工业效用效率

错过的需求面机会。第1部分-集管箱的流量限制

介绍

在控制和监测压缩空气使用方面,技术正在以惊人的速度发展。许多人都熟悉压缩空气供应技术的进步。例如,主动式中央空气压缩机控制,以保持多台压缩机的最佳运行,以支持不断变化的空气需求;改进的驱动系统,如VSD;磁力轴承驱动器(离心机);以及利用现代制造能力提供更高效、更可靠的设备。这些新技术对于产生相对较高的能源成本节约非常重要,OEM设备制造商也在大力推广。

这种先进技术使用的趋势正在发生,并支持生产车间常用的许多工艺。这些创新和控制的一个共同特点是,它们单独具有非常低的初始成本,并产生非常可靠的节省——通常会很快获得回报。由于初始成本较低,在许多运营地点,这些设备往往得不到积极、知识渊博的销售代表的支持。

当评估压缩空气系统和寻找生产面积节省,我们经常推荐产品已经在市场上多年,但收到的操作工厂人员的惊喜。

本系列文章每个月都专门展示一些重要的、但通常未被发现的技术。我们将详细描述设备,并提供具体的案例研究。我们相信,这将为降低压缩空气的使用和在许多操作中产生能源节约提供负担得起和易于实施的想法。

压缩空气供应能否将较低的需求转化为输入能量的降低?

记住,压缩空气是许多工厂中最昂贵的公用设施。用压缩空气产生1马力的工作需要至少8马力的电力输入。在开始评估压缩空气使用减少的机会之前,讨论如何确保您的压缩空气供应设置正确,能够有效地将较低的空气需求转化为相应的输入能量的减少。

经验表明,利用生产车间机会节省的能源往往超过最常见的供应侧改造。由于生产领域不断变化的动态,诸如生产变化、生产线的增加或减少、以及不断增长并可能成为主要机遇的微小修改等因素。生产区域需要持续对KPI(关键绩效指标)以及供应侧进行适当且有意义的监控。

对于供给侧,您需要确保以最佳效率生产所需的压缩空气。在生产区域,您只希望使用您确定为最小压力下的最佳流量,以确保达到或超过生产力和质量标准。

本栏不允许有足够的空间来充分识别设备中的所有供应侧问题——存储、容量控制、管道、冷凝液处理——这些问题会影响供应将较少的需求侧使用转化为较低的输入能量的能力。然而,这里有一些非常常见的例子来说明这一点的重要性。这几乎总是第一步。

管道尺寸和配置的流量限制

由于管道尺寸过小,以及多机组系统中的死头和交叉三通,导致流速过高,这是由于管道配置不当造成的。这些限制一起可能导致多台(甚至所有供气压缩机)以部分负载运行。它们不能在可接受的工作范围内达到满负荷。

我们将用一个例子来说明这一点。工厂空气系统图1中的工厂空气系统有许多离心压缩机管道连接到一个共同的集管。正如主控制器显示的那样,工厂人员感觉大多数机组处于满负荷状态。然而,如红色虚线圆圈所示,公共头部正在经历十字t的1到4和三重死角5。这种压缩机是质量流量离心机,任何感觉到的背压或流动阻力都会增加质量流量,从而减少同样质量流量的进口空气的体积。

图1

图1。集管

如图2所示,图1中5台机组的测量运行数据与其他5台机组一起进入三死头。共安装了10台机组,可提供31,241 scfm,在3319 kW、60psig的功率下提供21,706 scfm。

图2

图2。实测实际运行工况

这是一个极端的例子。它说明,如果你减少需求侧的空气需求,你可能很少或没有输入能量减少的总电力能量输入。这些单位中有些是在下降运行,但其他是在吹。生产中空气流量需求的减少可能会导致吹气增加,而输入电能的变化很少或没有变化。

实施/纠正的管道和结果

  • 两个老旧的700马力的单位被新的,更高效率的1250马力的单位取代(也有更大的转换率)。
  • 20”集管增加到30”不锈钢集管,附表10集管。
  • 所有连接件均为角度定向入口,以消除交叉T形三通的湍流。
  • 消除了三个死头。
  • 21706 scfm的总负荷为2796 kW,实现了生产空气节约。该负荷达到峰值,三台新的1250 hp机组持续进行满负荷生产,旧的700 hp机组处于备用状态。
  • 在21706 scfm/60 psig时,原始年化输入能量功率为3139 kW。在0.09 kWh=2474.788美元/年的情况下,能量为27497640 kWh。
  • 随着管道和配置的改变,在相同流量和压力下的两个新单元将是:
    • 输入功率2796 kW/24492960 kWh@.09 kWh=$2204366/年
    • 每年节省电能270421美元

新的、更高效、更大的离心机可能将满载比功率提高10%。剩下的节省来自于填充和系统设计修改。

图3

图3。管道修正后,所有装置都可以向系统提供完整的空气供应。

图4

图4。纠正操作条件。

当本地压缩机容量控制对与实际生产区域操作无关的连接管道的感知变化做出反应时,无论控制类型如何,都会产生类似的效果。

当所有这些类型的问题都得到解决,并且整个空气系统的供给侧和需求侧正确连接在一起时,所有空气需求的减少都可以转化为较低的输入能量。

由于这是一个持续的专栏,我们鼓励对讨论进行反馈。下一期我们将介绍一些新产品和空气技术,这些新产品和技术以较低的资本成本和通常较短的简单回报提供显著的空气减排。

我们希望你对此感兴趣,并期待你的评论!联系Hank van Ormer,电子邮件:hankvanormer@aol.com。

相似压缩空气管道文章的访问airbestpractices.com/system-assessments/piping-storage。

阅读本系列的下一篇文章:

错过的需求面机会第2部分-集成多个空压机控制

错过需求侧机会第3部分-用压缩空气控制开式吹气

错过的需求面机会第4部分-有效利用空气驱动文丘里真空发生器

错过的需求方面的机会第5部分-考虑在控制框的冷却实现节约

错过的需求方面的机会第6部分-寻找AODD泵以降低压缩空气需求

错过-需求侧机会第7部分-系统压力控制的重要性

错过的需求方面的机会,第8部分-优化PET吹模和填充工厂的平衡系统

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