Grimmway Farms实现系统自动化
介绍
本文提出了一种对Grimmway Farms的案例研究;一个胡萝卜养殖和包装公司位于加州的中央山谷，在实现系统自动化后，能够提高其压缩空气系统效率，并制作相对小的设备和管道变化。
Grimmway Farms在胡萝卜包装厂中使用压缩空气来生产和清理过程。After having been approached by the Ecos Air Program (see sidebar), members of Grimmway’s energy efficiency program realized that in addition to decreasing the continued energy use of their compressed air system while simultaneously improving overall performance, there may also be an opportunity to receive a considerable monetary incentive which could offset the cost of the suggested energy reduction improvements.
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系统评估 |
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| 在哪里： | 阿尔文，加利福尼亚州 |
| 行业： | 食品加工 |
| 问题： | 多个压缩机不是自动化的，因此效率低下 |
| 审计类型： | 压缩空气系统 |
| 系统评估获胜/获胜结果* | |
|---|---|
| 减少能源使用： | 765,274千瓦时 |
| 减少二氧化碳排放： | 545公吨 |
| 等效二氧化碳： | 72家 |
| 车辆的等效二氧化碳： | 100辆车 |
| 近似年度储蓄： | $ 64,283 |
| 投资 | 120,000美元 |
| 能源折扣 | $ 65,428 |
| 简单的投资回报率 | 11个月 |
*年度能耗
ECOS空气与审计员Kyle Harris，一家能源部门的“压缩空气系统能源专家”，才能对现有的压缩空气系统进行评估，谁是本文的主要贡献者。
评估前的系统
项目预先安装在两个建筑物（D和A1）中，具有常闭的互连管道，独立操作，由1x 200 HP，5 x 150 HP和1 -X 100 HP（不在运行中）进行漏油，可变位移控制，旋转螺杆空气压缩机。额外的新200 HP空气压缩机已为该设施购买，但尚未安装。
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准确前的压缩机系统 | 准确后压缩机系统 | |
|---|---|---|---|
| 营业时间： | 8736小时 | 8736小时 | |
| 电力成本kw / h | $ 0.084. | $ 0.084. | |
| Avg。空气流动 | 1903年ACFM. | 1782 ACFM. | |
| 植物气压 | 100 psig. 控制于 85 psig和 32 psig. |
100 psig. 控制于 83 psig和 32 psig. |
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| 压缩空气特定功率 | 21.7 kW / 100 cfm | 18.2 KW / 100 CFM | |
| 年度能量 | 3,596,788千瓦时 | 2,831,338. | |
| 年度能源成本 | $ 302,130 | $ 237,822 | |
每个建筑物D空气压缩机的局部控制保持97-99psig的系统压力，具有97psig的全流动，并且在大约102psig下没有流动。如果卸载10分钟，压缩机将自动关闭，直到系统压力达到90 psig，在此时它们将重新启动。这些空气压缩机在进入两个冷藏空气干燥器或干燥剂填充的鼓风机吹扫空气干燥器之前，将这些空气压缩机排入公共1,020加仑空气接收器。从鼓风机吹扫空气干燥器中压缩空气排出到3,000加仑空气接收器中，然后通过流量控制器/需求膨胀机设置为83 psig。在离开冷藏空气干燥器后，压缩空气进入单独的3,000加仑接收器并通过两个流量控制器/需求扩展器中的一个排出。一个流量控制器设置为83 psig，而第二个Psig设置为32 psig，用于工厂的特定过程。在评估时，发现冷藏压缩空气干燥器的排出和干燥剂鼓风机吹扫空气干燥器之间的常闭横向阀打开。
构建类似地操作的A1的压缩机控制，除了系统压力以106-108psig保持在106-108 psig，在106psig下完全流动，并且在大约114 psig下没有流动。如果卸载10分钟，它们也会自动关闭，但会在大约95 psig重新启动。这些空气压缩机进入公共1,020加仑空气接收器，其中空气进入单个冷藏空气干燥器。然后通过流量控制器/需求膨胀器控制压缩空气，到87 psig的设定点。
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| 激励细节 Grimmway Farms从太平洋燃气和电气的ECOS空中计划获得了65,482美元的大量回扣（占总项目成本的55％）。这种创新计划与工业设施一起使用，代表一个实用程序来搜索压缩空气，协调演练和现场审计的用户，管理所有应用程序和表格，建立流量和kW基线参数，开发有资金返还和验证最终条件的Finatial摘要确保在向其公用事业委员会报告时，该实用程序索赔的储蓄是真实的和可验证的。 虽然有许多公用事业公司为实现效率措施的客户提供KWH减少激励，但该过程通常由客户自己或设备供应商管理。或者，已经开发了ECOS空中计划，为公用事业公司开发，愿意为供应商中立的第三方承包商提供资金，以实施工业系统压缩空气用户的效率计划。在这种情况下，该实用程序只是建立了财务预算，并将计划执行到Ecos Air。 |
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基线确定
数据收集在7天的时间内进行了7天，植物人员表明该工厂以典型的方式运作。通过数据记录器和数据存储设备收集压缩机电源和系统压力，在Logtool V2中分析，然后导入到AirMaster + V1.2中，其中建模各种方案。估计的年度能量消耗从研究期间推断到全年。
根据植物人员，Grimmway农场空气压缩机系统每天7天仍然每天24小时加压。因此，用于所有计算的年度时间数为8,736，假设一天的完整工厂关机。只有压缩机运营的年度能源成本以每千瓦时0.084美元的使用率计算。表1和图2说明了数据收集结果。
表1 - 基线系统利润
图2 - 典型的一天简介
系统问题
对于无自动化控制系统或互连管道的多种压缩机设施，GRIMMWAY农场压缩空气系统没有最佳地将压缩机输出与系统需求相匹配manbetx客户端12-5下载。数据收集证明，这是一种情况，并且发现多个压缩机被发现部分加载，因此不以其最大效率运行。目标是始终具有以满载运行的“基础”压缩机，“修剪”单位响应需求的摇摆，而不是在零件负载下运行两个或更多的压缩机。另外，连接两个单独的压缩空气系统将允许在任何一个建筑物中的压缩机都支撑两个环。推荐的主要修改如下：
- 自动化整个空气压缩机系统
- 打开3“和4”标题连接建筑物D和A1以允许压缩空气送到建筑物
- 安装新的200 HP并删除100 HP（未使用）压缩机
- 为最低露点过程安装新的冷藏空气干燥器，流量控制器，3个流量计和露珠仪
- 较低的整体系统压力
评估和升级后系统
客户选择使用准确的Air Engineering，Inc。实施上述系统改进措施。图3是项目后系统的简化图示。
图3 - 马拉加布局自动化
在构建D中的原始压缩机＃1（100 HP）并在构建A1中的流量控制器中删除。新的200 HP压缩机安装在建立一个搬迁到建筑物D中的150 HP压缩机中的代替。安装了一个中央加德纳丹佛控制系统，以自动化系统中的所有压缩机。manbetx客户端12-5下载该控制系统manbetx客户端12-5下载使压缩机能够使用“基本负载和修剪”策略在窄死区和较低压力下操作。只有在固定（最后一次/优先）顺序序列中时，才会启动压缩机。为方便起见，压缩机重新编号（表2）。
表2 - 压缩机额定值，位置和使用摘要
组合系统的“修剪”站包括现在从84 - 98 PISG（而不是98 psig）操作的压缩机＃1，＃2和＃3。在进入新的冷藏空气干燥器之前，它们排出到1020加仑湿接收器中。接下来，空气进入组合的3000加仑干接收器（除去Gd空气干燥器，并在流过新的3,200 CFM流量控制器/需求膨胀机设置之前，在83psig±1 psig上保持延长的3000加仑干燥器和连接的两个3000加仑接收器），该PSIG保持在完整的PID数字控制环路连接到自动化面板。
构建D'S“基础”压缩机＃4和＃5连接到新的“修剪”流量控制器下游的主电源标题。构建A的压缩机＃6和＃7也是“基座”站的一部分，现在既源为B构建和建筑物A.最初从98到107 PSIG运行的所有“基础”压缩机现在运行100％加载83 psig。这是由于它们在新的建筑物D流量控制器的下游管道，这迫使它们在低于其设计的压力下运行100％，并且允许它们使用较少的功率提供相同的流量。
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| “由于上述Grimmway Farm的压缩空气系统的变化，压缩机输出更紧密地匹配系统需求，并且持续的能源成本每年减少约64,000美元。” -Patricia Boyd，Ecos Air |
控制方案
为了确定“修剪”压缩机负载，在两个装饰站3000加仑空气接收器中计算和监测变化率压力。“基础”压缩机负载由植物中的下游压力决定。
从零流量点和压缩空气需求上升，＃1（150 HP）“修剪”压缩机启动并运行负载/空载，直到完全加载。当系统需求超过＃1空气压缩机的容量时（3000 x 2加仑=负数=负）＃3（150 HP）“修剪”空气压缩机将开始和运行负载/空载，直到它也完全装。当系统需求超过＃1和＃3（总计300 HP）压缩机的容量时，＃7（150 HP）“基础”压缩机将开始。＃1和＃3空气压缩机将通过卸载响应，直到需求超过新的＃7空压机。随着负载再次增加，“修剪”压缩机开始如先前列出的步骤中所述的。
当需求超过＃1，＃3和＃7的容量（450 HP总数）时，＃4（200 HP）“修剪”压缩机启动。同样，上面列出了“修剪”空气压缩机的步骤将重复，并且任何额外的需求将发起＃5（150 HP）压缩机，最后＃6（200 HP）空气压缩机。＃2（150 HP）“修剪”空气压缩机将从另一个“装饰”压缩机失败，任何其他空气压缩机失败，需求大于运行空气压缩机的输出，或者需求超过所有其他空气压缩机的容量。
当需求膨胀机闭合时，“底座”压缩机会卸下，“修剪”压缩机卸下，系统压力上升至1.5 psig以上需求扩展器设定点，或84.5 psig。
发布监测结果
在新的自动化系统上收集监测结果（表3和图4），下载到计算机以进行分析和监控。
表3 - 监测后结果
图4 - 典型的后系统日档案
结论
由于上述GRIMMWAY FARM压缩空气系统的变化，压缩机输出更紧密地匹配系统需求，并且持续的能源成本每年减少约64,000美元。此外，收到了超过65,000美元的回扣，将项目降低了55％。
节能汇总计算
3,596,788kwh -2,831,388kwh.=765,400kwh.
年度成本储蓄计算
$ 302,130-$ 237,822=64,308美元
有关更多信息，请访问ecos空气， 和准确空气工程，Inc。
