家具厂扩大生产，同时降低能源成本|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

作者：Hank van Ormer，美国空军

介绍

这家位于美国中西部的家具厂每年要花费47000美元用于5栋生产大楼的空气压缩机的能耗。该工厂使用0.077美元/千瓦时的混合电价计算能源成本，平均每年仅运行2400小时。

压缩空气的需求主要由许多小型用户（气动工具）构成。因此，总体需求状况相对稳定，没有任何重大的间歇性“需求事件”。在系统评估时，平均每年的需求只有2400小时。

然而，该系统评估的一个关键组成部分是帮助该工厂设计压缩空气系统，以便在12个月内计划扩大生产。

这家公司已经发展了多年，有四个独立的生产大楼。每栋建筑都有自己超大的压缩空气系统。这个项目的目标是评估现有的系统，预测每个建筑未来的空气需求，并为未来的需求准备压缩空气系统。

由于文章长度和篇幅的限制，我们将仅展示已完成的供应侧评估的部分内容、泄漏审计的细节以及我们如何预测未来的压缩空气需求。

供给侧系统概述

生产设施由生产大楼(#1、#2、#4和#5)组成。在过去，每一项业务都倾向于作为独立的利润中心运作。现在，所有的生产设备将联合起来。

审查各建筑物压缩空气系统的当前运行状况并分析机会是系统评估的关键组成部分。随着该公司多年来的发展，系统中增加了来自不同制造商的多种不同的空气压缩机和干燥器。安装了Gardner Denver、Sullair和Palatek的旋转螺杆空气压缩机，以及Champion的往复式空气压缩机。VanAir、AirTek、超滤器、Deltech和Arrow安装了各种冷冻空气干燥器和过滤器。

一般而言，电厂人员表示，他们没有空气压力或流量问题，并且空气压缩机是可靠的。正如我们将看到的，这是由于一个工厂的严重供应过剩情况造成的，该工厂的空气压缩机都是部分负载运行的，并且每年只有2400小时的工作时间。

工厂工作人员表示，压缩空气系统中的水分问题反复出现。系统评估将识别出几个没有正常运行或根本没有运行的烘干机。

表1。关键空气系统特性-当前系统*

量	建筑1	2号楼	建设4	建立5	总计
平均系统流图	248 cfm	101 cfm	244 cfm	108 cfm	701 cfm
平均压缩机排气压力	109磅/平方英寸	110磅/平方英寸	119 psig	110磅/平方英寸	110磅/平方英寸
平均系统压力	107磅/平方英寸	105 psig	115 psig	105 psig	108 psig
输入电力	107千瓦	30.8千瓦	68千瓦	49千瓦	254.8千瓦
比功率	2.32立方英尺/千瓦	3.28 cfm /千瓦	3.59 cfm /千瓦	2.20立方英尺/千瓦	2.75立方英尺/千瓦
压缩空气的安电气成本	19774美元/年	5692美元/年	12026美元/年	9055美元/年	47097美元/年

*按每千瓦时0.077美元和每年2400小时的混合电价计算。

压缩空气泄漏调查

我们对每栋建筑的压缩空气泄漏进行了调查，并对55处泄漏进行了识别、量化、标记和记录。对于已确定的55个泄漏，潜在的节约总量为116 cfm(1号工厂- 66 cfm;2号工厂- 10 cfm;工厂4 - 30cfm;和工厂5 - 10 cfm)。在这样一个系统中，90%到95%的泄漏发生在机械的气动回路中，而不是在分配系统中

我们建议购买超声波泄漏定位器，以便工厂能够实施持续的泄漏管理计划。除了少数小的例外，如果没有超声波检漏仪和训练有素的操作员，大部分泄漏都无法被发现。在生产期间，使用适当的设备进行泄漏定位非常有效，并且经常显示闲置时不存在的泄漏。然而，在“非工作时间”内，通过“空气通电”定期检查系统也是一个好主意。。

空气压缩机控制装置

运行空压机最有效的两种方式是“满负荷”和“关机”。

两台往复式压缩机为单作用风冷机组，两步卸载。这是一种高效的压缩空气卸载系统。往复两步卸载将有效地将“少用空气”的空气使用量的减少百分比转化为能源成本的几乎相同比例的减少。目前的系统在5号工厂的25马力罐式Champion压缩机上有两步控制。

用于旋转螺杆压缩机的两个最常见的控制是调制和在线/离线．调制在非常高的负载下相对有效，但是在较低的负载下是否效率低下．

在线/离线控制是非常有效的负荷低于60%，当适当应用与足够的时间吹下来。还有其他几种控制类型，例如。,“variable displacement” (75% to 100% load) and “variable speed drive” (25% to 75% load) – that have very efficient turn down from when applied correctly. These controls must be installed correctly to operate efficiently. Piping and storage should be available close to the unit with no measurable pressure loss at full load to allow the signal to closely match the air requirements.

目前的系统对所有旋转螺杆压缩机都有调制控制。它们目前应用于中、低负荷，因此效率相对较低——特别是在#1、#4和#5工厂。我们建议按需要重新排列。增加需求可能会缓解这种情况。在新的生产负荷到位和压缩机控制措施可以在新的水平上进行评审之前，不应采取任何措施。

建筑物#1系统评估

1号楼的平均系统流量为248 cfm，平均系统压力为107 psig。压缩空气是由两个润滑，旋转螺杆，空气压缩机使用调制/排放控制。Sullair是一个150马力的机器，额定690 acfm满负荷，Gardner Denver压缩机是一个200马力的单位，额定760 acfm满负荷。由于低负荷，Sullair压缩机正在运行，GD机组关闭。比功率为2.32 cfm/kW，能源成本为每年19,774美元。

VanAir制冷空气干燥机插在墙上，消耗能源，但该设备已多年未维修，它不做任何干燥。AirTek烘干机运行良好，在低负荷条件下运行良好。

在1号工厂，未来计划扩张的影响包括增加21(21)个框架工具和56(56)个装饰工具。我们将未来的压缩空气需求增加到400 cfm。

表2 1号楼计划需求

目前的生产	工具	当前生产总空气使用量	计划生产附加工具	计划生产总空气使用量
框架	13	总用气量248 CFM。减去缝气40立方英尺= 208立方英尺÷ 40工具=5.2 cfm/工具	21	每台5.2 cfm的额外工具总数=400立方英尺需要额外的空气
室内装璜	27		56
缝纫	25		0

表3。1号楼压缩空气泄漏

没有	位置	描述	美国东部时间的大小	美国东部时间CFM
1.	按钮的机器	油缸	媒介	4.
2.	剪接室	QDC	小的	2.
3.	缝纫室	管中孔	小的	2.
4.	缝纫室	注油器	小的	2.
5.	陷阱	排水管/墙	小的	2.
6.	机11	过滤器/调节器	小的	1.
7.	机器43	过滤器/调节器	小的	1.
8.	机器40	管中孔	媒介	4.
9	拉链滑块	过滤器/调节器	小的	2.
10	面板区域	管中孔	小的	1.
11	面板区域	QDC	小的	2.
12	第4行	QDC	小的	2.
13	主线扩张	阀	媒介	4.
14	1号线缓冲	QDC	小的	1.
15	1号线缓冲	QDC	小的	2.
16	1号线缓冲	QDC	媒介	4.
17	第1行结束	管中孔	媒介	4.
18	第2行	QDC	小的	2.
19	第2行	QDC	小的	2.
20	第2行框架	QDC	媒介	3.
21	第2行框架	QDC配件	媒介	4.
22	第6行	廖	媒介	4.
23	第6行上嗅觉	管中孔	小的	2.
24	第6行上嗅觉	管中孔	媒介	8.
25	外墙	QDC配件	小的	1.
估计总cfm				66

需求方的空气节约工作将减少1号工厂的压缩空气需求，从248 cfm减少到120 cfm。需求方的努力包括将已确认的压缩空气泄漏的空气流量从66 cfm降低到50 cfm，并将使用接收罐和压力/流量控制器的新控制系统降低到50 cfm。manbetx客户端12-5下载

未来520 cfm的压缩空气需求将由Sullair或Gardner Denver空气压缩机管理。其中任何一个都将比今天更高效地运行，并具有更高的负载百分比。在新的空气需求曲线得到验证和建立之前，我们不建议进行任何压缩机控制更改。Airtek干燥器可能太小，可能需要新的循环式冷冻干燥器。建议立即采取行动，断开不工作的VanAir冷冻空气干燥器，并实施减少需求项目。

1号楼压缩空气需求规划

当前空气需求:248 cfm

减少需求项目:- 128 cfm

工厂扩建：+ 400 cfm

未来空气需求520立方英尺

建筑物#2系统评估

在2号装置中，平均系统流量为101 cfm，平均系统压力为101 psig。压缩空气是由两个润滑，旋转螺杆，空气压缩机使用调制控制。1号压缩机为Sullair，功率为40马力，满载150 acfm; 2号压缩机为Sullair，功率为50马力，满载210 acfm。1号压缩机运行，2号压缩机关闭具体功率为3.2 cfm/kW，能源成本为每年5692美元。

超滤冷冻式空气干燥器出现故障。这解释了有关压缩空气系统中湿气的投诉。后冷器分离器上的计时器排放口破裂，泄漏约8 cfm。

在2号工厂，未来计划扩张的影响包括增加三(3)框架工具和八(8)装饰工具。我们确定未来压缩空气需求增加到43立方英尺。

表4。建立2号计划需求

目前的生产

工具

当前生产总空气使用量

计划生产

附加工具

计划生产

总空气使用量

框架

总用气量101 CFM。

101 CFM ÷ 33 tools =3.1 CFM /工具

11个额外的工具@ 3.1 cfm =43 cfm需要额外的空气

室内装璜

表5所示。2号楼压缩空气泄漏

没有	位置	描述	美国东部时间的大小	美国东部时间CFM
1.	枕头填充器	注油器	小的	2.
2.	按钮打	内部	小的	1.
3.	策略马赫	监管机构	小的	1.
4.	奥斯曼区域	QDC	小的	1.
5.	奥斯曼区域	QDC	小的	1.
6.	重新装配	QDC	小的	1.
7.	重新装配	QDC	小的	1.
8.	手臂家具	脚踏板	小的	2.
估计总cfm				10

需求方的空气节约工作将减少2号工厂的压缩空气需求，从101立方英尺降至65立方英尺。需求方的努力包括在已确认的压缩空气泄漏中减少10立方英尺的空气流量，在使用接收罐和压力/流量控制器的新流量控制系统中减少13立方英尺的空气流量。manbetx客户端12-5下载

未来108 cfm的压缩空气需求将由Sullair旋转螺杆空压机中的任何一台来管理。两者的运行效率都将比现在高得多，而且负载百分比也会更高。在确认和建立新的空气需求曲线之前，我们不建议对压缩机控制进行任何更改。建议立即采取的措施是用一种新的循环式冷冻干燥器替换超滤干燥器，用无空气损失需求排放器替换定时电磁排水器，并实施需求减少项目。

2号楼压缩空气需求规划

当前空气需求量：101立方英尺/分

减少需求项目:- 36 cfm

工厂扩建：+ 43 cfm

未来空气需求量108 cfm

4号楼和5号楼系统评估

系统分析的建议是创建一个供应侧系统来供应4号楼和5号楼。

在平均系统压力为119 psig的情况下，4号楼的平均系统流量为244 cfm。压缩空气是由三个润滑，旋转螺杆，空气压缩机使用调制控制。压缩机#1是一个100马力的帕拉特克机器额定420 acfm。压缩机2号是一台50马力的Sullair机器，额定在满载时210 acfm;压缩机3号是一台40马力的Sullair机器，额定在满载时150 acfm。1号压缩机在部分负荷下运行。2号和3号压缩机关闭。比功率为3.59 cfm/kW，能源成本为每年12,026美元。

4号楼的Deltech制冷空气干燥机，由于预冷器被污染，压力损失为35 psid。这是一个更大的烘干机额定为1000 cfm，并且多年来没有对该设备进行维护。箭牌烘干机运行正常。

5号楼的平均系统流量为108 cfm，平均系统压力为105 psig。Sullair 75马力旋转螺杆压缩机使用调制控制装置为系统供电。有一台25马力的往复式空气压缩机作为备用。这台机器坏了。

在4号楼和5号楼的未来扩建计划的影响包括增加27(27)个框架工具和72(72)个装饰工具。我们将未来的压缩空气需求增加到224立方英尺。

表6所示。4号楼和5号楼计划需求

目前的生产	工具	当前生产总空气使用量	计划生产附加工具	计划生产总空气使用量
框架	55	352 cfm总空气使用量。减去缝气40cfm = 312 cfm ÷ 156工具=2.26 cfm/工具	27	每台2.26 cfm的总附加工具=224 cfm需要额外的空气
室内装璜	101		72
缝纫	24		0

表7。建筑物#4压缩空气泄漏

没有	位置	描述	美国东部时间的大小	美国东部时间CFM
1.	第9行	洞软管	小的	2.
2.	第9行	洞软管	小的	2.
3.	第3行	洞软管	小的	2.
4.	第3行	洞软管	小的	1.
5.	第4行	洞软管	小的	2.
6.	第5行	洞软管	小的	1.
7.	第5行	洞软管	小的	2.
8.	第5行	拟合	小的	1.
9	第6行	拟合	小的	1.
10	第7行	拟合	小的	2.
11	第7行	拟合	小的	1.
12	第8行	拟合	小的	2.
13	第8行	拟合	小的	1.
14	第8行	洞软管	小的	2.
15	第8行	拟合	小的	1.
16	装帧部	洞软管	小的	2.
17	装帧部	洞软管	媒介	5.
估计总cfm				30

表8。建筑物#5压缩空气泄漏

没有	位置	描述	美国东部时间的大小	美国东部时间CFM
1.	摇臂装配	油管	媒介	5.
2.	通过带锯	QDC	小的	1.
3.	枕头填充	拟合	小的	1.
4.	第10行	洞软管	小的	3.
估计总cfm				10

需求侧空气保护工作将把4号和5号建筑物的压缩空气需求量从352立方英尺减少到233立方英尺。需求方的工作包括在已确定的压缩空气泄漏中减少40 cfm的空气流量，在使用接收罐和压力/流量控制器的新流量控制系统中减少55 cfm的空气流量。manbetx客户端12-5下载

未来457 cfm的压缩空气需求将由100马力的帕拉泰克旋转螺杆空压机管理。冠军25马力往复压缩机与两步控制可以补充需求运行全速。然而，这种压缩机最终可能会被Sullair 40马力的机器所取代。

建筑物4和5压缩空气需求规划

当前空气需求:352 cfm

减少需求项目：-119立方英尺

工厂扩建：+ 224 cfm

未来空气需求457 cfm

结论

压缩空气系统评估为这家家具厂提供了一个路线图，使其能够将压缩空气产量从701 cfm提高到1,085 cfm，同时每年减少8000美元的能源成本!该项目的关键是找到最佳利用现有设备的方法，同时实施降低需求的项目。

表9。关键空气系统特性-未来系统*

量	建筑1	2号楼	4号和5号楼	总计
平均系统流图	520立方英尺	108 cfm	457 cfm	1085年
平均压缩机排气压力	95 psig	95 psig	95 psig	95 psig
平均系统压力	90 psig	90 psig	90 psig	90 psig
输入电力	122.6千瓦	31.2千瓦	92千瓦	245.8千瓦
比功率	4.24 cfm /千瓦	3.46 cfm /千瓦	4.97 cfm /千瓦	4.41 cfm /千瓦
压缩空气的安电气成本	22656美元/年	5766美元/年	11002美元/年	39424美元/年