نحوه انتخاب اندازه مناسب لوله های هوای فشرده و چرا مهم است؟

برای سیستم هوای فشرده خود به چه اندازه لوله کشی نیاز دارید؟ درک نحوه اندازه گیری مناسب لوله ها برای هوای فشرده می تواند کارایی کلی سیستم شما را بهبود بخشد. لوله های هوای فشرده با اندازه مناسب به شما کمک می کند تا در هزینه خود صرفه جویی کرده و اطمینان حاصل کنید که همیشه PSI مورد نیاز خود را برای راه اندازی ماشین آلات و ابزار در انتهای خطوط خود دارید. در اینجا نحوه تعیین لوله های هوای فشرده با قطر مناسب برای سیستم شما آورده شده است.

چگونه اندازه لوله بر عملکرد سیستم هوای فشرده تأثیر می گذارد؟ 

اندازه لوله کشی کمپرسور هوا به دو عامل تقسیم می شود: چقدر هوا در حال حرکت هست؟ و تا کجا باید پیش برود؟ وقتی اندازه لوله های هوای فشرده به درستی اندازه گیری نشود، می توانید افت فشار قابل توجهی را در سیستم خود تجربه کنید.

وقتی لوله های هوای فشرده بسیار کوچک هستند چه اتفاقی می افتد؟ 

هنگامی که هوای فشرده از طریق سیستم لوله کشی شما حرکت می کند، اصطکاک با لوله باعث می شود فشار آن (PSI) در حین حرکت از بین برود - پدیده ای که به افت فشار معروف است. هرچه لوله کوچکتر باشد و مسافت بیشتری که هوا طی می کند، اصطکاک بیشتری را تجربه کرده و سرعت آن بیشتر می شود. این به معنی افت فشار بیشتر است. افت فشار همچنین با هر خم شدن و اتصال در سیستم لوله کشی شما افزایش می یابد. هنگامی که هوا را از طریق لوله های بسیار کوچک با پیچ و خم های زیاد عبور می دهید، می توانید فشار قابل توجهی را بین کمپرسور هوا و انتهای خطوط تجربه کنید. 

هنگامی که لوله کشی هوای فشرده بسیار کوچک است، ممکن است مجبور شوید PSI کلی سیستم خود را برای جبران افزایش دهید. در حالت ایده آل، شما نباید بیش از 3 PSI بین فشار در کمپرسور هوا و فشار در نقطه استفاده در انتهای خط هوای فشرده خود مشاهده کنید. اگر افت فشار بیش از حد را تجربه می کنید، باید PSI سیستم خود را بالا ببرید تا همه ماشین ها و ابزارهای شما به درستی کار خود را ادامه دهند. این می تواند هزینه های انرژی کمپرسور هوای شما را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. اگر تجهیزات در انتهای خطوط شما به 100 PSI احتیاج داشتند و بین 20٪ فاصله بین کمپرسور و نقطه استفاده افت کردید ، فقط برای حفظ حداقل PSI مورد نیاز خود، باید سیستم خود را تا 120 PSI تحت فشار قرار دهید. این به معنی افزایش 10 درصدی هزینه انرژی برای کمپرسور هوا است. در طول زمان، این افزایش هزینه های انرژی چندین برابر هزینه لوله کشی جدید خواهد بود.

نکته: افزایش 2 PSI در فشار موتورخانه هزینه های انرژی را حدود 1 درصد افزایش می دهد. 

وقتی لوله های هوای فشرده بسیار بزرگ باشند چه اتفاقی می افتد؟

لوله های هوای فشرده سایز بزرگ هیچ تاثیری منفی بر عملکرد سیستم ندارند، اما ممکن است سرمایه گذاری ضعیفی باشند. لوله های بزرگتر هوای فشرده به مصالح بیشتری احتیاج دارند و هزینه نصب آنها بیشتر از سیستم لوله کشی با لوله های کوچکتر است. 

اگر ذخیره سازی هوا هدف اصلی شما باشد، خرید مخازن گیرنده هوا بیشتر یا بزرگتر بسیار مقرون به صرفه و کارآمد است. 

اگر قصد دارید در آینده توسعه دهید، سرمایه گذاری در یک سیستم بزرگتر از آنچه در حال حاضر نیاز دارید، ارزش آن را دارد. نصب لوله های هوای فشرده تا حدودی بسیار مقرون به صرفه تر از خراب کردن و تعویض سیستم لوله کشی شما بعدا خواهد بود. 

اندازه لوله های هوای فشرده چگونه است؟

برای جلوگیری از افت شدید فشار، باید به دو جنبه مهم سیستم هوای فشرده خود توجه کنید: 

•  کل جریان هوا (CFM)
•  حداقل فشار کاری مورد نیاز (PSI)

اندازه لوله هوای فشرده و      CFM   

الزامات اندازه لوله های هوای فشرده مستقیماً با حداکثر جریان هوا در سیستم ارتباط دارد. جریان هوای شما بر حسب متر مکعب در دقیقه یا CFM  اندازه گیری می شود. هرچه CFM شما بیشتر باشد، لوله های شما باید بزرگتر باشند تا از افت فشار زیاد جلوگیری شود. 

هنگام اندازه گیری لوله های هوای فشرده، مهم است که حداکثر نیاز   CFM  خود را بررسی کنید . این CFM سیستم شما در بیشترین تقاضا است. این ممکن است قله های لحظه ای تقاضا باشد که توسط دریچه های جمع کننده گرد و غبار، فعال شدن سیلندر/قوچ، پمپ های دیافراگمی یا سایر سیستم هایی که از انفجارهای شدید و شدید هوا استفاده می کنند، ایجاد می شود. 

نکته: فرایندهایی که به مدت کوتاه (کمتر از 1 دقیقه) نیاز دارند، با انفجار شدید هوا می توان با نصب یک مخزن گیرنده هوا در محل استفاده، به جای افزایش اندازه لوله در کل سیستم، از آن استفاده کرد. 

محاسبه الزامات CFM برای امکانات شما می تواند تا حدودی پیچیده باشد. ممکن است بخواهید یک مطالعه را برای محاسبه کلی تقاضایCFM ، حداکثر تقاضا و حداکثر خروجی کمپرسور هوا انجام دهید.

اندازه لوله هوای فشرده و  PSI 

همچنین باید حداقل فشار عملیاتی مورد نیاز سیستم خود را درک کنید. فشار کاری شما بر حسب پوند برفوت مربع یا PSI اندازه گیری می شود. اکثر تجهیزات صنعتی و ابزارهای مجهز به هوا برای عملکرد صحیح به 90 تا 100 PSI نیاز دارند. این بدان معناست که فشار وارد شده در محل استفاده باید در این سطح حفظ شود.

شما می توانید افت فشار سیستم خود را با اندازه گیری PSI در کمپرسور هوا و در محل استفاده تعیین کنید. مطمئن شوید که فشار را در نقاطی که از کمپرسور هوا دورتر است اندازه بگیرید. اگر افت بیش از 3 PSI مشاهده می کنید و مشکل نشتی مهمی در سیستم خود ندارید، ممکن است نشانگر کوچک بودن لوله کشی کمپرسور هوا باشد.

 نکته: بسیاری از گیاهان با PSI بالاتر از نیاز خود کار می کنند. ممکن است بتوانید با کاهش فشار کلی سیستم، در هزینه خود صرفه جویی کنید.

سایر عوامل در اندازه گیری لوله های هوای فشرده

افت فشار همچنین به مواد لوله کشی هوای فشرده و طول دوره های شما مربوط می شود. همانطور که در بالا توضیح دادیم، هرچه مدت زمان اجرا بیشتر باشد، هوا اصطکاک بیشتری را تجربه می کند و فشار بیشتری از دست می رود. عبورهای طولانی مدت به لوله ای با قطر بزرگتر از دورهای کوتاهتر نیاز دارد (جداول زیر را ببینید).

مواد لوله همچنین بر اصطکاک و افت فشار تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، مواد صاف مانند آلومینیوم جریان هوا را بیشتر از شیلنگ لاستیکی می کنند.

ضریب جریان از لوله خود را اندازه گیری بهره وری خود را در اجازه دادن به هوا یا جریان سیال است. به صورت ریاضی به صورت زیر بیان می شود: 

جایی که:

Q میزان جریان است (به گالن در دقیقه بیان می شود) ،

SG وزن مخصوص سیال است (برای هوا = 1) ،

Δ P افت فشار در دریچه (بیان شده در PSI) است.

طرح سیستم توزیع هوای فشرده شما نیز اهمیت دارد. سیستم های هوای فشرده از نوع حلقه اجازه می دهد تا هوا در هر جهتی جریان یابد تا در مسیر کمترین مقاومت به تقاضا برسد. به طور معمول، شما می توانید ظرفیت لوله های مستقیم را در سیستم های توزیع هوای فشرده از نوع حلقه 1.5 برابر کنید.

محاسبه اندازه لوله های هوای فشرده 

ابزارهای زیادی برای کمک به اندازه لوله های هوای فشرده وجود دارد. با استفاده از فرمول می توانید اندازه لوله مورد نیاز خود را محاسبه کنید.

هنگام محاسبه الزامات اندازه هوای فشرده، حتماً نیازهای فعلی و آینده را بررسی کنید. اگر محاسبه شما شما را در محدوده بالایی از رتبه بندی CFM  برای اندازه لوله خاص قرار دهد، ممکن است بخواهید اندازه را در نظر بگیرید، به ویژه اگر پیش بینی افزایش در آینده را دارید. همچنین، به یاد داشته باشید که تعداد دورها و اتصالات در سیستم هوای فشرده خود را در نظر بگیرید. اگر سیستم شما پیوندها و چرخش های زیادی دارد، هنگام محاسبه اندازه لوله های هوای فشرده باید این را در نظر بگیرید. 

فرمول اندازه گیری لوله های هوای فشرده

فرمول اساسی برای محاسبه اندازه لوله هوای فشرده به شرح زیر است:

جایی که: 

A = مساحت سطح مقطع لوله در اینچ مربع (3.14 x قطر مربع/4)

Q = میزان جریان در SCFM

Pa = فشار مطلق در PSI (سطح دریا 14.7 است)

Pd = فشار سنج کمپرسور منهای فشار مطلق غالب

V = سرعت طراحی لوله ft/sec (بیشتر از 40 ft/sec نخواهد بود)

نمودار اندازه لوله های هوای فشرده 

اگر این محاسبه دلهره آور به نظر می رسد، نگران نباشید. جدول هایی نیز وجود دارد که می تواند به شما در تعیین قطر مناسب لوله کمپرسور هوا بر اساس CFM و طول کل لوله در سیستم هوای فشرده کمک کند. در اینجا مراحل تعیین اندازه لوله های هوای فشرده با استفاده از نمودار آمده است.

• حداکثر CFM را برای سیستم خود تعیین کنید.
• یک طرح لوله کشی بکشید که شامل تمام طول لوله ها و همه اتصالات، شیرها و خم های سیستم لوله کشی شما باشد. 
• تمام خطوط مستقیم در سیستم لوله کشی را با پا اندازه گیری کرده و به هم اضافه کنید. 
• سپس، "طول معادل" اضافی برای هر پیچ، اتصالات یا سوپاپ اضافه کنید. به عنوان یک قاعده کلی، می توانید به ازای هر خم یا چشمی، طول 5 اینچ را اضافه کنید. برای برآورد دقیق تر، از جدول "طول معادل لوله برای اتصالات لوله" استفاده کنید (جدول زیر). 
• طول کل و طول معادل اتصالات خود را با هم جمع کنید تا مجموع "طول لوله معادل" سیستم خود را بدست آورید.
• با استفاده از حداکثر CFM و طول لوله معادل، از جدول 1 زیر برای پیدا کردن قطر توصیه شده لوله برای سیستم هوای فشرده خود استفاده کنید.