奶制品厂发现52%的潜在节省
一家食品加工机出现了压缩空气问题，所以他们邀请了一名压缩空气审计师到他们的工厂进行评估，并帮助他们确定未来永久空气压缩机的尺寸。尽管有一个干燥剂空气干燥器，但工厂正在经历低压和在压缩空气管道中检测到水。审核员对压缩空气系统生产设备进行了全面分析，并进行了最终使用评估和泄漏检测。本文讨论了导致当前水平52%的潜在成本节省的发现。
图1:现场有一个无油和润滑的空气压缩机与不同类型的干燥器的混合物。因此，空气质量没有达到食品质量压缩空气的企业标准。
考察多个机会领域
这家工厂生产和包装牛奶产品。该研究旨在量化当前和潜在的运营成本，估计运营概况，并根据推荐的节能措施计算潜在的运营节约。审计包括使用电子数据记录器监测压力、电力和流量的现场测量，还包括超声波泄漏检测、目视检查、潜在能源效率措施的研究和与设施人员的面谈。
压缩空气生产和调节设备包括一台租用的145千瓦无润滑油空气压缩机和两台较小的永久注油空气压缩机(分别为75马力和40马力)，它们在扩建之前是工厂的一部分(图1)。
当添加新的生产工厂决定升级他们的空气质量lubricant-free类的企业标准0空气质量/ ISO 8573 - 1,在这段时间里,大lubricant-free空气压缩机,无热的干燥剂干燥机,1060加仑——存储接收机安装在一个临时租赁。希望喷油空气压缩机和相关的冷冻干燥器只能在紧急情况下运行，如果有无润滑油空气压缩机关闭。不幸的是，工厂流量经常超过无润滑油装置的容量，需要75马力(hp)变速驱动(VSD)空压机来补充容量。一个更小的40马力空压机已经达到了其使用寿命的结束，并退出了服务，离开工厂在生产高峰期间的能力不足。即使运行了两台空气压缩机，并使用了干燥剂干燥机，工厂还是遇到了压力和空气质量问题。必须要做点什么，所以一名压缩空气审计员被请来调查。
压力和功率分布图
植物人员担心压缩空气管道被过度流动超载，并认为这是压力问题的原因。为了检查压力梯度，审计员放置在空气压缩机放电的压力数据记录器，在空气干燥器之后，以及在经历低压的植物中的中心位置。电源记录器还放置在两个运行的空气压缩机上，以跟踪设备的性能，并确定在压力偏移时的系统装载。
图2显示确实存在低压，但空压机排气压力、空气干燥机出口压力、临界位置压力相互跟踪。这表明没有明显的压力损失通过管道或空气干燥器。因此，空压机能力不足。空气压缩机正在下降。当负荷超过所有运行的空气压缩机的容量时，就会发生这种情况，因为由于产生的压缩空气少于使用的压缩空气，工厂的压力将“下降”到一个较低的水平，因为压缩空气供应不足。在这种情况下，压力一定会下降。
电力型材也显示出一些有趣的东西;在光负载期间，两个空气压缩机正在运行，VSD单元以最小速度运行，其最低有效点和大145 kW空气压缩机负载和卸载，也导致由于卸载功耗导致效率低下。在只有一个可以馈送负载时运行两个空气压缩机效率低下，因为一个更完全装载的空气压缩机会使用较少的功率并减少维护时间。此外，发现无油空气压缩机在轻负载期间每15秒迅速循环一次循环。检查空气压缩机小时表显示，空压机在一半的运行中经历了超过70万负载循环。这是过度的责任，将过早地磨损空压机。
图2:压力和功率曲线显示压力下降到临界压力90 psi以下(顶部线由1号指定)，但在轻负荷时，当只需要一台空压机时，两台空压机继续运行(底部线由2号指定)在这里扩大。
低压对产能的影响
空气压缩机功率在大约一个月的时间内测量，年度系统操作估计在8,760小时，在此期间，现有系统消耗预计1,707,300千瓦时的年电力。该系统的总电气成本估计每年约119,700美元，包括税。租金费用估计每年208,000美元，每年10,000美元，估计维护成本为10,000美元。
压缩空气产量在空气干燥器吹扫(610 cfm)中平均为800 cfm减去190 cfm，峰值为1190 cfm(1,000没有干燥器吹扫)。当考虑干燥器吹扫时，系统的比功率计算为每100 cfm空气使用32千瓦。这种类型的典型优化系统的功率在21到23千瓦/100 cfm范围。这表明，如果改进空压机控制策略，有很好的节约潜力。
电厂的峰值需求消耗1190 cfm，超过两台正在运行的空压机的容量，但这种情况只发生了2%。偶尔出现的缺陷导致压力降至100 psi以下，导致生产机器关闭，影响生产效率。该厂还有空压机备用能力不足，任何一台空压机出现故障，甚至都难以满足生产需求。75马力和40马力的机组为螺杆式油浸式，采用冷冻干燥，但这并不符合企业对食品厂的空气质量标准。
在需求方面，该系统被发现非常低效，有显著的泄漏和非生产性负荷，估计为300 cfm连续流量，占平均消耗的43%。由于需要补偿空压机缺乏足够容量时的压力下降，系统也在高于所需的平均压力下运行，这导致了高于正常的平均空压机功率，并高于预期的人工需求，进一步加重了空压机负荷。
图3:能源成本是根据电力费率计算的。该工厂每年消耗约12万美元来生产平均800 cfm的压缩空气，这还不包括烘干机的吹扫。32kw / 100cfm的系统比功率在类似系统中属于较高范围，这表明压缩空气的生产存在效率问题。
三套止回阀创造问题
如上所述，发现空压机循环计数过多，在轻负荷时，空压机每15 ~ 20秒加载和卸载一次。审计员发现，系统安装人员在空压机管道上安装了止回阀，以防止压缩空气从工厂回流到空压机。
在往复式空气压缩机的时代，这样的止回阀是必要的，以防止发动机在压缩气缸压力过大时起跳，但现代的空气压缩机内部电路中已经安装了止回阀。除湿空气干燥器还在电路中安装了止回阀，以防止压缩空气通过除湿器回流。然而，使用三组而不是一组止回阀，会导致带有干燥剂的负载/卸载控制空气压缩机出现问题。
全球食品安全倡议(GFSI)合规:两种压缩空气系统规范-网络研讨会记录下载幻灯片并观看免费网络广播的录制学习：
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当空气压缩机装入来自放电的输出流量时，进给空气干燥器吹扫，但是当它卸载时，没有流动供给干燥器吹扫流动，在这种情况下是190 CFM。这种吹扫需求导致空气压缩机排出的压力在每个空气压缩机卸载操作后立即塌陷，使空气压缩机再次快速加载，即使厂压力不足以需要空气压缩机载荷。随着空气干燥器吹扫，这种快速循环操作仍在继续。由于空气干燥器是固定循环单元，因此即使在其容量的一小部分上轻轻加载时，它也连续地吹扫全流动。
在暂时关闭干燥机吹扫的情况下进行测试，如图4所示。图表显示了吹扫吹扫空气压缩机，空气压缩机正常开始循环，并且功耗大大降低，这表明如果可以完成某些东西风干吹扫和快速循环有很大的节能。
试验还表明，空气干燥机的吹扫量为190 cfm，这是基于两种工况下压缩机循环时间的变化，发现吹扫量比额定吹扫量高40 cfm。烘干机也设置为6分钟循环(每边3分钟)，而不是通常的10分钟循环。这些额外的不必要的循环浪费了相当多的压缩空气，因为每次都需要额外的空气来给干燥器容器加压，只有在三分钟后循环结束时才减压。
在进气口过滤器之前，在空气干燥器上安装了冷凝液分离器。这个分离器安装了没有空气的冷凝水排水管，然而，有人稍微打开了手动排水管。采访表明，这样做是因为水分经常在工厂的管道内形成，人们认为额外的排水可以防止这个问题。然而，经过进一步的调查，发现75马力润滑空气压缩机湿式接收器上的冷凝水排水管关闭失败，导致水箱几乎完全充满水。当75马力的空气压缩机必须在高流量下运行时，自由水会无意中从这个接收器被注入到工厂中。
图4:所示是一个特殊的测试，空气干燥器吹扫被暂时关闭空气干燥器吹扫而中断。当吹扫中断时，空压机循环(蓝线)恢复正常，空压机功率(平均绿色)下降43%。与此同时，75马力VSD空压机继续以最低速度运行，即使不需要，显示空压机协调性较差。点击在这里扩大。
显示了糟糕的本地连接实践
偶尔会发生一些关键机器的局部低压停机，影响生产。总的来说，工厂低压的主要原因是空压机容量问题，但也发现局部问题，由于较差的局部连接做法。
特别是人员提到了一个。对本机的输入压力的数据记录显示，主线和管道下降之间没有显着的局部管道损耗。然而，在管道下降和实际使用之间可能存在显着的压力损失。可以看出，仅具有柔性塑料管的FRL组件链仅送入柔性塑料管，这不是在机器内峰值流动期间防止压力损失的最佳实践。仔细分析管道，过滤器，调节器和润滑器的容量，并与机器的峰值要求进行比较，以确保这些限制不会导致过度的压力损失。
压缩空气泄漏量随时间增加而增加
压缩空气泄漏代表空气压缩机的不断增长的负载，以及植物年龄，以及连续的能量成本。在工厂中完成使用超声波枪进行泄漏检测，以评估32种显着泄漏（或不受控制的最终用途）的情况。该流程估计在116 CFM。
随后在系统上安装了流量计，结果显示，非生产时间的工厂总需求约为300 cfm，约占工厂平均流量的53%。显然，并不是所有的泄漏都是通过超声波检测发现的。其中一些是由于不受控制的吹气设备，如压缩空气动力真空发生器，以及一些不受控制的清洁流使用平面喷嘴留在非生产时间运行。
推荐的系统效率解决方案
本网站推荐的解决方案有:
- 拆卸系统止回阀或在无油空气压缩机上安装远程压力监控，以减少快速循环。
- 退回临时租用的小尺寸空压机，购买多台大小合适的永久无油机组，一台空压机采用VSD控制。VSD机将消除空载功耗的浪费。空压机的选择应充分满足电厂的峰值需求，但也应在平均负荷和低负荷时高效运行。建议购买足够的备用容量，使润滑空气压缩机可以停止使用。空压机尺寸应仔细选择，以防止VSD空压机可能造成的控制间隙等于或小于基础单元。
- 购买带有压缩干燥机热量的新空压机。这种干燥类型将消除190 cfm的浪费吹扫流量和增加可用的空气压缩机能力。
- 将空压机排气压力降低10psi，并更好地协调空压机压力设置，以便只有一个机组在轻负荷时运行。
- 在所有空压机、干燥机、过滤器、接收器上安装无空气凝结水排水管。
- 更好的控制压缩空气真空发生器，使他们不连续运行时，没有生产。
- 消除或更好地控制吹气装置，使它们不会浪费空气时，没有生产或当没有什么在传送带线吹清洁。
- 调查当地的压力问题，升级关键生产设备的供应线路。
- 实施压缩空气监测系统，确保压缩空气效率和泄漏水平可以跟踪。
- 修复100 CFM泄漏。
下表详细列出估计的费用削减:
加载/卸载 |
房间隔缺损 |
|||
措施 |
美元了 |
％保存 |
美元了 |
％保存 |
空压机更换 |
$ 17,035 |
14.2% |
16842美元 |
14.0% |
减少压力 |
$ 2,480 |
2.1% |
$ 3,875 |
3.2% |
修复漏洞 |
7215美元 |
6.0% |
10963美元 |
9.1% |
转换排水沟 |
$ 12,420 |
10.4％ |
6475美元 |
5.4% |
消除干燥器吹扫 |
13298美元 |
11.1％ |
20220美元 |
16.9% |
减少使用结束 |
$ 2,489 |
2.1% |
3417美元 |
2.8％ |
升级的过滤器 |
645美元 |
0.5% |
577美元 |
0.5% |
减少refrig。烘干机 |
455美元 |
0.4% |
455美元 |
0.4% |
总计 |
56037美元 |
47％ |
62823美元 |
52% |
节约能源及更多
本文展示了通过审计压缩空气系统可以找到的节能和成本还原的又一个例子。不仅可以节省节能，而且还可以提高空气质量和生产机停机的减少。审计确定了植物正在经历的压力和水污染问题的来源，但原因令人惊讶地不是公司最初期待的原因。
有关本文的更多信息，请联系马歇尔压缩空气咨询公司Ron Marshall，电话:204-806-2085，电子邮件:ronm@mts.net。
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