大型压缩空气系统的流量计量需求侧项目
作为本杂志的读者，您很清楚大型压缩空气系统经常有大量的空气浪费——通常来自泄漏——每年造成数万美元的浪费。然而，根据我们的经验，被确定的所谓“低成本”措施往往得不到修复，而其他成本更高的资本项目却得到了资助。为什么?半年或更短的投资回报率，对许多压缩空气审计师来说，它们就像智商测试。
答案是，低成本的商品真的不便宜。它们占用了工厂最昂贵的资源——关键员工的时间。即使工作人员是一致的，它也可能得不到充分利用。员工可能不知道从哪里开始，从一个几乎没有机会的领域开始，耗尽时间并放弃项目，并且不知道他们的结果是什么。
一些审计(不是我们的)没有指出优先执行计划，只是对措施的简要描述。它们看起来很“容易”，但实际上并不是。过分简化不会起作用，但也不会把它弄得太复杂。正如小奥利弗·温德尔·霍姆斯(Oliver Wendell Holmes Jr.)所说:
“我对复杂的这一面的简单并不在意，但我愿意用我的生命换取复杂另一面的简单。”
当许多其他维护活动正在进行时，需求端项目如何以合理的方式开始和结束?关于项目的结果，你如何得到具体的反馈?管理层如何知道稀缺的资源(时间)是否被用在了正确的机会上?你怎样才能避免项目凭空消失呢?
本文将展示如何正确地进行流量测量，并与实际的项目方法保持一致，从而帮助您关注正确的项目，实现结果并节省文档。它将帮助您找到“复杂性的另一面的简单性”。
定义
在我开始这篇文章之前，让我定义几个关键术语:
供应方面:所有运行压缩机室的设备和控制装置。
需求方面:在压缩空气系统中的分配系统和用途。
关键绩效指标:缩写KPI，这是一个计算值，基于实时监控，指示系统的能量(或其他)性能。
静载:该KPI是指在非生产期间保持工厂系统加压所需的不受控气流。它包括泄漏，但也包括24/7的要求，如除尘器脉冲或锅炉燃气阀控制空气。
活载:这个KPI是生产产品所需的气流。它可以是气瓶、曝气器、吹气器等。它由自动阀门控制，并根据生产情况而变化。
系统效率的斜率:该KPI是指在压缩空气系统中功率与流量的比值。换句话说，当系统中的流量下降时，压缩机和干燥机的功率下降了多少。一个“平面”系统(比如一个放气的压缩机)没有与需求侧项目相关的电力节约。
热利用:在压力管道上安装联轴器、球阀和钻孔。这需要有专门的钻机和有操作经验的承包商。大多数机械承包商都能做到这一点。
推荐的项目方法
简而言之，我建议采用“自上而下”和“基于区域”的流程，而不是“自下而上”的流程，并采用正确的计量方式。推荐的步骤如下:
- 安装计量和执行技术工作。
- 规划先行区项目。
- 实施第一区域项目。
- 测量项目结果并学习。
- 在其他区域重复。
1.安装计量和执行技术工作
这是项目的一部分，我们推荐一个外部专家，他有重要的审计和计量经验。由于这篇文章的目的是展示流量计量如何促进项目，我们将突出显示流量计量部分:
- 仪表供应侧优先
在项目开发和预算合理的情况下，这可以在一开始临时完成，并将其集成到工厂的SCADA系统中。在一些系统中，已经安装了这种测量:
- 所有压缩机和干燥器上的电流(或动力)传送器。
- 在每个压缩机室出口处安装流量计。我们目前推荐热质量流量计，如VP Instruments的VP FlowScope(图1，www.vpinstruments.com)和Sage的Prime(图2，www.sagemetering.com）.他们是相对便宜的，可以热抽头，并可以在任何尺寸的线从2英寸以上。仪表后的烘干机，因为他们只用于干燥空气。
图1:VP Instruments的VP FlowScope
图2:Sage的Prime热质量流量计
- 一个智能测井系统，可以通过编程来收集数据和计算kpi。IT支持通常不适用于探索性项目，因此推荐使用固定的日志记录系统。日志记录间隔需要设置得足够快，以捕获系统动态。我们目前推荐VP Instruments VP Vision或Logic Beach IL80。
- 制定一个总流量，总功率和系统效率的度量。参见图3中的示例。
- 对于典型的压缩空气系统(200至800马力)，上述仪器的购买和安装费用约为8,000至15,000美元。这还不到运营该系统一年电力成本的10%——非常值得。
图3:典型的总流量剖面
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- 带kpi的程序记录器
- 无论是在记录仪中，还是在电子表格中，都要开发一个具有几个关键性能指标的供应侧配置文件，特别是静载、活载和系统效率斜率。kpi应该对所有人都可见。在项目的早期阶段，这可能必须通过单独的报告来完成。
- 注:如果系统坡度太“平坦”(每减少100 scfm小于14 kW)，则需要在项目中先解决供应方的问题，再解决需求方的问题。这超出了本文的范围。
- 确定总体储蓄机会的实际规模。需求方面的项目改进了两项kpi:
- 静载和相关kW的减少量(见定义)。
- 降低活载及相关kW。
- 在需求侧发现并记录潜在机会区域
- 通过演练确定潜在的机会区域。
- 热水龙头和临时流量计的周边所有区域的潜在机会。我们推荐内置数据记录的热质量流量计。这些不需要同时做，所以你只需要几个流量计。理想情况下，记录几天的流量，查看峰值和低点，如果可能的话，包括不生产时期(参见图4)。
图4:典型的3-Zone系统图
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- 如果同时使用多个热水龙头，每个热水龙头的成本约为500美元。一个便携式流量计量系统的成本从3000美元到7000美元不等，这还不到该系统一年电力成本的5%——非常值得。
- 计算每个区域的净消耗量。流量可能是来来去去的，所以仪表的方向要正确。我们只知道市场上只有一个双向热质量流量计。
- 优先考虑空气浪费的区域。
- 确定每个区域中的度量的“类别”。例如，泄漏的软管或卡住打开的电磁阀。
2.规划先行区项目
一旦流量测量确定了最有机会的区域，我们建议从一个区域开始作为第一个项目。这可能是也可能不是最有机会的区域。有时候，这一点是最复杂的。我们已经在一个大型工厂推荐了这种方法，他们安装了50多个流量计。所产生的项目的复杂性超出了他们的执行经验，所以他们推迟了项目的开始。最好从一个更适度的项目开始。
- 制定流量减少和平均kW目标
这可能很棘手。你可能需要把你的技术资源带回来。仅仅因为区域测量在非生产期间确定了一个大的恒定需求，并且发现了几个大的泄漏，静负载可能来自于泄漏之外的其他东西。可能需要在非生产阶段进行一些额外的测试，以确定死负载的来源。建议的方法如下:
- 在非生产期间，安装流量计并进行测井，关闭子层。区别最大的地方在于先从哪里入手。它可能是一个渗漏的区域，也可能是一个空气喷枪，在生产过程中需要，但在非生产过程中留在了那里。
- 确定流量变化和每年工时机会。对于“非联锁”气杆，可能是小时间内的高流量。对于泄漏，它可能是一个小的流动大量的小时。
- 估计区域的总机会。通常一些百分比目标用于泄漏(通常是所有泄漏负荷的50%左右，或者可能是所有发现的泄漏)，加上一些联锁空气需求的目标。
- 计算平均kW机会和$/yr:
- 节省=每次流量减少的总和x kW/scfm斜率x小时x能耗。
- 例如，为了减少100 scfm泄漏，每周2天关闭300 scfm, 20 kW/100 scfm斜率，0.08美元/kWh速率:
- 平均kW节省目标= [(100 / 20)+ (300 / 20)x 2/7]平均kW = 9.3 kW
- 成本节约目标= 9.3 x 8760 x $0.08 = $6,507 /年
- 为项目建立一个项目经理/计划者
这个人收集数据并管理项目。
- 确定“Finder”和“Fixer”
在一些系统和工厂组织文化中，这两个步骤需要由不同的部门来完成。将它们紧密对齐将提高项目效率和组织学习。一个完美的“超人”会做从评估到验证的所有事情。在现实世界中，工厂需要尽可能地调整现有员工。上述建议的项目规划将结合独立各方的努力。在某些情况下，这些功能需要外包。“发现者”可以是空气审核员，“修理者”可以是机械承包商。
- 火车“发现者”和“修理者”
压缩空气挑战赛有一个很棒的基础课程。还有其他资源。他们还需要接受数据收集和成本文件方面的培训。
- 为区域创建一个工作订单
如果没有成本文档，你就无法证明下一个项目的合理性，所以要在降低能耗的同时衡量成本。后勤需要确定。有些区域只能在特定时间关闭。大多数需求侧项目需要停机一段时间以进行详细的评估和维修。锁定/标记、热作业、密闭空间等，此时制定计划。
3.实施第一园区项目
如果计划做得很好，度量标准也到位了，那么这部分就可以关注细节，度量将自己进行。
- 从一个“类别”度量开始
例如，泄漏的软管或卡住打开的电磁阀。寻找者/修复者将尽可能多地通过这些方法来获得经验，完善方法，并看到结果。然后继续下一节课，就像空气酒吧。
- 如果Finder和Fixer是分开的，开发详细的行动项目
这就是“泄漏审计”可以派上用场的地方。
- 如有可能，将压缩空气项目与同一地区的其他项目合并
很难证明仅仅为了减少压缩空气的使用而使用资源是合理的，而且停机时间显然用于关键任务的维护。因此，可能需要将减少空气污染的努力与其他工作结合起来。但是，我们建议您单独管理项目的压缩空气部分。
- 监控项目状态，完成后结束项目
项目可以在取得足够的成果或努力没有取得进展时终止。
- 保持工作订单打开，直到“区域”项目完成
4.测量项目结果和学习
项目的指标很简单——节省的能源和产生的成本。基于区域的流量测量是显示您真正完成的关键项目。上述方法将使报告结果变得容易。从第一个专区项目中学到的经验需要用于下一个专区项目，如果有不同的人员正在实现它，就将其传递下去。
5.其他区域重复
一旦团队通过了一个区域，接下来要做什么就很清楚了。数字将成为你的向导，员工将采取合乎逻辑的下一步，进入下一个优先领域。它将开始变得简单。你将站在复杂性的简单一边!
欲了解更多信息，请联系蒂姆·杜根， P.E，压缩工程公司总裁，电话:(503)520-0700。
阅读更多关于系统评估,请访问www.ghtac.com/system-assessments．
