工业效率

匹配压缩空气系统中的供需

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压缩空气是支持制造的能量来源。它在植物的商品和服务中也是一种非常高的成本分量。因此,提高现有系统的效率提供了大量的储蓄机会。为了实现潜力,必须了解系统动态,并且压缩机的电源必须始终符合实际系统需求。

生产过程从管道分配系统中存储在较高压力下的空气中的能量。空气压缩机简单地补充了消耗的空气。这是一个重要的区别。压缩空气中的能量输入被供应到连接管,以便在整个设施中输送到各种要求。从系统中提取的能量才能执行所需的任务实际上来自已经存储在管道中的空气。植物空气系统的低效率受到空气如何通过在压缩机室中产生的方式逃脱系统的影响。在最佳级别的需求中匹配电源要求解决这两种生成和存储问题。

每个空气系统都达到了空气压缩机的供应之间的平衡,并且使用空气的下游需求。压缩空气的能量等于使用的能量加上系统固有的效率低下。任何或多或少的能量都进入或被释放到存储中。每次有一个改变到方程的任何一方都在新点的系统重新平衡。图1表示这种关系。

射击1

采取积极主动的积极措施来控制平衡点,确保系统始终以其最佳能级运行。借鉴这一点,有两个主要的能量来源。

1.在固定体积容器中储存在升高的压力下的空气。

2.储备旋转能量的卸载的操作空气压缩机电机。

空气储存:单独的卷不等于存储。为了补充或释放储存空气的能量,固定体积必须实现压力的变化。例如,采用一个安装在压缩机室中的大型接收器。除非坦克入口和出口之间存在压差,否则不会空气将流动。它只会创造一个安静的区域。虽然添加量增加了整个植物空气系统的能量水平,但用于控制能量平衡的可用存储能量为零。创建可用存储需要更改接收器压力。这种关系表示如下:

vs = vf xΔp/ pa

其中vs =存储的卷(立方英尺)

ΔP=压力变化(PSI)

PA =大气压(PSIA)

vf =固定卷(立方英尺)

以下示例说明了在正确施加存储时卷/压力关系的重要性。假设压缩机以全容量运行,并且需要另外的250个标准立方英尺(SCF)空气,以满足压缩机网络的自动测序而不会干扰产生。

如果允许系统压力降低15 psi,则接收器大小变为:

vf =(vs x pa /Δp)x 7.481美国gal / cf

vf =(250 x 14.5 / 15)x 7.481 = 1,870加仑。

如果系统压力仅允许降低5 psi,则所需的接收器将是:

vf =(250 x 14.5 / 5)x 7.481 = 5,000 gal。

正确申请存储的3个步骤是:

  1. 确定在峰值短持续时间事件期间需要可用的空气量以维持系统。例如,在备用压缩机必须启动并开始贡献空气的情况下,典型系统需要20-30秒的补充流程。在前面的示例中,250 SCF将在压缩机中表示30秒的流量,用于500 SCFM。一种简化的方法可能是将空气存储要求基于网络中的最大调整压缩机基础,这通常是最坏情况的场景,并且通常足以涵盖所有其他高需求事件。然而,使用这种简化方法仔细估计存储,对于更大的复杂系统,或具有显着高流量事件的系统,因为结果可能导致接收器的不当尺寸。基于测量数据的工程存储通常是对具有超过600PP的操作空气压缩机的系统的价值投资。
  2. 确定系统可以降低的最小可接受压力,而不会产生工作危险条件或严重的生产中断。最小可接受的压力代表输送空气可以下降的最低压力,以及解决系统中的压力梯度的一些安全边缘。压缩机通常设置为足够高于该级别的操作,以确保存储足够量的空气以便能够驾驶最坏情况的情况,而不会导致工作干扰。因此,在喂养此事件的同时,给定系统的储存压力的最大允许变化将在最低压缩机供应压力和边缘调节的最小可接受的空气压力之间的某处。
  3. 尺寸基于步骤1和2中确定的音量和压力图的存储器接收器容量。从存储计算中减去任何现有的压缩机室接收器容量以确定附加接收器的容量。抚养到最近的储备大小。如果新的接收器大小物理过大,则可以使用多个较小的接收器。接收器也可以安装在具有主空气流路的侧流(T'd)布置中。

压力/流量控制:从整个植物空气系统中,将压缩机带上压缩机的压力波动和短持续时间浪涌所需的影响力迫使系统不断寻求重新平衡点。添加适当大小的空气存储器接收器减轻了系统压力的幅度和变化率,但不能自行消除它。仍然必须高度升高系统压力以补偿周期性概况。为了稳定输送的空气压力,必须控制从接收器中释放出的空气释放。

安装在适当的空气存储接收器下游的压力/流量控制器以及离开压缩机室的主管倒档的上游的用于该任务。它感测其出口处的压力,并相应地调制流量控制阀以控制从接收器的空气流动以保持压力恒定。如果更多的空气流动,则空气膨胀和压力降低。压力/流量控制器可充​​分打开以释放空气从存储器将压力带回到设定点。相反,如果比出多于空气,则压力越来越长,并且压力/流量控制器关闭以保持在接收器中以校正偏移。压力/流量控制器从需求侧动力学隔离供应侧,并且通常稳定输送的空气压力+/- 1psi或更低。图2描绘了具有存储和压力/流量控制器的典型压缩机室布置。

图2.

稳定主要分配头中的压力消除了通过提高整体系统压力来补偿波动的气压。来自压力/流量控制器的输送的空气压力设定为更紧密地接近最小可接受。当在较低压力下供应时,系统中的泄漏和未调节的需求消耗更少的空气。图3是基于供应压力和孔口尺寸的来自孔口的空气表。查看使用点和泄漏等同于孔口量化了节约机会。

排放空气

储备旋转马力:高储备能源可从运行但未完全装入的空压机电机提供。结合压力/流量控制器和空气存储器接收器,可以以主动的方式应用该储备能量以保持最佳平衡点。由于接收器压力变化,调整压缩机相应地载入并卸载。对于配备网络控制系统的系统,变化的仪器允许发送信号以自动序列网络中的压缩机的操作。图4说明了概念。

配套供应

运行部分加载的固定速度压缩机效率低,并且可以是昂贵的。因此,存储通常尺寸尺寸为允许不需要的压缩机超时并关闭。理想情况下,所有操作压缩机都在满载时运行,只有一个压缩机在任何给定时间缩小。必须应用大量空气存储以覆盖任何峰,因此关闭压缩机不必重新启动。

可变速度驱动压缩机(VSD)的进步提供了更大的机会来节省能源,进一步提高系统的整体性能。与固定速度压缩机不同,没有用于操作部分加载的VSD压缩机的损失。马力余额随着压缩机全部容量范围的需求。VSD压缩机可以超大,以提供额外的储备能量而不引入增加的运营成本负担。

使用VSD压缩机的压力/流量控制器的应用提供额外的储蓄机会和更大的稳定性。如果没有补充储存,VSD压缩机往往会变得反应,并最终不断追加动态需求,强调压缩机电机。压力/流量控制器消除了振荡,并允许VSD以其最大效率运行。可以实现7-10%的额外节省。图5描绘了在安装压力/流量控制器之前和之后的VSD压缩机的轮廓。

数据采集

图5:VSD压缩机安装压力轮廓

消除浪费和空气的低效使用:通过控制的供需配置文件,减少空气消耗所采取的任何步骤都会积极转换回压缩机并降低输入能量。泄漏修复,调节用点和高效吹除货设备的应用是一些具有成本效益的措施。在降低输送压力的节省并积极控制压缩机的节省之上,实现额外节省20-30%的额外节省并不罕见。