零食食品厂的氮气，真空和压缩空气|manbetx王者荣耀压缩空气最佳实践

由Don Van Ormer，Air Power USA

介绍

每年运营的压缩空气生产的年度工厂电气成本为每年141,998美元。如果与烘干机等操作辅助设备相关的6,222美元的电气成本包括，则每年运营空气系统的电费总额为148,220美元。这些估算基于0.08 / kWh的混合电速。

该植物有三条生产线生产零食。根据年度和生产需求的时间，该工厂可以在任何地方到所有三条生产线的任何地方运行。

该工厂进行了全面的供需侧系统评估。由于文章空间的限制，本文将重点介绍一些推荐的需求侧减少项目，包括氮生成，空气振动器，泄漏和真空文丘里。

供应侧概述:空气压缩机和干燥机

空气压缩机全部可靠地操作并满足预期。有两个地图集Copco，水冷，无油，旋转螺杆空气压缩机，为系统需求产生压缩空气。一个是ZR 90,125-HP类（132个BHP）在满负荷下生产511 SCFM，并配备了2步卸载控制。当需要更高的生产水平时，它用作基础负载压缩机。

第二款Atlas Copco型号ZR 90 VSD, 125马力(142 bhp)，在满载时可生产503 scfm。这种变速驱动(VSD)空压机在产量较高时用作微调压缩机，在产量较低时用作基本负荷单元。这种空压机在较低的生产水平下很少达到满负荷。

该工厂还有一个Ingersoll-rand模型1CV12M2，250-HP等级，2级，水冷，离心式空气压缩机，用作紧急备用或当Atlas Copco压缩机需要维修或修理时。

该系统有两个英格索兰型号DXR 1250，水冷，制冷干燥器来处理空气需求。在炎热的夏季，由于下游生产区域的凝结水增加，工厂人员操作两个干燥器。

表1：现有空气压缩机的OEM工程数据

基于每千瓦时0.08美元的混合电费，每年运行8,760小时。

压缩空气系统

压缩空气系统被分成两个单独的管道进料管线，一个用于植物空气和一个到玉米运输和氮产生区域。植物空气进料由97psig的平均排放压力调节至88 psig;使用ZEKS型号30x PC00流量控制器。玉米转移和氮气系统从系统的未调节侧喂养。

压缩空气系统每年运行8,760小时。该系统的负载曲线或空气需求在不同的生产线期间不稳定。在生产过程中，系统压力在氮气和玉米转移区域上的95 psig从95 psig上运行到87个psig - 除了在子标题中的内联调节器和滤波器引起的玉米饼芯片包装线。

表2：压缩空气和三种生产线的氮气使用

氮生成区域

具有最大压缩空气需求的线是玉米运输和氮生成PSA单元。

在填充和密封之前，使用氮气从包装袋中吹扫环境空气。目前的氮生成系统是帕克/ Balston PSA模型DB8000- 0.5，其在105psig下为每4.4个压缩空气的4.4 SCFM产生一个SCFM。 The generator switches every minute and the compressed air flow rate is based on the Nitrogen demand and will vary with the number of production lines running. Liquid Nitrogen is supplied as make up if the generator cannot meet system demands.

N2用于马铃薯芯片加油机系统，而不是玉米饼芯片线。当没有马铃薯芯片线运行时，氮气发生器关闭。

工厂人员计划安装新的Parker型号DB9000-B0503氮气发生器，它需要85 psig的压缩空气383 scfm来生产高达150 scfm的氮气。新一代氮气发生器效率更高，有助于减少压缩空气的需求，并有更稳定的氮气供应。

在过去的十年中，氮气生产效率的提高使得现场生产比非现场生产更加有效。与许多新趋势一样，现场发电系统的安装往往没有完全意识到真正的运营成本是什么或可能是什么。现场生成氮气的主要运行成本是压缩空气。

氮来自空气
现场的氮气产生来自压缩空气通过： 
- PSA氮气吸附（吹扫氧）
- 膜分离（吹扫氧）

当您使用比所需的更多氮气，压缩空气成本更高。 The most significant operating energy cost is the delivery of the compressed air:
- 压缩空气是昂贵的：8氢电力仅生产1-HP的压缩空气
- 控制氮的成本是控制所需压缩空气的体积和压力
- 需要重要信息

＃1 - N2要求的纯度决定了流量和压力

＃2 - 了解每种类型发生器的CA / N2比率，以满足所识别的N2流量，压力和纯度

最常见的氮纯度规格为99.999％ - 生产的安全，但成本昂贵。

✅推荐项目（＃1）

安装新的更高效的氮气发生器以将压缩空气从（4.4〜1）减少到氮气比（2.5至1）。

电流压缩空气使用	300 scfm.
估计压缩空气使用更有效的发电机	170年scfm
估计压缩空气节省	130 scfm.
总能源回收项目	每年21128美元

人工需求背景

如果它使用最低的流量和最低有效压力，空气系统将是最有效的。因此，压力调节器可用于创造空气接收器容量的有效利用，并在最低有效压力下保持系统中的稳定空气流量。这避免了压力尖峰，可以产生增加的流量，而不是生产率没有增加的不受管制的空气。

人工需求是通过过度压力或系统过驱动产生的空气需求，不会提高生产率或质量。“受控系统”的其他好处包括：

生产应找到恒定，稳定的压力，有助于稳定需求和提高生产力。通过固定重复标准，稳定，固定压力也可能提高生产质量运行。
一旦系统稳定并且控制流量和压力，植物人员就可以试验找到最低有效压力，这将优化流量需求。
正确尺寸的需求侧控制接收器和控制器可能经常在其运行时间跨度携带峰值需求事件而不打开或加载另一个压缩机。覆盖某些可识别的较大需求的存储应按计算大小以覆盖额外的流量。一旦大小，该决定必须是是否在压缩机室中安装所需的存储器或附近的过程。

较低压力对未调节流动的影响

在100-PSIG压力下，植物的未调节流量为500 CFM的级别将大约如下所示，用于替代压力水平。这种减少被称为消除人工需求或系统过驱动。储蓄包含：

压力降低到95 psig可节省25个CFM或5 HP
减少压力降至90 psig可节省50个CFM或10 HP
压力降低到85 psig可节省75 CFM或15 HP
完整的网络控制系统和可变速度驱动manbetx客户端12-5下载控制还将向任何需求不超过供应的系统提供稳定的压力 - 这种性能不是存储的

当前应用程序

工厂人员已经安装了ZEKS型号30x PC00，在压缩机空间的分配标题上到生产区域，湿到88psig，玉米转移和氮气发生器从流量控制器之前的一条线供给。流量控制器的电流浮点数约为1至2psi。我们在PC包装标题处测量了87.7 psig，在其他位置在读数中类似。这表明主要分配头系统能够处理植物的需求。

用于将高峰流转换为低平均流量的存储

玉米转移过程的持续时间短，高峰值流量为427°FFM超过2.25分钟。这导致在该期间的190个SCFM的“流动速率”。峰值浪涌之间的循环时间为15分钟。 Currently the plant has installed 4,200 gallons of receiver storage to handle this demand with a 1⁄4” orifice in the supply line to slow the refill rate of the receivers. In part, the projects listed are to lower the compressor / header discharge pressure from 90 to 85 psig. Additional storage will be needed to cover the peak demand with the lower pressure. An additional 2,500 gallon class receiver will need to be installed.

在此过程中建立净流入接收器：

泵送公式：时间=（体积）（p2- p1) /(净流量)(14.5)

2.25 = 561（95-70）= 14,025 = 427 SCFM NF（14.5）32.85

较低系统压力的存储计算：

2.25 =卷。（85-70）=13,930= 928立方英尺x 7.48(加仑/立方英尺。英国《金融时报》)=

427 x 14.5 15 

= 6,941加仑 - 4,200 = 2,741加仑

抽取时间电流存储：

8分钟TPU =516 CUFT（25）=12900年= 111 scfm.

NF（14.5）116

泵起时间建议储存:

tup =.928 (15)=13,920.= 8.65分钟

111（14.5）1609

未来的新存储容量的补充率将从八分钟增加到大约八分钟，三十九秒。

✅推荐项目（＃2）

在玉米转移区域安装2,500加仑级空气接收器，系在现有的4,200加仑储存中。额外的2,500加仑将为85 psig的较低压力提供足够的储存。

压缩空气泄漏调查

在该工厂进行了压缩空气泄漏的部分调查，识别、量化、标记并记录了8个泄漏。潜在的节约总量为24 cfm。

泄漏次数	8泄漏
建议项目估计减少空气流量	24 cfm
从空气流量减少可恢复的节省	每年每年$ 162.51
拟议项目的年度电气成本节约	每年3,900美元
单位泄漏维修费用（每次泄漏25美元，每次泄漏75美元）	100美元
项目总成本（材料和安装）	800美元

表3:压缩空气泄漏清单

✅推荐项目（＃3）

修复压缩空气泄漏

集中真空供应盒安装和包装区

根据植物人员，植物中的所有Venturi真空发电机已被中央真空系统取代。有六个BUSCH型号MWK 1142变速泵，位于箱式房间。

该系统比不受控制的空气驱动的Venturi真空发电机更有效，这是盒子撞机机器已从OEM提供的内容。一般来说，如果已经存在大型中央真空系统并运行过量的容量，请将真空发电机的要求绑定到它可能会产生节能。

选择真空发电机，用于更加本地化或“使用点”真空应用，该应用需要较小的卷和更快的本地响应时间。生产机械的制造商经常将它们供应为标准设备。弹射泵有两种基本类型：单级真空发电机和多级真空发电机。

单级真空发电机通过通过限流管加速空气来使用压缩空气来创造文丘里效应，以抽空所需的空气量。这些单级Venturi发生器在有效地适应许多应用的能力方面有些有限，因为它们的基本设计被设定为适应最高的流量或最高量要求。通常，这种类型的真空发生器具有压缩空气消耗（SCFM）与真空流量的比率（从系统中除去大气压的速率）不优于1：1，有时高达2：1或3：1。

开发了多级真空发电机以提高许多应用的这种效率。多级单元使用一系列喷射器和喷嘴，允许压缩空气扩展到受控阶段。这通常会改善压缩空气消耗与真空流动的比率，以高达1：2或更高的水平。多级单位也更安静。

压缩空气离开较小的第一泵喷嘴，在该阶段产生低压区域。这种低压会产生一个文丘里掌，通过端口拉动疏散空气。将这种抽空的空气混合到压缩空气流中。这种行动继续超过后续阶段。挡板阀允许压缩空气流过泵喷嘴，并没有回到真空中。

一般来说，真空发电机：

每当他们上面时都会使用压缩空气
使用较少的空气，并且在多级配置中的效率比某些负载下的单级单元更有效
需要仔细选择 - 为每个特定应用选择右泵并不总是容易的
当需要一个大的和/或连续的容量时，可能不是正确的方法吗
拉动较低真空时将使用大量压缩空气
在任何时间拉动真空时会浪费大量压缩空气，这是生产不需要生产
当在一个地区有大量的真空发生器时，可能不如“中央机械”泵经济。

真空generators are very convenient and very responsive, but may be less efficient as applied compared to larger positive displacement pumps (e.g., larger rotary screw, vane, or reciprocating pumps), which may be the better choice when conditions require large flow, and allow potentially slower response time. They also may be very, very efficient and effective.

随着Venturi发生器的真空水平降低，能量成本升级，因此只有在最小真空水平（PSIA），最小可接受的“按时”循环中，仅在最小的可接受的“循环中非常重要，并且在最低有效的压缩空气压力下非常重要。适当应用的，文丘里发生器可以非常高效，可以提高生产率。

空气振动器

空气振动器用于保持产品或包装的移动或分离，例如，在密封前保持盖子分离。如果植物使用每次约10个CFM的空气振动器，它们将需要大约2.5 HP或更大来产生与类似的电动振动器相同，这可能使用约0.25-HP输入能量。

空气振动器用于保持产品或包装的移动或分离，例如，在密封前保持盖子分离。如果植物使用每次约10个CFM的空气振动器，它们将需要大约2.5 HP或更大来产生与类似的电动振动器相同，这可能使用约0.25-HP输入能量。除了铸造砂模作业外，空气振动器几乎可以用电动更换。

振动器

表4.

✅r.Ecomended项目（＃4）

用电机替换两（2）个空气驱动的压缩空气振动器。

目前使用的压缩空气	14 CFM.
减少压缩空气	14 CFM.
从空气流量减少可恢复的节省	$ 162.51 CFM / YR
总能源回收项目	每年2,275美元
估计项目成本	1,000美元