玻璃纤维部件厂发现节省超出空气压缩机房间

一家加拿大玻璃纤维工厂通过应用“系统方法”完成了一段漫长的压缩空气改进旅程，并取得了显著的效率提高。在此过程中，该公司遇到了许多令人沮丧的问题，只有在使用数据记录器对整个系统进行整体监控后，才能确定解决方案。压缩空气审计的整体能耗降低了48%，每年节省了17500美元。该项目还获得了3.2万美元的公共事业奖励，计算回报为4.4年。

该公司为我们在大多数州际公路上看到的高速公路巴士制造玻璃纤维组件。使用玻璃纤维等较轻的材料可以减轻车辆的重量，并使其更节能。由于公共汽车的尺寸，一些零件非常大。该基地使用压缩空气供应手动工具和各种压缩空气驱动的生产机器和工艺。当零件被制造出来时，压缩空气被用来用加压气囊将零件固定在模具中。同时，利用真空将零件吸进模具，使其完美贴合。零件套好后，必须用气动刀具从模具中切割出来，然后用各种气动磨床、砂光机、抛光机和喷漆系统完成。

压缩空气系统变化历史悠久

从2004年开始，随着生产水平的提高，压缩空气系统也在不断变化。该工厂最初有三台30马力、两级风冷往复式压缩机，以满足工厂的需求。但随着压缩空气流量的增加，这些压缩机开始遇到问题。风冷往复式压缩机通常适用于通风良好的轻负荷系统，但随着负载周期的增加，机组通常会过热，导致内部部件和阀门故障。这些噪音很大的机器产生的压缩空气流通常非常热，并充满了润滑剂，这需要特殊的高温干燥器和过滤。为了解决这些问题，安装了一个特殊的后冷却器，在空气进入空气干燥器之前降低空气温度，允许使用一个标准的干燥器。

经过几年的维修头疼，公司决定改用旋转式螺杆空压机。与安装标准的定速空压机不同，我们购买了更高效的变速驱动(VSD)空压机，并配备了循环空气干燥器、压力/流量控制阀和除雾器过滤器。系统的需求端没有实现任何更改。测量结果表明，新的空气压缩机、干燥器和过滤器降低了工厂压力，与固定速度的压缩机相比节省了约31%。较低的压力导致节省了价值7700美元的电力以今天的价格。作为备用，现有的往复式压缩机和后冷却器被保留在原处。

负载增加导致压力问题

该系统在一台空压机上运行多年，但随着压缩空气负荷的增加和安装的设备老化，压力问题开始出现。在系统上安装了数据记录器，以查看是否可以确定问题。尽管VSD空压机的压力被设置为最高的140psi，但系统仍难以满足需求，主总管压力往往低至80psi。这在需求方面造成了重大问题。压缩空气手动工具的工作功率降低，经常失速，这增加了处理每个部件的时间。

图1:即使在非常高的空压机压力下，由于部件故障，工厂压力不足。

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为了增加工厂压力，旧的往复式空气压缩机投入使用。不幸的是，压力协调策略导致往复机组以100%占空比运行，这对这种类型的空冷机组是致命的。这些单位一个接一个地失败了。更糟糕的是，他们排出的热润滑剂覆盖了后冷却器的内部表面，堵塞了压力/流量控制器上的气动执行器，导致了其他问题。详细的压力测量显示，在工厂流量峰值时，污染后冷却器和流量控制器之间存在20-psi的压差。数据还显示，由于内部问题，调节器无法准确控制压力。此外，工厂需求的峰值超过了可用的空压机的能力，使得系统压力降至关键生产机械所需的最低水平以下。需要提高生产能力。

新增回收空压机

该公司在一家工厂关闭时获得了一台老式螺杆压缩机，安装该压缩机的目的是为了增加产能。然而，这台空压机的额定满负荷压力仅为115 psi，远远低于主压缩机的设定值140 psi。这样就不可能有效地协调压缩机。为了产生足够高的压力，必须将该装置置于调制模式。在不需要它的时候，它会不断地运行，因为它没有任何关闭计时器。该机组在负载较轻的情况下运行数小时，大大降低了压缩空气系统的效率。

图2:软管的选择和不良的连接方式导致压缩空气工具性能较差。

尽管增加了更多的产能，该工厂的工具性能仍然很差，特别是在一个关键的模具上，非常大的工件是用一种特殊的气动工具切割的。生产受到影响，所以一个压缩空气审计员被叫来检查。

压缩空气审计发现压差过大

从最初的数据记录来看，冷却器堵塞和流量控制器故障的问题非常明显。冷却器被拆除，调节器被旁路。然而，令人惊讶的是，这并没有完全解决工具性能差的问题。在最终使用时进行了进一步的调查，发现了一个设计不良的供应系统给这个最关键的刀具。使用带有测试计的T型接头进行了一项特殊测试，以测量供应管线中的压力梯度。在最终的工具连接之前，将测试量规直接插入管线中。在没有工具操作的情况下，管线压力为118psi，但一旦工具触发并开始工作，输入压力降至44psi。由于该工具的额定压力为90psi，因此性能较差。

回顾系统到主集管器，供给工具的软管系统包括四个标准的1/4英寸快速连接接头，以及安装在软管卷盘上的50英尺长的1/4英寸软管。需要一个相当长的软管，以提供足够的流动性，以到达沿大型模具长度的所有位置。计算证实了这种配置的预期压差。软管系统尺寸过小。

图3:在一些地区，有问题的连接方法导致了巨大的压差。

审查可能减少的最终用途

审核员还彻底检查了工厂其他区域的其他最终用途，以寻找可能的削减机会。泄漏水平很高，在周末非生产时间消耗45%的平均压缩空气流量。在不需要混合的非生产时间内，允许使用气动搅拌器混合溶剂。在研磨区发现了严重的压缩空气浪费，因为脉冲型滤筒清洁器的调整不正确。排序计时器被调整为每2秒脉冲一次，而不是每隔几分钟发送一次压缩空气清洁脉冲。即使增加了频率，过滤器的清洗性能也没有达到预期。

图4:调整不良的脉冲过滤器清洗系统浪费压缩空气

额外节省在真空和通风系统

在评估系统时，审核员注意到位于压缩机室的一个真空系统运行过度。使用数据记录仪进行的进一步研究发现，真空泵控制系统出现故障，导致两台15马力的泵一直在运行，而典型负载下只需要一台泵。manbetx客户端12-5下载另一个真空泵只需要在短时间内达到峰值。

此外，据了解，由于工厂环境灰尘较多，压缩机室的通风系统使用了100%的外部空气来冷却压缩机。一个20千瓦的电加热器在冬天全天候运转，以回火压缩空气，防止空气压缩机的后冷却器结冰。计算表明，空压机产生的热量足以用压缩热回火房间。

全面的压缩空气系统改进

实施了各种系统改进以纠正这种情况。他们包括:

• 关键的工具软管被升级到3/8英寸，快速连接接头的数量减少到一个全流量接头。切削工具的工作压力为90 psi。
• 泄漏已被修复，搅拌机已于周末关闭。脉冲清洁器配有接收器，以增强脉冲力，减少操作频率，节省压缩空气。
• 压力/流量控制器被全压气机流量的单位尺寸所取代。
• 安装了额外的存储接收器容量，以帮助满足高峰需求。
• 压缩室管道升级到更大的尺寸，以减少压差。
• 空气干燥机升级为循环方式与热量直接到压缩机室。
• 安装一台新的VSD空压机，备用一台旧的VSD空压机。压缩机排气压力降至110，工厂压力降至92 psi。
• 压缩热现在通过恒温控制的阻尼器直接进入压缩机室。20千瓦加热器现在关闭。
• 真空系统控制升级，以减少操作时间。真空系统在周末关闭。

图5:项目结束后，工厂压力和压缩空气流量都有了很大的改善。

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作为改进的结果，压缩空气系统、房间加热器和真空系统的能耗降低了48%，每年节省价值17500美元。该项目有资格获得3.2万美元的公用事业奖励，计算回报为4.4年，不包括提高的工厂生产率。

这个项目说明了改善整个系统的好处，包括最终用户和分配系统，而不仅仅是空气压缩机。

更多信息请访问压缩空气挑战赛网站或联系Ron Marshall, Marshall压缩空气咨询公司，电话:204-806-2085，邮箱:ronm@mts.net．

阅读更多最终用途的系统评估在植物，请参观www.ghtac.com/system-assessments/end-uses．