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Nella produzione aerospaziale, i piccoli dettagli contano di più. Ad esempio, se non si applica la giusta coppia alle viti e ai bulloni che fissano la fusoliera di un aereo, possono verificarsi guasti catastrofici. L’aria compressa viene utilizzata per alimentare gli strumenti necessari per applicare quella coppia, rendendo il sistema ad aria compressa una parte fondamentale della struttura, anche se rimane in gran parte dietro la scena.

 

“L’aria compressa è la nostra ancora di salvezza. Tutto qui funziona con l’aria”, ha spiegato Curtis Wood, supervisore del team di strutture presso HAECO Americas (HAECO). “Gli utensili pneumatici, le pistole rivettatrici: tutte queste cose sono azionate da aria compressa. Abbiamo bisogno di aria ad alto volume, veloce, molto pulita, e abbiamo bisogno che sia molto stabile. ”

 

HAECO Americas Airframe Services fornisce servizi di manutenzione, riparazione e revisione di aeromobili (MRO) ai principali clienti commerciali e militari. Un giorno, uno degli hangar multipli presso la struttura di Greensboro, nel North Carolina, potrebbe ospitare un aereo proveniente da grandi compagnie aeree commerciali, operatori privati ​​o dal governo degli Stati Uniti. Il complesso di Greensboro è quasi 100.000 metri quadrati, con ogni hangar che si estende su 2 ettari.

 

La rigidità e le richieste delle applicazioni, in combinazione con la portata della struttura, rendono il sistema di aria compressa presso l’impianto di Greensboro di HAECO una sfida da mantenere – per non parlare del miglioramento. Tuttavia, Curtis Wood e il suo team di HAECO sono riusciti a fare proprio questo grazie all’aiuto di Patton’s, Inc., un fornitore di attrezzature per aria compressa e ELGi USA. In un progetto di modernizzazione in corso, il team di ingegneri ha gradualmente migliorato l’affidabilità del sistema e la sua efficienza energetica, aggiungendo nel contempo sofisticate funzionalità di controllo e di registrazione dei dati.

 

L’aria compressa viene utilizzata per alimentare quasi tutte le applicazioni. “Quando cammini in questo posto, senti aria compressa ovunque”, ha spiegato Wood. “È tutto intorno a te.” E poiché i meccanici lavorano in spazi ristretti, l’aria compressa deve essere trattata per contaminanti, come il vapore acqueo e l’olio, rendendo la fornitura di aria compressa pulita ed affidabile, il che è fondamentale per HAECO.

 

Ciascuno degli hangar di HAECO ha il proprio sistema di aria compressa, che sono in fase di modernizzazione. In definitiva, i sistemi finali includeranno due compressori d’aria ELGi, un essiccatore d’aria, un eliminatore di nebbia, un serbatoio di stoccaggio e un controllore di flusso. Mentre ciascun hangar è unico e richiede fluttuazioni coerenti, le pressioni target rimangono intorno a 8,27 bar e i requisiti del flusso d’aria compressa non superano i 10.000 l/min per ogni hangar.

 

Impatto delle applicazioni aerospaziali su System Dynamics

La domanda di aria compressa oscilla in modo drammatico nello stabilimento di Greensboro di HAECO, in gran parte a causa della natura delle applicazioni uniche per la manutenzione aerospaziale. Ad esempio, ciò che Wood descrive come “abbattere il serbatoio del carburante” è una procedura di ventilazione che richiede circa 3500 l/min per lunghi periodi di tempo. Quando gli aerei arrivano per la prima volta all’HAECO, i loro serbatoi di carburante devono essere ispezionati, richiedendo che i meccanici entrino nel serbatoio. Tuttavia, i fumi provenienti dal serbatoio sono tossici e riempiti con composti organici volatili (VOC). Per scaricare i fumi del carburante dal serbatoio, l’aria compressa viene utilizzata per creare un effetto Venturi che evacua il serbatoio. Gli operatori utilizzano un tubo dell’aria da un pollice per aspirare i fumi. Il processo causa grossi picchi nella richiesta di aria compressa e può verificarsi in più hangar contemporaneamente.

 

Flussi di lavoro unici influenzano anche le dinamiche del sistema ad aria compressa presso HAECO. I viaggi aerei aumentano enormemente durante le vacanze, creando una pausa temporanea nel lavoro in HAECO. La domanda torna subito dopo, quando i produttori di aeroplani cercano di completare la manutenzione ordinaria durante i periodi meno trafficati dell’anno.

 

“Durante le vacanze, se hai un aereo, è meglio che sia nell’aria”, ha detto Wood. “Quindi siamo molto lenti la settimana prima di Natale. Gestiamo un l/min molto basso Ma il giorno dopo Natale, il nostro l/min salirà alle stelle quando quegli aerei riprenderanno a pedalare qui. Il picco sarà intorno al 5 gennaio e saremo prossimi alla massima capacità in futuro. ”

 

Il flusso di lavoro differisce anche da hangar a hangar. Sebbene apparentemente contraddittori, alcuni aerei di grandi dimensioni richiedono meno aria compressa, in quanto il lavoro può muoversi più lentamente. Gli hangar che maneggiano altri velivoli, come i jet a corpo stretto, avranno richieste di aria compressa molto più elevate per periodi di tempo prolungati.

 

Configurazione del sistema di aria compressa originale

In accordo con ELGi, gli ingegneri di HAECO hanno saggiamente implementato un adeguato accumulatore e compressori d’aria a velocità variabile (VFD) da 50 CV di ELGi per gestire la domanda altamente fluttuante in ogni hangar. In precedenza, tuttavia, il sistema era abbastanza diverso.

“Tutto qui era lavorato con compressori d’aria da 75 CV, e sono stati installati come carico / scarico. Poi è finito in un essiccatore e ha conservato pochissimo “, ha detto Wood del sistema di aria compressa originale. “Fondamentalmente, era un sistema che funziona tutto il tempo. Dopo averlo studiato con ELGi, abbiamo imparato molto sull’aria compressa. Abbiamo determinato che 75 CV erano troppi. ”

In totale, la struttura di Greensboro aveva undici compressori d’aria da 75 CV funzionanti in modalità carico / scarico. Ogni volta che la richiesta di aria compressa aumentava – a causa dell’applicazione di sfiato del carburante o di un aumento del flusso di lavoro – i compressori si attivavano e continuavano a funzionare in modo inefficiente per periodi di tempo prolungati.

“Un compressore avrebbe preso il carico, e quando c’era un piccolo picco nella domanda, un altro avrebbe calciato, ma avrebbe caricato molto poco, quasi senza scariche”, ha spiegato Wood. “E queste cose sarebbero scariche per giorni. Non avevano VFD su di loro, quindi non funzionavano a potenza frenante proporzionale al carico. Ciò significa che è lo stesso se funziona a pieno carico o al minimo “.

Utilizzo dell’immagazzinamento ad aria compressa per gestire i picchi della domanda

Con l’aiuto di ELGi, HAECO ha ridisegnato il sistema per sfruttare al meglio l’immagazzinamento dell’aria compressa, aiutando ogni hangar a rispondere meglio ai picchi della domanda di aria compressa. Ogni hangar è un po’ diverso nella configurazione del sistema, ma la premessa, o la modalità operativa, rimane la stessa.

“Abbiamo praticamente raddoppiato il numero di ricevitori per gestire quella [fluttuazione] nel sistema, quindi abbiamo inserito i controller di flusso”, ha spiegato Wood. “Lasciamo che i compressori d’aria funzionino a 8,6 bar, e quindi usiamo un controller di flusso per modulare la pressione. Ogni hangar è un po ‘diverso, ma nel nostro punto più remoto forniamo 6,2 bar. Alcuni hangar hanno bisogno di 8,27 bar per ottenere 6,2 bar all’estremità remota – dipende solo dalla configurazione. Quindi monitoriamo il l/min che viene utilizzato, non quello che viene creato. ”

Come ha spiegato Wood, il sistema di aria compressa di ciascun hangar è leggermente diverso: l’Hangar 1 ha circa 1900 galloni (7 metri cubi) di spazio; L’hangar 2 ha 1300 galloni (5 metri cubi); e l’Hangar 3 alla fine avrà 2000 galloni (7,5 metri cubi) di stoccaggio. L’obiettivo, secondo Wood, è di avere da circa 7000 a 7500 litri di spazio in ogni hangar.

La principale differenza tra ogni hangar era l’altezza del soffitto. L’Hangar 4, ad esempio, non aveva abbastanza spazio per installare ricevitori da 400 galloni (1,5 metri cubi). Laddove gli hangar 1, 2 e 3 utilizzavano serbatoi a secco, l’Hangar 4 richiedeva un serbatoio bagnato con scarichi a perdita zero. Il team di ELGi è stato utile nella progettazione di quel sistema in particolare.

“ELGi ha effettivamente aiutato a progettare il sistema nell’Hangar 4 perché era molto stretto”, ha affermato Wood. “Sono stati in grado di aiutarci con configurazioni e sistemi totalmente diversi. Anche se è lo stesso concetto e design, ci sono differenze nel modo in cui stiamo erogando aria compressa in ogni edificio. ”

 

Maggiore efficienza energetica con i compressori d’aria ELGi

Insieme all’installazione di un’adeguata capacità di stoccaggio, HAECO sta inoltre sostituendo ogni coppia di compressori d’aria da 75 CV con due compressori d’aria ELGi da 50 CV.

“Non avevamo bisogno di questi compressori d’aria più grandi, quindi siamo stati in grado di ridimensionare a una macchina da 50 CV”, ha affermato Wood. “Abbiamo trovato la soluzione migliore per installare un compressore d’aria a velocità fissa da 50 CV e quindi aggiungere un VFD da 50 CV. Lasciamo che il VFD gestisca il carico basso e lasci che la macchina a velocità fissa esegua il carico elevato. E probabilmente il 25 percento delle volte stiamo eseguendo entrambi.

 

ELGi ad Haeco

Insieme all’installazione di un’adeguata capacità di stoccaggio, HAECO sta inoltre sostituendo ogni coppia di compressori d’aria da 75 CV con due compressori d’aria ELGi da 50 CV.

Con questi cambiamenti il ​​carico elettrico dell’impianto è calato notevolmente. Ad oggi, HAECO ha riadattato il sistema di aria compressa di due hangar, eliminando efficacemente 100 CV. Inoltre, con storage e VFD adeguati, il sistema ad aria compressa funziona in modo molto più efficiente: Incluse, le nuove macchine VFD costano un massimo di $ 29,39 all’ora a pieno carico e possono rallentare fino a raggiungere $ 5,87 all’ora. Al contrario, i compressori d’aria 75 CV del sistema originale richiedevano circa $ 48,00 all’ora.

“Fondamentalmente, scambiando due [Marchio Xs] per due compressori d’aria ELGi da 50 CV, ci ha risparmiato circa $ 128.000 all’anno – nella fascia bassa”, ha spiegato Wood. “È facile per i nostri controllori aziendali capire. Posso pagare due di questi compressori d’aria nel primo anno.

 

Gestione dei dati del compressore

Ogni hangar ha il proprio sistema di gestione degli edifici (BMS) e i nuovi sistemi di aria compressa sono collegati ai rispettivi BMS. L’integrazione delle nuove installazioni nel BMS aveva una propria serie di sfide, ma le capacità di monitorare e dettare le prestazioni del compressore d’aria sono piuttosto preziose. Una sfida particolare era scrivere il codice per convertire i valori standard del compressore d’aria nel sistema metrico utilizzato dal BMS.

“Questa è stata una delle maggiori sfide – la conversione dei dati”, ha detto Wood dell’integrazione del compressore. “Quello che effettivamente spara il compressore è questa enorme frazione. Volevamo che fosse letto in un formato standard. I nostri programmatori sono andati, hanno prelevato i dati dal compressore ELGi e hanno imparato come convertirli lavorando con i programmatori ELGi. Hanno contribuito a convertirlo in dati che potremmo usare “.

 

Una volta che il BMS riceve e converte i dati del compressore d’aria, memorizza le informazioni in diverse posizioni. Le metriche vengono memorizzate sul controller per una settimana prima di essere inviate al server, dove vengono archiviate a tempo indeterminato. La tenuta dei registri sta producendo importanti benefici operativi per l’HAECO.

“Stiamo memorizzando i dati a tempo indeterminato, così possiamo vedere come cambiano le cose”, ha spiegato Wood. “Mentre cambiamo aereo, layout o configurazioni, inseriamo delle note. Dall’aspetto dei prezzi aziendali, questo ci aiuta a capire qual è la domanda. Gli aerei più grandi richiedono effettivamente meno [aria compressa]. Gli aerei più piccoli e più vecchi richiedono il massimo. ”

 

Formazione di ELGi

Progettare un sistema di aria compressa efficiente ed affidabile adatto per una specifica struttura è un processo lungo e impegnativo. Componi questo sforzo con molteplici hangar che supportano diversi requisiti di lavoro e il processo diventa ancora più difficile. Nonostante l’arduo compito, ELGi USA ha collaborato con successo con HAECO Americas per migliorare notevolmente il sistema di aria compressa nello stabilimento di Greensboro.

“Il team ELGi ci ha aiutato a superare alcuni problemi di installazione”, ha commentato Wood. “Sono stati effettivamente in grado di educarci. Siamo scesi a Charlotte e hanno rotto una di queste macchine per noi. Abbiamo imparato come separare uno di questi. Sapevamo che avremmo fatto il nostro servizio, quindi dovevamo conoscere la stessa cosa che i ragazzi del servizio avrebbero saputo – dettagli molto specifici su come smontare queste cose “.

L’impianto HAECO è stato uno dei primi clienti di ELGi. La partnership si è rivelata preziosa per l’HAECO dal punto di vista educativo e il team delle strutture è soddisfatto delle attrezzature.

“Stiamo lentamente ma sicuramente trasferendoli tutti su compressori d’aria ELGi”, ha detto Wood. “Ci piacciono i compressori d’aria ELGi perché sono facili da lavorare. Dentro, sono fatti in un modo che è facile da mantenere. È tutto in acciaio inossidabile o alluminio. La cosa durerà a lungo e potrebbe subire molti abusi “.

HAECO Americas ha stanziato risorse di bilancio per ulteriori aggiornamenti del compressore d’aria nel prossimo anno. Attraverso una partnership con ELGi USA, il sistema di aria compressa presso lo stabilimento di Greensboro continuerà il suo processo di modernizzazione, migliorando l’efficienza energetica e mettendo in evidenza record di prestazioni approfondite.

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