错过的需求方机会第8部分-优化平衡系统的PET吹模和灌装厂|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

汉克·范·奥默，范·奥默咨询公司

在最近的一个项目中，在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)吹模和灌装操作中，一个非常有效的测量计划导致了供应侧吹模空气的完全同步，显著减少了总空气使用量，并提高了生产率和质量。

识别的问题

该系统的需求端由四个吹塑模具组成，为三条单独的填充线提供原料。该工厂存在一些他们无法解决的重大运营问题。

对于初学者来说，吹塑模具比灌装线快，在大多数操作过程中，模具必须每五到七分钟停止和启动一次。工厂被告知他们不能调整生产线速度。重新启动吹塑模具时，吹塑模具经常会出现故障，或生产出不合格的瓶子。

与此同时，吹风模具的总空气供应来自两台800马力(HP) 4级离心空气压缩机，每台可输送1726 scfm(3,452个)，功率为550至580 psig。这种气流对于四个吹塑模来说是足够的，其中三个在同一时间运行。这两台空压机每周运行5天，每天24小时(6240小时/年)。由于启动和停止能力有限，这两个设备在生产时都需要继续工作。

电厂决策者希望回答的一个问题是，在系统中添加的空气压缩机的尺寸和类型能够根据需要进行加载和卸载，而无需持续运行两台800 HP离心式空气压缩机。他们还想知道当空气需求较低时，为了能够有效卸载和节约能源，需要合适尺寸的修剪装置。

推荐使用四级双作用、水冷、往复500 HP空气压缩机作为内饰单元，额定功率为1100 ~ 1200 scfm，功率为550 ~ 580 psig。需求被认为是太高的两个800 HP的单位，因为下降的压力时，他们在满负荷。该计划是在基础上有离心式空气压缩机，并与新的往复式单元装饰。

工厂经理认为，工厂需要更明确的支持数据，以实现如此大的资本支出，并召集顾问实施全面评估。

制定行动计划

咨询团队进行了分析，并建议采取一些步骤来收集优化压缩空气系统和实现节能所需的数据。

作为第一步，工厂需要在每个运行的空气压缩机上安装输入kW记录器。还需要在空压机室内安装流量计，在干燥机冷冻后安装流量计。此外，该计划还要求在空气压缩机排气口安装压力传感器和记录器;烘干机入口处;在烘干机出口;在吹模入口和吹模后，每个吹模内的高压进气调节器排出。

该团队随后指示核电站设置该测量设备，同时记录所有数据，并打印一秒钟的数据用于诊断。

接下来，工厂需要为测量的条件建立一个准确的最佳情况需求情景。为此，它需要在考虑操作压力、瓶/小时的生产水平、容器大小和吹气回收的同时，确定每个操作吹模的计算空气需求。下表概述了这是如何实现的。

用吹气回收法计算装瓶吹模的需风量曲线

表1

吹塑生产线/模型	#5 (24盎司。) 48000 bph	#4 (2升) 22000年良性前列腺增生	# 3 (20盎司)。 30000年良性前列腺增生	# 3 b (20盎司)。 30000年良性前列腺增生
吹气(scfm) - 32巴	1007	1042	524	524
Pre -吹扫（scfm）–7巴	406	184	208	208
拉伸(scfm) - 7 Bar	270	474	180	180
服务（scfm）每个–7巴	125	One hundred.	One hundred.	One hundred.
所需空气浓度为464 psig / 32 Bar (scfm)	1，007	1，042	524	524
空气要求100psig / 7 Bar (scfm)	801	836	488	488
在464 psig/32 Bar（scfm）下交付的总压力	1，808	1，878	1，012	1012
预吹空气回收(scfm)	(403)	(416）	(210)	(210)
预计所需净高压，吹气回收率为40%	1，405	1，461	802	802

表2

*吹模 Net scfm需求 (470 psig或更多吹模/464 psig内吹模)**
	计算(scfm)	实测值（scfm）
#5	1，405	1，380
#4	1，461	1，390
3 # *	802	1，One hundred.
# 3 b *	802	1，One hundred.
*净流量包括40%的送风节省。

工厂有四台吹塑机。第3行3A和第3行B总是在一起。行#4或行#5与行#3A和行#3B一起运行。

在550 psig条件下，在上述两种条件下，高压空气使用(吹气回收率为40%)的最大需求量为2,500至2,600 scfm。

利用每个吹塑模具上的控制板流量数据(表2)显示，第4和第5条线的流量仅略低于计算流量。然而，第3A和第3B行每条都比计算值高出近300 scfm。

根据目前的管道布置，团队无法确定是否实际使用了每个模具的210 scfm吹气回收。维护指标都说是。对运行的观察发现，3A和3B吹塑模具内存在非常严重的泄漏。

获得准确的见解

该团队获得了宝贵的见解，从而获得了准确的流量压力操作剖面。

表3

非常关键的数据如表3所示。数据的一个亮点是，进入系统的最大流量为2700 scfm，压力下降。两台满载离心式空气压缩机的额定值为3532 scfm，但只能提供2700 scfm。此外，吹塑模具在连续四到六分钟的循环中启动和停止。吹塑旧的生产速度远远超过填充速度。

表4

如表4所示，4号吹模在1461 scfm处测量，而在1405 scfm处计算;3A型吹模在1200 scfm处测量，与计算的800 scfm相比;吹型3B的测量速度约为1300 scfm，而计算速度为800 scfm。

表5

表5显示了三个吹塑模中的两个运行时每个空气压缩机的排放压力。系统能承受的最大压力为520至530 psig。当所有三个吹塑模一起运行时，两个压缩机的压力降至465 psig。

测量得出了许多重要结论。从评估空气需求开始，吹塑模具4和5似乎证实了计算的净流量（包括吹塑空气回收率）是准确的。同时运行的吹塑模具3A和3B测量2200 scfm至约2400 scfm，而计算的净流量为1600至1700 scfm。

建议采取的措施包括调查和修复泄漏。修复泄漏后，电厂需要稳定在适当的需求。此外，还需要监控所有吹塑模具的气流和入口压力。对气源的评估得出以下结论：

550至580 psig压力下所需的总供气量，一台离心式空气压缩机提供额定流量，一台离心式空气压缩机作为备用，一台尺寸正确的阀内件为3200至3300 scfm。
在4号线或5号线，以及3A号线和3B号线运行的监测和良好维护的吹模的最大计算负荷总和。
合适的阀内件类型和尺寸应该是一个三步卸载、双作用往复水冷机组，在550到580 psig的压力下，可输送1500到1600 scfm。

这将提供总计3250至3350 scfm，最大需求量为3000至3100 scfm，其中一台离心式空气压缩机处于基本负载，另一台处于备用模式。这样做将显著降低总输入能量。最初建议的1050至1100 scfm微调装置太小。

解决关键问题

该项目解决了三个关键问题:

怎样做才能消除频繁的启动和停止?一种解决方法是增加瓶子的储存输送线。另一种是降低吹模速度接近填料速度。这不仅会延长运行时间，也会减少空气需求。换句话说，降低速度10%，减少空气需求10%。这种速度调节是通过适当地调整速度、控制和烤箱来实现的。
为什么这两台离心式空压机不能交付其全部产能?这是一个严格意义上的管道问题。

图1

图1显示了基本的管道尺寸和配置。红色圆圈标识了一个“十字三通”和一个“死头”，使流向6英寸封头的流体产生紊流阻力和反压，并将满载质量流量从3,532 scfm降低到2,700 scfm到2,800 scfm。

图2

图2显示了消除这个基本管道问题的正确方法。更重要的是，该系统使用了一个积极的位移装饰单元与一个动态离心式空气压缩机。该团队还通过将正排量装置运行到一个接收器上，并以一定角度将排泄管系在下游的一次空气接收器上，消除了对离心空气压缩机的任何干扰。

注意，用于排放的离心收集器集管从6英寸增加到20英寸，以减少速度的传递。

3.极端压降(465 psig)的基本原因和修正是什么?

以下两幅图描述了这种情况:

图3

图3显示了烘干机前后的压力。∆P是一个近似常数5 psig，这可能看起来很高，但由于它是一个稳定的差速器，它可能不是一个污染的干燥器，或过滤器分离器，造成压力损失。

图4

图4显示了干燥器后和吹塑模入口处的压力。吹塑模要求最低入口压力为480 psig，但是，这无法在三个吹塑模持续运行的情况下交付。在465 psig和更低的压力下，吹塑模关闭。

识别问题

储水量:目前有效储水量总计3100加仑(414立方英尺)。最大值为550 psig。为避免吹模低压问题，允许的压力损失= 480 psig。

衰变时间计算公式:时间=(414立方．英尺)(550 - 480 psig)

400 scfm净流出（400 cu．英国《金融时报》)(14.38 psig)

目前空气压缩机提供的净流量(最好)= 2,700 scfm，需求3,100加仑。

总共交付了2,700份，少了400 scfm。用储存的空气来处理不足的情况，在最佳情况下，罐的保存时间为5 ~ 6分钟。

如果吹模继续运行超过6分钟，系统压力将下降到480 psig以下，就像现在这样。

有效存储不足

另一个需要解决的问题是缺乏有效的存储。目前的库存无法维持连续的三吹甚至两吹模具运行。它也太小，不允许系统在允许的加载时间内保持压力，以便离心式空气压缩机卸载，然后在停止和加载期间加载。

根据观察和工厂人员的说法，工厂目前正在经历由于低压问题，特别是在吹模启动运行期间的瓶拒绝。

为了解决这个问题，储存量从414铜增加。英尺到大约1000立方英尺。最坏的情况可能是开了三个吹模，而4号或5号吹模都没开。流量下降约1400 scfm, 3A和3B号管线(维修后)只剩下1600 scfm需求。目前，一台离心式空压机进入完全吹气状态，但一旦吹模启动，就必须重新装填。

吹模从启动到满流量需求和启动吹气回收系统需要1.5分钟。最初的需求会很低，然后会增加到大约1800 scfm，然后当吹气回收系统启动时，最终会下降到1400 scfm。

高压离心式空气压缩机排放/进口值控制需要大约三分钟的时间，从完全排放到满负荷。从吹塑启动到空气压缩机的任何信号延迟都将增加该容许负载时间。

新的往复装置从空载到50%负荷，再到100%负荷的允许反应时间远远小于一分钟，但小于一分钟的短循环是不可取的，因为这可能会导致更高的维护问题。修改后的存储增加将允许这一点，无论哪个单位在线操作修剪从550 psig到580 psig和调节流量到548 psig。在三次吹模时，将离心式空压机设置在550 psig满负荷运行时，操作应该很好。

在这些给定条件下：

时间=（1000立方英尺）（550–480 psig）

(1400立方英尺)14.38 psig

时间=几乎3.8分钟，即使在1400 scfm净流量下

保持最大压力从550 psig到480 psig，这种存储允许超过3.5分钟在最坏的情况下。在往复装置预期的1分钟循环时间内，压力仅下降约2 psig。

由于高压空气系统是专门用于吹模过程的，如果安装中央空气监测管理系统，可以设置一个组合式的上下信号，从吹模启停信号开始激活，进一步提高了压缩空气供应与吹模之间的时间间隔。

最终的想法

有了正确的数据和对关键设备过程的各种运行动态的理解——以前几乎无法理解的东西——就变得清晰了，一条成功之路也变得显而易见。

在系统平衡之后，监控关键性能指标、设置“红旗”并及时采取纠正措施是很重要的。对于PET吹模监测，我们建议对每个吹模的压力和流量进行最低限度的监测。然后，将其与计算的标准进行比较。不要让需求增长。正确的吹模流量测量应该在贮气罐前面，如下图5所示。如果控制板上没有，空气接收器将有助于消除吹塑模具内部压力低的问题。

图5