压缩空气管理中的KPI测量案例

John是一家金属加工和装配工厂的工厂经理，他有一个复杂的建筑管理系统，可以跟踪许多建筑系统的性能，包括他的压缩空气系统。从他的办公桌上，系统似乎产生了一些奇怪的读数，他怀疑流量计测量压缩空气总输出量时存在测量错误。当他将空气压缩机的安培数与流量进行比较时，有时系统显示没有空气压缩机在运行，但流量计仍在向工厂读取大量输出。更换仪表并不能纠正这种情况。

压缩空气审核员随后进行的调查揭示了问题的一个意外原因：John的公司没有遵守良好的能源管理系统的规则之一，即在完整的测量边界内捕获读数。

本文讨论了这个特定工具所面临的挑战，以及对准确的关键性能指标(KPI)的需求。

图1。此压力表是具有上限和下限的简单KPI示例。

背景

压缩空气是一种昂贵的效用，用于将能量传递给工业机器。如果一个测量对系统的空气压缩机的电源输入并比较各种压缩空气消耗机器或工具传递的电源输出，我们通常会发现通常只能将十分之一的能量输入传输到工具的输出。部分问题是物理学，使压缩空气产生热量，并且热量内的能量损失到大气中，但是一个重要的部分问题是压缩空气运营商制造和使用（或滥用）压缩空气的方式。

所有工业设施都使用某种形式的压缩空气，在大多数情况下，空气压缩机消耗的能源占总能源账单的很大一部分。具有良好能源管理系统的设施可能将其压缩空气系统确定为重要的能源用户（SEU）。如果工厂使用能源管理标准，如ISO 50001，则要求他们评估和跟踪所有SEU的能源消耗。就金属加工设施而言，他们正在测量工厂内250多台设备的产量，包括建筑物加热器、RTU、除尘器，并跟踪其电力、天然气和水的消耗。

他们的能源管理迄今为止的结果令人印象深刻。自2012年以来，该设施取得了25％的电力成本，足以赢得其当地能源效用的着名奖。了解他们的压缩空气测量系统存在问题，并且了解良好的潜在效率提升可以在更好地测量其性能方面实现，约翰在压缩空气审计员中呼吁看起来。它还有重大潜在的储蓄偿还。

KPI以及他们如何有价值

Wikipedia中对KPI有一个很好的定义，“绩效指标或关键绩效指标是一种绩效衡量。KPI评估特定活动的成功程度。”该定义提出以下几点：

• 经常成功只是重复，定期的成就一些级别的运营目标。
• 有时，成功的定义是取得进展朝着战略目标前进。
• 因此，选择正确的KPI依赖于对重要的理解很重要。
• 什么是重要的往往取决于衡量绩效的部门。
• KPI评估通常导致识别潜在的改进，因此性能指标通常与性能改进计划相关联。

从Klipfolio.com了解到关于关键绩效指标的一个非常重要的观点：

• 关键绩效指标的价值取决于它所激发的行动，
• KPI最重要但往往被忽视的一个方面是，它们是一种沟通形式。因此，他们遵守与任何其他沟通形式相同的规则和最佳实践。简洁、清晰和相关的信息更容易被吸收并采取行动。

由于运行成本高，关键性能测量对压缩空气系统非常重要。行业标准是对这些系统进行很少的性能测量，但我们通过经验知道，大量压缩空气系统在高废物水平下运行效率非常低。我们还知道，这些系统的所有者和运营商往往不知道这些问题。衡量这些系统的关键性能可以提高对问题的认识，并将其带到最前沿。因此，一个测量和评估压缩空气相关KPI的良好系统可以大大提高运行成本、可靠性和压缩空气质量。

什么KPI最重要？

到目前为止，在压缩空气系统中最需要注意的是空气压力。事实上，它是如此重要，许多用户将牺牲能源效率为良好的系统压力。在一个典型的系统中，整个设施通常有数百个压力测量装置，显示空气压力的状态，这也是其重要性的指示。

更重要的是，正如在其基本面训练研讨会的压缩空气挑战所教导的那样，压缩空气生产商应确保它们具有“在适当的压力下递送的压缩空气的清洁干燥稳定流动，以成本有效的方式。”此外，系统的所有者和运营商需要尽量减少泄漏引起的浪费，人工需求和对压缩空气的不恰当使用。

但我们如何知道我们正在实现这些目标？正如任何压缩空气系统的审核员所知道的，这就是测量的意义所在。如果没有某种测量方法，系统就无法正确管理。在测量压缩空气系统并与典型基准进行比较时，优秀的压缩空气审核员（或能源经理）可以非常快速地确定特定系统是否具有改进潜力。这通常涉及在空气压缩机上放置临时仪表，但更重要的是一个良好的永久监测系统，该系统允许操作员确保其系统正常运行，并长期保持这种状态。万博app取款

测量压力性能：一个例子

让我们来看一些衡量压力表现的方法。最简单的方法是让系统操作人员定期抽查特定生产机械上的压力表，如图1所示。

如果仪表上的针坐在高标记之间，一切都很好。但如果操作员并不总是看仪表，他可能会错过这个关键参数超出正常范围的时间。更好的监控方式，以确保压力性能是数据日志并随着时间的推移绘制压力。图2中描绘了这一示例。这是金属加工和装配厂中典型的一周的压力图。

图2：一个简单的基于时间的压力图用于确定系统性能。点击在这里扩大。

该工厂的目标是使关键装配工具的压力始终高于90psi，这是工具的额定压力。我们可以从图表中看到，这个目标似乎在这个测量期间达到了，但这是真的吗?在这段时间里，工厂报告说工具出了问题。如果我们进一步挖掘，我们发现这个测量的压力是在空气压缩机的排气口，而不是工具。

如图3所示，具有测量工具输入处的实际压力的额外迹线表明压力确实落在90psi以下。如果运营商在错误的时间读取现场阅读，则在峰值生产期间，它们会错过后来发生的低压事件。值得注意的是，尽管其建筑物中的数百个测量点，并且气压对植物组装工具的重要性，但压缩空气压力不是被监测的参数。

图3：在正确点添加的测量显示未达到压力目标。点击在这里扩大。

图4：添加的流程和AMPS迹线显示了额外的系统问题。点击在这里扩大。

为流量和空气压缩机/干燥器放大器安装一些额外的计量装置可提供有关该系统的更多信息。我们可以在图4中看到，压力问题是由瞬态高流量事件引起的，在高流量下，一些部件上出现了较大的压降（这被确定为空气干燥器过滤器）。

该系统平均每100cfm消耗27kw，而每100cfm的产量为500cfm。这与每100 cfm约20 kW的最佳值不同。有趣的是，在测量的开始和结束(周末流)的非生产时间内，低水平流的步骤发生了变化。

尽管建立了广泛的监测系统，但该现场仍存在压力问题，系统浪费严重，压缩空气生产效率低下。压缩空气管理系统没有明确的目标KPI，并且缺乏与能源经理沟通的良好系统，以使他们意识到这些问题。万博app取款

在所有公平中，对行业的关键表现并不罕见。为了提高这个问题，加拿大标准协会开发了CSA C837标准“压缩空气系统的监测和能量性能”。要了解更多信息，请访问：//m.ghtac.com/standards/energy-management/new-csa-c837-16-compressed-air-efficiency-standard.

想不到的挑战增加了难度

测量系统经常会出现意想不到的挑战，这会使KPI计算和分析更加困难。最常见的是:

• 露点峰值-有时，空气干燥器的故障，或系统设计不良，将导致水到达热质量流量计。由于这种流量计类型不能在湿压缩空气上工作，KPI计算将会出错。
• 流量计的放置–有时流量计未按照制造商的规范安装，导致测量误差。安装在压缩空气系统上的大多数流量计是放置在干燥器后系统输出端的热质量装置。如果干燥器是干燥剂类型的装置，这种放置方式将不会捕获进入干燥器的吹扫流，使其看起来像空气压缩机消耗的功率超过了应有的功率。这种布置不会捕获压缩机房内泄漏或排放废物消耗的流量。因此，重要的是使用计算流量（基于压缩机状态）和测量流量进行比较，有时安装流量计，直接在每个空气压缩机的排气口进行测量。
• 高度变化的流量–如果将流量计放置在加载-卸载空气压缩机的排放口上，并绘制数据，结果将是难以解释的粗模糊线。在这些情况下，需要对数据应用移动平均值，以揭示系统趋势。
• 流向变化–有时，根据流量计的位置，流向会发生变化。这方面的一个例子可能是流入和流出放置在未运行的空气压缩机排气口上的接收器。当系统压力变化时，流量计将捕获流入和流出接收器的流量。大多数热式质量流量计无法判断流量方向，因此负流量将记录为正流量，这将取消KPI的计算。如果流量计安装在环形管道系统中，也会发生类似的情况。因此，需要进行特殊计算以处理数据。有流量方向开关可用于纠正这种情况。也有可以测量流向的流量计来解决这个问题。

示例监视系统

故事中的这家金属加工和装配厂有一个优秀的建筑管理系统，可以在该系统上构建急需的仪表板屏幕，显示重要的压缩空气KPI。多年来，本文作者汇集了许多相当成功的压缩空气监测系统，但面临的最大挑战是以一种可理解的方式将系统中的数据传达给用户。

老实说，看压缩空气系统的参数很无聊，就像看油漆变干一样。在一个正常运行的系统中，大部分时间都没有什么可担心的。在繁忙的电厂，压缩空气系统的操作人员和管理人员有许多其他任务来吸引他们的注意力和努力;他们通常没有时间经常观察他们的压缩空气系统。因此，一个成功的监控系统需要使用简单，创建可理解的数据，并有一个预警系统，以便能够迅速发现系统的问题。

由于压缩空气用户对能效越来越感兴趣，一些创新型公司已开始开发可用于监控重要压缩空气KPI的工具，并创建了本地或基于网络的平台，其中包括仪表板和数据分析工具。

图5中显示了一个跟踪各种压缩空气参数的仪表板产品示例。该系统使用与CSA标准C837-16相同的术语。用户可以一眼看出他们的系统在用户可选择的度量周期内的表现。瞬时值，参数最小值和最大值，能量和流量都显示给查看器。该系统具有良好的预警系统和完善的报告结构，这对用户来说很重要。

图5：主仪表板应以基于时间的方式显示重要的KPI（来源：CALMS.EU）。点击在这里扩大。

图5所示为该系统的屏幕，其中包含一些分析工具，可用于跟踪系统曲线，即能量与空气消耗的关系。一个完美的系统有一个流量变化的比例能量响应，趋势线的终点为零，类似于图6所示的数据。

效率低下系统将具有一个看起来像霰弹枪模式的剧情，能量响应的能量响应很差。该系统曲线可用于预测通过减少压缩空气泄漏，改变压力或改变压缩空气产生的方式（更有效的压缩机或控制）来预测可以获得的节省。此仪表板和分析系统牢记用户设计，但具有可由高级审计员使用的工具和分析方法，以帮助节能措施，包括泄漏检测和管理模块。

图6：分析工具对于帮助发现问题和预测其他能源效率措施带来的节约非常重要（来源：CALMS.EU）。点击在这里扩大。

结论

具有监控压缩空气系统的工具是植物能源管理人员的宝贵资产，但重要的是该系统的输出是清晰易用的。万博app取款最佳做法是监控系统的特定功率，以确保压缩空气的产生并保持有效。

跟踪一段时间内的流量和能量消耗，并比较测量周期，可以告诉工厂操作人员压缩空气系统在压缩空气的适当或不适当使用和浪费水平方面的趋势。重要的是，如果kpi开始显示异常读数，需要有一个系统来引起操作人员的注意。这样就可以及时地作出调整和改进。

有关更多信息，请联系马歇尔压缩空气咨询公司Ron Marshall，电话：204-806-2085，电子邮件：ronm@mts.net.

阅读更多系统评估文章请访问m.ghtac.com/system-assessments。