压缩空气系统升级需要在食品操作时进行跟进
在完成一个新的压缩空气系统的安装后，设计师和安装人员通常会产生一种深深的自豪感，尤其是当它启动并完美工作时。看到机器完美地工作，以尽可能低的成本产生可靠、清洁、干燥的压缩空气流，我们感到非常满意。这让所有相关人员脸上都露出了笑容，也让电力部门和能源组织感到高兴，他们可能会开出一些非常重要的支票，为这些高效设施提供部分资金。
但几年后会发生什么，事情还像开始时一样完美吗?这个问题的答案很少有人知道。本文描述了一家食品公司在两个工厂的一些有趣的经验，在系统升级显示出问题后的几年里，对优化系统进行了压缩空气评估。
1号工厂:系统升级，节约能源，提供优质空气
第一个大型工厂建于大约20年前，其特色是一个压缩空气系统，由三台300马力(hp)的风冷润滑空气压缩机组成，在主锅炉房的中央控制器上运行。工厂的部分被冷却到环境温度40℃左右O.防止产品变质，所以干燥剂干燥是用来保持空气质量的。安装了加热风机式干燥器来调节压缩空气，以及机载压力露点依赖的开关控制功能，通过降低再生功率消耗和当湿度负荷较低时干燥剂冷却吹扫来节省能源。
该系统在主空压机室有两个非常大的存储接收器，以协助空压机控制，减缓压力变化，允许空压机关闭和再次启动，而不会发生任何低压事件。安装了压力/流量控制器，以将工厂压力调节到可能的最低压力，以减少因供应高于所需压力的生产机械而造成的人工需求。
所有的空气压缩机最初都是固定速度的，但为了节省能源，在系统使用5年后，其中一台被升级为变频驱动(VFD)。该系统升级在安装时得到了能源激励，因此在项目实施几个月后进行了验证读数，发现了令人印象深刻的节省数字。
离开的时候情况很好。空压机控制器通过使空压机的排气压力尽可能低地保持在一个压力带内，从而保持非常好的压缩空气系统效率。VSD改造后的空压机可以作为一个微调单元使用，通过加速和减速来改变流量输出，在其控制范围内实现更恒定的压力。此操作最小化了未加载运行时的浪费。通常，在空载运行时，定速空压机在空载运行且不产生空气时，消耗额定满负荷功率的30%，在这种情况下约为80千瓦。系统设计应该始终专注于最小化运行时或其中的功能。
压缩空气质量很好，空气压缩机和干燥机的运行效率尽可能高。大型鼓风机式加热干燥剂干燥机保持压缩空气压力露点-40O.F及以下在所有条件下。干燥机的尺寸很好，额定容量略大于三台空压机的容量。最初在高峰流量时只需要两个单位，留下一个作为后备任务。由于空气干燥机只装载了其容量的一小部分，其机载压力露点控制器将再生循环推迟到需要时，减少了干燥机的功耗和必要的冷却清洗，在加热循环后冷却干燥剂。
1号厂:压缩空气系统性能下降
随着系统老化，各种变化影响安装的设备。最近进行的压缩空气范围评估显示了一些影响系统效率和系统产生的空气质量的主要问题。与任何系统一样，随着工厂老化，越来越多的系统泄漏发展，将系统加载到更高的水平。此外，随着生产工艺的升级，压缩空气系统还增加了额外的设备。这增加了压缩气流，在这种情况下，额外的流量已经推动压缩空气需求高于两个主要空气压缩机的能力，需要第三个机组运行。这是一个可靠性问题，因为在高峰需求期间，任何一台空压机的故障都将导致与压力相关的生产中断，影响工厂的产品吞吐量。
目前的一个主要问题是热量。较高的系统负荷意味着空气压缩机产生的热量更多。该系统位于电厂的主锅炉房，因此环境温度总是很高。由于空压机是风冷的，这种高温对系统及其各种组件产生了负面影响。第一个受到影响的部件是VFD装置，该风冷装置成功运行了数年，但最终出现了与热相关的过早故障。工厂在这个部件上挣扎了好几个月，修理它，然后驱动器一次又一次地故障，直到维护人员放弃尝试。移除该设备会使低效的卸载运行时恢复，从而降低系统的整体效率。
此外，几年后，同样位于锅炉房的中央空气压缩机控制器由于环境温度过高而失效(图1)。该控制器已经过时，因此部件无法使用。这种故障意味着空压机现在必须在级联压力带控制策略下运行，这导致了高于预期的平均空压机排气压力。排气压力越高，空压机单位产量消耗的能量越多，使得系统效率更低。对于工厂紧张的预算来说，更换控制器的成本太高了，所以从未做过。
空气压缩机控制器在操作员茫然地挖掘。此热相关问题更像是一个问题，因为控制器已过时，没有可用的部件。
中央控制器还控制压力/流量调节器。随着主控制器的故障，压力/流量控制器也出现了故障，系统压力大幅增加。这导致了额外的压缩气流，从而导致空气压缩机消耗更多的能量，产生更多的热量。
最后，由于环境温度高，以及空压机冷却通风阀偶尔出现故障，空压机经常会出现过热。随着这些机器的老化，润滑油冷却器在外壳变得越来越不能消除压缩热，导致高于所需的空气压缩机排气温度。过热的空气压缩机经常会出现这个问题，因为热量会导致空气压缩机润滑油加速分解，导致在内部传热表面形成清漆。即使在正常的环境条件下，这种清漆和由此导致的冷却器性能的退化也会导致较高的放电温度。
高放电温度引起了空气干燥设备的问题。拇指的规则，每个20的未经润肺的空气压缩空气的水分含量增加一次O.F的温度增加。因此，过热的压缩空气撞击空气干燥器由于过量的水蒸气含量而压倒单元。在过载状态下，干燥器不能保持额定压力露点，并且在中移峰值产生期间，压缩空气的压力展开进入冷藏厂达到该植物的不可接受的水平（图2）。
入口温度高会导致1号厂房的压力露点差(温度应低于-40)O.F).压力露点控制由于这个问题已经关闭，导致在轻负荷期间能源浪费。
压缩空气中过量的水对干燥剂造成压力，有时在干燥器的输出中存在游离水。一些水污染了用于控制干燥器的机载压力露点探头，导致它失效。经过相当多昂贵的更换，当地工作人员放弃了操作压力露点依赖的开关特性的干燥机，机组切换到固定循环模式，导致系统变得更加低效，因为高于所需的加热器和冷却空气负荷。
与目前许多公司的典型情况一样，运营和维护人员负担过重，预算紧张。这阻碍了急需的维修和更换旧的故障压缩空气设备，并导致可靠性降低，系统运行效率低下和空气质量差。
2号工厂:多个问题驱动压缩空气系统升级
这个加工厂实际上是两家工厂合二为一。该建筑已经存在了50多年，但经历了各种各样的大规模翻修，最后是一个新产品的扩展。由于某种原因，该公司选择安装一个独立控制的压缩空气系统，而不是将新线路连接到旧的主系统。
主要压缩空气系统大约15年前改装，将水冷的VSD空气压缩机添加到工厂的两个固定速度空气压缩机上。在其中一个较旧的固定速度单位到结束后，安装了第二种风冷VSD空压机。几年前安装了第三空冷远程VSD空压机，因为该线具有低压事件。
由于生产区域是使用冷冻干燥剂风格的干燥机，一个主要的无热干燥剂干燥机与压力露点控制的原空压机，然后当第二个空压机安装了一个单独的加热风格的单位被购买。当第三VSD空气压缩机安装公司购买盈余无热的除湿干燥机的压力露点控制需求,远程系统空气隔离的新空气压缩机的主要植物系统止回阀也可以运行独立于主植物系统的麻烦。
对于新的扩展，安装了两种75-HP VSD空气压缩机，采用独立无磁体干燥器。设计了大存储和流量控制，以帮助空气压缩机控制和较低的植物压力。早期在生产植物中，发现两个空气压缩机足够大以保持峰值流动期间的压力，因此加入第三个100 HP空压机。该系统最初由本地电力实用程序验证，并以峰值效率显示在峰值效率下运行，但在安装较大的空气压缩机时，系统特性的劣化发生。
2号工厂:评估指向系统效率和空气质量问题
最近对这两个系统的工厂评估发现，系统效率低于理想水平，并且出现了一些空气质量问题。
对于主系统，空压机全部独立运行，没有中央控制系统，设置局部控制，使VSD空压机全部分担负荷。manbetx客户端12-5下载这导致了不理想的操作，可变空压机都运行在最低速度附近，这是这种类型空压机的最低效率点。空气压缩机之一就是发现内部问题导致它运行在非常贫穷的特定的力量超过35 kW / 100 cfm底部运行结束时的曲线,但单位继续在这种情况下由于压缩机设置运行。远程空压机由一个止回阀隔开，即使在整个系统只需要一个主空压机的轻负荷情况下，也会在夜间和周末继续运行。
由于年龄和缺乏维护而导致空气干燥器控制器的故障引起了三种干燥器中的两个，以在整个非生产期内全面净化。干燥器吹扫在低流量期间表示大部分植物负荷，浪费显着的功率。发现其中一台干燥器具有防止其吹扫的故障，但该单元通过其操作循环仍然是浮子（图3）。该干燥器允许饱和空气进入系统的干燥侧，这些干燥的空气质量受到负面影响。由于没有次要压力露点测量装置监控系统压力露点，因此营业人员不知道这个问题。
在这个空气干燥器的控制下，一切看起来都很正常，但仔细的监控显示，它卡住了循环的一个部分。
随着新的扩张，由于控制间隙和空气干燥器内止回阀的存在，系统出现了控制问题。由于100马力的基础空压机比当时单独的VSD空压机要大，所以有时空压机会争夺控制权，领头的VSD会加速或减速，但同时与固定速度快速装卸(图4)。系统控制问题也由止回阀造成。这些阀门防止系统压力回流到各个空压机控制器。当空压机卸载和关闭时，空气干燥器的清洗会导致空压机排气压力迅速下降，导致空压机重新启动，即使这是不必要的。
空压机尺寸和止回阀位置的不匹配导致了大型基础单元(橙色轨迹)运行时的控制间隙问题。它可以看到装载和卸载，对抗VSD空压机的控制(深绿色和浅蓝色)。点击在这里扩大。
稍后安装了中央空气压缩机控制器，以试图纠正控制问题，但由于某种原因从未确定的某种原因，本机无法正确控制多个VSD空气压缩机。即使在中央控制下，空气压缩机也会由于由100-HP，固定速度单元和两个75-HP可变空气压缩机中的任一度的错配而引起的控制间隙而导致的。一般的尺寸规则是将主VSD空气压缩机略大于基础固定速度单位，以避免控制问题，尽管当购买基础空压机时，没有遵循这种规则，具有负面后果。
在对压缩空气进行评估时，发现定速空压机的干燥机存在空气质量问题。这个干燥机已经发展了一种条件，它将冻结在相同的位置很长一段时间，在其操作周期的再加压部分。这导致干燥侧的气流变得饱和，使湿空气进入系统的干燥侧，使压力露点增加到不可接受的水平。该问题被诊断为传感器校准问题，干燥器被设计为等待，直到减压一侧达到一个低压力。由于压力传感器校准错误，干燥机控制的压力信号从未达到所需的设置，因此干燥机在其再生周期的中途冻结，直到随机压力波动允许它继续。这个问题只是在评估期间发现的，操作人员没有意识到这些问题，再次，没有远程二次压力露点测量，以确保压缩空气输出保持干燥。
解决了压缩的空气泄漏
两个核电站的压缩空气评估发现了大量泄漏，总共超过200个，到目前为止，最严重的泄漏发生在老核电站。一个泄漏位置的数据库，包括照片，被创建并传递给维修部门进行维修。和其他工厂一样，这家工厂的人员配备非常少，维修部门发现很难修复泄漏流。大多数维修工作需要在夜班、周末或节假日期间完成。经过许多麻烦的安排工作后，泄漏修复闪电战由平台工作人员发起，导致泄漏流量显著减少。
评估、监控建议
这些系统的评估结果表明，尽管系统全部设置了有效的设备，并且应该很好地运行，但对植物，控制设置和老化或组件的失败发生变化导致效率低下和空气质量问题。在大多数情况下，工厂运营商不知道问题。这显示了第三方定期压缩空气评估的价值。
这些系统中也没有任何可用的空气质量测量和报警系统。空气干燥器经常失败，让潮湿的空气进入植物。操作人员可能需要数小时、数天甚至数月才能意识到问题并作出纠正。最好在下游安装二次空气质量监测仪器，以便能够最好地检测不利条件，并能迅速通知维修人员问题。
这些系统具有空气压缩机和空气干燥器，多年来效率低下，喂养过度泄漏，比所需的功率更大。用于压力，流量，功率，特定功率，压力露点和泄漏的良好监控系统可能已经走得很长，允许工厂管理者在开发并及时维修时看到这些问题。
能够在不久的将来报告植物管理已经决定在不久的将来升级这些工厂的系统，以更新设备，提高效率，可靠性和空气质量。更快乐的日子来了！
有关本文的更多信息，请联系Ron Marshall，Marshall压缩空气咨询，电话：204-806-2085，电子邮件：ronm@mts.net.。
想要阅读更多的空压机控制技术文章，请访问www.aperbestpractics.com/technology/air-crespressors.。
