使用VSD空气压缩机和定序器，塑料厂可节省55%的能源
加拿大一家塑料制品厂已将其较旧的调节空气压缩机系统升级为使用变速压缩机和压缩机顺序控制器的较新系统。这篇文章讨论了他们富有挑战性的经历。
模塑和吹塑塑料应用
该工厂每周5天，三班制生产模塑和吹塑塑料零件。生产和维护有时发生在周末，有时要求空气压缩机以24 x 7的方式运行，因此实践是让压缩空气系统始终处于加压状态。该系统由三台调制润滑螺杆压缩机组成，一台尺寸为150 hp，另一台尺寸为125 hp（3台机组），每台压缩机均由本地压缩机控制器控制。该系统还具有专用于每个压缩机的非循环制冷空气干燥器。流量剖面具有相当恒定的基本成分，但根据生产机械的运行情况，偶尔会有较高的变化。
图1:原始压力/放大器剖面。点击在这里扩大。
压缩空气系统的初步评估
当地电力公司被叫来对这个系统进行了详细的研究。数据记录器被放置在100psi的系统上，显示压缩空气系统由于调节压缩机控制而运行效率低下。在调节控制中，压缩机的进气阀会将压缩机的进气口堵住，从而在系统压力变化时减少压缩机的输出。如图1所示，当这种调制发生时，压缩机安培随着压力上升而减少。另一个较小的125马力压缩机安培在压力增加时上升，在压力降低时下降。这不是调制，但显示压缩机在下降，在最大容量，进口阀大开。
在图的中心，对应一个周末，125马力的安培开始下降，因为压力上升。这是一个信号，进口阀关闭在轻负荷，造成最坏的情况下，两个调制压缩机共享负荷。图2显示了这类压缩机的进口阀处于全封闭位置的照片。
此外，你可以看到第三个压缩机与更低的安培。该压缩机的前三分之一是无负载运行的，并在进入部分时被手动关闭。你可以看到，即使电机不运行，该单位仍继续绘制安培。这是由于安装的功率因数校正电容器在通电时消耗安培(而不是功率)。
像这样的一个配置文件提出了一个基于安培(当时没有安装流量计)估算流量的问题，因为安培的减少可能意味着两种不同的事情，要么是在完全负荷下的排气，要么是在部分负载下的压缩机调制。在这种情况下，在模拟流动剖面时必须小心谨慎，以便能够准确地计算出估计的节省量。
系统审计人员发现，每年的能源消耗为274万千瓦时，如果每千瓦时10美分，每年的成本相当于26.7万美元，而产量约为1390 cfm。这种能源消耗约占设备总电力负荷的10%。系统的比功率计算为每100 cfm约22.5 kW，与这种尺寸的压缩空气系统相当。
公用事业公司计算，通过对工厂实施各种节能措施，可能会节省35%，并且可以授予大量的能源回扣，以支付变更费用。
图2:压缩机进口在低效率下完全调整。
VSD和空气压缩机定序器的集成
该实用程序的第一个建议是让压缩机处于控制之下。调制是压缩机在部分负载下运行的最糟糕方式之一。改善措施包括三个保育措施。首先是将一个旧的压缩机升级为更高效的两级变速装置。这有可能更新压缩空气生产系统，提供更好的效率，并提供优良的部分负载下降，以匹配可变负载。一个压缩机排序器被推荐，以提供良好的控制剩余的基础压缩机，包括剩余的150马力和125马力。为了更容易控制压缩机，还增加了一个容量为2000加仑的大型存储接收器。
所选控制器具有能效模式，可根据系统负载选择合适尺寸的压缩机运行。这种情况一直发生，同时保持VSD压缩机作为微调单元，承担部分负载。控制器感知空气干燥器下游的压力，控制由干燥器和过滤器压差引起的典型下垂。控制器以这样一种方式连接到基础压缩机，以迫使机组在运行时满负荷。相反，如果不需要压缩机，机组将使用其本地自动启动控制卸载和关闭。验证加载表明，这种控制策略非常有效，基本压缩机在整个最终配置文件中只有1%的空载运行时间。
图3：该控制器在选择效率最高的压缩机时保持压力恒定。
抑制压缩空气干燥机及过滤器的人为需求
电力公司建议对系统进行其他更改。空气干燥器为非循环装置，总耗电量约为8千瓦。这几乎是满额定功率，即使当相关的空气压缩机关闭。建议购买一个新的热质量干燥机大小的所有压缩机，以减少功率比例的水分负荷的压缩空气生产。图4显示了它的控制跟踪节能。与类似规模的非自行车单元相比，总体节省了78%。
通过安装平均压降约为0.5 psi的除雾器式主过滤器，解决了过滤器压力损失（通常为3至5 psi）。过滤器、干燥器和压缩机上安装了无气排水管，以减少压缩空气损失（图5）。
生产负荷被发现是压力敏感的。因此，工厂压力越高，机器需要的空气就越多(称为人工需求)。该实用程序建议安装一个流量控制器(图6)，以将工厂压力调节到较低水平，同时保持压缩机压力稍高。这允许在不干扰工厂水平的情况下对压缩机进行良好的控制。
图4:循环烘干机显示了到目前为止的节省。
图5:无气排水管节省了废气。
图6：流量控制器减少人工需求。
能源审计节约结果
安装后，power utility返回并执行验证日志记录。这表明系统消耗约1242200 kWh，同时产生约1050 cfm的压缩空气。这可以节省55%的能源。这与预测值相差很大。最大的变化是工厂开始在周末关闭系统以节约能源。系统运行时的比功率为18.5-kW/100 cfm，这意味着压缩空气生产效率可节省约18%。其余的节省是由于压缩空气流量减少和运行时间缩短。在这种情况下，公用事业奖励超过10万美元，有助于将新设备的简单回报降低到3年以下的合理水平。
VSD空气压缩机的正确安装和尺寸-网络研讨会记录下载幻灯片并观看免费网络广播的录制，以了解：
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随后的压缩空气数据记录发现问题
数年后，电力公司批准了压缩空气供应商的另一项数据记录，以检查在最初的验证中节省的成本是否持续。评估发现，大多数压缩空气生产设备运行良好，但不幸的是，压缩机控制器故障，工厂操作人员不知道。这导致其中一台压缩机在周末继续以加载/卸载模式运行，即使有一个高效的两级压缩机可用。工厂没有办法监测压缩空气系统的效率，因此能源效率在不经意间下滑。工厂在与公用事业公司讨论后意识到这一点，并纠正了这种情况。
图7：最终剖面图（未显示电厂压力）。点击在这里扩大。
结论
该项目展示了不仅通过更换压缩机，而且通过使用智能定序器和增加存储容量来纠正控制，可以实现的节约。高效空气干燥器和流量控制等额外措施可在高效生产设备的基础上实现额外节约。当然，只需在非生产时间关闭压缩机，即可节省大量成本。尽管实施了良好的控制，但额外的日志显示，如果不监控系统效率，随着时间的推移，系统的运行效率可能会降低。
图8:几年后的第二次日志记录显示了问题。点击在这里扩大。
有关更多信息，请联系马歇尔压缩空气咨询公司Ron Marshall，电话：204-806-2085，电子邮件：ronm@mts.net.
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