铝厂仪表压缩空气流量，解决产能问题
中西部一家主要的铝厂正在经历压缩空气容量的减少，主要是由于空气泄漏。如果这些产能问题得不到解决，该设施将需要租用压缩机来满足需求。相反，他们转而使用流量测量来识别和修复泄漏。在本文中，他们将与其他可能有类似困难的人分享他们的解决方案。
公用事业工程师马克说:“我们在这里有一个庞大的业务，熔炼铝，为食品和饮料行业生产铝板。”“不久之前，我们开始失去压缩空气的能力。首先我检查了我们的空气压缩机。我们有两台离心式压缩机，每分钟输出约20000立方英尺(scfm)，辅以8台往复式活塞式压缩机，随着需求的增加而增加。压缩空气系统压力在80 - 90psi之间，我们的压缩机可以全天候工作。”
他接着说:“我检查了所有的工厂，所有的工厂都在尽其所能地工作。所以我们知道一定是空气泄漏造成的。随着时间的推移，我们看到需求逐渐增加。不同的操作在不同的时间运行，因此需求永远不会是恒定的。我们进入了冬季，需求不断增加，以至于我们不得不动用所有的资源。在需求旺盛的日子里，我们几乎无法维持压力。如果需求继续增长，我们将需要租用额外的压缩机，它们并不便宜——每月大约10万美元外加燃料。作为公用事业工程师，我负责压缩机。所以我需要找到泄漏的地方，这样我们才能修复它们，恢复容量。”
“当时我们的流量测量能力有限，所以我上网找了一个便携式流量计，我可以带着它在工厂周围检查流量是否高于正常水平，这将识别出严重的泄漏。我发现的大多数流量计都是侵入式的——它们必须安装在管道内，所以就没有它们。我看了一些可夹紧的超声波，但它们似乎不够结实，满足不了我的需要。后来我终于找到了一家纸上看起来不错的，所以我给他们打了电话。”
Mark拜访了美国FLEXIM公司的代表，该公司是液体、气体和过程分析流量计的制造商。
“我们接到电话，Mark问我们的便携式测量仪能否测量80 - 90psi范围内的压缩空气流量，”美国FLEXIM公司中西部地区经理Steve Davis说。“我告诉他，这是我们气体测量标准的低端，但仪表就可以了。”
超声波流量测量是如何工作的
“FLEXIM的超声波流量计使用的技术被称为过境时差，”Davis解释道。“它利用了这样一个事实，即超声波信号的传输速度取决于载体介质的流速，有点像游泳者逆流而行。信号逆着水流移动比顺着水流移动要慢。”
Davis继续说道:“当进行测量时，仪器会通过介质发送超声波脉冲，一个是流向的，一个是流向的。”“传感器可以作为发射器和接收器交替使用。信号随气流通过的时间比逆气流通过的时间短。该流量计测量传输时差，并确定介质的平均流速。由于超声波信号在固体中传播，该流量计可以直接安装在管道上，以非侵入式的方式测量流量，无需切割管道。而且，由于没有移动部件，校准的需要几乎被消除了。”
当超声波测量仪第一次被引入时，人们对它持怀疑态度，而有一个问题证明了这种怀疑是正确的。根据戴维斯的说法，密封在管道上的换能器的油脂会在几年内迁移，仪表会开始给出不准确的读数。FLEXIM通过开发一种非润滑脂实心垫联轴器解决了这个问题。由于在现场的成功，超声波流量计现在被认为是一种高精度、非侵入式的测量系统。
流量计量演示消除了疑虑
“我们让史蒂夫来演示他的仪表，”马克说。“我们都很怀疑这是否可行。起初，我们似乎是对的。刚开始的时候，史蒂夫遇到了一些问题。但只花了一点时间，他就把计价器打开了。每个人都对安装的准确性和易用性留下了深刻的印象。我已经得到授权，可以马上买一台。我买了FLEXIM的G601便携式流量计。”
“我一拿到它，就开始绕着工厂测量流量，”他继续说。“非常成功。我们有几英里长的配送管道。它甚至测量了一英寸的管子，尽管它不应该这么做。但是如果你知道仪表是怎么工作的，你可以把它弄出来。我花了一年半的时间把它贴在工厂的每根管子上。”
“空气泄漏等于大量浪费资金，我们花了整个冬天寻找泄漏点，并向相关工程师证明它们在哪里。各部门的工作人员开始修复漏洞或更换设备。如果他们忽视这个问题，潜在的费用就会激励他们。”
袋屋压缩空气漏水
马克说:“我们能够识别出最严重的泄密事件，并对其进行精确定位——袋装屋是一些最严重的泄密者。”
袋式房屋是一种通过管道系统吸入空气的灰尘收集系统，而袋式房屋则捕捉灰尘。周期性地通过脉冲压缩空气通过袋子清洁自己。灰尘进入料斗并被清除。每个阀门上都有一个电磁阀可以快速打开，释放一股空气，然后关闭。
马克解释说:“我们有很多袋屋，很多电磁阀都是开着的。”“我们能够计算出一个袋屋应该使用什么，用仪表测量流量，一些被计算出合法需求为750 scfm的袋屋却使用了超过3000 scfm。没有人知道因为直到我们有了便携式超声波，我们才能够测量流量。我们对每个区域的压缩空气使用量收取费用，所以现在，使用量将被准确测量，所有人都立即在飞机上识别和修复空气泄漏。”
铝厂安装了两个超声波流量计，都安装在离地面60英尺的主要压缩空气总管上。
识别熔炼操作中的泄漏
“我们的熔炼作业也出现了泄漏问题，”马克说。“这是一个持续的、流动的过程，我们使用大量的电力将氧化铝粉末分解成铝和氧化铝。我们需要为矩形的花盆持续供应氧化铝。”
根据马克的说法，这种熔炼操作的问题是，氧化铝会在熔炼铝槽的顶部形成一层坚硬的外壳。氧化铝必须在精细调整的过程中不断地送入罐中。
工厂的工作人员通过在每个罐子上使用两个压缩空气驱动的凿头圆筒来克服这个困难。这相当于超过1500个气瓶。每隔几分钟，一个圆筒就会在外壳上穿孔，同时，它会在外壳上打开一个容器。氧化铝粉末将通过孔流进浴槽。不幸的是，在执行这个动作数千次后，钢瓶开始泄漏空气。人工检查充其量是不可靠的。
“只有在性能开始下降时，我们才确定哪些部分在泄漏。这意味着昂贵的停机时间，”马克说。“当它们漏水时，就必须进行重建或更换。”
“通过检查整个冶炼厂并测量压缩空气流量，我们能够确定最糟糕的情况，并在计划停机期间计划更换。一旦我们开始这样做，冶炼厂的工程师看到仪表提供的数据，他们意识到他们可以节省多少时间和金钱。他们要我测量每一条生产线。我会测量一些圆柱体，下载我收集的所有数据，并分析它。然后，我们能够识别出最危险的钢瓶，冶炼厂的工程师能够计划及时维修或更换。”
马克解释说:“在冶炼厂和包装之间，我们对整个工厂进行了检查，确定了所有使用空气过多的区域。”“那一年，我有大半天的时间在测量空气。仅租用压缩机及其燃料的直接费用节省估计为300 000美元。这还不是唯一的节省。对于我们来说，持续使用每分钟一立方英尺空气一年的成本在80美元左右。我们的最大流量从32000立方英尺增加到22000立方英尺。”
流量计量超过压缩空气
“我们在一些过程中使用高温水作为加热介质。我们的高温闭环水系统可以提供350华氏度的热水。“我们利用热交换器产生的热量为建筑供暖、加工流体、清洗铝板等。我们向发电厂支付了高温水的费用，但我们遇到了问题。我们没有测量仪器来测量我们接收到的东西。唯一涉及的仪表是电厂的一个孔板仪表。他们告诉我们用了多少水，要付多少钱。
Mark解释说:“但是我们有过温度低于我们要求的历史，有时我们觉得流向工艺区域的速度比我们需要的要慢。”“我建议在热水管道上安装另一个FLEXIM仪表。在我们的便携式FLEXIM经验后，我没有问题获得批准购买一个永久性夹紧式FLEXIM液体流量计，以测量进出工厂的流量和温度。现在我在供应和回程上都安装了传感器，在管道上也安装了温度传感器。”
“由于我之前对空气表的了解，我知道新表是如何工作的，并在很短的时间内安装和工作。两种仪表都具有数据采集能力。发电厂说的是一回事，我们说的是另一回事。我们的流量数据显示每分钟比发电厂少500加仑或更多。然后我们在冬天遇到了一些其他的问题，当水的温度下降，终点线无法保持跑步速度。我从仪表中提取数据，向电厂工程师展示了我们的流量和温度数据。”
“我们聚在一起，开始了解彼此的工作流程。他们最后检查了他们的孔板电脑，发现它校准错误。他们的工作人员看了看我们的数据，说:‘你的数据很有道理，因为我们每分钟能泵出的最大排量是4000加仑，而现在是4300加仑。谁知道它有多久没有校准了。在他们做了校准调整后，我们的数字更接近了。”
“正如有人曾经说过的，你无法衡量的东西，你就无法管理。”
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