הרכבת מפוחים

שלום לכם שוב,

הפעם אנחנו עוסקים באופטימום של מפוחים.. כאשר מציאת הנקודה או הטווח של אופטימציה של כל ציוד, מכונה, תהליך או מערכת הינם תהליך לא תמיד פשוט. שוב, מקווים שתמצאו בזה עניין ושהחומר שאנו שולחים מסייע בידכם בעבודתכם.

בברכת חג פורים שמח,

בברכה,

מושר שפירא- שמגר

מנהלת שיווק

הרכבת מפוחים לקבלת פעולה אופטימלית

פיתוח תהליכים שונים בתעשיות תהליך הגביר את הצורך במערכות אספקת אוויר יעילות יותר מבעבר . לימוד מוקדם של התהליכים הכרחי לתכנון מערכות יעילות כדי לקיים התאמה בין המערכות לנדרש. כתוצאה מכך שלא מושקעת מחשבה מוקדמת מספקת בלימוד התהליכים והתאמתם לנוחיות המערכות, נגרמות שגיאות בשלב התכנון ההתחלתי ואי התאמת המערכת לדרישות התהליך, אשר נגררות לשלבים הסופיים בהם תיקון שגיאות אלו עולה כסף וזמן רבים. במאמר זה נעשה מאמץ להציג את השיקולים הרלוונטיים לתכנון, וכן יכולת המערכות לאספקת אוויר לפי דרישות התהליך. כמו כן יוצגו הדרכים בנכונות לתכנון ראוי, בתוספת המלצות לתכנון יעיל.

תרשים מס' 1-
עקומת לחץ/ספיקה-מפוח ומערכת

תרשים מס' 2-

עקומת לחץ/ספיקה במהירויות              שונות ועקומת המערכת

תכנון מערכת לאספקת אוויר

נקודת המפגש בין צרכי התהליך לבין נתוני המערכת לאספקת אוויר היא נקודת העבודה האופטימלית. דרישות המערכת באות לידי ביטוי בעקומת ההתנגדות. עקומה זו מתקבלת על ידי שקלול התנגדויותיהם של כל רכיבי המערכת: תעלות, צינורות, כיפופים וכדומה. צורת העקומה היא פרבולית כנובע מהיחס הריבועי בין מהירות הזרימה והלחץ. עקומה זו תלויה ברכיבי המערכת בלבד, ומשתנה בכל פעם שמשתנה מבנה המערכת. שיפוע עקומה תלול מרמז על התנגדות גדולה לתנועת הזורם, ואילו שיפוע מתון יותר מרמז על מוליכות טובה יותר לזורם. עקומת הביצועים של המפוח מראה כיצד עבור מהירויות סיבובי מפוח שונים, ישתנו לחצים ביחס לספיקה. כמו בעקומת התנגדות גם בעקומת המפוח שינוי אחד מהפרמטרים אחרים ישנה של המפוח, כגון: קוטר המאיץ ומידותיו, מספר סיבובים, זוויות ומבנה הכפות, ושינוי פרמטרים אחרים ישנה את שאר המאפיינים בעקומה כגון: הזרימה, הלחץ והכוח- סוס הבלימה בהתאם לחוקי המפוח.

כוונון המערכת

לעיתים תכופות מתעורר צורך לשנות את נקודת המפגש בין עקומת המפוח ועקומת ההתנגדות . יכולות להיות לכך סיבות רבות: רצון להשיג ביצועים טובים יותר, חיסכון גדול יותר בתפעול או הימנעות מנקודות עבודה בעייתיות. כדי לשנות את נקודת המפגש יש  לשנות עקומה אחת או יותר מן העקומות הנפגשות בנקודת העבודה.

את עקומת הביצועים עבור המפוח ניתן לשנות בדרכים רבות. הדרך המקובלת ביותר היא שינוי מספר הסיבובים לדקה של המפוח. שינוי זה משנה את גובהה של העקומה, בהתאמה למספר הסיבובים, כפי שמפורט בחוקי המפוח. אפשרות נוספת לכוונן את  עקומת המפוח היא על ידי החלפת צורת מבנה כפות מאיץ המפוח ומידותיו.
דרך נוספת היא שינוי עקומת ההתנגדות, כפי שנאמר, עקומת ההתנגדות תלויה במבנה המערכת, ולכן כדי לשנות עקומה זו יש לשנות את תוואי התעלות על מנת להשיג התנגדות שונה. עם זאת יש לראות בצעד זה כמוצא יקר ונוקשה לביצוע.

השפעות לא צפויות של המערכת

התנגדות המערכת מחושבת כהתנגדות כתוצאה מזרימה בנקודות הרחוקות מהמפוח,
אם מרכיבים את המפוח בכניסה ובמוצא בצורה לא נכונה (ראה תרשימים מס' 5-7), יווצרו תנועות אוויר בלתי צפויות, שאינן נכללות בחישוב הכללי של ההתנגדות. משתנים בלתי צפויים אלו קשים למדידה ומשפיעים על הקשר בין עקומת ההתנגדות ועקומת המפוח, וכתוצאה מכך על נקודת העבודה. זרימות בלתי צפויות אלו נגרמות מגורמים שונים כמו מערכת התעלות הסמוכה למיקום המפוח ו/או תעלות מבוצעות גרוע ביציאה/כניסה למפוח.

דף הנתונים שמספק יצרן המפוחים עושה שימוש במבחנים שערך על אב טיפוס ועל ידי ישום חוקי המפוח השיג עקומות ביצועים לסט שלם של מפוחים שהוא עתיד לבנות בהתאם לתכנון זה. עם זאת יש לזכור, שהיצרן לא בחן מפוח אחד בלבד, ולכן ייתכן שהביצועים של מפוח המותקן במערכת השונה ממנה, לא יגיעו לרמת הביצועים שהיצרן התחייב עליה.
יש לנקוט מבעוד מועד באמצעים לתיקון הבעיות הנובעות מהבדלים בין המערכת שבה בחן היצרן את המפוח למערכת הלקוח. זרימה בלתי סדירה בקירבת פתח כניסת המפוח או במוצאו היא אחת הבעיות הגדולות ביותר. לרוב מבחינים בבעיה זו רק לאחר שהמפוח או במוצאו היא אחת הבעיות הגדולות ביותר. לרוב מבחינים בבעיה זו רק לאחר שהמפוח כבר מותקן במקומו, והמרוץ המתרחש לתיקון הבעיה בשלב זה הוא יקר מבחינת עלות וזמן.
תשומת לב לבעיה זו בשלב התכנון עלולה לחסוך זמן וכסף רבים.

תרשים מס' 3- מתקן דוגמא לבחירת מפוחים

יצרן המפוחים משתמש לבדיקת המפוח בקונפיגורציות ידועות מראש. בתרשים המצורף (ראה תרשים
מס' 3 ) נתונות שתיים מהן.  בתרשים מתואר תא מיוחד המתקן את זרימת האוויר להבטחת זרימה איטית ואחידה.
מומלץ שמתכנני המערכות כאמור יהיו בעלי ניסיון בסוג המערכות המדוברות, מנסיוננו מהנדסים העוסקים רק במערכות שינוע אוויר במהירויות נמוכות כגון מהנדסי מיזוג אוויר לא מנוסים בתכנון מערכות ובהערכות הקשורות במערכות תנועות אוויר במהירויות גבוהות כגון שאיבות שינוע פנאומטי וכו'.
המלצתנו למניעת תקלות הינה שימוש בניסיון מוכח.

מקדמי תיקון להשפעות הבלתי צפויות

לאחר זיהוי הבעיות הנ"ל על ידי היצרנים, פורסמו הנחיות לחישובי פיצוי כתוצאה מהשפעות מערכת אלו. הפיצוי על השפעות בלתי צפויות אלו מופיע בצורת מקדמים, המשמשים לתיקון וקיזוז ההשפעה של
גורמים בלתי צפויים אלו.
קיימים מקדמי תיקון השונים מתבססים על:
1. צורת מתאם התעלה.
2. מיקומו ביחס למבוא או מוצא המפוח.
3. מהירות האוויר.

שלבי השיטה הם:

זיהוי כל סוג של סידור הדורש תיקון עם אחת מעקומות של השפעות מערכת, הניתנות בגרף 4 . לכל עקומת תיקון ניתן ערך אלפביתי כך שהאותיות בעלות ערך אות אלפביתית גבוה יותר מציינות טווחי תיקון גבוהים יותר. הערך השני על גבי הגרף הוא מהירות האוויר הנומינאלית, מהירויות אוויר גבוהות יותר יחתכו את גרף התיקון בנקודות גבוהות יותר, ויגרמו למקדמי תיקון גבוהים יותר בהתאמה.
בעקבות פרסום פרוצדורות אלו, התווסף פקטור תיקון כולל, המוצג כלחץ, לאופיין ההתנגדות של המערכת כולה, כאילו היה התנגדות נוספת. עקומת התנגדות תלולה-יותר זו, מראה היכן נקודת הפעולה המתוקנת למערכת הלקוח צריכה להימצא, במקרים אחרים יש לנכות את פקטור הביצועים הכולל מעקומת המפוח שפורסמה.

שיטות לשיפור פעולת המפוח

כדי להתגבר על ההתנגדות הדינאמית הנוספת הנכנסת לשקלולי המערכת, יש להגביר את פעולת המפוח.
הגברת פעולת המפוח על ידי הנעת רצועות ניתנת לביצוע בקלות יחסית, אך כמובן מוגבלת על ידי יכולות המנוע. מפוחים המונעים בהנעה ישירה לעומת זאת אינם נהנים מגמישות זו, ושינוי בפעולת המפוח במקרה זה דורש פעולות יותר דרסטיות כגון שינוי קוטרו של המפוח, חיבור המנוע למשנה תדר, מנוע חלופי או שינוי בתעלות כדי להקטין את ההתנגדות לזרימה.
קיימות קופסאות המאכלסות את מבוא או מוצא המפוח היכולות להסתובב בכל זווית במישור האנכי כדי להתמזג עם התעלות. תכונה זו מועילה להחלקת הזרימה על ידי מניעת הצורך בהסטות וכיפופי צינורות,

עם זאת בעיקר במקרה של מפוחים בעלי תעלות כפולות, עדיין קיים הצורך להיות מודע לכיפופים לא ראויים המובילים לקופסאות מבוא או מוצא המפוח, וגורמים לחוסר איזון בזרימת האוויר. קופסא זו יכולה להיות לעזר רב אך אינה מהווה פתרון אוניברסלי לתכנון תעלות לקוי.
יש להקפיד על מרווח של 2.5 קטרים לפחות (בהתבסס על מימדי המוצא) בין מוצא המפוח לבין כל מבנה אחר, כגון כיפוף או הסטה, מרחק גדול אף יותר נדרש עבור מהירויות מוצא הגדולות מ – 2,000 רגל לדקה. הסיבה לכך היא שהדמפר נבדק , בזרימה חלקה בתעלה ישרה, באופן דומה לאופן בדיקת המפוחים.
מסיבה זו לא ניתן לחשב את ההפסדים הנוצרים מהרכבת דמפר ישירות על מוצא המפוח

שם קיים פרופיל זרימה בלתי סדיר. אם בכל זאת מתעקשים על מבנה זה, יש לקחת מקדמי הפסדים גבוהים מאוד.

קיימות בשוק "תעלות הרחבה" משופעות הנקראות evase , לעיתים הם מסופקים כחלק מן המפוח, אך גם יכולים להוות חלק מתכנון התעלות. במקרה הנ"ל יש להציגו במפרט המפוח. כמעט כל מפוח יעבוד באופן יעיל יותר בעזרת evase.

המלצות לשמירה על פעולת מפוח תקינה

המטרה העיקרית היא להשיג פרופיל מהירות של זרימה ישרה, אחידה ובלתי-מופרעת בכל כניסות המפוח. ולכן יש להימנע ממכשולים לזרימת האוויר בעיקר בקרבת מפוחים בעלי מבואות פתוחות. דבר זה חשוב בעיקר בהנעת רצועות, בהם מתרחשת הפרעה בלתי נמנעת מסוג זה, ולכן מלבד פיצוי על כך, יש לקחת בחשבון מגיני רצועה המפריעים לזרימת האוויר ביניקה.

התקנת המערכות

בהתקנת מערכות יש לקחת בחשבון תפיסת שטח/נפח למיקום הציוד.
יש לקחת בחשבון מיקום למהלך יעיל של התעלות למיקום המאפשר תחזוקה ושרות למרכיבי המערכת.
יש לקחת בחשבון זרימת אוויר יעילה בציודים המרכיבים את המערכת.

על קופסת המבוא להיות מתוכננת ומסופקת אך ורק ע"י הספק של המפוח, ועל המפרטים להראות שהיא אינטגרלית לתכנון המפוח, כך שהשפעותיה על פעילותו של המפוח כבר יילקחו בחשבון. במקרה זה
המבוא של המפוח יחשב כמבוא של הקופסה או של הדמפר שלה.

המלצות עבודה כלליות

יש לעשות שימוש במתכננים בעלי ניסיון במפוחים ותעלות אוויר, ולא במתכננים המתמחים בתכנון צנרת. לרשות מתכננים אלו יש להעמיד את התקנים המקובלים בשוק, ובייחוד את התקנים בהם עושים שימוש מתכנני התהליך.
יש להישמר משימוש בספציפיקציות מפוח, שלא נעשות בידיי מומחים מנוסים, גם אם בידם רישיון רשמי לביצוע תכנון מסוג זה. בכל מקרה, יש לבדוק את שרטוטי התכנון על ידי מהנדס מוסמך מטעם הלקוח, בעיקר כאשר עבודת התכנון בוצעה על ידי גורם אחר.

יש לרכוש ציוד מיצרני ציוד בעלי מוניטין, ולבקש מהיצרן לבדוק את שרטוטי ההתקנה בזמן המכרז. התקנה מוצלחת היא אינטרס היצרן, משום שהמוניטין שלו, יעמוד למבחן מרגע ההתקנה לתקופה ארוכה. יש להוסיף לחוזה קניית המפוח, סעיף המסדיר אחזקת המפוח על ידי צוות מוסמך, בעיקר בשלבי תחילת פעילותו.
לא מומלץ להסכים להתקנת מפוח, עד לאחר שהיא תיבדק על ידי אנשי אחזקה מטעם הלקוח (מומלץ שהבדיקה תיערך אצל היצרן), דבר זה ימזער פרוצדורות אחזקה יקרות הניתנות לביצוע על ידי גורם חיצוני. יש לזכור שהרבה אחרי שההתקנה תסתיים פעילות האחזקה תימשך, ולכן יש להקפיד על אחזקה יעילה וזולה מבעוד מועד.

תרשים מס' 4- מקדמים למאפייני המערכת.

ראה תמונות 5,6,7 ביחס למהירות האוויר