奶厂实施第二阶段节能计划

空气压缩机的能源效率一直是全国工业能源效率计划的一个大目标。美国能源部表示，空气压缩机消耗了美国16%的工业电机能源(汽车市场报告，XENERGY Inc.，1998)。许多组织都与空气压缩机效率有关:压缩空气挑战赛、非营利组织、公共和私人公用事业、供应商和分销商。这些组织聚集在一起，提供拓展、系统分析、培训和财务激励。压缩空气效率项目节省了难以置信的大量能源，帮助我们保持行业的竞争力。

图1:单级变频压缩机。

能源效率第一阶段

在能效项目的早期，利润丰厚的项目比比皆是。在西部，每年100万千瓦以上的项目已经过时了。全国各地没有多少地方没有空气压缩机销售人员、能源顾问或公用事业代表联系他们讨论压缩空气的能源效率。

对此感兴趣的企业投资于高效设备，利用财政激励，并从升级设备、改进系统运行和降低能源成本中获益。

压缩空气挑战赛(CAC)建议，供应侧(空压机室)的改进和需求侧(工厂外)的改进应同时进行。最常见的改进是VFD(变频驱动)压缩机，它可以根据需要控制固定转速的压缩机。

干燥机的升级以循环冷冻干燥机的形式出现，或者如果需要一个较低的露点，干燥剂干燥机与清洗节省控制和外部加热器/鼓风机。有了VFD压缩机和高效干燥机，系统使用的能量现在与系统产生的流量成比例。能源评估(审计)和激励措施通常有助于项目的进行。

随着该系统现在通过广泛的流量以高效的方式生产空气，通过需求侧(工厂)项目减少压缩空气消耗是下一个合理的步骤。许多公用事业公司对需求侧能源节约的资助水平高于供应侧项目。许多解决方案都是廉价且易于实现的。常见的需求侧项目包括:

• 固定空气泄漏
• 降低工厂的压力
• 删除不适当的使用
• 寻找替代技术

然而，如果不适当地保持，这些好处可能是短期的。当软管、阀门和设备磨损时，新的泄漏会再次出现。植物压力可以通过按几个按钮来提高，一旦危机得到解决，就可以再次降低压力。有时，新技术并不可靠或工作得很好。新的生产设备通常也需要更多的压缩空气。

每年的能源削减配额促使公用事业、工厂和能源管理者在所有领域继续减少能源消耗。万博app取款一个经常被问到的问题是，“一旦我们有了VFD压缩机，并且我们已经解决了所有的泄漏，我们在哪里可以找到更多的能源节省?”

第二阶段

为了提高供应侧的效率，一个备选方案是采用两级VFD油浸空压机技术。虽然在市场上并不新鲜，但两级压缩机正在成为实现最佳能源效率的更可行的选择。

图2:两级空气端。

图3:单级空气端。

效率比较

该表比较了单级和二级空压机的压缩空气效率。数据来自几个不同的VFD压缩机的一般调查，在全流量范围，额定100 psig(包括风扇功率):

	CFM /千瓦	千瓦/ 100 CFM
单级	4.8 - 5.5	18.3 - 21.0
两级	5.9 - 6.2	16.0 - 18.5
效率增加	９％

注:制造商使用不同的空气端和电机额定值。检查具体的数据表进行具体的功率验证。效率在全速和低速时有所不同，冷却方式(风冷或水冷)，以及环境条件也会影响总功耗。

两级压缩机的其他优点包括使用较小马力的电机来保持相同的流量水平或使用相同马力的电机来供应更多的压缩空气。

图4:两级封闭式压缩机。

奶厂两级变频空压机的成功应用案例研究

2006年，俄勒冈州西北部的一家牛奶厂升级了他们的系统，安装了一个新的单级150马力VFD空压机。由地区非营利性节能组织提供的能源效率项目提供了能源审计，以确定节约。显著的节能和激励措施帮助客户购买了一个新的150hp VFD系统，激励措施实施后的4年回报。系统启动，节能效果验证。

经过13年近24小时/天7天/周的运行，压缩机运行小时达到10万小时。当维护良好的空压机运行时间达到100,000小时时，建议更换或计划进行空气端重建。对于“寿命结束”的替代品，能源激励措施是可行的，但比率较低。请务必使用本地实用程序检查程序规则和代码。

2019年，对150hp VFD系统进行了另一次压缩空气能量评估。数周的数据收集显示压缩空气的使用非常稳定。下图显示了能源评估的24小时典型运行图表。注意系统平均效率为4.76 CFM/KW。

表1:2019年典型操作单级150马力变频器。点击放大．

在数据收集后，分析预测，升级到新的150马力2级VFD空压机可以减少18%的能耗。该系统符合激励条件，于2020年底购买并安装。

罗杰斯机械工程师再次进行了为期2周的测量和验证分析，以调整系统，验证结果，并证明节能。结果显示，由于生产设备的改变，压缩空气消耗减少了6%，整体能源使用量减少了27%。

图5:安装有垂直管道系统的两级封闭式压缩机。

下面的图表显示了测量和验证能量评估一天的典型操作。注意平均系统效率为6.1 CFM/KW。

表2:2020年典型操作2阶段150马力变频器。点击放大．

现有非常旧的备用定速压缩机被拆除，单级150hp VFD压缩机被移至备用。

节能的增加部分是由于压缩空气需求的减少，但也由于旧的150hp VFD压缩机的效率变化。在满载或接近满载时，旧的150hp VFD压缩机的效率不如中型压缩机。这在许多型号的单级VFD空压机中很常见。许多单级空气压缩机“超速”。空气端在更高的效率，以实现更高的流量。老式的150马力VFD压缩机在牛奶厂的大部分时间里都运行在最高价。

新型两级变频压缩机在接近满负荷时比单级压缩机效率更高，因此可节约27%的能源。项目的好处如下:

能源的好处

• 节省212,000千瓦时
• 能源成本节约$15,700/年
• 最终回收期为2.6年
• 可靠、清洁的压缩空气

非能源的好处

• 改进的标准声学压缩机外壳降低了压缩机室和邻近办公区域的声音水平。
• 垂直排放后冷却器消除了安装在屋顶的后冷却器的需要。
• 潜在的热回收通过打开管道循环热空气回到房间。
• 由于系统中的油和阀门更少，更容易更换油
• 维护减少了，只需维护1个有效的备用备份，而不是2个更小、效率低的压缩机。
• 新的空压机提供了额外的160 CFM，以备需求达到更高水平。

两级空压机与单级空压机相比所增加的成本和尺寸，除其他因素外，还应加以考虑。

通过为空压机增加第二阶段，可以帮助实现节能目标，并改善工厂目前和未来的运行，从而节省大量能源。建议采用连续或2-3周的临时数据记录进行能源评估，以预测和验证现场特定的能源节约或两级空压机。了解能源审计如何为你的公司节省数千美元:https://rogers-machinery.com/pages/compressed-air-system-services-audits-consulting．

关于作者

John Molnar P.E.在圣路易斯华盛顿大学获得BSME学位，在罗杰斯机械公司工作了16年，现在是罗杰斯机械公司的负责人。审计和咨询集团。约翰已经在西北地区进行了近千次能源审计，帮助客户解决系统问题，节约能源，并购买新设备。罗杰斯机械公司自1949年以来一直是一家空气压缩机和真空系统制造商和设备分销商，总部位于太平洋西北地区，服务于美国和国际市场。访问https://rogers-machinery.com．

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