钢铁厂能源审核包括空气压缩机性能测试|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

作者:Eric Lee, EnSave Inc.高级工程师

位于佛蒙特州里士满的能源审计公司EnSave最近对一家美国领先钢铁制造商的两家工厂进行了压缩空气审计。这两家工厂都是熔化、铸造和轧制钢材的工厂，以生产各种产品，包括:螺纹钢、商用钢、扁钢、圆钢、栅栏柱、槽钢、槽钢、钢角、结构角和结构槽钢。这些产品用于不同的市场，包括:建筑、能源、交通和农业。两家工厂提供100 psig的压缩空气，用于各种应用——从光学传感器冷却到用于成品堆积的气缸。

A工厂的净年生产能力为36万吨/年，B工厂的净年生产能力为50万吨/年。EnSave在2013年夏天与A电厂合作，作为公用事业能效项目的一部分，该项目为审计报告提供成本分摊，以及实施激励措施。在对A厂进行研究后，钢铁公司认识到压缩空气能源效率的价值，并与EnSave签订合同，根据估计节省的优点为B厂提供能源审计。这说明了压缩空气审计的高价值，为工业客户提供快速、成本效益高的能源节约。

EnSave的系统方法假设一个“空白板”，包括对供求两方面因素的回顾。这种方法使EnSave能够发现以前被忽视的多个压缩空气机会。许多工厂认为，只要有足够的流量和压力来满足生产需求，他们的压缩空气系统就可以按设计的那样运行。在现实中，所有的控制策略都是出于最好的意图而制定的，但随着时间的推移，会由于一些原因而偏离方向。仪表可能漂移，压缩机性能可能恶化，硬件可能失效，工厂的需求可能与最初的设计不同。

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“所有的控制策略都是出于良好的意图而制定的，但随着时间的推移，会由于一些原因而偏离方向。仪表可能漂移，压缩机性能可能恶化，硬件可能失效，工厂需求可能发生变化。”

- Eric Lee, EnSave Inc.高级工程师

审计的一个已被证明特别有益的组成部分是对整个设计范围内的压缩机进行性能测试。这种对压缩机测试的关注为压缩机的更换、控制维修和修改以及泄漏减少程序的开发带来了许多意想不到的机会。本文的重点是强调其中的一些“惊喜”。

压缩机容量和控制问题

A厂的压缩机已经使用了4年，位于一个中央机械室;B厂的压缩机已经使用了15年以上，位于两个机械室。两家工厂都实行24小时轮班制，14天的周转计划。

A厂有三台500马力旋转螺杆压缩机，采用主从式控制。其中一个压缩机作为主控机，其余的压缩机由主控机控制在一个定时超前滞后序列上。所有压缩机均为有载/空载压缩机，每10 - 20秒循环一次。

B厂的压缩机由主控制板控制，并根据需求进行实时压缩机分级。使用中的6台螺杆压缩机采用两个基本负载单元和四个微调单元。压缩机位于两个压缩机室，五个在一个，一个在另一个。虽然主控制器的设计是为了最大化系统的效率，但仍然有多个部分负载的修整机在运行。

电容问题推高了成本

以A工厂为例，对系统组件的初步审查显示，设备的尺寸不匹配。三个压缩机的额定容量相同，分别为2187 cfm，总连接容量为6561 cfm，而干燥机的额定容量为3816 cfm。该系统设计为两个压缩机运行，一个在备份，这是如何发现的系统。只有两个压缩机，全流量是4374 cfm。为了确认压缩机的能力，在已知的管道和湿侧接收器组成的固定体积下进行了泵送试验。

根据泵送试验的结果，确定压缩机在设计能力下运行，并且在满流量时超过额定干燥器能力的15%。由于压缩机是满载或卸载的，因此可以确定压缩机的短周期与干燥机之前系统电容的缺乏直接相关，这减少了压缩机的实际有效控制带(图1)。

图1:有效控制带与压缩机负荷循环的影响

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为了解决这个问题，我们考虑了两种选择:增加湿侧接收器的电容，或者安装一个变频驱动器(VFD)压缩机，这样可以更紧密地响应需求，而不会使干燥器超载。该公司选择安装一台VFD压缩机，并根据泵升测试结果，更准确地建议将压缩机体积缩小至350 hp。这一措施每年可节省789,346千瓦时。

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“我们选择安装一个VFD压缩机，根据泵升测试结果，可以更准确地建议将压缩机的功率降至350 hp。这一措施每年可节省789,346千瓦时。”

- Eric Lee, EnSave Inc.高级工程师

性能测试识别系统低效

在装置B的情况下，主控制最初是通过匹配装置需求(由压缩机的额定性能和系统的压力衰减率定义)来设置压缩机的实时分段。因此，压缩机的排序是基于压缩机按照最初指定的方式运行的。考虑到这一点，我们在现场对所有6台压缩机进行了流量-大气测试，以确认压缩机的全负荷性能和控制响应。

采用低压孔板流量计对压缩机进行了气相流动试验，测量了压缩机的气相流动性能。根据CAGI的定义，该数据在14.5 psia、68°F和0%相对湿度下修正为scfm。

表1:全负荷测试结果总结
压缩机	CA1	游离钙	CA3	CA4	CA5	CA6
额定功率(hp)	200	200	300	150	300	150
实际电机(hp)	200	200	350	200	350	150
控制类型	变量端口	变量端口	变量端口	变量端口	变量端口	变量端口
额定流量(acfm)	866	866	1300	650	1521	760
额定压力(psig)	One hundred.	One hundred.	One hundred.	One hundred.	One hundred.	One hundred.
测试压力(psig)	105	98	90	111	96	102
测试流程(scfm)	744	791	1025	721	1369	722
修正流量(scfm @ 100 psig)	803	777	935.6	790	1241	735
测试峰值功率(kW)	179.9	155.2	230.1	142.1	260.2	129.9
服务因素	1．21	1.04	1.03	1.27	1．16	1．16
流方差	-7%	-10％	-28%	22％	-18%	-3%

基于全流量结果，可以看到6台压缩机中只有2台的变化小于额定性能的±10%。此外，它似乎一个压缩机(CA4)是完全重建的一个airend，不符合原来的规格，和电机的大小，以适应它。

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“根据全流量结果，6台压缩机中只有2台的变化小于额定性能的+/- 10%。此外，似乎有一个压缩机是完全重建与airend不符合原来的规格。”

- Eric Lee, EnSave Inc.高级工程师

除了测量的性能差异外，还注意到下列机械修理的改进:

CA1、CA4和CA5上的可变端口控制没有适当卸载，因为测试期间需求下降，压力继续上升。
CA2卸载，但在测试期间显示了大量的不稳定性，这带来了问题的进口控制，可能会影响压缩比。
CA6具有可变端口能力，但被设置为进口调制机。

这些在测试期间的观察结果导致了建议，包括修复现有的压缩机，更换性能较差的压缩机，并重新编程的主控制，以更好地反映压缩机的性能。这些措施节省了992,727千瓦时。

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储蓄

如果把所有措施都包括在内，这两个项目共节省了2,977,259千瓦时。对于本文，只列出了与性能测试确定的度量相关的节省。在没有任何公用事业激励措施的情况下，总共节省了1782073千瓦时，总简单回报为4.3年。

关于EnSave公司。

EnSave工业能源效率组的负责人在其职业生涯中一直与客户合作，制定具有成本效益的能源效率战略。我们的工程人员帮助弥合管理人员和维护人员之间的差距，提供一个明确的、可衡量的节能解决方案。在EnSave，我们知道仅靠卓越的工程专业知识是不够的。我们的客户需要并值得一个理解他们业务目标的合作伙伴。

自1988年以来，EnSave的工业集团已经实施了数百个工业能源效率项目。对大中型工业场地的评估包括食品加工、初级金属、航空航天、汽车、石化等。我们在能源效率(包括压缩空气、泵送系统、制冷、电机、照明)、能源优化、测量和验证、设计基础、调试、改造调试、项目管理、能效规范和标准以及可持续规划等方面拥有广泛的经验。万博足球网站

EnSave还保留了一个农业实践领域，重点关注美国农场的能源效率、环境管理和可持续规划。万博足球网站EnSave是农业能源效率项目的主要设计者和执行者。