工业效用效率

丙烯塑料优化压缩空气供应

Acrylon Plastics位于加拿大马尼托巴省温克勒市,生产各种定制塑料零件,用于广泛的最终用途,包括住宅和商业门窗、公共汽车、拖拉机、联合收割机、电动汽车、围栏、商业建筑系统和住宅游乐场。Winkler工厂采用旋转成型工艺进行生产。几年前,他们生产量的变化增加了压缩空气流量,超过了他们的压缩空气系统所能提供的流量。因此,在生产高峰需求期间,工厂压力将降至较低水平,从而对敏感的压缩空气动力机器产生负面影响。除此之外,在轻设备负载条件下,空气压缩机的运行效率也会降低。电厂人员尝试了各种策略来应对电厂峰值,最有效的解决方案是安装VSD型压缩机和压力/流量控制。

初始状态

当使用旋转模塑工艺生产大型塑料零件时,将塑料介质吹入大型模具中,并沿两个轴加热和旋转模具。在此过程中,塑料在模具内部形成一层表皮,形成的部分是中空的。旋转运动防止工件在成型和冷却时内部下垂。压克力的一些产品在冷却和从模具中取出时仍然非常柔软,因此必须向工件中吹入一定量的压缩空气,以稍微加压并冷却内表面。压缩空气的大量流动降低了电厂压力,导致压力调节不良。图1中的数据记录显示,在随机生产峰值期间,压力范围从主压缩机的最大额定值125 psi高到75 psi低。

CAC图表1

图1:压力控制不良和压缩机运行效率低下的已发现数据记录
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现场安装了两台25马力的压缩机,其储液罐容量非常小。一台机组能够将电厂压力推高,以避免事故发生,但另一台机组的额定压力仅为100 psi,必须在调制模式下运行,只有当压力降至其额定值以下时才能产生全流量。

添加存储

Acrylon正在考虑购买一台新的更大的压缩机,该压缩机能够在更高的压力下运行,从而在本地存储接收器中存储更多的空气。大约在这个时候,供应商提供变速驱动压缩机,亚克力公司与当地的电力公司联系,以帮助解决成本问题,因为VSD压缩机比定速装置更昂贵。电力公司进行的计算表明,VSD在低负荷下更高效的运行将通过显著的节约和电费支付增量购买价格。

Acrylon发现60马力的压缩机价格合理,但由于加工其零件时涉及高流量,因此需要储存一些空气以防止工厂压力问题。如果没有安装大型储气罐,则必须启动额外的定速压缩机来支撑压力。这将增加能源消耗,因为装置将空载运行很长一段时间。

购买了一个1060加仑的储液罐和一个压力流量控制器。电厂实施了一种储存策略,其中空气压缩机将在135 psi的压力下产生压缩空气,并将电厂压力调节至约90 psi。如图2所示,当设备流量超过主压缩机的容量时,从存储器中抽出一些空气,而不是启动另一台压缩机。如果不使用压力/流量控制器,在这种情况下,电厂将出现过大的压力,导致所有压力敏感的压缩空气消费者使用更多的压缩空气(称为人工需求)。从图2中可以看出,在某些情况下,当接收器中储存的所有空气用完时,工厂压力会降至较低水平。解决方案是增加更多的存储容量。由于清理活动,这些压力降低发生在非关键时间。

CAC图2

图2:将高排放压力运行到大型存储器中可防止第二台压缩机启动
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这种高压储存系统的一个缺点是,空气压缩机的排放压力远高于所需的工厂压力。由于压力较高,压缩机每单位流量输出将消耗更多能量。但在这种情况下,消耗的能量和产生的电力峰值需求费用低于第二台运行的定速压缩机所消耗的能量。与基本情况或添加第三台压缩机相比,该系统节省了约46%的能源成本。

添加新压缩机

该系统运行了多年,最终Acrylon决定购买第二台压缩机,以取代旧的定速备用装置。由于VSD的特点,这是一个提高项目节约的机会。以前的定速压缩机在加载/卸载模式下运行,具有自动关闭功能。当它启动时,它必须运行一段固定的时间,以防止电机启动的最大允许次数损坏电机。但是VSD可以更频繁地启动和停止,并且大多数VSD不需要空载运行一段冷却时间。

决定更换系统并安装一台更大的75马力VSD压缩机。原始VSD设置为提供备份,以覆盖偶尔的峰值流量。在这种情况下,主VSD现在不必在高压下运行以存储压缩空气供以后使用,更大的容量加上备份足以完全覆盖峰值流量。这意味着排放压力可以降低,因此新系统可以以更低的能耗运行。第二个VSD将仅在为避免系统压力降至所需水平以下所需的时间段内启动。一旦不需要它,它会立即关闭,没有卸载的运行时间。

系统运行如图3所示,此时主压缩机排放压力为108 psi。对于图3中的数据,第二台压缩机暂时关闭,但通常设置为在存储压力降至100 psi以下时启动。由于较新压缩机的较低压力和较高效率,该系统的系统电气成本进一步降低了34%。

CAC图3

图3:在较低的压力下,为负载设置的VSD的使用节省了能量
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结论

该案例研究表明,可以使用多种策略来处理高峰流量。大容量存储可以防止启动第二台压缩机,从而提高能源和需求成本。但是,如果正确配置以在较低压力下提供峰值流量,VSD压缩机的优良特性可用于进一步节约能源成本。

有关更多信息,请访问压缩空气挑战®网站或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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