【壓縮機網(wǎng)】模塑和吹塑塑料應(yīng)用

 

　　該工廠每周5天，三班制地生產(chǎn)模制和吹塑塑料部件。生產(chǎn)和維護有時會在周末進行，需要空氣壓縮機以24×7的頻率運行，因此通常的做法是使壓縮空氣系統(tǒng)始終處于加壓狀態(tài)。該系統(tǒng)由三臺定頻螺桿壓縮機組成，一臺功率為150匹，其它兩臺為125匹，每臺均由自身壓縮機控制器控制。該系統(tǒng)還配備了冷凍式空氣干燥機。流量曲線基本穩(wěn)定，但偶爾也會因生產(chǎn)負荷起伏而變化很大。

 

　　壓縮空氣系統(tǒng)的初步評估

 

　　應(yīng)當?shù)?a href="http://teamkylake.com" target="_blank" class="keylink">能源公司要求，該企業(yè)對系統(tǒng)進行了節(jié)能評估，用數(shù)據(jù)記錄儀測試689.5KPa的系統(tǒng)，顯示由于壓縮機的進氣調(diào)節(jié)，導致該壓縮空氣系統(tǒng)運行效率低下。在進氣調(diào)節(jié)控制中，進氣閥控制壓縮機的進氣，從而響應(yīng)系統(tǒng)壓力變化而調(diào)節(jié)壓縮機的供氣量。如圖1所示，隨著系統(tǒng)壓力的升高時，壓縮機進氣閥開度減小，使壓縮機的電流也隨之減少,但其它幾臺125匹功率的壓縮機的電流則隨系統(tǒng)壓力升高而升高，在壓力降低時降低。這說明功率小的這幾臺壓縮機沒有調(diào)節(jié)，而處于最大容量，進氣閥處于完全打開狀態(tài)。

 

 

　　在圖表的中心，對應(yīng)于一個周末，隨著壓力的升高，125匹壓縮機的電流開始下降。這是進氣閥在低負載下關(guān)閉的信號，也是最壞的情況，兩個調(diào)節(jié)壓縮機分擔負載。圖2是這種類型壓縮機的進氣閥處于完全關(guān)閉位置的照片。

 

　　此外，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，第三臺壓縮機的電流要低得多。該壓縮機在配置文件的前三分之一處空載運行，并且已部分手動關(guān)閉，可以看到即使電動機未運行，該裝置仍在消耗電流。這是由于安裝的功率因數(shù)校正電容器在通電時消耗電流（而不是功率）。

 

　　像這樣的配置在基于電流（當時未安裝流量計）估算流量方面存在著問題，因為電流的降低可能意味著兩種不同的情況，即壓降時滿負荷或調(diào)節(jié)壓縮機在部分載荷下運行。在這種情況下，必須謹慎模擬流量曲線，以便可以準確計算估計的節(jié)省量。
 

 

　　系統(tǒng)評估員發(fā)現(xiàn)，每年的能耗為274萬千瓦時，按每千瓦時10美分的成本，每年相當于267,000美元，同時產(chǎn)量約38.92m³/min。該能耗約占設(shè)施總電力消耗的10％。計算得出的系統(tǒng)比功率為8.036kW/m³·min-1，該數(shù)值與相同大小的空氣壓縮系統(tǒng)處于同等量級。

 

　　該能源公司計算出，通過對工廠采取各種節(jié)能措施，可以節(jié)省約35％的成本，而且節(jié)省的成本可以用來承擔實行這些節(jié)能措施的費用。
 

 

　　變頻壓縮機的集中控制

 

　　能源公司的第一個建議是控制壓縮機。調(diào)節(jié)是在部分負載下運行壓縮機的最差方法之一，而改善措施包括三項保護措施。首先是將一臺較舊的壓縮機升級為效率更高的兩級變頻壓縮機。這有可能更新空氣壓縮生產(chǎn)系統(tǒng)，提供更高的效率，并提供出色的部分負荷調(diào)節(jié)能力以適應(yīng)變工況。能源公司建議使用壓縮機變頻器，以對其余的基本壓縮機（包括其余的150匹和125匹）進行良好的控制。同時，增加了一個大型儲罐，其大小為7.57m³，使得控制壓縮機變得更容易。

 

　　所選的控制器具有節(jié)能模式，能夠根據(jù)系統(tǒng)負載選擇合適尺寸的壓縮機運行，變頻壓縮機在部分負載的時候，控制器始終會保持這種能效模式?？刂破鞅O(jiān)測空氣干燥器出口的壓力，并控制由干燥器和過濾器壓差引起的典型壓降?？刂破饕赃@種方式連接到主控壓縮機，以便在設(shè)備運行時強制它們達到滿負荷。相反，如果不需要壓縮機，則設(shè)備將通過其自身的自動啟動控件卸載并關(guān)閉壓縮機。實際加載驗證顯示該控制方法非常有效，主控壓縮機在整個最終配置中的空載運行時間僅為1％。

 

　　應(yīng)對空氣壓縮干燥器和過濾器的人工需求

 

　　能源公司建議對系統(tǒng)進行其它更改?？諝飧稍锲鳛榉茄h(huán)裝置，始終消耗約8kW的電量，即使關(guān)閉相關(guān)的空氣壓縮機，這也幾乎是滿額定功率。能源公司建議購買一臺新的熱質(zhì)干燥器，該干燥器的尺寸適用于所有壓縮機，以與壓縮空氣生產(chǎn)中的濕氣負荷成比例地降低功率。圖4顯示了其控制跟蹤節(jié)能情況。與類似規(guī)模的非循環(huán)設(shè)備相比，總體節(jié)省了78％。

 

　　通過安裝平均壓降約為3.45KPa的除霧式主過濾器可解決通常20.69～34.48KPa的過濾器壓力損失。在過濾器，干燥機和壓縮機上安裝了無空氣的排水口，以減少壓縮空氣的損失。

 

　　生產(chǎn)負荷與壓力相關(guān)，因此工廠壓力越高，機器所需的空氣就越多（稱為人工需求）。該能源公司建議安裝流量控制器（圖5），以將設(shè)備壓力調(diào)節(jié)至較低水平，同時保持壓縮機壓力稍高一些。這樣可以對壓縮機進行良好的控制，同時也不會影響工廠的生產(chǎn)水平。

 

　　能源審計節(jié)省結(jié)果

 

　　改造完成安裝后，能源公司返回并查看數(shù)據(jù)記錄。記錄表明該系統(tǒng)的能耗約1242200kWh，同時產(chǎn)生約29.4m³/min的壓縮空氣。這樣可以節(jié)省55％的能源，與預(yù)測值有很大不同，最大的變化是該工廠在周末關(guān)閉系統(tǒng)以節(jié)省能源。系統(tǒng)運行時的比功率現(xiàn)在為6.6kW/m³·min-1，這意味著壓縮空氣生產(chǎn)能耗可節(jié)省約18％。節(jié)省的其余部分歸因于壓縮空氣流量的減少和運行時間的減少。在這種情況下，能源公司獎勵其超過100,000美元，并將新設(shè)備的簡單投資回收率降低到3年以下的可接受水平。
 

 

　　后續(xù)的壓縮空氣數(shù)據(jù)記錄發(fā)現(xiàn)問題

 

　　數(shù)年后，能源公司批準了壓縮空氣供應(yīng)商的另一次數(shù)據(jù)記錄，以檢查原始驗證中的節(jié)能是否還在持續(xù)。評估發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)壓縮空氣生產(chǎn)設(shè)備運行正常，但不幸的是，壓縮機控制器出現(xiàn)故障，而工廠操作人員卻不知道。這就說明，即使有可用的高效兩級壓縮機，壓縮機控制器維護不當，也會導致其中一臺壓縮機在周末繼續(xù)運行，該工廠無法監(jiān)控壓縮空氣系統(tǒng)的效率，因此能源效率不經(jīng)意間下降了。工廠與能源公司討論后意識到了這一點，并糾正了情況。
 

 

　　結(jié)論

 

　　該項目表明，不僅可以更換壓縮機，而且可以通過使用智能控制器和增加存儲容量來校正控制，從而可以節(jié)省大量成本。另外，高效的空氣干燥器和流量控制可以帶來更多的節(jié)省，而且僅在非生產(chǎn)時間內(nèi)關(guān)閉壓縮機這一項措施就可以節(jié)省大量資金。但需要注意的是，盡管工廠已經(jīng)進行了良好的控制，但數(shù)據(jù)記錄表明，如果不監(jiān)視系統(tǒng)效率，則隨著時間的推移，系統(tǒng)的運行效率可能會降低或者失效，這需要企業(yè)特別注意。
 

 

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