开放式系统评估部分2.石油化工厂优化离心式压缩机

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该设施

这家大型石化工厂雇佣了400名员工和承包商。该遗址占地近900英亩。液化天然气被用作工厂生产乙烯的原料，乙烯是世界上使用最广泛的石化产品。在过去的一年里，该公司经历了三十(30)次“关闭刮擦”，整个工厂因仪表空气系统的压力损失而关闭。在这次评估期间，我们的经验重申了我们的信念，即必须以开放的心态对待每一个系统。没有一个单一的、千篇一律的、适用于所有设施的系统评估方法。

该石化设备每年花费111万美元来运行压缩空气系统。该工地的混合电价为每千瓦时0.03美元。每年电力费用为471 000美元，压缩机租金/维修费用为639 000美元。系统评估发现，每年可节省74.3万美元，投资115万美元。这个项目的简单ROI是19个月。

该系统评估详尽地检查了压缩空气系统的供应和需求方面。本文的第1部分详细介绍了对供应端的改进。本文的第2部分将介绍需求端项目。由于文章篇幅的限制，我们只能详细描述几个项目。

压缩空气系统的成本降低可以是违反直觉的。在这种特殊的审计中，开放思维的价值被证明，因为该系统是用氮气替换压缩空气实际上是经济意义的。

需求系统概述

审计的目的是提高整个设施的可靠性。需求端的可靠性可以通过在整个设备的任何时候都有足够的空气压力和空气质量来定义。这一结果是供给侧运作和需求侧运作的函数。如果出现需求问题，如除尘器脉冲射流故障，它可以降低当地的空气压力。如果压缩机出现故障，任何备用压缩机启动时间过长，在这种情况下压力也会下降。

为了提高系统的可靠性，可以采取的措施主要是减少需求。需求的减少在三个不同的方面影响着系统:需求、分配和供应。

通过减少需求，特定部门的空气竞争较少。一个地点的沮丧将对该地区的其他应用产生较少的影响。因此，供应和分配系统将更容易满足可能需要的任何可能所需的流量。

需求减少也会对分配系统产生影响。较低的空气消耗意味着管道系统需要携带的空气量更少，从而减少了压缩机室与应用程序之间的压降。这种较低的压降意味着，如果压力保持在较高水平，则更多的空气最终存储在系统中，或者可以降低电站的压力设置。在一个有流量控制器的系统中降低压力意味着在空气系统中有更多的存储来满足高峰负荷。在没有流量控制器的情况下降低系统中的压力可以降低压缩机的工作压力，从而降低工作温度。

无论是否有流量控制器，降低系统压力都会降低大多数系统的总体需求。这种减少的需求减少了压缩机的占空比，在大多数情况下提高了可靠性。在许多情况下，这种需求的减少允许更少的压缩机在任何时间在线。这些额外的压缩机现在处于备份模式，如果控制正确配置，那么他们现在可以设置为在发生重大需求事件或另一个压缩机故障时快速联机。

此外，需求的减少减轻了烘干机和过滤器的负荷。在清理设备接近满负荷运转的情况下，减少的负荷可以改善空气质量。这也减少了整个清理设备的压降。

在某些情况下，需求的减少还会增强应用程序本身的可靠性。例如，减少除尘器的脉冲数或增加除尘器的空气质量最终会延长袋芯寿命。

因此，减少需求，实际上对可靠性改进非常重要。与此同时，它有助于创造财务回报，从而提高对本组织的财务项目的价值。由于以下图表显示，我们认为，可用的需求减少至少731厘米，可能与攻击性计划更高。

尘埃收集器

集尘器控制-在观察到的10个除尘器中，7个采用计时器控制，3个采用脉冲按需控制或清洁按需控制。基于定时器的控制系统面临的挑战是，如果它们没有与风扇控制联锁manbetx客户端12-5下载，那么不管袋子是干净还是脏，它们都会脉冲。在观察到的7个单元中，有6个单元仍在运行，尽管它们之间的水柱差为0或接近0英寸。增加按需清洁控制，并将其设置为3 - 5英寸或4 - 5英寸水柱之间的脉冲，将显著降低所有这些设备的需求，成本最低。按需增加清洁费用一般在每袋过滤器600至1600美元之间，这取决于现有控制系统的年龄。manbetx客户端12-5下载这个成本是NEMA 1型控制。目前尚不清楚除尘器控制是否需要额定NEMA 7职责。该项目假设至少5个除尘器将被改造为按需清洁控制。

其中三个配备了清洁随需应变控制的装置是通过计时器控制有效地建立起来的。这些单位在轨道车装载区和轨道车/卡车装载区。它们被有效地设置为按需清洁，因为它们的切割压力为0 psig，切割压力为2.5和4英寸水柱。左边显示了一个这样的例子。通过将此设置为0”，有效地使它成为一个基于计时器的控制系统，消除任何潜在的空气减少。manbetx客户端12-5下载

按需清洁操作还有一个额外的好处，那就是袋子的寿命。袋子看到的脉冲越少，元素持续的时间就越长。可以想象，通过增加这种类型的控制系统，可以使布袋寿命增加一倍或三倍，从而提高除尘器的可靠性，并降低其运行成本manbetx客户端12-5下载

工厂还可以采取另外两种措施来改善除尘器的运行。第一个动作是测量歧管的恢复。这意味着节流的供给空气到歧管，以便空气压力恢复到其最大之前的下一个脉冲发生。虽然这不会改变实际需求(即使用的气体分子数量)，但它确实减少了流向应用程序的流量。这种方法不是提供单一的大脉冲空气，而是向除尘器提供涓滴充电，以最大限度地减少其对相邻设备的影响。它还有一个额外的好处，就是可以限制脉冲射流失效时的流量损失。

该工厂应考虑进行的第二个动作是添加压力表读取操作员可以易于访问的歧管中的实际压力。如果脉冲喷嘴发生故障，它将吸取特定歧管的整个内容，并且可能对其本地扇区对其具有低气压。如果压力表是不存在的或无法进入的，那么本地操作员可以注意到实际压力的可能性远远不太可能。这种压力表的存在将允许操作员在正常的日常运行中进行，以记录更早的脉冲突发故障。它还将加快植物中低空气压力问题的过程，因为除尘器可以在5到10秒而不是30到60秒内仔细审查。

1.开放吹气和曝气

在工厂的几个区域发现了带有直阀的软管和没有安全喷嘴的软管。这些是在轨道车装载，在顶部辅助聚合物单元存储筒仓和聚合物单元颗粒剥离器中发现的。我们观察到，操作人员使用了四分之三英寸软管，在导轨上安装了阀门，并被告知分离筛的清洗非常定期。

我们相信该工厂可以在所有这些应用中以最小的努力和成本得到非常令人满意的结果。

在铁轨装卸的情况下，工厂和试图使用Silvent 707c喷嘴。操作人员不再使用喷嘴，这可能是因为它的工作表现不佳。这种喷嘴的规格见附件部分。对喷嘴的分析给出了一个可能的解释。右边的图是使用来自该表的数据创建的。它显示了空气的速度作为距离喷嘴尖端的函数，很容易看到一个非常快的下降。我们看到的这把枪并没有加长部分我们可以仔细看看下面最左边的那把枪。

这意味着操作员将它拿在手里，喷嘴和被吹的塑料之间的距离可能是5到10英尺，甚至更多。

我们认为如果在枪上加一根延长线，在塑料珠处速度会更高。也有可能是一个喷嘴，使用较少的空气，只要它有一个延长。如果你曾经用过小的安全枪，你的经验可能会告诉你，即使是这些枪如果空气更靠近珠子，吹出的力量也足以清理火车车厢顶部。

在颗粒解剖刀的案例中，我们发现了两根3/8英寸的软管和一根1/2英寸的软管，都是关闭的。这些软管在运行时的使用范围可能在50至200 CFM之间。我们没有观察到屏幕的清洁，所以我们不可能确切地说鼓风机是否可以完成这项工作。

建议工厂测试多个带加长的吹枪，用于轨道装载和分离器清洗。让最终用户参与测试程序可以增加成功的可能性。供应商可能包括Guardair、Silvent、Exair、Wondergun和/或ITW/Vortec。测试的目的是找出具有最低流量的喷嘴或气枪，以达到可接受的良好清洗效果。不同的应用可能需要不同的喷嘴。该项目假设购买10支枪供整个设施使用。虽然没有节省成本的计划，但这些工程喷嘴的使用将满足OSHA的要求，同时减少开放管线对邻近管线的影响。

压缩空气也被用于废水区，以进行储罐的喷注。安装了流量计，在44 CFM时测量了需求。在右边可以看到这个应用程序。与工厂的讨论表明，很可能从拉姆森鼓风机的空气可以作为替代。鼓风机空气的成本通常是压缩空气成本的1/3到1/10，因此更换将对运行的总成本产生积极的影响。这也将大大减少对污水区输送管道的需求。

请注意工厂在安装鼓风机时造成的最大误差是进料管尺寸过小。如果使用鼓风机空气，则需要根据流量对管道进行定径，可能在1.5 - 2英寸的通径范围内。

泄漏

在需求方面写作时，完全泄漏研究尚未完成。这是不可避免的，在审计过程中，发现了泄漏。虽然该调查远非详尽无遗，但它是一个开始，因为它通常会在设施中捕获大部分较大的泄漏。正在进行额外的超声波泄漏研究，并在本报告的写作中尚未完成工作。因此，本报告中预计的潜在节约可能低于泄漏研究的实际预测。通常，我们在大多数这种尺寸的植物中看到的泄漏负荷相当低。下表显示了发现的内容

发现的一个泄漏说明了操作人员的意识和培训的必要性。这是在污水区用来填轮胎的软管上。这可以在右边看到。

这种黑色软管的空气泄漏需要消耗大约10到15 CFM，工厂每年将花费1800美元。

而不是关闭软管的空气或修理软管或更换刚刚开着的软管。如果人们没有意识到压缩空气的成本实际上是很高的，那么这是非常有意义的。我们多次看到这种认真的行为，并认为如果操作人员对压缩空气的成本有清晰准确的了解，压缩空气也不会有什么不同。我们怀疑，如果作业者意识到这个软管泄漏每年价值1800美元，他们就会采取措施。因此，建议每年对操作员进行培训。

降低需求是提高可靠性的总体计划中的关键组成部分和关键策略。为了保持这些改进，泄漏检测和维修需要持续进行。请注意，检测和维修都需要及时进行。

从检测的角度来看，工厂应该每六个月进行一次超声波检查。在scfm中对测量、泄漏进行识别、标记和量化。只要有可能，修复泄漏的成本也应该记录在案。如果没有这些信息，核电站就无法做出是否修复泄漏的合理商业决策。

在植物在生产中，检测泄漏与人耳的位置非常困难。存在超声检测装置，其允许操作员通过调谐到对压缩空气独特的特定频率来倾听泄漏，并且在生产过程中进行更容易的检测。这些设备很昂贵，特别是在本质安全的情况下，但它们是有价值的。

泄漏修复也需要及时进行，这似乎是该设施面临的主要挑战，当它涉及到一个良好的计划。在与铁路装车的工作人员交谈时，我们发现一份修理工作单已经发出四个星期了。然后我们被告知大约需要14周的时间来修复。这次泄漏的成本大约是每月450美元，修复只需200到300美元。所以这家工厂浪费了1600美元的空气，却只花了200美元。

合理的做法是开发一个程序，将泄漏分为小型、中型和大型，并对生产人员发现的任何中型到大型泄漏进行维护评估。然后他们可以评估修复泄漏的成本和泄漏的成本。这将允许他们决定泄漏应该以多快的速度修复，如果内部资源不可用，那么将修复工作外包出去。

假设可以消除100 scfm的泄漏并保持离线。

用氮气代替压缩空气

在大多数工厂中，审核员经常希望用压缩空气代替氮气。氮气的成本通常比压缩空气高得多。这个工厂处于一种独特的情况，氮气需求已经下降到足够的程度，氮气工厂正在排出多余的氮。据估计，有1300 CFM的放空装置最终可用于替代压缩。

这颠覆了常识，表明使用氮气作为替代气体可以减少空气消耗，从而降低成本。

空气可以很容易地被氮气取代的应用有很多。在邻近地区涉及人类呼吸的应用显然令人担忧。在应用评估中，应考虑任何区域的工艺所使用的实际CFM，因为可能有一些应用，如室外面板清洗，担心可能不是那么大。例如，我们目前对面板清洗的最佳估计是几个CFM。在开放条件下，如果一个位于室外的面板有足够的CFM流量使其上的工作人员窒息，我们将感到惊讶。我们会让安全主管参与决定。

其他可能的应用包括仪器，如火眼窥视器和虹膜，阀门，可能还有柜式冷却器。还需要更多的信息来确定除氧器是否可行，但如果是可行的，那么用氮气替换压缩空气可能会对装置乙烯侧的整体运行产生重大影响。

虽然目前的审计假设只有100 CFM的替换量，但每分钟可能有1300立方英尺的氮气可用，这可能会对系统的可靠性产生巨大影响。

从长远来看，如果不及时测量氮气排放，那么测量氮气排放是有意义的。有可能的是，氮的应用将需要转移回空气中，以增加氮的工艺要求。

空气搬运工

空气推动者是一种灵活，轻(如重量)源，易于移动和定位响应冷却的需要。这种便利是有代价的。

例如，看看一个制造商的空气移动设备，ASI-1200的性能。看看70 psig的性能，你会看到风扇产生1429 scfm的冷却空气消耗53 scfm的空气。这大约相当于12马力，每马力4.5 scfm。

电机驱动的风扇，虽然有点大，但效率高得多，可以提供更多的冷却空气流量的电力更少。一个品牌的1马力叶片轴流风机与10英尺的风管产生2940 cfm的冷却空气。

在整个设施中观察到四个空气输送器。观察到的第一个装置是Coppus RF 20，它位于聚合物单元搅拌机顶部，用于筒仓通风。该型号运行时消耗160cfm。

第二个是德州气动装置，很可能是TX6型。这是用于低密度地区的工作正在执行的一个超压缩机电机。这也是一个防爆区域，预计需求约为60 CFM。

第三个单位是八大模型八，并在空气压缩机室内，在夏季严格使用压缩机油冷却器，以提供额外的外部冷却。它的绰号是阿肯色州冷却器。此单位为60 psi将消耗178 cfm。如果在一年中持续三个月，那么每年的费用为每年7900美元，只有在夏季的密度下降最大的压缩机征税时，才会消耗空气。

在炉子甲板上发现第四个单元，并且在操作时，该特定单位消耗132个CFM。

在该设施更换空气移动器的一个考虑因素是安装空气移动器的当地环境。在应用这些空气移动器的挑战之一是，风扇电机在哪里以及如何连接到设施的电网。我们认为这可能是一个许可问题，许多防爆区域。

该项目假设唯一可以改变的空气动机是一种用于空气压缩机的较冷。假设这仍然需要成为永久安装的防爆应用程序，那么替代空气搬运工将低于4000美元。

从预算的角度来看，一台2000 CFM防爆空气动力机的成本约为2200美元，消耗0.75马力。一台3000cfm防爆空气动力机只消耗1马力，成本约为3300美元。一台5000 CFM的空气动力机售价3800美元。

替换其他气动气动推动器可以用电动马达代替驱动单元视为一种选择。

结论

在所有系统评估中保持开放的心态是至关重要的。每个客户端都有不同的优先级和环境。在这种情况下，工厂有大量的压缩空气，可以消除，而不会对工厂的生产率产生负面影响。采用详细需求侧分析的方法，系统在可靠性和运营成本方面的改进潜力大大增加。通过采取更广泛的观点和考虑反直觉的方法，额外的机会，如用氮气替代压缩空气，被添加到可能采取的行动清单中。

保罗爱德华兹接触;电话号码:704-376-2600,电子邮件:paul.edwards@loweraircost.com，www.loweraircost.com

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