工业实用效率

在钢筋钢厂压缩空气系统项目中汲取的经验教训

钢铁厂有各种规模和形状。自铁器时代以来,人类已经将铁矿石转化为无数的钢铁产品。数以千计的合金、牌号和形状在专门的工厂生产。一般来说,按照SIC代码可分为四类:

  • 3310钢铁厂,高炉,轧钢厂和精轧机
  • 3312钢铁厂、高炉和轧钢厂(焦炉)
  • 3317钢管
  • 3320钢铁铸造厂

本文中的钢厂是滚动的“稀少”,这是熔化废料再生钢的设施,并为建筑业生产钢筋。它适合SIC代码3310.世界各地都有许多植物,为当地社区提供环境合理的服务和产品。它们从本地来源再循环废钢,并使用钢筋支持本地基础设施项目,使用当地产生的电力。

除了弧形炉的巨大电负荷(这是一个令人敬畏的东西!),钢筋最大的电负载是压缩空气系统。由于大负载来移动重物,这不仅是高的运营成本,而且对于每周七天,每天24小时运行的轧机的连续运行至关重要。与任何重型制造过程一样,压缩空气是“制造肌肉”,供电的自动化机械做牛,男性和蒸汽动力使用。并且更加人性化,高效且有效地进行。

升级一个压缩空气系统项目的钢筋微型磨不是一个简单的项目。正确的团队是成功的关键。真正的系统升级需要一个真正的团队来映射真正的组织和工厂真正的技术挑战。本文将讨论一个综合性的、耗资140万美元的压缩工程项目。

理解组织的挑战

没有什么行业是“完美的”,尤其是钢铁制造业。在美国,大多数组织同时面临着合并和解散的双重挑战。他们是影响政策、实践和预算的大型国家或全球公司的一部分。但是他们没有得到让项目实现的核心支持。

当地工厂从职能和资源层面独立运作,但企业的监督通常是弊大于利。历史上,大多数在美国建造的早期工厂都是私人拥有和运营的,在当地决定人员配备和预算。一个工厂有一个“工厂工程师”,不管那个人是不是有学位的工程师。钢铁厂的工程师是制造那种特殊钢材的工匠。他们的工作是优化生产,用工程技术支持运营和维护。通常,他们会得到具有专业技能的企业工程团队的支持。新设施的改进设计主要在内部完成。如果一个工厂工程师需要购买某样东西,审批和购买的过程就会被简化。供应商和工厂工程师有一个灵活的团队,每个人都知道自己的位置。

通过合并、收购和监管,许多钢铁厂变成了一个大公司的松散组成部分,当地资源更少。像钢筋厂这样的小型工厂可能没有本地工程。那些规模大到足以拥有设备工程人员的企业,往往会把重点放在项目管理而不是设计上。

工程师经常忙于非增值管理和会议,因此有必要将工程设计和分析外包。然而,这些公司的采购系统通常不适合外包工程,而且往往是由母公司强加给当地工厂的政策所决定的。他们在条款、条件、保险、安全等方面的限制越来越多。这使得可以用于外包服务的公司越来越少。此外,内部项目工程人员的更替使得很难甚至不可能保持对系统如何工作(或不工作)和如何被修改的企业记忆。

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  • 1级:可靠的压力、流量和质量
  • 二级:供给侧优化-关键绩效指标(KPI)管理/测量
  • 3级:需求减少项目与供应侧KPI管理/测量

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一个操作两个操作

本文讨论的钢铁厂是一个废料回收厂,叫做“熔体”,和钢筋轧机,叫做“轧钢厂”。他们没有当地或偏远地区的设备工程人员。然而,他们有一个忠诚的和技术知识丰富的轧机维护主管谁能够得到一个项目批准,和一个机械主管谁能够管理项目。

梅尔有自己的维护管理,但后退了一步,允许轧机提供空气,并运行项目。这是成功的关键。如果没有权力和责任的集中,系统可能很容易变成“巴尔干化”,有两个独立的项目批准、系统设计和项目。决策的整合要好得多,为整个站点提供一种基础设施,为所有人提供最大的可靠性和效率。

该工厂的采购系统由主要公司决定,需要非常难以满足的条款和条件。这导致至少有两个设备供应商在审计阶段联系到退出。幸运的是,为工厂来说,可以遵守条款和条件(T&C)的剩余供应商非常有能力。此外,当地工厂有足够的自由裁量基金在与设备供应商之外的主要合同之外购买一些工程援助和仪器,使用非常合理的T&C,该公司可以遵守。

解决系统的复杂性

压缩空气系统非常复杂,需要运行整个磨机,因此需要同时处理所有部件,以实现效益最大化。这个小型工厂的系统由三台440马力的润滑螺杆空气压缩机、一台6000 scfm无热再生干燥机、12,000加仑的存储设备和一个自动化系统组成,如图1所示。在最初的扫描中,这似乎是一个设计有效的系统。它有多个空气压缩机,控制,充足的存储和潜在的高效干燥。然而,一份详细的审计报告显示,每年有超过217.5万千瓦时/年(14.9万美元)的节省机会,仅仅是在供应方!

图1

图1所示。压缩空气系统

维护管理人员完全没有意识到节能的机会,并引入了一个顾问,试图找到一些成本节约,同时解决他们主要的可靠性问题:

  • 无空压机冗余。这三台空气压缩机在生产过程中都在运行,所以日常维修很困难,甚至是不可能的。这导致了他们的表现下降。当新的时候,这些空压机提供了最好的效率,但运行时,其中两个效率降低了。
  • 没有烘干机冗余。一个大型烘干机,控制问题和性能不佳,也有过时的零件。因此,永远不会关闭维护。
  • 可怜的压缩机室布局。所有三个空气冷却空气压缩机在一个暗室中堵塞端到端,在空气压缩机和墙壁之间只有约三英尺的间隙。限制性管道带出冷却空气进出。

未来的文章将更详细地描述审计和调查结果。当然,有多种方法可以解决问题,包括修复和改造现有设备。在这种情况下,磨机希望新的空气压缩机,因此新项目在维护和能源方面是合理的。

这些挑战被一个新的集中式、高效的系统设计所克服。我们的独立审计机构核实了节省的费用。该系统最终每年节省了13.6万美元的电费,相当于预计节省的91%。审计后的流量计算与计算出的基线流量完美对齐(没有干燥器吹扫峰值),因此空气压缩机的尺寸调整为在其最佳点运行。改进后的系统包括以下几个部分:

  • (1) 400马力vfd驱动2级油润滑螺杆空压机,远程风冷冷却器。
  • (2) 300 HP定速2级油润滑螺杆空压机,远程风冷冷却器。
  • 3000加仑湿储存和3,800加仑干储存。
  • 除雾器。
  • 双干燥系统,再生冬季和其他月份冷藏。
  • 主控制系统。

包括新压缩机房在内的项目总成本约为140.1万美元。一项公用事业奖励约为53.7万美元,而一个全新的20年寿命系统的最终回报是6年。

有效的项目管理

这样一个复杂的项目是如何在不到六个月的时间内被确定和批准的?在没有工程人员在场的情况下,如何能在短短15个月内完成?有一些关键因素和其他因素造成了这种差异:

  1. 轧机维修管理员和机械管理员。
  2. 本地公用事业西雅图城市灯。
  3. 公用事业需求侧管理方案:Bonneville Power Administration Energy Smart Industrial。
  4. 设备供应商:Rogers Machinery Company, Inc.。
  5. 技术顾问:压缩工程公司。

这是一个导致项目成功的过程的时间表:

1。与电力公司和电力需求管理项目会面,选择审计事务所

工厂非常担心他们的系统,他们计划聘请一名顾问来做一项研究。当他们发现顾问将由公用事业提供资金时,一项研究就开始了。如前所述,详细的研究产生了重要的发现,并付诸实施。在此停下来,反思一下独立研究或“审计”的价值。特别是干燥机的发现,其对空气压缩机尺寸和可靠性的影响,可能不会被发现,而空气压缩机的尺寸可能已经达到了假峰值4400 scfm。一个典型的研究是空气压缩机分销商的销售团队的一部分,可能不会做得那么彻底,因为这是一个定制审计。然而,一些空气压缩机经销商确实改进了他们的审计团队,所以我的偏见(作为一个独立机构)对一些人来说可能不公平。如果你喜欢他们的审计,我建议你检查你的电力需求管理程序,以获得一个客观的评估他们的能力。

2.审计

在一个范围访问之后,为供应侧审计制定了一个详细的计划。选择一个工厂停机时间来开始审计,这样就可以进行空压机和干燥机的测试。在空压机更换审核中,如果可能的话,实际空压机能力的发展是有价值的。由于没有流量计抽头点,一种创新的减法被开发出来。在一个通风口上安装了一个流量计,每个空压机在稳定泄漏负荷期间完全加载,压力保持恒定。排气流量最高的空压机容量最高,假设为原始规格。其他的则根据稳定所需的低通气流量逐渐降低。此外,用流量计测量了熔体和轧制之间的交叉流动,以开发设备两侧的轮廓。

开发基线后,严格的模型计算每个措施的节省。性能曲线的多点曲线,交替压力的调整等是分析的一部分。书面报告提出了调查结果,储蓄,制度改进,预算成本和经济分析。开发了集中和分体式熔体/轧机系统的选项。幸运的是,该工厂选择集中。

3.设计

植物维修监督与压缩工程及其承包商开发管道,机械和控制逻辑设计。这是罗杰斯机械公司的设计和建造了自定义包装。包含电机,启动器,控制和远程冷却器的特殊要求。

4.购买和制造

供应商必须管理一个复杂的过程,采购数百个部件,其中许多必须由专门从事空压机系统设计的工程师指定,并组装和测试大型、复杂的空压机滑板。罗杰斯机械公司做了一件值得称赞的工作。在许多复杂的项目中,有一些初创公司的挑战和组件需要替换,但它们很快就得到了解决。

5.建造

轧钢厂机械主管在施工方面做得很好。必须安装一个新的变压器,进行建筑改造,安装复杂的管道,安装机械,安装控制装置。为了确保旧的空压机系统(和一个干燥机)在新系统的测试期间可用,我们付出了很大的努力。

6.测试和调试

压缩工程为罗杰斯机械公司的空压机和系统的性能测试制定了计划并进行监督。旧的系统被保留了下来,这样就可以使用假负载进行全面的离线测试。根据流量的峰值和最小值以及两者之间的转换来调整控制。对干燥机切换算法进行了改进和测试。这是整个过程的关键部分。如果没有适当的监督和实施系统调试,超过一半的节省将被留在桌面上。典型的公用事业合同能源工程师(不是压缩空气专家)在供应商完成后进行典型的测量和验证(M&V),不知道如何“委托”系统。我们发现,如果没有压缩空气专家能源顾问参与调试,之前对M&V而言,项目业绩将无法达到预期。

经验教训

本文讨论了钢模上全面压缩空气供应侧项目的组织挑战,系统复杂性问题和项目管理问题。这里有经验教训:

  1. 如果工厂设施工程人员不可用,则需要“外包”工程流程。首先,审计,然后设计,最后调试。如果提供工厂/工厂工程师,审计师可以仍然涉及,但会与工程师合作。他们通常还需要外部帮助。
  2. 如果采购和/或付款条件要求很严格,选择一个供应商,谁可以满足他们,并提供所有在审核中确定的,并能够彻底测试它。如果您可以从多个供应商购买,您可能有更多的财务杠杆,但可能有更少的技术支持和潜在的冲突和差距。
  3. 考虑VFD空压机有足够的摆动能力来覆盖生产过程中气流的正常变化,而不需要“碰撞”基本负荷空压机。
  4. 如果使用再生鼓风机吹扫干燥机,关闭冷却吹扫和趋势露点。这不大可能造成问题,但如果造成了问题,趋势会显示出来。
  5. 在制造空气压缩机和干燥机的工厂进行彻底的测试。如果可能的话,保持旧系统的位置,直到新系统完全测试和运行工厂数月。
  6. 请有资格的、专家的压缩空气顾问进行初始审核、系统设计和调试。顾问需要在系统评估、分析和设计方面非常有经验。有一个简化审计的地方,销售工程师可以自己做。这种规模和复杂性的系统不在其中。

有关更多信息,请联系Compression Engineering Corporation总裁Tim Dugan Tel:(503)520-0700,电子邮件:Tim.Dugan@comp-eng.com,或者访问www.armpression-engineering.com.

阅读更多钢铁行业的文章,请访问www.encore-la.com/industries/metals。