加拿大面包的改进节省了58%的能源成本
在马尼托巴省温尼伯市的加拿大面包工厂，用更高效的机型替换空气压缩机、干燥器和过滤器，节省了电力成本，提高了压缩空气的可靠性。除此之外，工厂人员通过减少空气泄漏和消除不适当的使用还发现了一些额外的节省。结果，该工厂的压缩空气电力成本降低了58%，符合公共事业奖励的条件。
低压问题扰乱生产
加拿大面包公司在2014年下半年从Sobeys手中买下了温尼伯的这家面包店。该工厂为当地市场生产高质量的面包和小圆面包。该项目开始于由当地公用事业公司Manitoba Hydro进行的常规压缩空气范围研究。随后，压缩空气顾问进行了更详细的研究。公用事业审计人员在两台50马力水冷螺杆压缩机上放置了压力和放大器记录器，为期一周，以确定系统的能源性能特征。数据记录显示，压缩机在交替运行时，各压缩机均以加载/卸载模式运行，但由于存储容量不足而快速循环。由于这种工作模式非常低效(图1)，系统比功率(包括蒸发冷却器)约为77kw / 100cfm的压缩空气，平均排放压力约95psi。典型的优化系统应该能够产生20 - 25kw / 100cfm的空气，因此，如果可以改变压缩机的运行模式，就有很大的节省潜力。
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图1:原始压力和放大器剖面显示系统效率低下。
最终用途介绍审计完成和确认各种吹应用在生产线上洞在铜管清除钻屑的输送线和产品锅(图2)。这些应用程序是常数的要求在生产活动消耗压缩空气即使生产线停止了，但在清理活动中，它们被手动关闭了。泄漏负荷估计约为产生的平均压缩空气流量的30%。
图2:典型的本地设计的吹气方法是在铜管上钻孔，当使用其他更经济的方法时，会消耗昂贵的压缩空气。
在一段时间内，从最初的范围研究到项目被批准之前，生产领域进行了许多改变，需要更多的空气。因此，经常出现低压现象，影响生产活动。这种新的、更高的负荷是由于更高的泄漏水平和更多的吹活动。因此，有必要运行两台空压机，或购买一台更大的设备来维持压力。
流量估算与测量
当润滑螺杆压缩机在调节或快速循环的负载/卸载状态下运行时，仅从安培或功率读数很难估计它们产生的实际流量。在这些模式中，输入安培的微小变化可以由流量的大变化引起。
传统的估计方法是先计算压缩机的平均功耗，然后沿空载到满负荷的直线逼近来估计压缩机的输出流量。事实上，润滑螺杆压缩机的流量与功率曲线随现场条件而变化。图3显示了典型估计误差的一个来源，使用的是螺杆压缩机假设的理想曲线，而不是实际的非线性曲线，该曲线考虑了由干燥器和过滤器下降引起的排气时间和更高的周期频率。根据加拿大面包公司最初的估计，如果使用传统方法，平均载重量将在93%范围内。实际装载量约为55%。
图3:使用假设的曲线可以使流量计算从安培或功率非常不准确。
除了这个错误之外，典型的计算还假定压缩机产生额定铭牌流量并消耗正常功率。如果实际输出流量较低，由于压缩机内部磨损或控制问题，那么就会引入额外的误差。为了在Canada Bread获得更准确的读数，安装了热质量流量计来测量流动模式。仪表显示，压缩机产生的流量比额定流量低23%——约160 cfm，而额定流量为208 cfm。此外，由于泄压电路的问题，压缩机的空功率消耗异常高。
如果使用传统方法估算的流量，计算将压缩机控制模式改为变速驱动(VSD)控制的项目回报，那么该项目的节约潜力将很低，并产生较小的效用激励。然而，当引入更精确的流量计数据时，发现改变压缩机控制方式将具有良好的经济效益。
最终的设备配置
加拿大面包公司的压缩空气生产设备完全改变了。压缩机的原始位置是在一个有高温环境条件的区域，容易受到冷却空气的面粉污染。这就需要水冷式压缩机。这两个新气冷式变速驱动压缩机,一个主,一个备份,现在远离热量和面粉在装卸港冷却器的热压缩可以用来取代天然气空间加热器(图4)。新单位大小,因此只有一个单位需要运行一次。所购买的空气干燥器是一种节能循环风格，减少了与减少水分负荷有关的输入功率。空气过滤器是雾消除型，导致较低的压差。当地较细的过滤是超大的压力差。应用了大的存储和流量控制，使工厂压力可以保持在最低水平，减少人工需求，并允许存储的空气供应各种工厂的峰值流量，而不是打开第二个压缩机，招致更高的峰值电力需求费用。
图4:新的空冷压缩机不需要外部冷却器，可以替代天然气加热工厂的一个区域。
加拿大面包维修人员通过一些集中注意解决了工厂泄漏和不当使用问题。建议更好地控制吹气应用和使用适当设计的喷嘴，以降低平均气流。
压缩空气系统的改进使成本大幅降低
总的来说，该项目成功地稳定了工厂的生产压力，降低了运营成本。压缩空气系统已经更新，现在有足够的备份，以承受任何未来意外的设备故障或需要的维护活动。综上所述，本项目取得的改进包括:
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图5:最终剖面显示压缩机功率跟踪实际流量，远低于原始剖面。
- 压缩空气设备位于工厂的冷却器和清洁位置，在那里可以使用风冷压缩机。
- 采用了VSD控制和循环制冷剂干燥器来降低部分装载时的运行成本。这将系统的比功率从原来的77kw /100降至23kw /100 cfm(图5)。
- 采用低压差压过滤，可以更有效地降低排放压力。
- 安装了大型1500加仑存储，以帮助供应工厂峰值，而无需启动第二个压缩机。安装了一个压力/流量控制器，以降低平均工厂压力，同时保持所需的存储空气水平。
- 减少或消除了不适当的使用，并修复了渗漏。
- 操作成本降低，直接压缩机操作成本降低了58%。通过关闭相关的压缩机和水冷却器，进一步降低了成本。
更多信息请访问压缩空气挑战赛®网站或联系Ron Marshall, Marshall压缩空气咨询公司，电话:204-806-2085，邮箱:ronm@mts.net。
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