工业效率

压缩空气系统升级需要在食品操作中进行后续注意

在完成一个新的压缩空气系统的安装后,设计师和安装人员通常会有一种深深的自豪感涌上心头,特别是在它启动和工作完美的情况下。看到机器完美地工作,以尽可能低的成本产生可靠、清洁、干燥的压缩空气流,人们会感到极大的满足。它让所有参与的人脸上都露出了笑容,并让电力当局和能源组织感到高兴,他们可能会写一些非常重要的支票,为这些高效的装置提供部分资金。

但是几年之后会发生什么,事情会像开始时一样完美吗?这个问题的答案很少有人知道他们的系统。这篇文章描述了一些有趣的经验,与一家食品公司在两个工厂,压缩空气评估的优化系统做了几年后,系统升级显示问题。

工厂1:系统升级节省能源,提供优质空气

第一个大型电厂建于大约20年前,其特色是一个压缩空气系统,由三台300马力(hp)风冷润滑空气压缩机组成,运行在主锅炉房的中央控制器上。核电站的部分部件被冷却到近40℃的环境温度O.F防止产品变质,所以使用干燥剂干燥以保持空气质量。安装了一个加热鼓风机式干燥器来调节压缩空气,以及一个机载压力露点依赖的开关控制功能,通过减少再生电力消耗和湿度负荷较低时的干燥剂冷却清洗来节省能源。

该系统在主空气压缩机中有两个非常大的存储接收器,可以帮助空气压缩机控制,减慢变化对压力,允许空气压缩机关闭并再次启动,而没有任何低压事件。安装压力/流量控制器以调节厂压力,以降低通过供应高于所需压力的生产机械而导致的人工需求。

所有的空压机最初都是定速机组,但其中一台被升级为变频驱动(VFD),在系统使用寿命达到5年左右,以节省能源。该系统的升级在安装时得到了能源激励,因此在项目完成几个月后进行了验证,发现了令人印象深刻的节能数字。

离开时,条件很好。空压机控制器通过保持空压机的排气压力在一个压力带内尽可能低的方式来保持很好的压缩空气系统效率。VSD的改进使改进后的空压机可以用作配平装置,通过加速和减速来改变流量输出,从而在其控制范围内实现更恒定的压力。此操作将浪费的卸载运行时最小化。一般情况下,空载运行定速空压机消耗额定满载功率的30%,在这种情况下约为80kw,空载运行时不产生空气。系统设计应该始终专注于最小化运行时或运行时中的功能。

压缩空气质量优异,空气压缩机和干燥器尽可能有效地操作。大型鼓风机加热干燥剂烘干机保持压缩空气压力露点为-40O.在所有条件下,F及以下。烘干机的尺寸很大,额定略大于三个空气压缩机的容量。峰值流动仅需要两个单元,留下一个用于备份。由于空气干燥器仅加载到其容量的一小部分,因此其船上压力露点控制器延迟了再生循环,直到需要它们,减少干燥器的功耗和在加热循环之后流动冷却干燥剂的必要冷却吹扫。

第1号工厂:压缩空气系统性能恶作剧

随着系统年龄的各种变化影响已安装的设备。最近进行了压缩的空气范围评估,显示了一些影响系统效率和系统所产生的空气质量的主要问题。与任何系统一样,随着植物年龄越来越多的系统泄漏,将系统加载到更高的水平。此外,随着生产过程升级,将附加设备添加到压缩空气系统中。这增加了压缩气流,在这种情况下,额外的流量推动了高于两个主空气压缩机的容量的压缩空气需求,要求第三单元运行。这是一种可靠性问题,因为任何一个空气压缩机的故障现在将在峰值需求期间引起压力相关的生产中断,影响植物的产品产量。

目前的主要问题是热量的。更高的系统负荷意味着空气压缩机产生更多的热量。该系统位于植物的主锅炉室内,因此环境温度总是很高。由于空气压缩机被风冷,这种高温对系统及其各种部件产生负面影响。第一个感受效果的组成部分是VFD单元,这种空气冷却装置成功地运行了多年,但最终遭受过早的热量失效。该植物在这个组件中挣扎了相当多的月份,修复它,然后在维护人员放弃尝试之前,将驱动器失败。删除该设备通过引起低效卸载运行时降低了系统的整体效率。

另外,又过了几年,同样位于锅炉房的中央空压机控制器由于环境温度过高而失效(图1)。该控制器已经过时,部件无法使用。这一故障意味着空压机必须采用级联压力带控制策略运行,从而导致空压机的平均排气压力高于预期。排气压力越高,空压机每单位输出消耗的能量就越多,使得系统效率更低。控制器的更换被认为对于工厂紧张的预算来说太昂贵了,所以从未完成。

空压机控制器

空气压缩机控制器在操作员茫然地挖掘。此热相关问题更像是一个问题,因为控制器已过时,没有可用的部件。

中央控制器还控制压力/流量调节器。随着主控制器的失效,压力/流量控制器也随之失效,系统压力大幅增加。这就产生了额外的压缩气流,反过来又导致空气压缩机消耗更多的能量,产生更多的热量。

最后,由于环境温度高,并且空气压缩机冷却空气通风阻尼器的偶尔失效,空气压缩机经常受到过热。由于这些机器老化,外壳内的润滑剂冷却器变得越来越少,能够除去压缩的热量,导致高于所需的空气压缩机放电温度。过热的空气压缩机通常具有此问题,因为热量会导致空气压缩机润滑剂以加速速率分解,导致在内部传热表面上形成清漆。即使在正常环境条件下,冷却器性能的变种和由此产生的劣化会导致高放电温度。

高放电温度引起了空气干燥设备的问题。拇指的规则,每个20的未经润肺的空气压缩空气的水分含量增加一次O.F的温度增加。因此,过热的压缩空气撞击空气干燥器由于过量的水蒸气含量而压倒单元。在过载状态下,干燥器不能保持额定压力露点,并且在中移峰值产生期间,压缩空气的压力展开进入冷藏厂达到该植物的不可接受的水平(图2)。

露点控制器

入口温度过高导致工厂1的压力露点差(露点水平应低于-40O.F).由于这个问题,压力露点控制被关闭,造成轻负荷时能源浪费。

压缩空气中过量的水会对干燥剂造成压力,有时在干燥器的输出中会出现自由水。其中一些水污染了用于控制干燥器的机载压力露点探测器,导致其失效。经过相当多的昂贵的更换,当地工作人员放弃操作压力露点依赖切换功能的干燥机,单位被切换到固定循环模式,导致系统变得更低效,因为高于所需的加热器和冷却空气负荷。

正如目前许多公司的典型情况一样,运营和维护人员负担过重,预算紧张。这阻碍了急需的维修和更换陈旧的故障压缩空气设备,并导致可靠性降低、系统运行效率低下和空气质量差。

2号工厂:多问题驱动压缩空气系统升级

这种加工厂实际上是两个植物。该建筑已经到位了50多年,但经历了各种广泛的装修,最后是一个新产品的扩张。由于某种原因,公司选择安装一个单独的独立控制的压缩空气系统,而不是将新线连接到旧主系统。

主要压缩空气系统大约15年前改装,将水冷的VSD空气压缩机添加到工厂的两个固定速度空气压缩机上。在其中一个较旧的固定速度单位到结束后,安装了第二种风冷VSD空压机。几年前安装了第三空冷远程VSD空压机,因为该线具有低压事件。

由于生产区域是使用制冷干燥剂式干燥机的地方,所以为原来的空压机安装了一个具有压力露点控制的主无热干燥剂干燥机,然后当安装第二个空压机时,购买了一个单独的加热式单元。当第三VSD空气压缩机安装公司购买盈余无热的除湿干燥机的压力露点控制需求,远程系统空气隔离的新空气压缩机的主要植物系统止回阀也可以运行独立于主植物系统的麻烦。

对于新的扩展,安装了两种75-HP VSD空气压缩机,采用独立无磁体干燥器。设计了大存储和流量控制,以帮助空气压缩机控制和较低的植物压力。早期在生产植物中,发现两个空气压缩机足够大以保持峰值流动期间的压力,因此加入第三个100 HP空压机。该系统最初由本地电力实用程序验证,并以峰值效率显示在峰值效率下运行,但在安装较大的空气压缩机时,系统特性的劣化发生。

2号工厂:评估指向系统效率和空气质量问题

最近对这两个系统的工厂评估发现系统效率低于预期,并出现一些空气质量问题。

主系统空压机均独立运行,无中央控制系统,设置局部控制,使VSD空压机均分担负荷。这导致了不理想的操作,所有可变空压机都运行在最低转速附近,这是这种类型空压机效率最低的点。空气压缩机之一就是发现内部问题导致它运行在非常贫穷的特定的力量超过35 kW / 100 cfm底部运行结束时的曲线,但单位继续在这种情况下由于压缩机设置运行。远程空压机由一个止回阀隔开,可以在夜间和周末继续运行,即使在整个系统只需要一台主空压机的轻负荷情况下也是如此。

由于年龄和缺乏维护而导致空气干燥器控制器的故障引起了三种干燥器中的两个,以在整个非生产期内全面净化。干燥器吹扫在低流量期间表示大部分植物负荷,浪费显着的功率。发现其中一台干燥器具有防止其吹扫的故障,但该单元通过其操作循环仍然是浮子(图3)。该干燥器允许饱和空气进入系统的干燥侧,这些干燥的空气质量受到负面影响。由于没有次要压力露点测量装置监控系统压力露点,因此营业人员不知道这个问题。

空气系统监控

所有看起来正常与这个空气干燥机控制,但仔细监测显示它卡在其循环的一部分。

随着新的膨胀,由于控制间隙和空气干燥器内止回阀的存在,系统出现了控制问题。由于100马力的基础空压机比单独的VSD空压机要大,所以有时空压机会争夺控制权,领头的VSD会加速或减速,但同时与定速快速装卸(图4)。系统控制问题也是由止回阀引起的。这些阀门防止系统压力传回各个空气压缩机控制器。当空压机卸载并关闭时,空压机吹扫会使空压机排气处的压力迅速下降,使空压机重新启动,即使是不需要的。

加载图形

当一个大型基础装置(橙色轨迹)运行时,空气压缩机尺寸和止回阀位置的不匹配导致控制间隙问题。它看到装卸,战斗的控制VSD空压机(深绿色和浅蓝色)。点击在这里扩大。

稍后安装了中央空气压缩机控制器,以试图纠正控制问题,但由于某种原因从未确定的某种原因,本机无法正确控制多个VSD空气压缩机。即使在中央控制下,空气压缩机也会由于由100-HP,固定速度单元和两个75-HP可变空气压缩机中的任一度的错配而引起的控制间隙而导致的。一般的尺寸规则是将主VSD空气压缩机略大于基础固定速度单位,以避免控制问题,尽管当购买基础空压机时,没有遵循这种规则,具有负面后果。

当进行压缩空气评估时,发现定速空压机的干燥器存在空气质量问题。这种干燥器已经发展了一种条件,它将冻结在相同的位置在其操作周期的再增压部分很长一段时间。这导致干燥侧的气流变得饱和,使湿空气进入系统的干燥侧,使压力露点上升到制冷设备无法接受的水平。这个问题被诊断为传感器校准问题,干燥机被设计为等待一侧减压达到一个低压力。由于压力传感器校准错误,压力信号到干燥器控制从未达到所需的设置,因此干燥器在其再生循环的中途冻结,并保持这种方式,直到随机压力波动允许它继续。这个问题只是在评估时发现的,操作人员没有意识到这些问题,同样没有远程的二次压力露点测量,以确保压缩空气输出保持干燥。

解决了压缩的空气泄漏

两座核电站的压缩空气评估发现了大量泄漏,总共超过200起,到目前为止,最严重的泄漏发生在老核电站。建立了一个泄漏地点的数据库,包括照片,并交给维修部门进行维修。这个工厂和另一个一样,工作人员都是最低水平的,维修部门发现很难补救泄漏流。大部分维修工作需要在午夜轮班、周末或节假日进行。经过大量的工作安排,plat工作人员启动了泄漏修复闪电战,导致泄漏流量显著减少。

评估、监控建议

这些系统的评估结果表明,尽管系统全部设置了有效的设备,并且应该很好地运行,但对植物,控制设置和老化或组件的失败发生变化导致效率低下和空气质量问题。在大多数情况下,工厂运营商不知道问题。这显示了第三方定期压缩空气评估的价值。

这些系统也缺少也是任何工作空气质量测量和警报系统。空气干燥器经常失败,允许湿空气进入植物。经营人员实现问题并进行更正之前,它可能有很多小时,几天甚至几个月。最好的是在可以最佳地检测负条件的位置中安装的二级空气质量监测仪器,并允许快速通知修理人员。

这些系统具有空气压缩机和空气干燥器,多年来效率低下,喂养过度泄漏,比所需的功率更大。用于压力,流量,功率,特定功率,压力露点和泄漏的良好监控系统可能已经走得很长,允许工厂管理者在开发并及时维修时看到这些问题。

能够在不久的将来报告植物管理已经决定在不久的将来升级这些工厂的系统,以更新设备,提高效率,可靠性和空气质量。更快乐的日子来了!

有关本文的更多信息,请联系Ron Marshall,Marshall压缩空气咨询,电话:204-806-2085,电子邮件:ronm@mts.net.

想要阅读更多空压机控制技术文章,请访问www.aperbestpractics.com/technology/air-crespressors.