工业实用效率

压缩空气管理中的KPI测量案例

金属加工和装配设施的设施经理约翰拥有复杂的建筑管理系统,追踪许多建筑系统的性能,包括他的压缩空气系统。从他的桌面上,系统看起来产生一些奇怪的读数,并且他怀疑流量计测量总压缩空气输出的测量误差。当他将空气压缩机放大器与流量进行比较时,有时系统显示出没有空气压缩机的运行,但流量计仍然读入工厂的显着输出。更换仪表没有纠正这种情况。

压缩空气审计员随后的调查发现了一个意想不到的问题原因:约翰的公司没有遵循一个良好的能源管理系统的规则,即在一个完整的测量边界捕获读数。

本文讨论了这一特定设施所面临的挑战,需要准确的重点绩效指标(KPI)。

图1

图1.该压力表是具有上限和下限的简单KPI的示例。

背景

压缩空气是一种昂贵的效用,用于将能量传递给工业机器。如果一个测量对系统的空气压缩机的电源输入并比较各种压缩空气消耗机器或工具传递的电源输出,我们通常会发现通常只能将十分之一的能量输入传输到工具的输出。部分问题是物理学,使压缩空气产生热量,并且热量内的能量损失到大气中,但是一个重要的部分问题是压缩空气运营商制造和使用(或滥用)压缩空气的方式。

所有工业设施都使用某种形式的压缩空气,并且在大多数情况下,空气压缩机消耗了大量的总能源票据。具有良好能源管理系统的设施可能会将其压缩空气系统识别为重要的能量用户(SEU)。如果设施正在使用能源管理标准,例如ISO 50001,他们将被要求评估和跟踪他们所有SEU的能源消耗。在金属加工设施的情况下,它们在植物内测量了超过250个设备的输出,包括建筑加热器,RTU,除尘器,以及跟踪其电力,天然气和水的消耗。

他们的能源管理迄今为止的结果令人印象深刻。自2012年以来,该设施取得了25%的电力成本,足以赢得其当地能源效用的着名奖。了解他们的压缩空气测量系统存在问题,并且了解良好的潜在效率提升可以在更好地测量其性能方面实现,约翰在压缩空气审计员中呼吁看起来。它还有重大潜在的储蓄偿还。

KPI以及他们如何有价值

Wikipedia中有一个关于kpi的很好的定义:“性能指标或关键性能指标是一种性能度量。”KPI是对特定活动的成功进行评估。”该定义提出以下几点:

  • 经常成功只是重复,定期的成就一些级别的运营目标。
  • 有时成功定义取得进展走向战略目标。
  • 因此,选择正确的KPI依赖于对重要的理解很重要。
  • 什么被认为是重要的通常取决于衡量绩效的部门。
  • KPI评估通常会导致潜在的改进,因此绩效指标经常与绩效改善举措相关联。

来自klipfolio.com关于关键绩效指标的一个非常重要的观点:

  • 关键绩效指标的价值取决于它所激发的行动,
  • kpi最重要但经常被忽视的方面之一是,它们是一种交流形式。因此,他们遵守与任何其他形式的沟通相同的规则和最佳实践。简洁、清晰和相关的信息更容易被吸收和使用。

由于压缩空气系统运行成本高,关键性能的测量对压缩空气系统至关重要。行业标准是对这些系统进行很少的性能测量,但我们通过经验知道,大量压缩空气系统的运行效率非常低,浪费水平很高。我们也知道,这些系统的所有者和运营商往往没有意识到这些问题。测量这些系统的关键性能可以提高对这些问题的认识,并将其置于最重要的位置。因此,一个良好的测量和评估压缩空气相关KPI的系统可以导致运行成本、可靠性和压缩空气质量的实质性改善。

什么KPI最重要?

到目前为止,在压缩空气系统中要关心的最重要的是气压。事实上,许多用户将牺牲能效以获得良好的系统压力。在典型的系统中,通常在整个设施中通常存在数百个压力测量装置,显示出气压的状态,这也是其重要性的指示。

更重要的是,正如在其基本面训练研讨会的压缩空气挑战所教导的那样,压缩空气生产商应确保它们具有“在适当的压力下递送的压缩空气的清洁干燥稳定流动,以成本有效的方式。”此外,系统的所有者和运营商需要尽量减少泄漏引起的浪费,人工需求和对压缩空气的不恰当使用。

但是我们如何知道我们正在实现这些目标呢?这就是测量的切入点,任何压缩空气系统的审计师都知道。如果没有某种形式的度量,系统就无法妥善管理。在测量压缩空气系统并与典型基准进行比较时,一个好的压缩空气审核员(或能源经理)可以非常迅速地确定某个特定系统是否有改进的潜力。这通常需要在空气压缩机上安装临时的仪表,但更有价值的是一个良好的永久性监控系统,允许操作员确保他们的系统正常运行,并长期保持这种状态。

测量压力性能:一个例子

让我们来看看一些方法来测量压力性能。最简单的方法可以具有系统运营商定期点检查其特定生产机械的压力表,其示例如图1所示。

如果仪表上的针坐在高标记之间,一切都很好。但如果操作员并不总是看仪表,他可能会错过这个关键参数超出正常范围的时间。更好的监控方式,以确保压力性能是数据日志并随着时间的推移绘制压力。图2中描绘了这一示例。这是金属加工和装配厂中典型的一周的压力图。

图2

图2:一个简单的基于时间的压力图用于确定系统性能。点击在这里扩大。

工厂的目标是始终在90 psi高于90 psi以上的关键组装工具中的压力,这是工具的评级。我们可以从图表中看到它看起来这个目标在这个测量期间见过面,但是吗?在此时,该工厂在工具中报告了麻烦。如果我们进一步挖掘,我们发现这种测量的压力位于空气压缩机的排出,而不是工具。

如图3所示,具有测量工具输入处的实际压力的额外迹线表明压力确实落在90psi以下。如果运营商在错误的时间读取现场阅读,则在峰值生产期间,它们会错过后来发生的低压事件。值得注意的是,尽管其建筑物中的数百个测量点,并且气压对植物组装工具的重要性,但压缩空气压力不是被监测的参数。

图3

图3:在正确的点处增加测量显示不符合符合的压力目标。点击在这里扩大。

图4.

图4:添加的流程和AMPS迹线显示了额外的系统问题。点击在这里扩大。

为流量和空气压缩机/烘干机安培安装一些额外的计量提供了有关该系统的更多信息。我们可以在图4中看到压力问题是由瞬态的高流量事件引起的,并且在高流量的一些部件上发生大的压降(这确定为空气干燥器过滤器)。

功耗似乎过多,流量水平,系统平均每100 CFM耗尽27千瓦,同时产生500 CFM。这与每100 CFM约20kW的最佳值不同。值得注意的是,在测量开始和结束时,在非生产时间(周末流动)的非生产小时内,似乎似乎已经在低级流动的一步变化。

尽管经过广泛的监测系统,但该网站的压力问题,具有高水平的系统浪费,并且压缩空气生产效率差。压缩空气管理系统没有明确的目标KPI,缺乏与能源管理人员的良好沟通系统,使他们意识到这些问题。

在所有公平中,对行业的关键表现并不罕见。为了提高这个问题,加拿大标准协会开发了CSA C837标准“压缩空气系统的监测和能量性能”。要了解更多信息,请访问:https://www.airbestpractics.com/standards/energy-management/new-csa-c837-16-compression-air - istaliandard。

意外挑战增加困难

意外的挑战经常弹出测量系统,这些挑战可以使KPI计算和分析更加困难。最常见的:

  • 露点尖峰 - 有时空风机的失效或系统设计差,将导致水达到热质量流量计。由于这种流量计类型不能在湿压缩空气上工作,因此KPI计算将出错。
  • 流量计的放置 - 有时流量计没有安装到制造商的规格,导致测量误差。大多数安装在压缩空气系统上的流量计是在干燥器后放置在系统输出上的热质量块。如果烘干机是一个干燥剂风格的单元,这种放置将不会捕获吹扫流入干燥器,使其看起来像空气压缩机的耗电量比它应该更多的功率。这种放置不会捕获压缩机室中泄漏或排水废物消耗的流量。因此,重要的是要使用计算的流量(基于压缩机状态)和测量的流量作为比较,有时安装直接测量的流量计直接在每个空气压缩机的排出。
  • 高度变化的流动 - 如果流量计放置在装载空气压缩机的放电上,并且绘制数据,则结果将是难以解释的厚模糊线。在这些情况下,需要对数据进行移动平均值来带来系统趋势。
  • 流动方向的改变-有时,根据流量计的位置,流动方向会改变。这方面的一个例子可能是流入和流出一个接收器,该接收器位于一个不运行的空气压缩机的排气口。当系统压力变化时,流量计将捕获进出接收器的流量。大多数热质量流量计没有办法告诉流量的方向,所以负流量将被记录为正流量,这将摆脱KPI的计算。如果一个流量计安装在一个环路管道系统中,类似的事情也会发生。因此,需要进行特殊计算来处理数据。有流向开关可以用来纠正这种情况。也有流量计可以测量流向来解决这个问题。

示例监控系统

该故事中的这种金属加工和组装工厂具有出色的建筑管理系统,可以建立一个贵重的仪表板屏幕,显示重要的压缩空气KPI。多年来,本文的作者将相当于一些中等成功的压缩空气监测系统组成,但面临的最大挑战是以可理解的方式将数据从系统传送给用户。

说实话,观看压缩空气系统的参数很无聊,如看涂料干燥。在一个正确的运行系统中,大多数时候都会有很多无需关注。在繁忙的工厂中,压缩空气系统的运营商和管理人员有许多其他任务来捕获他们的关注和努力;他们通常不能承受不断观察压缩空气系统的时间。因此,一个成功的监控系统需要易于使用,创建可理解的数据,并具有警告系统,因此可以快速检测系统问题。

由于压缩空气用户对能源效率越来越感兴趣,一些创新公司已经开始开发工具,用于监控重要的压缩空气KPI,并创建了带有仪表盘和数据分析工具的本地或网络平台。

追踪各种压缩空气参数的一个示例仪表板产品如图5所示。该系统使用与CSA标准C837-16相同的术语。用户可以一目了然地通过用户可选择的测量期间进行他们的系统进行操作。瞬时值,参数最小和最大,能量和流程都显示为查看器的信息。该系统具有良好的警告系统和发达的报告结构,这对用户很重要。

图5.

图5:主仪表板应以时间为基础的方式显示重要的KPI(来源:CALMS.EU)。点击在这里扩大。

图5显示了来自该系统的屏幕,其中包含一些分析工具,可以用来跟踪系统曲线,即能源与空气消耗。完美系统具有与流量变化成比例的能量响应,趋势线的终点为零,类似于图6所示的数据。

效率低下系统将具有一个看起来像霰弹枪模式的剧情,能量响应的能量响应很差。该系统曲线可用于预测通过减少压缩空气泄漏,改变压力或改变压缩空气产生的方式(更有效的压缩机或控制)来预测可以获得的节省。此仪表板和分析系统牢记用户设计,但具有可由高级审计员使用的工具和分析方法,以帮助节能措施,包括泄漏检测和管理模块。

图6.

图6:分析工具对于帮助发现问题和预测其他能效措施带来的节约非常重要(来源:CALMS.EU)。点击在这里扩大。

结论

具有监控压缩空气系统的工具是植物能源管理人员的宝贵资产,但重要的是该系统的输出是清晰易用的。最佳做法是监控系统的特定功率,以确保压缩空气的产生并保持有效。

随着时间的推移和比较测量期的跟踪流量和能量消耗可以告诉工厂运营商压缩空气系统如何在适当的或不恰当使用压缩空气和废物水平方面是如何培训。如果KPIS开始显示异常读数,则拥有一个提高操作员注意的系统很重要。以这种方式,可以及时进行调整和改进。

欲了解更多信息,请联系Ron Marshall, Marshall压缩空气咨询公司,电话:204-806-2085,电子邮件:ronm@mts.net。

阅读更多系统评估文章请访问www.encore-la.com/system-assessments。