化工包装厂采用压缩空气节能措施，年电费减少41%

几年前，一家化学包装设备升级压缩空气系统时，一切都做得很好。他们安装了变速驱动器(VSD)空压机，并实施了其他节能措施，但工厂扩建导致系统需求增加，超出了系统的能力。包装生产线现在压力很低，导致生产停产。预测显示，工厂的需求还会进一步增加。

本文讨论了系统的升级和用于解决电厂问题的能效措施。作为改进的结果，工厂节省了41%的他们以前的压缩空气相关的电力成本，并更好地稳定了他们的空气压力。

如图所示是一个25马力的固定速度单位，额定输出100 cfm。

工厂流量超过压缩空气系统容量

该工厂在几年前升级了30马力(hp)调节螺杆式空压机，并增加了一台40马力VSD空压机和一个较小的25马力固定转速机组。那个项目使他们获得了大产能和节能。除了新的空压机，工厂还增加了循环干燥器，一个更大的存储接收器，和压力/流量控制器，以保持空压机良好运行，并将工厂压力降低到一个恒定的较低水平，节省人工需求。

在早期，生产班次是每天8小时，每周5天。但随着工厂产量的增加，工厂将生产计划更新为每天24小时，每周5天。工厂的峰值流量开始逐渐增加，直到逐渐超过现有系统的容量。当这种情况发生时，工厂的压力开始下降到65 psi，有时，因为空气压缩机无法跟上。因此，工厂经理请来了当地的压缩空气审核员进行研究。

图1:化学包装工厂的低压事件导致生产关闭，并需要评估压缩空气的供应和使用。点击在这里扩大。

节约能源的多种机会

压缩空气范围研究的目标如下:

• 提供设备压缩空气运行成本的运行概况和消耗报告。
• 提供任何改进压缩空气相关生产工艺的潜在机会的评论。
• 一般确定压缩空气系统满足设备需求的程度。
• 找出任何压缩空气系统的问题，可以用节能的方式解决。

测量期间的读数和观察结果显示，与类似的优化系统相比，压缩空气系统在高峰运行时的效率较低，而在平均运行时的效率较高。它还表明，小的改进是可能的。总的来说，研究建议，如果现有或新空压机的压力设置得到适当协调，使定速机组在运行时不会加载和卸载，将获得更好的运行效果。它也可以设置得足够高，以更好地产生足够的空气压力。

数据记录器用于监测压缩空气系统的电力输入，以计算大约每年的电力运行消耗。数据显示，压缩空气年能耗约为200600千瓦时，峰值需求约为50kva。设备的平均空气负荷约为76 cfm。持续的峰值出现在200 cfm左右。

压缩空气系统约占整个设施年度电力成本的18%。根据该设施的电费，压缩空气系统的运行成本为每年2万美元，其中包括税费和典型的维护成本。

对收集到的信息进行分析后发现，有一些潜在的机会可以改进压缩空气系统的运行。它还显示了压缩空气相关的电气和维护成本的潜在节省高达37%的基础成本。

供应侧和最终使用措施带来的节约机会

审计显示了多种节约的机会。对整个压缩空气系统的彻底评估得出以下建议:

空压机控制与协调-现有空压机控制压力协调有问题。当压力降至VSD空压机的设定值以下时，较小的机组才开始加载，加载后以调制模式运行。这是一个常见的问题，VSD压缩机控制带需要嵌套在固定速度单元的控制带内，如图2所示。

图2:推荐的控制带将VSD放置在定速压缩机的压力带内。

空气压缩机小时-审计员注意到周末没有生产。压缩空气系统的唯一负荷是一些加热和通风阻尼器和干火系统，这两个都是非常低的负荷，可以由一个小型往复式空气压缩机提供。这将允许主系统在周末关闭。

备份能力-系统峰值容量测量略高于200 cfm，但备用空压机只有100 hp的容量。当需要关闭或维修40hp VSD时，这并不能提供良好的可靠性。200 cfm的峰值意味着两个空压机都需要在峰值需求期间运行。

减少泄漏-工厂的泄漏量是在25 cfm时测量的，这相当于平均系统流量的30%。一些减少这将节省能源通过减少空压机负荷。

最终用途减少-确定了四种最终用途进行优化:

• 除尘器脉冲阀-工厂的一个除尘器调整得很差，所以脉冲阀的爆破时间只有半秒，而不是推荐的二十分之一秒。爆炸频率设置高于最佳频率，这两种情况都导致压缩空气消耗过大。
• 空气起重机-使用压缩空气动力的起重机来移动产品。该起重机消耗了35 cfm的峰值流量，并对工厂峰值需求做出了贡献。建议使用耗电量约为其十分之一的电动起重机。
• 真空-使用压缩空气驱动的鼓式真空，消耗约60 cfm。它有助于压缩空气的总需求，如果在高峰生产期间使用，有可能增加峰值需求。
• 空气增压-在实验室区域安装了氮气系统，需要150 psi的压缩空气。工作人员安装了一个压缩空气助推器，将压缩空气压力提高到氮气发生器所需要的水平。助推器消耗了大量的恒定流量。建议使用小型往复式空气压缩机，以更有效地将空气升压到高压。

吹气阀调节不良和泄漏造成了这个除尘器的问题。

空气干燥器-该研究建议，如果安装了任何新的干燥机，请购买循环干燥机。

过滤器-审核员建议加大主过滤的尺寸，以减少压力损失。

冷凝排水管-该研究建议将计时器排水管改为更高效的无空气式装置。

该研究预测，建议的更改将使压缩空气系统的电力消耗比现有系统减少37%，并提高空气压力。

压力/流量控制器使工厂压力保持在低水平，减少人工需求。

工厂管理层决定通过安装一个更大的75马力空压机来升级系统能力。该机组安装了大的存储容量，因此如果空气压缩机以低于最低速度运行，它将以较低的频率启动/停止。结果表明，随着泄漏的减少和最终使用，操作经常在这个范围内。通常不建议在最低速度以下运行，因为空压机不会产生足够的热量，将润滑油中凝结的水赶走。

将压力带设置得很宽，并使用大的存储空间，可以让空压机在启动之间运行更长时间，从而更好地加热空压机。这是以略高的能源消耗为代价的。

图3:使用宽压力带(绿色轨迹)运行，允许空压机在最低速度运行时运行更长时间。在周末关闭系统可以节省能源，而这些能源通常会供给泄漏的能量。点击在这里扩大。

工厂每年节省1万美元的电力成本

最终数据显示，该项目节省的资金比预期的要多。节省了101 000千瓦时，每年节省的电费略多于10 000美元。平均负荷降至57 cfm，峰值流量为150 cfm。这种负荷的减少意味着以前的系统能够供应工厂，但产量的增加是计划的，因此购买了一个更大的空压机。这家电力公司提供了1万6千多美元的财政奖励，以帮助支付该项目的费用。

这个项目展示了引进压缩空气审核员来检查系统的价值。通常只关注系统的供应面，而忽略了潜在的最终用途和泄漏减少。评估整个系统是有好处的。通常终端使用可以产生显著的节省，可以降低电力成本，使电厂有资格从电力公司获得更大的经济奖励。

欲了解更多信息，请联系Ron Marshall, Marshall压缩空气咨询公司，电话:204-806-2085，邮箱:ronm@mts.net

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