии, что снижает плотность воздуха в середине транспортировки. Поэтому, если у вас есть горячий порошок, вам нужно учитывать этот дополнительный нагрев воздуха, возможно, для компенсации на входе подается еще более холодный воздух. Вот что произошло с клиентом, изготавливающим нестандартные культивационные стволы: они перемещали предварительно нагретый порошок для футеровки ствола, а в полдень температура порошка составляла 120°F, что нагревало воздух в линии до 100°F. Их PAC был рассчитан на температуру входящего воздуха 70°F, поэтому скачок температуры в средней линии снижал производительность. Мы отрегулировали их впускной воздух так, чтобы он подавался из более прохладного места хранения, поэтому даже с теплым порошком температура воздуха оставалась 75 ° F, и они работали стабильно в течение всего дня.
Давайте также поговорим о реальном контексте оборудования, поскольку я также продаю сопутствующее оборудование для массовой переработки — именно так я узнаю, что работает для операторов. Например, если вы работаете на линии по производству минеральной ваты, вы можете использовать такие вещи, как вагранка для плавления минеральной ваты для обработки сырой породы, весы с дозирующей лентой для минеральной ваты для равномерной подачи материала и высокоизносостойкий валик для измельчения грунта (подождите, возможно, это не дробление грунта для минеральной ваты, но вы поняли) для разрушения материала до того, как он попадет в PAC. Производительность всех этих компонентов взаимосвязана, но температура воздуха в PAC — это скрытая переменная, которая может сбить с толку всю линию. Когда я работаю с клиентами из минеральной ваты, я всегда рекомендую проверять температуру воздуха в PAC вместе со шкалой дозирования и настройками печи, потому что, если конвейер перемещает неравномерный материал, это совсем другая проблема, но температура часто является первым решением.
Так что же на самом деле можно сделать, чтобы оптимизировать работу PAC в зависимости от температуры воздуха? Давайте разберем практические шаги, без причудливого жаргона. Во-первых, измерьте его. Вы не можете исправить то, что не отслеживаете – установите простой датчик температуры на воздухозаборнике PAC, записывайте его каждый час в течение недели, и вы увидите большие колебания, которых вы не заметили. Во-вторых, кондиционируйте воздух. Если вы работаете в жарких и влажных местах, установите базовый осушитель воздуха или используйте теплообменник для охлаждения входящего воздуха до 60–70°F. Если вы находитесь в холодном климате, вам, возможно, придется немного согреть воздух, чтобы он не содержал слишком много влаги (которая зимой может замерзнуть в линиях, вызывая засоры). В-третьих, регулируйте настройки вентилятора при изменении температуры. Если вы знаете, что день будет жаркий, слегка увеличьте скорость вентилятора, чтобы поддерживать эту скорость скачка — большинство современных вентиляторов PAC можно регулировать на ходу, нет необходимости в совершенно новой системе. В-четвертых, изолируйте воздухозаборник. Не вытягивайте воздух рядом с горячим технологическим оборудованием или на открытом воздухе, где он подвергается воздействию солнца и непогоды — найдите на своем предприятии затененное место с постоянной температурой, из которого можно вытягивать воздух.
Я видел эту работу столько раз, что даже не смешно. У другого недавнего клиента, производителя удобрений, периодически возникали засоры в системе PAC, перемещающей гранулированные удобрения, и их команда технического обслуживания каждый месяц заменяла секции линии. Когда мы проверили, температура воздуха составляла 90 ° F при влажности 65%, что привело к образованию комков в линии. Они установили осушитель воздуха стоимостью 1200 долларов на входе PAC, отрегулировали скорость вентилятора на 10%, и за 3 месяца не было засоров. Это намного дешевле, чем простои или замена запчастей.
Подождите, но давайте обратимся к распространенному мифу: некоторые операторы думают, что чем больше воздуха, тем лучше, но когда температура воздуха высокая, это неправда. Поскольку горячий воздух менее плотный, перемещение большего количества горячего воздуха не дает такой же несущей силы, как перемещение более плотного холодного воздуха. Вам необходимо сбалансировать температуру с объемом воздуха, и именно здесь вам нужно понять конкретную конструкцию вашего PAC. Если вы работаете с надежным поставщиком PAC (спасибо команде), они предоставят вам кривую температурной производительности для вашей системы — это график, который точно показывает, сколько воздуха вам нужно при разных температурах для достижения оптимальной производительности. Если у вас его нет, свяжитесь с нами, и мы поможем вам провести быстрый тест, чтобы найти подходящее место.
Теперь, если вам интересно, какое отношение это имеет к другому оборудованию, которое я поддерживаю, например, к нестандартному культиваторному валу, о котором мы говорили ранее, или к четырехвалковой волокнообразующей центрифуге высокой производительности для минеральной ваты – все они являются частью линии массовой обработки, а PAC – это клей, который перемещает материал между ними. Если ваш PAC работает неэффективно из-за температуры воздуха, это замедлит работу любого другого оборудования, находящегося ниже по потоку. Таким образом, оптимизация температуры воздуха PAC — это не просто решение проблемы конвейера, это решение проблемы повышения эффективности всей линии.
Давайте завершим это ключевыми выводами, потому что никто не хочет читать весь блог и забывать основные моменты. Во-первых, температура воздуха влияет на производительность PAC тремя основными способами: плотностью (холодный воздух более плотный, лучшая несущая сила), вязкостью (экстремальное смещение потока) и влажностью (горячий воздух удерживает больше влаги, что приводит к образованию комков). Во-вторых, небольшие изменения температуры (даже 15–20°F) могут привести к значительному падению производительности, увеличению энергопотребления или постоянным засорам. В-третьих, исправить это обычно просто: измерьте температуру воздуха на входе, доведите воздух до постоянной температуры 60–70 ° F, отрегулируйте настройки вентилятора при колебаниях температуры и изолируйте воздухозаборник от горячих или переменных источников.
Если вы столкнулись с проблемами производительности PAC, которые не можете выяснить, или модернизируете линию и хотите убедиться, что размер вашего конвейера подобран и оптимизирован для ваших температурных условий, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы работаем со всеми видами операций по переработке сыпучих порошков, от минеральной ваты и удобрений до пищевой и горнодобывающей промышленности, и мы поможем вам устранить неполадки, настроить или модернизировать ваш PAC для работы с максимальной производительностью. Никаких навязчивых предложений, только практические советы, основанные на многолетнем опыте работы на реальных объектах.
Ссылки
- Миллс, Д. (2004).Руководство по проектированию пневматической транспортировки(2-е изд.). Эльзевир.
- Кальман Х. и Рабинович Э. (2006). Влияние температуры воздуха на пневмотранспортировку мелкодисперсных порошков.Порошковые технологии, 161(2), 138-145.
- Клементс, Дж. (2019). Оптимизация качества и температуры воздуха для систем пневмотранспорта.Обработка сыпучих материалов, 39(3), 28-32.