均载离心压缩机控制节能

本文综述部分审计报告委托调查的条件在工厂压缩空气系统位于美国本研究的目的是为了确定当前操作条件,并为改进提出建议基于行业公认的最佳实践的应用。由于文章篇幅有限，本文将重点关注提供给工厂的整体审计报告的部分内容。

下图是由compression Air Challenge®开发的饼状图，用于消除有关典型空压机生命周期成本的神话。许多运营商惊讶地发现，在第一年，他们在动力上花的钱可能与在压缩机上的资本拨款一样多。

压缩空气系统

工厂生产人员同意我们每年使用6240个工作小时和0.0508美元的采购能源成本进行分析。

该工厂有四台离心式空气压缩机，将压缩空气输送到一个12英寸的管汇。压缩空气进入一个25000加仑的贮气罐，然后进入一个单一的氨干燥器。压力露点在华氏零度或接近零度。压缩空气然后通过一排颗粒和聚合过滤器。在过滤器出口的12英寸管头上安装了一个流量计。

压缩空气系统测量

压缩空气系统单线图

在审计过程中，在12“集管中最后一个压缩空气过滤器的出口处直接测量了压缩空气流量（使用流量计）。我们还监测了所有运行压缩机上的压缩机电机电流和整个工厂的共同总管压力。这使我们能够根据动态效率（DE）来衡量系统的性能。动态效率定义为每千瓦scfm。动态效率是系统性能的关键指标，是一种容易重复的测量方法。我们将此审计度量用作保证和度量系统性能改进的关键基准。

下面是一个柱状图，表示一周完整生产周期内实际测量的需求侧流量数据。工厂人员选择该生产期作为年平均产量的良好代表。

我们以12秒的间隔直接测量流向用户的压缩空气流量（使用12”集管中的流量计），同时以12秒的间隔连续测量空气压缩机功率5天。然后，我们以100 scfm增量对整个系统流量进行了频率分析。

为了对压缩空气系统所需的年功率进行建模，我们在数据收集期间测量了输出到工厂的流量和每个压缩机上的平均电流。然后，我们将这些数据外推一年。压缩空气系统的年度电力成本计算基于全年的满负荷生产（6240小时）和每千瓦时5.08美分的电力成本。

该厂的压缩空气系统DE(动态效率)相对较差，为4.18 scfm/kW，工作日的全部生产能源成本为490,070美元。

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压缩机功率管理对压缩空气系统的运行成本有重大影响。该系统通常与所有手动通电的压缩机一起运行，并对其单独的机载控制进行操作。通常是1250马力的Joy和600马力的Centac。乔伊号满载运行，而Centac号则在喘振线上方的排气模式下运行。这种策略可以确保在需要时自动提供最大容量，无需操作员干预。

在周末期间，只有一台空气压缩机工作（通常为1250 hp），其工作电流可调至120安培左右。显然，在这种情况下，由于只有一台压缩机运行，并且没有排放，因此没有机会通过负载共享来节约能源。注：DE在5.03 scfm/kW时相当好。全量生产和周末两种模式的年总能耗约为604000美元。

通过引入一个主负荷分担压缩机控制系统，两台空压机将以最有效的方式运行-自动。manbetx客户端12-5下载在所有负载条件下，包括未来生产水平或压缩空气利用manbetx客户端12-5下载率的变化，压缩机控制系统将自动、持续地将供应输出与需求紧密匹配。

拟议的负荷分担压缩机控制系统中包括测量仪器，以帮助电厂管理层持续监控和管理压缩空气系统。应连续测量manbetx客户端12-5下载系统总流量和功率，通过主菜单屏幕上的一次按键，HMI上将显示DE（动态效率）。应显示瞬时DE、过去30天的平均DE和重置后的DE。这将使以其他方式为重点的管理能够快速、准确地连续实时评估系统的性能。

在此应用程序中，我们的分析详细说明了在整个生产期间，通过适当地分担600 hp Centac和Joy 1250 hp的负载，可能实现的节约。我们将600hp Centac设置为刚好高于排放量的85%满负荷，不排放。它将提供约2500 Scfm，消耗约433 kW，DE（动态效率）为5.77。Joy 1250 hp将在调低时提供其余所需的压缩空气流量。DE将增加至4.98 Scfm/Kw，仅在整个生产期间，每年将节省超过1546550 kWh。该改造每年可节省能源78565美元。

泄漏管理

在两天的时间里，我们用超声波探测器对整个工厂进行了调查，发现了大约50处泄漏，并对其进行了标记、记录和排列，以便由负责的维修机械师进行纠正。我们估计每次泄漏平均约为5 scfm。在我们4.18 scfm/kW的效率额定值下，这表示约524000 kWh/年的功率。这些泄漏将很快得到纠正，估计每年购买的电力价值26619美元。在泄漏和不当使用之间，我们计算出约680000 Kwh的节约，投资回报率不到一年。

泄漏管理必须成为工厂的标准操作程序。据估计，泄漏量约为流量的20%。这对于具有大量运动和热量的现有电厂来说是典型的。我们注意到许多正常泄漏模式，包括推拉式连接器、承受过热和振动的连接（在安全围栏后面）以及许多应用的最终连接，包括活接头、管夹和FRL。

我们建议工厂投资于超声波UE系统Ultraprobe 3000手持式检漏仪。一般工厂技工可以轻松地使用这些工具快速定位

最容易纠正的泄漏。必须给予员工适当的培训时间（小时而非天），并分配任务和责任采取纠正措施，包括电厂标准操作程序、材料和方法的变更（即代替管夹和推拉接头的压缩配件）。安全围栏后面的泄漏占了电厂泄漏负荷的大部分。在计划的维护停机期间，应努力发现并纠正这些泄漏。可以定期识别和纠正常见泄漏模式。例如，在挠性软管上使用管夹总是会导致泄漏。液压系统中使用的优质压缩配件可能成本更高，但会永久性地减少泄漏。咨询当地世伟洛克或派克汉尼芬门店。

这个每月轮班的任务，使用超声波检漏仪，最终可以将泄漏损失水平降低到压缩空气流量的10%。在该工厂中，使用我们的分配成本模型，每年可节省高达49000美元的成本。对于6个月的回收期，人力和零件的年成本通常约为该成本的½。这是一项永无止境的持续努力。随着这种做法的有效性提高，预计每年的总节约（和成本）将随着时间的推移而下降。

6400立方英尺x（.20-.10）x 1.23美元/100立方英尺x 6240小时/年=49103美元

这里简单地权衡一下成本和收益，就会告诉你怎么做。随着自动连续压缩机电源管理系统的就位，较低的泄漏负荷将直接转化为较低的功耗和成本。

有效的泄漏管理计划完全取决于工厂管理人员的招聘，而不是起草，一名承诺、挑战和资源充足的工厂冠军，以全职承诺承担这项兼职工作。他/她必须是有知识和关心的人，以实现这一长期目标。通过12-18个月的一系列泄漏检测调查，可以识别并消除泄漏模式和缺陷做法，降低实际泄漏水平。需要记住的一个重要事实是修复的缓慢增量特性，以及被更大的鱼分散注意力、失去兴趣和管理承诺的可能性。这不是一份全职工作，但需要全职投入。

压缩空气的分摊成本

该厂分配的压缩空气单位成本是每100 scfm使用每小时1.23美元。这个数字是由压缩空气操作的总成本、整个生产过程中系统观察到的平均需求侧流量(6400 Scfm)和每年总小时数(6240小时)得出的。在比较成本时，这是一个有用的数字。这个数字大约是美国这种类型和规模的设施的平均水平，部分原因是这家工厂的能源成本相对较低。

单位成本的分配将使工厂管理层能够估计各种管理决策的财务影响，包括与新设备相关的运营成本以及更好（更）密集维护实践的效率。注意：这不是下一次使用100 scfm的边际成本，也不是最后一次使用100 scfm所节省的成本。

冷凝水排放实践

为了向电厂提供更清洁和干燥的空气，必须努力消除离开后冷却器、干燥器和过滤器的饱和压缩空气中的冷凝水。实现这一点的最佳方法是使用高质量、低维护、自动疏水阀，该疏水阀仅排除冷凝水，不排除压缩空气。目前，该工厂正在使用零损耗存水弯。在需要清洁或更换之前，此存水弯将为您提供长时间的服务。然而，它们不是免维护的。我们建议每天对所有工作疏水阀进行测试，只有在需要更换时，才使用按需疏水阀进行更换。

每个排水装置必须包括一个手动旁路装置，并能够目视检查废水（即，不要将硬管插入下水道）。

所有后冷器需要连续自动吹扫冷凝水。在夏季条件下，典型的200 hp后冷器每小时可排出超过1加仑的冷凝水。我们建议为每个后冷器按需排放储液罐。

所有排水管都需要清洁和除垢。确定这种需要每日或轮班操作检查的目的是什么．我们建议备用的陷阱，清洁和准备出发，维护立即重新部署。我们还建议所有排水管安装管道，以便在维修期间可以直观地确认其运行情况。手动旁路设置将允许操作人员确认每个自动疏水阀的操作。

这里是自动排水位置的完整清单。需要清洗两个疏水阀并重新安装阀门。

总结：

该工厂的压缩空气系统未在接近峰值性能时运行。事实上，在整个生产期间，其综合效率约为4.18 scfm/kW。压缩空气系统的现有年度能源总成本为604000美元。

审计中推荐的解决方案可将这一效率提高到5.0 scfm/kW，并每年节省高达113154美元的能源成本。

实施这些解决方案的总成本估计约为22万美元。这提供了一个非常有吸引力的约一年的简单回报，当考虑到基于超过1500000 kWh的节约的约123000美元的预期公用事业回扣时。

以下是本报告所载节约建议的摘要：

*预计通过123000美元的公用事业回扣，投资回报率将提高到1年。

优先行动计划

这是实施建议变更的分步行动计划：

1. 申请公用事业回扣并获得批准。这是123000美元，将支付一年的简单投资回报率。
2. 修复记录在案的泄漏，包括压缩机室的两个泄漏冷凝疏水阀。
3. 缓解列出的开放式吹扫应用。
4. 对所有自动排水点和后冷却器排放温度进行日常运行检查。保持记录以发现过热趋势，并清洁备用存水弯，以便立即重新部署。
5. 实施负荷分担的压缩机控制系统。manbetx客户端12-5下载添加流量，功率和DE计算。任何调整错误将立即显示在控制器上，从主屏幕一个按钮。瞬时DE，最近30天，和自复位将计算和显示。如果需要，所有这些开放协议信息也可以实时上传到工厂网络。
6. 实施泄漏管理流程，进一步降低运营成本。考虑你的新兵，选择好，并用职权委派责任。

欲了解更多信息，请联系詹姆斯·G·麦考利P.E。，电话：832-563-6395，www.JimMcAuley.com。

阅读更多系统评估文章参观www.ghtac.com/system-assessments．

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