Če ste dovolj časa preživeli okoli industrijske opreme, boste opazili nekaj zanimivega. Nekateri mislijo, da mora generator dušika le delovati, medtem ko se drugi osredotočajo na vsako decimalno vejico. Na papirju se 99-odstotna in 99,9-odstotna čistost razlikujeta le za eno devetko. Toda resnične razlike pri izbiri opreme, porabi energije in dolgoročnih stroških vzdrževanja so veliko večje, kot večina ljudi pričakuje. Pri Shenger Gasu smo sodelovali s številnimi uporabniki, ki so se soočili s to odločitvijo, in tukaj je jasna tehnična razčlenitev dejanskih stroškov.
Definicija čistosti ni le igra številk
Mnogi ljudje prehod z 99 odstotkov na 99,9 odstotka vidijo kot preprosto povečanje za 0,9 odstotne točke. Toda v resničnih aplikacijah razmerje ni linearno. Čistost dušika je običajno opredeljena kot obratna vrednost ravni preostalega kisika. 99 odstotna čistost pomeni približno 10000 ppm kisika glede na prostornino, medtem ko 99,9-odstotna čistost pomeni približno 1000 ppm, 99,99 odstotkov pa približno 100 ppm.
Vsakič, ko dodate eno devetko, se koncentracija preostalega kisika zmanjša za desetkrat. Doseganje višje čistosti prisili proces ločevanja plinov v generatorju, da deluje veliko težje. To neposredno vpliva na tri ključna področja: stroške opreme, porabo energije pri obratovanju in stopnjo rekuperacije dušika.
Kje je razlika v naložbi v opremo
Za generatorje dušika PSA (adsorpcija z nihanjem tlaka) zahteva glede čistosti določa količino in vrsto potrebnega ogljikovega molekularnega sita. Pri 99-odstotni čistosti standardno ogljikovo molekularno sito dobro deluje pod razumnimi pogoji pretoka zraka. Velikost adsorpcijskega stolpa in specifikacije ventila ostajajo znotraj stroškovno učinkovitega območja.
Toda ko premaknete na 99,9 odstotka, se stvari spremenijo. Mikropore molekularnega sita morajo natančneje ločiti kisik in dušik. To pomeni, da se mora za enako količino plina prostornina sita povečati za 20 do 35 odstotkov. Adsorpcijski stolp mora biti večji, pnevmatski ventili, dušilci zvoka in natančnost odziva krmilnega sistema pa se morajo izboljšati. Za generator dušika z nazivno močjo 10 Nm³ na uro je cena sistema z 99-odstotno čistostjo lahko med 50.000 in 70.000 RMB, medtem ko sistem z 99,9 odstotka skoči na 80.000 do 110.000 RMB. Razlika v ceni od 30 do 50 odstotkov je zelo pogosta.
Za generatorje dušika z membransko separacijo je situacija podobna. Večja čistost zahteva daljše membranske module in stabilnejši sistem predobdelave stisnjenega zraka. Izbor membranskih vlaken se prav tako premakne od splošnega do visoko selektivnih razredov, premija opreme pa je včasih celo bolj očitna kot pri PSA.
Dve ključni spremenljivki v stroških energije
Glavne razlike v obratovalnih stroških izhajajo iz dveh dejavnikov: porabe stisnjenega zraka in stopnje rekuperacije dušika.
Generator dušika ne pretvori neposredno zraka v dušik. Ločuje in odvaja kisik. Višja kot je zahteva glede čistosti, manj dušika lahko zadržite na časovno enoto. Pri 99-odstotni čistosti stopnja izkoristka običajno doseže 40 do 50 odstotkov, kar pomeni, da za vsakih 100 delov vsesanega zraka dobite 40 do 50 delov uporabnega dušika. Pri 99,9 odstotka stopnja okrevanja pade na 25 do 35 odstotkov.
Nižja rekuperacija pomeni, da mora zračni kompresor opraviti veliko več neuporabnega dela. Za enako količino dušika 10 Nm³ na uro potrebuje sistem z 99-odstotno čistostjo približno 20 Nm³ na minuto vsesanega zraka, medtem ko sistem z 99,9-odstotnim deležem morda potrebuje več kot 30 Nm³ na minuto. Kompresor je običajno največji porabnik električne energije v sistemu za proizvodnjo dušika. Pri tarifi za električno energijo 0,7 RMB na kWh, ki neprekinjeno deluje 8000 ur na leto, je lahko letna razlika v stroških električne energije med obema možnostma čistosti med 15000 in 25000 RMB.
Mnogi uporabniki spregledajo eno pomembno točko. Generatorju dušika visoke čistosti ni treba ves čas delovati v načinu najvišje čistosti. Če vaša dejanska aplikacija potrebuje le 99-odstotno čistost, stroj pa je nastavljen na 99,9-odstotno, ne zapravljate le električne energije, ampak tudi pospešujete razgradnjo molekularnega sita zaradi vlage in olja. Po drugi strani pa, če vaš proces občasno potrebuje visoko čistost, vendar večinoma deluje na zmernih ravneh, lahko preklopna zasnova dvojne čistosti učinkovito uravnoteži stroške in povpraševanje.
Skrite razlike pri vzdrževanju
Sistemi z nižjo čistostjo imajo večjo toleranco za razlike v kakovosti stisnjenega zraka. Dokler je tlačno rosišče nadzorovano med 2 in 5 stopinjami Celzija in vsebnost olja ostane pod 0,01 mg na kubični meter, lahko molekularno sito zdrži 8 do 10 let.
Sistemi višje čistosti zahtevajo veliko več nege. Ogljikovo molekularno sito je izjemno občutljivo na oljno meglico in vodno paro. Celo majhne količine hlapov mazalnega olja, ki vstopajo v adsorpcijski stolp, bodo postopoma blokirale mikropore in povzročile počasen upad čistosti. Za zaščito molekularnega sita morate sistemu stisnjenega zraka dodati natančnejše filtre in stolpe z aktivnim ogljem. Enkratni strošek za to dodatno opremo je približno 10.000 do 20.000 RMB, filtrirne elemente pa je treba pogosteje zamenjati, kar doda 2000 do 3000 RMB na leto stroškov potrošnega materiala.
Drugačna je tudi konfiguracija analizatorja čistosti. Za 99-odstotno čistost lahko uporabite elektrokemični senzor, ki stane približno 1000 RMB, in umerjanje enkrat na leto je na splošno dovolj. Za 99,9-odstotno čistost običajno potrebujete cirkonijev ali paramagnetni analizator, ki stane 5000 do 10000 RMB, s strožjimi zahtevami za položaj namestitve in predobdelavo vzorčnega plina ter opazno večjim naporom pri vzdrževanju.
Slika polnih stroškov naredi vse jasnejše
Predpostavimo, da majhno do srednje veliko proizvodno podjetje neprekinjeno uporablja dušik 24 ur na dan s pretokom 5 Nm³ na uro in življenjsko dobo opreme 8 let.
Za načrt 99-odstotne čistosti: naložba v opremo je 60000 RMB, letni strošek električne energije približno 30000 RMB, letni strošek vzdrževanja 4000 RMB in skupni 8-letni strošek približno 330000 RMB.
Za načrt 99,9-odstotne čistosti: naložba v opremo je 90000 RMB, letni strošek električne energije približno 50000 RMB, letni strošek vzdrževanja 7000 RMB in skupni 8-letni strošek približno 550000 RMB.
Razlika med obema je 220000 RMB. Ali je ta razlika vredna, je v celoti odvisno od potreb vašega procesa. Za zaščito pri varjenju, embalažo z dušikom za hrano in kemično oblogo je 99-odstotna čistost že stabilna in zadostna. Za aplikacije, kot so pomoč pri laserskem rezanju, spajkanje elektronskih komponent in sterilni prenos v farmacevtski industriji, je za zagotovitev izkoristka postopka potrebna 99,9-odstotna ali celo večja čistost.
Trije predlogi za tehnične kupce
Prvič, ne lovite slepo visoke čistosti. Dovolj čistosti je dovolj dobro. Dodatna marža prispeva samo k višjemu računu za elektriko. Najprej lahko preizkusite dejansko zgornjo mejo tolerance za kisik na vaši točki uporabe in nato pustite varnostno mejo 1 do 2 odstotnih točk.
Drugič, bodite pozorni na specifikacijo rosišča. Mnogi uporabniki gledajo samo na čistost in ignorirajo vsebnost vlage v dušiku. Pri natančnem varjenju ali proizvodnji elektronike je škoda zaradi vlage včasih celo večja od tiste zaradi kisika. Če je vaš proračun omejen, dajte prednost izpolnjevanju zahteve glede rosišča in lahko zmerno zmanjšate zahtevo glede čistosti.
Tretjič, pustite prostor za prihodnje nadgradnje. Če trenutno potrebujete 99-odstotno čistost, a boste morda tri leta pozneje dodali visoko natančno opremo, je priporočljivo, da med izbiro rezervirate 20 do 30 odstotkov dodatnega prostora v prostornini adsorpcijskega stolpa in izberete krmilni sistem s programirljivimi parametri. Poraba malo denarja za redundanco je veliko bolj stroškovno učinkovita kot kasnejša zamenjava celotnega generatorja.
