工业实用效率

通过压缩空气节能措施,化学包装工厂每年减少41%的电费

几年前,一家化学包装工厂最后一次升级压缩空气系统时,一切都做得很好。他们安装了一台变速驱动(VSD)空压机,并实施了其他节能措施,但工厂的扩建导致了系统需求的增加,超过了系统的容量。现在,包装生产线的压力很低,导致生产停工。而且预测显示,工厂需求还会进一步增加。

本文讨论了该系统的升级和解决电厂问题所采取的能效措施。改进的结果是,电厂节省了先前与压缩空气相关的电力成本41%,并更好地稳定了空气压力。

图1

图中显示的是一个额定输出100 cfm的25马力固定速度单元。

工厂流量超过压缩空气系统容量

成长植物已经升级了30年前的30马力(HP)调制螺杆空气压缩机,并添加了40 HP VSD空气压缩机,具有较小的25 HP固定速度。该项目获得了大容量和节能。除了新型空气压缩机外,植物还加入循环干燥器,较大的储物接收器和压力/流量控制器,以保持空气压缩机运行良好,并将植物压力降低到恒定的较低水平,节省人工需求。

在早期,生产班次是每天8小时,每周5天。但随着工厂产量的增加,工厂将生产计划更新为每天24小时,每周5天。电站流量峰值开始逐渐增加,直到逐渐超过现有系统的容量。当这种情况发生时,工厂的压力开始下降到65 psi,有时,因为空气压缩机无法跟上。因此,工厂经理召集了当地的压缩空气审计员进行研究。

图1

图1:化学包装工厂的低压事件导致生产关闭,需要评估压缩空气的供应和使用。点击这里扩大。

节约能源的多种机会

压缩空气范围研究的目标如下:

  • 提供设备压缩空气运行成本的运行概况和消耗报告。
  • 对任何可能改善压缩空气生产过程的机会提供评论。
  • 为了通常确定压缩空气系统会符合设施需求的程度。
  • 确定任何压缩空气系统的问题,可以解决的节能方式。

测量期间的读数和观察结果显示,与类似的优化系统相比,压缩空气系统在峰值运行时效率较低,而在平均运行时效率较高。它还显示出微小的改进是可能的。研究结果表明,如果现有空压机和新空压机的压力设置协调得好,使定速机组在运行时不加卸载,可以获得更好的运行效果。它也可以设置得足够高,以更好地提供足够的气压。

数据记录器被用来监测电力输入到压缩空气系统,以计算大约每年的电力运行消耗。数据显示,压缩空气的年能耗约为200,600千瓦时,峰值需求约为50kva。平均设备空气负荷约为76 cfm。持续峰值在200 cfm左右。

压缩空气系统约占总设施年电气成本的18%。根据该设施的电费,运行压缩空气系统的费用为每年2万美元,包括税收和一般的维护费用。

分析收集的信息显示了一些潜在的机会,可以改善压缩空气系统的运行。它还表现出压缩空气相关的电气和维护成本的潜在节省高达37%的基础成本。

通过供应面和最终用途措施实现储蓄的机会

审计显示了多种节省的机会。对完整的压缩空气系统进行了全面的评估,得出了以下建议:

空压机控制和协调- 现有的空气压缩机对控制压力协调有问题。较小的单元未加载,直到压力升高到VSD空气压缩机的设定点,并且在调制模式下加载时。这是一个常见问题,其中VSD压缩机控制带需要嵌套在固定速度单元的控制带内,如图2所示。

图2

图2:推荐的控制带将VSD放置在固定速度压缩机的压力带内。

空气压缩机小时- 审计员注意到周末没有生产。压缩空气系统上的唯一负载是一些加热和通风阻尼器和干火系统,两者都是非常低的负载,可以由小往复式空气压缩机提供。这将允许主系统在周末关闭。

备份能力-系统峰值容量略高于200 cfm,但备用空压机只有100 hp容量。如果需要关闭或维护40马力VSD,这并不能提供良好的可靠性。200 cfm的峰值意味着两台空压机都需要在峰值需求时运行。

减少泄漏-工厂泄漏量为25 cfm,相当于系统平均流量的30%。通过减少空压机负荷,可以节约能源。

最终用途减少-我们确定了四种最终用途,并加以优化:

  • 除尘器脉冲阀 - 植物中的灰尘收集器调节不佳,因此脉冲阀爆破一半,而不是推荐的二十分之二。爆炸的频率设定为高于最佳,这两个条件导致过多的压缩空气消耗。
  • 空气起重机 - 压缩空气动力起重机升降机正在使用产品。该起重机消耗了35个CFM峰流量,并有助于植物峰值需求。建议使用电动起重机,消耗约十分之一的等价电力。
  • 真空 - 使用压缩的空气动力滚筒真空,用于消耗约60碳酸纤维。它有助于整体压缩空气需求,并且如果在峰值生产时间期间使用,有可能提高峰值需求。
  • 空气增压器 - 氮系统已安装在实验室区域,在约150psi下需要压缩空气。员工已安装压缩空气供电增强器,以将压缩空气压力增加到氮气发生器使用的所需水平。助推器消耗了显着的恒定流量。建议使用小往复式空气压缩机,以更有效地将空气提升到高压。

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一个糟糕的调整吹气阀和泄漏造成问题与这个除尘器。

空气干燥器-该研究建议购买循环干燥机,如果安装任何新的干燥机。

过滤器审计员建议增大主过滤的尺寸以减少压力损失。

冷凝水漏斗- 该研究推荐改变定时器排水管更有效的无气风格。

该研究预测,建议的改变将压缩空气系统的耗电量比现有系统减少37%,并提高空气压力。

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压力/流量控制器以低电平保持植物压力并降低人工需求。

工厂管理决定通过安装更大的75 HP空气压缩机升级系统容量。该装置安装大存储容量大小,使空气压缩机将以低频率开始/停止,如果它以低于最小速度耗尽。事实证明,泄漏的减少和结束使用操作经常在此范围内。通常建议使用低于最小速度的操作,因为空气压缩机不会积聚足够的热量以驱动润滑剂中的任何水。

设置压力带非常宽和使用大存储器允许空气压缩机在开始之间运行更长,从而更好地加热空气压缩机。这是以略高的能耗为代价。

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图3:宽压力带运行(绿色轨迹)允许空压机在最低转速运行时运行更长时间。在周末关闭系统可以节省通常会导致泄漏的能源。点击这里扩大。

工厂每年节省1万美元的电气成本

最终数据显示,该项目的节余高于预期。节省了101,000千瓦时,每年节省的电费略高于10,000美元。平均负荷降至57立方英尺,最大流量为150立方英尺。这一负载减少意味着以前的系统可以供应工厂,但产量增加计划,所以购买了一个更大的空压机。电力公司给予了超过16000美元的财政奖励来帮助支付该项目的费用。

这个项目显示了引入压缩空气审计员来查看系统的价值。通常只关注系统的供应侧,而忽略了潜在的最终用途和减少泄漏。评估整个系统是值得的。通常终端使用可以产生显著的节约,可以降低电力成本,并使电厂有资格从电力公司获得更大的经济奖励。

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

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