工业实用效率

记录压缩空气系统的6个原因

CAC的标志压缩空气系统在大多数工业和商业设施是至关重要的生产机械和过程。当它下降时,植物产量也会下降。这一重要的公用事业往往是一个设施中最昂贵的能源消耗之一。然而,大多数压缩空气系统操作人员对他们的压缩空气系统的运行情况知之甚少,而且,如果发生了问题,也没有错误发生的准确记录。

正确监测压缩空气系统是压缩空气行业的一个薄弱环节。诚然,压力和温度通常都有精确的测量,这是空压机运行的两个非常重要的参数,但跟踪这些水平,以及其他如流量、功率和能量随时间的变化很少做。

过去,用于对压缩空气系统特性进行适当监测和跟踪的仪器非常昂贵。但最近有许多类型和风格的廉价仪器被开发出来,可以准确地测量压缩空气系统的参数,并将这些参数记录在内存或数据库中,以便以后分析。本文探讨了记录压缩空气数据的5个好理由。

开发一个基线

数据记录的结果可用于制定系统基线;可以用来作比较的参照点。当开尔文勋爵在1883年说“如果你不能测量它,你就不能改进它”,他只考虑压缩空气系统是值得怀疑的,然而,这一声明是如此重要,以确保适当的系统性能。这是一个事实,什么被衡量,什么被管理,这是一个准确的短语,在工业中经常使用。这是旨在指导能源消耗管理的新ISO 50000系列标准中的指导原则。

压缩空气挑战赛的压缩空气系统基础研讨会提到,管理系统正确运行的最重要步骤之一是建立一个基线。压缩空气系统的基准不仅包括压缩空气系统的功率(kW)和能量(kWh)性能,还包括比功率(kW/100 cfm)和压力等重要指标。露点和关键温度等其他参数也很重要。

基线通常是使用一段时间内(通常是每年)捕获的数据集开发的,从这些数据集可以将系统的操作与过去或未来的操作进行比较。基线中捕获的数字可以用来确定系统的运行状况。例如,如果捕获了一个系统的压力、功率和流量,则可以计算系统的功率,例如以周为基础。例如,系统在基准期间每100 cfm消耗35千瓦,但当它投入使用时,每100 cfm消耗20千瓦,这可能表明压缩空气生产设备出了问题。

通常,如果系统优化是一个目标,并且公用事业的财政激励是可用的,那么获得资金的一个要求就是使用数据记录器来衡量这个系统,并制定一个能源消耗基线。

最近,一家生产火箭燃料的航空航天公司展示了基线的价值。该公司的大院有三座独立的建筑,位于爆炸区域的一段距离。每座建筑都有一个小型的30马力压缩空气系统。正在使用的压缩机在满负荷和全压力下的额定比功率约为每100立方英尺22千瓦。当将数据记录器安装在系统上时,发现这些负载非常轻的压缩机消耗了约200 kW/ 100 cfm的功率,几乎是额定功率的10倍。由于之前没有进行过功率或流量测量,系统操作员没有意识到这种低效率。正确调整压缩机的尺寸并在更有效的控制模式下运行,将比功率显著降低到更正常的值。

监控系统控制

数据记录可用于监控系统控制,确保空压机正常运行。压缩空气系统的控制对系统的无故障运行至关重要。该系统应能够以最有效的方式,在适当的压力下产生稳定的清洁、干燥的压缩空气。但是一些设施使用电话来管理他们的空气系统。如果工厂生产出现压力问题,他们就会打电话给压缩机操作人员,由他们提高压力。这种方法简单且不准确,通常导致系统压力远远高于必要值,导致人工压缩空气流的浪费和高于预期的能源成本。

用数据记录设备测量压缩空气系统可以验证压缩机控制的操作。通过分析压缩机对系统压力或系统流量变化的响应数据,用户可以确保系统正常运行,保持系统效率。

一个用于确保正确控制的值日志记录的例子是在小型油漆制造商中发现的一个问题。压缩空气系统的操作人员每天早上7:30准时打开他们的3台压缩机,晚上4点30分关掉一台主压缩机以节约能源。午夜过后,所有压缩机都关闭了。作为对该客户的服务,当地电力公司资助了一项使用数据记录器的系统研究。数据记录器显示,三个压缩机中的两个对系统压力有良好的响应,然而,第三个则没有任何响应。当系统审核员分析数据并注意到关闭第三台压缩机对系统压力分布没有影响时,这一点很明显。这台叶片式压缩机存在内部问题,随后的测试显示,它几乎不能产生压缩空气,但却消耗了几乎全部的动力。

CAC图1

图1:数据日志标记了Compressor3卸载电路的一个严重问题

确保压力稳定

数据记录可用于监控系统压力稳定性。压缩空气系统是非常动态的;条件随时间不断变化。在这些变化过程中,压缩机必须正确反应以保持足够的系统压力。有时会随机经历低压事件,导致系统压力变化很大。手动密切监控系统压力以检测这些问题是困难的,但是在系统上放置数据记录器可以在方便的时候下载和分析数据。如果记录压力、流量、压缩机功率等多个参数,则可以确定压缩机对压力变化的响应,或压力对压缩机变化的响应。

数据记录在解决压力问题方面价值的一个例子是在一家金属铸造厂。该铸造厂正在经历随机低压事件,影响工厂生产。尺寸合适的螺杆压缩机似乎运行正常,没有发现可能导致系统压力下降的最终用途。数据记录器放置在系统上,分析发现压缩机控制类型的一个特性导致了问题。安装在设备上的压缩机类型有一个启动每小时计数器,如果未超过允许的电机启动次数,则在循环之间关闭压缩机。不幸的是,系统接收容量不足,压缩机运行周期短。当压缩机在两个周期之间关闭时(这种关闭或多或少是随机的),压力就会迅速下降。一旦收到负荷信号,压缩机就不能足够快地重新启动,从而使工厂免于低压。数据记录清楚地表明这个问题与压缩机有关,通过增加足够的主存储接收器容量来防止压缩机关闭期间出现压力问题,解决了这个问题。

故障排除问题

数据记录器对于故障排除非常有用,特别是在系统问题发生之后。如果收集到的数据仍保存在数据库中,则可以检查重要参数,以确定问题发生时发生了什么。

这方面的一个例子发生在一家大型公共汽车制造商。安装了一台新的压缩机,但由于未知原因已停机数月,影响了系统的可靠性。压缩机供应商已经用尽了所有已知的解决问题的方法,花费了巨大的成本,但机组还是关闭了。查看系统数据日志文件,可以看出每天压缩机的停机几乎是在同一时间发生的,大约是换班时间。数据日志还显示,当机组关闭时,总是由于输入电压的损失,但同一电气馈电上的其他压缩机都没有遇到同样的问题。原因是压缩机输入上的开关断开。

这台压缩机安装在工厂外一个没有固定的夹层上。夹层在更衣室的上方。压缩机经常在换班前的几个小时内运行,运行时压缩机的噪音干扰了换班工人。其中一名工人养成了爬上夹层楼梯,打开压缩机断开开关以停止噪音的习惯。压缩机区域随后得到了保护,问题也就解决了。

CAC图2

图2:使用数据记录器追踪一个以前未知的压力问题,发现是一个有故障的排水阀

验证的储蓄

数据记录通常是必要的,以确保新设备的正常运行和预期的节省已经实现,特别是系统已经升级作为能源项目。在大多数情况下,设备将按预期运行,然而,在调试设备时偶尔会出现问题。如果使用数据记录器监控系统,则可以检测并纠正这些错误。

一个例子就是生产塑料薄膜的公司。该公司安装了固定速度压缩机和变速驱动单元。预期变速压缩机提供配平负荷,而定速机组提供基本负荷。当数据记录器安装在系统上时,发现定速压缩机在配平运行时进行装卸,变速压缩机在高周期频率下快速升降其可调范围。由于这种低效的操作,计算出的系统比功率是预期水平的两倍。

数据记录显示,当一个基础压缩机需要卸载时,系统存储不足导致压缩机切换时系统压力迅速变化。压力变化如此之快,以至于变速压缩机的响应速度不够快。因此,定速压缩机必须不断运行以保持足够的系统压力,即使它是不需要的。

增加系统存储容量,减缓压力变化。随后的数据记录显示,当基础压缩机启动或关闭时,会平稳过渡,VSD压缩机作为一个非常高效的微调压缩机运行。通过对该系统的定期分析,保证了系统的良好运行效率。

分级设备

数据记录器可用于压缩机和相关设备的大小之前更换项目。通常很难评估现有系统的大小是否与现有负载相符,以及是否需要较小或较大的系统来维持足够的容量和有效的系统运行。在开始购买流程之前对系统操作进行快照可以防止不正确的大小决定。

这种使用的一个例子是金属产品制造商希望购买一个失败的压缩机。150马力的单位运行在其20%的能力,使工厂人员相信,一个更小的压缩机可以购买。我们考虑了30 HP的尺寸,然而,数据记录显示,由于压缩机很少运行,所以在短时间内将现有压缩机的流量推至50%,这是生产机械的重要组成部分。如果购买了一台30马力的压缩机,它就太小了。取而代之的是购买了一台100马力的VSD压缩机,它能提供足够的峰值容量和低流量时的高效运行。

更多信息请访问压缩空气挑战®网站或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

阅读更多仪表技术的文章,请访问www.encore-la.com/technology/instrumentation。