家具厂在降低能源成本的同时扩大生产
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。
对压缩空气的需求主要由许多小用户(气动工具)组成。因此，需求总体上是相对稳定的，没有任何重大的、间歇性的“需求事件”。在进行系统评估时，每年的需求平均只有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。
由于文章篇幅有限，我们将只展示部分已完成的供应侧评估，泄漏审计的细节，以及我们如何预测未来的压缩空气需求。
供应系统概述
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。
回顾每个建筑压缩空气系统的当前运行概况，并分析机会是系统评估的关键组成部分。随着这家公司多年来的发展，来自不同制造商的多种不同的空气压缩机和干燥机被添加到系统中。安装有Gardner Denver、Sullair和Palatek的旋转螺杆空压机，以及Champion的往复式空压机。安装了VanAir、AirTek、ultrafter、Deltech、Arrow等多种制冷空气干燥机和过滤器。
一般来说，工厂人员声明他们没有空气压力或流量的问题，空压机是可靠的。正如我们将看到的，这是由于一个严重的供应过剩的情况，在一个工厂的空压机都是部分负载运行，每年只有2400小时的工作时间。
植物人员确实说，他们在压缩空气系统中存在水分的情况发生了重复的问题。系统评估将识别几种无法正常运行或根本无法运行的干燥器。
表1。关键空气系统特性-电流系统*
测量 |
建造1 |
建设2. |
建筑4. |
建筑5. |
总计 |
平均系统流量 |
248 cfm |
101 cfm |
244 cfm |
108 CFM. |
701 CFM. |
平均压缩机排气压力 |
109 psig |
110 psig |
119 psig |
110 psig |
110 psig |
平均系统压力 |
107 psig |
105 psig |
115 psig. |
105 psig |
108 psig. |
输入电力 |
107千瓦 |
30.8千瓦 |
68千瓦 |
49个千瓦 |
254.8 kW. |
特定的权力 |
2.32 cfm /千瓦 |
3.28 CFM / KW |
3.59 cfm /千瓦 |
2.20 cfm /千瓦 |
2.75 cfm /千瓦 |
Ann'l ELEC压缩空气费用 |
19774美元/年 |
$ 5,692 /年 |
12,026美元/年 |
$ 9055 /年 |
$ 47,097 /年 |
*基于每千瓦时0.077美元的混合电费和每年2400小时。
压缩空气泄漏调查
在每个建筑物中进行压缩空气泄漏的调查，并识别，定量，标记和记录55次泄漏。潜在的储蓄总计116碳水米，用于鉴定的55次泄漏（植物＃1 - 66 CFM;植物＃2 - 10 CFM;植物＃4 - 30 CFM;和植物＃5 - 10 CFM）。在诸如此类的系统中，90至95％的总泄漏位于机器的气动电路中 - 不在配电系统中
我们建议购买超声波泄漏定位仪，这样工厂就可以实施持续的泄漏管理计划。除了一些小的例外，如果没有超声波检漏仪和训练有素的操作人员，大多数泄漏是不可能被发现的。在生产期间，使用合适的设备定位泄漏是非常有效的，经常可以发现闲置时不存在的泄漏。然而，在“空闲时间”用“空中动力”检查系统的常规程序也是一个好主意。
空气压缩机控制
运行空气压缩机的两个最有效的方法是“满载”和“关闭”。
两个往复式压缩机是单作用的空气冷却单元，具有两步卸载。这是一个有效的压缩空气卸载系统。往复两步卸载将有效地将“较少空气使用”的空气使用百分比转化为高能源成本的几乎相同的比例降低。目前的系统在植物＃5中的25-HP罐安装冠军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．在非常高的负荷下调制相对效率，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.
电流系统在所有旋转螺杆压缩机上具有调制控制。它们目前在中等或低负载中施加，因此，在植物＃1，＃4和＃5中的植物中比较低效。我们根据需要建立重新调整。增加需求增加可能会缓解这一点。在进行新生产载荷后，才能采取任何行动，并且可以在新级别审查压缩机控制操作。
建立#1系统评估
在建筑物＃1中的平均系统流量是248 CFM，平均系统压力为107 psig。压缩空气由两个润滑，旋转螺钉，空气压缩机提供，使用调制/排污控制。SULLAIR是一个150马力机器，适用于690个ACFM的全部负载，加德纳丹佛压缩机是一个200马力单位，适用于760 ACFM的全部负荷。由于低负载条件，SULLAIR压缩机正在运行，并且GD单元关闭。特定功率为2.32 CFM / kW，每年能源成本为19,774美元。
Vanair冷冻式空气干燥器插入墙壁并消耗能量，但该装置在多年没有提供服务，并且没有任何干燥。Airtek烘干机运行良好，并良好处理低负荷条件。
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 额外的工具 |
计划生产 总空气使用 |
框架 |
13 |
总用气量248 CFM。 减去缝纫空气40 CFM = 208CFM≥40工具=5.2 CFM / tool |
21 |
每台5.2 cfm的额外工具总数=400 cfm额外的空气需要 |
upholstering. |
27 |
56 |
||
缝纫 |
25 |
0 |
表3.构建＃1压缩空气泄漏
没有 |
位置 |
描述 |
美国东部时间的大小 |
EST CFM. |
1 |
按钮的机器 |
圆筒 |
中等的 |
4 |
2 |
剪接室 |
QDC |
小 |
2 |
3. |
缝纫室 |
孔在管 |
小 |
2 |
4 |
缝纫室 |
润滑剂 |
小 |
2 |
5 |
陷阱 |
排水/墙 |
小 |
2 |
6 |
机11 |
过滤器/监管机构 |
小 |
1 |
7 |
机43 |
过滤器/监管机构 |
小 |
1 |
8 |
机40 |
孔在管 |
中等的 |
4 |
9 |
拉链滑块 |
过滤器/监管机构 |
小 |
2 |
10 |
面板区域 |
孔在管 |
小 |
1 |
11 |
面板区域 |
QDC |
小 |
2 |
12 |
4号线 |
QDC |
小 |
2 |
13 |
主线扩张 |
阀 |
中等的 |
4 |
14 |
1号线缓冲 |
QDC |
小 |
1 |
15 |
1号线缓冲 |
QDC |
小 |
2 |
16 |
1号线缓冲 |
QDC |
中等的 |
4 |
17 |
1号线结束 |
孔在管 |
中等的 |
4 |
18 |
第2行 |
QDC |
小 |
2 |
19 |
第2行 |
QDC |
小 |
2 |
20. |
第2行框架 |
QDC |
中等的 |
3. |
21 |
第2行框架 |
QDC配件 |
中等的 |
4 |
22 |
6号线 |
廖 |
中等的 |
4 |
23 |
第6行upolstery |
孔在管 |
小 |
2 |
24 |
第6行upolstery |
孔在管 |
中等的 |
8 |
25 |
外墙 |
QDC配件 |
小 |
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空压机管理。其中任何一种都将比现在更有效地运行，并具有更高的负载百分比。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。Airtek烘干机可能太小，可能需要一种新的循环型冷冻烘干机。建议立即采取的措施是断开失效的VanAir制冷空气干燥机，并实施减少需求的项目。
1号楼压缩空气需求规划
目前的空气需求：248 CFM
减少需求项目:- 128 cfm
植物扩张:+ 400 cfm
未来空气需求520 CFM
建立#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。
超滤式冷冻空气干燥机坏了。这就解释了人们对压缩空气系统中水分的抱怨。后冷却器分离器上的计时器泄水器损坏，泄漏约8 cfm。
未来计划扩张在植物＃2中的影响包括添加三（3）个框架工具和八（8）个锻造工具。我们在43欧元的43 CFM中建立了未来压缩空气需求的增加。
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 额外的工具 |
计划生产 总空气使用 |
框架 |
13 |
101 CFM总空气使用。 101 CFM ÷ 33 tools =3.1 CFM /工具 |
3. |
11个额外的工具@ 3.1 cfm =43 CFM.额外的空气需要 |
upholstering. |
20. |
8 |
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 |
EST CFM. |
1 |
枕头填充物 |
润滑剂 |
小 |
2 |
2 |
按钮打 |
里面 |
小 |
1 |
3. |
钉马赫 |
监管机构 |
小 |
1 |
4 |
奥斯曼地区 |
QDC |
小 |
1 |
5 |
奥斯曼地区 |
QDC |
小 |
1 |
6 |
回到Assy. |
QDC |
小 |
1 |
7 |
回到Assy. |
QDC |
小 |
1 |
8 |
手臂家具 |
脚踏板 |
小 |
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:101 cfm
减少需求项目:- 36 cfm
植物扩张:+ 43 cfm
未来空气需求108立方英尺
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。
在建筑物＃4中的平均系统流量是244 CFM，平均系统压力为119 psig。压缩空气由三个润滑，旋转螺钉，空气压缩机提供，使用调制控制。压缩机＃1是一款100马力的Palatek机器，适用于420 ACFM。压缩机＃2是一款50马力SULLAIR机器，适用于210 ACFM，全负载，压缩机＃3是SULLAIR 40马力单位，满载150个ACFM。压缩机＃1在零件加载压缩机＃2和＃3关闭。特定功率为3.59 CFM / KW，每年能源成本为12,026美元。
Deltech冷冻空气干燥器在建筑物＃4中，由于污染的预冷器，具有35个Psid压力损失。这是一个较大的烘干机，额定1000 CFM，多年来没有对本机进行维护。箭头烘干机正常运行。
5号楼的平均系统流量为108 cfm，平均系统压力为105 psig。采用调制控制的Sullair 75马力旋转螺杆压缩机为系统提供动力。配套一台Champion 25马力往复式空压机。这台机器关机了。
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 额外的工具 |
计划生产 总空气使用 |
框架 |
55 |
总用气量352 CFM。 减去缝气40cfm = 312 cfm ÷ 156工具=2.26 CFM /工具 |
27 |
总其他工具@ 2.26 CFM每=224 CFM.额外的空气需要 |
upholstering. |
101 |
72. |
||
缝纫 |
24 |
0 |
表7所示。4号楼压缩空气泄漏
没有 |
位置 |
描述 |
美国东部时间的大小 |
EST CFM. |
1 |
第9行 |
软管的洞 |
小 |
2 |
2 |
第9行 |
软管的洞 |
小 |
2 |
3. |
3号线 |
软管的洞 |
小 |
2 |
4 |
3号线 |
软管的洞 |
小 |
1 |
5 |
4号线 |
软管的洞 |
小 |
2 |
6 |
第5行 |
软管的洞 |
小 |
1 |
7 |
第5行 |
软管的洞 |
小 |
2 |
8 |
第5行 |
配件 |
小 |
1 |
9 |
6号线 |
配件 |
小 |
1 |
10 |
第7行 |
配件 |
小 |
2 |
11 |
第7行 |
配件 |
小 |
1 |
12 |
8号线 |
配件 |
小 |
2 |
13 |
8号线 |
配件 |
小 |
1 |
14 |
8号线 |
软管的洞 |
小 |
2 |
15 |
8号线 |
配件 |
小 |
1 |
16 |
框架部 |
软管的洞 |
小 |
2 |
17 |
框架部 |
软管的洞 |
中等的 |
5 |
估计总cfm |
30. |
|||
表8所示。5号楼压缩空气泄漏
没有 |
位置 |
描述 |
美国东部时间的大小 |
EST CFM. |
1 |
摇臂装配 |
油管 |
中等的 |
5 |
2 |
通过带锯 |
QDC |
小 |
1 |
3. |
枕头填充 |
配件 |
小 |
1 |
4 |
10号线 |
软管的洞 |
小 |
3. |
估计总cfm |
10 |
|||
需求方的空气保护工作将减少4号和5号楼的压缩空气需求，从352立方英尺降至233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40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55立方英尺的空气流量。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。
4号楼和5号楼压缩空气需求规划
当前空气需求:352 cfm
减少需求项目:- 119 cfm
植物扩张:+ 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所示。关键空气系统特性-未来系统*
测量 |
建造1 |
建设2. |
4、5号楼 |
总计 |
平均系统流量 |
520 cfm |
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 kW. |
特定的权力 |
4.24 cfm /千瓦 |
3.46 cfm /千瓦 |
4.97 CFM / KW |
4.41 cfm /千瓦 |
Ann'l ELEC压缩空气费用 |
$ 22,656 /年 |
5766美元/年 |
11002美元/年 |
39424美元/年 |
*基于每千瓦时0.077美元的混合电费和每年2400小时。
联系Hank van Ormer;电话号码:740-862-4112,电子邮件:hankvanormer@aol.com.，www.airpowerusainc.com
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2012年7月
