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压缩空气化学包装应用节能案例

   一家化学包装厂几年前优化了压缩空气系统,取得了非常好的成果。他们安装了变频空气压缩机并采取了其他节能措施,但是随着工厂的扩建,生产的需求超出了现有系统的容量。现在,生产线的压力较低,导致生产停工,而且工厂的需求还将进一步增加。
  本文讨论了系统的优化以及为解决工厂问题而采取的节能措施。而且改进后,该工厂节省了与压缩空气相关的41%的电力成本,并更好地稳定了他们的气体压力。
压缩空气化学包装应用节能案例
  工厂流量超过压缩空气系统容量
  该工厂早在几年前就已经安装了30匹马力的单螺杆空压机,并增加了40匹马力的变频空压机和25匹马力的定频空压机,该措施增加了系统的容量并节省了能源。除了新的空气压缩机外,该工厂还安装了循环式干燥机、更大的储罐和压力/流量控制器,以保持空气压缩机正常运行,并将工厂压力降低至恒定的较低水平,从而节省了人工需求。
  在早期,生产周期是每周5天,每天8小时。但是随着工厂产量的增加,工厂将其生产计划更新为每周5天,每天24小时。工厂的高峰流量开始逐渐增加,直到超过现有系统的容量为止。此时,空气压缩机无法提供足够的压力,设备压力有时会下降至448.2kpa。最终,工厂经理请了当地的压缩空气审核员进行研究。
压缩空气化学包装应用节能案例
  节能的多个措施
  压缩空气研究的目标如下:
  ·提供有关设施中压缩空气的运行成本和运行概况。
  ·提供有关改进压缩空气相关生产工艺的潜在机会和方案。
  ·确定压缩空气系统满足生产需求的程度。
  ·找出可以通过节能解决的压缩空气系统中的问题。
  在测量期间的读数和观察结果表明,与类似的优化系统相比,压缩空气系统在生产峰值运行时间内的效率较低,而在非生产峰值期间的效率较高。总体而言,研究表明,如果现有的或新的空气压缩机的运行压力设置正确,则定频压缩机在运行时不会发生频繁的启停过程,运行过程将更加流畅。也可以将运行压力设置得足够高,以提供更高的压力。
  数据记录仪用于检测压缩空气系统输入的电流,以便计算大约每年的耗电量。数据显示,压缩空气的年能耗约为200600kWh,峰值功率约为50kW。系统平均流量约为2.128m3/min,峰值流量持续在5.6m3/min左右。
  压缩空气系统约占设施年度总电费的18%。根据该设施电费单中的费率,每年压缩空气系统的运营成本为20000美元,包括缴税和维护成本。
  对上述数据进行分析后,发现一些潜在的机会可改善压缩空气系统的运行。它还显示与压缩空气相关的电气和维护成本最多可节省基础成本的37%。
 
  节能的措施
  上述分析显示有很多节能的机会。对完整的压缩空气系统进行全面评估后得出以下建议:
  空气压缩机的控制和调节——现有的空气压缩机在压力控制方面存在问题。直到压力降到变频空气压缩机的设定点以下时,较小的压缩机才开始加载,并且在加载时以调制模式运行。 这是一个常见的问题,其中变频压缩机控制范围需要保持在定频压缩机的控制范围内,如图3所示。
压缩空气化学包装应用节能案例
  空气压缩机的工作时间——审核员注意到周末没有生产。此时压缩空气系统为一些暖通风门以及消防系统提供压力,这两种负载都非常低,可以由小型往复式空气压缩机代替,这样一来周末就可以关闭主系统。
  备用压缩机——测得系统峰值流量略高于5.6m3/min,但备用空气压缩机的功率仅为100hp。如果需要关闭或维修40hp的变频压缩机,系统的可靠性将下降。5.6m3/min的峰值流量意味着两台空气压缩机在需求峰值期间都要运行。
  减少泄漏——测得的工厂泄漏量为0.7m3/min,占系统平均流量的30%。通过减少空气压缩机的负荷可减少泄漏量并节省能源。
  减少消耗——确定了四种最终用途并进行优化:
  ·集尘器脉冲阀——工厂中的集尘器调节不当,因此脉冲阀的爆破时间仅为0.1秒,而不是建议的0.5秒;爆炸频率高于最佳频率,这两种情况都会消耗过多的压缩空气。
  ·起重机——使用压缩空气为动力的起重机搬运产品。这台起重机每分钟消耗0.98m3的压缩空气。推荐使用电动起重机,其消耗的电能大约是气压起重机消耗等效电能的十分之一。
  ·吸尘器——鼓式真空吸尘器每分钟消耗约1.68m3的压缩空气,它增加了压缩空气的消耗量,如果在高峰生产时间内使用,还会增加高峰期间的流量需求。

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