工业实用效率

理智检查:备用空气压缩机是否会在寒冷的天气期间启动?

在中西部中西部设施的能源审计期间,我们被要求调查空气压缩机故障和简短的植物生产缩减问题,最终需要一些我们的聪明才智来解决。

介绍

工厂运营时间表通常每周六天生产两次。他们还在第三班和星期日进行了工艺清洁和维护工作。空气压缩机问题是他们的公用事业系统的挑战中最少。照明,暖通空调和锅炉是我们的主要目标,导致能源/可持续性改善的几个新机会。然而,工程领导者还要求我们调查最近的压缩空气系统,他们尚未解开。

该设施在制造建筑面上有两个压缩机,每个压缩机都有两个50马力的空气冷却旋转螺杆单元,相当新,条件良好。通常,每个机械室中的一个单位持续,第二个单位在“自动”待机中作为紧急备份。压缩机控制良好,系统宽的压力在我们的正常准则内。每月单位从“领先滞后”转换为长期设备可靠性。嘿,一个相当良好的空气压缩机系统设计和操作协议就到位了!

事件描述

在我们访问的前几天,在一个寒冷的冬天的晚上,一个机械房间里的铅空压机发生了故障(显然是因为进气过滤器被污染了,通过机器的空气流量很低)。这时出现了一个关键的情况:“备用”设备没有启动。维修人员不得不被召集来让压缩机运行。这一延误造成了工厂气压低、停产和一些不良产品。他们还没有确定导致“不启动”的条件。

我们的第一阶业务是对设备的物理评估。这个特殊的机械室(事件发生的地方)在盆地水平上直接位于锅炉室,含有三百HP燃气的锅炉,封装锅炉生产70 psig蒸汽,用于产品灭菌,用于清洁材料处理夹具和夹具。

热回收系统是最近公用事业能源改进项目的一部分。从一楼压缩机室的排出空气被转移到锅炉室中,以便在冬季温暖化妆空气。荣誉!这个项目是一个“双刃剑”的节能。燃烧空气温度的每400倍增加到锅炉将燃油效率提高1.0%。来自压缩机的1800F排气空气在锅炉室中提供约125,000 btuh的“自由”暖空气。此外,压缩机将“外部”进气直接进入其外壳。对于压缩机,每100 F减少进气温温度将电机功耗降低1.0%。在冬季,压缩机与室外空气更有效。

每个单元的新风供应管道延伸到相邻的外墙约5英尺。废气热回收管道被合并成一个更大的管道,向上穿过锅炉房的地板。在夏季,从压缩机流出的热空气可以被转到室外。有三个电机驱动的排气空气阻尼器连接到压缩机的“微处理器”控制系统。每个压缩机的一个风门将夏季模式的热空气排到室外。第三个(隔离)阻尼器在通往锅炉房的公共管道里。我们要求维修人员手动启动减震器作为我们检查的一部分。这台设备相当新,看来运行状况良好。所有的阻尼器在关闭时都打开并密封严密。他们显然不是问题所在。

继续调查

以后与第三班维护助理的讨论显示,由于“低油温”,“待机”压缩机可能未能开始。这是怎么可能的,因为压缩机房间墙壁绝缘很好,房间环境温度高于600f?操作压缩机的空气供应来自外部,管道都是绝缘的。暖空气管道,接收器和空气干燥器正在加热房间。

我们仔细检查了作为能量恢复工作的一部分安装的压缩机热回收系统的导管。从每个压缩机柜中排出空气达到一个常见的T形气孔(四英尺方形),然后进入锅炉室。该常见管道包含用于夏季模式操作的转移阻尼器。夏季排气管道在户外用于压缩机连接在每个压缩机壳体出口开口上方(以及组合的增压部分之前)。请参阅原理图的图形布局。

备用压缩机

问题识别

唉!压缩机“启动失败”的原因是通过一个基本的“问题分析”练习开发出来的。从运行中的压缩机中流出的热空气可能在热回收管道中产生轻微的“烟囱”效应,进入锅炉房(同样是温暖的,处于不利的通风条件)。运转中的压缩机的进气过滤器亦已被污染,导致事故发生时空气流量减少。由于寒冷、潮湿的空气供应,过滤器可能有一些“结冰”的情况,这种情况有时会发生。由于“备用”压缩机在送风管道中没有一个隔离阻尼器,寒冷的“外部”空气通过压缩机外壳,通过大型(两台压缩机大小的)普通热回收管道向上进入锅炉房。

室外环境温度为200F,两台锅炉运行,备用压缩机(在柜内)可能很冷。打开柜门很快证实了我们的怀疑,即在“待机”模式下,两台设备中有冷空气穿过。就在那时,维修技术人员说,他想知道为什么“备用”装置上的疏水阀经常被冻结。他没有分享他的观察。我们检查了一下:果然!这证实了我们的理论。

解决方案

有几种方法可以解决这个问题。

  1. 在每个压缩机上安装温度控制的加热系统,以便在“待机”模式下使用。此选项需要压缩机服务公司的设计修改,也将使用一些能量。还需要排水疏水阀的热跟踪。然而,这不会消除冷空气渗透的“草稿”条件。
  2. 在每个压缩机的送风管道上安装电机驱动的隔离阻尼器。如果不进行补偿,这种选择将为压缩机引入额外的进气吸入压力损失条件。由于压缩机不是在接近满负荷运行,这似乎是一个更实用和更便宜的选择。工厂公用事业公司后来选择了这个解决方案。

得到教训

如果您的植物空气压缩机系统具有用于备用单元的自动启动能力(无论是离心还是旋转),您可能需要对冬季操作进行紧急启动控制序列设备和安装硬件的“理智检查”。是否有类似的条件等待发生在您的系统上?

这是我们在备用设备上遇到“低油温”情况的三个设施中的第一个。另外两家工厂的压缩机都在室外(金属板顶盖下)。一个寒冷的冬夜使“待机”机组的箱体内处于冰冻状态,尽管它有一个用于“冷启动”的油加热回路。同样,热回收单元(与排气管道进入相邻的制造舱)正在通过备用单元创造冷空气气流。一个工厂有两个300马力的旋转螺旋装置;另一个有两个150马力的旋转螺旋装置。这种情况不是任何特定的压缩机型号或供应商所特有的。一些新的压缩机安装包括一个“不启动”条件在控制顺序逻辑,如果环境在机柜内低于280F。希望一盏“灯”能提醒你这种情况。

在制造设备修改时,控制系统设计人员的控制系统设计人员没有更好的方法,而不是通过对具有丰富现场经验的工程师进行彻底的“什么”的风险分析调查和讨论项目。

有关更多信息,请联系Gary Wamsley,PE,CEM,Jogar Energy Services,电话:770-343-9757,www.jogarenergy.com。