汽车制造商将在10年内通过外包压缩空气节省360万美元

一家主要的汽车公司需要一个更新和更有效的压缩空气系统在它的一个制造工厂。原来的系统由于设备和控制装置陈旧而运行效率低下。面对重大的资本投资，工厂转向了绩效承包模式。

与通用压缩空气公司(UCA)签订的干燥压缩空气供应服务的长期协议导致了模块化和更高效的压缩空气系统的安装，每年节省了100多万美元的运维成本，其中包括44万美元的电力成本。根据合同空气供应成本，该工厂预计在未来10年实现360万美元的净节省。

通用压缩空气公司的伯利恒，宾夕法尼亚州，通过一份具有模块化压缩空气系统的长期合同，向一家汽车制造商提供压缩空气。新系统预计将在未来10年为工厂节省360万美元。

以压缩空气质量和可靠性为目标

汽车制造工厂需要大量压力高达120psig的压缩干燥空气，这取决于应用。冲压、喷漆、清洗、发动机和汽车装配等几乎每一个环节都需要空气。压缩空气的典型用途包括:

• 气动机器人。
• 等离子切割和焊接。
• 空气的工具。
• 能够提升、定位、移动和运送物品。
• 汽车完成。
• 轮胎通货膨胀。

干燥的空气尤其重要，因为需要降低腐蚀潜力，提高可控性/操作，以及支持最先进的环境友好的喷漆作业。在这个位置压缩空气被用来操作螺线管，激活钢瓶，提供吹出部件等。所需的压缩空气量是高度可变的，这取决于有多少工艺设备在运行和每周的生产计划。

考虑到其压缩空气系统的使用年限，该设施需要进行更新，以提高效率、增加可靠性并降低维护成本。该公司知道，通过淘汰其10台空压机，并用一种新的最先进的系统替换它们，可以节省大量开支。这家汽车公司建立了指导新设计的标准。它想:

• 提高系统效率。
• 降低效用成本。
• 更好地匹配空气供应和空气需求。
• 改进控制并将空压机定位在中心位置。
• 减少空气泄漏。
• 提高可靠性。
• 降低压缩空气供应的总成本，包括运维资源/材料、补给水、水处理等。
• 没有资本支出。
• 消除压缩空气管道的绝缘，这是一个维护头痛。

随着目标的确立，该公司开始与UCA进行讨论，以审查工厂的压缩空气系统运行，并建立未来的计划。

工厂压缩空气使用分析

在与UCA合作之前，该公司进行了评估，以确定如果他们继续以更有效的方式运行现有设备，未来的空气消耗。

该公司决定，它可以运行现有的空气系统在85 psig和节省大量的电力。评估分析了每周的运营情况，因为整个工作周的空气消耗量发生了巨大的变化。周末的需求可能是工作日的40%到50%，而且在停运期间仍然需要使用空气。峰值流量需求预计为9,330 scfm，平均每周流量为5,930 scfm。继续使用现有的压缩空气系统和预测的流量分布显示，未来的风量为32亿立方英尺/年，年总能源使用量为13,090,400千瓦时。

在确定现有设备在未来条件下的表现后，工厂评估将其空气供应外包给UCA。根据基于性能的空中交付合同，UCA将设计、建造和建造一个新的空中设施，然后在多年合同期间运营和维护它。此外，UCA将保证合同生命周期内的性能(功耗和最小节省)。如果没有达到业绩目标，这家汽车公司将得到补偿。

绩效的基准是项目前的空气研究。UCA通过分析历史记录数据和对系统的观察，评估了现有作业的空气消耗和性能。现有的空气压缩机已安装在汽车工厂的公用大楼。多台老式空气压缩机(包括离心式和互惠式)和冷冻干燥机的输出空气温度为40^oF (4.4^o露点。

压缩空气合约

由于UCA的压缩空气系统的潜在好处被明确定义，汽车公司与UCA签订了建造、操作和维护空气系统的合同，以像公用事业一样接收压缩空气供应。他们选择UCA的Pipeline Air™作为他们的供应选项。

新的UCA系统包括四台高效阿特拉斯·科普科ZH离心空压机和三台压缩热(HOC)干燥机，可达到-40^oF (-40^oC)露点和新的冷却塔。每台空压机的额定流量为3,250 scfm。压缩空气提供85 psig和压力露点+0^oF (-17.7^oC)或更低，视日常操作要求而定。

在汽车制造厂，压缩空气系统的模块由起重机单独卸载，并安装在基础上。

通过这种设计，UCA对空压机性能曲线进行建模，以评估空气系统在之前讨论的预期未来流量廓线的平均年条件下的运行情况。调节、通风和辅助设备负荷，如冷却塔、水泵和其他杂项设备都被考虑在内。最终的总能耗估计为9,394,000千瓦时(而现有系统的能耗为13,090,000千瓦时)。与使用现有系统相比，使用新的压缩空气系统在未来的运营中每年可节省369.6万千瓦时的电力。这意味着以0.12美元/千瓦时的电力成本每年节省44万美元。该公司现有的系统将被关闭。

为效率和可靠性而建立的系统

UCA的集中式模块化系统使电厂能够有效地关闭现有的低效机组。这些系统可以安装在现有生产建筑之外的一个地点，并通过管道连接到主工厂，节省了制造商工厂内的宝贵空间，更适合升级或扩展。为该汽车厂搭建的系统重点如下:

• 它的设计是为了满足电厂的峰值流量要求。选择合适的设备和强大的控制系统确保高效运行，特别是在关井期间。manbetx客户端12-5下载
• 离心式空气压缩机提供最高的效率可变流量。利用高效的离心式空气压缩机排序和可变流量是最大限度地减少产品排气的关键。
• 新的空压机电机比旧的机组效率更高。
• 空气压缩机有进口导叶控制，可以有效地改变气流。每个空压机都有自己的微处理器，控制关键的空压机操作。单个微处理器被集成到一个主控制系统中，以优化整个设施的运行，以满足需求模式，同时最小化能源消耗。manbetx客户端12-5下载
• HOC干燥机利用空气压缩机产生的余热来再生干燥剂干燥机。这消除了对加热器的需要，从而降低了投资成本并节省了电力。
• 主控制系统采用了最新的manbetx客户端12-5下载Bay Controls分布式容量控制(DCC)技术，以有效地运行设施。该系统通过允许最高效的空气压缩机以满负荷运行，而只在一个单元上改变流量，从而消除了不必要的空气排放。这种方式的平均效率比所有空压机在夜间运行时要高。在一个单元上达到最大下降后，控制系统将决定其余单元的最大有效运行。manbetx客户端12-5下载主控制器还允许更严格的压力控制(在所有空气压缩机上大约加减1至2 psi，以降低功耗)。
• 配备了一个整体监控和数据采集系统(SCADA)，将空气压缩机、干燥器和辅助系统控制捆绑在一个包中，同时还提供远程监控，以及用于报告/评估性能的数据记录，并协助制定维护计划。
• 把所有的空气压缩机放在一个集中的区域，用一个主控制器来控制它们，使所有空气压缩机的气流能够满足需求，从而最大限度地减少排气空气。这是一个简单的观点，但对提高当今工业工厂的效率至关重要，这些工厂的空气系统随着时间的推移，由于技术过时和独立于情况的升级而变得低效。许多工厂在扩建时，中央公用设施位置都没有空间。由于空间有限，新的独立空气系统可能分散在不同的位置。

整个系统采用了“N+1”可靠性设计，因此任何一台设备(如空压机、干燥机、冷却塔等)的损失都不会影响生产。这保证了工厂能保持100%的空气供应。这种方法增加了项目成本，但在设备或部件故障的情况下仍能保持充分的空气生产，并允许在不中断生产的情况下维护设备。包括一个新的专用供电系统。冗余变压器通过处理两台机组上的所有新负载来提高可靠性。带有“连接断路器”的分体式母线电气结构确保任一变压器可以在需要时为整个系统供电。

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绩效合同的明显优势

UCA通过一份基于性能的合同向汽车工厂提供压缩空气，该合同保证公司将根据项目前期分析节省预先指定的能源。根据计算，每年可节省400千瓦(44万美元)。如果UCA没有提供至少这一数额的节省，汽车公司将贷记差额的总和。

考虑到合同空气供应费用，在未来10年将净节省360万美元。这包括节省电力、冷却水组成、水处理、维护、租赁压缩机等方面的成本。此外，该汽车厂预计将受益于:

• 在一个新的空中公用事业系统中最少的资本投资，这就释放了资本，可以用于其核心业务的资本投资(扩张，提高生产率)。
• 能够使用关键资源专注于核心业务功能。
• 消除担忧，以支持公用事业系统，造成头痛/分心的关键生产活动。每月的公用事业费用是固定的/可预测的，如有需要，安排维护和租用备用空压机都由UCA负责。
• 一个新的最先进的压缩空气设施。

这种类型安装的典型项目工期为从合同到启动的10至12个月。这是在新冠疫情和天气等因素影响下取得的成果。

模块化设计理念推动成功

UCA的模块化设计理念是项目成功执行的关键。UCA在改造现有电厂方面有经验，但更倾向于提供模块化设计，将现场可能发生的不可预测和非生产性事件的发生降到最低。

进风罩从汽车工厂的压缩空气系统的主要模块突出。模块化系统的顶开门便于维护。

通常，安装在客户主要压缩空气用户附近的地块上，空气直接通过管道输送到设备。模块化的工厂系统可以提高成本，减少现场安装时间，降低交付/其他风险，最大限度地减少客户业务中断，节省空间，而不是在客户的工厂内进行“粘贴式”施工。

模块化施工在非现场制造车间进行，不受天气和现场问题的影响。在车间，精度和生产率都很高，安全条件的监控比现场安装更好。在现场安装模块的时间比杆式安装要短得多，对客户设施和人员的交互/干扰也被最小化。

该项目的模块化设计将主要的压缩空气供应设备安装在多个类似尺寸的预制模块中，以满足道路运输的限制。模块、双变压器和冷却水塔在现场运输和安装。

高舒适水平的合同空气供应

压缩干燥空气设备调试顺利，设备自启动以来一直运行良好。满足了项目执行、可靠性和透明度的期望，汽车公司已经开发了合同空气供应概念的强大舒适水平。此外，对运营数据的透明、实时访问建立了信心。当然，达到目前的性能目标(电力、生产和可靠性)是未来建立信任的重要一步。

通过将压缩空气系统移到现有生产设施之外，汽车工厂也腾出了空间。UCA的模块化设计方法最大限度地减少了现场施工时间和对工厂的不便。确保公司能够实现目标节约的保证已经到位。UCA的可靠性理念和保证确保可靠的管道空气供应。最后，UCA和这家汽车公司有着长期的合作关系，这将建立在开放沟通和共同目标的基础上。

关于作者

Kurt Metzler是通用压缩空气公司的业务发展经理。他在工业气体行业有着广泛的背景，在工业气体项目开发的技术和商业方面都有经验。联系Kurt在电子邮件:kmetzler@UniversalCompressedAir.com,电话:610-419-9053。

关于通用压缩空气

位于宾夕法尼亚州伯利恒的UCA是一家工业气体公司，专门生产和分配压缩空气到需要空气作为24小时运行公用设施的生产现场。为了做到这一点，UCA为一系列公司和市场保持完整的压缩空气供应和分配系统，像管道空气下的公用事业一样提供可靠的压缩干燥空气^TM商标。欲了解更多信息，请访问UniversalCompressedAir.com．

所有图像由通用压缩空气提供。

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