加州瓶装水企业最佳实践
加州的装瓶公司和啤酒厂正受益于一个三步系统评估过程，旨在减少压缩空气系统的电力消耗。该三步工艺通过集中开吹和闲置设备，减少装瓶线对压缩空气的需求，进而提高空压机的比功率(降低能耗)。
步骤#1：在露天吹风应用中更换压缩空气
这种情况
装瓶公司需要2-3 PSI“开放吹气”的许多应用，包括，但不限于，瓶干燥套管，纸或压力敏感标签，皇冠和安全密封干燥，加热和巴氏杀菌器排放吹掉，联合器间隙预防，电离空气冲洗，干燥前的喷码和收缩或纸板包装:罐子，罐子，PET和玻璃瓶，小桶和桶，板条箱和托盘，盒装饮料，和小袋。由于安装方便，许多装瓶设备使用压缩空气，即使它的生产成本是所需压力的50倍(通常为100 psi)，对于这些低压开放式吹瓶应用。
饮料干燥：对于12000-72000瓶/小时（Bph）的生产线速度，定制设计的离心式鼓风机和空气刀可确保套筒、纸张或压敏标签不会出现与水分相关的问题；冠和安全密封干燥；巴氏杀菌器排放排污；后蒸汽收缩，扭转推通；合路器间隙预防；离子空气冲洗；应力腐蚀；卫生排污；喷墨编码；和收缩或纸板包装：罐、罐、PET和玻璃瓶、小桶和桶、板条箱和托盘、盒装饮料和小袋。照片由JetAir提供™ 技术。 |
一个系统评估，在一个软饮料装瓶厂，确定使用压缩空气的间隙转移，在他们的罐头线作为能源的来源，inef 科学。压缩空气通过两个1/4“铜管喷嘴，将空的、打开的铝罐从一个缆索滑轮系统转移到另一个缆索滑轮系统，在一个约18-20英寸的无辅助间隙上。缺口的目的是为喷墨日期打印提供通道，可以在罐头的底部看到。压缩空气的应用，虽然是一个inef 古老的使用压缩空气，使罐头连续 ow跨越喷墨打印机到第二个电缆滑轮系统。第二个问题是在传输过程中喷嘴引起的高噪音水平。
虽然在间隙转移现场只需要2-3 PSI的压力，但使用了100psi的压缩空气——比所需压力整整高50倍。两个喷嘴处的空气 流量均为50 CFM。假设行业“经验法则”为4cfm / kW，该应用需要22.7 hp (18kW)的能量。按照每年3000小时的作业计划，总能源使用量估计为53 430千瓦时，每年费用为4 530美元。
解决方案
解决方案是一个高速电机，离心风机，变频驱动器(VFD)，和四个自定义可调安装喷嘴。离心式鼓风机直接驱动技术可实现高达20,000 RPM的可调运行速度，在2.3 PSI的压力下，可调 流量最高可达750 CFM。紧凑的电机和鼓风机足迹，使它能够通过3英寸直径(75毫米)软管位于应用程序英尺内的可调节喷嘴。然后将喷嘴安装在间隙开始处导轨的每个角落(底部/左上，底部顶部-右上)。自定义安装应用程序和喷嘴提供了软饮料装瓶制造商可调空气方向 ow，而VFD提供了空气fl ow和压力可调。
定制风机解决方案仅消耗3 Hp (2.2 kW)代表能源减少20 Hp，或87%的真正能源消耗节省。根据软饮料制造商的生产周期和千瓦时费率，估计每年的能源费用仅为970美元，每年总共节省3 560美元。这大大降低了软饮料装瓶制造商每年80%的能源成本。在 的第一年，这些能源成本节约提供了估计65%的投资回报率，两年的投资回报率为125%。作为额外的奖励，新的鼓风机系统消除了由旧的间隙转移系统发出的高音操作噪音。
罐头印刷:在湿罐上印刷会导致难以辨认的批号/日期和“罐头破裂”损坏包装和无法销售的托盘产品。离心式鼓风机和空气刀取代压缩，提高干燥性能。图片由JetAir™技术提供。 |
步骤2 -停止闲置设备使用压缩空气
这种情况
系统评估始终发现，装瓶线中的闲置生产设备不必要地消耗压缩空气。在加利福尼亚州的一家装瓶公司，在没有装瓶生产线运行或者换句话说，没有生产任何产品的情况下进行了测试。试验期间，压缩空气流量为935 scfm，其中700 scfm来自闲置生产设备。从0200到0600，在四条装瓶线之一的正常工厂运行期间，消耗了525 cfm的废压缩空气。这浪费的压缩空气相当于在四条管线中的三条不运行的任何时候运行的125 hp耗能空气压缩机。
为了估计这个工厂每年浪费的压缩空气总量，我们使用了保守的数字来计算生产线未使用的总时数。假设每条生产线在每天早上6点到凌晨2点的时间里总共停机1个小时。在凌晨2点到6点，估计有一条生产线在运行，有三条停产。估计可能节省166 317千瓦时，即每年$20 000。
解决方案
停止向空转装瓶设备供应压缩空气，减少了压缩空气的消耗。为此，在每台生产设备前都安装了空气切断阀，以保证机器闲置时不会使用压缩空气。这是一个简单而经济的解决方案。
电动的(通常关闭的)空气关闭阀连接到每个装瓶设备的开关上。如果设备有一个单独的运行开关，将通常关闭的空气关闭阀连接到运行电路中，可以在休息和午餐期间关闭压缩空气。系统评估的第二个发现是，装瓶过程的所有部分并不同时需要空气。不需要时，用电磁阀关闭空气供应。实现成本是10,000美元，提供了6个月的简单ROI。
水容器干燥：一个填充5加仑水容器的设施用直接驱动离心式鼓风机取代了压缩空气。照片由JetAir提供™ 技术。 |
步骤3 -优化空气压缩机的比功率(kW / 100cfm)
这种情况
一旦系统分析调查了所有减少设备压缩空气需求和压力的方法，系统评估就会将注意力转向确保空气压缩机以尽可能最有效的方式运行。这个想法是为了得到每消耗千瓦的电力所产生的最大空气流量(以cfm为单位)。这就叫优化空压机的比功率。
在南加利福尼亚州的一家装瓶厂进行的系统评估显示，现有的压缩空气系统无法使压缩机输出与系统需求最佳匹配。在多个压缩机装置中，如果没有自动化，压缩机很可能会部分加载。
问题在于，没有一台压缩机能够在其最大效率水平下运行。与在部分负载下运行两台或三台空气压缩机相比，在全负载下运行一台空气压缩机总是更有效。该系统的CFM/kW值为23 kW/100 CFM。设计良好的系统的平均特殊功率应低于每100立方英尺18千瓦。
啤酒厂和微型啤酒厂的标签：当标签歪斜时，主要原因是瓶子湿了。水是啤酒的基本成分，但当容器进入包装过程时（通常以每分钟2000瓶的速度）会在容器上形成光滑的表面。在14000到20000转/分的转速下，离心式鼓风机会立即将水吹走，使标签即使在恶劣的条件下（如高湿度）也能粘附。照片由JetAir提供™ 技术。 |
空气压缩机排放至工厂的压降是由于过滤、管道尺寸不足以及安装了额外的、不必要的空气干燥器造成的。在峰值生产时，管道速度超过每秒51英尺（fps），远远高于推荐的指导原则。速度越高，压降越大，增加能源成本。其中一台100 hp空气压缩机的工作压力至少比其他空气压缩机高3至4 psig，并且由于该空气压缩机专用的不必要的空气干燥器而部分负载运行。
压缩空气系统的存储容量估计为145 cf/bar或10 cf/psig。这个容量是在多个小型空气接收器总计760加仑，超过500英尺的3”管道和超过900英尺的2”管道。这意味着，如果工厂失去了一个100马力的空气压缩机，并假设它满载，工厂的压力将在30秒内下降24 psig。
该系统的年能源成本为183187美元，耗电1813729 kWh，以每100立方英尺23千瓦的特定功率运行。
解决方案
安装了两级变速驱动(VFD)空压机。该空压机取代了现有的100马力空压机，并自动调整其速度，从而使压缩机输出符合系统需求。它的额定功率为100 psig，在小于118 kW或大于18.0 kW/100 ACFM的情况下，至少可产生675个ACFM。新型空压机在26kw以下的功率范围内，可将转速降至120acfm以下。在最低转速下，新空压机可停机，如有需要可立即加载。
压缩室管道集管和主要分支集管的尺寸是为了使集管内的空气速度不超过20英尺/秒，以最大限度地减少压力降，并考虑到未来的扩展。分配分支线的大小，以便在集管内的空气速度不超过30英尺/秒。更换了一台100hp空压机上的2英寸排出管，拆除了多余的空气干燥器，消除了不必要的压力下降。这条管道连接到一个新的4英寸的管道从新的空气压缩机到一个新的3000加仑的空气接收器。在新的空气接收器之后，安装了一个新的2000cfm压力流量控制器/需求扩张器。新的需求扩展器设置为85 psig，并保持正或负1 psig与一个完整的PID数字控制回路连接到专用控制。现有的1,000 SCFM主空气干燥机在较低的压力下支持减少的工厂负荷(风机改造后)，平均气流计算低于575 ACFM。
采用新的压缩空气系统设计，比功率提高了6 kW(每100 ACFM的空气流量)。每年节省的能源为80,586美元，简单的投资回报率为1.8年，而只有1年的能源激励。 |
空压机的设置使新的VFD空压机在大多数时间支持工厂的需求。当需求超过新的VFD空压机的能力时，现有的一台100马力空压机启动并100%负载运行。变频器的反应是在部分负载时减速并正常运行。这是通过设置VFD目标点为100 psig，卸载点为110 psig来实现的。其中一台100马力的空气压缩机被设置为运行负载/空载和负载在95 psig和卸载在105 psig没有调制。由此产生的比功率为每100 ACFM不到17 kW，比每100 ACFM提高了6 kW。
在每100 ACFM 17 kW的特定功率下运行的压缩空气系统的新年度能源成本为102601美元，消耗1015858美元
千瓦时。由此产生的能源节约为80586美元，简单的投资回报率为1.8年，只有1年的能源激励。
联系Kyle Harris或Creg Fenwick，电话:661-619-2470或电子邮件:kharris@accurateair.com．www.accurateair.com
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2012年1月
