전문적인 산소 실린더 충전에는 지속적으로 가스를 생성하는 산소 발생기 이상의 것이 필요합니다. PSA 시스템은 산소 흐름, 순도, 버퍼 저장, 압축 압력, 충전 순서, 제어 논리 및 안전 보호 측면에서 충전 스테이션과 일치해야 합니다. 산소가 저압에서 생성된 다음 고압의 실린더로 전달되면 흡착 베드와 실린더 매니폴드 사이의 모든 섹션이 충전 용량과 작동 안정성에 영향을 미칩니다.
따라서 일반적인 현장 PSA 실린더 충전 시스템은 압축 공기 처리,PSA 산소생성, 산소 버퍼 저장, 산소 부스터 또는 압축기, 고압 배관, 자동 충전 매니폴드, 압력 센서, 산소 모니터링 및 PLC 제어 시스템. NEWTEK이 게시한 PSA 산소 데이터는 1~300Nm3/h의 산소 생산을 다루고 있으며, 표준 산소 순도는 93% ± 3%이고 하류 고압 압축 전 조정 가능한 배출구 압력은 0.01~0.5MPa입니다.
PSA 시스템은 실린더 충전 용량과 일치해야 합니다.
첫 번째 요구 사항은 산소 생산량과 작동 기간당 충전되는 실린더 수 간의 정의된 관계입니다. 실린더는 두 번째 수요층을 도입하기 때문에 공칭 산소 발생기 용량만으로 충전소의 크기를 조정할 수 없습니다. 가스는 먼저 필요한 압력으로 축적된 다음 충전 매니폴드를 통해 여러 실린더로 들어가야 합니다.
예를 들어, NEWTEK에서 게시한 충전 중심 모델 테이블에는 20Nm³/h의 NTK-20P 및 100Nm³/h의 NTK-100P가 나열되어 있으며, 이 테이블에는 12시간 내에 채울 수 있는 병 수도 지정되어 있습니다. 동일한 테이블은 환경 기준이 0~38도이고 상대 습도가 최대 80%인 150bar, 40L 표준 실린더의 설계 기준을 사용합니다.
따라서 올바른 선택은 다음과 같이 시작되어야 합니다.
- 실린더 물 용량
- 목표 충전 압력
- 배치당 실린더 수
- 일일 충전량
- 필요한 산소 순도
- 영업시간
- 최고산소요구량
- 사용 가능한 압축기 용량
하루에 100개의 실린더를 채우는 공장은 하루에 20개의 실린더를 채우는 공장과 다른 산소 생산 및 압축 배열이 필요합니다. 두 시설에서 동일한 실린더 사양을 사용하더라도 마찬가지입니다.
공기 처리 섹션은 분자체를 보호해야 합니다
PSA 산소 생산압축된 대기로 시작하므로 공급 공기 상태가 흡착 베드에 직접적인 영향을 미칩니다. 전문 시스템은 일반적으로 공기 저장소, 필터, 응축수 제거 장비 및 기타 공기 처리 구성 요소를 PSA 용기 상류에 배치합니다.
목적은 미용이 아닌 물리적입니다. 필터는 입자와 오일 에어로졸을 제거하는 반면, 응축수 배수는 액체 물이 흡착층으로 들어가는 것을 방지합니다. 수분 및 오일 오염은 분자체의 작동 조건을 변화시키고 공기 처리 섹션을 통해 압력 강하를 증가시킬 수 있습니다.
NEWTEK은 PSA 산소 시스템을 흡착제로 제올라이트 분자체를 사용하는 것으로 설명합니다. 분리 공정은 압력 하에서 산소와 질소의 서로 다른 흡착 거동에 의존하며, 재생을 위한 압력 감소가 뒤따릅니다.
따라서 실린더 충전 용도의 경우 공기 처리 사양을 압축기와 함께 확인해야 합니다. 필요한 흐름을 공급하지만 과도한 오일, 습기 또는 온도를 유입하는 압축기는 다운스트림 프로세스 문제를 일으킬 수 있습니다.
PSA 흡착 주기는 정의된 산소 출력을 유지해야 합니다.
PSA 용기는 흡착과 재생을 반복적으로 수행해야 합니다. 흡착 단계에서 압축 공기는 분자체 층으로 들어가고, 질소는 우선적으로 흡착되며, 산소가 풍부한 가스는 산소 배출구를 향해 전달됩니다. 감압 중에 흡착된 질소는 분자체가 다음 흡착 주기에 들어갈 수 있도록 층을 떠납니다.
산소 발생기가 소규모 사용 지점 프로세스가 아닌 저장 및 압축 섹션에 공급되기 때문에 실린더 충전 시스템은 이 사이클에 추가적인 요구 사항을 부여합니다. 따라서 PSA 제어 시스템은 타워 전환, 산소 생산, 압력 및 다운스트림 수요를 조정해야 합니다.
NEWTEK은 PSA 산소 시스템에 대한 자동 시작 기능, 최소 압력 보호, 바이패스 배열, 산소 센서, 자동 조정 및 사이클 시간 변조를 지정합니다. 이 회사는 또한 Modbus, Profibus 및 이더넷을 통한 지속적인 작동 기능과 원격 통신 기능을 나열합니다.
조달에 있어 중요한 질문은 단순히 장비에 PSA를 사용하는지 여부가 아닙니다. 구매자는 실린더 충전이 시작, 중지 또는 배치 크기 변경 시 제어 시스템이 어떻게 반응하는지 확인해야 합니다.
산소 완충 저장은 수요 충진과 생성을 분리해야 함
PSA 산소생산은 순환적인 반면, 실린더 충전은 고압의 다운스트림 수요를 생성합니다. 따라서 산소 완충 탱크는 두 가지 작동 조건을 분리하는 데 유용합니다.
버퍼는 PSA 장치로부터 산소를 받아 다운스트림 수요가 증가할 때 부스터 또는 충전 매니폴드에 공급합니다. 이는 모든 실린더 연결이나 밸브 작동이 흡착 용기의 작동 지점을 직접적으로 변경하는 것을 방지합니다.
필요한 버퍼 용량은 산소 생산율, 충전 유량, 압축기 용량, 압력 범위 및 동시에 연결된 실린더 수에 따라 달라집니다. 버퍼 용량이 부족한 시스템은 충전 중에 압력 변동이 자주 발생할 수 있습니다. 그러나 대형 탱크는 산소 생산량을 늘리지 않고도 자본 비용과 설치 공간을 증가시킵니다.
따라서 버퍼는 격리된 탱크 사양으로 선택하기보다는 실제 충전 주기에서 계산되어야 합니다.
고압 부스터는 실린더 충전 압력과 일치해야 합니다.
PSA 발생기와 실린더 충전 매니폴드는 일반적으로 서로 다른 압력 수준에서 작동합니다. NEWTEK에서 공개한 PSA 산소 배출구 범위는 0.01~0.5MPa인 반면, 실린더 충전 응용 분야에는 훨씬 더 높은 압력이 필요할 수 있습니다. 충진 지향 제품 정보는 40L 실린더의 설계 기준으로 150bar를 사용합니다.
이러한 압력 차이에는 다운스트림 산소 부스터 또는 압축기가 필요합니다.
부스터는 저압 저장 섹션에서 산소를 받아 제어된 단계에서 압력을 높이고 압축된 가스를 실린더 매니폴드로 전달합니다. 산소 서비스의 경우 윤활유나 부적합한 밀봉 재료로 인해 산소가 풍부한 가스 흐름에 탄화수소가 유입될 수 있으므로 압축기 설계에서 오염원을 제어해야 합니다.
구매자는 다음 사항을 확인해야 합니다.
- 부스터 입구 압력
- 최대 출구 압력
- 필요한 압력에서의 산소 흐름
- 압축 단계
- 냉각 장치
- 씰링 재료
- 오일 프리 또는 산소 호환 구성
- 고압 셧다운 조건
최종 용도가 실린더 충전인 경우 PSA 발전기를 부스터와 별도로 평가해서는 안 됩니다.
충전 매니폴드는 여러 실린더를 제어해야 합니다
충전 매니폴드는 부스터에서 여러 실린더로 고압 산소를 분배합니다. 그 구조에는 일반적으로 분기 연결, 격리 밸브, 압력 센서, 유연한 고압 호스 또는 견고한 배관, 자동 또는 수동 충전 밸브가 포함됩니다.
여러 개의 실린더가 동시에 연결되면 압력 균등화 및 충전 순서가 중요해집니다. 제어 시스템은 각 실린더의 압력 상태를 식별하고 실린더가 통제할 수 없는 압력 상승에 노출되는 것을 방지해야 합니다.
NEWTEK에서 발행한 충진 시스템 정보에는 PLC 기반 압력 모니터링 및 목표 조건 도달 시 자동 밸브 폐쇄 기능을 갖춘 자동 실린더 충진 매니폴드가 설명되어 있습니다.
따라서 전문 주유소의 경우 매니폴드는 주유 뱅크당 실린더 수, 연결 표준, 최대 작동 압력, 주유 순서, 밸브 재질 및 필요한 격리 지점에 따라 지정되어야 합니다.
고압 충전 전에 산소 순도를 모니터링해야 합니다.
생성된 산소가 실린더로 전달될 때 순도 모니터링은 선택 사항이 아닙니다. PSA 시스템은 지속적으로 산소를 생성할 수 있지만 가스가 고압 충전 구역에 들어가기 전에 가스를 분석해야 합니다.
NEWTEK은 산소 센서를 PSA 시스템의 일부로 나열하고 표준 기술 구성에 대해 93% ± 3% 산소 순도를 지정합니다. 회사의 광범위한 제품 정보에는 장비 및 응용 분야에 따라 다양한 순도 수준의 구성도 나열되어 있습니다.
가스가 실린더 매니폴드에 유입되기 전에 작업자가 순도 편차를 식별할 수 있도록 산소 분석기를 배치하고 통합해야 합니다. 측정된 순도가 지정된 범위를 벗어나면 제어 시스템은 사양을 벗어난 산소로 실린더를 채우는 대신 제품 흐름을 분리하거나 가스를 전환할 수 있습니다.
조달을 위해 사양에는 대상 순도, 분석기 범위, 샘플링 지점, 교정 절차, 경보 값 및 순도 경보 후 응답을 정의해야 합니다.
압력 센서 및 인터록은 충진 공정을 보호해야 합니다.
실린더 충전에는 PSA 출구 압력, 버퍼 탱크 압력, 부스터 입구 압력, 부스터 배출 압력, 매니폴드 압력 및 실린더 압력과 같은 여러 가지 압력 경계가 도입됩니다.
각 압력점은 다음 공정 단계에 영향을 미칠 수 있습니다. 버퍼 압력이 부스터 입구 요구 사항 아래로 떨어지면 부스터에 충분한 가스가 공급되지 않을 수 있습니다. 토출 압력이 충전 한계에 도달하면 부스터를 정지하거나 부하를 내려야 합니다. 실린더가 목표 압력에 도달하면 충전 밸브가 닫혀야 합니다.
NEWTEK의 PSA 시스템 문서에는 압력 센서, 최소 압력 밸브, 바이패스 노즐, 산소 센서 및 자동 제어 기능이 나열되어 있습니다.
따라서 전문 시스템은 운영자 관찰에만 의존하기보다는 인터록을 사용해야 합니다. 일반적인 논리에는 다음이 포함됩니다.
- PSA 산소 순도를 확인하십시오.
- 버퍼 압력이 작동 범위 내에 있는지 확인하십시오.
- 충전 수요가 있을 때 부스터를 시작하십시오.
- 고압 방전을 모니터링합니다.
- 각 충전 뱅크를 모니터링하십시오.
목표 압력에 도달하면 해당 라인을 중지하거나 격리하십시오.
압력, 순도 또는 장비 상태가 지정된 범위를 벗어나면 경보를 트리거합니다.
전기 및 통신 인터페이스는 자동 작동을 지원해야 합니다.
실린더 채우기는 반복적인 프로세스이므로 작업자가 모든 단계를 수동으로 조정하도록 요구하기보다는 제어 시스템에서 장비를 조정해야 합니다.
PLC는 압력 센서, 산소 분석기, 압축기 제어, 부스터 제어 및 매니폴드 밸브로부터 신호를 수신할 수 있습니다. 그런 다음 압력 및 충전 상태에 따라 장비를 시작하거나 중지할 수 있습니다.
NEWTEK은 PSA 시스템에 대한 Modbus, Profibus Fieldbus 및 이더넷 통신을 나열합니다. 또한 원격 시작/중지 및 자동 조정 기능에 대해서도 설명합니다.
시스템 통합을 위해서는 구매자가 설치 전 I/O 목록과 통신 프로토콜을 요청해야 합니다. 이는 PSA 컨트롤러가 작동 상태, 경보, 압력 값, 산소 순도 및 장비 명령을 충전소의 중앙 제어 시스템과 교환할 수 있는지 여부를 결정합니다.
시스템은 온도, 습도, 설치 조건을 고려해야 합니다.
환경 조건은 압축 공기 밀도, 압축기 냉각, 습기 부하 및 장비 성능에 영향을 미칩니다. NEWTEK의 충진 지향 모델 데이터는 나열된 실린더 충진 구성에 대해 명시된 설계 기준으로 0~38도 및 최대 80%의 상대 습도를 사용합니다.
따라서 설치 영역은 적절한 환기, 배수, 전기 공급 및 압축기, 흡착 용기, 버퍼 탱크, 부스터 및 제어 캐비닛 주변의 공간을 제공해야 합니다.
주변 온도가 높거나 습도가 높거나 고도 조건이 다른 현장에서는 공급업체가 표준 모델을 직접 적용하는 대신 압축기 용량 및 공기 처리 요구 사항을 다시 계산해야 합니다. 동일한 산소 생산 목표라도 입구 공기 환경이 변하면 다른 공기량과 냉각 조건이 필요할 수 있습니다.
유지 관리에는 PSA와 고압 섹션이 모두 포함되어야 합니다.
실린더 충전 시스템은 저압 가스 생성과 고압 가스 압축을 결합하므로 유지 관리는 두 섹션을 모두 다루어야 합니다.
PSA 측에서는 필터, 응축수 배수구, 전환 밸브, 압력 센서, 산소 분석기, 배관 및 분자체 작동 조건을 검사해야 합니다. 압축 측면에서는 씰, 밸브, 냉각 구성 요소, 압력 게이지, 고압 연결 및 충전 호스를 검사해야 합니다.
일반적인 고장 증상은 운영 데이터를 통해 추적할 수 있습니다.
| 관찰된 조건 | 가능한 기술적 원인 | 점검 포인트 |
|---|---|---|
| 산소 순도가 감소합니다. | 흡착주기 문제, 공급공기 오염, 수요 과잉 | 분자체, 밸브, 공기 필터 |
| PSA 배출구 압력 강하 | 압축 공기가 부족하거나 수요가 과도함 | 압축기, 에어 리시버, 입구 압력 |
| 부스터가 충전 압력에 도달할 수 없음 | 낮은 입구 압력 또는 압축기 결함 | 버퍼 탱크, 부스터 입구, 밸브 |
| 채우는 속도가 감소합니다 | 제한된 흐름 또는 불충분한 부스터 용량 | 매니폴드, 호스, 부스터 |
| 압력 변동 | 버퍼 용량이 부족하거나 스위칭이 불안정함 | 산소공급기, PSA 사이클 |
| 빈번한 알람 | 센서 또는 제어 시스템 문제 | PLC, 압력 센서, 산소 분석기 |
이러한 진단 접근 방식은 단순히 PSA 시스템이 "자동"인지 묻는 것보다 조달에 더 유용합니다.
뉴텍 소개
뉴텍PSA 산소 발생기, 통합 공기 압축 및 정화 시스템, 턴키 가스 시스템을 포함한 현장 PSA 산소 및 질소 발생 시스템의 설계 및 공급에 중점을 두고 있습니다. 공개된 엔지니어링 프로세스에는 기술 연구, 엔지니어링 설계, 장치 제조, 설치 테스트 및 애프터 서비스가 포함됩니다. 산소 시스템의 경우 NEWTEK은 제올라이트 분자체 흡착, 자동 산소 모니터링, 압력 제어 및 Modbus, Profibus 및 이더넷과 같은 통신 인터페이스를 나열합니다. 공개된 산소 발생기 범위에는 1~300Nm³/h 생산이 포함되며, 표준 산소 순도는 93% ± 3%, 산소 배출구 압력은 0.01~0.5MPa입니다.
실린더 충진 프로젝트의 경우 관련 엔지니어링 범위는 PSA 흡착 용기를 넘어 확장됩니다. 산소 발생기는 공기 처리 섹션, 산소 버퍼 저장소, 고압 부스터, 충전 매니폴드, 센서, 밸브 및 PLC 제어 장치와 연결되어야 합니다. NEWTEK의 충진 지향 구성은 실린더 수량, 충진 압력, 산소 생산 용량, 전력 소비 및 환경 설계 조건도 지정하여 발전기 단독이 아닌 전체 충진 공정을 평가하는 데 필요한 매개변수를 제공합니다.
