如何在高需求事件期间管理压缩空气系统
压缩空气系统设计的挑战之一是处理周期性的大型流量需求。食品和饮料制造商是那些经常面临这些事件的过程行业之一。添加了在现场包装的压缩空气需求进一步增加了任务。
随着多年来生产需求的增长，同一工厂的大型空气系统往往难以在生产高峰期间提供稳定的压力。袋屋，空气刀，包装机械，吹瓶，和其他重型空气使用可以压的极限，否则可靠的系统。特别是在有多个空气压缩机的工厂，随着时间的推移，没有适当地改变存储、控制和管道。
在整个工厂提供稳定的压力以维持平稳的生产。许多现代生产和包装设备的设计都是在一个狭窄的压力带内运行，在压力带外可能无法正常工作。为了防止废料，一些设备会监控输入压力，如果压力太低或太高，就会关闭。使用点调节器可以防止过压，但不能防止低压情况。
管理高间歇性需求事件需要评估系统的多个方面:
1）空气压缩机控制。
2）系统主控制。
3)管道和空气流速。
4)储存:在潮湿、干燥和使用点。
5)识别和检查大型航空用户。
6)考虑到灵活性和未来的设计。
空气压缩机控制
单独的空气压缩机控制决定了它们如何调节空气的输送，例如，双控制、调制、变频驱动(VFD)或可变位移。现代控制还可以监控和报告内部部件的状态，以帮助安全运行，维护计划和故障排除。它们通常还保留带有日期和时间戳的历史记录，以及可以通过各种方式(电子邮件、文本等)推送给用户的警报和消息。
您可以询问，个人控制信息如何转化为大型空气需求事件？
从数据分析的角度来看，通过一个简单的以太网连接到你的网络，你可以在控件上访问重要的信息，并设置消息(电子邮件、文本)来提醒你所选择的事件。如今，大多数可用的独立控制器都有许多功能来帮助解释系统操作。检查空压机的负载循环可以真正帮助您了解系统运行情况，以及您的关键信息，如运行温度、压力、警告和告警。如果您可以拨入您的系统，还可以看到如图1所示的当前操作。
图1所示。
检查装货和卸货模式，然后流动稳定。看来这是个需求很大的活动，是吗?
首先，这是一个VFD空压机，所以这里的占空比应该接近100%，这是我们在图2中看到的(27,732个负载小时和28,940个运行小时)。我们还可以在图2中看到扳手图标上的橙色灯，表示这台空压机需要维护。第二，查看数据本身(图1)，从左边开始，我们看到蓝色的压力为零，而空压机是离线的。在图表中，刚过早上7:30，我们看到空压机负荷(绿线)和压力增加。
图2。
有第二个这样的加载/卸载事件，直到空压机满载运行，然后开始下降(再次，绿色线)。我们可能会将这些初始加载周期解释为高需求事件，但如果将其放到上下文中就不是这样了。在早上7:30之前，压力就已经消失了，而且在负重下降之前，还会有几次断断续续的开始，所以这个活动很可能只是一个开始。
很多工业用户都有VFD空压机这样的例子。如果空压机需要长时间在全流量下运行，它们是一个伟大的选择，并提供最大的好处，当然不是太低。如果您听到VFD不断地上下波动，或者如果您有多台VFD空压机不断上下波动，这可能是高间歇性需求事件的迹象。至少，这表明应该对系统进行检查和修正。
直接从控制器查看数据的一个障碍是它可能是有限的，我们之前的图像只有15分钟。如果您是通过Modbus、Ethernet/IP或其他方式提取数据，那么您可能没有这样的限制。无论是哪种方式，许多独立的控制器都存储了这些数据，并且可以下载这些数据来描绘出空气压缩机(或空气压缩机)是如何响应系统需求的更大的图景。这个数据应该和你的压缩空气专业人员讨论。
计算需求事件的存储-网络研讨会记录下载幻灯片并观看免费网络直播的录音，学习:
|
系统级控制
在更大的多单元系统中，单个空压机控制系统会根据不断变化的需求进行调整，但只能在某一点上进行调整。请记住，它们通常是对空压机排气的压力信号作出反应，因此在它们如何对数百或数千英尺外的压力变化作出反应方面存在固有的延迟。系统控制通过从下游压力信号中获取信号来提高响应时间。通过不仅测量压力，而且测量压力的变化率，智能控制可以选择加载和卸载哪个空压机，以保持稳定的压力。
系统主控制器使空压机协同工作，确保空压机优化，系统动态平衡，压力保持。主控制器的另一个关键方面是对整个压缩空气系统的监测。这可能包括干燥器、过滤器、阀门、多个空气压缩机房间以及远程传感器。
我们最近看了一个特定的压缩空气系统，正在经历多种服务问题，包括空气压缩机的过循环，并在干燥器处恒定的吹扫保护。空气压缩机站包括四个，固定速度空气压缩机，两个干燥器干燥器，以及两个湿罐和两个干罐。
当我们在数字显示器上查看主控制器的数据时(图3)，我们发现了几个需求低和压缩机空转的时期(马达开着，但没有产生空气)。紧接着，干罐的操作压力出现了明显的下降。4台空压机中有3台加载以满足这一需求事件，然后在压力满足后立即卸载。
图3。点击这里扩大。
主控制器具有丰富的信息，从单个空气压缩机的消息和警报到车站的消息和警报;一切都在一个地方。它们还提供数据和趋势分析，无论是有限的屏幕，还是在某些情况下通过Web浏览器提供的数据。拉动此数据可以帮助识别高需求事件是否是空气压缩机控制问题或使用点的问题。在我们的情况下，多个空气压缩机装载，空气压缩机室中只有温和的压力摆动，但为了保持厂压力，三个空气压缩机几乎同时装载。审查历史数据和步行工厂，以及监控额外的信号，允许趋势分析，并帮助识别问题在空气压缩机室之外，从使用点缺乏使用点存储。
管道和空气速度
关于数据的一个非常重要的一点是，它只是一个特定的时间点，它不一定给我们一个系统是如何实际安装的全貌。管道会对空压机的运行产生重大影响，特别是对于有高需求事件的系统。关于管道的选择、尺寸和设计，有大量的参考信息可供参考，但有两点需要重点关注，即保持速度可控和压降低。管道越窄，给定的流量流过管道以满足另一端的需求就越快。这有多重负面影响。
在空压机室内，高速会减少空气处理组件之间的接触时间，它们不会完全干燥和过滤到规格的空气。对你们生产的影响包括更高的废料和更频繁的维修气动设备。在某些情况下，严重的高速可以损坏空气处理设备(特别是过滤器)。所以保持空气压缩机房间的速度在每秒15英尺左右。有许多在线工具可以告诉你，在给定的流速下，需要多大尺寸的管道才能实现这一目标。
空气量大需要更快地将空气通过管道。在主配管中，较高的流速会导致更高的压降，从而导致生产问题和更高的能源成本。保持配管速度在每秒30英尺左右。如果超过了推荐的速度，可能会导致凝析油从一个位置移动到另一个位置，这可能再次影响生产。此外，如果在管道中有潜在的锈蚀和水垢，可以很容易地以更快的速度移动到使用点。
最后，将使用点管道的速度保持在每秒45英尺处。使用点设备可以在推荐的空气压缩空气速度范围内广泛变化。通常，每个制造商将指定压力，流量和空气质量。此外，每个制造商将选择适当的连接尺寸到它们的设备。基于该信息，将对设备的空气速度决定。许多生产设备制造商还可包括使用点过滤，干燥器和/或储存，以确保保持适当的空气质量。
一般来说，一个好的经验法则是保持从空压机到分布管道中最远点的压力梯度为空压机排气压力的10%或更少。考虑到压力降的大部分将通过干燥器和过滤器，管道对压力降的影响应该非常小。考虑增加工厂管道尺寸的成本，是否可以通过稳定操作压力来提高生产，以及通过最小化工厂压力来降低能源成本。因此，在选择管道尺寸时，请利用在线工具或图表压缩空气和天然气学院手册由压缩空气和气体研究所(CAGI)出版。
当你着眼于需求方面时，寻求消除过度需求。首先，检查最大的用户，以确保他们得到良好的管理，不使用超过所需的空气。评估你的泄密。泄漏只是需求的一个意外(且不受监管)来源。找出最严重的漏洞并修复它们。最后，消除由合法但不受管制的航空用户造成的“人为”需求。这些努力将有助于在系统中其他地方发生大型需求事件时保持压力。
压缩空气净化和管道每月电子通讯专注于需求侧优化，压缩空气干燥器，过滤器，冷凝液管理，罐，管道和气动技术。通过系统评估案例研究，探讨如何在降低压力降和需求的同时确保系统的可靠性。 |
数据监控
我们讨论了从单个控制器或主控制器获取信息和数据以帮助分析大型需求事件，但如果这些数据不可用怎么办?
监控现有电台是一个很好的启动方式。建议监控每个空气压缩机的压力，流量和功率以及操作信号。但是，这只是在供应方面;输入系统的输入。
如果您在设施中存在问题，请在需求方面的监测压力和流量将完成拼图。在图4中，我们看到了一些额外的压力测量的一个相当简单的例子，以创建压力轮廓，以及使用点流量计。在测量高间歇性需求事件时，请确保监控设备（流量计，压力传感器和记录设备），具有捕获事件的必要记录频率，并且数据记录足够长以获得良好的趋势分析植物。
图4。
储存注意事项
空压机室内的储气量是空压机运行的关键。湿罐将防止过度循环，不仅有助于保持稳定的压力，还降低了维护和维修要求。在干燥器和过滤器之后，一个较大的干燥罐提供了主要系统的存储，并有助于降低空气处理的速度。使用点存储对系统可靠性有很大的影响。它提供了一个干净，干燥的空气蓄水池，以满足大的需求，同时最大限度地减少大流量对其他空气用户的影响。
当管道尺寸足够大时，还可以在工厂中提供额外的存储，这有助于平衡需求。然而，它不应占用空压机室的存储接收器，或使用点接收器专门处理高需求事件。至少，管道的尺寸应该避免上面讨论过的速度和压降过高。
存储类别中的其他工具是流量控制器。随着更复杂的空气压缩机和系统控制的发展，一旦流行的设备就不一定地设计成新系统。It’s still a valuable tool, especially in cases where time and budgets prohibit significant changes to the air system, as well as in cases where portions of the plant need significantly lower pressure than other areas or where the bulk of the air demand fluctuates considerably and point-of-use storage just cannot cover.
面向灵活性和未来的设计
设计时要考虑到灵活性和未来。系统动态可以从一个班次改变到另一个班次，而且肯定会在你添加、移除或更改生产设备时发生变化。该系统是根据核电站一年前的运行情况设计的，现在可能不会表现得那么好，除非它是特意为灵活性而设计的。
正如您所读到的，在处理具有动态需求的大型系统时，有几个考虑事项。
- 控制无论是个人还是掌握，安全地保持压缩机操作。这些控件响应需求事件，两者都有很大的数据和信息;take
- 管道-限制系统中的压降并使速度最小化。将管径增加2倍，使管径的横截面积增加4倍，并将速度降低到原来的1 / 4。
- 存储在空压机室中提供了一个控制缓冲，有助于保持您的压缩空气系统的寿命，以及节省能源，使您的空压机有必要的时间闲置和关闭，或有足够的时间加载修剪或备用空压机。在使用点储存消除噪音回系统，并在使用点维持运作，使生产能够顺利进行。
还记得是灵活的随着空气压缩机和烘干机尺寸，更大不一定更好。而且，未来尺寸。对于更大的管道或多个较小的空气压缩机而不是一个大的空气压缩机来支出更多的是可以提供显着的长期压缩空气改进，以及通过消除停机时间和不必要的压降来提高生产率。
如果您因需求事件的大量生产率损失或停机时间而损失，这些是要查看那只老虎的关键方面。
关于作者
Neil Mehltretter是Kaeser compressor, Inc.的工程经理，电子邮件:neil.mehltretter@kaeser.com,电话:540-898-5500。
关于凯泽压缩机有限公司
凯泽压缩机在可靠、节能的压缩空气设备和系统设计方面处于领先地位。我们提供全系列的优质工业空气压缩机，以及干燥器，过滤器，SmartPipe™，主控制器和其他系统附件。凯泽还提供鼓风机，真空泵，便携式汽油和柴油螺杆压缩机。我们的全国服务网络提供安装、租赁、维护、维修和系统审计。凯泽是能源之星合作伙伴。欲了解更多信息，请访问https://us.kaeser.com/．所有照片由Kaeser Compressors，Inc。提供
阅读更多食品工业的文章,请访问https://airbestpractics.com/industries/food.．
