اجرای بانک خازنی اکسترودر به جهت افزایش کیفیت توان

اجرای بانک خازنی اکسترودر به جهت افزایش کیفیت توان

علی بهدانی

 

چکيده:

فرآیند اکستروژن پلیمر ها از جمله فرآیند هایی است که در بیشتر صنایع از جمله صنعت تایر کاربرد فراوانی دارد ¹.اکسترودر ها عموما به صورت غیر بهینه در حال کار هستند ازینرو تلفات قابل توجهی از سیستم را به خود اختصاص می دهند. همچنین به دلیل غیر خطی بودن این بارها تعیین میزان و زمان ارائه توان راکتیو از طریق بانک های خازنی عملا بصورت دستی غیر ممکن بوده و رگولاسیون توان بصورت اتومات نیز کاری مشکل است.در این پژوهش مطالعات مربوط به بهینه سازی آرایش خازن ها و همچنین اتومات سازی  رگولاسیون  بانک خازنی بخش اکستروژن شرکت کویر تایرارائه گردیده و به جهت تایید پژوهش ها بانک خازنی با ظرفیت  600 کیلو وار و تعداد پله 12 ایجاد گردید. لازم به ذکر است که داده برداری در محل بار و توسط پاور آنالیزور قبل و بعداز نصب بانک مورد نظر رگولاسیون قابل قبولی از توان رانشان می دهد به علاوه اصلاح ضریب قدرت در بیشتر زمان های کاری دستگاه به دست آمده است.

در پژوهش های آینده می توان کار بر روی حذف هارمونیک ها و اثرات مخرب آن بر روی بانک های خازنی مورد توجه قرار گیرد شایان ذکر است که یکی از المان های پر کاربرد در زمینه حذف هارمونیک ها فیلتر های هارمونیکی می باشند که از حوصله این بحث خارج است.    

کلید واژه : بانک خازنی ، رگولاسیون توان،اصلاح ضریب قدرت

 

1- مقدمه

یکی از مهم ترین بخش ها در فرآیند تولید تایر اکسترودر ها هستند.اکستروژن یک  فرآیند شکل دهی است که طی آن یک پلیمر ذوب شده یا خمیر مانند از دهانه ای با شکل خاص خارج شده و فرم خاص و مورد نظری را به خود می گیرد.اجزای مختلف یک اکسترودر نوعی در شکل 1 ارائه گردیده است.

به علت استفاده از تجهیزات الکترونیک قدرت در سیستم کنترلی اکسترودر ها، این نوع از بار ها به عنوان بار های غیر خطی شناخته می شوند. به همین جهت چنانچه بخواهیم توان راکتیو مورد نیاز دستگاه را توسط بانک خازنی تامین نماییم. ارائه توان راکتیو بهینه ای نخواهیم داشت. در پژوهش پیش رو می خواهیم در کلیه زمان ها توان راکتیو بهینه ای متناسب با تغییرات بار به آن داده شود تا از هزینه های غیر متعارف ناشی از مصرف توان راکتیو شبکه جلوگیری گردد.در مطالعه حاضر آرایش بندی یک مدار بانک خازنی متناسب با بار ماکزیمم اکسترودر طراحی و اجرا گردیده است همچنین مدار فرمان آن و بهینه سازی رگولاسیون توان بین بار و دستگاه صورت پذیرفته است. به علاوه نتایج اندازه گیری ها بوسیله دستگاه پاور آنالیزور به صورت مقایسه ای در سه بخش: بانک خازنی بصورت دستی، بدون بانک خازنی و بانک با رگولاتور و بصورت اتومات تقسیم بندی گردیده که شرح آن در بخش های آینده ارائه خواهد شد.     

در سنوات قبل بانک خازنی اکسترودر در کارخانه کویر تایر به جهت بهینه سازی وتامین توان راکتیو مورد نیاز این دستگاه طراحی شده  و مورد بهره برداری قرار گرفت. به مرور زمان و با افزایش ظرفیت در این دستگاه آرایش پله های بانک های خازنی آن به هم ریخته به طوری که مشکلات زیر در آن شایع شده بود

1-بانک قادر به پوشش کافی توان راکتیو مورد نیاز نبود

2- به علت به هم ریختن تناسب بار و تولید خرابی های بانک به صورت قابل توجهی افزایش یافته بود.

3-توقفات ناخواسته دستگاه به علت قطع برق های ناشی از اتصال کوتاه در دستگاه افزایش یافته بود.

 

محاسبه خازن ها

نقش خازن در شبکه کاهش توان راکتیو مصرف کنند‌های اهمی – سلفی از دید مولد‌ها است. با این اتفاق ضریب توان مفید به یک نزدیک می‌شود. پس با کنترل ضریب توان امکان کنترل توان راکتیو وجود دارد. این کار بکمک یک کسینوس فی متر صورت می‌گیرد. یعنی بکمک کسینوس فی متر می‌توان دریافت که ضریب توان و در نتیجه توان راکتیو در چه وضعیتی قرار دارد. 

خازن مذکور باید برابر نیاز شبکه باشد در غیر اینصورت خود توان راکتیو از مولد دریافت می‌کند و همچنین سبب افزایش ولتاژ آن می‌شود. پس باید خازن مطابق نیاز شبکه محاسبه شود. پرسش: شبکه به چه مقدار خازن نیاز دارد؟
پاسخ: مقداری که ضریب توان را به یک نزدیک کند. این مقدار خازن خود توان راکتیوی ایجاد می‌کند که توان راکتیو مصرف کننده اهمی – سلفی را جبران می‌کند. پس مقدار خازن به مقدار توان راکتیو مدار بستگی دارد. هر قدر این توان قبل از خازن گذاری بیشتر باشد، اندازه خازن نیز بزرگتر خواهد بود.
با توجه به مطالب گفته شده باید برای محاسبه خازن دو مقدار مشخص شود:
یک – مقدار ضریب توان شبکه قبل از خازن گذاری
دو – مقدار ضریب توان شبکه بعد از خازن گذاری که انتظار داریم شبکه به آن برسد
سه – اندازه توان اکتیو
پس از تعیین این مقادیر مراحل زیر را پی می‌گیریم.

برای مقدار ضریب توان مطلوب مثلا عدد ۹ / ۰ مقدار خوبی است. حال دو مقدار ضریب توان داریم یکی ضریب توان شبکه قبل از خازن گذاری و دیگری ضریب توان مطلوب که می‌خواهیم با گذاردن خازن به آن برسیم. بکمک رابطه زیر مقدار توان راکتیو مورد نظر را که با آمدن خازن تامین می‌شود محاسبه می‌کنیم. (توجه: در خرید خازنهای اصلاح ضریب توان بجای فارد برای تعیین ظرفیت خازن از میزان توان راکتیو آن خازن سخن گفته می‌شود.)

پس از انجام محاسبات فوق عملیات اجرایی کار آغاز و پروژه پس از دو ماه کار مداوم آماده بهره برداری گردید. به منظور اعتبار سنجی پروژه صورت گرفته داده ها و نتایج مقایسه میان قبل (با بانک خازنی قدیم) و بعد از اجرای پروژه در جدول 1 ارائه شده است. همچنین نتایج بازدید های میدانی نشان از کاهش خرابی ها و توقفات داشته است. در شکل (1) بانک نهایی اجرا شده ارائه گردیده است .

شکل(1)
 

 

نتایج:

اکسترودر ها یکی از اجزای لاینفک و از  دستگاههای مادر در صنایع پلیمری از جمله تایر می باشند که به علت داشتن اجزای الکترونیک قدرت درون سیستم های الکتریکی خود از بارهای غیر خطی محسوب شده و تامین توان راکتیو آنها از طریق بانک های خازنی کاری مشکل است. در پژوهش حاضر محاسبات بانک خازنی و پله های آن  برای بخش اکسترودر کارخانه کویر تایر انجام گرفته و رگولاسیون توان و ولتاژ توسط رگولاتور 12 پله انجام و نتایج آن در جدول 1 آمده است. داده برداری ها و بررسی های میدانی انجام شده نشان دهنده بهبود کیفی توان راکتیو ارائه شده به دستگاه وکاهش خرابی های کوتاه مدت و دراز مدت آن شده است که خود صرفه جویی های چشم گیری را به دنبال داشته است.به عنوان مرحله بعدی بهبود سیستم ارائه توان می توان کار بر روی هارمونیک ها و خرابی ناشی از آن را پیشنهاد داد.

منابع:

1. بهزاد تیموری،اکستروژن کاربرد و شبیه سازی، انتشارات ارشدان.

2. هادی سعادت، بررسی سیستم های قدرت،انتشارات دانشگاه تهران.