牛奶厂部署第二阶段节能措施

空气压缩机的能效是整个国家的工业能源效率计划的大目标。能源部门占美国所有工业机动能源的16％由空气压缩机消耗（电机市场报告，Xenergy Inc.，1998）。许多组织都参与了空压机效率：压缩空气挑战，非营利性，公共和私人公用事业，供应商和分销商。这些团队聚集在一起，提供外展，系统分析，培训和财务激励。压缩空气效率项目节省了令人难以置信的能量，并帮助保持我们的行业竞争力。

图1：单级VFD压缩机。

能源效率的第一阶段

在能源效率项目的早期，利润丰厚的项目非常丰富。100万千瓦时/年项目的狂野、狂野、西部时代已经过去。全国没有多少站点没有与空气压缩机销售人员、能源顾问或公用事业公司代表联系，讨论压缩空气的能源效率。

感兴趣的站点投资于高效设备，利用财务激励，并从升级设备、改进系统运行和降低能源成本中获益。

压缩空气挑战（CAC）建议同时进行供应侧（空气压缩机室）改进和需求侧（厂外）改进。最常见的改进是VFD（变频驱动）压缩机，带有控制装置，可根据需要启动定速压缩机。

干燥器升级紧随其后，形式为循环冷冻式干燥器，或者如果需要较低的露点，则为带净化节能控制装置和外部加热器/鼓风机的干燥剂干燥器。通过VFD压缩机和高效干燥器，系统使用的能量现在与系统产生的流量成比例。能源评估（审计）和激励措施通常有助于项目的开展。

由于该系统现在通过广泛的气流以高效的方式生产空气，下一个合理的步骤是通过需求侧（工厂）项目减少压缩空气消耗。需求侧节能由许多公用事业公司提供资金，其水平高于供给侧项目。许多解决方案价格低廉且易于实施。共同需求方项目包括：

• 修复空气泄漏
• 降低植物压力
• 消除不适当用途
• 寻找替代技术

然而，如果不能适当维持，这些好处可能是短期的。随着软管、阀门和设备的磨损，新的泄漏再次出现。只要按下几个按钮，工厂压力就会升高，一旦危机得到解决，就可以再次降低压力。有时，新技术不那么可靠或工作得不好。新的生产设备通常也需要更多的压缩空气。

每年的能源削减配额促使公用事业、工厂和能源经理继续减少所有领域的能源消耗。一个经常被问到的问题是，“一旦我们有了一个V万博app取款FD压缩机，并且我们已经修复了所有的泄漏，我们在哪里可以找到更多的节能措施？”

第二阶段

为了提高供给侧的效率，可选择探索两级VFD油浸式空气压缩机技术。虽然市场上并不陌生，但两级压缩机正成为实现最佳能效的更可行的选择。

图2：2级气动。

图3：单级空气端。

效率比较

此表比较了单级和两级空气压缩机的压缩空气效率。数据来源于对几个不同VFD压缩机的总体调查，这些压缩机在整个流量范围内，额定压力为100 psig，包括风扇功率：

	立方英尺/千瓦	千瓦/100立方英尺
单级	4.8 - 5.5	18.3 - 21.0
两阶段	5.9 - 6.2	16.0 - 18.5
提高效率	9%

注意：制造商使用不同的空气端和电机额定值。检查特定的数据表以进行特定电源验证。效率以全速和慢速，冷却方法（空气冷却或水冷）而变化，环境条件也可以影响总功耗。

2级压缩机的其他优点包括使用较小马力的电机保持相同的流量水平，或使用相同马力的电机提供更多的压缩空气。

图4：2级封闭式压缩机。

案例研究：牛奶厂成功应用2级VFD空气压缩机

2006年，俄勒冈州西北部的牛奶厂通过安装新的单级150 HP VFD空压机来升级其系统。区域非营利节能节能组织提供的能效计划提供了能源审计以确定节省。显着的节能和激励有助于客户在激励措施之后购买新的150HP VFD系统。系统启动，节能核实。

经过13年几乎每天24小时、每周7天的运行，压缩机的运行时间达到100000小时。当维护良好的空气压缩机达到100000运行小时时，建议进行更换或计划的空气端重建。能源激励可用于“寿命终止”更换，但速度有所降低。请务必向本地实用程序查询程序规则和代码。

2019年，对150hp VFD系统进行了另一次压缩空气能量评估。数周的数据收集表明压缩空气的使用非常稳定。下图显示了能源评估中典型运行的24小时图表。注意平均系统效率为4.76 CFM/KW。

表1:2019年单级150马力VFD的典型运行。点击放大.

在数据收集之后，分析预测升级到新的150hp 2级VFD空气压缩机将减少18%的能源使用。该系统符合激励条件，于2020年底购买并安装。

罗杰斯机械工程师再次进行了为期2周的测量和验证分析，以调整系统，验证结果，并证明节能。结果表明，由于生产设备的改变，压缩空气消耗量减少了6%，总体能源使用量减少了27%。

图5：安装的带垂直管道系统的2级封闭式压缩机。

测量和验证能量评估的典型运行日如下图所示。注意平均系统效率为6.1 CFM/KW。

表2:2020年典型运行2级150hp VFD。点击放大.

拆除现有非常旧的备用定速压缩机，并将单级150hp VFD压缩机移至备用。

节能的增加部分是由于压缩空气需求的减少，但也由于旧的150hp VFD压缩机的可变效率。在满负荷或接近满负荷时，旧的150马力VFD压缩机不如中程效率高。这在许多类型的单级VFD空气压缩机中很常见。许多单级空气压缩机是“超负荷”的。空气端以高于最佳效率的速度转动，以实现更高的流量。在牛奶厂，旧的150马力VFD压缩机大部分时间运行在该范围的顶端。

新的2级VFD压缩机在接近满负荷时比单级压缩机效率更高，因此节能27%。项目效益如下所示：

能源效益

• 节省212000千瓦时
• 节能节省15,700美元/年
• 最终投资回收期为2.6年
• 可靠、清洁的压缩空气

非能源效益

• 改进的标准隔音压缩机外壳降低了压缩机房和邻近办公区的声级。
• 垂直排放后冷器不需要安装在车顶上的后冷器。
• 通过打开风管将热空气循环回房间来回收潜在热量。
• 由于系统中的机油和阀门较少，且会跳到车顶，因此更容易更换机油
• 由于只需维护1台高效备用压缩机，而不必维护2台更小、效率更低的压缩机，从而减少了维护工作量。
• 新的空气压缩机提供额外的160立方英尺，以防需求激增到更高的水平。

与单级压缩机相比，应考虑两级空气压缩机的额外成本和尺寸以及其他因素。

通过在空气压缩机上增加第二级，可以节省大量能源，以帮助实现节能目标，并改善目前和未来的电厂运行。建议通过连续或2-3周的临时数据记录进行能源评估，以预测和验证现场特定的节能或两级空气压缩机。在此了解能源审计如何为您的公司节省数千美元：https://rogers-machinery.com/pages/compressed-air-system-services-audits-consulting.

关于作者

John Molnar P.E.获得圣路易斯华盛顿大学的BSME学位，在过去16年中一直在罗杰斯机械公司工作，现在是罗杰斯机械公司审计和咨询集团的负责人。John在西北部进行了近千次能源审计，帮助客户解决系统问题、节约能源和购买新设备。自1949年以来，罗杰斯机械一直是一家空气压缩机和真空系统制造商和设备分销商，总部位于太平洋西北部，服务于美国和国际市场。参观https://rogers-machinery.com.

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