【壓縮機(jī)網(wǎng)】模塑和吹塑塑料應(yīng)用
該工廠每周5天，三班制地生產(chǎn)模制和吹塑塑料部件。生產(chǎn)和維護(hù)有時(shí)會(huì)在周末進(jìn)行，需要空氣壓縮機(jī)以24×7的頻率運(yùn)行，因此通常的做法是使壓縮空氣系統(tǒng)始終處于加壓狀態(tài)。該系統(tǒng)由三臺(tái)定頻螺桿壓縮機(jī)組成，一臺(tái)功率為150匹，其它兩臺(tái)為125匹，每臺(tái)均由自身壓縮機(jī)控制器控制。該系統(tǒng)還配備了冷凍式空氣干燥機(jī)。流量曲線基本穩(wěn)定，但偶爾也會(huì)因生產(chǎn)負(fù)荷起伏而變化很大。
壓縮空氣系統(tǒng)的初步評估
應(yīng)當(dāng)?shù)?a href="http://m.kmjcgc.com" target="_blank" class="keylink">能源公司要求，該企業(yè)對系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能評估，用數(shù)據(jù)記錄儀測試689.5KPa的系統(tǒng)，顯示由于壓縮機(jī)的進(jìn)氣調(diào)節(jié)，導(dǎo)致該壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行效率低下。在進(jìn)氣調(diào)節(jié)控制中，進(jìn)氣閥控制壓縮機(jī)的進(jìn)氣，從而響應(yīng)系統(tǒng)壓力變化而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的供氣量。如圖1所示，隨著系統(tǒng)壓力的升高時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)氣閥開度減小，使壓縮機(jī)的電流也隨之減少,但其它幾臺(tái)125匹功率的壓縮機(jī)的電流則隨系統(tǒng)壓力升高而升高，在壓力降低時(shí)降低。這說明功率小的這幾臺(tái)壓縮機(jī)沒有調(diào)節(jié)，而處于最大容量，進(jìn)氣閥處于完全打開狀態(tài)。
在圖表的中心，對應(yīng)于一個(gè)周末，隨著壓力的升高，125匹壓縮機(jī)的電流開始下降。這是進(jìn)氣閥在低負(fù)載下關(guān)閉的信號(hào)，也是最壞的情況，兩個(gè)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)分擔(dān)負(fù)載。圖2是這種類型壓縮機(jī)的進(jìn)氣閥處于完全關(guān)閉位置的照片。
此外，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，第三臺(tái)壓縮機(jī)的電流要低得多。該壓縮機(jī)在配置文件的前三分之一處空載運(yùn)行，并且已部分手動(dòng)關(guān)閉，可以看到即使電動(dòng)機(jī)未運(yùn)行，該裝置仍在消耗電流。這是由于安裝的功率因數(shù)校正電容器在通電時(shí)消耗電流（而不是功率）。
像這樣的配置在基于電流（當(dāng)時(shí)未安裝流量計(jì)）估算流量方面存在著問題，因?yàn)殡娏鞯慕档涂赡芤馕吨鴥煞N不同的情況，即壓降時(shí)滿負(fù)荷或調(diào)節(jié)壓縮機(jī)在部分載荷下運(yùn)行。在這種情況下，必須謹(jǐn)慎模擬流量曲線，以便可以準(zhǔn)確計(jì)算估計(jì)的節(jié)省量。
系統(tǒng)評估員發(fā)現(xiàn)，每年的能耗為274萬千瓦時(shí)，按每千瓦時(shí)10美分的成本，每年相當(dāng)于267,000美元，同時(shí)產(chǎn)量約38.92m3/min。該能耗約占設(shè)施總電力消耗的10％。計(jì)算得出的系統(tǒng)比功率為8.036kW/m3·min-1，該數(shù)值與相同大小的空氣壓縮系統(tǒng)處于同等量級(jí)。
該能源公司計(jì)算出，通過對工廠采取各種節(jié)能措施，可以節(jié)省約35％的成本，而且節(jié)省的成本可以用來承擔(dān)實(shí)行這些節(jié)能措施的費(fèi)用。
變頻壓縮機(jī)的集中控制
能源公司的第一個(gè)建議是控制壓縮機(jī)。調(diào)節(jié)是在部分負(fù)載下運(yùn)行壓縮機(jī)的最差方法之一，而改善措施包括三項(xiàng)保護(hù)措施。首先是將一臺(tái)較舊的壓縮機(jī)升級(jí)為效率更高的兩級(jí)變頻壓縮機(jī)。這有可能更新空氣壓縮生產(chǎn)系統(tǒng)，提供更高的效率，并提供出色的部分負(fù)荷調(diào)節(jié)能力以適應(yīng)變工況。能源公司建議使用壓縮機(jī)變頻器，以對其余的基本壓縮機(jī)（包括其余的150匹和125匹）進(jìn)行良好的控制。同時(shí)，增加了一個(gè)大型儲(chǔ)罐，其大小為7.57m3，使得控制壓縮機(jī)變得更容易。
所選的控制器具有節(jié)能模式，能夠根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載選擇合適尺寸的壓縮機(jī)運(yùn)行，變頻壓縮機(jī)在部分負(fù)載的時(shí)候，控制器始終會(huì)保持這種能效模式?？刂破鞅O(jiān)測空氣干燥器出口的壓力，并控制由干燥器和過濾器壓差引起的典型壓降?？刂破饕赃@種方式連接到主控壓縮機(jī)，以便在設(shè)備運(yùn)行時(shí)強(qiáng)制它們達(dá)到滿負(fù)荷。相反，如果不需要壓縮機(jī)，則設(shè)備將通過其自身的自動(dòng)啟動(dòng)控件卸載并關(guān)閉壓縮機(jī)。實(shí)際加載驗(yàn)證顯示該控制方法非常有效，主控壓縮機(jī)在整個(gè)最終配置中的空載運(yùn)行時(shí)間僅為1％。
應(yīng)對空氣壓縮干燥器和過濾器的人工需求
能源公司建議對系統(tǒng)進(jìn)行其它更改?？諝飧稍锲鳛榉茄h(huán)裝置，始終消耗約8kW的電量，即使關(guān)閉相關(guān)的空氣壓縮機(jī)，這也幾乎是滿額定功率。能源公司建議購買一臺(tái)新的熱質(zhì)干燥器，該干燥器的尺寸適用于所有壓縮機(jī)，以與壓縮空氣生產(chǎn)中的濕氣負(fù)荷成比例地降低功率。圖4顯示了其控制跟蹤節(jié)能情況。與類似規(guī)模的非循環(huán)設(shè)備相比，總體節(jié)省了78％。
通過安裝平均壓降約為3.45KPa的除霧式主過濾器可解決通常20.69～34.48KPa的過濾器壓力損失。在過濾器，干燥機(jī)和壓縮機(jī)上安裝了無空氣的排水口，以減少壓縮空氣的損失。
生產(chǎn)負(fù)荷與壓力相關(guān)，因此工廠壓力越高，機(jī)器所需的空氣就越多（稱為人工需求）。該能源公司建議安裝流量控制器（圖5），以將設(shè)備壓力調(diào)節(jié)至較低水平，同時(shí)保持壓縮機(jī)壓力稍高一些。這樣可以對壓縮機(jī)進(jìn)行良好的控制，同時(shí)也不會(huì)影響工廠的生產(chǎn)水平。
能源審計(jì)節(jié)省結(jié)果
改造完成安裝后，能源公司返回并查看數(shù)據(jù)記錄。記錄表明該系統(tǒng)的能耗約1242200kWh，同時(shí)產(chǎn)生約29.4m3/min的壓縮空氣。這樣可以節(jié)省55％的能源，與預(yù)測值有很大不同，最大的變化是該工廠在周末關(guān)閉系統(tǒng)以節(jié)省能源。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的比功率現(xiàn)在為6.6kW/m3·min-1，這意味著壓縮空氣生產(chǎn)能耗可節(jié)省約18％。節(jié)省的其余部分歸因于壓縮空氣流量的減少和運(yùn)行時(shí)間的減少。在這種情況下，能源公司獎(jiǎng)勵(lì)其超過100,000美元，并將新設(shè)備的簡單投資回收率降低到3年以下的可接受水平。
后續(xù)的壓縮空氣數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)問題
數(shù)年后，能源公司批準(zhǔn)了壓縮空氣供應(yīng)商的另一次數(shù)據(jù)記錄，以檢查原始驗(yàn)證中的節(jié)能是否還在持續(xù)。評估發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)壓縮空氣生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行正常，但不幸的是，壓縮機(jī)控制器出現(xiàn)故障，而工廠操作人員卻不知道。這就說明，即使有可用的高效兩級(jí)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)控制器維護(hù)不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致其中一臺(tái)壓縮機(jī)在周末繼續(xù)運(yùn)行，該工廠無法監(jiān)控壓縮空氣系統(tǒng)的效率，因此能源效率不經(jīng)意間下降了。工廠與能源公司討論后意識(shí)到了這一點(diǎn)，并糾正了情況。
結(jié)論
該項(xiàng)目表明，不僅可以更換壓縮機(jī)，而且可以通過使用智能控制器和增加存儲(chǔ)容量來校正控制，從而可以節(jié)省大量成本。另外，高效的空氣干燥器和流量控制可以帶來更多的節(jié)省，而且僅在非生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)關(guān)閉壓縮機(jī)這一項(xiàng)措施就可以節(jié)省大量資金。但需要注意的是，盡管工廠已經(jīng)進(jìn)行了良好的控制，但數(shù)據(jù)記錄表明，如果不監(jiān)視系統(tǒng)效率，則隨著時(shí)間的推移，系統(tǒng)的運(yùn)行效率可能會(huì)降低或者失效，這需要企業(yè)特別注意。
來源：本站原創(chuàng)
該工廠每周5天，三班制地生產(chǎn)模制和吹塑塑料部件。生產(chǎn)和維護(hù)有時(shí)會(huì)在周末進(jìn)行，需要空氣壓縮機(jī)以24×7的頻率運(yùn)行，因此通常的做法是使壓縮空氣系統(tǒng)始終處于加壓狀態(tài)。該系統(tǒng)由三臺(tái)定頻螺桿壓縮機(jī)組成，一臺(tái)功率為150匹，其它兩臺(tái)為125匹，每臺(tái)均由自身壓縮機(jī)控制器控制。該系統(tǒng)還配備了冷凍式空氣干燥機(jī)。流量曲線基本穩(wěn)定，但偶爾也會(huì)因生產(chǎn)負(fù)荷起伏而變化很大。
壓縮空氣系統(tǒng)的初步評估
應(yīng)當(dāng)?shù)?a href="http://m.kmjcgc.com" target="_blank" class="keylink">能源公司要求，該企業(yè)對系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能評估，用數(shù)據(jù)記錄儀測試689.5KPa的系統(tǒng)，顯示由于壓縮機(jī)的進(jìn)氣調(diào)節(jié)，導(dǎo)致該壓縮空氣系統(tǒng)運(yùn)行效率低下。在進(jìn)氣調(diào)節(jié)控制中，進(jìn)氣閥控制壓縮機(jī)的進(jìn)氣，從而響應(yīng)系統(tǒng)壓力變化而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的供氣量。如圖1所示，隨著系統(tǒng)壓力的升高時(shí)，壓縮機(jī)進(jìn)氣閥開度減小，使壓縮機(jī)的電流也隨之減少,但其它幾臺(tái)125匹功率的壓縮機(jī)的電流則隨系統(tǒng)壓力升高而升高，在壓力降低時(shí)降低。這說明功率小的這幾臺(tái)壓縮機(jī)沒有調(diào)節(jié)，而處于最大容量，進(jìn)氣閥處于完全打開狀態(tài)。
在圖表的中心，對應(yīng)于一個(gè)周末，隨著壓力的升高，125匹壓縮機(jī)的電流開始下降。這是進(jìn)氣閥在低負(fù)載下關(guān)閉的信號(hào)，也是最壞的情況，兩個(gè)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)分擔(dān)負(fù)載。圖2是這種類型壓縮機(jī)的進(jìn)氣閥處于完全關(guān)閉位置的照片。
此外，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，第三臺(tái)壓縮機(jī)的電流要低得多。該壓縮機(jī)在配置文件的前三分之一處空載運(yùn)行，并且已部分手動(dòng)關(guān)閉，可以看到即使電動(dòng)機(jī)未運(yùn)行，該裝置仍在消耗電流。這是由于安裝的功率因數(shù)校正電容器在通電時(shí)消耗電流（而不是功率）。
像這樣的配置在基于電流（當(dāng)時(shí)未安裝流量計(jì)）估算流量方面存在著問題，因?yàn)殡娏鞯慕档涂赡芤馕吨鴥煞N不同的情況，即壓降時(shí)滿負(fù)荷或調(diào)節(jié)壓縮機(jī)在部分載荷下運(yùn)行。在這種情況下，必須謹(jǐn)慎模擬流量曲線，以便可以準(zhǔn)確計(jì)算估計(jì)的節(jié)省量。
系統(tǒng)評估員發(fā)現(xiàn)，每年的能耗為274萬千瓦時(shí)，按每千瓦時(shí)10美分的成本，每年相當(dāng)于267,000美元，同時(shí)產(chǎn)量約38.92m3/min。該能耗約占設(shè)施總電力消耗的10％。計(jì)算得出的系統(tǒng)比功率為8.036kW/m3·min-1，該數(shù)值與相同大小的空氣壓縮系統(tǒng)處于同等量級(jí)。
該能源公司計(jì)算出，通過對工廠采取各種節(jié)能措施，可以節(jié)省約35％的成本，而且節(jié)省的成本可以用來承擔(dān)實(shí)行這些節(jié)能措施的費(fèi)用。
變頻壓縮機(jī)的集中控制
能源公司的第一個(gè)建議是控制壓縮機(jī)。調(diào)節(jié)是在部分負(fù)載下運(yùn)行壓縮機(jī)的最差方法之一，而改善措施包括三項(xiàng)保護(hù)措施。首先是將一臺(tái)較舊的壓縮機(jī)升級(jí)為效率更高的兩級(jí)變頻壓縮機(jī)。這有可能更新空氣壓縮生產(chǎn)系統(tǒng)，提供更高的效率，并提供出色的部分負(fù)荷調(diào)節(jié)能力以適應(yīng)變工況。能源公司建議使用壓縮機(jī)變頻器，以對其余的基本壓縮機(jī)（包括其余的150匹和125匹）進(jìn)行良好的控制。同時(shí)，增加了一個(gè)大型儲(chǔ)罐，其大小為7.57m3，使得控制壓縮機(jī)變得更容易。
所選的控制器具有節(jié)能模式，能夠根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載選擇合適尺寸的壓縮機(jī)運(yùn)行，變頻壓縮機(jī)在部分負(fù)載的時(shí)候，控制器始終會(huì)保持這種能效模式?？刂破鞅O(jiān)測空氣干燥器出口的壓力，并控制由干燥器和過濾器壓差引起的典型壓降?？刂破饕赃@種方式連接到主控壓縮機(jī)，以便在設(shè)備運(yùn)行時(shí)強(qiáng)制它們達(dá)到滿負(fù)荷。相反，如果不需要壓縮機(jī)，則設(shè)備將通過其自身的自動(dòng)啟動(dòng)控件卸載并關(guān)閉壓縮機(jī)。實(shí)際加載驗(yàn)證顯示該控制方法非常有效，主控壓縮機(jī)在整個(gè)最終配置中的空載運(yùn)行時(shí)間僅為1％。
應(yīng)對空氣壓縮干燥器和過濾器的人工需求
能源公司建議對系統(tǒng)進(jìn)行其它更改?？諝飧稍锲鳛榉茄h(huán)裝置，始終消耗約8kW的電量，即使關(guān)閉相關(guān)的空氣壓縮機(jī)，這也幾乎是滿額定功率。能源公司建議購買一臺(tái)新的熱質(zhì)干燥器，該干燥器的尺寸適用于所有壓縮機(jī)，以與壓縮空氣生產(chǎn)中的濕氣負(fù)荷成比例地降低功率。圖4顯示了其控制跟蹤節(jié)能情況。與類似規(guī)模的非循環(huán)設(shè)備相比，總體節(jié)省了78％。
通過安裝平均壓降約為3.45KPa的除霧式主過濾器可解決通常20.69～34.48KPa的過濾器壓力損失。在過濾器，干燥機(jī)和壓縮機(jī)上安裝了無空氣的排水口，以減少壓縮空氣的損失。
生產(chǎn)負(fù)荷與壓力相關(guān)，因此工廠壓力越高，機(jī)器所需的空氣就越多（稱為人工需求）。該能源公司建議安裝流量控制器（圖5），以將設(shè)備壓力調(diào)節(jié)至較低水平，同時(shí)保持壓縮機(jī)壓力稍高一些。這樣可以對壓縮機(jī)進(jìn)行良好的控制，同時(shí)也不會(huì)影響工廠的生產(chǎn)水平。
能源審計(jì)節(jié)省結(jié)果
改造完成安裝后，能源公司返回并查看數(shù)據(jù)記錄。記錄表明該系統(tǒng)的能耗約1242200kWh，同時(shí)產(chǎn)生約29.4m3/min的壓縮空氣。這樣可以節(jié)省55％的能源，與預(yù)測值有很大不同，最大的變化是該工廠在周末關(guān)閉系統(tǒng)以節(jié)省能源。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的比功率現(xiàn)在為6.6kW/m3·min-1，這意味著壓縮空氣生產(chǎn)能耗可節(jié)省約18％。節(jié)省的其余部分歸因于壓縮空氣流量的減少和運(yùn)行時(shí)間的減少。在這種情況下，能源公司獎(jiǎng)勵(lì)其超過100,000美元，并將新設(shè)備的簡單投資回收率降低到3年以下的可接受水平。
后續(xù)的壓縮空氣數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)問題
數(shù)年后，能源公司批準(zhǔn)了壓縮空氣供應(yīng)商的另一次數(shù)據(jù)記錄，以檢查原始驗(yàn)證中的節(jié)能是否還在持續(xù)。評估發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)壓縮空氣生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行正常，但不幸的是，壓縮機(jī)控制器出現(xiàn)故障，而工廠操作人員卻不知道。這就說明，即使有可用的高效兩級(jí)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)控制器維護(hù)不當(dāng)，也會(huì)導(dǎo)致其中一臺(tái)壓縮機(jī)在周末繼續(xù)運(yùn)行，該工廠無法監(jiān)控壓縮空氣系統(tǒng)的效率，因此能源效率不經(jīng)意間下降了。工廠與能源公司討論后意識(shí)到了這一點(diǎn)，并糾正了情況。
結(jié)論
該項(xiàng)目表明，不僅可以更換壓縮機(jī)，而且可以通過使用智能控制器和增加存儲(chǔ)容量來校正控制，從而可以節(jié)省大量成本。另外，高效的空氣干燥器和流量控制可以帶來更多的節(jié)省，而且僅在非生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)關(guān)閉壓縮機(jī)這一項(xiàng)措施就可以節(jié)省大量資金。但需要注意的是，盡管工廠已經(jīng)進(jìn)行了良好的控制，但數(shù)據(jù)記錄表明，如果不監(jiān)視系統(tǒng)效率，則隨著時(shí)間的推移，系統(tǒng)的運(yùn)行效率可能會(huì)降低或者失效，這需要企業(yè)特別注意。
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