医院空气系统储蓄

大型医院经常将压缩空气用于重要的操作相关最终用途。产生这种空气的系统需要提供高可靠性的清洁和干燥的压缩空气。这些系统不能像任何压缩空气系统一样不受效率问题的影响。“这些关键类型的系统是非常重要的可靠地保持一定的最低气压,然而,通常没有足够的数据可以帮助准确大小压缩机。”布兰特埃利希说,一个独立的航空系统和航空服务顾问,和一个压缩空气的挑战(CAC)基本面讲师,“通常，在没有良好数据的情况下，确保需求得到持续满足和压力可靠支撑的唯一方法是增大设备的尺寸，这通常会导致效率低下。”

	健康科学中心 - 中央能源厂

“作为一名持有执照的固定设备工程师，我曾在医院做过维修工作，我知道可靠性和空气质量的重要性，但正如我们在CAC培训中强调的那样，这并不一定要以能源效率为代价。福特动力总成部门精益供应商优化经理、CAC高级讲师Joe Ghislain表示，“这可以通过多种方式实现，包括适当选择和选型压缩机，以及/或对空气进行处理(包括使用点过滤)。”下面的案例研究给出了一个医院空气系统的正确尺寸和优化的例子，并遵循了CAC压缩空气基础研讨会的一些原则。

健康科学中心个案研究

马尼托巴省温尼伯健康科学中心(HSC)的压缩空气系统对加拿大马尼托巴省最大的医院的综合建筑的运营至关重要。格里·赫伯特上任并担任首席运营工程师后不久，就把注意力转向了他的压缩空气系统。他继承了一个没有润滑油的系统，包括一个200马力的水冷离心式压缩机和一些旧的往复式压缩机。该系统用于生产建筑HVAC控制、洗衣设备、普通实验室和医院维修车间所需的压缩空气。

离心式压缩机已被先前的主要操作工程师购买，以更新老化系统;以前由大型往复式压缩机提供。该压缩机是在润滑剂自由螺杆压缩机被视为经济的或常用的，并且当大型往复式压缩机的可用性褪色时。

在参加效用赞助的压缩空气效率过程中并且具有一些关于离心式压缩机的特性的知识，Gerry开始注意到他网站上压缩空气流量计跟踪的可变载荷曲线。他决定调查压缩机的年运营成本和压缩机类型的适当性。他还想确定系统效率。不幸的是，没有能量仪表跟踪他的压缩机的功耗，因此Gerry转向他当地的电力公用事业Manitoba Hydro，以帮助创建基线能源人物。

对离心式压缩机的能量审计显示，当医院压缩空气需求变化时，压缩机的功率消耗非常平缓。计算显示，平均负荷略低于300 cfm，但系统的能耗却高达140万kWh，每年的运营成本为68500美元。仅压缩机的平均比功率就达到了49kw / 100cfm(是预期的两倍多)。压缩机还使用了需要额外制冷能量的冷冻水来生产，系统安装了非循环式制冷空气干燥器，将系统的比功率增加到57 kW/100 cfm。

在Manitoba Hydro的性能优化项目技术支持和财政激励的帮助下，HSC购买了风冷无润滑油变速驱动压缩机和循环式制冷空气干燥机，能够更好地跟踪设施的变化负荷。随着系统运行效率的提高和冷冻水成本的降低，系统比功率降至更合理的18kw / 100cfm;每年节省39,500美元的运营成本，比原来的一半还多。

在初步项目完成后，HSC的工作人员注意到锅炉进气与压缩机冷却器排出的热空气非常接近，于是决定充分利用压缩产生的热量。利用热压机冷却空气是冬季回火冷燃空气，夏季为锅炉燃烧增加额外热量，提高锅炉效率的一种非常有效的方法。以前，在较冷的日子里，进气是预先用蒸汽热调节的。这种热回收每年约替代37,500立方米的天然气，价值约12,000美元。

总而言之，HSC压缩空气系统的变化和热量恢复在运营成本中共保存了51,500美元。这些储蓄几乎与运营原始效率低下的年度成本一样大！

图1 -原来的压缩机消耗几乎恒定的功率，由于其差的调节或部分负载特性。请看上图中线。

图2 -新的压缩机消耗更少的能源，现在跟踪设备的流量曲线(流量省略)。

“压缩空气中使用的大多数输入能量被转换为热量”Ghislain，“捕获和回收这种废热产生了提高效率并降低能源成本的绝佳机会。无论您是利用它的空间加热，空气干燥还是如同在这种情况下，锅炉空气化妆，热量恢复可能非常有效，省钱。“ ——乔Ghislain

了解选择压缩机类型

参加者在“压缩空气挑战赛”的压缩空气基础训练中，可学习不同类型压缩机的不同特性。课程结束后，学员将能够理解为什么HSC案例研究中原来的压缩机效率非常低，以及新型润滑自由螺杆VSD压缩机的关断能力改善了这种情况的原因。他们了解到，对于接近其容量曲线顶部的平坦恒定负载系统，离心式压缩机是很好的选择，但如果过大或单独使用在不同的剖面上，如HSC，则不太合适。“润滑剂自由空气离心是一个伟大的选择,但前提是需求足以保证它”,Ghislain解释道,“通常这些机器只能拒绝20 - 30%,所以任何时候基本负荷甚至低负荷低于这一点,离心会吹,像一个大型空气泄漏。这种状况持续的时间越长，浪费的精力和金钱就越多。”

以下是关于从CAC的“压缩空气系统最佳实践”中取出的离心压缩机的摘录（本325页手册在我们的书店提供），讲义材料分布在我们的CAC压缩空程基础上。

离心式压缩机

离心式压缩机具有上升压力的特性曲线，随着容量的降低。达到可能发生浪涌的限制，发生流动反转的现象。最常见的容量控制方法是通过逐步关闭入口阀来保持恒定的排出压力随着需求减小并且压力趋于上升。这减少了通过压缩机的质量流量，并且还增加了总压力比。容量通常可以从100％降低到约70或80％的容量，能耗的合理降低。这种容量控制方法的改进是用进水口导向叶片更换入口阀。虽然限制入口空气流动，导向叶片还使空气流在叶轮入口的旋转方向上，提供更有效的部分负载操作。在这两种情况下，能力的降低限于防止涌动的可能性。

压缩机可以继续在上述70至80％的最小允许容量中压缩。任何过量的空气都通过吹除阀，通常在大气中排出，没有进一步节省能量。应避免这种操作模式以节省能量。或者，在最小允许容量下，可以卸载一些压缩机，不再向系统释放。随着入口阀关闭，这些压缩机可以在类似于非润滑旋转螺杆压缩机的负载/卸载控制模式中操作。与使用吹除阀相比，这是非常有效的，但需要足够的储存能力来避免短循环。

恒压控制可以通过进口节流阀或更有效的进口导叶来实现。降低容量的量受到浪涌管线的限制，在那里可能发生逆流，应该避免。然后可以安排压缩机将过剩的产能排放到大气中(这是非常浪费的)，或卸载。

压缩机的选择

空压机和控制的选择必须考虑到不同使用点的要求，每台空压机满负荷时的风量，以及这些要求的频率。需求往往是间歇性的，但也必须考虑“最坏的情况”。还必须考虑备用压缩机的容量，考虑到应用的基本性质以及与备用压缩机的成本相比的停机成本。

容量和负载摇摆将是确定所选择的压缩机类型的主要因素。一般规则是，具有最佳全负载效率的压缩机应用于连续的载荷类型的服务。具有良好部件负载效率的压缩机更适合负载的摇摆。这意味着具有良好的满载效率的压缩机可以尺寸为最小或平均需求，而具有良好的零件负载效率的压缩机可以尺寸尺寸以处理从最小或平均值的摇摆到峰值的摇摆．

更多信息请访问压缩空气挑战赛网站．

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