PET吹瓶厂的压缩空气需求侧恶魔
2015年年中的某个时候，我接到一家大型塑料公司的项目工程师的电话。他的一株PET瓶栽遇到了麻烦。底线是:他们不能同时运行5台高产量的吹塑机——尽管他们在18个月前就能做到。
显然，首先要评估的是压缩机室，以确保空气压缩机尽可能接近100%，根据它们的年龄，并确保清理设备没有过度的压力下降。即使在工厂技术人员重建了空气压缩机和更换了过滤器之后，仍然没有任何改善
生产区域没有任何变化——没有安装新设备，瓶子大小也保持不变。唯一的积极变化是，管道已经被循环，管道系统的泄漏已经被发现并解决了。
如果压缩机房或生产区没有任何变化，会发生什么？经过多次辩论，决定需要引入外部资源来进行侦查工作并提出建议。以下文章概述了该系统，以及为确定问题而采取的步骤和最终建议。这个故事的寓意是什么？压缩空气系统问题的罪魁祸首并不总是在压缩机房…
空压机-检查输出与规格
该PET瓶厂的压缩空气系统由两台Bellis & Morcom水冷往复空压机组成。WH40 H3N的额定功率为400 kW(550铭牌电机马力)，容量为1135 acfm，它被用作装饰单元。
基本负载单元是一台VH18 H3N Bellis & Morcom水冷往复空压机，额定功率为205 kW(300铭牌电机马力)，容量为519 cfm。
当VH18作为主空压机时，WH40空压机在压力低于570 psig时加载，加载到压力达到595 psi时，机组再次卸载。
高压压缩空气系统年度费用计算
空气压缩机 |
气流的能力 |
测量千瓦 |
CFM /千瓦 |
WH40 |
1135年acfm |
296.7千瓦 |
3.83 cfm /千瓦 |
VH18 |
519 cfm |
168.5千瓦 |
3.08 cfm /千瓦 |
总计 |
1654年acfm |
465.2千瓦 |
NA |
年运作时数 |
8520年 |
千瓦时/年 |
3963504年 |
年电费($) |
206102美元 |
*以每千瓦时$0.052的混合电价计算
吹塑设备-计算的空气使用量是真实的吗?
有五台SIPA吹塑机、一台HS、一台FX和三台SFL。任何四台吹塑机都可以完全运行，但启动第五台机组会导致空气压力降至551 psig，因此FX吹塑机将以电子方式感应低压并关闭。
每个制造商吹塑设备的预计空气消耗量 |
|
外汇 |
273年acfm |
海关 |
123 acfm |
SLF 1 2 3 |
1260ACFM |
总计 |
1656年acfm |
1656 acfm的预计消耗量与两台空气压缩机的组合输出1654 acfm的容量相比，在压缩空气系统中留下的误差很小。如前所述，在我们到达之前，一名维修人员最近对空气压缩机进行了大修，空气压缩机似乎以最佳性能运行。
审计方法——我们做了什么?
钱表- kw监控:在调查过程中，我们测量了WH 40和VH18上的kW，以确定节电情况，在此期间使用记录kW表。如图1所示。
图1:该图显示了VH18往复式空压机测得的kW使用量。
系统检测压力监测:在压缩空气干燥器之前，在WH40上安装了压力传感器。根据我们的传感器记录，WH40空压机的负载和卸载压力从555到600psi不等，传感器设置为1秒的增量。
安装此压力传感器后，我们开始观察五个吹塑机对压缩空气系统的影响。压力变化超过120磅/平方英寸，导致FX吹塑机因压力低而进入默认状态。
真正的信息流测量:我们最初在SLF2上安装了1.5英寸CDI流量计。该机漏气率为78 cfm，运行时流量为270，包括漏气。
接下来我们将CDI流量计移动到SFL 1吹塑机，以确定该机上的泄漏。在机器重新启动之前，我们记录了泄漏速率为77 cfm，包括泄漏在内的总操作流量为224 cfm。值得注意的是，该测量流量低于SIPA技术数据中列出的420cfm流量。
当SFL 1吹塑机重新启动时，发现调节器下方与WH40空气压缩机处的压力读数之间存在20 psi的压差（如图2所示）。这是一个主要问题。
图2:上图显示了SFL1吹塑机cfm中的气流。
当机组加压但未运行时，仪表在确定所有铸模上的泄漏量时至关重要。
每CDI流量计测量的泄漏量 |
|
外汇 |
85 cfm |
海关 |
160 cfm |
SLF 1 |
77立方英尺 |
SLF 2 |
280 cfm |
SLF 3 |
54 cfm |
总计 |
656 cfm |
爆料:泄密=大事
泄漏测量表明，压缩空气总产量的39%因泄漏而损失。在每个鼓风机上安装流量计之前，无法知道泄漏情况。事实证明，泄漏是空气压缩机保持正常压力以维持生产的主要障碍。以每千瓦时0.052美元的电价计算，这种泄漏每年将花费81700美元。
空气接收器——拼图中缺失的一块
上面3英寸的主管道的长度大约等于633直线英尺。在WH40现有的20 psi压差下，主集管的容积仅为44.8立方英尺。只有当存在压差时才会进行存储。根据该系统的运行情况，当系统达到低压水平，压缩机准备加载时，架空线路中没有存储。
安装在SFL吹塑机过滤器上的压力表识别出压力差是由于压缩空气无法以满足吹塑机直接流量要求的速率通过过滤器和调节器的结果。据计算，流速为20.65英尺/秒(乘以60秒= 1239 cfm)。计算方法是将cfm流量计的读数与管道尺寸相结合，以确定管道段的每秒英尺数。美国能源部的压缩空气挑战赛建议，任何超过每秒20英尺的速度都将导致压力损失。
现有的1.5英寸管道将空气输送到成型机，其速度为44.32英尺/秒，压力为470 psi，流量为1239 cfm。在压力范围的最末端，Bellis & Morcom的卸载压力为570 psi，但速度仍然过高，达到每秒36.7英尺。
测量KPI: kW，流量，压力，露点-网络研讨会记录下载幻灯片并观看免费网络研讨会的记录来学习:
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立即行动要求
- 吹塑设备漏气应尽快修复。
- 旁路调节吹气机和改变进口过滤器元素，以消除20psi压力降。
- 将系统空气压力从580 psi降至所需的最低水平，以使产品符合所有五台吹塑机的质量控制要求。通过反复试验，我们确定，即使在FX吹塑机上，464 psi的设定值也能生产出良好的瓶子。重置FX吹塑机上的低压停机。
任何压力监管都必须缓慢而有条不紊地进行。空压机的初始加载压力为570 psi，卸载压力为595 psi。5个吹塑机在464 psi的压力下工作了很长一段时间，仍然生产出了高质量的瓶子。图3为降低压力前的WH40负荷率，图4为降低压力旁路吹气机的调节器和过滤器后的负荷率。
图3：该图显示了减压措施前空气压缩机WH40的功率和压力读数。
图4:在吹气机的调节器和过滤器被绕过后，压力要求显著下降。
通过修复一些吹风机的内部泄漏、绕过过滤器并降低压力，所有五台吹风机都可以正常生产并达到适当的质量。然而，这不是一个长期的解决方案。
长期稳定所需的变化
实施减少泄漏计划：用流量计测量的总泄漏量为656 cfm。以每千瓦时0.052美元的电费计算，每年泄漏费用为81,743美元。工厂需要实施一个减少吹塑机泄漏的计划，并有适当的预算来监控和修复所有吹塑机和压缩空气管道系统的泄漏。5台吹塑机上也应安装流量计，成本为3100美元。这些设备应该与建筑信息系统或独立的数据记录器相连。这些操作的ROI大约是0.5个月。
在使用地点安装空气接收器:在每台吹风机上安装一个200加仑的储气罐，可以降低压力并获得足够的流量。它还将保持每台机器的压力，以稳定产品质量。预计投资30000美元，直接投资回报约为14个月，不包括产品质量改进和产量增加。
系统压力为580 psi，目前在465 ~ 500 psi之间运行，同时保持了生产质量。这种压力的减少减少了213 cfm的压缩空气消耗，相当于每年27,331美元(按目前压缩机效率计算，每千瓦时为0.052美元)。
服务空压机中间冷却器:空压机中冷器过热，需要风扇来维持温度。应检修中冷器，并检查冷却系统的水流和温度。
使用流量计进行预防性维护:压缩机输出可能有问题，即使它最近维修过。在每个压缩空气干燥器之后，应在3英寸的管线上安装流量计，以监测压缩机的输出并确定何时需要维修。流量计的投资将需要总计2000美元，从而产生1年的潜在投资回报率，这将通过减少下一年的维护来验证。
在主管道前安装空气接收器:随着空气压缩机快速循环，它们持续过度磨损，并以更高的功率运行。为了解决这个问题，工厂应该在空气干燥器后安装一个1060加仑的高压储气罐，以及一个需求控制器。空气接收器和控制器的投资为30000美元，由于空气压缩机的维护减少和系统压力降低，潜在的投资回报率将低于2年。
执行低压系统泄漏检测程序:如前所述，在吹风机和高压压缩空气系统提供的辅助设备上，操作空气泄漏是非常严重的。流量计应安装在低压空压机的4英寸低压管道上。需要1300美元的投资，随着泄漏补救计划的实施，投资回报率将在一年之内。
清除需求端恶魔
在我们的审核过程中，需求侧的恶魔被发现了，其中一些在72小时内被清除。降低系统压力和打开调节阀/过滤器上的旁路都起到了帮助作用。然而，立即采取的行动，使五吹塑机重新投入生产行动不是永久的解决办法。
关键是实施所需的改变，以长期稳定的系统与现有的空气压缩机。与需求相比，任何具有边缘性能力的系统都必须进行监控，因为需求方面的问题会产生操作上的问题。如果没有实施这些改变，系统将滑回以前的情况-离开它没有足够的压缩空气供应。
如果您有涉及PET吹瓶或系统容量的问题，您可能在需求侧存在隐藏问题。首先查找本文概述的明显问题，如果您需要其他帮助，请联系您信任的审核员。
更多信息，联系Pete Rhoten, Air Engineering LLC.电话:(774)-696-6574，电子邮件:prhoten@theaireng.com,或可通过电子邮件联系压缩空气技术公司的Greg Fitzpatrickgreg.fitzpatrick@verizon.net．
要阅读更多系统评估，请访问airbestpractices.com/system-assessments．
