Sparks Dynamics优化NIST压缩空气系统|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

作者:Mac motley, Sparks Dynamics首席执行官

美国国家标准与技术研究所(NIST)成立于1901年，是一个测量标准实验室，也是美国商务部的一个非监管机构。它的使命是促进美国的创新和工业竞争力，通过促进测量科学、标准和技术，增强经济安全和改善我们的生活质量。NIST雇用了大约2900名科学家、工程师、技术人员以及支持和管理人员。

Sparks Dynamics是一家领先的基于云的远程监测和数据分析技术公司，该公司与NIST的研究人员签订了合作研发协议(CRADA)，以开发工业压缩空气模式分析，以提高系统的效率和可靠性。以下是CRADA工作说明的目标:

“本项目的目标是帮助楼宇自动化行业开发新产品，以更经济高效地识别工业设施压缩空气装置运行中的故障（不必要的条件）和低效率。更经济高效的故障检测和诊断（FDD）只有在楼宇自动化行业从其当前提供的FDD软件工具的最新水平上取得重大进步后，产品才能进入楼宇自动化市场。这些进步需要基于规则的人工智能（AI）的普遍实践到目前为止，楼宇自动化行业对其技术几乎不熟悉或不熟悉的方法。该项目将在受控条件下，利用NIST园区的压缩空气工厂作为测试和开发基于NIST专业知识的嵌入式基于规则的FDD工具的设施。”

ReMASTER监控安装

作为CRADA的一部分，Sparks Dynamics安装了一个ReMASTER远程监控和数据分析系统，以测量压缩空气厂的系统KPI，该系统支持研究实验室的压缩空气需求，以及整个工厂HVAC系统的控制空气和锅炉和冷冻水厂运行的控制空气。维持联邦实验室的运行状态至关重要。

ReMaster系统在工厂级使用Tridium (Honeywell) Niagara AX数据采集系统，所有传感器数据都在JACE (Java应用控制引擎)处理器中收集。初始传感器数据包括压缩空气质量流量(SCFM)、干燥/清理设备下游的压力和温度，以及每个压缩机上的实际KW仪表。在JACE中，比功率的值也通过总系统千瓦除以总系统CFM/100来计算。JACE每秒钟收集一次数据，然后每30秒将每个数据流的三个值(平均值、最大值和最小值)推送到Sparks Dynamics云服务器。7个数据流，每分钟42个数据点或每月超过180万个数据点。

再制造系统

在NIST调试ReMaster系统

基线情况

NIST压缩空气厂的现有系统包括（4）四台Cameron TA-2000离心式空气压缩机，使用150马力电机，额定功率为550 ICFM@125 PSIG。它们于2002年安装，经过大修，并于2014年安装了新的Maestro控制面板。至少有三台空气压缩机连续运行，有时需要全部四台空气压缩机。压缩空气装置还包括四（4）台Zeks制冷循环压缩空气干燥器。

在监测的前30天，Sparks Dynamics与NIST研究人员开发了算法(系统规则)来检测系统异常。在Sparks Server上，分析师可以使用ViewMaster软件应用程序来执行对现有系统的分析。NIST FDD分析软件正在持续开发中，它利用贝叶斯概率理论作为一种“学习”工具，随着“经验”的积累，它会自适应地变得更好。也就是说，当它获得关于它的“分类”(检测调用)的用户反馈时。

可用的系统视图之一是用户选择的特定时间内所有关键性能指标(KPI)的图表(图1)。

火花图1

图1:ViewMaster报告工具中的关键性能指标-单击在这里扩大

这张图表反映了2015年5月的情况，在撰写本文时，ReMaster系统已经流数据超过一年了。整个月的数据由靠近屏幕顶部的蓝色条表示，主查看器显示了更详细的数据的爆炸视图，由用户指定的查看窗口(由三角形滑块和蓝色条上的灰色区域表示)定义。该区域还可以通过数据分析更详细地显示异常情况，如流量或压力在该时间段超出预定义窗口，或异常运行条件(如压缩机循环周期短)。出现了一些基本的模式:

系统流量在1100 - 1550 SCFM之间波动，压缩空气系统一年365天24/7/ 24运行，这是校园的关键设施
每个离心压缩机似乎只产生大约450个SCFM(即使考虑到ICFM与SCFM的转换、密封损失和制造商的典型性能公差，似乎也很低)
空气压缩机在过去一年内已改装了新的控制面板，使其能够通过新面板内部的顺序系统进行集中控制（它们将扮演主/从角色）。这允许通过旁路控制减少浪费空气，因为他们转向了一种控制方案，该方案将以在线/离线模式基本加载三台机器，并与第四台机器进行微调。客户建立了102至108 psig的系统压力控制，但由于系统需要第四台压缩机时，系统有一个相对较小的接收罐（1000 gal），因此进入了短循环模式，时间约为一半。
系统的比功率平均为33至38 KW/100 CFM，对于这种尺寸的压缩空气系统来说，这是相对较高的。

优化

NIST设施管理准备写一个申请书rerate或添加一个新的空气压缩机,因为他们担心,有时四个压缩机运行,如果他们失去了压缩机不能维持校园的压力而无需源租赁压缩机。Sparks Dynamics利用能源分析/报告工具制定了一项计划，利用Pepco(当地公用设施)返利计划替换整个系统。

离心式空气压缩机的设计是一个很好的应用于较大的压缩空气系统，有相对稳定的流量需求范围，可以满足压缩机的节流限制。它们的优点是在恒定压力下提供无油空气，并且在300马力以上有相对良好的比功率性能。然而，所安装的空压机及其控制系统与这种负载配置不匹配，导致系统比功率范围高达33manbetx客户端12-5下载 ~ 38 kW/100 cfm。

设计了一个压缩空气系统，将现有的低效系统替换为一个包含定速和变速驱动（VSD）无油旋转螺杆压缩机的系统。使用制造商发布的CAGI数据表，对其进行设计，使系统始终能够在约20-21 KW/100 CFM的有效比功率范围内运行。30天的实际数据用于通过输入能源成本、需求减少和新系统的预计比功率，对新系统进行建模。（在这种情况下，预计需求没有减少——后续项目将在主要空气用户建筑中对压缩空气进行计量）。

实现

新安装包括两（2）台额定值为674 CFM@125 PSIG的150 HP无油旋转螺杆空气压缩机和两台200 HP VSD无油旋转螺杆空气压缩机。该系统的额定值为849 CFM，最大转速为125 PSIG，最小转速为272 CFM。

该系统将持续运行一台150马力无油旋转螺杆空压机和一台200马力VSD无油旋转螺杆空压机。在需求增加的时期，第二150马力固定速度空压机将成为基础负荷的一部分。该单位是通过制造商提供的积分音序器控制。工厂空气是至关重要的，因此必须有至少一个备用VSD空压机在任何时候可用。更换所有4台空压机的项目是在“热条件”下进行的，压缩空气系统是连续运行的，每次更换一台空压机。

项目融资结构

斯帕克斯动力公司通过两个独立的来源资助了这个项目，以确保能够提供一个完整的、具有控制和监控功能的替换压缩机系统。Sparks Dynamics代表客户提交了能源分析报告，作为Pepco定制退税申请的一部分。客户将回扣分配给Sparks Dynamics，使我们能够以之前预算方案的一半价格提供压缩空气系统解决方案。NIST认证的小型企业承包商提供了该项目的交钥匙安装。