فهم إجمالي تكلفة الهواء المضغوط

تكون تكاليف الاستثمار ثابتة وتشمل سعر الشراء ونفقات البنية التحتية وتكاليف التركيب والتأمين والاستثمار. ويتم تحديد تكاليف الاستثمار بموجب مستوى جودة الهواء المضغوط وفترة الاستهلاك. وتشمل نفقات الطاقة وقت التشغيل السنوي ودرجة الاستفادة من التحميل/التفريغ وتكلفة طاقة الوحدة.

عند الاستثمار في معدات جديدة، يُفضل النظر في احتياجاتك الحالية وعمليات التوسع المخطط لها. وستحتاج أيضًا إلى التفكير في العوامل التي قد تؤثر في نظام الهواء المضغوط، بما في ذلك اللوائح البيئية وفرص توفير الطاقة واحتياجات الإنتاج والنمو المخطط له.

يُعَد تحسين عمليات الضاغط مهمًا للصناعات الكبرى التي تعتمد على الهواء المضغوط. وإذا كنت تعمل في مجال نامٍ، فهذا يعني أن الإنتاج سيتغير بمرور الوقت، ويشمل ذلك ظروف التشغيل.

وحسب خبرتنا، سيساعدك إجراء تحليل شامل وموضوعي لاحتياجات التشغيل في خفض التكاليف الإجمالية بشكل كبير. ولذلك، من الضروري أن يتوافق إمداد الهواء المضغوط لديك مع الطلب الفعلي مع إتاحة فرصة للتوسع في المستقبل في الوقت نفسه.

ستجد أدناه قائمة بمختلف المكونات التي ستتعامل معها وكيفية تأثيرها في التكلفة الإجمالية لأنظمة الهواء المضغوط.

• ضواغط الهواء - هذه هي الآلة نفسها. وكما سبقت الإشارة أعلاه، يمثل السعر الأولي نسبة ضئيلة من إجمالي تكلفة الملكية. وبما أن الطاقة تمثل أغلب التكلفة الإجمالية، فمن المنطقي أن تستثمر في الآلة الأكثر كفاءة.

• المجففات والفلاتر - تكون هذه المكونات مهمة بشكل خاص للتطبيقات الحساسة مثل الأغذية والمستحضرات الدوائية لأنها تتعلق بجودة الهواء. وتذكر أنك بحاجة إلى اختيار الحل الصحيح لمجالك لتضمن مطابقة المعايير.

• المصارف - تفرغ المصارف الذكية المانعة للهدر نواتج التكثف المتراكمة في نظام الهواء المضغوط عند الحاجة. وسيوفر ذلك في الطاقة بالمقارنة مع المصارف المزوّدة بمؤقت التي تقوم بالتفريغ على فترات زمنية محددة، حتى عند عدم وجود أي نواتج تكثف. 

• الأنابيب - يعمل نظام الأنابيب الملائم على التخلص من القيود على الهواء وانخفاض الضغط، ويمكنه أيضًا أن يقلل تسرب الهواء.

• خزانات الهواء - تكمن إحدى المشكلات ذات الصلة في استخدام خزانات الاستقبال التي تخزن الهواء المضغوط. وإذا تم اختيار الحجم المناسب لها، فيمكن أن يلغي ذلك الطلب الوهمي من نظام الهواء المضغوط لديك والحاجة إلى ضواغط إضافية. وسيساعدك أيضًا على خفض التغيرات في ضغط النظام. 

• تسرب الهواء - على الرغم من إمكانية التخلص من كثير من أوجه القصور حتى قبل بدء تشغيل النظام، فمن الضروري مراقبة المعدات باستمرار. ويشمل ذلك اكتشاف تسربات الهواء المكلفة وإصلاحها.

• وحدة التحكم المركزية - في الأنظمة التي تحتوي على أكثر من ضاغط واحد، يمكن أن تؤدي وحدات التحكم المركزية دورًا مهمًا. إذ يمكنها خفض متوسط نطاق الضغط والتحكم في سعة الضاغط وتنظيم سرعة الضاغط. 

• استعادة الطاقة - يمكن استعادة معظم الحرارة المهدرة من ضاغط الهواء واستخدامها في مناطق التشغيل الأخرى. على سبيل المثال، لتدفئة الغرف أو المياه أو عمليات الإنتاج.

عند إجراء الحسابات، من المهم تطبيق المفهوم الشامل لمتطلبات الطاقة. ويجب وضع كل المكونات المشمولة في نظام الضاغط في الحسبان، بما في ذلك فلاتر الإدخال والمراوح والمجففات والفواصل واستعادة الطاقة. ولمقارنة الخيارات المتوفرة، يُفضَّل استخدام معايير المنظمة الدولية للمعايير (ISO).

يؤثر ضغط التشغيل مباشرةً في متطلبات الطاقة. ويعني الضغط الأعلى استهلاك طاقة إضافية. في الواقع، تتطلب كل زيادة تساوي بارًا واحدًا نحو 8% من الطاقة. وستؤدي زيادة ضغط التشغيل للتعويض عن انخفاض الضغط إلى ضعف الكفاءة دائمًا.

وتحدث انخفاضات الضغط هذه بشكل عام بسبب نظام الأنابيب غير الملائم أو انسداد الفلاتر. ويُوصى بالنظر في هذه العوامل قبل زيادة ضغط الضاغط. وبالنسبة إلى الأنظمة التي تحتوي على فلاتر متعددة، يمكن أن يكون انخفاض الضغط كبيرًا ومكلفًا في حال لم تتم معالجة مخاوف الصيانة هذه.

في الكثير من الأنظمة، لا يمكن تنفيذ عمليات خفض كبيرة في الضغط، إلا أن استخدام معدات التنظيم الحديثة يتيح خفض الضغط فعليًا بمقدار 0,5 بار. وتحقق هذه الطريقة توفيرًا بسيطًا في الطاقة. وعلى الرغم من أن هذا الخفض يبدو ضئيلاً، فإنه يؤثر في النفقات السنوية.

كما ورد في السابق، تمثِّل نفقات الطاقة العامل المهيمن من إجمالي تكلفة الهواء المضغوط. وفي الواقع، يمكن أن تصل إلى 80% من تكاليف امتلاك نظام هواء مضغوط وتشغيله. ولذلك، من الضروري التركيز على أكثر الحلول كفاءةً لتلبية احتياجاتك.

وعلى الرغم من أن المعدات الأكثر تقدمًا تكون مصحوبة بتكاليف استثمار أولي أعلى، فإنها عادةً ما تستحق ذلك بما تحققه من توفير في التكاليف الإجمالية. وسيكون الوضع مثاليًا عندما تتطابق قدرة الضاغط مع استهلاك الهواء في التطبيقات التي لديك. وذلك بالإضافة إلى وجود معدات بمحركات متغيرة السرعة (VSD) يمكنها تلبية احتياجات الضغط المختلفة لديك.

تأتي أغلب الضواغط مجهزة بعناصر تحكم وأنظمة تنظيم مدمجة. وإذا كنت تستخدم أكثر من آلة واحدة، فيمكنك أيضًا إضافة المراقبة عن بُعد وعناصر التحكم المركزية. وسيساعد القيام بذلك على تحسين نظامك بأكمله وضمان تشغيل معداتك بأفضل أداء. كما أن تنظيم سرعة المحرك هي طريقة شائعة لتوفير الطاقة بسبب إمكاناتها الهائلة.

يمكن لبعض أدوات المراقبة أيضًا تحديد أماكن القصور. وتُعَد هذه المعلومات مفيدة لتحديد نقاط التسرب والمعدات البالية والتنقية السيئ والمكونات التي لم يتم تكوينها بشكل صحيح. وكما ورد سابقًا، يمكن أن تسبب مشكلات الصيانة هذه زيادة التكلفة الإجمالية لأنظمة الهواء المضغوط.

كثيرًا ما يصل مقدار التسرب إلى 20% من إنتاج تدفق الهواء المضغوط. كما أن التسرب يتناسب طرديًا أيضًا مع ضغط التشغيل، ولذلك تتمثل إحدى الطرق في إصلاح المعدات التي يحدث فيها التسرب وخفض ضغط التشغيل. ويؤدي خفض الضغط بمقدار 0,3 بار فقط إلى خفض التسرب بنسبة 4%. وإذا كان التسرب في نظام معدل تدفقه 100 م3/الدقيقة يبلغ 12%، فسيمثل هذا الخفض توفيرًا قدره 3 كيلوواط تقريبًا.

ستحتاج أيضًا إلى مراعاة وقت استخدام معداتك فعليًا. وفي حال استخدام كمية قليلة من الهواء المضغوط في الليل وفي عطلة نهاية الأسبوع، قد ترغب في تركيب ضاغط صغير لهذه الأوقات. ويمكن تحقيق هذه التجزئة باستخدام صمامات الإغلاق. 

إذا احتاج استخدام معين إلى ضغط تشغيل مختلف، فستحتاج إلى تحديد ما إذا كان الإنتاج المركزي أو المقسَّم هو الملائم. وستستفيد أيضًا من تقسيم شبكة الهواء المضغوط لديك للتجزئة بين أوقات الذروة المرتفعة والمنخفضة. ويجب أن يستند مثل هذا التخطيط إلى مقاييس تدفق الهواء.

باستخدام نظام تحكم رئيسي حديث، كما هو موصوف أعلاه، يمكن تشغيل وحدة المركزية للضاغط بشكل مثالي في مختلف الظروف. كما أن تحديد أسلوب التنظيم الصحيح يساعد على توفير الطاقة مع خفض ضغط النظام الإجمالي وتحسين الاستخدام. ويمكن لعناصر التحكم هذه أن تقلل أيضًا من وقت التعطل من خلال توزيع حمل العمل بشكل متساوٍ.

بالإضافة إلى ذلك، يتيح لك التحكم المركزي برمجة عمليات خفض الضغط التلقائية خلال الفترات التي في غير أوقات الذروة، مثل الليل وعطلة نهاية الأسبوع. ونظرًا إلى أن استهلاك الهواء المضغوط نادرًا ما يكون ثابتًا، يجب أن يتسم نظام الضاغط بتصميم متعدد الاستخدامات. ويجب تثبيت مجموعة من الضواغط ذات قدرات مختلفة ومحركات يمكن التحكم في سرعتها.

من الممكن الاستفادة من استعادة الطاقة المهدرة من ضاغط الهواء لاستبدال الكهرباء أو الغاز أو النفط الخارجي بالحرارة بشكل كامل أو جزئي. وتشمل العوامل الحاسمة في ذلك تكلفة الطاقة باليورو لكل كيلوواط في الساعة ودرجة الاستخدام وقيمة الاستثمار الإضافي اللازم.

غالبًا ما يتيح نظام استعادة الطاقة المهدرة جيد التخطيط استرداد تكلفته في فترة بين عامٍ واحد و3 أعوام. ويمكن استعادة أكثر من 90% من الطاقة التي يتم إمداد الضاغط بها في صورة حرارة قيمة. ويحدد مستوى درجة حرارة الطاقة التي تمت استعادتها أماكن الاستخدام الممكنة ومن ثَمَّ يحدد قيمتها.

يتم تحقيق أكبر درجة كفاءة بصفة عامة من الأنظمة المبرَّدة بالماء. وينجح ذلك عند توصيل مخرج ماء التبريد الساخن الخاص بنظام الضاغط بالمعدات التي تحتاج إلى الحرارة، مثل دائرة الإرجاع بمرجل التسخين الحالي.

يمكن استخدام الطاقة المهدرة التي تمت استعادتها على مدار السنة. وتفرض التصميمات المختلفة للضواغط متطلبات أساسية مختلفة. وفي بعض الحالات التي تتطلب تدفق حرارة كبيرًا وعند أعلى مستوياته أو مسافات طويلة لنقل الحرارة إلى نقطة الاستخدام أو متطلبات تختلف مع الوقت، يمكنك أيضًا بيع الطاقة التي تتم استعادتها. تعرّف على مزيد من المعلومات عن استعادة الطاقة في أنظمة الضاغط.