纸浆纸厂的三种能效措施|manbetx王者荣耀压缩空气最佳实践

作者Tim Dugan，压缩工程公司p.e.

介绍

最近，这个主要的纸浆和造纸厂制造了压缩空气优化的研磨优先级。根据本公用事业公司向轧机提供能源，压缩能源服务进行了全面的能源分析，概述了磨机的以下四个能效措施（EEM）考虑。

EEM＃1:综合压缩空气管理系统，以最佳模式运行最佳压缩机。

EEM＃2:升级压缩机，以更有效地运行，特别是在较低的压力。

EEM＃3：更换干燥机以消除吹扫并允许减压。

EEM＃4：用交替技术取代压缩空气的许多大型死载使用。

这份报告推荐了四项“能源效率措施”。然而，由于措施3的成本风险和实施难度最高，能源节约最少，EEM回报最高，因此我们提供了两个项目包。EEM 1、2和4是成本更低、风险更低的方案，每年可节省450万千瓦时和206,808美元的能源，一年的投资回报率。由于文章长度的限制，本文档将只分享EEM 1、2和4项目包的发现。

基线压缩空气设备

压缩空气设备位于动力回收压缩机室和纸机压缩机室。设备细节如下。文章最后给出了系统中设备的框图。

动力与回收压缩机室:

(2) 700 HP Centac离心机2636 acfm满载能力)

(1) 300马力螺杆压缩机1488 acfm满载能力)

（2）1300 SCFM无磁体干燥机

（1）1000 SCFM鼓风机清洗干燥器约。6000 Gal储存，（3）2000 Gal。

造纸机压缩机室:

（1）700 HP Centac离心机（约2,748 ACFM全负荷容量）

（1）1000 SCFM无磁性干燥机

（1）600 SCFM无磁性干燥机

(2) 1300 SCFM无热干燥机(约。2000加存储)

控制基线

基线期间的典型运行包括多种部分手动和自动控制模式，这导致4台压缩机运行，而不是3台(这是最优控制的粗略衡量)，大约占52%的时间。这是由客户提供的长期主电机电流趋势数据确定的。

由于缺乏综合管理系统，导致四台压缩机运行处于次优状态。他们有足够的自动化，使备用压缩机自动启动，如果压力下降到一个临界点，如果平均压力低于80 psig超过5分钟或低于70 psig瞬间。但是，一旦使备用压缩机启动的事件过去，备用压缩机不会自动停止。没有适当的控制系统可以确manbetx客户端12-5下载定压缩机何时应该卸载并安全关闭，因此它不会立即需要重新启动。压缩机的平均排气压力约为97 psig。

系统集成的基线

基线管道系统在湿侧交叉连接，在两个压缩机室之间，一个在工厂的动力和回收(P&R)侧，另一个在纸机(PM)下方。这两个压缩机室产生仪器空气(IA)和纸浆和造纸厂空气(MA)系统所需的所有干燥空气，这些系统组成了整个造纸厂的压缩空气系统。这两个子系统目前是分开的，尽管它们基本上处于相同的压力(85 psig)和露点(-40华氏度)。IA系统作为一个整体是由一个贯穿轧机的3英寸集管连接的。然而，管道尺寸不足以让IA系统从P&R或PM压缩机室进入。MA看起来可能有一个足够的标题大小从任何一边馈送。因此，PM压缩机，Centac 3，永远不能关闭没有租赁压缩机被带来，这是非常昂贵的。

压缩空气使用基线

在本报告中，与生产偏差无关的压缩空气的基本恒定使用称为“静负荷”。静负荷包括许多连续吹压缩空气的使用，最大的用于冷却和分流。这两种应用都可以用小型鼓风机更有效地处理。也有空气棒，它可以取代鼓风机和/或高效率的空气喷嘴。

能效措施#1 (EEM1):压缩机管理系统

为了始终在最佳模式下运行最佳压缩机，具有所有潜在的流量范围，需要一种压缩机管理系统。它将有效地消除离心式压缩机吹灰和旋转螺杆压缩机调制控制，两者都是低效的部分负载控制模式。它执行两个基本功能，所有四个压缩机的最佳部分负载控制，以及要运行的压缩机的最佳分期。

EEM1节能之源

消除离心式压缩机爆炸是节省的源泉。管理系统只允许压缩机以其最有效的部件负载模式运行，完全加载或关闭。对于离心式压缩机，最佳部分负载控制模式是入口调制。对于螺杆压缩机，这是负载卸载。

EEM1具体设备建议

有几种方法可以实现管理系统控件。此时，我们已经确定了两个客户可以实现的两个，这需要比另一个需要更少的内部编程。首先是升级压缩机面板（“CMC”面板），并以对等方式使其负载共享。这利用了三年前为CMC升级提供的投资，并简化了执行，但不需要添加独立的专有供应商控制器。然而，需要监督PLC。第二种方法是在内部进行所有控制。我们理解，空气浮雕也可以进行负载共享，但它可能需要新的压缩机面板，这将是非常昂贵的。但是，他们可能最近可能升级了他们的技术，因此它们是开发开放的PLC驱动解决方案的可选供应商。

推荐方法:使用监控PLC的点对点负载共享

使用最新的32位主控板升级全部3个CMC控制面板，支持点对点负载分担和环境控制软件运行。
在所有三个Centac CMC控制面板上安装环境控制软件，允许它们尽可能低调，刚好高于电涌点。如果带有进口导叶的喘振点是满负荷流量的72%(典型)，环境软件应该允许压缩机运行在这个点的约5%，约78%。这将允许足够的“摆动”，使管理系统正常工作。
在所有三个Centac CMC控制面板上安装对等负载共享。这将仅在入口调制模式下运行，向下将其降至其最大折断点，然后卸下并关闭一个压缩机。如果需要，它也将重新启动压缩机。包括测序。负载共享软件基本上改变每个压缩机的目标调制压力设置，直到它们全部平衡，共享负载，而不会在吹灰中使用任何一个。
安装主CMC面板与独立PLC面板通信的接口。这被称为UCM(通用通信模块)。
负载共享系统需要将实时目标压力和再加载压力输出到客户PLC系统(见项目4)。
安装新的压力控制系统，将昆西300 HP压缩机（C4manbetx客户端12-5下载）和两个外部空气接收器从系统的其余部分隔离。一些重新驱动将是必要的。有关系统图，请参阅附录7.3。压力流量控制器将保持恒定的出口压力。压力流量控制器设定点和C4负载/卸载和启动/停止全部由新PLC控制（参见第7项）。
安装新的PLC系统，控制C4和压力流量控制器，并通过UCM实时输入Centac负载共享系统。设定点见2.2.3。螺杆压缩机已设置为远程加载和启动。
螺杆式压缩机安装新的350马力电机，使其满负荷运行最高可达120 psig。目前，压缩机额定最大100 psig在满负荷时，没有高到足以在本规范中加载卸载操作。

替代方法:内部负载共享控制

使用最新的32位主控板升级所有3个CMC控制面板，使环境控制软件能够正常运行。
在所有三个CMC控制面板上安装环境控制软件，以实现最大调小。
安装三个CMC面板的接口，与独立的PLC面板通信。这些模块被称为ucm(通用通信模块)。
安装一个新的PLC系统，为Centacs执行负载共享，以及压力流量控制器和C4控制。需要从IR收集负载共享逻辑，这可能很困难。压力-流量控制器和C4逻辑与上面相同。这将只在进气调制模式下运行Centacs，直至其最大转降点，然后卸载并关闭一个压缩机。如果需要，它也将重新启动压缩机。包括测序。负载共享软件本质上改变每个压缩机的目标调制压力设置，直到它们都是平衡的，共享负载，而没有任何一个在吹除。实时负荷分担值将用于压力-流量控制器和C4控制(初始设定点见章节2.2.3)。
安装新的压力控制系统，将昆西300 HP压缩机（C4manbetx客户端12-5下载）和两个外部空气接收器从系统的其余部分隔离。一些重新驱动将是必要的。有关系统图，请参阅附录7.3。压力流量控制器将保持恒定的出口压力。压力流量控制器设定点和C4负载/卸载和启动/停止全部由新PLC控制（参见第7项）。
螺杆式压缩机安装新的350马力电机，使其满负荷运行最高可达120 psig。目前，压缩机额定最大100 psig在满负荷时，没有高到足以在本规范中加载卸载操作。

点对点系统很可能比内部选择的实现成本更低。由于客户可以以多种方式实现内部方法，我们还没有估计成本。目前的成本估算是基于对等方法的，对于本报告的其余部分，我们假设是客户的方法。

这将导致以下分段顺序和控制模式(流是近似的，不是所有的Centacs可以扮演所有的角色):

能效措施#2 (EEM2):修改压缩机降低压力

只有在EEM1之前已经实现的情况下，EEM2才有可能节省能源。该措施将修改压缩机，使其在系统已经处于的压力范围内获得最佳性能，并为未来降低的压力提供支持。管理系统将自动降低压缩机功率的结果。这种能量的增加减少归功于EEM2。这种EEM只影响压缩机效率，不影响控制逻辑、流量或压力。现有的离心式压缩机的设计压力远远高于它们正在运行的压力。此外，它们是两级压缩机，而这种尺寸的新机组是三级压缩机，效率更高。由于压缩机更换相当昂贵，我们研究了两级压缩机元件升级，以尽可能优化性能。

EEM2节能之源

本压缩机优化为125 psig操作，低于100 psig的低效。由于它们处于低于设计包络的压力下的“Choked Flow”点，因此在不修改压缩机的情况下降低压力不会导致节能。改变压缩机元件的节能来自所有负载和所有压力的增加的压缩效率（SCFM / kW），只要管理系统阻止压缩机吹扫。

EEM2具体设备建议

将所有三个Centac压缩机的压缩元件替换为设计在80 psig时的最佳性能，并具有高达95 psig的工作能力。这可以通过更换叶轮和扩散器或更换整个空气端组件来实现。有两家供应商可以做到这一点，Air Relief (Gardner Denver)提出前者，英格索兰(Ingersoll-Rand)提出后者。然而，对于叶轮更换方案，性能是不可用的。
安装两个新的流量计，一个在cenac #1的排放处，一个在cenac #2的排放处。在cenac #3现有的孔板上安装一个差压变送器。把三个都装进SCADA系统。

这将导致以下分段顺序和控制模式(流是近似的，不是所有的Centacs可以扮演所有的角色):

节能措施#4 (EEM4):减少恒吹压缩空气的使用

如果先前实施了EEM1-2，则只能为EEM4节省节省。EEM3不必实施以节省EEM4。该措施仅减少压缩空气流量。管理系统将自动降低压缩机功率的结果。这种增量减少能量归因于EEM4。

EEM4节能来源

减少了用于冷却、转向和鼓泡等低速目的的恒定压缩空气流量，这是节约的来源。运行小型鼓风机做同样的工作所需的额外功率消耗远远小于由于消除压缩空气需求而节省的功率。由于流量减少和之前实施的管理系统的共同作用，压缩机功率将会降低，如果所有这些流量减少，该管理系统将能够在大部分时间内在一台Centac和350 HP螺杆压缩机上运行工厂。

EEM4具体设备建议

表2.1。