Comment augmenter l'efficacité du compresseur d'air

Efficacité du compresseur d'air

Quels sont les facteurs qui affectent l’efficacité énergétique des compresseurs d’air ? Ces facteurs incluent le type, le modèle, la taille, la puissance nominale du moteur, la conception du système, le mécanisme de contrôle, l'utilisation et le calendrier de maintenance. Les principales causes d'inefficacité de la compression de l'air sont l'augmentation de la température de l'air comprimé et la perte de chaleur due au frottement provoqué par les nombreuses pièces mobiles du système.

Lorsqu'il s'agit de l'efficacité du compresseur d'air, il est essentiel de vérifier l'ensemble du système, y compris le compresseur d'air lui-même et la conduite d'alimentation, le réservoir d'air, le sécheur d'air, le réservoir et le refroidisseur final. Vous pouvez économiser de l'énergie et de l'argent en effectuant les réglages appropriés sur votre système d'air comprimé.

Quels facteurs contribuent à l’inefficacité d’un compresseur d’air ?

De nombreux facteurs peuvent contribuer à un compresseur d’air inefficace. Les performances du compresseur d'air peuvent devenir moins efficaces avec le temps lorsque l'un des facteurs suivants entre en jeu :

a) Mauvaise absorption de la qualité de l'air

Si l’air entrant est trop chaud, contient des impuretés ou présente une humidité élevée, l’efficacité du compresseur d’air peut être considérablement réduite.

b) Contrôle de la pression d'air incohérent

La commande du compresseur d’air fournit une pression élevée incohérente ou constante. Lorsque les compresseurs d’air fonctionnent près de la pression maximale, ils exercent davantage de pression sur le système et réduisent son efficacité.

c) Défauts du système de conception

Des défauts dans la conception du système peuvent conduire à des compresseurs d’air inefficaces. Les défauts de conception peuvent inclure :

• Systèmes de distribution mal dimensionnés.
• Manque de systèmes de récupération.
• Augmentation du gaspillage de chaleur.
• Coudes inutiles dans la tuyauterie.
• Fuites non réparées.

d) Inadéquation du compresseur d'air

Le compresseur d'air doit être adapté ou ajusté de manière adéquate aux besoins en air comprimé de l'équipement. Lorsqu'un compresseur d'air n'est pas adapté à l'application, son efficacité et ses performances globales peuvent être considérablement réduites.

e) Chute de pression

Une chute de pression dans un système de compresseur d'air peut affecter considérablement l'efficacité du compresseur d'air. Des tuyaux mal dimensionnés, un excès d’humidité, des filtres sales ou des distances de déplacement aériennes excessives peuvent provoquer des chutes de pression.

f) Maintenance imprévue

Une maintenance imprévue peut entraîner une usure prématurée du système, augmentant ainsi les coûts de réparation. En raison du nombre de pièces mobiles et de l’utilisation intensive de ces systèmes, le fait de ne pas établir un programme d’entretien régulier peut conduire à des compresseurs d’air inefficaces.

Comment augmenter l'efficacité du compresseur d'air

L'augmentation de l'efficacité du compresseur d'air commence souvent par l'identification de la cause de l'usure du système. Les compresseurs économes en énergie s'appuient sur des commandes et une conception pour offrir une efficacité maximale.

Les systèmes de compresseur d'air les plus efficaces nécessitent des commandes correctement ajustées, fonctionnant à une pression proche de la pression minimale et une conception de système bien entretenue et adaptée à l'application.

Améliorer l’efficacité du système en :

• Améliorer la qualité de l'air d'admission.
• Commandes de compresseur d'air assorties.
• Améliorer la conception du système.
• Tenez compte des besoins en air comprimé.
• Minimiser la chute de pression.
• Entretenez votre compresseur.

En utilisant ces méthodes pour augmenter l’efficacité du compresseur, vous pouvez également améliorer les performances et la durée de vie de votre compresseur d’air.

1) Améliorer la qualité de l’air d’admission

Trois composants d'un système de compression d'air affectent les performances :

une température

La température de l'air d'admission détermine la densité de l'air. L’air froid nécessite moins d’énergie pour être compressé, il est donc beaucoup plus efficace de le pomper dans un système de compresseur d’air. Évitez l’air chaud, moins dense, car il peut réduire considérablement votre productivité.

b)Composition

Une entrée d'air propre garantit que l'air comprimé peut traverser le système plus facilement. La saleté, la poussière ou d'autres impuretés présentes dans l'air peuvent s'accumuler à l'intérieur du compresseur d'air. Ces contaminants peuvent pénétrer dans des composants vitaux, provoquant une usure et réduisant la capacité de stockage.

c) Humidité

L'humidité peut être nocive pour les systèmes de compression d'air car elle peut s'accumuler à l'intérieur du système, provoquant la rouille des composants. Cela peut entraîner une usure, des fuites et une capacité de stockage réduite. L'air sec est moins susceptible d'endommager votre système de compression d'air et les outils qui fonctionnent pendant leur utilisation.

2) Contrôle du compresseur d'air correspondant

Les commandes du compresseur d'air adaptent la puissance du compresseur aux besoins d'un système de compresseur, qui peut comprendre un seul compresseur ou plusieurs compresseurs. De tels contrôles sont essentiels à l’efficacité et aux hautes performances des systèmes de compresseurs d’air.

Les systèmes à air comprimé sont conçus pour maintenir une plage de pression spécifique et fournir des volumes d'air qui varient en fonction des besoins de l'utilisateur final. Lorsque la pression atteint un certain niveau, le système de contrôle réduit la puissance du compresseur. En revanche, si la pression chute, la puissance du compresseur augmente.

Les systèmes de contrôle les plus précis peuvent maintenir une pression moyenne faible sans descendre en dessous des exigences du système. Ne pas respecter la configuration système requise peut entraîner une panne de l'appareil. C'est pourquoi il est si important d'adapter les contrôles du système à la capacité de stockage.

Les commandes suivantes contribuent à améliorer l’efficacité des compresseurs individuels :

• En fonction de la pression, les commandes de démarrage et d'arrêt allument et éteignent le compresseur.
• La fonction de chargement et de déchargement décharge le compresseur jusqu'à la pression de décharge.
• Le contrôle modulant gère la demande de débit, tandis que le contrôle multi-étapes permet au compresseur de fonctionner dans des conditions de charge partielle.
• La double commande double et automatique permet la sélection du démarrage/arrêt ou du chargement/déchargement.
• La cylindrée variable peut fonctionner dans deux ou plusieurs conditions de charge partielle.
• Les variateurs de vitesse ajustent en permanence la vitesse du moteur pour répondre aux exigences changeantes de la demande.
• Les systèmes équipés de plusieurs compresseurs utilisent la commande principale du système pour coordonner toutes les fonctions nécessaires à l'optimisation de l'air comprimé.
• Les commandes principales du système peuvent coordonner les systèmes d'air comprimé lorsque la complexité dépasse les capacités des commandes locales et du réseau. De tels contrôles peuvent surveiller les composants du système et les données de tendance pour améliorer les fonctions de maintenance.
• Les contrôleurs de pression et de débit stockent l’air à une pression plus élevée, qui peut être utilisée ultérieurement pour répondre aux fluctuations de la demande.

Un système bien conçu doit utiliser les éléments suivants :

• Contrôle de la demande
• Stockage
• Bon emplacement du signal
• Contrôle du compresseur

L'objectif principal de ces systèmes est de fournir de l'air comprimé à la pression constante la plus basse tout en supportant les fluctuations de l'air comprimé haute pression stocké.

Avec plusieurs compresseurs, le contrôle séquentiel peut satisfaire la charge du système en faisant fonctionner les compresseurs tout en les mettant hors ligne lorsqu'ils ne sont pas nécessaires pour répondre à la demande. Les contrôles réseau aident également à gérer la charge sur l’ensemble du système.

3) Améliorer la conception du système

Voici six façons d’améliorer la conception de votre système de compresseur d’air.

a) Redresser le chemin

Des conduites de transfert étroites ou des coudes prononcés dans ces conduites de transfert peuvent entraîner une augmentation de la friction et une chute de pression dans le système, ce qui signifie que moins de pression atteint le point d'utilisation. Une meilleure conception, sans autant de courbures ni de boucles, devrait générer plus de pression en utilisant la même quantité d'énergie.

b) Économisez de l'énergie lorsque vous en avez besoin

Les réservoirs ou récepteurs de stockage peuvent amortir les changements de demande à court terme et réduire les cycles marche/arrêt. Les réservoirs de stockage empêchent également la pression du système de descendre en dessous des exigences de pression minimales lorsque la demande est la plus élevée. Une chute de pression peut entraîner une augmentation de la pression du système, entraînant un gaspillage de pression d'air. La taille du réservoir de stockage dépend de la puissance du compresseur. Par exemple, un compresseur d’air de 60 chevaux nécessite un réservoir d’air de 60 gallons.

c) Air d'admission frais

Puisqu’il faut moins d’énergie pour comprimer l’air froid que l’air chaud, vous pouvez réduire l’énergie nécessaire à la compression en déplaçant l’entrée du compresseur vers une zone ombragée à l’extérieur. Par exemple, une réduction de 20 degrés Fahrenheit peut réduire les coûts d’exploitation de près de 3,8 pour cent.

d) Utilisez plusieurs petits compresseurs

Les gros compresseurs d'air peuvent être inefficaces car ils consomment plus d'énergie par unité lorsqu'ils fonctionnent à charge partielle. Un tel système pourrait bénéficier de l’utilisation de nombreux compresseurs plus petits avec contrôle séquentiel, permettant d’arrêter certaines parties du système en éteignant seulement certains compresseurs.

e) Récupération de la chaleur perdue

La chaleur résiduelle peut être utilisée pour faire bouillir de l’eau pour le chauffage des locaux et pour chauffer l’eau. Une unité de récupération de chaleur correctement conçue peut récupérer 50-90% de l'énergie électrique utilisée dans la compression de l'air.

f) Situé à proximité d'une zone à forte demande

En plaçant les récepteurs d'air à proximité des sources de forte demande, il est plus facile de répondre à la demande en réduisant la capacité globale du compresseur.

4) Tenez compte des besoins en air comprimé

a) Vérifiez le profil de charge

Un système d’air comprimé correctement conçu doit tenir compte de la courbe de charge. Le système doit fonctionner efficacement à charge partielle si la demande en air varie considérablement. Plusieurs compresseurs permettront une utilisation énergétique plus économique lorsque la demande fluctue considérablement.

b) Minimiser les besoins humains

La demande artificielle est la quantité d'air excédentaire requise pour une utilisation non réglementée lorsque la pression utilisée est supérieure à celle requise pour l'application. Le système produit de l'air neuf si une application nécessite 50 psi et reçoit 90 psi. Les régulateurs de pression d'utilisation finale peuvent minimiser les demandes artificielles.

c) Déterminer la pression correcte requise

Le niveau de pression requis doit tenir compte des pertes du système dans les filtres, la tuyauterie, les séparateurs et les sécheurs. L'augmentation de la pression de refoulement augmentera le besoin d'utilisations irrégulières, telles que des fuites. En d’autres termes, une pression accrue entraînera des inefficacités. Par exemple, une augmentation de deux psi de la pression du collecteur augmenterait la consommation d'énergie jusqu'à 1% en raison de la consommation d'air non conditionné. Pour économiser de l'énergie, vous devez atteindre des performances élevées tout en réduisant le stress du système.

d) Vérifier l'offre et la demande appropriées

Vérifiez que le compresseur d'air n'est pas trop gros pour l'utilisation finale. Compte tenu de toutes les utilisations finales, quantifiez la quantité d’air requise pour chaque application. Une évaluation générale de l'ensemble du système d'air comprimé devrait aider à enquêter sur les problèmes du système de distribution et à minimiser une mauvaise utilisation de l'air.

e) Utiliser des schémas fonctionnels et des diagrammes de répartition de pression

Un schéma fonctionnel aidera à identifier tous les composants d’un système de compression d’air. La courbe de pression montre la chute de pression dans le système, ce qui devrait fournir un retour d'information pour ajuster le contrôle. Pour compléter le profil de pression, vous devez mesurer l'entrée du compresseur, le séparateur air/lubrifiant et la différence de pression inter-étage dans les compresseurs multi-étages. En enregistrant les données sur la pression et le débit d'air du système, vous pouvez déterminer les pannes du système, les charges intermittentes, les modifications du système et les conditions générales. Les variations de pression et de débit d'air peuvent être gérées via des contrôles du système afin de minimiser l'impact sur la production.

f) Utiliser un stockage à air comprimé

Le stockage peut contrôler les événements de demande pendant les pics de demande en réduisant le taux de décroissance et l’ampleur de la chute de pression. Il peut également arrêter le compresseur si nécessaire pour protéger les opérations critiques d'autres événements dans le système.

5) Minimiser la chute de pression

Lorsque l’air comprimé circule dans un système de distribution, une chute de pression se produit. Des chutes de pression excessives peuvent entraîner de mauvaises performances et une augmentation de la consommation d'énergie. La chute de pression en amont du signal du compresseur entraîne une pression de fonctionnement plus faible pour l'utilisateur final. Cela nécessite une pression plus élevée pour répondre aux paramètres de contrôle du compresseur. Réduisez toujours la chute de pression dans le système avant d’augmenter la capacité ou la pression du système. L'équipement à air comprimé doit fonctionner à la pression de service efficace la plus basse pour de meilleurs résultats.

Voici comment réduire la chute de pression :

a) Maintenir une conception appropriée du système. La cause la plus fréquente d’une chute de pression excessive est une tuyauterie sous-dimensionnée entre le collecteur de distribution et l’équipement de production. Cela peut se produire si vous choisissez une tuyauterie en fonction de la demande moyenne attendue en air comprimé sans tenir compte du débit maximum.

b) Entretenir l'équipement de filtration et de séchage de l'air pour minimiser l'humidité. Assurez-vous que le filtre est exempt de saletés susceptibles de restreindre le flux d'air et de provoquer une chute de pression. L’entretien et le remplacement en temps opportun des éléments filtrants sont essentiels pour réduire la chute de pression.

c) Sélectionnez des séparateurs, des sécheurs, des filtres et des post-refroidisseurs ayant la perte de charge la plus faible possible. Les différences de pression typiques pour les filtres, les tuyaux et les régulateurs de pression sont de 7 livres par pouce carré de pression différentielle (psi).

d) Choisissez des régulateurs, des tuyaux, des lubrificateurs et des raccords qui fonctionnent le mieux à la pression différentielle la plus basse.

e) Réduisez la distance parcourue par l’air à travers le système d’air comprimé.

De nombreux outils peuvent fonctionner efficacement avec des pressions d’alimentation en air de 80 livres par pouce carré (psig) ou moins. Réduire la pression de refoulement de votre compresseur d'air peut minimiser les taux de fuite, augmenter la capacité et économiser de l'argent. 

Cependant, les réductions de pression de fonctionnement peuvent nécessiter des modifications des régulateurs de pression, des filtres et des dimensions de stockage. Gardez à l'esprit que si la pression du système est inférieure aux exigences minimales, l'unité peut ne pas fonctionner correctement.

La chute de pression réduite permet au système de fonctionner plus efficacement à des pressions plus basses. Faire fonctionner l’équipement à des niveaux de pression inférieurs peut permettre d’économiser beaucoup d’énergie pour les machines utilisant de grandes quantités d’air comprimé. Des composants tels que des cylindres plus grands peuvent être nécessaires pour maintenir un bon fonctionnement à des niveaux de pression inférieurs, mais les économies d'énergie devraient compenser le coût de l'équipement supplémentaire.

6) Entretenez votre compresseur

Des systèmes de compression d’air mal entretenus peuvent entraîner un gaspillage d’énergie et d’argent. Par conséquent, il est essentiel de vérifier constamment le système pour déceler les fuites, l’usure prématurée et l’accumulation de contaminants.

Réparer les fuites

Le gaspillage d’air est la principale cause de perte d’énergie dans les systèmes de compression d’air, gaspillant entre 20% et 30% de la puissance du compresseur. Même une petite fuite, si elle n’est pas corrigée, peut laisser échapper beaucoup d’air au fil du temps et coûter très cher. N'oubliez pas que la perte d'air est directement proportionnelle à la taille de la fuite et à la pression d'alimentation dans le système.

Les fuites gaspillent non seulement de l’énergie, mais provoquent également une chute de pression du système, ce qui réduit l’efficacité de votre outil pneumatique. Ce manque de pression signifie que l'appareil fonctionnera plus longtemps pour obtenir le même résultat. Une disponibilité accrue signifie également une maintenance supplémentaire, voire des temps d'arrêt.

La détection et la réparation des fuites peuvent réduire la perte d'énergie à moins de 10% de puissance du compresseur. Il peut y avoir des fuites n’importe où dans un système d’air comprimé. Pourtant, la plupart des fuites se produisent dans les régulateurs de pression, les collecteurs de condensats ouverts et les vannes d'arrêt, les débranchements, les raccords de tuyauterie, les produits d'étanchéité pour filetage, les flexibles, les tuyaux et les accessoires.

Pour estimer les fuites dans un système d’air comprimé, mesurez le temps nécessaire au compresseur pour se charger et se décharger. Une fuite d’air entraînera l’allumage et l’arrêt du compresseur en raison de la chute de pression provoquée par la fuite. Calculez le pourcentage de fuite totale à l'aide de la forme suivante : Fuite (%) = [(temps de charge en minutes x 100) / (temps de charge en minutes + temps de décharge en minutes)]. Dans un système bien entretenu, ce pourcentage devrait être inférieur à 10%. Les systèmes mal entretenus peuvent fuir du 20% ou plus.

Detection des fuites

Les détecteurs à ultrasons offrent les meilleures chances de localiser les fuites en identifiant les bruits de sifflement. Les détecteurs à ultrasons offrent vitesse, précision, facilité d'utilisation, polyvalence et possibilité de tester l'équipement pendant son fonctionnement.

Si vous ne disposez pas d'un détecteur de fuites à ultrasons, de l'eau savonneuse et un pinceau peuvent être utilisés pour peindre les zones à problèmes possibles.

Réparation de fuite

Une fois la fuite localisée, la solution peut consister à resserrer la connexion. Cependant, cela peut également nécessiter le remplacement de joints, de sections de tuyaux, de tuyaux, de raccords, de siphons, de raccords et de drains. Assurez-vous d'utiliser le produit d'étanchéité pour filetage approprié pour les installer.

Vous pouvez réduire la fuite en diminuant la pression dans votre système d'air comprimé jusqu'à ce que la fuite soit réparée. Stabilisez la pression du collecteur du système à la plage la plus basse pour minimiser les taux de fuite.

La prévention

Un plan approprié de prévention des fuites peut aider à identifier et à traiter les futurs déversements. Cela contribuera également à maintenir un système de compression d’air efficace, stable et rentable. Un plan de prévention des déversements peut bénéficier des avantages suivants :

• Déterminez le coût d’une fuite d’air. Cela servira de base pour déterminer l’efficacité de la réparation.
• Identifiez la fuite. Bien que les détecteurs de fuites à ultrasons soient les plus efficaces, les jauges portatives peuvent également aider à identifier les fuites.
• Documentez la fuite. Documentez la taille, l'emplacement, le type et le coût estimé de la fuite afin de pouvoir suivre où et comment elle s'est produite.
• Donnez la priorité aux fuites plus importantes.
• Ajustez les commandes pour maximiser la consommation d’énergie.
• Documentez les fuites. Une telle documentation peut pointer vers des appareils susceptibles de causer des problèmes récurrents.
• Examen périodique. Des inspections régulières contribueront à maintenir l’efficacité du système.

7) Changer les filtres

Des filtres sont utilisés pour garantir que l’air pur atteint l’utilisateur final. La poussière, la saleté et la graisse peuvent obstruer le filtre, provoquant une baisse de la pression de l'air dans le système. Si le filtre n'est pas nettoyé, la chute de pression peut nécessiter plus d'énergie pour maintenir la même pression. Assurez-vous également d’utiliser de faibles chutes de pression, des filtres longue durée et la taille de ceux-ci pour un débit maximal.

8) Entretien

Assurez-vous que des procédures sont en place pour entretenir les systèmes d’air comprimé et que les employés sont correctement formés. Cela permettra au système de fonctionner efficacement pendant des années.

Heureusement, il existe de nombreuses façons d’augmenter l’efficacité de votre système d’air comprimé. Avec un entretien approprié, votre système peut offrir des performances élevées tout en économisant de l’argent.