工业效率

纸制品厂展望通过压缩空气系统升级保存

加拿大纸制品公司正在努力与他们的产品需求低迷的压缩空气系统。压缩空气系统是植物的寿命,为其生产过程提供临界能量,但其四个空气压缩机中的任何一个都将取下植物。植物管理正在寻求答案,为什么他们的压缩空气装载增加了过去几年的全部产能。本文讨论了最近压缩空气评估的结果和一些可能的潜在改进。

空压机维护费用增加

该设施具有压缩空气系统,包括四个,200马力(HP)两级水冷润滑剂无往复式空气压缩机(图1)。空气压缩机用连接到公共压力传感点的局部压力开关控制单独控制。这些空气压缩机自20世纪60年代中期以来一直在运营,并且维护非常困难且昂贵,因为部件是稀缺和服务公司,拥有维修这种类型的空压机的经验很难找到。

图1

图1:压缩空气系统包括老化高维护润滑剂无往复式空气压缩机和麻烦的加热鼓风机干燥剂空气干燥器。

压缩空气系统配置成两个系统,未磨削的轧机空气和过滤和干燥仪器空气。安装一个1,900-CFM加热鼓风机吹扫空气干燥机以调节仪器空气。

由空气压缩机生产的空气首先通过大型4,000加仑的湿接收器运行,然后分裂到研磨机和仪器系统。压缩空气通过钢管系统在整个植物中传播,轧机空气为6英寸供应尺寸,仪器空气为4英寸供应。管道由跑到植物中各个区域的径向饲料组成。

近年来,该工厂一直面临产能问题。过去全线生产时只需要3台空压机,有一台备用,但现在需要全部4台空压机,即使这样,也会有一段时间由于工厂需求超过空压机能力,压力下降到较低水平。

近年来,该工厂的仪器空气系统已经遭受低压,即使植物空气压缩机显然在足够的压力下产生空气。

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关键测量建立系统基线

工厂管理决定致电压缩空气审计员来衡量其系统。将数据记录器放置在所有空气压缩机和干燥器上以测量功率,压力记录器位于整个工厂的各个位置,以评估压力梯度。也通过相同的数据记录系统监控现有的植物流量计来捕获工厂流程。此信息全部组合成单个数据库,因此可以确定系统基线。

部分评估包括泄漏检测和压缩空气的各种最终用途的评估。这是通过一个超声波泄漏探测器完成的,所有泄漏都被标记并输入数据库,包括位置的照片,以帮助维修人员在维修完成时找到它们。基于当前的电力成本,下面的基线被捕获(图2)。

图2

图2:系统基线显示出压差过高,高于正常维护成本。通过降低放电压力和使用更现代化更高效的空气压缩机,可以提高系统效率和运营成本。

基线在空气干燥器的入口和仪器空气系统的线束之间显示出非常显着的压降。

对于这个站点,对空压机和空气干燥机的维护费用已经跟踪多年了。典型的经验法则是,全职运行的压缩空气系统的维护成本应该在电气成本的5%到15%之间。在这种情况下,维护设备的平均年成本接近电力成本的90%。这个地方的电力成本实际上很低,大约每千瓦时4.5美分,与每千瓦时10美分的电厂相比,这默认地改变了运行成本百分比。但是,空压机的年代,到这个相当偏远的地点的旅行时间,以及高昂的零件成本已经驱使每年运行这些过时的空压机的成本非常高。

测量期间的读数和观察结果显示,空气压缩机(包括干燥机)正在以可接受的效率(21 kW/100 cfm)生产压缩空气,但如果使用更新、更高效的空气压缩机,可能会有所改善。在过去的几年里,工厂负荷增加了很多,所有4台空压机必须运行以承载总流量,3台满负荷运行,第4台在平衡负荷下运行,这意味着如果一台空压机出现故障,就会给生产带来风险。

所需的机气压高于由于不协调的空气压缩机控制,需要提高排放压力正确的仪表空气压力低,和安然度过短暂的高流事件下拉机气压低至70 psi,仪表空气压力下降到50 psi。通过增加更高效的基础空压机,改变空压机的协调方式,降低排放压力,改变干燥机操作,减少空压机区域泄漏,可以显著改善供应侧。

在需求方面,由于吹气,电子外壳冷却和泄漏所消耗的流量,存在显着的能量消耗。由于系统上的大压差(10至15psi),仪器气压非常低。

如果可以减少或消除一些浪费的最终用途,则发现该研究发现了节能的潜力很好,并且如果启动这些项目,则可以提供显着的能量激励措施来改进。

在仪器空气系统上的高流量期间,可以通过使用已经位于现场的剩余储存器,以及通过在仪器烘干机的排出的情况下重新配置(添加止回阀以防止后退在磨机空气上的瞬态事件中流动)。

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专注于供应侧优化,空气压缩机技术和压缩机控制系统是分布的。系统评估文章详细介绍了哪些压缩机控制允许KWH消耗匹配系统需求。

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压力曲线显示出问题

评估期间采取的压力分布(图3)显示出非常令人惊讶的特征。仪器空气干燥器处的压力通常运行约92psi,但图表上的点2和点4的压力非常低,沿72psi沿着72 psi运行。该系统的管道很均匀,但点2离干燥器放电不远处,这表明在管道的这一部分中有一些意外的压力限制。额外的压力测试端口安装了辅助读数,压力损失追溯到一个特定点,仍然安装在仪器空气管道中的旧流量计孔板。

图3.

图3:评估期间采取的压力曲线在仪器侧显示过大的压力损失。绿色和洋红色迹线与空气干燥器(蓝迹线)的放电显示出大的差异。所有其他读数跟踪空气压缩机放电压力,因为它们位于空气干燥器和过滤器的上游侧

在对压差进行研究的过程中,还发现空气干燥器排气过滤器的压力损失过大。该过滤器上的压差表没有显示压力损失,但数据记录器显示在高流量时约为7 psid。在评估期间更换了过滤器,压差降至1 psi。

发现不适当的终端使用和泄漏

超声波检测发现31个显着泄漏总量约为150碳水化物。植物的基础设施是老化,并且随着它的泄漏似乎是春天的。该工厂购买了自己的泄漏探测器,并且通过对该评估完成的时间来说,通过专注于泄漏维修。

超声波泄漏检测对于寻找压缩空气的不当使用也是有用的。公平地,植物人员开始使用压缩式风冷相机,并将涡旋风格冷却器安装到条件敏感的电子外壳。共有23个空气供电的冷却器并用便携式流量计测量,加入最多445 CFM的压缩气流。该工厂已经在其一些外壳中使用了冷藏式较冷,这些功耗比压缩空气供电的冷却器小约75%。

除了泄漏和冷却,一些重要的工艺设备已经安装了大量的压缩空气开吹喷嘴来解决工艺问题。在工厂关闭期间进行的特殊测试表明,喷嘴消耗约730 cfm压缩空气,约占压缩空气总需求的25%。图4显示了与其他流程负荷相比,不恰当使用的比例,泄漏、吹气和冷却消耗了几乎一半的工厂总流量。这就回答了为什么三台空气压缩机不能满足压缩空气需求的问题。

图4.

图4:被列为不适当使用的压缩空气需求消耗了工厂压缩空气需求的近一半。

建议的压力和能量改进

如果实施了以下措施,则可以获得压缩的空中审计师估计的显着节省:

  • 将最麻烦的空气压缩机更换为更高效的新或翻新的无润滑油旋转螺杆空气压缩机,这将提供足够的备用能力,并允许减少维护。
  • 通过安装测序控制器来改善空气压缩机控制。
  • 拆下违规孔板,减少平均空气压缩机排出压力。
  • 修复100 CFM的泄漏。
  • 通过安装电动机箱冷却器并消除或优化吹气,消除250 CFM的不恰当用途。
  • 将仪器空气从干燥剂切换到冷冻空气干燥机。
  • 在仪器空气系统上安装5,000加仑的剩余储存接收器容量,以防止在高流量瞬态需求期间压力倾斜。
  • 在瞬态需求下安装3,000加仑剩余存储容量,以平滑流量。

据估计,这些能源效率措施将使压缩空气降低33%,每年节省大约79,000美元的电气费用,维护成本为60,000美元。如果实施,该项目将有资格获得实质性的效用激励。

系统测量的值

再次,在该评估期间制作的意外发现,显示了对压缩空气系统进行全部测量的值。由于意想不到的原因,该植物遭受减压;这是通过特殊测试所处的。由于增加了越来越不恰当的使用随着时间的推移,空气压缩机容量缺乏,最后达到了系统的全部容量。维护成本远远高于与过时和年龄相似的系统。植物管理以前没有众所周知这些物品中的许多物品。

工厂的工程人员目前正在努力解决这些不足之处,压力有所改善,运行成本即将显著降低。

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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