Häufig wird die typische Variabilität der Druckluftströmung nicht proportional in Leistungsreduktionen an den Luftkompressoren umgesetzt . Dies kann auf zahlreiche Probleme mit der Druckluftversorgung zurückzuführen sein. Es ist wichtig, die Fähigkeit der Versorgungsseite zu verstehen, auf die Nachfrageseite des Druckluftsystems zu reagieren. Wenn die Luftkompressoren auf der Angebotsseite nicht in der Lage sind, Strömungsreduzierungen in Energieeinsparungen umzusetzen, sollte die Umsetzung von Nachfragereduzierungsprojekten neu bewertet werden.
Wie oft werden die Produkte an das Betriebspersonal gestellt und als energiesparend angepriesen, weil sie die Verwendung von Druckluft in Form von Strömung (scfm) und / oder Druck (psig) reduzieren können? Es gibt viele sehr gültige Produkte und Techniken (die wir bei unseren Audits einsetzen), um die Anforderungen an die Druckluftanforderungen zu reduzieren.
Die Reduzierung der Druckluftnutzung wird jedoch bei den Luftkompressoren in einem großen Anteil an Installationen, die wir besuchen, nicht zu Energieeinsparungen. Warum? Es gibt viele mögliche Gründe. Die Luftkompressoren dürfen nicht die örtlichen Bedienelemente haben, so dass sie bei Teillast weniger Energie verbrauchen können. Oder die Luftkompressoren können gleichzeitig arbeiten - alles an weniger als optimalen Punkten in ihren Effizienzkurven.
Der Druckluftbedarf verändert sich immer in Anlagen. Aus diesem Grund kann der Einsatz eines zentralen Reglers für das System hohe ROIs mit Vorteilen für die Zuverlässigkeit und Druckluftqualitätserweiterungen liefern. Ein zentrales Steuerungssystem ist in der Lage, automatisch auf Änderungen in der Druckluft-Systemdynamik zu reagieren und die Anlage mit Key Performance Indicators zu versorgen.
Abbildung 1: Ein häufiges Problem - diese Grafik zeigt Luftkompressoren mit annähernd gleicher Energiemenge, egal in welcher Menge Druckluftmenge erforderlich ist.
Die "Norm" ist Multiple Air Compressors, die einzeln arbeiten
Hier sind unsere Notizen von einem typischen Entdeckungsprozess bei einem Audit. Wir beginnen mit der Suche nach zwei Luft-Kompressor-Räume und beginnen herauszufinden, was los ist. Kompressor Raum # 1 hat mehrere Luftkompressoren zur Verfügung, um die Nachfrage zu erfüllen. Es gibt drei 150-hp-Klasse einstufig geschmierte Drehschraube Luftkompressoren von zwei verschiedenen Herstellern. Eine Einheit ist luftgekühlt und zwei sind wassergekühlt. Die effizienteste Einheit, Kompressor # 6, wird in erster Linie als Backup verwendet, falls Kompressoren # 1 oder # 2 zur Reparatur gehen. Kompressor # 6 ist bei Volllast etwa 15% effizienter als Kompressor # 1 oder # 2. Diese Einheit ist jedoch ziemlich alt und ihre Zuverlässigkeit ist fraglich.
Air Compressor Room # 1 hat zwei Kühl-Trockner. Einer ist ein älterer Kühltrockner von Brand "D", bewertet für 1600 scfm. Diese Einheit wurde ausgeschaltet und ausgeschaltet. Die zweite Einheit ist ein Brand A-Kühl-Trockner, für 870 scfm, und links, um die gesamte Luftstrom von den Luft-Kompressoren zu behandeln. Dieser Trockner arbeitet für das aktuelle Nachfrageprofil, ist aber weitgehend unterdimensioniert, wenn die volle Kapazität dieses Kompressorraums genutzt werden soll.
Air Compressor Room # 1 hat einen einzigen 900-Gallonen-Empfänger installiert neben den Trocknern und einem einzigen Punkt Eintrag 1,060-Gallonen-Empfänger außerhalb der Kompressor-Raum, montiert horizontal an der Wand. Die Einpunkteinstellung funktioniert nicht effektiv, um das System mit Speicher zu versorgen.
Air Compressor Room # 2 hat drei einstufige Drehschraube Luftkompressoren; A75-hp-Klasse und eine 50-hp-Klasse von Brand A und eine 75-hp-Klasse von einer anderen Marke. Während unserer Aufstellungsortbesuch liefen alle Kompressoren irgendwann mit den 50 und 75 Pferdestärken von Brand A ein und aus, wenn nötig. Ein Brand Ein Sequenzer wurde installiert, war aber deaktiviert worden - so dass die Kompressoren alle auf den lokalen Kontrollen operierten. Alle Luftkompressoren arbeiten in Online- / Offline-Steuerung.
Es gibt keine Drucklufttrockner im Air Compressor Room # 2. Die gesamte Druckluft, die diesen Bereich verlässt, ist mit Feuchtigkeit gesättigt und vermischt sich mit der getrockneten Luft, die Raum Nr. 1 verlässt. Es sind keine Filter installiert, um Öl oder feste Partikel zu entfernen. Gesättigte Druckluft wird von Raum # 2 zu den Empfängertanks im Raum Nr. 1 geschickt.
Alle diese einstufigen Drehschrauben-Luftkompressoren verwenden zweistufige Bedienelemente. Bei der zweistufigen Entladung ist der Luftkompressor voll beladen oder entladen (Leerlauf) - ohne den Kompressor zu stoppen und zu starten, so dass kein Motorwärmeaufbau vorliegt. Um gut zu funktionieren, erfordert diese Art von Steuerung 3 bis 5 Gallonen / scfm effektiver Speicherung. Diese Kontrollstrategie wird auch als Last / Entladen oder online / offline bezeichnet. Die wichtigste Variable ist hier der Blow-Down-Zyklus - wie lange dauert es, bis er im Leerlauf (in Sekunden) nach dem Umschalten auf unbelastet ist?
Tabelle 1: Ein typisches Szenario-fünf Kompressoren, die alleine arbeiten, optimieren nicht die Möglichkeiten der Energieeffizienz und können zu Problemen der Zuverlässigkeit führen.
Die "Norm" ist System Dynamics sind immer ändern
Die eine Sache, auf die man sich verlassen kann, von einem Druckluft-System, ist, dass morgen abweichend von heute sein wird. Die Systemanforderungen werden voraussichtlich ab 1 Jahr drastisch unterschiedlich sein. Dies bedeutet, dass die Anforderungen an die Druckluftströmung (cfm) höher sein können. Vielleicht wurde eine neue Produktionslinie hinzugefügt. Vielleicht sind drei 1/2 "Links offen, versteckt unter einigen Produktionsanlagen, und niemand hat sie entdeckt. Vielleicht sind die Durchflussanforderungen aufgrund eines Geschäftsverlustes oder einer hervorragenden Druckluftleckumfrage (und Reparatur) geringer. Vielleicht hat der Anlagenenergie-Ingenieur den Anlagendruck von 110 auf 90 psig erfolgreich reduziert, indem er einen schuldigen Hochdruck-Benutzer isoliert und ihn mit einem Booster bedient hat. Was auch immer die Zukunft halten könnte, muss man sich ändern.
Das beschriebene System betrieb mehrere Luftkompressoren in Teillastbedingungen. Dies war teilweise auf Rohrleitungsbeschränkungen zurückzuführen. Sobald die Rohrleitung rekonfiguriert ist, können die Sollwerte kaskadiert werden, so dass weniger Einheiten betrieben werden, sofern das Druckluftsystem nicht anders benötigt wird. Eine zentrale Steuerung wird dazu beitragen, dass richtige Sollwerte beibehalten werden.
Drucktaupunkt wurde nicht überwacht. Während der Produktionstage messen wir einen erhöhten Taupunkt durch das Mischen von behandelter und unbehandelter Druckluft aus den beiden Luftkompressorräumen. Während des Wochenendes sank der Drucktaupunkt auf 38 F, da die Druckluft nur aus dem Air Compressor Room # 1 kam. Ein zentraler Druckluftregler überwacht und meldet jegliche Abweichungen von der Druckluftqualitätsspezifikation - Auslösen von Korrekturmaßnahmen.
Tabelle 2: Dies sind die Key Performance Indicators, die wir manuell gemessen haben, als wir diese Anlage besuchten. Ein instrumentierter Mastercontroller stellt diese Informationen das ganze Jahr über zur Verfügung.
Luftkompressor-Daten erforderlich, um das Supply-Side-Projekt zu bewerten
Versorgungsseitige Projekte erhöhen den Gesamtwirkungsgrad, bei dem Druckluft an die Anlage geliefert wird. Die Entscheidung, ob ein zentrales Kontrollsystem hinzugefügt werden soll oder nicht, wird nach der Bewertung des Vorprojekt-Stromverbrauchs, wie in diesem Artikel gezeigt, vor der Durchführung eines der Versorgungsseitenprojekte erreicht. Zweitens wird das wahrscheinlichste Nachprojekt-Kompressor-Operationsmuster unter Berücksichtigung von:
Welche Kompressoren sind regelmäßig für den Betrieb verfügbar und werden alt
Ihre individuellen Volllastkapazitäten und spezifische Leistungen
Ihre Kapazitätskontrollen
Ob jeder Kompressor eine Auto-Start- und Auto-Stop-Funktion hat oder nicht
Die wahrscheinliche Leerlaufzeit bei unbelastetem Leistungspegel, bevor sie vollständig ausgeschaltet wird
Das Vorprojekt Lohnnachfrageprofil.
Vorteile eines zentralen Druckluft- und Überwachungssystems
Ein zentrales Druckluftmanagementsystem bietet mehrere Vorteile, vor allem die Luftkompressorspezifische Leistung (kW pro cfm) zu verbessern, indem die konstante optimale Auswahl der Luftkompressoren und die Beseitigung von übermäßigem Druckverlust gewährleistet werden. Ein zentrales Druckluftmanagementsystem kann auch:
Festlegung und Überwachung der richtigen Druckluftqualität im gesamten System
Reduzieren Sie den durchschnittlichen Druckluftbedarf durch die Umsetzung der unzähligen Luftschutzprogramme und überwachen die tatsächlichen Nachfrageniveaus auf einer kontinuierlichen Basis
Ein zentrales Steuerungssystem ermöglicht es, dass weniger Luftkompressoren zu einem bestimmten Zeitpunkt arbeiten und die durch das Druckluftsystem erzeugte Luft glätten.
In dem Beispiel, das in diesem Artikel der beiden Luftkompressorräume mit sechs Luftkompressoren angegeben ist, ergibt sich die projizierte Verbesserung der spezifischen Leistung (bei gleichem Bedarf mit den gleichen Kompressoren) aus dem aktuellen 3,17scfm / kw (716 scfm / 225,4 Eingabe kw) auf eine projizierte 3.76 scfm / kw (716 scfm / 190.3 Eingang kw). Eine Verbesserung der Druckluft-Effizienz von etwa 16%. Dies würde eine projizierte elektrische Betriebskosteneinsparungen von $ 21.000 bis $ 22.000 pro Jahr ergeben.
Ohne Berücksichtigung anderer Einsparungen wie niedrigere Wartungskosten und Reparaturkosten - das ist eine 24 - 27 Monate einfache Rückzahlung. Diese Typ Überwachungs- und Kontrollsysteme können im Laufe der Zeit in Schritten hinzugefügt werden, um die jährlichen Kapitalinvestitionen im Laufe der Zeit zu verringern. Dieses Projekt wird auch eine Verringerung des Druckluftbedarfs ermöglichen, um eine entsprechende Reduktion der Eingangsenergie zu erzeugen.
Instrumente liefern 5 Key Performance Indicators
Ein Druckluftüberwachungssystem ermöglicht es der Anlage, die Anlagenleistung und die Energieeffizienz kontinuierlich zu verfolgen, so dass Energieeinsparungen bei den vorgeschlagenen Projekten im Laufe der Zeit aufrechterhalten werden können. Die primären Elemente eines solchen Überwachungssystems wie der Ort der empfohlenen Strömung, kW und Druckmessgeräte sind nachfolgend aufgelistet. Bei Installationen wie dem, den wir in diesem Artikel profiliert haben, können wir auch überprüfen, wo die Überwachungspunkte in den Luftkompressorraum (en) und im Werk installiert werden sollen, um die Luftkompressoren mit einer zentralen Steuerung optimal zu steuern. Die Key Performance Indicators zur Überwachung sind Druck, Durchfluss, Taupunkt und individuelle Verdichterleistung.
Die empfohlenen Elemente Instrumente, für dieses Projekt, um ein umfassendes Monitoring-System enthalten:
(6) kW Nachfrage Meter auf jedem einzelnen Kompressor - $ 1.500 jeweils für insgesamt $ 9.000
(12) PSI-Wandler (7 im Kompressorraum und 5 in der Anlage) - $ 200 je für insgesamt 2.400 $
(1) Druckluftdurchflussmesser - jeweils $ 3.000
(1) Dew Point Demand Meter - $ 2.500 je
(2) Datenintegratoren - $ 5.000 jeweils für insgesamt $ 10K
Das gesamte Preisschild für das Monitoring-System war $ 26.000. Die Installationskosten wurden bei $ 20.000 für einen Gesamtbetrag von $ 46.000 projiziert. Diese Instrumentierung würde dann dem zentralen Kompressor-Kontrollsystem die für die Erfüllung dieser Key Performance Indikatoren erforderlichen Informationen zur Verfügung stellen:
Strömungsniveaus im Laufe der Zeit (zB Aufwärts-Trends können auf erhöhte Leckwerte hindeuten)
Individuelle Kompressor-kW-Messwerte (zB Aufwärts-Trends können Kompressor-Fehlfunktionen anzeigen)
Grundlegende Systemeffizienz über die Zeit - Spezifische Leistung definiert als Durchfluss / Gesamt-kW-Nachfrage (z. B. Aufwärts-Trends zeigen Verlust an Effizienz)
Taupunktstufen (zB Aufwärtstrends zeigen erhöhte Feuchtigkeitsstufen und mögliche Störungen der Luftbehandlungsanlage an)
Systemdruck (zB unregelmäßige Druckniveaus können auf eine unzureichende Luftzufuhrkapazität hindeuten, übermäßig niedrige Werte könnten Vorboten der Produktionsausrüstung sein)
Schlussfolgerung
Druckluftanlagen sind dynamisch - sie wechseln sich immer! Zentrale Steuerungssysteme, unterstützt durch Instrumentierung und Verständnis der einzelnen Luftkompressoren , können automatisch auf diese dynamischen Bedingungen reagieren und eine optimale Leistung gewährleisten. Key Performance Indicators können ausgewählt werden und dann kann die Performance mit einmaligen "Check-up" Reviews verwaltet werden, um sicherzustellen, dass das System optimal gewartet wird.
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