钢筋厂压缩空气系统项目的经验教训
钢厂有许多大小和形状。自铁器时代以来，人类已经改进了将铁矿石转化为无数钢铁产品的技术。数以千计的合金、等级和形状在专门的工厂生产。一般来说，按SIC代码可分为四类:
- 3310钢铁厂，高炉和轧钢精轧机
- 3312钢铁厂、高炉和轧钢厂(焦炉)
- 3317钢管和管
- 3320钢铁铸造厂
本文中的钢铁厂是一个滚动的“小钢铁厂”，一个熔化废钢回收和生产钢筋的设施，为建筑工业。它符合SIC代码3310。世界各地有很多这样的工厂，为当地社区提供环保的服务和产品。他们从当地回收废弃钢材，利用当地产生的电力，用钢筋支持当地的基础设施项目。
除了电弧炉的巨大电力负荷(这是一件可怕的事情!)，钢筋工厂的第二大电力负荷是压缩空气系统。它不仅运行成本高，因为移动沉重的产品需要大量的负荷，而且它对一个一天24小时，一周7天运行的工厂的连续运行是必不可少的。在任何重型制造过程中，压缩空气都是“制造业的肌肉”，为自动化机器提供动力，而这些机器过去是牛、人和蒸汽动力所做的事情。更人性化、更有成效、更有效率地去做。
为钢筋厂升级压缩空气系统项目不是一个简单的项目。正确的团队是成功的关键。真正的系统升级需要一个真正的团队，能够映射到真正的组织和工厂真正的技术挑战。本文将讨论压缩工程处理的一个全面的、耗资140万美元的项目。
理解组织的挑战
没有什么行业是“完美的”，尤其是钢铁制造业。在美国，大多数组织同时面临着合并和解体的双重挑战。他们是大型国家或全球性公司的一部分，影响政策、实践和预算。但是他们没有得到中央对项目实施的支持。
地方工厂从功能和资源层面独立运作，但有公司监督，这通常是弊大于利的。从历史上看，大多数早期在美国建造的工厂都是由个人拥有和运营的，在当地决定人员配备和预算。一个工厂有一个“工厂工程师”，不管这个人是否有工程师学位。一个钢铁厂的工厂工程师是制造这种特殊钢材的工匠。他们的工作是优化生产，用工程技术支持操作和维护。通常，他们会得到拥有专业技术的公司工程小组的支持。新设施改进的设计大部分是内部完成的。如果一个工厂的工程师需要购买什么东西，审批和购买的过程是精简的。供应商和工厂工程师有灵活的团队合作，每个人都知道自己的位置。
通过整合、收购和监管，许多钢铁厂已成为一家大公司松散的聚合体，本地资源更少。像钢筋厂这样的小型工厂可能没有本地的工程技术。那些拥有设备工程人员的大公司往往把他们的工作重点放在项目管理而不是设计上。
工程师们经常忙于无附加值的管理和会议，因此有必要将工程设计和分析外包出去。然而，这些公司的采购系统通常没有建立良好的外包工程，并倾向于由母公司的政策推动当地工厂。他们在条款、保险、安全等方面受到越来越多的限制。这使得可用于外包服务的公司越来越少。此外，内部项目工程人员的流动使得维护系统如何工作(或不工作)以及如何修改的公司记忆变得困难甚至不可能。
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两个操作合一
本文所讨论的钢铁厂是两种操作，一种是废钢回收厂，称为“熔炼厂”，另一种是钢筋厂，称为“轧钢厂”。他们没有本地或远程设备工程人员。然而，他们有一个忠诚和技术知识渊博的轧机维护主管，他能够得到一个项目的批准，以及一个机械主管，他能够管理这个项目。
梅尔特有自己的维护管理，但退一步，让轧钢厂为他们提供空气和运行项目。这是成功的关键。如果没有权力和责任的集中，系统可能很容易变得“巴尔干化”，有两个独立的项目批准、系统设计和项目。决策的整合要好得多，为整个站点提供一个基础设施，为所有站点提供最大的可靠性和效率。
这家工厂的采购制度是由一家大公司规定的，要求的条款和条件是很难满足的。这导致至少两个在审计阶段接触的设备供应商退出。对工厂来说幸运的是，能够遵守条款和条件(T&C)的剩余供应商非常有能力。此外，当地工厂有足够的自由支配资金来购买一些工程援助和仪器仪表以外的主要合同与设备供应商，使用非常合理的T&C，一个小公司可以遵守。
解决系统的复杂性
压缩空气系统非常复杂，需要运行整个磨机，因此需要同时处理所有部分，以最大限度地提高效益。该工厂的系统由3台440hp润滑螺杆式空气压缩机、1台6000 scfm无热再生干燥机、12,000加仑的存储设备和一个自动化系统组成，如图1所示。在初步扫描中，这似乎是一个有效设计的系统。它有多个空气压缩机，控制，足够的存储，和潜在的有效干燥。然而，一项详细的审计显示，仅在供应方面，每年就有超过217.5万千瓦时(14.9万美元)的节省机会!
图1所示。压缩空气系统
维修管理完全不知道节能的机会，并引入了一个顾问试图寻找一些成本节约，同时解决他们的主要可靠性问题:
- 无空压机冗余。所有三个空压机都在生产期间运行，因此常规维修非常困难或不可能。这导致了他们的性能下降。这些空气压缩机在新的时候具有最佳的效率，但在操作时，其中两台效率降低了。
- 没有干衣机冗余。有一个大型烘干机，控制问题和性能差，也有过时的部件。因此，它永远不会被关闭进行维护。
- 压缩机室布置不良。所有三台风冷空气压缩机都被挤在一个黑暗的房间里，空气压缩机与墙壁之间只有大约三英尺的距离。限制性的管道把冷却空气带进带出。
以后的文章将更详细地描述审计和发现。当然，有多种方法可以解决这些问题，包括维修和改造现有设备。在这种情况下，工厂需要新的空气压缩机，所以一个新项目是合理的维护和能源基础。
这些挑战都被新的集中式、高效的系统设计所克服。我们的独立审计核实了节省的费用。该系统最终节省了13.6万美元/年的电力，占预期节省的91%。审计后的流量计算与计算出的基线流量完全一致(没有干燥器吹扫峰值)，因此，空压机的大小决定了其最佳运行位置。改进后的系统有以下几个部分:
- (1) 400马力vfd驱动两级油润滑螺杆空压机，远程风冷冷却器。
- (2) 300马力定速两级油润滑螺杆空压机，远程风冷冷却器。
- 3000加仑的湿储存和3800加仑的干储存。
- 除雾器。
- 双干燥系统，冬季再生，其他月份冷藏。
- 主控制系统。manbetx客户端12-5下载
包括新压缩机室在内的项目总费用约为1,401 000美元。一项公用事业奖励约为53.7万美元，而一个全新的、20年寿命的系统的最终回报是6年。
有效的项目管理
这样一个复杂的项目怎么能在不到6个月的时间里被确定和批准?在没有工程人员在场的情况下，如何在短短15个月内完成?有一些关键因素和其他因素造成了这种差异:
- 轧钢厂维修管理员和机械管理员。
- 当地公用事业公司西雅图市光。
- 公用事业需求侧管理计划:波恩维尔电力管理局能源智能工业。
- 设备供应商:罗杰斯机械公司
- 技术顾问:Compression Engineering Corp。
以下是导致该项目成功的过程:
1.参加公用事业和DSM项目的会议，选择审计公司
这家工厂对他们的系统有足够的担忧，他们已经计划聘请一名顾问进行研究。当他们发现顾问将由公用事业公司提供资金时，一项研究开始了。如前所述，详细的研究产生了重要的发现，并采取了行动。这里先停下来，反思一下独立研究或“审计”的价值。特别是干燥机的发现，它们对空压机尺寸和可靠性的影响，可能不会被发现，空压机尺寸满足虚假峰值4,400 scfm可能已经被尺寸。一个典型的研究，是一个空气压缩机分销商的销售团队的一部分可能不会做得如此彻底，因为这是一个定制的审计。然而，一些空压机经销商确实改进了他们的审计团队，所以我的偏见(作为一个独立人士)对一些人来说可能不公平。如果您更希望得到他们的审核，我建议您检查您的公用事业DSM程序，以获得一个客观的评估他们的能力。
2.审计
在确定范围访问后，为供应侧审计制定了详细的计划。选择一个工厂的停机时间来开始审计，这样就可以进行空压机和干燥机的测试。在空压机更换审核中，如果可能，空压机的实际容量是有价值的。由于没有流量计的抽点，一种创新的减法被开发。在排气口安装流量计，在压力恒定的稳定泄漏负荷期间，每个空压机都满载。最高排气流量的空压机是最大的容量，并假定是在原始规格。其他的则根据需要稳定的较低的通气口流量递增降低。此外，用流量计测量了熔体和轧制之间的交叉流动，以开发设施两侧的轮廓。
在制定了基准之后，严格的模型计算了每个措施的节约。多点曲线的性能曲线，调整的交替压力等，是分析的一部分。一份书面报告，介绍调查结果、节省、系统改进、预算成本和经济分析。开发了集中和分离熔体/轧钢系统的选项。幸运的是，工厂选择了集中式。
3.设计
工厂维护主管与压缩工程公司及其承包商签订合同，开发管道、机械和控制逻辑设计。这是交付给罗杰斯机械公司，谁设计和建造定制包装。对电机、启动器、控制装置和远程冷却器的特殊要求也被纳入其中。
4.购买和制造
供应商必须管理采购数百个部件的复杂过程，其中许多部件必须由专门从事空压机系统设计的工程师指定，并组装和测试大型复杂空压机滑块。罗杰斯机械公司的工作值得称赞。在许多复杂的项目中，有一些启动挑战和组件必须被替换，但它们很快得到了解决。
5.建设
轧钢厂的机械主管在施工方面做得很好。必须安装新的变压器，进行建筑改造，安装复杂的管道，安装机械，安装控制装置。在新系统的测试期间，为了确保旧的空气压缩机系统(和一个干燥机)可用，我们付出了巨大的努力。
6.测试和调试
压缩工程公司为罗杰斯机械公司的空气压缩机和系统制定了计划并监督了性能测试。旧的系统被保留在原地，这样就可以使用假负载进行完全的离线测试。控制是基于峰值和最小流量以及之间的转换进行调优的。干燥机切换算法被提炼和测试。这是整个过程的重要组成部分。如果没有适当的监督和执行系统调试，超过一半的节省就会被搁置。一个典型的公共事业合同能源工程师(不是压缩空气专家)在供应商完成之后进行典型的测量和验证(M&V)，将不知道如何“调试”系统。我们发现，如果没有压缩空气专家能源顾问参与调试，之前项目绩效无法如期实现。
经验教训
本文讨论了一个钢铁厂综合压缩空气供应项目的组织挑战、系统复杂性问题和项目管理问题。以下是我们学到的经验教训:
- 如果没有工厂设施工程人员，就需要“外包”工程流程。首先是审核，然后是设计，最后是调试。如果工厂/工厂有工程师，审核员可以也应该参与，但必须与工程师合作。他们通常仍然需要外界的帮助。
- 如果采购和/或付款条件要求是严格的，选择一个供应商，它可以满足这些要求，并提供在审核中确定的所有东西，并能够彻底地测试它。如果您可以从多个供应商购买，您可能会有更多的财务杠杆，但可能会有更少的技术支持和潜在的冲突和差距。
- 考虑具有足够摆动能力的VFD空压机，以覆盖生产过程中正常的气流变化，而不会“撞击”基载空压机。
- 如果再生吹扫干燥器使用，关闭冷却吹扫和趋势露点。这不太可能会产生问题，但如果真的产生了问题，趋势会显示出来。
- 在生产空气压缩机和干燥机的工厂进行全面的测试。如果可能，在新系统完全测试并运行电厂几个月之前，保持旧系统。
- 请有资质的专家压缩空气顾问进行初始审核、系统设计和调试。顾问需要在系统评估、分析和设计方面非常有经验。有一个地方可以做一个简单的审计，销售工程师可以自己做。这样规模和复杂性的系统不在其中。
更多信息，请联系压缩工程公司总裁Tim Dugan，电话:(503)520-0700，电子邮件:Tim.Dugan@comp-eng.com,或者访问www.compression-engineering.com．
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