远程矿山综合空压机控制
世界上远程北部地区的一个大型采矿综合体邀请了一个压缩的空中审计员来评估有问题系统的效率。现场人员及其空气压缩机供应商在其中一个建筑物中涉及一个没有最佳运行的系统，并且想知道在设施中安装的压缩机尺寸。审计师发现该目标系统中的大量节省，但在该复合体的其他辅助系统中发现了更大的潜在节省，作为在现场进行的额外调查的一部分。总体而言，如果实施所有建议，潜在的节能总量超过一半的一美元。由于远程位置，该设施每千瓦时支付大量成本，因此潜在的项目回报非常有吸引力。
岩石破碎目标系统的初步发现
岩石破碎设备,许多独立的系统之一,在我的网站上,有一个压缩空气系统组成的两个风冷螺杆压缩机,一个250千瓦(325马力)7.4酒吧额定润滑固定速度植物空气系统,和一个45千瓦(60 hp) 7.5酒吧额定无油压缩机为一个单独的仪表空气系统。历史运行时间显示，直到几年前，小型60马力无油压缩机供应整个工厂的大部分时间。露点控制的无热干燥器额定在297 cfm条件下的仪器空气。只有设备中使用的仪表空气通过干燥器，一般设备空气不经过干燥。该干燥器在空气干燥器前安装有通用凝聚过滤器，在出口安装有颗粒过滤器。止回阀存在于空气压缩机的排气口以及工厂和仪表空气系统之间，以防止潮湿的空气污染干燥的仪表空气。
压缩机和烘干机位于碎石卸载区域附近的地下室区域，空气质量和通风不良。因此，压缩空气设备上存在相当数量的灰尘。压缩空气通过钢管系统引导通过植物处理区域。
大型3,800加仑的湿度接收器罐位于压缩机室内的压缩机室内。1,060加仑的干接收器位于空气干燥器的出口，用于该仪器空气压缩机。设施中使用的冷凝水漏极是计时器排水管。设施中的大部分压力损失都在干燥和过滤系统。泄漏检测只有几个小泄漏注意到，发现了没有任何重要的，并且没有报道。植物人员正在做好寻找和修复泄漏。
图1：尘土飞扬的环境导致本网站的维护问题。
压缩空气系统基线
通过连接压缩机的数据记录器监测压缩空气系统的电力消耗。系统流量计算使用压缩机额定流量(从压缩机铭牌上)，乘以压缩机的占空比(没有安装流量计)。测量压力梯度的压力记录器位于压缩机排气口和空气干燥器和过滤器之后。所捕捉的基线如下:
岩石破碎设施基线
基线
基于基线能源消耗现场电力成本，该系统的典型年运营成本每年约为291,000美元。
测量期间的读数和观察结果显示，空压机产生的压缩空气的效率很低，只有28.1 kW/100 cfm(正常情况下约为20 kW/100 cfm)。这种较差的比功率是由于两个压缩机的空载运行时间过长造成的。实际设备负荷仅略高于45kw压缩机的容量，但唯一可用的其他机组是250kw压缩机。250kw压缩机的大部分工作时间是在空载状态下进行的，因为相对于平均流量来说太大了。压缩机控制设置的限制、实际的压力带和止回阀的存在使这个问题变得更糟，因为小型压缩机同时也是部分负载运行。在一些不必要的吹扫操作中，不受控制的干燥器吹扫控制的问题会消耗额外的压缩空气。压缩机房间通风不良，以及过多灰尘的存在也导致环境条件低于最佳，以及压缩机关闭。
防止控制间隙的空气压缩机主控制-网络研讨会记录下载幻灯片并观看免费网络广播的录制学习：
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压缩空气系统操作简介
下图显示了在测量周期的最后一部分压缩空气破碎系统的运行概况。在此期间，250kw压缩机在生产周期之间手动关闭，以节省能源。虽然这是一个很好的做法，但有多个时期，工厂流量超过了小型压缩机的能力。这导致压力下降到低水平，因为250kw机组不是自动的，不能启动支持压力。在此期间，小型压缩机运行相当有效，因为一个固定速度的压缩机应该运行接近满负荷。
当两个压缩机均在一起时，系统效率下降到低水平。现有的控制设置和校验阀导致两个压缩机同时以零件负载条件运行。这导致了两个压缩机的卸载运行时间的重要阶段。
图2：测量期间压缩空气轮廓。点击在这里扩大。
压缩机控制问题
捕获数据的分析显示，在正常运行中，植物压缩空气需求仅略高于45千瓦仪器空气压缩机（240CFM）的容量。测量期间的峰值需求高达500 CFM。当压缩空气需求增加到该小型压缩机的容量时，保持足够压力的唯一选择是启动大型压缩机并将其灯泡升起。遗憾的是，当大型压缩机运行时，止回阀阻挡实际的系统压力到达小型压缩机控制。这使得小型压缩机通过同时装载和卸载来保持效率低下。本质上，大1,600个CFM压缩机开始馈送100至200CFM短缺的压缩空气。
下表显示了操作简介和压缩机压力设定值。
压缩机定位点
这些设置使大型压缩机在其活动时成为先导单元。
图3:两台压缩机同时加载和卸载。点击在这里扩大。
有了这些设定值，当大型压缩机运行时，小型压缩机应该正常地完全关闭，最大限度地减少其空载运行功率的浪费。然而，由于压缩机排气处和工厂空气湿罐前的止回阀，小压缩机在卸载时不能“看到”真正的系统压力。压缩机供气管道(压缩机冷凝水泄漏)在止回阀之间的泄漏，当空气从管道中流出时，导致压力下降的速度比工厂的实际空气接收器压力更快。这导致小型压缩机在大型压缩机加载至94psi之前，重新加载至90psi设定值。进行了一项特殊的测试，绕过止回阀，并通过打开交叉线将两个压缩机绑在同一集管上。当这做了小压缩机超时和关闭，节省电力。
在负载/卸载模式下运行两个压缩机同时产生空气的同时是非常低效的，只能产生一个压缩机。在这个矿井的情况下，运行大型压缩机也非常低效率，额定在约1,600碳水化合物，仅喂养约370碳的平均负荷。大型压缩机的卸载运行功率（当生产压缩空气时49kW）实际上高于小型压缩机的完全加载的KW（43 kW）。
通常情况下，如果小型压缩机状况良好，建议简单地增加一台60马力的压缩机与现有机组一起工作。然而，现有的压缩机的状况较差，所以最好更换一个新的压缩机，具有更大的容量和VSD控制。
通过将系统压力控制在90psi的低水平，可以提高效率。在最小转速以上的VSD控制将保持恒定的工厂压力，降低压缩机功率，并略微降低工厂需求。
潜在的节能措施
一些特定的潜在机会如下：
建议：
- 将60hp (45kw)仪表空压机替换为新的110kw (150hp) VSD控制压缩机，每年可节省336600 kWh，每年的运营成本为107700美元(37%)。
- 拆卸压缩机排气口和工厂空气接收器前的止回阀。在主交叉阀打开的情况下运行系统，将所有压缩机排放物捆绑在一起。
- 将新的VSD压缩机设定为90psi(当前平均96psi)目标压力。这将节省13,200千瓦时和4,200美元的运营成本。
- 将气动振动器换成电动振动器每年可节省21500美元。
- 维修空气干燥机露点控制或用紫外线设计更换空气烘干机，以满足18,000美元的年度储蓄。
- 升级系统过滤器到除雾器或超大设计。
- 用更有效的无气排水代替计时器排水。
- 升级通风以确保压缩机保持清洁。
图4:像这样的空气振动器可能是第二个压缩机必须运行的原因。
破碎建筑储蓄摘要
与目前的破碎建筑结构相比，压缩空气的运行成本可节省约55%。安装一台110千瓦的VSD压缩机、低损耗排水管、以更有效的净化控制取代空气干燥机、降低工厂压力和减少不当使用，估计每年可节省15.9万美元的压缩空气电力运行成本。
估计可能节省的费用汇总表如下:
调查其他网站系统
在调查其他系统时，对压缩机的运行时间进行了初步调查。人们发现，许多系统的负载与运行时间的比率很低。在目标系统中发现的节省之外，可能还有很好的潜力。
一些其他系统：
- 工艺工厂由三个110千瓦润滑螺杆压缩机（两个主要，一余备用），无磁体干燥仪器空气干燥器。
- 卡车车间通用空气系统由两台90千瓦润滑螺杆压缩机(一台主压缩机，一台备用压缩机)和无热干燥剂干燥机组成。
- 卡车车间轮胎填充系统，配备两台45千瓦润滑螺杆压缩机(一台主压缩机，一台备用压缩机)，无热干燥剂干燥机。
- 1室起动空气1台37kW润滑螺杆压缩机，无干燥器。
- PowerHouse 1服务空气配有两种37千瓦压缩机（一个主要，一余量），带无磁性干燥器烘干机。
- 2室起动空气，1台昆西37kw调节压缩机，无干燥机。
- 动力室2维修空气，2台37kw压缩机(1台主压缩机，1台备用压缩机)，内部制冷剂干燥器。
- 批量设备带18千瓦螺杆压缩机和非循环冷藏干燥机。
压缩空气系统基线
使用连接到压缩机的数据记录器监测压缩空气系统电力消耗八个选定的系统。使用压缩机额定流量（从压缩机数据或铭牌上）计算系统流，并乘以压缩机占空比（没有安装流量计）。下表2示出了操作简介和压缩机压力设定值。
附加系统的基线
测量期间的读数和观测显示，空气压缩机以较差的所有系统产生较差的压缩空气，如特定功率所指出的。使用100 HP或更大的大型压缩机的优化系统，大约18至20的水平是正常的。对于较小的压缩机，根据放电压力，水平20至25是正常的。
通常，特定功率涉及压缩机操作模式。对于负载/卸载压缩机，与总工作时间（加载加上的加载加载）相比，压缩机加载的运行时间的比率决定了特定的功率。为了通过此模式实现较低的特定功率，必须通过在开始/停止模式下运行压缩机或安装正确尺寸的VSD压缩机来最小化卸载的运行时间。在具有多个压缩机的系统中，完整系统只需要一个VSD压缩机。该VSD压缩机应等于或大于固定速度压缩机，以避免不期望的控制差距问题。
对于在调制模式（PH2起始空气和批量设备）中运行的压缩机，通过在开始/停止模式下运行现有的压缩机，可以优化最低的操作方法。这可以通过提供非常大的存储和宽压力，如果它们具有这样做的能力。PH2启动压缩机似乎没有该内部电路。批量厂压缩机具有正确的电子控制，但由于机械问题需要更换压缩机。优化该系统的最简单和最有效的方法是只需安装VSD压缩机和循环干燥器。安装在PH1启动空气系统上的压缩机是由于存储的大而在开始/停止模式下运行的单元的示例。应该注意其年度运营成本明显低于所有其他运营成本。在PH1上进一步调整压缩机设置可以通过消除剩余的少量卸载运行时间来获得更多节省。
干燥剂空气干燥机运行不受控制是造成运行成本高、效率低的另一个原因。如果你比较PH1服务的压缩机和PH2服务产生的流量，流量的差异，45 cfm到20 cfm，是由于PH1干燥剂空气干燥器吹扫控制故障。这可能是由于机载露点探头的状况不佳。
压缩空气系统操作轮廓
从本质上讲，监控的所有系统都是在负载/卸载模式下运行，除了PH2起始空气和批量植物外。在大多数系统中安装的压缩机类型的控制内部，是每天设置的开始。这允许某个设置每小时的最大开始数，并将完全关闭压缩机。如果压缩机没有超过最大开始，则消除了负载周期之间的卸载运行时间。这可以完全消除卸载运行时间，节省电量。每小时的允许的开始数根据压缩机尺寸而变化，例如，较小的压缩机能够更高。该功能可与现有的大存储器容量和更宽的压力带一起使用，以完全消除所有小型压缩机的浪费卸载运行时间，约为75 HP和以下。
对于较大的压缩机（加工厂和卡车店服务空气），唯一的选择是在每个系统中安装VSD控制压缩机，或者运行与现有固定速度单位匹配的较小压缩机（一个是VSD）的组合。通常，安装的VSD单元应比任何安装的固定速度单位大一个尺寸，以防止称为控制间隙的条件，其中压缩机争取控制。
潜在的节能措施
对收集到的信息的分析表明，存在潜在的机会，这可能导致压缩空气系统的能源消耗显著降低。这些能源消耗的减少可能每年节省大约42.4万美元的电力成本。
额外的储蓄摘要总结
储蓄的一个例子,可以得到如下所示的PH1起动系统压缩机操作(图4),可以看出,除了几个周期的延长卸载运行时,压缩机加载,然后完全闭了嘴,减少浪费的时间运行。这就是这个系统比其他系统成本低得多的原因。偶尔的空载运行时间可以通过简单地扩大压缩机的压力带或增加存储接收器的容量来消除。例如，PH2启动系统以低于10%的容量运行，但消耗约70%的满负荷功率(图5)。
图5：PH1启动压缩机在起始/停止模式下具有很少的卸载运行时间。点击在这里扩大。
图6：PH2调制压缩机即使在轻负载下也消耗恒定功率。点击在这里扩大。
这些系统推荐的基本节能措施：
- 在每个大型系统中安装适当大小的VSD压缩机，90千瓦及以上。
- 在启动/停止模式下操作，具有较小系统的大存储。
- 修复或重新校准有故障的空气干燥器露点控制。
- 更好地运行内部冷藏干燥机，使它们用压缩机关闭。
- 更换具有无气风格的定时器和手动排水。
估计可能节省的费用汇总表如下:
结论
仅在几天的研究中，就确定了总共约58万美元的潜在能源节约。在创造利润方面，这与发现大量有价值的资源(如黄金或钻石)一样有效。如果实施这些节能措施，每年都会产生这些节省。这是一个很好的例子，说明了使用检测评估系统时可能发生的情况。这个地点的计划是更仔细地观察矿井的空气和其他一些额外的系统，看看是否可以获得更多的节省。
欲了解更多信息，请联系Ron Marshall, Marshall压缩空气咨询公司，电话:204-806-2085，邮箱:ronm@mts.net
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