工业效率

系统方法有助于Rockline Industries改装压缩空气系统

Rockline Industries是最大的全球消费产品生产商之一,专门从事湿巾和咖啡过滤器。该公司联系了Arkansas Industrial Learinghouse后,确定了斯普林代尔的压缩空气系统,Arkansas设施是一个大量储蓄的潜在来源。信息清算机构的专家然后开始与Rockline Industries,电力效用的代表和当地压缩空气供应商合作,以对系统进行完整的评估。

下面的案例研究的结果提供了一个“系统”的方法,评估系统的供给和需求两个方面,开发最具成本效益的解决方案,为生产过程提供高质量的压缩空气(1)项目的主要目标是提高可靠性、减少维护,并在保持压缩空气质量的同时,降低了压缩空气系统的运行成本。Rockline工业公司也受到电力公司代表基于节能的激励。总的来说,该项目包括管道改造、设备升级、压力控制变化和压缩机改造。团队还提供了对整个项目节省的度量和验证。

图1:原始系统配置的原理图

原始系统配置的原理图

压缩空气分析系统方法的重要性

经常采用组件级方法来改善压缩空气系统,并且通常涉及非常具体,短回报和容易量化的措施(即用更有效的较高的旧压缩机更换旧压缩机)。然而,能源部和压缩空气挑战部门倡导系统方法作为分析和改善压缩空气系统的最佳实践。根据这些组织,系统方法“不仅需要解决个体组件,而且还不需要分析系统的供应和需求方面以及它们如何交互”(1)。

系统方法包括以下步骤:

  1. 建立当前条件
  2. 确定流程需求
  3. 收集基线数据
  4. 制定潜在的能效措施
  5. 评估财务和技术条件
  6. 实施措施
  7. 收集验证数据
  8. 继续监测和评估系统

系统方法可以更昂贵且耗时,但它有可能优化压缩空气系统的整体性能。它还提供了通过将一些措施与他人的储蓄补贴进行补贴,提供更多储蓄措施。

系统地分析压缩空气供需

工厂现有的压缩机是相同的150马力、单级、加载/卸载旋转螺杆压缩机。CAGI对这些压缩机的额定效率为18.7 kW/100 cfm满负荷(2),每台压缩机能生产678 acfm。数据记录器收集到的基准能源使用情况显示,其中一台压缩机几乎满负荷运行,而配平压缩机加载和卸载以控制系统压力(图2)。

图2:现有压缩空气系统的基线数据日志

现有压缩空气系统的基线数据日志

调整压缩机的切割压力设定为100psig,切断压力设定为110psig。压缩机室含有两个湿储罐,总容量为1800加仑。加热的干燥剂干燥器也位于压缩机室中。将干燥空气送入工厂到2000加仑干储罐,其通常围绕标称100 psig。还有一个压力/流量控制器,位于干储罐和集管环之间,但是压力控制被设定为在控制器下游的最大压力,基本上绕过它。

配电系统由3英寸铸铁管倒栽圈环绕,提供空气到设施中的所有终端用。主带连接到隔膜泵,具有独立的,未受管制的液滴。这些泵中有12个,用于移动乳液和其他流体。平均而言,每个泵每2个月替换一次,主要是由于通过过压引起的机械衰竭。

用铝管道减少泄漏并消除停机时间

该项目通过用90毫米铝管道系统代替3英寸黑色铁头。旧的标题超过20岁,铁管随着时间的推移劣化。当最近的空气压缩机事件将油送入标题时,整个植物关闭了几个小时,同时从管道中排出大部分油。当系统开始备份时,该工厂必须在系统中处理多余的油,其被困在降解管道的孔隙和粗糙表面。

选择新的管道系统(图3),因为铝管不会随时间腐蚀。此外,由于滑动配合连接,安装铝管道的时间明显小于安装新螺纹或焊接钢管系统的时间。最后,安装正确安装的铝管道系统应该从不泄漏,而铁或钢管无疑会。

图3:铝管道系统 - 铝管是蓝色的彩色和滑动连接器是黑色的。

铝管是蓝色的彩色和滑动配合连接器是黑色的。

优化隔膜泵,以减少需求

该公司转向当地压缩空气供应商,正确尺寸和配置泵送系统。他们专注于提高泵的可靠性,从而降低了与更换失效泵相关的年度维护成本。

隔膜泵通常额定最大压力输入。这是操作泵的安全压力。泵也通常具有最小输入压力,这是下面的压力,泵可能停止或停止适当地操作。泵速度随压力而变化,泵流量相应地变化。因此,可以显着降低泵速度和职责,以时间成本节省能量。

如果时间惩罚是可接受的,则减压可以产生大量节省。公司决定,它们可以将100psig到55 psig的线压力降低,对生产没有负面影响(图4)。

图4:隔膜泵标题为55 psig。

隔膜泵标题为55 psig

流量控制器和增压器有助于降低工厂压力

现有系统的平均压力为100psig,其中包括约5psig通过处理设备,以及从负载/无负载控制的10-psig差异。这意味着,虽然压缩机在100到110 psig之间调节,但是镜头看出95至105 psig的压力范围。来自最后一个“脏三十”(3)的额外压降(或更多)psig的额外压降意味着在装载压缩机之前的装载压缩机之前接收大约90psig,并且在它卸载之前约100psig。

该设施中最高的压力最终用途包括一组用于气动控制阀的电动气动定位器。当供应压力降至约90psig时​​,这些定位器变得不可靠。如果其中一个定位器在低空气压力下发生,则可能导致生产线关闭或产生废料。标题压力显然设定为为这些控制器提供至少90个PSIG。

然而,该设施中的大部分用途是在55至80 psig的范围内。电动气动定位器的固有空气消耗为零CFM(4),因为它们的操作方法是定位致动器。只要致动器处于相同位置,就不会消耗空气。这是“流动静态”应用的定义,使其成为压力助推器的完美候选者。A 2:1压力增压器稳压器(5)安装在定位器堤岸,设定为95psig的工作压力,确保器件的充分供应压力。然后将植物上的压力降至85psig,允许5-psig下降到末端用过80 psig。植物压力由原始压力/流量控制器调节(图5)。

图5:压力/流量控制器调节厂压力至85 psig(底部视图显示罐)。

压力/流量控制器调节厂压力至85 psig

新的VSD空气压缩机提高了能源效率

Rockline Industries安装了两个相同的200-HP,115-PSIG级,VSD,单级,润滑剂注入的旋转螺杆压缩机。该公司选择了这些压缩机,因此可以正常操作一个压缩机,第二个压缩机充当100%的冗余备份。

新型压缩机的特定效率低至19.0kW / 100 CFM,在全工作压力下,全流动略高,略高。它们在满载比旧压缩机的满载效率略低,但由于VSD技术,它们在零件负载方面比原始压缩机更有效。

从旧压缩机的记录数据分析(图2)表明引线/滞后控制方案产生约21.8kW / 100 CFM的总体特定效率。来自新型压缩机的记录数据分析显示了19.4 kW / 100 CFM的总体特定效率。

存储和管道的改变减少了足迹和维护成本

将两个湿储罐完全从压缩机室移除。虽然这不是一个常见的措施,但在这种情况下它有意义。使用VSD压缩机,如果主压缩机出乎意料地脱机,备份必须启动(6),则增加的系统卷会增加乘坐时间可用时间,但没有能效益效益。

增加的存储容量也具有大量阀门,配件和潜在的维护问题。拆下这些额外的罐式简化了压缩机室管道(图7),消除了与它们相关的压力下降。它还消除了每年检查两种额外的ASME压力容器的需求。

图6:最终压缩空气系统配置。

最终压缩空气系统配置

拆下湿储罐也为雾化消除器过滤器创造了空间(图6)。该10微米过滤器没有可测量的压降,并从干燥剂干燥器上游所需的5微米过滤器中除去大量负载。通过在所需墨盒替换之间延长时间,这件大滤波器将降低5微米过滤器的维护成本。或者,如果5微米过滤器以相同的间隔进行服务,则由于负载降低,压降将减少。

图7:雾化消除器过滤器和相关管道。

雾消除器过滤器和相关管道


使用数据记录器来分析结果

还部署了数据记录以测量能量消耗,并分析生产数据以确定新系统的能量强度。旧系统的平均力量为168.8 kW(图2)。新系统的平均力量为121.5 kW(图8)。虽然平均功率的这种差异不是由于产生水平不同的实际节能而代表,但对于每个时期,通过计算每单位生产的能量强度或能量来估计实际节能。计算的能量强度为8.432千瓦时/ 1000 ea。对于旧系统和6.982 kwh / 1000 ea。对于新系统(图9)。

图8:为新系统记录的平均功率。

新系统记录的平均功率

图9:压缩空气能量强度。

压缩空气能量强度


实现了超过242,000千瓦时的年度节能,占基线压缩空气能耗的约17.2%。两个伐木期间,平均功率也减少了47.3千瓦,因此每年需求的节省可能是500至600 kW-Mo /年。

节省的17%包括压缩机的能效改​​善,约为11%,以及从隔膜泵的压缩空气消耗减少,约为1.4%。该变化将压缩空气减少约17%,每年4,900美元减少年度泵更换成本。

图10:系统能量故障

系统能量故障

由于地下压力降低和新铝管道中的摩擦降低,因此通过对人工需求的减少和降低摩擦来省去基线系统能源使用的其他4.8%。平均成本为0.072美元/千瓦时,该项目将年度公用事业成本降低超过19,000美元。

上面详述的维护储蓄金额为近7,000美元的年度储蓄。当考虑项目的所有四个阶段,并包括公用事业退款,本公司的总现金支出仅超过70,000美元,其出现了仅少于3年的简单投资回报。

阅读更多关于18luck首页,请访问http://www.airbestpractics.com/system-assessments.ments.

有关更多信息,请访问Compression AirChalrenge®网站或者联系Ron Marshall,Marshall压缩空气咨询,电话:204-806-2085,电子邮件:ronm@mts.net.

参考文献
  1. 能源,U. D.(2003年11月)。改善压缩空气系统性能:行业源卜。华盛顿:能源效率和可再生能源。
  2. Cagi。(2012)。性能验证。从压缩空气和天然气研究所撤退2014年2月10日:http://www.cagi.org/performance-verification/data-sheets.aspx.
  3. 马歇尔,罗恩。(N.D.)。“肮脏的三十”-发现压力差在远端
  4. 伯克特美国。(N.D.)。顶部连续控制。从2014年2月10日检索,来自www.burkert.us.http://www.burkert.us/products_data/datasheets/ds8630- andstard-es -es.pdf.
  5. shi,y. m.-l.-p.(2010)。气动增压稳压器的流动特性。哈尔滨工业大学学报,2013 - 2016年。
  6. Wogsland,J.(2001)。压缩空气系统升级改善了钢厂(美国钢铁山谷)的生产。案例研究,全国可再生能源实验室,工业技术办公室,金色。