错过需求侧机会第8部分-优化PET吹塑模具和填充设备以实现平衡系统|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

作者：Hank van Ormer，van Ormer咨询公司

在最近的一个项目中，在一个聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）吹塑模具和填充操作中，一个非常有效的测量计划实现了供应侧空气与吹塑模具的完全同步，显著减少了总空气使用量，提高了生产率和质量。

确定问题

该系统的需求侧由四个吹模给三个独立的填充线组成。这家工厂有一些重大的运营问题他们没能解决。

对于初学者来说，吹塑比填充线要快，而且在大多数操作中，模具每5到7分钟就要停止和启动一次。工厂被告知他们不能调整生产线速度。在重新启动吹塑模具经常会故障，或产生不合格的瓶子。

同时，吹塑模具的总空气供应来自两台800马力（HP）的4级离心式空气压缩机，每台压缩机能够在550至580 psig的压力下输送1726 scfm（总计3452 scfm）。这种气流对于四个吹塑模具来说是足够的，在任何时候只有三个吹塑模具在工作。这两台空气压缩机每周五天（6240小时/年）每天24小时运行。由于启动和停止能力有限，无论何时生产，这两个装置都需要保持开启状态。

工厂决策者想要回答的一个问题是，增加到系统中的空压机的尺寸和类型，以便能够按要求加载和卸载，而无需不断运行两台800hp离心式空压机。他们还想知道适当尺寸的修剪单位需要能够有效卸载和节省能源时，空气需求较低。

建议使用四级双作用、水冷、往复式500 HP空气压缩机作为微调装置，额定压力为1100至1200 scfm，压力为550–580 psig。由于满负荷时压力下降，两台800马力机组的需求被认为过高。计划是在底座安装离心式空气压缩机，并用新的往复式装置进行修整。

工厂经理认为，工厂需要更明确的支持数据，以实现这一巨大的资本支出，并召集顾问进行全面评估。

制定行动计划

咨询团队进行了分析，并推荐了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，电厂需要在每个运行的空气压缩机上安装输入功率记录器。它还需要在空气压缩机室和冷冻干燥机后安装流量计。此外，该计划要求在空气压缩机排放口安装压力传感器和记录器；在干燥器入口；在干燥器出口处；在吹塑模入口和吹塑模后，高压入口调节器在每个吹塑模内排出。

然后，该团队指示电厂设置该测量设备，以同时记录所有数据，并打印一秒钟的数据以进行诊断。

接下来，电厂需要为测量条件建立准确的最佳情况需求情景。为此，需要确定每个运行吹塑模具的计算空气需求量，同时考虑操作压力、瓶/小时生产水平、容器尺寸和吹塑空气回收率。下表概述了这是如何实现的。

利用吹气回收率计算的装瓶吹塑模具需气曲线

表1

吹塑生产线/模型	# 5 （24盎司） 48000年良性前列腺增生	＃４（2升） 22000 bph	#3A （20盎司） 30000 bph	#3B （20盎司） 30000 bph
吹气（scfm）–32巴	1007	1042	524	524
前-吹(scfm) - 7巴	406	184	208	208
拉伸（scfm）–7巴	270	474	180	180
服务(scfm)每个- 7 Bar	125	100	100	100
464 psig/32 Bar（scfm）下所需的空气	1.,007	1.,042	524	524
所需空气压力为100 psig/7 Bar（scfm）	801	836	488	488
总交付量:464 psig / 32 Bar (scfm)	1.,808	1.,878	1.,012	1012
预计回风量（scfm）	(403)	(416)	（210）	（210）
40%吹气回收所需的预计净高压	1.,405	1.,461	802	802

表2

*吹塑模具Net-scfm需求（吹塑模具470 psig或以上/464 psig吹塑模具内部）**
	计算（scfm）	测量实际(scfm)
# 5	1.,405	1.,380
＃４	1.,461	1.,390
#3A*	802	1.,100
#3B*	802	1.,100
*净流量包括40%吹气节省。

这家工厂有四台吹塑机。线路3A和3b总是在一起。第4行或第5行与第3A行和第3B行一起运行。

在550 psig压力下，计算得出的高压空气使用的最大需求量（吹扫空气回收率为40%）将在2500 scfm至2600 scfm之间，以满足这两种条件。

利用每个吹塑模具上的控制板流量数据（表2）显示，生产线#4和#5的流量略低于计算流量。然而，线路3A和3B的运行速度比计算值高出近300 scfm。

在目前的管道安排下，团队无法确定每个模具的210 scfm吹气回收是否被实际利用。维修指标都显示是这样。通过观察，发现3A号和3B号吹模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，从而得出了准确的流量压力运行曲线。

表3

非常关键的数据见表3。数据的一个亮点是，进入系统的最大流量为2,700 scfm，压力下降。这两台离心式空气压缩机在满载时的额定转速为3532 scfm，但只能提供2700 scfm。此外，吹塑开始和停止持续4 - 6分钟周期。吹模生产速度远远超过填充速度。

表4

如表4所示，吹塑模具#4的测量值为1461 scfm，而计算值为1405 scfm；吹塑模具#3A在1200 scfm下测量，与计算的800 scfm相比；与计算的800 scfm相比，吹塑模具#3B的测量值约为1300 scfm。

表5

表5显示了两台三吹模运行时每台空压机的排气压力。系统最多可以容纳520到530 psig。当所有三个吹模一起工作时，两个压缩机的压力降至465 psig。

这些测量结果得出了一些重要的结论。从空气需求的评估开始，吹型4号和5号出现，确认计算的净流量，包括吹气回收，是准确的。同时下入3A和3B吹模，测量2200 scfm至2400 scfm，而计算值为1600至1,700 scfm。

建议采取的措施包括调查和修复泄漏。当泄漏修复后，电站需要稳定在适当的要求。此外，还需要监测所有吹模的气流和进口压力。对空气供应的评估总结如下:

所需的总空气供应为550至580 psig，一台离心式空气压缩机提供额定流量，一台备用离心式空气压缩机和一个正确尺寸的阀内件(3,200至3,300 scfm)。
受监控且维护良好的吹塑模具运行4号线或5号线以及3A和3B两条线时的总最大计算负荷。
配平装置的适当类型和尺寸应为三步卸载、双作用往复式水冷装置，在550至580 psig压力下，输送1500至1600 scfm。

这将提供总3,250至3,350 scfm，最大需求为3,000至3,100 scfm，其中一台离心式空气压缩机处于基本负荷，另一台处于备用模式。这样做将显著减少总输入能量。最初建议的1,050至1,100 scfm配平单元太小了。

解决关键问题

该项目解决了三个关键问题：

如何消除频繁的启动和停止？一种解决方案是增加瓶子储存输送线。另一种方法是降低吹塑速度，使其接近填充速度。这不仅将延长运行时间，还将减少空气需求。换句话说，降低速度10%，减少空气需求10%。此速度调整是通过适当调整速度、控制装置和烤箱来完成的。
为什么两台离心式空气压缩机不能提供其全部容量？这是一个严格意义上的管道问题。

图1

图1显示了基本管道尺寸和配置。红色圆圈表示“交叉三通”和“死头”，其流向6英寸集管，从而产生湍流阻力和背压，并将满载质量流量从3532 scfm降至2700 scfm至2800 scfm。

图2

图2显示了消除此基本管道问题的正确方法。更重要的是，该系统使用带动态离心式空气压缩机的容积式微调装置。该团队还通过将容积式装置运行到接收器上，并以一定角度将排放管线下游连接到一次空气接收器上，消除了对离心式空气压缩机的任何干扰。

注：用于排放的离心收集器集管从6英寸增加到20英寸，以减少速度传递。

3.极端压降（465 psig）的基本原因和纠正措施是什么？

以下两个图表描述了这种情况：

图3

图3显示了干燥器前后的压力。这个∆P是一个大约为5 psig的常数，看起来可能很高，但由于它是一个稳定的压差，因此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显示了烘干机后和吹模入口的压力。吹风模具要求最低进入压力为480psig，然而，这不能在三个吹风模具持续运行的情况下实现。在465 psig和降低吹模关闭。

识别问题

储存：最大550 psig时的总电流有效储存3100加仑（414立方英尺）。避免吹模低压问题的允许压力损失=480 psig。

计算衰减时间的公式：时间=（414铜.英尺）（550–480 psig）

随着400 scfm净流出(400铜.英尺（14.38磅/平方英寸）

空气压缩机当前输送的净流量（最好）=2700 scfm，需求量为3100加仑。

总共交付2700个，短400 scfm。在最佳情况下，通过将储存的空气用于短缺，计算出的储罐保持时间为5至6分钟。

如果吹塑模具继续运行超过六分钟，系统压力将降至480 psig以下，就像现在一样。

缺乏有效的存储

另一个需要解决的问题是缺乏有效的存储。目前的存储无法维持连续三次甚至两次吹塑模具运行。它也太小，不允许系统在允许的重新加载时间内保持压力，以便离心式空气压缩机卸载，然后在停机和重新加载期间加载。

根据观察结果和工厂人员的说法，工厂目前由于低压问题，尤其是在吹塑模具启动运行期间，正在经历瓶子拒收。

为了解决这个问题，存储量从414 cu增加了。约1000立方英尺。ft.最坏情况可能是三个吹塑模具打开，四个或五个吹塑模具都关闭。流量下降约1400 scfm，线路3A和3B（维修后）只剩下1600 scfm的需求。目前，一台离心式空气压缩机将完全排气，但一旦吹塑模具启动，必须重新加载。

吹塑模具从启动到全流量需求以及启动吹塑空气回收系统需要1.5分钟。初始需求将较低，然后增加至约1800 scfm，然后随着吹风回收系统的启动，最终降至1400 scfm。

高压离心式空压机的排气/进口阀值控制从完全排气到满负荷大约需要3分钟。从吹模启动到空压机的任何信号延迟都会增加允许的加载时间。

新的往复式机组从空载到50%负载再到100%负载的允许反应时间远小于一分钟，但不希望短循环少于一分钟，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，无论哪个装置在线运行550 psig至580 psig的微调，并将流量调节至548 psig。在三个吹塑过程中，离心式空气压缩机在满载状态下设置为550 psig，操作应良好。

在这些条件下:

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净流出

将最大压力排放保持在550 psig至480 psig之间，在最坏的情况下，此存储允许超过3.5分钟。在预期的往复装置一分钟循环时间内，压力将仅下降约2 psig。

由于高压空气系统专用于吹塑过程，如果安装了中央空气监测和管理系统，则可设置组合加载/卸载信号，以从吹塑启动/停止信号激活，从而进一步增强压缩空气供应和吹塑之间的定时。

最后的想法

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——这被认为是几乎不可理解的——变得清晰，成功之路变得显而易见。

系统平衡后，重要的是监控关键绩效指标，设置“危险信号”，并及时采取纠正措施。对于PET吹塑模具监控，我们建议至少监控每个吹塑模具的压力和流量。然后，将其与计算标准进行比较。不要让需求增长。吹塑模的正确流量测量应位于储气罐的前面，如下图5所示。如果控制板上没有空气接收器，则空气接收器将有助于消除吹塑模具中的低内部压力问题。

图5