工业实用效率

双城记-固定速度和VSD压缩空气系统的比较

这是一个惊人的事实,即一些压缩的空气系统如此有效地运行,但其他压缩空气系统也很浪费。在这一天和年龄随着互联网上的所有意识,除了提供众多培训课程之外,还有一个惊讶的源头,一些系统仍然不必要地浪费数千美元的年度电力和维护成本。

用作家查尔斯·狄更斯的话来说,“这是最好的,这是最糟糕的时代,这是智慧的年龄,这是愚蠢的时代。......”。

这句话最能描述我们在两种不同的CITES中对压缩空气顾问的经历以及对两个压缩空气系统的检查。一个人在一个城市的邮件分拣设施中运行,效率很差,而另一个在单独的邮件分拣设施中的设计具有更好的设计。年度运营成本的差异是惊人的。一个系统具有空气压缩机的两倍,但最令人惊讶的是最大的系统使用更少的能量。

受止回阀保护的空气压缩机制造麻烦

邮件分拣设施的压缩空气系统自九十年代开始使用。2台较老的50马力(hp)风冷定速润滑空压机安装在设备机房内。空气压缩机的占空比循环在一个设定的时间表之间交替。一个240加仑的湿式存储接收器用于帮助空气压缩机控制,空气流经接收器到一个非循环制冷空气干燥器和系统过滤器,最后被传递到工厂。

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安装在热锅炉室中,这款调制旋转螺丝空气压缩机消耗过多的电源和所需的空调,以保持其运行。

每个空气压缩机都是静止保护的,一个功能通常在较旧的安装中看到的空气压缩机是往复式旋转螺杆空气压缩机。止回阀通常安装在往复式单元上,因此在启动空气压缩机时系统压力不会引起问题。由于现代螺丝型机器具有止回阀内置,因此这些额外的单元的存在实际上在协调空气压缩机控制方面会出现问题,因为局部空气压缩机难以通过止回阀“看到”实际系统压力。鉴于这种情况,该设施的第二空气压缩机必须手动停止,使其不可用的原初级空气压缩机关闭,降低可靠性。

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如图所示的设施的压缩空气系统布置,有两台50马力的空气压缩机。

评估显示高功耗

在压缩空气系统评估开始时,客户被问及是否知道他们使用了多少压缩空气。他们不知道,因为没有流量测量仪器。因此,我们购买了一个流量计,并将其留在原地以备将来使用。

由于系统控制存储很小,空压机控制较差,空压机以调制和加载/卸载相结合的方式运行。动力监测器被放置在空气压缩机上,以及系统中的各个点来测量压力和流量计上。数据分析结果如下:

表1

表1:每年运行压缩空气系统的总成本为$24,000。

数据显示,与满负荷的空气压缩机相比,该系统的负载非常轻,压缩空气流量平均约为34 cfm。然而,耗电量大大高于预期,平均约36.5 kW。包括烘干机在内的计算比功率为107 kW / 100 cfm,这对于系统来说是一个非常糟糕的值。小型系统的预期比功率应在21至23千瓦/ 100 cfm范围内。这表明在压缩空气系统的生产方面有很大的节约潜力。

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图中显示的是典型的24小时压力/功率/流量剖面。尽管两款空压机的品牌和型号相同,但在相同的负载条件下,耗电量最大的一台(黄线)比另一台(红线下方)耗电量更大。点击这里扩大。

这个系统有操作问题,因为它是安装在一个热的锅炉房,那里的风冷空气压缩机经常会过热。这种高温使空气干燥机超载,并允许水分在下游管道中形成。这个问题变得如此麻烦,以至于空调空气直接进入空压机冷却器,降低了空压机的运行温度,但给压缩空气系统增加了显著的成本。

这个系统的另一个问题是旁路管道。系统过滤器和空气干燥器的旁路线路运行在空压机室集箱内形成低点的装置下。由于流经旁路管路的压缩空气是100%饱和的,因此在旁路回路中存在低点,从而允许水分形成。事实上,旁路回路在测试时完全充满了水。每次打开过滤器和干燥器旁通回路进行系统维护时,都会有一段水流进系统,污染下游设备。

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旁路良差安装允许水在旁路管中收集。

类似的操作,更少的功耗

第二个压缩空气系统,位于一个不同的城市,以同样的方式使用几乎相同的设施负荷。在邮件分拣设备中,随着技术向高速分拣机转变,分拣机所需的压缩空气大大减少,需要的人力和压缩空气也大大减少。

第二个系统由两台100马力风冷变速驱动(VSD)润滑空气压缩机组成,安装在设备的一个独立通风房间。空气压缩机的责任交替之间的一个或另一个设定的时间表。1550加仑的湿干燥存储接收器安装帮助空气压缩机控制,与空气首先流经一个循环热质量空气冷冻干燥机,并通过低微分除雾器系统过滤器,以及压力流量控制器设置为90 psi,最后被传递到工厂。每台空压机通过每周更改压力设置置于先导位置。一个单元承担负载,而另一个提供备用保护,如果铅空压机故障。

这个站点没有对压缩空气进行全面审核,所以没有安装流量计,但流量可以根据空压机负荷计算。由于设备流量低,这些空气压缩机启动/停止低于最低速度。

数据显示,这台480 cfm级别的空气压缩机只有20%的时间产生空气,其余时间则处于待命状态。走进一间干净、凉爽、安静的空压机室让人感到非常不安,在一间一天24小时、一周7天运转的设备中,所有的空压机都自动关闭了。在生产21 cfm压缩空气时,平均功率为6.4 kW。包括空气干燥机在内,该系统的比功率为每cfm 30 kW,虽然不是最优的,但它比以相同方式设计的系统消耗的功率要少得多。预计每年的总耗电量为56,000千瓦时,每年的电费约为2,800元。尽管这个系统的容量是老设备的两倍,但消耗的电力却少了五倍。

解决超大空压机问题

这个更新的系统是巨大的,空压机专家将会震惊地看到系统运行远低于最低速度,这是一个不理想的运行机制的VSD空压机。

这是因为该系统超大,特定功率远高于每100 CFM的21至23千瓦的最佳范围。但是,它击败了具有主要卸载的快速循环的透明固定速度空气压缩机的替代方案。制造商在最低速度下建议VSD操作应避免,因为在该范围内,由于在空气压缩期间的冷凝,因此没有足够的热量从空气压缩机润滑剂煮沸。在潮湿的环境中,这可能是一个问题。幸运的是,该设施很酷,干燥,在空气压缩机上进行非常好的维护。该系统一直在运作十多年,没有重大问题。由于存储容量大,并且比正常启动/停止压力频段宽,空气压缩机在开始时运行很大一段时间,允许内部温度达到近常的近似。

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该设施的VSD单元显示在启动/停止模式下运行,这减少了电力消耗。点击这里扩大。

通常情况下,客户不知道他们的空气压缩机应该是什么确切的尺寸,当他们建立一个设施。在这种情况下,由于建筑物的大小,并基于历史数据,估计系统需要100马力的容量。但最终用途设备的技术变化大大降低了实际需求。

购买并安装此系统时,本地电力公用事业涉及并说服客户购买VSD空气压缩机,以及高效的烘干机,以及一个非常大的储存和压力调节装置,以降低植物压力。该实用程序在说服客户来降低设备的大小,但它是因为安装了最有效的设备,最终的运营成本如此之低。在十年内,每个压缩机每年平均每年运营约1,300小时,最大限度地减少维护成本。

显示面板

循环空气干燥机的显示面板报告平均节能93%。

节约87%的能源

第一种压缩空气系统存在一些重大问题,未来有很大的节约潜力。改进系统的建议包括:需要适当的空气压缩机尺寸,减少排放压力,接近流量控制阀设置,并减少泄漏。具体改进措施如下:

  1. 安装一个新的VSD润滑空气压缩机与循环干燥机(和660加仑存储)。
  2. 减少空气压缩机排出压力。
  3. 拆卸(或不安装)空气压缩机止回阀。
  4. 改善空压机通风。
  5. 重新配置过滤器和干燥器旁路。
  6. 空压机压力传感采用遥感。
  7. 在空气压缩机,干燥器,过滤器,接收器上安装无气冷凝水排水管。
  8. 执行或安装空压机效率监控。
  9. 修复10 CFM泄漏。

这些措施预计将节省277,000千瓦时,并减少电力费用87%。这些措施的潜在节省可望使系统的特定电力降至正常水平。然而,由于空气压缩机每年只消耗2800美元的成本,即使这些措施预计节省45%,每年也只能获得大约1600美元的财政节省。

映射路径

通过对这两种压缩空气系统的比较,可以看出设计良好的系统与运行较差的系统在运行成本上的极大差异。空压机的尺寸、系统存储、干燥器和过滤类型的选择,以及操作压力都会造成最终结果的很大差异。在你的压缩空气体验中,你会有最好的时光,还是最糟糕的时光?这取决于你来规划这条路。或者再借用狄更斯的话,你可以对自己说:“我现在做的事情比我以前做过的任何事情都好得多……”

欲了解更多信息,请联系Ron Marshall, Marshall压缩空气咨询公司,电话:204-806-2085,电子邮件:ronm@mts.net

阅读更多系统评估文章请访问https://www.airbestpractics.com/system-assessments.