百事可乐装瓶厂升级无油压缩空气系统
位于马尼托巴省温尼伯市的百事可乐装瓶厂在两个单独的项目中升级了其主要的100 psi压缩空气系统和600 psi PET装瓶系统。系统的改进为公司节省了维护和电气运行成本，甚至减少了一些冬季供暖需求。
背景
第一个项目始于几年前，当时由于空气压缩机的老化，需要更换100 psi的压缩空气系统。以前的机组为100 hp定速机组，以调制和加载-卸载模式组合运行。该系统使用标准压缩空气过滤器和非循环空气干燥器。在正常运行期间，由于系统中的压差，设备压力范围从高107 psi到低78 psi。工厂已经对其系统进行了一些改进，消除了灌装线上的压缩空气干燥，并在周末关闭了主压缩机（使用了一台小型往复式压缩机）。电厂工作人员对更新压缩空气系统以提高效率感兴趣，并且听说了电力公司提供的激励措施，因此他们要求进行一些能源分析。
图1:发现系统运行效率低下，注意往复式压缩机运行时，空压机安培从70降至几乎为零。点击在这里扩大。
初步评估
在100 psi系统上安装了数据记录器，这表明由于空气压缩机控制类型和缺乏足够的存储接收器容量，压缩空气系统运行效率低下。该系统在管道、空气干燥器和过滤系统上也有一些显著的压差。泄漏量估计为平均流量的27%，计时器式冷凝水排水管造成了流量浪费。预计能源消耗为每年74.6万千瓦时，约占设施总电力成本的11%。该公司预测，如果安装VSD压缩机，再加上其他改进措施，可以节省35%的运行成本。
此外，还对600psi PET吹瓶系统进行了初步评估。该系统使用一个600马力多级水冷往复压缩机来供应生产塑料饮料瓶的系统，首先通过一个制冷空气干燥器来输送空气。该系统被认为是对电厂能源成本作出重大贡献的项目，主要是通过高峰需求收费。最初没有做任何工作，但几年后进一步的测试发现，该系统和相关的蒸发冷却系统消耗了1,425,000 kWh，对设施电力需求的峰值为425 kVa。
图2:600hp 600psi PET空压机消耗了大量的功率。
升级储蓄的计算
对于100 psi的系统，当地电力公司Manitoba Hydro能够帮助计算通过各种升级选项所能节省的成本。每个选项都有相应的奖励，工厂维修经理使用奖励来帮助决定要购买的空压机类型和能源效率选项。这是基于正在考虑的压缩机的CAGI数据表数据，以及估计的压力和功率减少。计算是通过Manitoba Hydro开发的电子表格完成的。本署选择了下列能源效益措施:
- 购买了一台新的100hp变速空压机，消除了空载功耗的浪费，降低了空压机目标压力，降低了空压机功耗
- 安装了一个循环空气干燥器，以减少制冷压缩机的消耗，这是基于流经干燥器的空气流量，而不是像在非循环干燥器中那样持续运行
- 安装了一个1060加仑的接收器，以稳定工厂压力波动，减少压缩机循环
- 安装了流量控制阀，以降低工厂的平均压力和浪费的人工需求
- 安装了除雾器过滤装置，以显著降低过滤对系统压降的影响
- 对空压机室管道进行了升级，以降低压力损失
- 安装了无空气冷凝排水管，以减少压缩空气的浪费
- 压缩空气泄漏已修复
- 安装了一个通风系统，在寒冷的冬季将压缩机的热量重新定向到工厂
采用热回收通风系统，节约了冬季天然气成本。
图4:VSD空压机控制提高系统效率。
PET系统的压力、流量和功率数据显示，现有的空压机负荷过大。几年后，过高的维修费用说服工厂人员对这个系统做些什么。由于压缩机太大，压缩机冷却系统也过大，由于循环泵是通过节流控制的方式，消耗了大量的额外功率。电力公司和百事公司工程也研究了从瓶成型机回收高压压缩空气作为低压空气的可能性。吹瓶机制造商(Sidel Inc.)有一个高压压缩空气回收系统改造现有的吹瓶机(高压回收的更多信息在这篇文章）.基本上,使用的一些500 - 600 psi空气形成一个饮料瓶可以在100 psi捕获用于内部吹瓶机的气动回路和多余的美联储主要100 psi系统减少低压压缩机的功率。
在PET系统上实施的改进措施包括：
- 选择了一个空气压缩机系统，该系统使用125 psi 145 kW无油压缩机，并将其送入一个单独的高压105 kW增压压缩机，减少的总千瓦数降低了能源和需求成本
- 新系统采用压缩式热干燥剂空气干燥器，以节省干燥器功率，干燥器位于压缩机组件内部，节省占地面积
- 安装了一个1060加仑的高压储罐，以稳定压力并减少压缩机循环
- 使用VSD控制对冷却系统进行了重新设计
- 采用无空气高压冷凝水排水管
- 安装了一个高压回收系统，以补充来自吹瓶机空气的100 psi系统
图5：安装一个较小的无油旋转螺杆空气压缩机，带有压缩干燥器的热量，节省了PET系统的能源。
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图6:新的PET系统大大减少了电力账单上的需求和能源。储蓄的结果
电力公司在调试结束时对这两个项目进行了验证。总的来说，每年节约806000千瓦时，天然气消耗量估计为97亿立方米三. 与基本情况下的能耗相比，100 psi系统节省了35%的运行成本，非常接近公用事业公司预测的水平。PET项目节省了38%的电力运营成本和可观的年度维修成本。PET项目的节约对设施需求费用产生了如此显著的影响，以至于需求的减少非常明显，这在能源项目中并不常见。图6显示了结果，在由于生产水平的原因，月度能源没有逐年减少的月份，由于PET压缩机尺寸较小，工厂峰值需求仍然较低。
结论
该项目显示了公用事业能源计划的价值和压缩空气基线的测量。在这种情况下，公用事业公司拥有优秀的压缩空气技术支持，并能够执行一些自由压缩空气评估，以分析系统如何工作。评估后，公用事业公司继续参与该项目，并支持百事可乐工厂运营和工程部帮助计算各种不同压缩机选项和其他能源措施的节约。随后，公用事业公司提出了重大的能源激励措施，在本案中超过159000美元，以帮助支付购买额外节能设备的额外费用。这些项目每年仅在能源成本方面就节省了6万多美元。
欲了解更多信息，请联系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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