金属制造商保持压缩空气需求低

Enduron是一家位于加拿大温尼伯的家庭式合金制造商。该公司专门为OEM和系统集成商制造精密组装定制件。自1997年以来，随着对其高质量制造的需求增加，该公司的规模和产能稳步增长。多年来，许多新的数控机床，激光切割机和粉末涂层喷涂操作已经增加，但随着所有的扩张，设施惊人地保持了工厂的压缩空气消耗低。这是通过遵循优秀的“最佳实践”压缩空气效率原则和保持系统浪费来实现的。超声波泄漏检测和流量计量设备的常规使用使泄漏水平保持在较低水平，甚至在一些与压缩空气无关的领域产生了一些令人惊讶的结果。

这种VSD空压机改变内部螺杆的速度，以匹配流量输出到负载。

背景

理查德·克拉森(Richard Klassen)自1997年起担任公司总裁。1999年，他第一次与当地电力公司曼尼托巴水电公司(Manitoba Hydro)联系有关他的压缩空气系统。“当曼尼托巴水电公司首次宣传智能电力项目，并主动提出向我们展示如何减少能源消耗时，它似乎好得令人难以置信。一家公司为什么要减少销售呢?”克拉森说。“我还是试了一下，发现它们很快就能找到节约能源的简单方法。他们向我们展示了如何更好地利用现有的空气压缩机设备，并立即开始省钱。那是15年前的事了。”

当时，压缩空气系统由两个小型10 HP往复式压缩机组成。两者都是维护头痛。植物负荷增加到压缩机定期超过最大额定义的点，导致低压事件，并且这些单元经常过热。热，油性空气生产的机器难以干燥和过滤，造成植物的空气质量问题。

它决定了植物压缩空气系统需要提升和容量增加。用供应商检查后，选择一个小型30 HP润滑螺杆式压缩机，使用类似的型循环冷藏空气干燥器。“我们超越了我们的压缩机，当我们升级时，我在购买新的压缩机时没有与Manitoba Hydro咨询的错误，”Klassen说。“结果是大量的容量，但操作成本更高。”

发现

安装后，邀请Manitoba Hydro评估新压缩机的效率。放置数据记录器以测量和计算系统电源输入，并计算所得到的植物压力水平。从这些测量，系统审计员能够确定系统耗电约253,000千瓦时或近五倍的消耗，以往复往复式压缩机的消耗，占植物总电力消耗的40％。

这些结果出乎意料，但在从往复式压缩机转换为螺杆压缩机的系统中并不少见，特别是在低效率控制模式下运行的负载较轻的螺杆压缩机系统中。对更改原因的解释如图1所示。这是一个简化的功率与流量曲线的各种空压机控制类型。之前的压缩机处于启动/停止模式运行。这种模式有一个非常线性的功率下降时，压缩机产生的流量低于其额定容量。然而，新压缩机是以调制模式运行的，这是润滑螺杆压缩机运行效率最低的方式(图2)。我们下次升级时没有犯同样的错误。”克拉森说。“他们帮助我们了解什么是新的，什么是有效的，同样重要的是，什么技术在我们的环境中是可靠的。他还建议我们将空气系统分成不同区域，并安装关闭阀，以迅速隔离泄漏。”

图1所示。往复式空压机在“启动/停止”模式下的能量输入远低于调制模式。

图2。在调制模式下，输入电流随流量的变化很小。点击这里扩大。

能源预测

能源审核员审核数据，如果压缩机控制模式更改为加载/卸载，则可以获得节省的节省。但是，在此之前可以进行一些额外的存储接收器，所需的容量需要添加。如图1所示，带有小罐的负载/卸载操作的电源曲线比调制模式更有效。审计员推荐的储存容量约为1,200加仑的总，约10加仑的压缩机输出量。这种储存水平显着减慢了负载卸载循环，允许减少压缩机每小时吹口，减少浪费功耗。

此外，新的压缩机控制器有一个内置的算法，允许在轻负荷时一些启动/停止操作。减少压缩机空载运行时间，降低整机功耗。在这种模式下，压缩机排气时需要一个宽的压力带，大约20至30 psi，如果允许压缩空气到达工厂，就会影响压缩空气动力过程的运行。因此，建议使用气动控制的压力/流量控制阀，将工厂压力限制在不高于98 psi。该装置稳定了压力，节省了人为的需求。供给未经调节的压缩空气需要的压力高于必要的会造成人为的需求。审核员估计，这些措施，连同泄漏减少，将减少压缩空气系统能源消耗50%。

图3示出了具有大存储和压力/流量控制的压缩机的操作。排出压力的摆动受压缩机的压力等级的限制。排出压力不能高于125psi，压缩机的最大满负荷，不低于约100psi，最小所需的植物压力。当条件指示每小时的条件超过4时，压缩机在负载/卸载模式下运行，但是控制允许在可能的情况下进行一些停机。这些即时关闭限制了通过在卸载条件下运行的功率，消耗大约35％的空气压缩机全负载功率，即使在没有压缩空气的同时也是如此。

图3。调整设置和额外的存储容量允许空压机在负载周期之间关闭。点击这里扩大。

确认

在安装了接收器和流量控制器后，数据记录器再次安装在系统上，实际节省了63%的运营成本，高于预期。除了由于更好的控制所带来的变化外，工厂人员将泄漏修复到较低水平，并在晚上和周末不需要时关闭空压机，从而减少空压机的运行时间。安装一个循环制冷空气干燥器也有助于节省开支。因此，Enduron从Manitoba Hydro获得了巨大的经济奖励，使得整个项目在不到两年的时间内就获得了回报。

正在进行的流量维护

自该项目的早期阶段以来，Richard Klassen已经意识到压缩空气的高成本，知道典型的空气工具消耗大约七到八倍的直接驱动电动工具的成本。他也热衷于保持他的泄漏水平，因此他可以最大限度地减少他的压缩空气成本并保持他的空气压缩机的尺寸。许多次生产工人要求压缩空气动力手动工具以特定处理功能，但在确定能源成本之后，典型的决定是在可能的大部分地区使用电动工具。工厂维护人员还充分利用了其电力公用事业的超声波泄漏探测器贷款计划，定期借用为聚焦泄漏检测闪电贷款单位。

多年来，公司的成功需要一些建筑扩建和一些重要的生产机器的增加，然而，不是增加他们的空压机的大小，公司实际上发现它可能减少总的空压机马力大小。

房间隔缺损的安装

原来的润滑螺杆空压机成本低，寿命有限。数年后，Enduron开始寻找更新、更高效的版本。额外的数据记录显示，尽管增加了存储，负载/卸载空压机控制仍然使空压机在卸载状态下消耗了约39%的功率。在过去，这方面没有什么可做的，但技术的变化使其有可能显著改善。他们的空压机供应商提供了VSD版本的高质量空压机产品线。

这看起来对enduron具有吸引力，特别是在考虑电力公用事业时，可以通过额外的激励资金来支持变革。采用较小的25 HP可变速度驱动控制空气压缩机，用于植物中的主空气压缩机。VSD单元随着内部螺钉的速度而变化，以将流量输出与负载匹配，保持压力恒定，同时消除任何卸载的空气压缩机操作。该安装持续了未来需要额外的设备升级，此前已经完成，从之前的基本情况下保存了62％的项目投资回报1.7年。

约10psi的压力差被维持在大储存罐中高的流动事件超过了空气压缩机的容量的情况下。

变速驱动空气压缩机不需要这样的大存储器以有效运行，但是具有这种大尺寸和压力/流量控制器的罐，对延挡系统的操作具有很好的益处。植物负载曲线在峰值生产期间有几个瞬态的高流动事件。在具有小储存的典型系统中，这些事件将导致需要操作第二空气压缩机，增加峰值电力需求费用和消耗额外的能量。但是，由于大约10psi的压差保持在大储罐中，如果高流量事件超过空气压缩机的容量，则可以在不运行任何空气压缩机的情况下从存储器供应空气。图4显示了在植物中没有经历的低压事件发生这种情况。

图4。使用更大的存储允许空压机关闭之间的轻负荷，节省电力。点击这里扩大。

流量计量福利

作为第二个项目的验证的一部分，Manitoba Hydro安装并资助了热质量流量计，以留意整个系统流动。该仪表被发现是追踪压缩空气使用量和测量植物泄漏的绝佳工具，每当非生产时间的流动增加到不可接受的水平时，泄漏修复都会发起泄漏修复。“水电推荐我们在我们的航空供应系统上安装流量计，他帮助我们找到了一个合适的流量计，”Richard Klassen说，“我们惊讶于我们的系统泄露了多少。

他推荐的阀门区域和廉价的超声波探测器帮助我们立即追踪原因。我们的泄漏率显着下降，并持续注意力保持较低。我们也感到惊讶于使用某些应用程序的空气。例如，我们使用压缩空气鼓泡器来搅拌铬酸盐预处理浸渍罐浴。当我们意识到它使用了多少空气时，我们开始调查更节能的搅动系统，并沿途要求化学品供应商提出推荐。他们说搅拌不是必需的，气泡实际上缩短了浴缸的生命。测试确认搅拌是不必要的。我们关掉了起泡器并将空气消耗减少了6％。这真的会随着时间的推移而增加。“

延杜隆发现了这种米的另一个优异的使用，在监测其氮气和其他焊接气体使用中。“我们决定尝试在我们的氮气系统上为激光切割机进行流量计。这些是压缩空气表的高压，特别校准版本，所以它们更昂贵。一旦我们安装了它们，我们发现一个激光器上的卡住阀门已经可疑大约两周，而另一个在另一个机器安装以来，另一个泄漏泄漏。“Klassen说。“流量计的回报不到两个月。我们的下一步是弄清楚如何远程监控流量计，并在流量超出运行参数外发送消息。这将使我们将来会更快地发现问题。“

持续的监控

不时监测植物空气压缩机的操作以确保系统的效率。最近Richard Klassen正在审查他的植物电荷，以确定是否有任何添加能力的潜力。在测量VSD空压机的操作时，他注意到在非生产负荷期间的预期amp比预期的amp。结果，压缩空气审核员放置了系统周围的数据记录器。数据记录器显示出调整空气压缩机的方式存在问题。该装置已开始在低流量下调节，显着影响空气压缩机的效率。调整是可能的，并且空气压缩机返回到以前的条件。这是一个良好的提醒，定期检查任何系统操作的值。

结论

根据这些发现，我们可以形成以下结论：

• 从往复到螺旋空气压缩机的转换会导致压缩空气消耗显着增加。
• 调制控制的使用效率低下。
• 在负载/卸载模式下添加大存储和操作可以节省大量的运营成本。
• 使用VSD控件可以节省更多。
• VSD空气压缩机可以从大型储存和压力/流量控制的安装中受益，其中峰值流量超过空压机的容量。
• 关注负载减少和泄漏修复可以减小所需压缩机的尺寸，并保持压缩空气运行成本低。
• 流量计是跟踪压缩空气和其他气体的非常有用的工具。
• 正在进行的压缩空气监测可以检测需要干预的系统问题。

有关更多信息，请联系Ron Marshall，Marshall压缩空气咨询，电话：204-806-2085，电子邮件：ronm@mts.net。

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