开放的系统评估第2部分。石化装置离心式压缩机的优化

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设施

这家大型石化设施雇佣了400名员工和承包商。该场地占地近900英亩。液化天然气用作工厂的原料，用于生产乙烯，这是世界上使用最广泛的石化产品。在过去的一年中，该公司经历了三十（30）次“关闭刮擦”，因为仪表空气系统中的压力损失导致整个电厂部分关闭。在这次评估中，我们的经验重申了我们的信念，即必须以开放的心态对待每一个系统。没有一种单一的、千篇一律的系统评估方法适用于所有设施。

该石化设施每年花费1110000美元来运行其压缩空气系统。该现场的混合电价为每千瓦时0.03美元。每年的电能成本为471000美元，压缩机租赁/维护成本为639000美元。系统评估发现，每年可节省743000美元，投资115万美元。该项目的简单投资回报率为19个月。

该系统评估详尽地检查了压缩空气系统的供应和需求方面。本文的第1部分详细介绍了对供应端的改进。本文的第2部分将介绍需求端项目。由于文章篇幅的限制，我们只能详细描述几个项目。

压缩空气系统的成本降低可能违反直觉。在这个特别的审核中，开放心态的价值被证明了，因为这个系统用氮气代替压缩空气实际上是有经济意义的。

需求侧系统概述

审计的目的是提高整个设施的可靠性。需求侧的可靠性可通过在整个设施内始终保持足够的气压和空气质量来定义。这一结果是供给方的运作和需求方的运作的函数。如果出现需求问题，如除尘器脉冲射流故障，则可降低局部区域的空气压力。如果压缩机出现故障，任何备用压缩机启动时间过长，在这种情况下，压力也会下降。

为了提高系统的可靠性，可以采取的措施主要是减少需求。需求的减少在三个不同的方面影响着系统:需求、分配和供应。

通过减少需求，某一特定行业的空气竞争对手减少了。一个地方的故障对该地区其他应用程序的影响较小。因此，供应和分配系统都能更容易地满足任何可能需要的额外流量。

需求减少也会对分配系统产生影响。较低的空气消耗意味着管道系统需要携带的空气量更少，从而减少了压缩机室与应用程序之间的压降。这种较低的压降意味着，如果压力保持在较高水平，则更多的空气最终存储在系统中，或者可以降低电站的压力设置。在一个有流量控制器的系统中降低压力意味着在空气系统中有更多的存储来满足高峰负荷。在没有流量控制器的情况下降低系统中的压力可以降低压缩机的工作压力，从而降低工作温度。

无论是否有流量控制器，降低系统压力都会降低大多数系统的总体需求。这种减少的需求减少了压缩机的占空比，在大多数情况下提高了可靠性。在许多情况下，这种需求的减少允许更少的压缩机在任何时间在线。这些额外的压缩机现在处于备份模式，如果控制正确配置，那么他们现在可以设置为在发生重大需求事件或另一个压缩机故障时快速联机。

此外，需求的减少减轻了烘干机和过滤器的负荷。在清理设备接近满负荷运转的情况下，减少的负荷可以改善空气质量。这也减少了整个清理设备的压降。

在某些情况下，需求的减少还会增强应用程序本身的可靠性。例如，减少除尘器的脉冲数或增加除尘器的空气质量最终会延长袋芯寿命。

因此，减少需求，实际上对可靠性的提高是相当重要的。同时，它有助于创造财务回报，从而增加项目对组织的财务价值。如下图所示，我们认为至少有731 CFM的需求减少可用，如果有积极的计划，可能会达到更高。

尘埃收集器

除尘器控制装置–在观察到的10个除尘器中，7个是基于定时器的控制装置，3个是按需脉冲或按需清洁控制装置。基于定时器的控制系统面临的挑战是，如果它们没有与风扇控制装置联锁，则无论袋子是干净的还是脏的，它们都会脉冲。在观察到的七个单元中，有六个单元正在运行，尽管它们之间的差异为零或接近0英寸的水柱。增加按需清洁控制装置，并将其设置为3至manbetx客户端12-5下载5英寸或4至5英寸水柱之间的脉冲，将以最低成本显著降低对所有这些装置的需求。根据现有控制系统的使用年限，每个袋式除尘器的按需清洁成本通常在600美元至1600美元之间。此成本适用于NEMA 1型控制装置。目前尚不清楚除尘器控制装置是否需要按照NEMA 7的额定值工作。该项目假设至少有五台除尘器将安装清洁的按需控制装置。

配备按需清洁控制装置的三台机组通过基于定时器的控制装置进行有效设置。这些装置位于轨道车装载区和轨道车/卡车装载区。由于其切入压力为0 psig，切断压力为2.5英寸和4英寸水柱，因此有效地将其设置为按需清洁。左侧显示了一个示例。通过将其设置为“0”清洁，有效地使其成为一个基于定时器的控制系统，消除了任何潜在的空气减少。manbetx客户端12-5下载

按需清洁操作还有一个额外的好处，那就是袋寿命。袋子看到的脉冲越少，元素持续的时间就越长。通过添加这种类型的控制系统，可以将袋寿命提高一倍或三倍，从而提高除尘器的可靠性并降低其运行成本manbetx客户端12-5下载

工厂还可以采取另外两种措施来改善除尘器的运行。第一个动作是测量歧管的恢复。这意味着节流的供给空气到歧管，以便空气压力恢复到其最大之前的下一个脉冲发生。虽然这不会改变实际需求(即使用的气体分子数量)，但它确实减少了流向应用程序的流量。这种方法不是提供单一的大脉冲空气，而是向除尘器提供涓滴充电，以最大限度地减少其对相邻设备的影响。它还有一个额外的好处，就是可以限制脉冲射流失效时的流量损失。

工厂应该考虑采取的第二个行动是增加一个压力表，读取歧管中的实际压力，操作人员可以很容易地接近它。如果脉冲射流失效，它将吸下特定歧管的全部内容，并可能导致其局部区域的低气压。如果压力表不存在或无法接触，当地操作人员就不太可能注意到实际压力。这种压力表的存在将使操作人员能够在日常操作中更早地注意到脉冲射流故障。此外，还可以在5 ~ 10秒内，而不是30 ~ 60秒内检查除尘器，从而加快处理低气压问题的速度。

1.开启吹气

在工厂的几个区域发现了带有直阀的软管和没有安全喷嘴的软管。这些是在轨道车装载，在顶部辅助聚合物单元存储筒仓和聚合物单元颗粒剥离器中发现的。我们观察到，操作人员使用了四分之三英寸软管，在导轨上安装了阀门，并被告知分离筛的清洗非常定期。

我们相信该工厂可以在所有这些应用中以最小的努力和成本得到非常令人满意的结果。

在钢轨装船的情况下，电厂和承包商试图使用Silvent 707 C喷嘴。操作员不再使用喷嘴，这可能是因为喷嘴工作不好。该喷嘴的规格如附件部分所示。对喷嘴的分析显示了该问题的潜在解释。右边的图形是使用该表中的数据创建的。它显示了空气速度与喷嘴尖端距离的函数关系，很容易看到非常快的下降。我们看到的那把枪上没有一个延长装置，我们可以靠近下面最左边的那把枪看。

这将意味着操作员将其握在手中，喷嘴与被吹塑料之间的距离可能为5到10英尺，甚至更大。

我们相信，如果在枪上加上一个延长装置，在塑料珠处，速度会更高。也有可能使用使用较少空气的喷嘴，只要它有一个延伸部分。如果你曾经使用过小型安全枪，你的经验可能会告诉你，即使是这些枪，如果将空气施加在离珠子更近的地方，吹制力也足以清洁轨道车的顶部。

在颗粒手术刀的案例中，我们发现了两个3/8英寸软管和一个1/2英寸软管，它们都断开了。这些软管在运行时可能各使用50至200 CFM。我们没有观察到滤网的清洁情况，因此我们无法确定鼓风机空气是否能够完成这项工作。

建议电厂测试多个带扩展件的喷枪，用于轨道装船和分离器清洁。让最终用户参与测试程序会增加成功的可能性。可能包括的供应商包括Guardair、Silvent、Exair、Wondergun和/或ITW/Vortec。测试的目的是找到具有最低流量的喷嘴或气枪，其清洁效果良好。不同的应用可能需要不同的喷嘴。该项目假设购买了10支枪，供整个设施使用。虽然预计不会节约成本，但使用这些工程喷嘴将满足OSHA的要求，同时减少开放式管线对其近邻的影响。

压缩空气也被用于废水处理区域，以对水箱进行喷射。安装了流量计，并在44 CFM的条件下测量了需求量。此应用程序可以在右侧看到。与电厂的讨论表明，来自Lamson鼓风机的空气可能被用作替代品。鼓风机空气的成本通常为压缩空气成本的1/3至1/10，因此更换鼓风机空气将对总体运行成本产生积极影响。这也将减少向废水区域供水的管道的大量需求。

请注意，电厂在安装鼓风机空气时所犯的最大错误是给水管尺寸过小。如果要使用鼓风机空气，则需要根据流量确定管道尺寸，并且管道尺寸可能为1.5–2英寸。

泄漏

在需求方撰写报告时，完整的泄漏研究还没有完成。在审计过程中，不可避免地会发现漏洞。虽然这项调查还远远不够详尽，但它是一个开始，因为它通常会捕捉到设施中较大泄漏的很大一部分。另一项超声波泄漏研究正在进行中，截至撰写本报告时，这项工作尚未完成。因此，本报告中预测的潜在节约可能低于泄漏研究的实际预测。一般来说，泄漏负荷是相当低的，我们看到在大多数这种规模的工厂。下表显示了发现的内容

发现的一个泄漏说明了操作人员的意识和培训的必要性。这是在污水区用来填轮胎的软管上。这可以在右边看到。

这种黑色软管的空气泄漏需要消耗大约10到15 CFM，工厂每年将花费1800美元。

而不是关闭软管的空气或修理软管或更换刚刚开着的软管。如果人们没有意识到压缩空气的成本实际上是很高的，那么这是非常有意义的。我们多次看到这种认真的行为，并认为如果操作人员对压缩空气的成本有清晰准确的了解，压缩空气也不会有什么不同。我们怀疑，如果作业者意识到这个软管泄漏每年价值1800美元，他们就会采取措施。因此，建议每年对操作员进行培训。

降低需求是提高可靠性的总体计划中的关键组成部分和关键策略。为了保持这些改进，泄漏检测和维修需要持续进行。请注意，检测和维修都需要及时进行。

从检测角度来看，工厂应每六个月进行一次超声波检查。通过调查，在scfm中识别、标记和量化泄漏。在可能的情况下，还应记录修复泄漏的成本。如果没有这些信息，工厂就无法做出是否修复泄漏的合理商业决策。

在工厂生产过程中，用人的耳朵检测泄漏的位置是非常困难的。现有的超声波检测设备可以让操作人员通过调到压缩空气特有的特定频率来监听泄漏，并使生产过程中更容易检测到泄漏。这些设备很昂贵，尤其是在本质安全的情况下，但它们很有价值。

泄漏修复也需要及时进行，这似乎是该设施面临的主要挑战，当它涉及到一个良好的计划。在与铁路装车的工作人员交谈时，我们发现一份修理工作单已经发出四个星期了。然后我们被告知大约需要14周的时间来修复。这次泄漏的成本大约是每月450美元，修复只需200到300美元。所以这家工厂浪费了1600美元的空气，却只花了200美元。

有意义的是制定一个程序，将泄漏分为小泄漏、中泄漏和大泄漏，并让维护人员评估生产人员发现的任何中到大泄漏。然后，他们可以评估修复泄漏的成本与泄漏的成本。这将使他们能够决定应以多快的速度修复泄漏，如果内部资源不可用，则将修复工作外包。

假设可以消除100 scfm的泄漏并保持离线。

用氮气代替压缩空气

在大多数工厂中，审核员经常希望用压缩空气代替氮气。氮气的成本通常比压缩空气高得多。这个工厂处于一种独特的情况，氮气需求已经下降到足够的程度，氮气工厂正在排出多余的氮。据估计，有1300 CFM的放空装置最终可用于替代压缩。

这改变了人们的常识，并表明有机会通过使用氮气作为替代气体来减少空气消耗，从而降低成本。

空气可以很容易地被氮气取代的应用有很多。在邻近地区涉及人类呼吸的应用显然令人担忧。在应用评估中，应考虑任何区域的工艺所使用的实际CFM，因为可能有一些应用，如室外面板清洗，担心可能不是那么大。例如，我们目前对面板清洗的最佳估计是几个CFM。在开放条件下，如果一个位于室外的面板有足够的CFM流量使其上的工作人员窒息，我们将感到惊讶。我们会让安全主管参与决定。

其他可能的应用包括仪器，如火眼窥视器和虹膜、阀门，可能还有机柜冷却器。需要更多信息来确定除焦器是否可行，但如果可行，则用氮气替换压缩空气可能会对工厂乙烯侧的整体运行产生重大影响。

虽然审计目前假设更换量仅为100 CFM，但每分钟可能有1300 ft.³的氮气，这可能会对系统可靠性产生重大影响。

从长远来看，如果不及时测量氮气排放，那么测量氮气排放是有意义的。有可能的是，氮的应用将需要转移回空气中，以增加氮的工艺要求。

空气搬家公司

空气推动者是一种灵活，轻(如重量)源，易于移动和定位响应冷却的需要。这种便利是有代价的。

例如，看看一个制造商的空气移动设备，ASI-1200的性能。看看70 psig的性能，你会看到风扇产生1429 scfm的冷却空气消耗53 scfm的空气。这大约相当于12马力，每马力4.5 scfm。

电机驱动的风扇，虽然有点笨重，但效率要高得多，可以提供更多的冷却空气流，而功耗更低。一个品牌的1 HP叶片轴流风机，带有10'的风管，可产生2940 cfm的冷却空气。

在整个设施内观察到四台空气压缩机。观察到的第一个装置是位于聚合物装置搅拌器顶部的Coppus RF 20，用于筒仓通风。该型号在运行时消耗160 CFM。

第二个是德州气动装置，很可能是TX6型。这是用于低密度地区的工作正在执行的一个超压缩机电机。这也是一个防爆区域，预计需求约为60 CFM。

第三个单元是Jectair 8型，位于空气压缩机室，在夏季严格使用压缩机油冷却器，以提供额外的外部冷却。它的绰号是“阿肯色州冷却器”。该装置在60psi下消耗178 CFM。如果一年中连续运行三个月，那么每年的成本是7900美元，只有当压缩机被征税最多时，它才会消耗空气，因为在夏季，压缩机的密度较低。

在炉甲板上发现了第四个单元，这个特殊的单元在运行时消耗132 CFM。

在该设施更换空气移动器的一个考虑因素是安装空气移动器的当地环境。在应用这些空气移动器的挑战之一是，风扇电机在哪里以及如何连接到设施的电网。我们认为这可能是一个许可问题，许多防爆区域。

该项目假设唯一可以轻易更换的空气移动设备是服务于空压机房间的冷却器。假设这仍然需要一个防爆应用程序，并永久安装，那么一个更换空气移动器的成本将低于4000美元。

从预算的角度来看，一台2000 CFM防爆空气动力机的成本约为2200美元，消耗0.75马力。一台3000cfm防爆空气动力机只消耗1马力，成本约为3300美元。一台5000 CFM的空气动力机售价3800美元。

替换其他气动气动推动器可以用电动马达代替驱动单元视为一种选择。

结论

在所有系统评估中保持开放的心态是至关重要的。每个客户端都有不同的优先级和环境。在这种情况下，工厂有大量的压缩空气，可以消除，而不会对工厂的生产率产生负面影响。采用详细需求侧分析的方法，系统在可靠性和运营成本方面的改进潜力大大增加。通过采取更广泛的观点和考虑反直觉的方法，额外的机会，如用氮气替代压缩空气，被添加到可能采取的行动清单中。

保罗爱德华兹接触;电话号码:704-376-2600,电子邮件:保罗。edwards@loweraircost.com，www.loweraircost.com

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