评估揭示空气压缩机控制间隙问题|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

罗恩·马歇尔，马歇尔压缩空气咨询公司

加拿大西部的一家食品加工商聘请了一名审计员来评估其压缩空气系统的能源效率。结果显示系统某些重要元件的运行令人惊讶，并检测到空气压缩机存在控制间隙问题。此外，审计导致初始能源节约20000美元，并确定了实现45%总体运营节约的潜力。以下详细介绍了一些审计结果和结果。

出身背景

该工厂系统包括3台75马力(HP)风冷润滑螺杆空压机，其中一台是变速驱动器(VSD)版本。所有三个空压机都连接到一个顺序控制器，以协调空压机在压缩空气需求变化期间的有效运行。

安装了一台带压力露点控制（EMS）的单加热鼓风机式干燥剂干燥器，以生产用于电厂运行的干燥压缩空气。该系统在空气干燥器前还安装了除雾器过滤器和高效凝聚过滤器，干燥器后安装了颗粒过滤器。

两个中型660加仑储液罐位于空气压缩机室内，作为干湿控制储液罐。气动压力/流量控制阀可调节工厂压力，但在评估时未将其设置为调节。

压缩空气通过一个2英寸的管道集管输送到多个生产区域，从该集管上分接多个支管，以供应每台生产机器。管道布置在两个主要生产区的径向进料中。数据记录器显示整个管道系统的压力损失最小。大部分压力损失通过干燥和过滤系统。

数据记录期结束时压缩空气流量需求曲线的形状见下图中的绿线：

图1：所示为压缩空气流量需求曲线的形状。点击在这里放大。

该剖面显示了在生产活动期间的随机模式和在关停期间的非常低的流量。最高的峰值出现在夜间清理活动中，空气动力真空和吹棒可能在干燥器冷却清洗流动的同时使用。这些峰值需要三个空压机同时运行。压力剖面显示，在干燥器上游侧的压力调节非常好，但在下游侧的峰值流量时，工厂压力的调节很差。这与空气干燥器和过滤器有关，并且由于空气压缩机室总管管道尺寸过小而变得更糟。

安培记录器被用来监测压缩空气系统的电力消耗。使用手持式电表对两个主动空压机进行千瓦读数，以校准安培功率。通过在压力/流量控制器的输出端新安装的主流量计上放置一个记录仪，可以记录系统流量。压力记录仪位于湿式接收器、干式接收器、压力/流量控制器之后、装袋区以及其中一个终端设备附近。以下基线是在五周期间确定的:

图2：初始测量期间收集的基线。

测量期间的读数和观察结果表明，压缩空气系统以相当好的效率产生空气（22.4 kW/100 cfm，不包括干燥器）。然而，空气干燥器冷却吹扫流量的问题、高于所需的排放压力、一些小泄漏和排放问题以及一些不适当的高流量使用正在导致高于预期的运行成本和偶尔的压力问题。这项研究发现有可能取得显著的改善。

对系统的需求侧进行了调查，包括泄漏。共发现10个泄漏点，估计为20 cfm。调查还发现，一种最终用途涉及消耗180 cfm空气动力真空，这可能被归类为不当用途。

空气压缩机控制和控制间隙

在评估的早期，审计员发现一段时间内，控制缺口导致空气压缩机争夺控制权。

图表（图3）显示了在定速空气压缩机加载和卸载的同时，VSD在满载和最小速度之间交替。这是由系统可变和定速空气压缩机容量之间的尺寸不匹配引起的。为了避免控制间隙，VSD空气压缩机的可变容量范围的大小必须等于或大于其必须使用的定速空气压缩机的大小。在这种情况下，由于VSD装置的调节率为80%（80%x 75 hp=60 hp的可变容量），且定速容量为75 hp，因此尺寸调整规则被打破。正确的尺寸应该是100马力的可变空气压缩机。由于不匹配，存在固定速度（或多个固定速度的组合）机器对流量过大，但包括VSD装置在内的任何组合过小的流量范围。这导致空气压缩机争夺控制权，导致效率低下和压力过度波动。

图3:一个控制间隙问题显示了空压机争取领先控制。

这种情况几乎可以通过使用VSD的全部容量得到完全纠正，但这样做可能会使设备在启动/停止模式下运行较长时间低于最低速度，这不是操作可变设备的推荐方式。VSD的全量程是通过调整VSD的停止点来使用的，因此它低于固定速度单元的卸载点，在这种情况下，固定速度单元由一个中央系统控制器控制。

图4：所示为校正控制间隙后的基线。点击在这里放大。

与机组一起购买的空压机控制器不允许可变空压机在启动/停止模式下运行，因此必须将该机组从中央控制器中移除，只留下固定速度的机组在单个压力带上运行。这纠正了这个问题，允许单元在没有控制间隙的情况下运行。由于工厂流量剖面的特点，目前没有低于最低速度的延长运行期。

空气干燥器问题

作为压缩空气评估的一部分，安装了一个主流量计，通过数据记录器捕捉流量剖面。从最初的安装，一些奇怪的结果被注意到。在主要生产过程中，设备流量平均在200至600 cfm之间，但有时需要运行三台额定320 cfm的空气压缩机。作为评估的一部分，审核员通常测试干燥剂烘干机，并注意到，无论何时烘干机处于待机模式进行测试，没有冷却清洗流，一个空压机卸载并关闭。

通常，当加热型鼓风机式干燥器在再生循环后重新加压时，用于加压的空气通过一个尺寸较大的阀门从活性侧转移到另一塔，因此操作只需几秒钟。加热循环结束后，一个较小的冷却净化阀打开，向再生侧输送低流量空气，约为干燥器额定值的7½%。

仔细检查干燥器发现，可能自安装以来，这两个控制阀的操作是反向的，允许非常大的压缩空气流量进入减压侧进行冷却循环。除此之外，冷却清洗阀被卡住，允许更多的空气进入再生侧，即使在加热风机循环期间没有空气流动。有足够的空气流动，高峰时需要一个额外的空气压缩机。

干燥器所需的额外空气导致干燥器和过滤器的压力损失过大，从而降低了设备的可用压力。数据记录器显示，空气干燥器和过滤器之间的压差约为12 psi。该低压要求将空气压缩机排放压力提升至120 psi以上以进行补偿，从而导致空气压缩机每单位输出消耗更多能量。