纸浆和造纸厂的三个能源效率措施|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

作者Tim Dugan，压缩工程公司p.e.

介绍

最近，这家主要的纸浆和造纸厂把压缩空气优化作为全厂的优先事项。应向钢厂提供能源的公用事业公司的要求，压缩能源服务公司进行了一项全面的能源分析，概述了以下四项能源效率措施(EEM)供钢厂考虑。

额# 1:综合压缩空气管理系统，以最佳模式运行最佳压缩机。

额# 2：升级压缩机以更高效地运行，尤其是在较低压力下。

额# 3:更换干燥器，消除吹扫，降低压力。

额# 4:用替代技术取代压缩空气的许多大负荷使用。

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与回收压缩机房和造纸机压缩机房。设备详情如下所示。在文章的最后，我们提供了系统中设备的方框图。

动力与回收压缩机室:

(2) 700 HP Centac离心机2636 acfm满载能力)

（1） 300马力螺杆式压缩机（约1488 acfm满载容量）

(2) 1300 SCFM无热干燥机

(1) 1000 SCFM风机吹扫干燥机约。(3) 2000加仑。

造纸机压缩机房：

(1) 700马力Centac离心式(约700马力)2748 acfm满载能力)

(1) 1000 SCFM无热干燥机

(1) 600 SCFM无热干燥机

(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各种部分手动和自动控制模式，导致约52%的时间有四台压缩机运行，而不是三台（这是最佳控制的粗略衡量）。这是根据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。

系统集成基线

基线管道系统在湿侧交叉连接，位于两个压缩机室之间，一个位于磨机的动力和回收（P&R）侧，另一个位于造纸机（PM）下方。这两个压缩机房产生仪表空气（IA）和纸浆造纸厂空气（MA）系统所需的所有干燥空气，这两个系统构成了整个磨机压缩空气系统。这两个子系统目前是隔离的，即使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，由一个贯穿磨机的3“割台连接。然而，管线尺寸不足以允许IA系统从P&R或PM压缩机房馈电。MA似乎具有足够的头大小，可以从任意一侧馈送。因此，如果不引进租赁的压缩机，PM压缩机Centac 3将永远无法关闭，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

为了使最优的压缩机在所有可能的流量范围内始终以最优的模式运行，需要一个压缩机管理系统。它将有效地消除离心压缩机放空和旋转螺杆压缩机调制控制这两种效率低下的部分负荷控制方式。它执行两个基本功能，所有四个压缩机的最优部分负荷控制，以及压缩机运行的最优分段。

EEM1节能来源

消除离心式压缩机放空是节约的源头。管理系统将只允许压缩机在其最有效的部分负载、满载或卸载模式下运行。对于离心式压缩机，最优的部分负荷控制方式是进气调节。对于螺杆压缩机，这是卸载。

EEM1具体设备建议

有几种方法来实施管理系统控制。在这一点上，我们已经确定了两个客户可以实现的，一个比另一个需要更少的内部编程。一是升级压缩机面板(CMC面板)，对其进行点对点负载分担。这充分利用了三年前为CMC升级所做的投资，并简化了实现，但不需要添加一个独立的专有供应商控制器。然而，需要一个监督PLC。第二种方法是在内部进行所有控制。我们的理解是，Air Relief也可以分担负荷，但它可能需要新的压缩机面板，这将是相当昂贵的。然而，他们最近可能已经升级了他们的技术，所以他们是开发开放的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位控制板升级所有三个Centac CMC控制面板，允许对等负载共享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控制面板上安装点对点负载共享。这将运行他们在进口调制模式，下降到他们的最大转弯点，然后卸载和关闭一个压缩机。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。
在主CMC面板上安装一个接口，以与独立PLC面板通信。这称为UCM（通用通信模块）。
负荷分配系统需要向客户PLC系统输出实时目标压力和再负荷压力（见第4项）。只需要一个。
安装新的压力流量控制系统，将Quincy 300 Hmanbetx客户端12-5下载P压缩机(C4)和两个外部空气接收器与系统的其余部分隔离开来。一些管道的重新铺设是必要的。系统图请参见附录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/停止均由新的PLC控制(见项目7)。
安装控制C4和压力流量控制器的新PLC系统，通过UCM从Centac负载共享系统实时输入。设定值见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：内部负荷分担控制

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。
在所有三个CMC面板上安装接口，以与独立PLC面板通信。这些被称为UCMs（通用通信模块）。
安装一个新的PLC系统，该系统为Centacs以及压力流量控制器和C4控制执行负载共享。负载共享逻辑需要从IR中收集，这可能很困难。压力流量控制器和C4逻辑与上述相同。这将仅在入口调节模式下运行Centacs，直至其最大关闭点，然后卸载并关闭一台压缩机。如果需要，它还将重新启动压缩机。包括排序。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，直到它们都平衡，在没有任何一个处于排放状态的情况下共享负载。实时负荷分配值将用于压力流量控制器和C4控制（初始设定值见第2.2.3节）。
安装新的压力流量控制系统，将Quincy 300 Hmanbetx客户端12-5下载P压缩机(C4)和两个外部空气接收器与系统的其余部分隔离开来。一些管道的重新铺设是必要的。系统图请参见附录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/停止均由新的PLC控制(见项目7)。
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

目前的压缩机被优化为125 psig操作和低效率低于100 psig。由于它们处于压力低于设计外壳的“阻塞流”点，在不修改压缩机的情况下降低压力不会节约能源。更换压缩机元件所节省的能源来自于在所有负载和压力下提高压缩效率(scfm/kW)，前提是管理系统防止压缩机排气。

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。
安装两个新流量计，一个位于Centac 1的排放口，另一个用于Centac 2。为Centac#3现有孔板安装差压变送器。将所有三个连接到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):

能源效率措施#4（EEM4）：减少持续吹扫压缩空气的使用

只有在EEM1-2之前已经实现的情况下，EEM4才有可能节约能源。EEM3不一定要实现才能节省EEM4。这种措施只会减少压缩空气流量。管理系统将自动降低压缩机功率的结果。这种能量的增加减少归功于EEM4。

EEM4节能之源

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。