工业实用效率

钢厂能源审计包括空压机性能测试

Ensave是一家位于佛蒙特中奇士的能源审计公司,最近在领先的美国钢制造商的两个设施中进行了压缩空气审计。两种植物都是熔化,铸造和轧钢生产各种产品的轧机,包括:钢筋,商人吧,钢平板,圆形,围栏柱,通道杆,钢通道,钢角,结构角和结构频道。这些产品用于各种市场,包括:建筑,能源,运输和农业。压缩空气在植物中提供100psig,用于各种应用 - 从光学传感器冷却到气动​​气缸,用于堆叠成品。

A工厂的净生产能力为36万吨/年,而B工厂的净生产能力为50万吨/年。作为公用事业能源效率项目的一部分,EnSave在2013年夏天与工厂A合作,该项目为审计报告提供成本分担,并鼓励实施。在A厂的研究之后,钢铁公司认识到了压缩空气能源效率的价值,并与EnSave签订了合同,根据估计节省的优点,为B厂提供能源审计。这说明了压缩空气审计的高价值,为工业客户提供快速、具有成本效益的能源节约。

EnSave的系统方法假设一个“空白的石板”,包括对供应和需求方面的因素进行审查。这种方法使EnSave能够发现多个以前被忽视的压缩空气机会。许多工厂认为,只要有足够的流量和压力来满足生产需求,他们的压缩空气系统就会按照设计运行。在现实中,所有的控制策略都是出于最好的意图而制定的,但随着时间的推移,由于许多原因可能会偏离目标。仪器仪表可能漂移,压缩机性能可能恶化,硬件可能失效,工厂的需求可能从最初的设计改变。

绿叶新

“所有控制策略都是与最佳意图建立的,但由于多种原因,可以随时间偏移。仪器漂移,压缩机性能可能会恶化,硬件可能会失效,植物需求可能会发生变化。“

- Eric Lee,高级工程师,Ensave Inc.

证明是特别有益的审计的一个组成部分是通过完整设计范围对压缩机进行的性能测试。这种对压缩机测试的关注产生了许多意外的压缩机更换,控制修复和修改机会,以及泄漏分析程序开发。本文的重点是突出其中一些“惊喜”。

压缩机容量和控制的问题

A厂的压缩机已经使用了4年,位于一个中央机械机房,而B厂的压缩机已经使用了15年以上,位于两个机械机房。两家工厂24小时轮班,14天的周转时间表。

A厂有三台500马力的旋转螺杆压缩机,主从配置控制。其中一台压缩机充当主机组,其余的压缩机处于由主机组控制的定时前置-滞后序列上。所有压缩机均为负载/空载压缩机,每10 ~ 20秒循环一次。

工厂B中的压缩机由主控制面板控制,基于需求的实时压缩机分期。使用中的六个螺杆压缩机采用两个碱基负载单元和四个装饰单元进行序列。压缩机位于两个压缩机房间,其中五个,另一个。虽然主控制器旨在最大限度地提高系统的效率,但仍有多种修剪机运行的零件负载。

电容问题推高成本

在A厂的情况下,对系统部件的初步审查显示,设备的尺寸不匹配。这3台压缩机的额定功率为2187 cfm,总连接容量为6561 cfm,而烘干机的尺寸为3816 cfm。该系统设计为两个压缩机运行,一个作为备份,这就是该系统如何被发现。只有两台压缩机,全流量为4374 cfm。为了确认压缩机的能力,在一个已知的由管道和湿侧接收器组成的固定体积下进行了泵送测试。

基于泵送试验的结果,确定了压缩机在设计容量下运行,在满流量时超过额定干燥机容量15%。由于压缩机是满载还是空载,可以确定压缩机的短循环与干燥机之前系统电容的缺乏直接相关,这降低了压缩机的实际有效控制带(图1)。

图1:有效控制带与压缩机负载循环的影响

有效控制乐队

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为了解决这个问题,我们考虑了两种选择:增加湿侧接收器的电容,或者安装一个变频驱动(VFD)压缩机,这样可以更紧密地响应需求,而不会使干燥器过载。选择安装VFD压缩机,泵浦测试结果被用于更准确地建议压缩机缩小到350马力。这项措施每年节省了789 346千瓦时。

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“我们选择安装VFD压缩机,泵送测试结果被用于更准确地建议将压缩机缩小到350马力。这项措施每年节省了789,346千瓦时。”

- Eric Lee,高级工程师,Ensave Inc.

性能测试识别系统效率低下

在B厂的情况下,通过匹配由压缩机额定性能和系统压力衰减率定义的工厂需求,主控制器最初是为了实时分段压缩机而设置的。因此,压缩器的顺序是基于按最初指定的方式运行的压缩器。考虑到这一点,我们指定并现场对所有6台压缩机进行了流量到大气测试,以确认压缩机的满载性能和控制响应。

压缩机被隔离,并使用低压孔板流量计进行流量到大气的测试,以测量压缩机的cfm输送到大气的性能。根据CAGI的定义,该数据随后被修正为14.5 psia、68°F和0%相对湿度下的scfm。

表1:全负荷测试结果摘要

压缩机

CA1

游离钙

CA3

CA4

CA5

CA6

额定功率(hp)

200.

200.

300

150

300

150

实际电机(hp)

200.

200.

350

200.

350

150

控制类型

变量端口

变量端口

变量端口

变量端口

变量端口

变量端口

额定流量(acfm)

866

866

1300

650

1521

760

额定压力(psig)

100.

100.

100.

100.

100.

100.

测试压力(psig)

105.

98

90

111

96

102.

测试流程(scfm)

744

791

1025

721

1369

722

修正流量(scfm @ 100 psig)

803

777

935.6

790

1241

735

峰值测试功率(kW)

179.9

155.2

230.1

142.1

260.2

129.9

服务因素

1.21

1.04

1.03

1.27

1.16

1.16

流方差

-7%

-10%

-28%

22%

-18%

-3%

基于全流量结果,看来,只有六个压缩机中只有两个的差异的方差低于+/- 10%。此外,似乎一个压缩机(CA4)完全重新重建,空心与原始规格不匹配,电机被升高以容纳它。

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“根据全流量测试结果,6台压缩机中只有2台的额定性能偏差小于±10%。此外,似乎有一台压缩机完全用一个不符合原始规格的airrend重新组装。”

- Eric Lee,高级工程师,Ensave Inc.

除了测量到的性能差异外,还注意到以下机械维修的改进:

  1. CA1、CA4和CA5的可变港口控制没有适当卸载,因为测试期间需求下降,压力继续上升。
  2. CA2未加载,但在测试过程中显示出大量的不稳定性,这可能会影响压缩比。
  3. CA6具有可变端口能力,但被设置为进气道调制机。

测试期间的这些观察结果导致了一些建议,包括修复现有压缩机,更换性能较差的压缩机,以及重新编程主控制器,以更好地反映压缩机的性能。这些措施的节约机会是992,727千瓦时。

5个优化VFD空气压缩机的提示-网络研讨会记录

下载幻灯片和观看免费网络广播的录音来了解:

  • 这些空气压缩机是如何工作的,以及如何正确地将它们整合到压缩空气系统中
  • 压力设定值、现场条件、存储和流量控制器如何影响VFD空压机和系统优化
  • 设计采用变频驱动技术的压缩空气系统时要考虑的要点
  • 如何消除控制差距

带我去参加网络研讨会

储蓄

如果包括所有措施,与两个项目相关的总节约总计2,977,259千瓦时。对于本文,仅列出了与具有性能测试所识别的措施相关的节省。储蓄总计1,782,073千瓦时,综合简单投资回报率为4.3岁,没有任何公用事业奖励。

关于EnSave公司。

EnSave工业能效组的负责人在其职业生涯中一直与客户合作,制定具有成本效益的能效策略。我们的工程人员帮助弥合管理人员和维护人员之间的差距,提供能源效率解决方案,提供一个清晰、可衡量的结果。在EnSave,我们知道只有卓越的工程专业知识是不够的。我们的客户需要并值得拥有一个了解他们商业目标的合作伙伴。

自1988年以来,EnSave的工业集团已经实施了数百个工业能效项目。对大中型工业场地的评估包括食品加工、初级金属、航空航天、汽车、石化和其他。我们在能源效率(包括压缩空气、泵系统、制冷、电机、照明)、能源优化、测量和验证、设计基础、调试、反调试、项目管理、能效规范和标准以及可持续发展规划等方面拥有广泛的经验。

EnSave还保留了一个农业实践领域,重点关注美国农场的能源效率、环境管理和可持续性规划。EnSave是农业能效项目的主要设计者和实施者。

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有关更多信息,请联系埃里克•李,电话:(208)806-1815,或访问www.ensave.com

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