工业效率

如何在高需求事件期间管理压缩空气系统

压缩空气系统设计的挑战之一是处理周期性的大流量需求。食品和饮料制造商是那些经常面临这些事件的加工行业之一。现场包装压缩空气需求的增加进一步增加了任务。

在与生产需求相同的植物中发展的大型空气系统在多年来的跨度范围内,通常在峰值生产中供应稳定的压力。袋式房,空气刀,包装机械,吹吹瓶和其他重空气使用可以按下其他可靠系统的限制。在具有多个空气压缩机的植物中尤其如此,这些植物已经随着时间的推移而被添加而没有适当的存储,控制和管道。

在整个工厂中提供稳定的压力维持平滑的生产。许多现代化的生产和包装设备旨在在窄压力带内操作,并且可能无法在该频段外部运行。为防止废料,有些设备监控输入压力,如果压力太低或太高,则会关闭,以便正常运行。使用点稳压器可以防止过压但不是低压情况。

管理高间歇性需求事件需要评估系统的多个方面:

1)空气压缩机控制。

2)系统主控制。

3)管道和空气流速。

4)储存:湿的,干的,在使用点。

5)识别和检查大型空气用户。

6)设计时考虑到灵活性和未来。

空气压缩机控制

单独的空压机控制决定了它们如何调节空气的输送,例如,双控制,调制,变频驱动(VFD)或可变位移。现代化的控制系统还监控和报告内部部件的状态,以帮助安全运行,维护计划和故障排除。它们通常还保存有日期和时间戳的历史记录,以及警报和信息,这些信息可以通过各种方式(电子邮件、文本等)推送给用户。

您可以询问,个人控制信息如何转化为大型空气需求事件?

从数据分析的角度来看,通过一个简单的以太网连接到您的网络,您可以访问控件上的重要信息,并设置消息(电子邮件、文本)来提醒您所选择的事件。今天大多数可用的单个控制器都有许多功能来帮助解释系统操作。检查空压机占空比循环真的可以帮助您了解系统运行,以及您的关键信息,如运行温度、压力、警告和警报。如果您可以拨通系统,您还可以看到如图1所示的当前操作。

图1

图1。

检查一下装卸方式,水流就稳定了。看来这是个高需求的活动,是吗?

首先,这是一个VFD空气压缩机,所以这里的占空比应该接近100%,这就是我们在图2中看到的(27,732负载小时与28,940运行小时)。我们还可以在图2中看到橙色灯亮着的扳手图标,表示对这个空气压缩机进行维护。第二,看看数据本身(图1),从左边开始,我们看到压力为蓝色为零,而空压机离线。在图中,早上7点半刚过,我们可以看到空压机负荷(绿线)和压力增加。

Kaeserσ控制

图2。

有第二种这样的负载/卸载事件,直到空气压缩机完全加载,然后开始斜坡(再次,绿线)。我们可以将这些初始加载周期解释为高需求事件,但如果它将其放入上下文中并非如此。在早上7:30之前的压力下,并且在通过斜坡倾斜后留下来的宽度并开始,最有可能这一事件只是一个启动。

许多工业用户都有像这样的例子的VFD空气压缩机。它们是在压力中拨打的很好选择,并提供最大的好处,如果空气压缩机需要长时间的全流量低于全流动,当然不是太低。如果您不断地上下升压VFD,或者如果您有多个VFD空气压缩器,则可能是高度下降的,这可能是高间歇性需求事件的指示。至少,这是一个迹象,即应该审查和纠正系统。

直接从控制器查看数据的一个障碍是它可能是有限的,我们之前的图像只有15分钟。如果你通过Modbus、Ethernet/IP或其他方式获取数据,那么你可能就没有这样的限制了。无论哪种方式,许多单独的控制器存储这些数据,可以下载这些数据来描绘空气压缩机(或空气压缩机)如何响应系统需求的更大画面。这些数据应该与您的压缩空气专业人员进行讨论。

计算存储需求事件-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:

  • 计算压缩机的未填充关闭的存储量,需要容纳待机压缩机的允许启动时间
  • 计算专用存储容量,以提高性能的高速“飞行截止油缸”。
  • 设计计算以设计特定应用的存储容量
  • 使用干燥剂干燥机时需注意储存事项
  • 控制和管道如何影响大型空气需求事件
  • 单压缩机系统和多压缩机系统如何在高需求事件中运行

带我去参加网络研讨会

系统级控件

在更大的多机组系统中,单独的空压机控制可以根据不断变化的需求进行调整——但只是在某一点上。请记住,它们通常是对空气压缩机排气处的压力信号作出反应,因此它们对数百或数千英尺外的压力变化作出反应存在固有的延迟。系统控制通过接收下游的压力信号来提高反应时间。通过测量压力和压力的变化率,智能控制可以选择加载和卸载哪个空压机,以保持稳定的压力。

系统主控制器使空压机协同工作,确保空压机优化,系统动态平衡,压力保持。主控制器的另一个关键方面是对整个压缩空气系统的监控。这可能包括干燥器、过滤器、阀门、多个空气压缩室,以及远程传感器。

我们最近观察了一个特殊的压缩空气系统,它经历了多种服务问题,包括空气压缩机的过循环和干燥器的持续排气保护。空压站包括4台定速空压机、2台干燥剂干燥机、2个湿罐、2个干罐。

当我们在数字显示器上查看来自主控制器的数据(图3)时,我们发现需求低的几个时段,压缩机是空转的(电机上,但不制作空气)。这是紧接着的,然后在干燥罐中看到的工作压力略有急剧下降。装载的四个空气压缩机中有三个,以满足这种需求事件,然后在满足压力后立即卸载。

山姆截图

图3。点击在这里扩大。

主控制器有丰富的信息,从单个空压机的信息和警报,到车站的信息和警报;都在一个地方。它们还提供数据和趋势分析,要么在屏幕上显示有限的数据,要么在某些情况下通过网络浏览器获得数年的数据。提取此数据可以帮助确定高需求事件是空压机控制问题还是使用点问题。在我们的案例中,多台空压机正在加载,空压室中只有轻微的压力波动,但为了保持工厂压力,几乎同时加载了三台空压机。通过查看历史数据和巡视工厂,以及监测其他信号,可以进行趋势分析,并帮助识别空气压缩机房间之外的问题,由于缺少使用点存储而从使用点产生的问题。

管道和空气速度

关于数据的一个非常重要的一点,即它只是某个时间点,它并不一定会使我们完整地了解系统的实际安装。管道可以对空气压缩机操作具有显着影响,特别是对于具有高需求事件的系统。有很多参考信息可用于管道选择,尺寸和设计,而是专注的两个主要观点是保持速度可控,压力降低。管道较窄,给定的音量越快必须通过它来进入另一端的需求。这具有多种负面影响。

在空压机室内,高速将减少空气处理组件的接触时间,他们不会完全干燥和过滤空气到规格。对您的生产的影响包括更高的废料和更频繁的维护气动设备。在某些情况下,严重的高速会损坏空气处理设备(特别是过滤器)。所以保持空气压缩机房间的速度约为每秒15英尺。有很多在线工具可以告诉你在给定的流量下需要多大的管道来达到这个目的。

大型空气要求更快地将空气拉动。在主要分配管道中,较高的速度会导致更高的压降,这转化为生产问题以及更高的能源成本。将分配管道速度保持在每秒大约30英尺。如果您超过速度建议,这可能导致从一个位置移动到另一个位置的冷凝物,这可能再次影响生产。此外,如果您的管道上有潜在的生锈和尺度,这很容易移动到更高的速度的使用点。

最后,将使用点管道的速度保持在45英尺/秒。使用点设备可以在推荐的空气压缩空气速度变化很大。通常,每个制造商都会指定压力、流量和空气质量。此外,每个制造商将选择一个适当的连接尺寸到他们的设备。根据这些信息,进入设备的空气速度将被指定。许多生产设备制造商可能还包括使用点过滤、干燥器和/或存储,以确保适当的空气质量保持。

一般来说,一个好的经验法则是保持从空压机到分配管道中最远点的压力梯度在空压机排放压力的10%或更少。考虑到压力下降的大部分将通过干燥器和过滤器,管道应该有很小的影响,如果有任何压力下降。考虑增加工厂管道尺寸的成本,是否可以通过稳定操作压力来提高产量,以及通过最小化工厂压力来降低能源成本。所以在选择管道尺寸时,要充分利用在线工具或图表压缩空气和气体研究所手册由压缩空气和气体研究所(CAGI)出版。

当你在看需求面时,寻求消除过度需求。首先,也最重要的是,检查最大的用户,以确保他们良好的管理和不使用超过需要的空气。评估你泄露的信息。泄漏只是一种非预期(且不受监管)的需求来源。找出最严重的漏洞并修复它们。最后,消除由合法但不受管制的航空用户产生的“人为”需求。这些努力将有助于在系统其他地方发生大型需求事件时保持压力。

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以需求侧优化为重点,压缩空气干燥器,过滤器,凝结水管理,罐,管道和气动技术的概述。通过系统评估案例研究,探讨了如何在保证系统可靠性的同时,减少压力降和需求。

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数据监控

我们讨论了从单个控制器或主控制器获取信息和数据以帮助分析大型需求事件,但是如果这些数据不可用该怎么办?

监控你现有的站点是一个很好的开始。建议监测每台空压机的压力、流量和功率以及运行信号。然而,这只是供给方面的情况;系统的输入。

如果你在设备上有问题,监测需求侧的压力和流量可以解决这个难题。在图4中,我们看到了一个相当简单的附加压力测量示例,以创建一个压力剖面,以及一个使用点流量计。当测量高间歇需求事件时,确保你的监测设备(流量计、压力传感器和记录设备)有必要的记录频率来捕捉事件,并且数据记录的时间足够长,可以为工厂进行良好的趋势分析。

压缩空气图

图4。

储存注意事项

空压机室内的存储量对空压机运行至关重要。湿罐将防止过度循环,不仅有助于保持稳定的压力,而且降低维护和维修要求。一个更大的干燥罐后,干燥器和过滤器提供了主要的系统存储和帮助降低速度通过空气处理。使用点存储对系统的可靠性有很大的影响。它提供了一个清洁、干燥的空气蓄水池,可以满足大量的需求,同时最大限度地减少大流量对其他空气用户的影响。

如果管道尺寸足够大,还可以在工厂中提供额外的存储空间,这有助于平衡需求。但是,它不应该篡夺空压室中的存储接收器或使用点接收器来专门处理高需求事件。至少,管道的尺寸应该避免如上所述的流速和压降过大。

存储类别中的另一个工具是流量控制器。随着更复杂的空压机和系统控制的发展,这种曾经流行的设备通常不会设计成新的系统。这仍然是一个有价值的工具,特别是在时间和预算的情况下禁止空气系统发生的重要变化,以及在这种情况下,部分植物需要压力明显低于其他区域或空气的批量需求大幅波动和接入点存储不能覆盖。

设计的灵活性和未来

设计时要考虑到灵活性和未来。系统动态可以随着班次的更替而改变,并且在您添加、删除或更改生产设备时肯定会这样做。根据工厂一年前所做的工作而设计的系统可能不会像现在表现得那么好,除非它是为了灵活性而特意设计的。

正如您已经读到的,在处理具有动态需求的大型系统时,有几个注意事项。

  • 控制维护压缩机的安全运行,无论是个人还是主人。这些控件响应需求事件,并且都拥有大量的数据和信息;利用!
  • 管道-限制系统中的压降,使速度最小化。将管径增加2倍,管道的横截面积增加4倍,流速降低到原来的1 / 4。
  • 存储在空气压缩机室内提供了一种控制缓冲器,有助于保留压缩空气系统的寿命,以及节省能量,使空气压缩机能够空转和关闭或充足的时间来装载装饰或备用空气压缩机。储存在使用点消除返回系统的噪音,并在使用点保持操作,使生产能够平稳运行。

还记得灵活的随着你的空压机和干燥机的尺寸,越大不一定越好。,未来的大小。多花一点钱购买一个更大的管道或多个更小的空压机,而不是一台大型空压机,可以提供显著的长期压缩空气改进,并通过减少停机时间和不必要的压降来提高生产率。

如果你经历了由于大型需求事件而导致的工作效率下降或停机,这些是驯服老虎的关键方面。

关于作者

Neil Mehltretter是Kaeser compressor, Inc.的工程经理,电子邮件:neil.mehltretter@kaeser.com,电话:540-898-5500。

关于Kaeser Compressors,Inc。

Kaeser压缩机是可靠,节能压缩空气设备和系统设计的领导者。我们提供完整的优质工业空气压缩机系列以及烘干机,过滤器,SmartPipe™,主控制器和其他系统配件。Kaeser还提供鼓风机,真空泵和便携式汽油和柴油螺杆压缩机。我们的国家服务网络提供安装,租赁,维护,维修和系统审核。Kaeser是一个能源之星伙伴。有关更多信息,请访问https://us.kaeser.com/。所有照片由凯撒压缩机有限公司提供。

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