BR112018006750B1

BR112018006750B1 - Sistema e método de controle de secador de ar

Info

Publication number: BR112018006750B1
Application number: BR112018006750-4A
Authority: BR
Inventors: Eric C. Wright
Original assignee: New York Air Brake, LLC
Priority date: 2015-10-04
Filing date: 2016-09-23
Publication date: 2022-08-30
Also published as: US10150077B2; AU2016335133A1; WO2017062190A1; ZA201802122B; CA3000828C; CA3000828A1; DE112016004053T5; US20170095766A1; AU2016335133B2; BR112018006750A2

Abstract

CONTROLE DE SECADOR DE AR UTILIZANDO UMIDADE. A presente invenção refere-se a um secador de ar de ferrovia que comuta o fluxo e contrafluxo de ar através de cada uma de duas torres de dessecante (46, 48) em resposta à umidade de ar real sendo seco pelo secador de ar. O secador de ar inclui um sensor de umidade (68), um sensor de temperatura (72) na saída de ar, e um sensor de temperatura (50) no fluxo de ar de entrada para determinar quando iniciar a regeneração do dessecante. O sistema de secador de ar está geralmente especificado para prover algum desempenho de secagem mínimo, por exemplo 40°C de supressão de ponto de orvalho.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELATIVOS

[001] O presente pedido reivindica prioridade para o Pedido Provisório U.S. No. 62/236960, depositado em 4 de outubro de 2016.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se a secadores de ar de dessecante e, mais especificamente a um sistema e método para controlar o ciclo de regeneração de um secador de ar dessecante de torre dupla.

DESCRIÇÃO DA TÉCNICA RELACIONADA

[003] Os secadores de ar para utilização em ferrovia são tipicamente um tipo de "absorção de oscilação de pressão", também referido como um secador de ar dessecante, de torre dupla. O esquema de controle básico para comutar entre as duas colunas de dessecante é um temporizador fixo habilitado por um sinal de "compressor LIGADO" dos controles de compressor. Sempre que o compressor está operando, os ciclos de secador de ar entre duas colunas de dessecante em um ciclo de tempo fixo para direcionar o ar de produto molhado através de uma coluna para remover o vapor de água, assim resultando em um ar de produto seco, enquanto simultaneamente tomando uma fração do ar de produto seco e contrafluindo-o através da outra coluna de dessecante previamente saturada para remover a umidade acumulada. Apesar de simples e robusto, este esquema de controle é ineficiente e desperdiça energia considerável.

[004] O sistema de suprimento de ar de locomotiva AAR típico consiste em um compressor e dois reservatórios principais em série, MR1 e MR2. O secador de ar está usualmente instalado entre MR1 e MR2, de modo que ar seco é fornecido para o MR2. MR2 é utilizado como uma fonte de ar exclusiva para o sistema de frenagem de trem e está protegido por uma válvula de retenção de contrafluxo entre MR1 e MR2. O ar em MR1 é utilizado para outros consumidores de ar de locomotiva como limpadores de para-brisa, buzina, areiadores, etc. Quando o ar é consumido de ou MR1 ou MR2, o compressor operará para recarregar o sistema. Se a pressão de ar em MR1 for menor do que MR2, o compressor operará de modo que o ar flua para dentro do MR1 para recarregá-lo, mas o ar não fluirá para dentro do MR2 até que a pressão em MR1 seja maior do que a pressão em MR2. Nesta situação, o ciclo de regeneração de secador de ar é habilitado por um sinal 'ligado' do compressor. Como não existe fluxo de ar entre MR1 e MR2, no entanto, não existe fluxo de ar através do secador de ar. Como um resultado, o ar de purga de produto seco consumido pelo ciclo de regeneração de secador de ar é desperdiçado.

[005] A segunda ineficiência inerente do esquema de controle de regeneração de temporizador fixo existente é que este assume que o conteúdo de água do ar "molhado" é constante, e o ciclo de tempo fixo está baseado no pior caso para fluxo máximo e ar molhado máximo. A quantidade de vapor de água no ar é diretamente proporcional à pressão parcial de vapor de água de saturação, a qual tem uma relação altamente não linear, como exponencial, com a temperatura. Por exemplo, a pressão parcial de vapor de água de saturação é -17,7°C (0°F) é 6,9 kPa (0,01857 libras por polegada quadrada absolutas (psia)); a 21,1°C (70°F) é 2,5 kPa (0,3633 psia); a 51,6°C (125 °F) é 13,4 kPa (1,9447 psia), e a 65,5°C (150°F) é 25,6 kPa (3,7228 psia). Em contraste, o ar a 125 °F pode conter 5,35 vezes tanto vapor de água como o ar a 21,1°C (70°F), e o ar a 65,5°C (150°F) pode conter 10,2 vezes tanto vapor de água como o ar a 21,1°C (70°F). Assim, o ar a 51,6°C (125 °F) pode conter 105 vezes tanto vapor de água como o ar a -17,7°C (0°F), e o ar a 65,5°C (150°F) pode conter 200 vezes tanto vapor de água como o ar a -17,7°C (0°F).

[006] Assim, fica claro que um ciclo de regeneração de tempo de ciclo fixo de secador de ar o qual é estabelecido sobre a capacidade de contenção de água do leito de dessecante e o conteúdo de água de ar saturado na temperatura de ar de entrada máxima, por exemplo, 65,5°C (150°F) ciclará muito mais frequentemente do que é necessário para temperaturas mais baixas e assim desperdiçará o ar de purga de produto seco. Por exemplo, um sistema projetado para tratar ar saturado a 65,5°C (150°F), está ciciando 10,2 vezes demais a 21,1°C (70°F) e 200 vezes demais a -17,7°C (0°F). Assim, a 21,1°C (70°F), existe uma oportunidade de economizar aproximadamente (17% - 17%/10,2) = 15% ar de produto e energia de compressor que está sendo desperdiçado. Como um resultado, existe uma necessidade na técnica para um secador de ar que tenha um sistema de controle de ciclo de regeneração mais eficiente.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] A presente invenção compreende um sistema de controle para um secador de ar que comuta o fluxo e contrafluxo de ar através de cada uma de duas torres de dessecante em resposta à umidade real de ar sendo seco pelo secador de ar. O secador de ar inclui um sensor de umidade, um sensor de temperatura no ar de saída, e um sensor de temperatura no fluxo de ar de entrada para determinar quando iniciar a regeneração do dessecante. Um leito de dessecante totalmente regenerado provê o máximo desempenho de secagem, conforme o leito de dessecante torna-se progressivamente saturado o desempenho de secagem declina até que o desempenho de secagem atinge zero quando o leito de dessecante está totalmente saturado com água. O sistema de secador de ar está geralmente especificado para prover algum desempenho de secagem mínimo, por exemplo, 40°C de supressão de ponto de orvalho.

[008] O sistema de controle do secador de ar está configurado para medir a temperatura de ar de entrada, a temperatura de ar de saída, e a umidade relativa de saída. O sistema de controle então calcula a supressão de ponto de orvalho instantânea. Se a DPS medida for igual a ou maior do que a DPS alvo mínima, então o secador de ar continua a fluir o ar através daquele circuito de secador específico (por exemplo, circuito A). O processo de medição e cálculo continua e repete em um intervalo de tempo regular. Quando a temperatura de DPS calculada for menor do que a DPS alvo mínima, o sistema de controle comuta do circuito de secagem A para o circuito B, e inicia um ciclo de regeneração sobre o circuito de secagem A.

[009] Este controle de loop fechado do ciclo de regeneração utilizando o sensor de umidade é responsável pelo volume de água dependente de temperatura no ar e pela taxa de fluxo variável através do secador de ar. O secador somente inicia um ciclo de regeneração quando o dessecante está saturado com água de modo que a DPS de saída é menor do que ou igual ao alvo mínimo. Como o desempenho de secagem é também dependente do "tempo de residência" do ar dentro do leito de dessecante, ar o qual flui através do leito de dessecante em uma baixa taxa de fluxo pode atingir uma DPS mais alta para a mesma condição de leito de dessecante relativa do que o ar o qual flui através do leito de dessecante em uma alta taxa de fluxo. Medindo e calculando a DPS de saída, a regeneração é otimizada para qualquer taxa de fluxo.

[0010] Um intervalo de tempo máximo entre os eventos de regeneração pode ser provido, por exemplo, 30 minutos, e um tempo mínimo entre intervalos de regeneração, por exemplo, 2 minutos, para prover um nível de desempenho mínimo no caso de uma falha de sensor ou componente.

BREVE DESCRIÇÃO DAS DIVERSAS VISTAS DO(S) DESENHO(S)

[0011] A presente invenção será mais totalmente compreendida e apreciada lendo a Descrição Detalhada seguinte em conjunto com os desenhos acompanhantes, nos quais:

[0012] a figura 1 é um esquema de um sistema de suprimento de ar de locomotiva que inclui um secador de ar dessecante, de torre dupla que tem o sistema de controle de retorno de loop fechado de acordo com a presente invenção pode ser utilizado;

[0013] a figura 2 é um esquema de um secador de ar dessecante, de torre dupla que tem um sistema de controle de retorno de loop fechado de acordo com a presente invenção pode ser utilizado;

[0014] a figura 3 é um fluxograma de um sistema de controle de retorno de loop fechado para um secador de ar de acordo com a presente invenção pode ser utilizado;

[0015] a figura 4 é um gráfico de pressão parcial de vapor de água versus temperatura ambiente para utilização na programação do sistema de controle da presente invenção.

[0016] a figura 5 é um gráfico de um perfil de distribuição ambiental para os Estados Unidos utilizado para modelar a eficiência aperfeiçoada do secador de ar da presente invenção sobre os secadores de ar convencionais;

[0017] a figura 6 é um gráfico da quantidade de ar de purga utilizada pelo secador de ar da presente invenção sobre os secadores de ar convencionais.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0018] Referindo agora aos desenhos, em que números iguais referem a partes iguais através de tudo, está visto na figura 1 um sistema de ar de locomotiva 10 que tem um compressor de ar 12, pós- resfriador 14, primeiro e segundo reservatórios principais MR1 e MR2, e um secador de ar de dessecante de duas torres 16 que tem um controle de regeneração de dessecante de acordo com a presente invenção, como mais totalmente abaixo descrito. O segundo reservatório principal MR2 está acoplado no sistema de frenagem 18 e uma válvula de retenção 20 está posicionada entre o primeiro e o segundo reservatórios principais MR1 e MR2. Um estágio de pré- filtragem 22, o qual pode ser separado ou integral como aqui descrito, está associado com o secador de ar 16 e inclui uma válvula de dreno 24 que é operada de acordo com um tempo de ciclo de purga de válvula de dreno.

[0019] Referindo à figura 2, o secador de ar de dessecante de duas torres 16 inclui uma entrada 28 para receber o ar do primeiro reservatório principal MR1. A entrada 28 está em comunicação com um estágio de pré-filtragem integral 30, mostrado como compreendendo um separador de água 32, um coalescedor grosso 34, e um coalescedor fino 36. Quaisquer líquidos acumulados no separador de água 32, coalescedor grosso 34, e coalescedor fino 36 são expelidos através da válvula de dreno 24. Um par de válvulas de entrada 42 e 44 está posicionado a jusante do estágio de pré-filtragem 30 para desviar o ar que entra entre um de dois percursos, cada um dos quais está associado com uma de duas torres de dessecante 46 e 48. Um sensor de temperatura 50 está posicionado a montante das válvulas de entrada 42 e 44 e a jusante do estágio de pré-filtragem 30. O primeiro percurso a jusante da primeira válvula de entrada 42 conduz a uma válvula de descarga 52 e primeira torre de dessecante 46. O segundo percurso a jusante da segunda válvula de entrada 44 conduz para uma segunda válvula de descarga 54 e a segunda torre de dessecante 48. O primeiro percurso ainda inclui uma primeira válvula de retenção 58 e um primeiro orifício de purga 62 a jusante da primeira torre de dessecante 46, e o segundo percurso ainda inclui uma segunda válvula de retenção 60 e um orifício de purga 64 a jusante da segunda torre de dessecante 48. Uma única saída 66 está acoplada na extremidade do primeiro e segundo percursos, e um sensor de umidade 68 e um segundo sensor de temperatura 72 estão posicionados a montante da saída 66. As válvulas de entrada 42 e 44 e as válvulas de saída 52 e 54 são pilotadas pelo controlador 40.

[0020] O controlador 40 operas as válvulas de entrada 42 e 44 e as válvulas de saída 52 e 54 de modo que o ar comprimido provido na entrada 28 seja direcionado através de uma das torres de dessecante 46 ou 48 para secagem. A outra das torres de dessecante 46 ou 48 pode ser regenerada permitindo que o ar seco reflua através do orifício de purga 62 ou 64 e para fora da válvula de descarga 52 ou 54 conforme necessário. O controlador 40 está também em comunicação com o sensor de temperatura 50, o sensor de umidade 68, e o sensor de temperatura 72. Um elemento de aquecimento 70 pode também estar acoplado no controlador 40 e posicionado dentro do secador de ar 16 para aquecer a válvula de dreno 24, as válvulas de entrada 42 e 44 e as válvulas de saída 52 e 54 se a temperatura estiver abaixo do congelamento.

[0021] Referindo à figura 3, o controlador 40 está programado para implementar um processo de retorno de umidade de loop fechado 80 que comuta o fluxo e contrafluxo de ar através de cada uma de duas torres de dessecante em resposta à umidade de ar real sendo seca pelo secador de ar 16. O controlador 40 coleta dados 82 do sensor de temperatura 50, do sensor de umidade 68, e do sensor de temperatura 72 no ar de saída para determinar quando iniciar a regeneração do dessecante. Um leito de dessecante totalmente regenerado provê o máximo desempenho de secagem, já que o leito de dessecante se torna progressivamente saturado e o desempenho de secagem declina até que o desempenho de secagem atinge zero quando o leito de dessecante está totalmente saturado com água. Como um sistema de secador de ar está geralmente especificado para prover algum desempenho de secagem mínimo, por exemplo 40°C de supressão de ponto de orvalho, o controlador 40 pode estar configurado para assegurar que o secador de ar 16 está atingindo este requisito e, quando não está, comutar o circuito de secador do circuito saturado para o circuito não saturado e executar um ciclo de regeneração sobre o dessecante saturado no circuito saturado de modo que este fique pronto para utilização no futuro. Por exemplo, utilizando os dados coletados do sensor de temperatura 50, do sensor de umidade 68, e do sensor de temperatura 72, o controlador pode calcular 84 a supressão de ponto de orvalho instantânea (DPS) do secador de ar 16. A DPS pode ser calculada utilizando a temperatura de ar de entrada medida e a umidade de saída medida utilizando a relação conhecida entre temperatura e pressão parcial de vapor de água, tal como aquela vista na figura 4. Como exemplo, a aproximação de August-Roche-Magnus calcula a temperatura de ponto de orvalho °C (TD) como uma função de temperatura °C (T) e umidade relativa (RH) como:

[0022] Outras equações e métodos para calcular a temperatura de ponto de orvalho utilizando temperatura do ar e RH são bem conhecidos no campo de psicométrica. A aproximação de August-Roche-Magnus está assim mostrada como exemplo, e a invenção não está limitada à sua utilização já que outras propostas seriam também suficientes.

[0023] O ar de entrada é assumido estar a 100% RH, isto é, tendo uma temperatura de ponto de orvalho igual à temperatura de entrada como uma consequência da razão de compressão de 10:1 do sistema de ar. A supressão de ponto de orvalho é calculada como a entre a temperatura de entrada de ponto de orvalho e a temperatura de ponto de orvalho de saída calculada. Se uma verificação 86 determinar que a DPS medida é igual a ou maior do que a DPS alvo mínima, então o secador de ar 16 continua a fluir o ar através do circuito de secador específico correntemente sendo utilizado, tal como o circuito A. O controlador 40 então repete o coletamento de dados relevantes em intervalos de tempo regulares até que a DPS medida não seja mais igual a ou maior do que a DPS alvo mínima. Quando a temperatura de DPS calculada é menor do que a DPS alvo mínima na verificação 86, o controlador 40 comuta do circuito de secagem A para o circuito B 88, e inicia um ciclo de regeneração sobre o circuito de secagem A. Deve ser reconhecido que a DPS alvo é um limite e que o sistema 10 poderia também estar configurado para iniciar um ciclo de regeneração quando a DPS calculada for igual a ou menor do a DPS alvo e não iniciar quando a DPS for mais do que a DPS alvo. Similarmente, a DPS limite poderia incluir uma tolerância estreita.

[0024] Este controle de loop fechado do ciclo de regeneração pelo controlador 40 utilizando o sensor de temperatura 50, sensor de umidade 68, e sensor de temperatura 72 é responsável pelo volume de água dependente de temperatura no ar e pela taxa de fluxo variável ou ar através do secador de ar. O secador de ar 16 assim somente inicia um ciclo de regeneração quando o dessecante que está no circuito sendo atualmente utilizado torna-se saturado com água de modo que a DPS de saída seja menor do que ou igual ao limite mínimo. Como o desempenho de secagem do secador de ar 16 é também dependente do "tempo de residência" do ar dentro do leito de dessecante, o ar o qual flui através do leito de dessecante em uma baixa taxa de fluxo pode atingir uma DPS mais alta para a mesma condição de leito de dessecante relativa do que o ar o qual flui através do leito de dessecante em uma alta taxa de fluxo. Medindo, e calculando a DPS de saída, a regeneração é otimizada para qualquer taxa de fluxo.

[0025] Deve ser reconhecido que o controlador 40 pode ser programado para calcula a quantidade específica de conteúdo de água na saída 66 utilizando o sensor de umidade 68 e comparar esta contra padrões predeterminados ou conteúdo permissível máximo para um sistema de frenagem específico 18. Referindo à figura 3, um intervalo de tempo máximo 90 entre eventos de regeneração pode ser provido independentemente da saturação calculada, por exemplo 30 minutos, e um tempo mínimo 92 entre intervalos de regeneração independentemente da saturação calculada, por exemplo 2 minutos, para prover um nível de desempenho mínimo no caso de um falha de sensor ou componente de modo que o secador de ar 16 continua a remover umidade do ar comprimido, apesar de que menos eficientemente do que quando o controle de loop fechado está funcionando.

[0026] Como o secador de ar 16 está tipicamente instalado entre MR1 e MR2, o fluxo de ar real através do secador de ar 16 é ainda dependente do estado de carga relativo de MR1 e MR2. Por exemplo, se tanto MR1 quanto MR2 estiverem igualmente esgotados no tempo em que o compressor opera, então metade do fluxo de compressor enche MR1 e metade vai através do secador de ar para MR2. Por exemplo, dependendo da velocidade de motor durante este evento de recarga, o secador de ar poderia ver entre 50 SCFM e 92 SCFM. Como um exemplo adicional, se a pressão em MR1 estiver esgotada e a pressão em MR2 está no nível de recarga total (lembrar que existe uma válvula de retenção entre MR1 e MR2), então 100% do fluxo de compressor recarregará MR1 enquanto não existe um fluxo através do secador de ar. Finalmente, ar pode fluir de um MR1 totalmente carregado para MR2 (e com isto para os freios de trem) através do secador de ar quando o compressor está desligado. Assim, é visto que o fluxo através do secador de ar pode variar de 0 a 100% de saída de compressor nominal. O leito de dessecante no secador de ar 16 pode conter uma quantidade fixa de água antes deste ser saturado e o tempo para o leito tornar-se saturado é dependente tanto da temperatura do ar (ar mais quente pode conter mais vapor de água) quanto do volume de ar o qual fluiu através do dessecante. O controle de regeneração variável, de loop fechado, do controlador 40 resolve tanto o efeito de temperatura quanto o fluxo e somente regenera quando o leito de dessecante se aproxima da saturação.

EXEMPLO 1

[0027] Referindo à figura 5, a economia de ar de purga do secador de ar versus um esquema de controle convencional pode ser estimada utilizando um perfil de distribuição ambiental de uma área geográfica alvo, tal como os Estados Unidos, que representa a quantidade de tempo que uma dada locomotiva está exposta a temperaturas ambientais em um ano típico. A comparação assume um ano de locomotiva de 8141 horas (95% de um ano de calendário), um compressor 12 que funciona 1625 horas carregadas em um ano de locomotiva, e uma taxa de fluxo através do secador de ar 16 de 100 SCFM. O vazamento de trem é assumido ser 20 SCFM contínuos. Um secador de ar convencional está modelado com um 65 segundo ciclo de secagem e um 65 segundo ciclo de regeneração que consiste em 48 segundos de purga e 17 segundos de re-pressurização e é assumido que o secador de ar convencional somente cicla quando o compressor está LIGADO. A perda de purga é conservadoramente assumida ser 15% (15 SCFM), o que tenta levar em conta pela função de memória e volume de purga dependente de fluxo.

[0028] O secador de ar 16 de acordo com a presente invenção está modelado com um ciclo de secagem variável dependente de temperatura e inclui um tempo de regeneração fixo de 110 segundos seguidos por 10 segundos de re-pressurização. Para calcular o tempo de ciclo de secagem, a taxa de recarregamento de água é calculada em cada faixa de temperatura para tanto 100 SCFM (recarga de MR2 quando o compressor está LIGADO) e 20 SCFM (o fluxo através do secador de ar para MR2 e para fora como vazamento de BP). O tempo de ciclo de secagem é então calculado com base na capacidade de água conhecida da torre de dessecante e a taxa de carregamento de água. Neste exemplo, o tempo de ciclo de secagem máxima do ciclo combinado A mais B está limitado a 3600 segundos (1 hora), apesar de que em baixas temperaturas, este tempo poderia ser adicionalmente estendido. O secador de ar 16 opera independentemente do compressor 12 e regenerará quando necessário independente do estado de operação do compressor.

[0029] Referindo à figura 6, operando por um ano no perfil ambiental típico dos Estados Unidos continental, o secador de ar 16 é calculado utilizar 14.540,7 m3 (513.500 pés cúbicos) menos ar de purga do que o secador de ar convencional. Assumindo um custo de $0,32 por 28,3 m3 (1000 ft3) para comprimir o ar, isto representa uma economia anual de $164.

[0030] Um benefício adicional do secador de ar 16 é que este supera um déficit no esquema controle de secador de ar convencional. Um secador de ar convencional somente regenera quando o compressor está operando, mas 80% do tempo o compressor está desligado. No entanto, o vazamento de trem é contínuo, de modo que quando os reservatórios principais MR1 e MR2 estão carregados, o compressor desliga e o ar em ambos os reservatórios principais MR1 e MR2 supre o tubo de freio até que a pressão em MR1 caia para o ponto de ajuste de governador de pressão e o compressor religa. O ar que flui de MR1 através do secador de ar para MR2 enquanto o compressor está desligado assim não é reconhecido pelo esquema de controle de secador de ar da técnica convencional e pode sobrecarregar um leito de dessecante de secador de ar convencional em temperaturas mais alta de modo que o secador de ar não está secando efetivamente. O secador de ar 16 da presente invenção, no entanto, continuará a prover uma secagem suficiente porque este ciclará com base na umidade do ar sendo seco e não simplesmente de acordo com um período de tempo predeterminado quando o compressor está operando.

[0031] O secador de ar 16 também provê uma vantagem significativa me baixas temperaturas. Em temperaturas abaixo do congelamento, o secador de ar 16 utiliza muito menos ar de purga do que um secador de ar convencional. Isto é uma vantagem já que o vazamento de trem total aumenta em baixas temperaturas e o consumo de ar reduzido do secador de ar 16 provê uma compensação benéfica. EXEMPLO 2

[0032] Em um teste de campo, o secador de ar 16 foi capaz de manter uma depressão de ponto de orvalho mínima de 40 °C (72 °F), com mais de 80% dos ciclos de purga ocorrendo no ciclo máximo de uma hora. Neste caso, um ciclo é o tempo de ciclo para a torre A e torre B em sequência. Para comparação, o mesmo ciclo em um secador de ar convencional é um pouco abaixo de 2 minutos. Como secador de ar 16 utiliza retorno de umidade de loop fechado para iniciar o ciclo de purga, é responsável tanto por menos carregamento de umidade em baixas temperaturas quanto pelo fluxo de ar real através do secador. A purga otimizada provê uma economia tanto de energia quanto de ar, mas não "desperdiçando" ar de purga, e importantemente reduz o desgaste e rompimento sobre os componentes de secador de ar, estendendo a vida útil do secador de ar 16. Por exemplo, o secador de ar de teste 16 operou por 3427 horas e neste tempo fez aproximadamente 3000 ciclos de purga. Tivesse o secador de ar 16 ao invés utilizado a purga de 2 minutos tradicional (1 minuto A, 1 minuto B), assumindo uma operação de modo de memória onde este somente cicla com o compressor LIGADO e carregado (20% de 3427 horas), este estaria sujeito a 38.000 ciclos de purga. Mais ainda, o secador de ar 16 utilizou quase 12.742,5 m3 (450.000 pés cúbicos (ft3)) menos ar de purga over sobre o dado período de tempo do que um secador de ar convencional. Além da clara economia que resulta de menos ar de purga desperdiçado, uma redução muito significativa no número de eventos de purga significa que as válvulas no secador de ar 16 estão sujeitas a muito menos desgaste e ruptura, gerando uma vida útil mais longa e uma confiabilidade de tempo de vida mais alta.

Claims

1. Sistema de controle para um secador de ar que tem duas torres de dessecante (46, 48) que podem comutar o fluxo e contrafluxo de ar entre um de dois circuitos de secagem, cada um dos quais está associado com uma respectiva das duas torres de dessecante (46, 48), o sistema de controle caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro sensor de temperatura (50) para posicionamento em uma entrada do secador de ar que está configurado para emitir um primeiro sinal que corresponde à temperatura de um fluxo de ar de entrada; um segundo sensor de temperatura (72) para posicionamento em uma saída do secador de ar que está configurado para emitir um segundo sinal que corresponde à temperatura de um fluxo de ar de saída; um sensor de umidade (68) para posicionamento na saída do secador de ar para emitir um terceiro sinal que corresponde à umidade do fluxo de ar de saída; e um controlador (40) interconectado no primeiro sensor de temperatura (50), no segundo sensor de temperatura (72), e no sensor de umidade (68) que está programado para calcular se uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada com base pelo menos em parte na umidade do fluxo de ar de saída e comandar o secador de ar para comutar o fluxo de ar para a outra das duas torres de dessecante (46, 48) quando uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada; em que o controlador (40) está programado para determinar se uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada calculando uma supressão de ponto de orvalho instantânea e comparando a supressão de ponto de orvalho instantânea contra um limite predeterminado.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (40) está programado para determinar se uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada quando a supressão de ponto de orvalho instantânea é menor do que o limite predeterminado.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o controlador (40) está programado para não determinar que uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada quando a supressão de ponto de orvalho instantânea é pelo menos tão grande quanto o limite predeterminado.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o controlador (40) está programado para não comandar o secador de ar para comutar o fluxo de ar para a outra das duas torres de dessecante (46, 48) a menos que um período de tempo mínimo predeterminado tenha sido excedido.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o controlador (40) está programado para comandar o secador de ar para comutar o fluxo de ar para a outra das duas torres de dessecante (46, 48) se um período de tempo máximo predeterminado tiver sido excedido.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o controlador (40) está programado para calcular a supressão de ponto de orvalho instantânea utilizando a aproximação de August-Roche-Magnus.

7. Método para controlar um secador de ar para comutar o fluxo e contrafluxo de ar entre um de dois circuitos de secagem, cada um dos quais está associado com uma respectiva das duas torres de dessecante (46, 48), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: detectar a temperatura de um fluxo de ar de entrada na entrada do secador de ar; detectar a temperatura de um fluxo de ar de saída na saída do secador de ar; detectar a umidade do fluxo de ar na saída; calcular se uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada com base pelo menos em parte na umidade do fluxo de ar na saída calculando-se uma supressão de ponto de orvalho instantânea e comparando-se a supressão de ponto de orvalho instantânea contra um limite predeterminado; e comutar o fluxo de ar para a outra das duas torres de dessecante (46, 48) quando uma torre de dessecante é calculada para estar saturada.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a etapa de calcular se uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada ainda compreende determinar que uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada quando a supressão de ponto de orvalho instantânea é menor do que o limite predeterminado.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a etapa de calcular se uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada ainda compreende não determinar que uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada se a supressão de ponto de orvalho instantânea for maior do que o limite predeterminado.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de comutar o fluxo de ar através da outra das duas torres de dessecante (46, 48) não é executada a menos que um período de tempo mínimo predeterminado tenha sido excedido.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de comutar o fluxo de ar através da outra das duas torres de dessecante (46, 48) se um período de tempo máximo predeterminado tiver sido excedido.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a etapa de calcular se uma das duas torres de dessecante (46, 48) está saturada compreende calcular a supressão de ponto de orvalho instantânea utilizando a aproximação de August-Roche-Magnus.