2011年4月13日 星期三

跳機不要怕---冰水溫度及防凍溫度設定的奧妙

在空調系統中,比較重要的設備都會裝上一堆的保護,目的就是保護設備不至於因為機械裝置本身的故障導致發生更嚴重的損壞,因此有保護裝置的設備基本上跳脫表達給客戶的訊息就是不要再使用這台設備,接下來就是去找出為什麼會跳脫的原因.然後開備機.

問題是若是現場的熱負載太大,冰水溫度的上升會非常的快,在新的設備將冰水溫度拉下來之前需要一個時間才能到達想要的溫度,這個時間可能要花費到10~15分鐘,若整個管路系統的冰水量沒有那麼大,根本來不及在這麼短時間把冰水溫度拉下來,可能現場有一些設備的警報就響了,嚴重一點的搞不好連製程機台都跳了.只要現場機台一跳,可能就有一些產品的良率會受到影響,那損失就大了.當然負責操作設備的人員就得面對很大的責難,因而造成的損失也會造成公司財務上實質的損失.

有什麼方法可以避免這種狀況發生,一個簡單的方法是調整設備溫度的設定點,舉例而言,如果冰水系統原本設定的供應溫度是7度,那就把第一台的設定溫度設到比設計值低一些,第二台依設備特性再高一點,其餘的依機台數依次提高,但就是不要都設定在同樣的溫度,這樣會有什麼效應?設定溫度最低的那台會背負大部分的熱負載,其餘的負載則較輕,依此類推.

不同的溫度設定有什麼好處?假設冰水系統設計的需求是7度C,系統最大可以容忍的範圍是10度,那如果供應給系統的是3度C或2度C,在安全性跟運轉經濟性上面會有什麼影響?

安全性方面,假設有3台主機,水溫設定分別為2度,4.5度跟7度,這代表什麼意思?設定2度的那台會拼命想將水溫拉到2度,所以只要主機各項條件沒問題,它會跑到最大的負荷區,換句話說就是運轉在效率最好的點,即使做不到想要的冰水溫度,例如說4度,但基本上已經運轉在設備效率的最佳點,這時跟主機跑在5,6十趴的情況相比,光主機本身的性能效率差異就超過10%,萬一這台設備跳機,停止運轉,因為已經將水溫拉到4度,即使跳機,水溫要上升到系統可以容忍的最大限也還有6度,可以爭取更多的應變時間.

而第二台的設定溫度為4.5度C,換句話講,到冰水溫度4.5度C的時候,若再加上啟動溫差限制,到7度左右主機也會起來,加上一些自我啟動檢測及加載時間,離10度也還遠,應該有足夠的時間不會影響到後端的系統.而應變的時間遠遠會大於每台溫度都設定一樣的系統.

在經濟性方面,設定最低的那台因為設定的水溫做不到,所以會運轉在最大的負荷區,理論上來講雖然不見得是BEP點,但效率差異跟BEP點不會相去太遠,因此會是設備運轉效率很好的地方,(單機KW/RT會比較好),對溫度設定次高的第二台設備來講,因為沒到啟動的溫度點,換句話講根本不會走,不會走代表消耗功率為0,若是主機的話還必須搭配附屬設備,附屬設備不用走也沒有功率的消耗,只要能滿足現場需求(即現場熱負荷不變的狀況),開一套設備一定比開二套省電.

對後端的空調箱來講,較冷的水溫代表盤管的效率會增加,若是空調箱有變頻或變速,運轉的馬力會大幅的下降,對送水的泵浦來講,流量也會降低,馬力也會下降,省下來的電力若是比主機因此增加的電力多,就是一個很好的操作模式.當然,前提是後端的系統必須有裝置變頻或變速的機制在,不然調低主機的設定溫度只是多增加冰機的耗電而已.

另一個好處是當夜間或離峰的熱負載變低的時候,因為主機溫度設定的不同,溫度高的會自動停機,迫使溫度低的走在高負載區,進而驅使主機走在效率好的區域,進而自動停止溫度設定高的那套系統停止運轉,等到負荷高時溫度拉不到時自動啟動.這樣的好處是跟前面講得一樣,開一套必定比開兩套省.光少走兩顆送水泵浦就不少的電了.

另一個業主最在意的是主機運轉的安全性,對主機來講,將溫度設定在拉不到的溫度,代表主機必須使盡吃奶的力量來驅動這些負載,大負荷代表馬達高電流,若是電力品質不好,越大的負載通過馬達的電流越多,產生的熱也越多,理論上越有可能造成馬達燒毀,這時候主機的體質面臨選機設計面,施工面,試車面,保養面的全面檢驗,講到這裡可能就有人不敢如此嘗試了.可是話講回來,如果上面講得這些都沒有問題,設備是沒有跳機的理由的.因為設備選機的時候就會保留一些安全餘裕,並且設備本身本來就有一堆保護在,如果沒到設備保護的點就跳了,那就代表有些東西一定有問題,必須提早處理.

冰水溫度分段設定的點還必須考量不同設備之間的效率差異,有沒有大小配,若是拉到太低還必須考量防凍溫度設定是否需要做更改,要怎麼設定並沒有一定的模式可循,並且每台主機之間要間隔多少也沒有一定,需要耐心的去觀察及調教.必要時還要有儀器去輔助驗證.

當然,就以上的這些設定的修改牽扯到操作者本身對自己系統的了解與認識,不同的系統,不同的設備都會有不同的調教特性,必須花時間去嘗試,可是它能帶來的好處絕對是值得一試的.因為基本上這些調整的設定不牽扯設備的更改,花的只是時間和經驗,不用花什麼錢就可以幫公司省錢,
何樂而不為呢?

但是若是對設備不熟,最好就不要亂調整,因為很多東西都是動一髮牽全身,不懂就不要亂動.上個班搞到沒頭路就慘了.