با بازنگری در نیازهای سیستم و انتخاب دقیق و مناسبِ قطعات مورد استفاده، کارخانجات می‌توانند هزینه‌های خود را کاهش دهند و بهره‌وری را افزایش دهند.
نشتی‌ها را پیدا و برطرف کنید
سیستم‌های پنوماتیکی اغلب ذاتاً ناکارآمد در نظر گرفته می‌شوند و به همین دلیل، معمولاً تلاش زیادی برای بهینه‌سازی آن‌ها صورت نمی‌گیرد. اما این مقاله نشان می‌دهد که برخلاف تصور رایج، راهکارهای مؤثری برای ارتقاء عملکرد این سیستم‌ها وجود دارد—راهکارهایی که نه‌تنها بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهند، بلکه موجب بهبود عملکرد کلی تجهیزات و افزایش عمر مفید آن‌ها نیز می‌شوند. نکته امیدوارکننده اینجاست که با وجود منابع متعدد اتلاف انرژی در سیستم‌های پنوماتیکی، اجرای این راهبردها می‌تواند مصرف انرژی را تا ۳۵ درصد کاهش دهد.
اگرچه نشت‌ها در سیستم‌های پنوماتیکی بسیار رایج هستند، اما این بدان معنا نیست که قابل رفع نباشند. آمار وزارت انرژی ایالات متحده نشان می‌دهد که میانگین میزان نشت هوای فشرده در کارخانه‌ها بین ۳۰% تا ۳۵% است.
خوشبختانه بسیاری از این نشت‌ها قابل تعمیر یا حتی پیشگیری هستند. از میان نقاط مختلف بین کمپرسور و بار که نشت رخ می‌دهد، شیرها و سیل‌ها دو بخش اصلی برای بهبود هستند. سیل‌های خراب باید اولین نقطه‌ای باشند که بررسی می‌شوند. همچنین، درک ماهیت نشت‌ها برای انتخاب بهترین شیر برای کار بسیار مهم است.
برخی از طراحی‌های شیرها، مانند شیرهای لامپ‌اسپول با سیل‌های فلزی، به طور ذاتی نشت داخلی دارند که در هنگام تأمین هوا به شیر، ثابت است. نصب شیرهایی با سیل‌های نرم می‌تواند به طور قابل توجهی نشت را کاهش دهد.
با این حال، باید توجه داشت که مصرف هوا در شیرهای لامپ‌اسپول و شیرهای فلزی در حین عملیات تغییر نمی‌کند. از طرف دیگر، سیل نرم در زمان انتقال باز (وقتی شیر جابجا می‌شود) صدها برابر بیشتر از شیرهای لامپ‌اسپول و فلزی نشت ایجاد می‌کند. بنابراین، نشت کل هوا می‌تواند با انتخاب نوع صحیح شیر برای کاربرد، بهینه‌سازی شود.
شرایط محیطی، مانند دما، رطوبت و روانکاری، همه در نرخ نشت سیل‌ها تأثیر دارند. سیستم‌های پنوماتیکی در مناطق با ریسک بالای آلودگی می‌توانند از سرمایه‌گذاری در سیل‌های مقاوم مانند ویتون، تفلون یا پلی‌اورتان به طور قابل توجهی بهره‌مند شوند.
عملکرد صحیح کمپرسور
پس از رفع نشت‌ها، کمپرسورها بزرگ‌ترین بخش قابل بهبود هستند. وزارت انرژی ایالات متحده در یک مطالعه در سال ۲۰۱۲ گزارش داد که تولیدکنندگان سالانه بیش از ۵ میلیارد دلار صرف انرژی برای سیستم‌های هوای فشرده می‌کنند. این نباید تعجب‌آور باشد چون کمپرسورها ستون فقرات سیستم‌های پنوماتیکی هستند.
تولیدکنندگانی که سیستم تأمین هوای فشرده خود را بهینه‌سازی کرده‌اند، توانسته‌اند مصرف انرژی هوای فشرده خود را بین ۲۰% تا ۳۵% کاهش دهند.
تشریح روش‌های افزایش کارایی کمپرسور از حیطه این مقاله خارج است. با این حال، وزارت انرژی دستورالعمل‌هایی برای تعیین هزینه هوای فشرده در کارخانه‌ها و نکات برای کاهش مصرف انرژی کمپرسور ارائه می‌دهد.
بهینه‌سازی اندازه اجزا
مهم است که از ابتدا زمان بگذارید تا اجزای سیستم پنوماتیکی به درستی اندازه‌گیری شوند، زیرا اندازه هر جزء بر سایر بخش‌های سیستم تأثیر می‌گذارد. خرید شیرهای کنترل کوچک‌تر ممکن است هزینه خرید را کاهش دهد، اما در طول زمان هزینه بیشتری خواهد داشت. شیرهای کنترل کوچک‌تر نیاز دارند تا کمپرسور هوای بیشتری پمپ کند تا فشار مناسب را به عملگرها برساند، که این امر منجر به تقاضای انرژی بیشتر در بلندمدت می‌شود.
مشکل دیگر، بزرگ‌سازی بیش از حد سیلندرها است. گاهی اوقات برای جبران نوسانات فشار و از دست دادن هوا، بزرگ‌سازی لازم است؛ اما اجزای خیلی بزرگ یکی از بزرگ‌ترین اتلاف‌های انرژی در سیستم‌های پنوماتیکی هستند.
برای مثال، یک سیلندر ۳ اینچی بیش از دو برابر حجم هوای یک سیلندر ۲ اینچی نیاز دارد. با این حال، این ظرفیت اضافی ممکن است لازم نباشد. برای جلوگیری از بزرگ‌سازی بیش از حد، مهم است که به یاد داشته باشیم بیشتر بارها و سرعت‌ها تنها به ۲۵% ظرفیت اضافی نیاز دارند تا عملکرد صحیحی داشته باشند. با انتخاب اندازه‌گذاری مناسب، کارایی سیلندر می‌تواند تا ۱۵% بهبود یابد.
برای کمک به محاسبات و ملاحظات متعدد در اندازه‌گیری صحیح اجزا، نرم‌افزارها، محاسبات آنلاین و حتی اپلیکیشن‌های آیفون وجود دارند که می‌توانند در اندازه‌گذاری اجزا کمک کنند. با صرف زمان بیشتر برای درک نیازهای واقعی سیستم، صرفه‌جویی می‌تواند قابل توجه باشد.
استفاده از فشار مناسب
از دست دادن مقدار کمی از فشار هوا به دلیل نوسانات استفاده، مقاومت جریان لوله‌ها و شیرها و عوامل دیگر امری اجتناب‌ناپذیر است. با این حال، بسیاری از این اتلاف‌ها با اطمینان از اینکه فاصله بین کمپرسور هوا یا نقطه تأمین هوا و عملگر بیشتر از حد لازم نباشد، قابل پیشگیری است.
سیستمی که از لوله‌های کوتاه‌تر استفاده می‌کند، مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. لوله‌کشی بین شیرهای کنترل و سیلندرها باید در صورت امکان کمتر از ۱۰ فوت باشد. وقتی فاصله بیشتر است، ممکن است توانایی موقعیت‌دهی درست بار بدون فشار اضافی دچار مشکل شود.
اطمینان از اینکه عملگر تنها از فشار مورد نیاز برای انجام وظیفه استفاده می‌کند، راه دیگری برای بهبود کارایی انرژی است. اغلب سیستم‌ها طوری طراحی می‌شوند که فشار بیشتر از نیاز به عملگر تحویل دهند، زیرا کارایی انرژی مد نظر قرار نمی‌گیرد، فقط عملکرد سیستم اهمیت دارد.
تنظیم برگشت
تأمین فشار صحیح برای برگشت stroke معمولاً در هنگام بهینه‌سازی سیستم‌های پنوماتیکی برای کارایی انرژی نادیده گرفته می‌شود. بیشتر کاربردها معمولاً بار را در یک جهت حرکت می‌دهند، اما ماشین‌ها همان مقدار فشار را برای برگشت stroke همانطور که برای stroke کاری نیاز دارند، مصرف می‌کنند.
راه‌های مختلفی برای بهبود کارایی برگشت stroke وجود دارد. یک عملگر برگشت فنری در یک سیلندر تک‌عملی معمولاً برای strokeهای کوتاه خوب عمل می‌کند. در این سیستم، شیر کنترل فشار را برای قسمت کاری stroke فراهم کرده و سپس هوا را تخلیه می‌کند. برای برگشت stroke، فنر یا گاهی وزن مکانیزم خود سیلندر را به موقعیت شروع باز می‌گرداند.
