Dacă ați petrecut suficient timp în jurul echipamentelor industriale, veți observa ceva interesant. Unii oameni cred că un generator de azot trebuie doar să funcționeze, în timp ce alții se concentrează pe fiecare punct zecimal. Pe hârtie, puritatea de 99 la sută și 99,9 la sută diferă doar cu unu nouă. Dar diferențele reale în selecția echipamentelor, utilizarea energiei și costurile de întreținere pe termen lung sunt mult mai mari decât se așteaptă majoritatea oamenilor. La Shenger Gas, am lucrat cu mulți utilizatori care se confruntă cu această decizie și iată o defalcare tehnică clară a costurilor reale.
Definiția purității nu este doar un joc de numere
Mulți oameni văd trecerea de la 99% la 99,9% ca o simplă creștere de 0,9 puncte procentuale. Dar în aplicațiile reale, relația nu este liniară. Puritatea azotului este de obicei definită ca inversul nivelului de oxigen rezidual. 99 procente de puritate înseamnă aproximativ 10000 ppm de oxigen în volum, în timp ce puritatea de 99,9 la sută înseamnă aproximativ 1000 ppm și 99,99 la sută înseamnă aproximativ 100 ppm.
De fiecare dată când adăugați unu nouă, concentrația de oxigen rezidual scade de zece ori. Obținerea unei purități mai mari obligă procesul de separare a gazelor din interiorul generatorului să lucreze mult mai greu. Acest lucru afectează în mod direct trei domenii cheie: costul echipamentelor, consumul de energie în exploatare și rata de recuperare a azotului.
Unde se află diferența de investiții în echipamente
Pentru generatoarele de azot PSA (adsorbție prin variație de presiune), cerința de puritate determină cantitatea și tipul de sită moleculară de carbon necesare. La o puritate de 99%, sita moleculară standard de carbon funcționează bine în condiții rezonabile de flux de aer. Dimensiunea turnului de adsorbție și specificațiile supapei rămân într-un interval rentabil.
Dar când treci la 99,9 la sută, lucrurile se schimbă. Microporii sitei moleculare trebuie să separe oxigenul și azotul mai precis. Aceasta înseamnă că pentru aceeași ieșire de gaz, volumul sitei trebuie să crească cu 20 până la 35 la sută. Turnul de adsorbție trebuie să fie mai mare, iar supapele pneumatice, amortizoarele și precizia răspunsului sistemului de control trebuie să se îmbunătățească. Pentru un generator de azot evaluat la 10 Nm³ pe oră, un sistem de puritate de 99 la sută poate avea un preț între 50000 și 70000 RMB, în timp ce un sistem de 99,9 la sută sare la 80000 la 110000 RMB. O diferență de preț de 30 până la 50 la sută este foarte comună.
Pentru generatoarele de azot cu separare cu membrană, situația este similară. O puritate mai mare necesită module cu membrană mai lungi și un sistem de pretratare a aerului comprimat mai stabil. Selecția fibrelor membranare trece, de asemenea, de la uz general la clase de selectivitate ridicată, iar echipamentul premium este uneori chiar mai evident decât în cazul PSA.
Două variabile cheie în costurile energiei
Principalele diferențe în ceea ce privește costurile de exploatare provin din doi factori: consumul de aer comprimat și rata de recuperare a azotului.
Un generator de azot nu transformă direct aerul în azot. Separă și evacuează oxigenul. Cu cât este mai mare cerința de puritate, cu atât puteți păstra mai puțin azot pe unitatea de timp. La o puritate de 99%, rata de recuperare ajunge de obicei la 40 până la 50%, ceea ce înseamnă că pentru fiecare 100 de părți de aer aspirat, obțineți 40 până la 50 de părți de azot utilizabil. La 99,9%, rata de recuperare scade la 25 până la 35%.
Recuperare mai scăzută înseamnă că compresorul de aer trebuie să facă mult mai multe lucrări inutile. Pentru aceeași ieșire de azot de 10 Nm³ pe oră, un sistem cu puritate de 99 la sută are nevoie de aproximativ 20 Nm³ pe minut de aer admis, în timp ce un sistem de 99,9 la sută poate avea nevoie de mai mult de 30 Nm³ pe minut. Compresorul este de obicei cel mai mare consumator de energie electrică dintr-un sistem de generare a azotului. La o rată a energiei electrice de 0,7 RMB pe kWh, care funcționează continuu timp de 8000 de ore pe an, diferența anuală a costului electricității între cele două opțiuni de puritate poate fi între 15000 și 25000 RMB.
Mulți utilizatori trec cu vederea un punct important. Un generator de azot de înaltă puritate nu trebuie să funcționeze în modul de puritate maximă tot timpul. Dacă aplicația dvs. reală are nevoie de doar 99 la sută de puritate, dar mașina este setată la 99,9 la sută, nu numai că pierdeți energie electrică, ci și accelerați degradarea sitei moleculare de la umiditate și ulei. Pe de altă parte, dacă procesul dvs. are ocazional nevoie de puritate ridicată, dar în cea mai mare parte rulează la niveluri moderate, un design de comutare cu puritate dublă poate echilibra eficient costurile și cererea.
Diferențele de întreținere ascunse
Sistemele cu puritate mai scăzută au o toleranță mai mare la variațiile de calitate a aerului comprimat. Atâta timp cât punctul de rouă sub presiune este controlat între 2 și 5 grade Celsius și conținutul de ulei rămâne sub 0,01 mg pe metru cub, sita moleculară poate rezista cu ușurință 8 până la 10 ani.
Sistemele cu puritate mai mare necesită mult mai multă îngrijire. Sita moleculară de carbon este extrem de sensibilă la ceața de ulei și vaporii de apă. Chiar și urme de vapori de ulei lubrifiant care intră în turnul de adsorbție vor bloca treptat microporii și vor provoca o scădere lentă a purității. Pentru a proteja sita moleculară, trebuie să adăugați filtre mai precise și turnuri de cărbune activ la sistemul de aer comprimat. Costul unic pentru acest echipament suplimentar este de aproximativ 10000 până la 20000 RMB, iar elementele de filtrare necesită înlocuire mai frecventă, adăugând 2000 până la 3000 RMB pe an în costurile consumabilelor.
Configurația analizorului de puritate este, de asemenea, diferită. Pentru o puritate de 99 la sută, puteți utiliza un senzor electrochimic care costă aproximativ 1000 RMB, iar calibrarea o dată pe an este în general suficientă. Pentru o puritate de 99,9%, aveți nevoie de obicei de un analizor de zirconiu sau paramagnetic care costă între 5000 și 10000 RMB, cu cerințe mai stricte pentru poziția de instalare și pretratarea gazului eșantion și efort de întreținere vizibil mai mare.
O imagine cu costul complet face totul mai clar
Să presupunem că o întreprindere de producție de dimensiuni mici și mijlocii utilizează azot în mod continuu 24 de ore pe zi, cu un debit de 5 Nm³ pe oră și o durată de viață a echipamentului de 8 ani.
Pentru planul de puritate de 99%: investiția în echipamente este de 60000 RMB, costul anual al energiei electrice aproximativ 30000 RMB, costul anual de întreținere 4000 RMB și costul total pe 8 ani aproximativ 330000 RMB.
Pentru planul de puritate de 99,9%: investiția în echipamente este de 90000 RMB, costul anual al energiei electrice aproximativ 50000 RMB, costul anual de întreținere 7000 RMB și costul total pe 8 ani aproximativ 550000 RMB.
Diferența dintre cele două este de 220000 RMB. Dacă această diferență merită, depinde pe deplin de nevoile dvs. de proces. Pentru ecranarea sudură, ambalarea cu azot alimentar și acoperirea chimică, puritatea de 99% este deja stabilă și suficientă. Pentru aplicații precum asistența la tăiere cu laser, lipirea prin reflow a componentelor electronice și transferul steril farmaceutic, este necesară o puritate de 99,9% sau chiar mai mare pentru a asigura randamentul procesului.
Trei sugestii pentru cumpărători tehnici
În primul rând, nu urmăriți orbește puritatea ridicată. Destul de puritate este suficient de bun. Marja suplimentară contribuie doar la o factură de electricitate mai mare. Puteți testa mai întâi limita superioară reală a toleranței la oxigen la punctul dvs. de utilizare și apoi lăsați o marjă de siguranță de 1 până la 2 puncte procentuale.
În al doilea rând, acordați atenție specificațiilor punctului de rouă. Mulți utilizatori se uită doar la puritate și ignoră conținutul de umiditate din azot. Pentru sudarea de precizie sau fabricarea de electronice, daunele cauzate de umiditate sunt uneori chiar mai mari decât cele de la oxigen. Dacă bugetul dvs. este limitat, acordați prioritate îndeplinirii cerinței privind punctul de rouă și puteți relaxa moderat cerința de puritate.
În al treilea rând, lăsați loc pentru upgrade-uri viitoare. Dacă în prezent aveți nevoie de 99% puritate, dar puteți adăuga echipament de înaltă precizie trei ani mai târziu, se recomandă să rezervați 20 până la 30% spațiu suplimentar în volumul turnului de adsorbție în timpul selecției și să alegeți un sistem de control cu parametri programabili. A cheltui puțini bani pentru redundanță este mult mai rentabil decât înlocuirea întregului generator mai târziu.
