تولید اکسیژن با جذب نوسان فشار (PSA) مدتهاست که به دلیل قابلیت اطمینان، قابلیت تولید در سایت و کارایی هزینه در مقایسه با عرضه اکسیژن مایع مورد توجه بوده است. برای چندین دهه، اصل جذب هسته تا حد زیادی بدون تغییر باقی مانده است. با این حال،زمینه ای که سیستم های PSA در آن کار می کنند به سرعت در حال تکامل است.
اپراتورهای صنعتی امروزه با:
- افزایش فشار برای کاهش هزینه های عملیاتی
- بازده انرژی و اهداف انتشار دقیق تر
- محیط های تولید غیرمتمرکز و از راه دور
- انتظارات بالاتر برای زمان، شفافیت و کنترل
از تجهیزات مکانیکی تا سیستم های هوشمند اکسیژن
از لحاظ تاریخی، ژنراتورهای اکسیژن PSA به عنوان تلقی می شدندتاسیسات مکانیکی مستقل. پس از راه اندازی، نظارت بر عملکرد به شدت به بررسی های دستی دوره ای و تعمیر و نگهداری واکنشی متکی بود.
روند در حال ظهور یک تغییر آشکار به سمت استسیستم های اکسیژن هوشمند، جایی که گیاهان PSA عبارتند از:
به طور مستمر نظارت می شود
دادهها{0}}در حال کار هستند
در اکوسیستم های دیجیتالی گیاهی گسترده تر ادغام شده است
این تحول اساساً نحوه طراحی، عملکرد و مدیریت تولید اکسیژن را تغییر میدهد.
حرکت فراتر از کنترل اولیه PLC
تکامل معماری کنترل
گیاهان PSA سنتی معمولاً بر منطق کنترل مبتنی بر PLC{0}}متکی هستند که بر موارد زیر متمرکز است:
توالی دریچه
تعادل فشار
آلارم ها و اینترلاک های اولیه
سیستمهای PSA با{0}}آینده، اتوماسیون را به سطح عملکردی بالاتری گسترش میدهند که شامل موارد زیر است:
زمان بندی چرخه تطبیقی
بارگیری-کنترل زیر
انرژی{0}}منطق عملیات آگاه
اتوماسیون دیگر محدود به "راه اندازی کارخانه" نیست. آن را به طور فزایندهنحوه عملکرد کارخانه را در شرایط مختلف بهینه می کند.
خود-تنظیم چرخه های PSA
اتوماسیون پیشرفته سیستم های PSA را قادر می سازد تا به صورت پویا تنظیم شوند:
مدت زمان جذب و دفع
توالی سوئیچینگ سوپاپ
بارگیری کمپرسور
این تنظیمات بر اساس بازخورد واقعی-از سنسورهای فشار، جریان و خلوص است. نتیجه این است:
خلوص اکسیژن پایدارتر
کاهش اتلاف انرژی در هنگام بار جزئی
افزایش طول عمر غربال مولکولی
به جای کار در نقاط طراحی ثابت، کارخانه های PSA آینده در داخل آن کار می کنندپاکت های کنترل تطبیقی.
اتوماسیون برای افزونگی و در دسترس بودن
در معماری های مدولار PSA، اتوماسیون نقش مهمی در موارد زیر ایفا می کند:
مدیریت لغزش های موازی PSA
توالی واحدهای آماده به کار
جداسازی خودکار ماژولهایی که عملکرد ضعیفی دارند
این امکان تداوم تامین اکسیژن را حتی در حین تعمیر و نگهداری یا تخریب قطعات فراهم می کند و در دسترس بودن سیستم را بدون دخالت دستی بهبود می بخشد.
از دید تا هوش پیش بینی
شفافیت عملکرد زمان واقعی
نیروگاه های اکسیژن PSA فعال شده اینترنت اشیا به طور مداوم داده های عملیاتی را جمع آوری می کنند، از جمله:
روند خلوص اکسیژن
ثبات نرخ جریان
مصرف برق کمپرسور
چرخه شیر شمارش می شود
پروفیل های فشار بستر جاذب
این داده ها به پلتفرم های متمرکز جایی که می شوند منتقل می شونداطلاعات عملیاتی قابل اجرا، نه فقط سوابق تاریخی.
برای اپراتورهای نیروگاه، این به معنای شفافیت کامل عملکرد سیستم اکسیژن در هر زمان و از هر مکان است.
نظارت از راه دور برای چند-عملیات سایت
گروه های صنعتی به طور فزاینده ای چندین سایت تولید را در مناطق یا کشورها راه اندازی می کنند. نظارت بر اینترنت اشیا این امکان را فراهم می کند:
نظارت متمرکز بر کلیه کارخانه های PSA
ارزیابی عملکرد در سراسر سایت ها
شناسایی سریع رفتار غیرعادی
این قابلیت به ویژه برای عملیات استخراج از راه دور، تصفیه خانه های فاضلاب غیرمتمرکز و تاسیسات تولیدی توزیع شده ارزشمند است.
تعمیر و نگهداری پیشگویانه جایگزین سرویس واکنشی
یکی از مهم ترین تأثیرات نظارت بر اینترنت اشیا تغییر به سمت آن استنگهداری پیش بینی.
با تجزیه و تحلیل روندهایی مانند:
کاهش خلوص تدریجی
افزایش افت فشار در جاذب ها
الگوهای بار غیرعادی کمپرسور
تیم های تعمیر و نگهداری می توانند مداخله کنندقبل از وقوع شکست، به جای واکنش به خاموشی های برنامه ریزی نشده.
این کاهش می دهد:
هزینه های تعمیر و نگهداری اضطراری
وقفه در تامین اکسیژن
خطر خرابی فرآیند
در طول چرخه عمر سیستم، تعمیر و نگهداری پیش بینی شده به طور قابل توجهی هزینه کل مالکیت را بهبود می بخشد.
دادهها{0}}بهینهسازی مبتنی بر چرخه حیات PSA
بهینه سازی راه اندازی
جمع آوری داده ها در طول راه اندازی اجازه می دهد:
تنظیم دقیق پارامترهای چرخه PSA
تأیید مفروضات طراحی در شرایط عملیاتی واقعی
تثبیت سریعتر عملکرد
این مرحله راهاندازی را کوتاه میکند و تنظیمات بعد از راهاندازی{0}}را کاهش میدهد.
بهبود مستمر عملکرد
به جای تلقی راه اندازی به عنوان پایان بهینه سازی، سیستم های PSA آینده پشتیبانی می کنندبهبود مستمراز طریق تجزیه و تحلیل داده ها
از داده های عملیاتی می توان برای موارد زیر استفاده کرد:
فرصتهای{0} صرفهجویی انرژی را شناسایی کنید
بهینه سازی توزیع بار بین ماژول ها
استراتژی های عملیاتی را برای شرایط فصلی تنظیم کنید
تولید اکسیژن PSA به a تبدیل می شودسیستم یادگیری، در طول زمان به جای اینکه منفعلانه تحقیر شود، بهبود می یابد.
انرژی به عنوان محدودیت طراحی اصلی
مصرف انرژی به عنوان یک KPI استراتژیک
در تولید اکسیژن PSA، مصرف انرژی-عمدتاً از فشرده سازی هوا-بیشترین هزینه عملیاتی و تأثیر زیست محیطی را نشان می دهد.
طراحی سیستم PSA آینده به طور فزاینده ای درمان می شودمصرف انرژی ویژه (کیلووات ساعت بر Nm³ O2)به عنوان یک KPI اولیه، نه یک فکر بعدی.
این امر باعث نوآوری در موارد زیر می شود:
انتخاب و کنترل کمپرسور
بهینه سازی فشار سیستم
بارگیری{0}راهبردهای تطبیق
سرعت متغیر و یکپارچه سازی کمپرسور هوشمند
گیاهان مدرن PSA به طور فزاینده ای با:
کمپرسورهای-درایو فرکانس متغیر (VFD).
مرحله بندی هوشمند کمپرسور
منطق کنترل پاسخگو{0}}تقاضا
با تطبیق دقیق عرضه هوا با نیاز اکسیژن، این سیستمها از انرژی فشردهسازی غیرضروری، بهویژه در حین کار با بار جزئی- جلوگیری میکنند.
کاهش تلفات و ضایعات اکسیژن
اتوماسیون پیشرفته تلفات اکسیژن را با موارد زیر کاهش می دهد:
بهینه سازی بازیابی گاز تصفیه
به حداقل رساندن عدم تعادل فشار
سفت کردن باندهای کنترل خلوص
بهره وری کوچک در هر مرحله جمع می شودکاهش معنی داری در مصرف کلی انرژی.
اهداف تولید اکسیژن و کربن زدایی PSA
حمایت از استراتژیهای صنعتی کم کربن
بسیاری از صنایع در حال استفاده از فرآیندهای تقویتشده اکسیژن-برای موارد زیر هستند:
بهبود راندمان احتراق
مصرف سوخت را کاهش دهید
انتشار کلی کمتر
تولید اکسیژن کارآمد PSA از این استراتژیها پشتیبانی میکند و تضمین میکند که اکسیژن خود به انرژی یا بار کربن تبدیل نمیشود.
ادغام با سیستم های انرژی های تجدیدپذیر
کارخانه های اکسیژن PSA آینده به طور فزاینده ای طراحی می شوند تا در کنار:
سیستم های انرژی خورشیدی
منابع انرژی بادی
ریزشبکه های هیبریدی
از طریق اتوماسیون هوشمند و ادغام ذخیره انرژی، سیستمهای PSA میتوانند تولید اکسیژن را با در دسترس بودن انرژی تجدیدپذیر متغیر تطبیق دهند و از تلاشهای کربنزدایی گستردهتر حمایت کنند.
ادغام دیجیتال با سیستمهای{0}سطح کارخانه
سیستم های PSA به عنوان بخشی از کارخانه دیجیتال
به جای کار کردن به صورت مجزا، نیروگاه های اکسیژن PSA در موارد زیر ادغام می شوند:
سیستم های DCS کارخانه
پلتفرم های مدیریت انرژی
سیستم های مدیریت نگهداری (CMMS)
این ادغام اجازه می دهد تا تولید اکسیژن بهینه شودهماهنگی با فرآیندهای بالادستی و پایین دستی.
امنیت سایبری و قابلیت اطمینان سیستم
همانطور که اتصال افزایش می یابد، امنیت سایبری به یک موضوع کلیدی در طراحی تبدیل می شود. سیستم های PSA آینده شامل:
پروتکل های ارتباطی امن
کنترل دسترسی مبتنی بر نقش-
معماری شبکه های تقسیم شده
این اقدامات تضمین می کند که افزایش دیجیتالی شدن قابلیت اطمینان یا ایمنی سیستم را به خطر نمی اندازد.
مفاهیم برای تامین کنندگان سیستم و EPCها
از تامین تجهیزات تا راه حل های دیجیتال
انتظار می رود که تامین کنندگان سیستم های اکسیژن PSA به طور فزاینده ای ارائه دهند:
بسته های اتوماسیون یکپارچه
خدمات نظارت از راه دور
پشتیبانی از تجزیه و تحلیل داده ها
این امر نقش تامین کننده را از فروشنده تجهیزات به سمت فروشنده تغییر می دهدشریک سیستم بلند مدت-.
بهینه سازی پروژه EPC از طریق سیستم های دیجیتال PSA
برای پیمانکاران EPC، کارخانه های PSA فعال دیجیتالی ارائه می دهند:
راه اندازی سریعتر
کاهش ریسک عملکرد
بهبود اسناد واگذاری
شفافیت دیجیتال پذیرش پروژه را ساده می کند و اختلافات مربوط به تضمین عملکرد را کاهش می دهد.
سیستم های اکسیژن PSA به عنوان ابزارهای سازگار
با نگاهی به آینده، تولید اکسیژن PSA به تکامل خود ادامه خواهد داد:
سطوح بالاتر استقلال
ادغام عمیق تر با اکوسیستم های دیجیتال گیاهی
همسویی قوی تر با اهداف پایداری
اتوماسیون هوشمندتر، نظارت بر اینترنت اشیا پیش بینی تر و بهره وری انرژی در طراحی سیستم مرکزی تر خواهد شد.
در این چشم انداز آینده، کارخانه های اکسیژن PSA دیگر ابزاری ثابت نیستند. تبدیل می شوندزیرساختهای اکسیژن تطبیقی{0}}داده محور، قادر به پاسخگویی به تقاضاهای در حال تغییر فرآیند، محدودیت های انرژی و الزامات محیطی است.
