压缩空气系统调试第2部分:测量和数据图
介绍
设施经理们，如果知道您安装或修改的系统经过了彻底的测试，并且达到了与新生产线相同的程度，您会如何放心？您希望如何确信您所花的钱仍在年复一年地偿还福利？
空压机经销商人员，你们想知道你们安装的压缩空气系统是“防弹的”吗?各个部分的协调是作为一个整体发挥作用的，不会因为随机的小魔怪的蚕食而“偏离”最佳状态?
审核员和公用事业DSM能源工程师，你们想知道你们的后验或后验的系统将保持这种状态吗?您知道在您的许多项目中，一个小小的调整，效率就会消失。
所有三个项目干系人都需要有一个商定的健壮的系统调试方法，以及第一次正确调试的团队合作。这就是本系列文章的目的。
背景
在第一部分在关于调试的这一系列文章中，我提出了一个案例，即在实施改造项目时，压缩空气系统通常未正确调试。此外，我指出，适当的调试将使大多数控制“重新调试”项目变得不必要。这确实假设，即使一个调试良好的项目年久失修，也可以看到一些度量指标，指出存在的问题。
在第一部分，我提出以下定义:
压缩空气系统调试是一个测量、测试、调整并记录整个压缩空气系统在所有负载状态和潜在故障模式下的性能达到目标系统效率(scfm/kW作为一个整体和每个设备)的过程。
这篇文章将试图开始描述调试的一般方法，应该涵盖大多数压缩空气系统项目。在一系列的文章中，我将讨论调试的四个方面:测量和数据图，测试和调整，以及文档。这篇文章将集中在测量和数据图。
测量
测量被认为是昂贵和耗时的。如果设计过度，这是一个合理的担忧。它通常也被视为由独立实体提供的独立服务。有一些技能专业化的问题经常使这成为必要。我将提出一种测量方法，该方法假定安装了永久性、低成本的仪器，并以临时测量为重点。经济学将对用于计量的资金设置界限。请参阅我2015年6月在本杂志上发表的文章，“确定压缩空气测量系统的经济价值.”
正确调试所需的最小测量装置如下：
1.永久安装：
- 在每个压缩机和干燥器组件上输入交流电流，一条腿（不包括HOC或无热再生式能量干燥器）。这些是电流变送器（CT），每个成本约为300美元。这是VFD之前的电流，而不是之后的电流。
- 压缩机排放压力，理想情况下为一点。这些成本约为300美元/台。
- 系统排放压力，理想情况下为一点
- 数据记录系统。市场上有各种各样的系统，从低于1000美元的简单数据记录器到完全集成的SCADA系统。请参阅下面的讨论。
本文中的永久性测量建议可能不足以满足验证后所需的实用程序。可能需要临时监控来强调它。
2.临时安装(如果经济上合理，则永久安装):
- 流量，干燥器后。我推荐简单、低成本的热质量类型，如流量计，每个大约3000美元。
- 干燥器吹扫流量、吹扫压力指示。
- 电能表，现场测量的或永久性的(根据公用事业的要求)。有很多选择，通常是从公用事业、审计师或设备供应商那里借或租的。每只大约1000美元。
如果预算充足，临时设备应永久安装。
数据记录讨论
为什么要有永久性的日志记录？大多数项目没有。主要原因是为实时指示和性能维护提供依据，有些人称之为“连续调试”。至少，它降低了外部审计师为客户提供绩效分析的成本。项目中销售的技术和客户现场可用的技术会影响什么类型的数据记录是可行的。我将提出一个理想的方法和两个备选方案，当你无法实现这个理想时。一旦你做出了技术决定，你就可以在整个系统的生命周期中“卧床不起”，缺少一个新的改造项目！您的监控技术选择将受到先前控制系统选择的限制。这些国家也受到经济治理。有时他们做得并不理想，但你需要用现有的东西来工作。manbetx客户端12-5下载
作为项目的一部分安装监控，而不是在每个人都离开并支付了费用之后。如果电厂网络部分尚未完成，通常是项目中的落后者，本地PLC下载的数据足以满足调试阶段的需要。作为安装的一部分，验证传感器的零能量状态，并在系统或Excel分析文件中自动对其进行偏移。这对于压力尤其重要。
数据记录系统替代方案：
1.包括连续数据记录的定序器（或主控制系统）。这manbetx客户端12-5下载将包括内存、局部可视化和输出数据进行分析的方法，理想情况下是连续和自动的。这可以通过多种方式完成，具体取决于定序器的类型：
- 独立空压机OEM定序器具有嵌入式数据记录、专有硬件。市场上有好几种，有些有趋势数据。价格差异很大，但一般在1万美元到4万美元之间。
- 习惯3理查德·道金斯方管理系统. 有两个家族，基于PLC和基于嵌入式控制器。PLC一般不会对数据进行趋势分析，需要在PC上安装一个单独的软件，有时还需要一个服务器。价格取决于许多项目具体问题，但通常起价约为2.5万美元，可能超过10万美元。
2.单独的“智能”数据记录器。这些是可配置的监控系统，具有“小部件”或计算功能块，可以进行一些实时分析以简化数据，并将数据导出到单独的PC。可能需要一名审计员来提供记录器并对其进行编程。这些系统的成本约为2万至5万美元。
3.简单的数据记录器。最简单的日志系统不能进行任何实时计算，也不能连接到网络，但成本更低。这些系统的成本约为1000到2000美元。但一次上传和分析数据的审计成本是这个成本的几倍。
设置足够快的采样率以捕捉系统瞬态。没有什么“规则”是完美的。但是，在30秒的采样率下，在20秒内发生的压力循环问题是不可能排除的!我喜欢有大约3个样本率或更多的每个气动事件，我试图衡量。在调试的第一部分，系统将不会被拨号，其中一些事件是快速的。因此，您可能会喜欢10秒的采样率或在开始时更好。
数据趋势和图表
这些图目前在任何商用压缩空气监测系统上都不可用，因此需要在Excel中单独绘制。我为每个压缩机绘制的数据散点图示例如下：
1.空气压缩机电流与压力。这显示了空气压缩机如何响应压力，基本上是一个空气压缩机控制图。请参见图1以获取加载-卸载控制的示例。这来自一个项目，其中空气压缩机是离心式的，处于完全排气状态，而不是完全卸载状态。空载功率相当高，超过400千瓦，当时无法修改。压缩机是离心式的，基本上是排出而不是卸载。
图1。加载-卸载压缩机控制图
智能数据记录功能，计算关键性能指标
这些可以编程到一些智能测井系统或Excel中，需要熟练的压缩空气审计员。其基本价值如下:
- 权力。如果不监测实际kW，只监测电流，使用两个功率因数值(满载和空载)计算电流的功率。功率=安培×电压× 1.732 / 1000 × PF，将所有功率相加。
- 空气压缩机流。如果流量计不在永久系统中，则可以进行估算。根据性能文献和电机电流，根据压缩机流量分配流量。使用阈值（如果电流过载且低于最大值），然后进行两点计算（流量与电流、满流量和最小流量成比例）。通过将单个压缩机的流量相加，计算压缩机总流量。
- 系统效率。单个和聚合压缩机和干燥器的流量/功率比。
- 卸下的废物。程序合理准确地估计出总空载功率。为每个压缩机创建一个名为“空载功率”的变量。对于起动器，假设在空载条件下功率因数为60%。使用阈值来指示正在发生卸载情况，例如安培值<满载的50%。然后，对这些时段，计算空载功率。空载时，kW约为480V电流的0.50倍。所以40安培的空载大约是20千瓦。将所有压缩机和干燥机空载功率加到一个“总空载功率”变量。
- 排放/排气/净化废物。用scfm编制合理准确的废流量估算程序。这可以通过排气阀压力信号上的压力传感器（用于离心压缩机）或干燥器的吹扫压力来完成。可以使用两点之间的线性假设，以及零和最大流量的阈值。把所有的浪费加起来，作为一个值，总的浪费空气。在我们看来，安装一个永久流量计来测量你想要为零的东西是不划算的。
- 总功率与总流量。有关示例，请参见图2。总功率和流量值需要在大约5-10个空载周期内平均，可能是10分钟或更长的平滑间隔。然后，将它们关联并绘制在X-Y图上。斜率和截距可以在Excel中计算。截距是系统在无流量时的总功率，是一个非常重要的关键性能指标。理想情况下，这是零。
如果你想要一个性能指标来确定一个空压机控制项目是否有效运行，它可能是总空载功率或总排出。图2所示的项目共有4000马力的压缩机。空载功率可能会超过系统效率，所以主控制器不得不将其最小化。尽管有四台700马力的压缩机，其中两台的“空载”功率为> 400kW，但我们得到的系统总空载浪费平均为21 kW。
图2来自具有图1中所述的潜在高空载功率的同一项目。系统控制调整减少了压缩机处于空载状态的时间，使整个系统具有非常有效的性能曲线，零流量时几乎为零功率。“Y截距”是衡量系统效率的一个非常重要的指标，在很大程度上受总空载功率的影响。
图2。总功率与流量散点图
其他有用的数据趋势
- 同时运行的空载空压机数量。它告诉您系统没有很好地调优的情况。通常由压力的过冲和过冲引起。放大数据可以识别可以解决问题的计时器调整。如图3所示，目标顺序器系统将启动过多的压缩机，然后不得不停止卸载并停止它们，从而造成巨大的压力波动。空载功率随着压力的下降而达到峰值，然后随着所有压缩机的加载和压力的回升而降至零。总的空载功率是系统性能的一个指标，但这是一个诊断趋势，用于确定为什么它过高(在调优之前)。
- 压差和干燥器流量。可用于扩大定序器压差，避免系统压力在最大流量下下降。见图4。该系统在干燥器前面和定序器下游有VFD感应点，这并不理想。但我们能够通过扩大定序器压力，避免定速压缩机的有害启动确保差动或将传感位置移动到干燥器下游。
图3。数据趋势显示压力超过下冲
图4。数据趋势显示烘干机压差VFD加载
结论
压缩空气的测量不应该只是一个独立的“审计”功能，在一个项目之前和之后。测量需要集成到整个系统的调试中。此外，它应该是长期测量的一部分，以表明它保持一致。为了实现可靠的调试，需要在项目期间安装一个合理的低成本测量系统，从中计算出一些关键性能指标，并绘制一些数据图，以确定导致性能不理想的根本原因。然后对系统进行调整，达到并保持最佳性能。
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欲了解更多信息，请联系Tim Dugan，电话:(503)520-0700，邮箱:提姆。Dugan@comp-英语网站，或参观www.comp-eng.com．
阅读更多压缩空气系统评估文章，请访问airbestpractices.com/system-assessments．
