最终用途重点提高Parrheim Foods的效率|压缩空气最佳实践manbetx王者荣耀

马歇尔压缩空气咨询公司的罗恩·马歇尔(Ron Marshall)著

Parrheim Foods是Parrish和Heimbecker的子公司，是一家创新的淀粉、蛋白质和纤维工厂，位于加拿大萨斯喀彻温省萨斯卡通。该工厂通过解决反向脉冲袋式除尘器清洁操作中压缩空气消耗的一些问题，提高了系统效率，减少了生产问题。这项工作使他们能够关闭其中一台100马力的空气压缩机，从而节省了大量的电力成本。

出身背景

Parrheim的压缩空气系统已经出现问题一段时间了，尤其是水污染。尽管使用了干燥剂干燥空气，但工厂管道中仍聚集了游离水，污染了14个不同袋式除尘器中用于清洁袋的空气，这些袋式除尘器用于过滤风机驱动的工艺空气。湿空气导致过滤器的清洁过程出现问题，导致过滤器堵塞，增加维护成本和停机时间。

该工厂安装了两台100 hp风冷润滑螺杆空气压缩机，额定功率约为460 acfm，配备可变容量控制。在一个500 cfm的压力/流量控制阀之前，安装了两个总容量约为1000加仑的小型储罐。为了调节空气，安装了一台400 cfm的无热干燥剂干燥器。在新电厂运行的初始阶段，只有一台空气压缩机以部分负荷运行，预计不需要第二台机组。为了节省成本，安装了一个较小的干燥器，而不是一个能够处理两台压缩机全部容量的干燥器。

但随着时间的推移，电厂负荷增加到两台空气压缩机运行的程度，这使空气干燥器不堪重负，并导致电厂出现重大压力问题。低压导致袋式除尘器内清洁不良，迫使操作人员使用更多的压缩空气将袋式除尘器脉冲频率和脉冲持续时间调整得更高。问题变得如此严重，以至于空气干燥器和过滤器必须旁通，以便在工厂中获得足够的压力。

图1：袋式除尘器约占工厂压缩空气负荷的95%。

为了解决这些问题，当地一家空气压缩机供应商进行了压缩空气审计，但研究和报告仅涉及供应方面的问题。报告建议安装更大的空气压缩机和干燥器容量。供应商还将压缩机从可变容量模式切换到加载/卸载模式，并试图降低排放压力，但这导致空气干燥器和过滤器出现重大问题，使工厂压力进一步降低，并导致更多水问题。

仍然有问题，工厂维护主管Brad Sliedrecht参加了由当地电力公司SaskPower赞助的研讨会。在研讨会上，除其他主题外，还有一个半小时的关于压缩空气优化的报告，其中涉及一些基本的方法，以节能的方式改进压缩空气系统。布莱德对演讲印象深刻，他邀请演讲者看看他们的系统，并提出一些改进建议。

图2:基线测量期间的压缩空气剖面显示工厂压力低和容量不足。点击在这里放大。

图3：减少袋式除尘器的脉冲持续时间将压缩空气负荷降低到一台压缩机的容量范围内。点击在这里放大。

调查结果

Parrheim很幸运，他们的电力公司为压缩空气的优化研究提供了50%的资金，如果一个效率项目完成，还将获得50%的退款。作为资助研究的一部分，根据需要监测能耗、压力分布和流量，以创建基线（图2）。结果显示，该系统消耗超过1100000千瓦时，每年生产约460立方英尺压缩空气的能源成本超过100000美元。系统比功率为28 kW/100 cfm（不包括旁路干燥器），远高于优化系统的典型20 kW/100 cfm。系统流量平均值略高于一台满载空气压缩机，需要第二台压缩机以非常轻的负载运行。

压力分布图显示，当空气压缩机在100至125 psi的排放压力下运行时，电厂的平均压力仅为78 psi，正常最低压力低至65 psi。剖面图显示，当一台压缩机发生故障或因维护而关闭时，由于备用容量不足，压力降至55 psi。

最终用途

作为评估的一部分，对最终用途进行了调查。审核员彻底检查了工厂是否存在泄漏，并注意到压缩空气的大量消耗。发现一个小型的、不经常使用的压缩空气消耗装置位于淀粉卸载站的室外，但工厂的其余部分位于室内的加热环境中。这意味着整个工厂不需要干燥剂干燥空气。

调查发现，该设施内有14个不同的袋式除尘器。对这些货物进行了全面清点。总共有100个反向脉冲阀，其工作频率为每2秒一个脉冲至每14秒一个脉冲，具体取决于负载。由于爆炸中的空气质量较差，一些过滤器上的脉冲持续时间被调整为高达400毫秒，平均为350毫秒。审核员注意到，发现的持续时间远高于典型过滤器操作的正常100到200毫秒。据估计，这些鼓风阀约占电厂平均压缩空气需求量的95%。

很快，可以看出，如果电厂压力可以得到改善，那么可以采取措施解决脉冲频率和持续时间过多的问题。分析表明，由于脉冲的随机性，过滤器的各种脉冲时间通常会排成一行，因此当多个阀门同时点火时，对压力流量控制器的要求会出现巨大的峰值。由于现有阀门的额定值仅为500 cfm，因此无法适当调节超过其容量的流量，因此，电厂压力将降至较低水平。

为了改善这种情况，压力/流量控制阀被旁通，使电厂压力升高。这立即为清洁脉冲力提供了明显的变化，但缺点是流量增加。由于该电厂未对脉冲清洗进行调节，平均压力增加了16 psi，由于人为需求效应，平均电厂流量也增加了约14%。

在收集数据的过程中，一台空气压缩机发生故障。在没有备用设备的情况下，维护人员面临选择低设备压力、影响生产或对脉冲持续时间采取措施。所有袋式除尘器的持续时间被调整为150毫秒，平均工厂流量立即降低到370 cfm，比以前的水平降低了90 cfm（图3）。这一变化足以使一台压缩机在正常加载期间关闭。

图4：干燥器中的高速粉碎了堵塞过滤器的干燥剂珠，这在几周前已经改变。

干燥器和过滤器

对于两台空气压缩机的基线负荷，400 cfm空气干燥器的尺寸严重不足，甚至在加载/卸载模式下运行时，难以处理一台460 cfm压缩机的空气。当第二台压缩机加载时，使用该小型干燥器试图处理约900 cfm的峰值空气需求，由于干燥剂床的流化，导致了巨大的问题。高速导致珠子相互碰撞，并迅速堵塞干燥器排放过滤器（图4）。

显然，需要增加干燥器的尺寸，但如果用干燥剂类型替换，则会出现双倍的吹扫流量。此外，由于多尘环境，在夏季条件下，压缩机排气温度高于预期。为了谨慎起见，需要对干燥器进行过大的尺寸调整，以确保在最坏的情况下有足够的露点。由于所有工艺负荷都是在室内进行加热的，因此指定了1000 cfm循环冷冻式干燥机，并将一个小型干燥剂干燥机放置在冬季不常在室外使用的位置（夏季可绕过）。这将由于吹扫而减少60 cfm的压缩空气需求，并避免了超大干燥剂干燥器可能消耗150 cfm的吹扫流量。新干燥器的循环特性确保了当干燥器以其水分负荷的一小部分运行时，制冷系统会自动关闭，从而节约能源。

规定将尺寸为800加仑的湿接收器放置在干燥器和过滤器之前。干燥器入口过滤器应为具有低压差的除雾器类型。湿接收器为过热的排放空气提供了一个额外的冷却和水流出的地方。它还降低了流经干燥器的峰值流量，使气流更加顺畅，对干燥器的压力更小。

压力/流量控制器和管道损耗

基线测量显示，即使在烘干机旁路的情况下，系统峰值时，压缩机排气口和压力流量控制器出口之间的压力损失也超过15 psi。此外，在流量控制输出和最终使用之间，测量了额外的10psi压力损失。管道的尺寸只有2英寸，对于两台满载100hp压缩机的全输出来说太小了，管道的速度达到了80英尺/秒，远远高于20帧/秒的最佳实践。建议通过安装更大的3英寸平行管道来扩大管道尺寸。

已完成或正在进行进一步的系统改进：

空压机返回到可变容量模式，内部排序功能被激活。这将压缩机协调成一个单一的压力带控制，降低平均压力，并协调第二台压缩机的运行，在不需要时关闭它，并在单元之间共享时间。可变容量模式减少了浪费的空载运行时间，这是以前的审核员将压缩机切换到加载/卸载模式时的一个问题。
降低了压缩机排气压力，减少了人工需求和压缩机功耗。
在一个有问题的布袋箱上安装了一个30加仑的小接收器，以减少机组所需的峰值流量，并给予脉冲更多的“爆裂声”，以更好地清洁布袋。图5显示了这样做的典型推荐方法。这一改造将应用于所有的工厂袋室，以减少峰值流量看到的一个新的更大的压力流量控制器。
进行了泄漏测试，并确定了一些需要维修的项目。

采访Parrheim Foods维护主管Brad Sliedrecht

问:你的头衔是什么?你的职责是什么?

A：维护主管，负责设施维护、项目实施和其他运营职责的所有方面。

问：为什么您最初对压缩空气评估感兴趣？

A:一个供应商告诉我们，我们的空气压缩机组合太小，不能满足我们的压缩空气需求，需要和我们的空气干燥机一起更换。

巧合的是，Saskpower邀请我们在下个月去萨斯卡通参加一个会议。在这次会议上，我们与不同行业的专家交谈，获得了一些有价值的信息。

其中之一是这篇文章的作者罗恩·马歇尔。他的演讲在很多方面都让人大开眼界，我觉得我应该利用他对压缩空气系统的知识来确认其他供应商早先提出的一些建议，这样我就可以自信地将这些建议转发给我的老板。我很高兴我做到了，早期的审计结果证明是正确的，工厂消耗了太多的空气，但建议没有。有一个独立的和3^研发部党的顾问再看一眼证明是有益的。

问：你对结果感到惊讶吗？

答：是的，我们被告知需要更换现有的空气压缩机和干燥器，以满足我们的系统需求。但是审计证明压缩机是足够的，事实上我们的干燥器也足够了，但是我们安装的类型比市场上其他类型的使用了更多的空气。

目前，一台压缩机处于备用状态，作为补充压缩机，另一台提供需求，我们还没有完全完成该项目。这使我们能够再次自动循环压缩机，保持时间平衡，并在不关闭系统或减少系统供气的情况下维修压缩机，从而影响生产线下的流程。

问：评估有帮助吗？

答:极其重要的是，我们的压缩空气的hp需求更低，袋式净化器能更好地清洁袜子，压缩空气的峰值容量可以按需提供，而不需要担心它会影响系统和工艺的性能。

清理我们的袋式除尘器花费的时间更少，而且几乎不存在泄漏，迄今为止增加的储罐已经证明它们将消除泄漏。总而言之，我们的整个系统已经改进了。效率提高了，停机时间减少了。还有什么需要维护的？

问：你将来打算做什么？

答：审计结果证明了这一点，我们将继续实施这些建议，期望所有相关设备和流程都能表现得更好，我们还将看到压缩空气需求成本进一步降低。

问：对其他人的评估有什么建议吗？

答:如果我们不完成这项工作，我想我们仍将等待大型空压机和干燥机的资本批准。空气研究揭示了这样一个事实，更换压缩机，是的，会增加我们可用的空气，但那不是问题。它不会解决我们在系统内存在的问题。

服务公司的建议只是对系统的外部观察，为了获得实际发生情况的准确信息，由经验丰富的公司完成空中审计至关重要。我建议第三方审计员。对我们来说，这确保了我们的工厂保持运行，并提供了即时解决方案。我们工厂对干燥压缩空气的需求在缓慢增长。我们已经降低了压缩空气的成本，我们正在满足我们目前的需求，并有备用空气来满足工厂对压缩空气的需求，相关系统和流程的效率也得到了提高。

结论

这项研究的结果显示了关注对工厂负荷有贡献的项目的价值，而不仅仅是压缩机房间的条件。如果不进行最终使用调查，往往会错过重大的节约潜力。系统评估人员做了这项工作，发现了足够的流量减少，允许工厂关闭一个空气压缩机，这几乎总是导致非常大的节省。总的来说，工厂审计发现，节省的成本足以降低55%的运营成本，相当于降低约5.6万美元的电费。SaskPower已承诺提供一些激励基金，帮助支付改进的成本。进一步的生产效益已经得到了体现，项目完成后还会有更多的效益。审计建议的成功实施将提供足够的后备能力，使计划中的工厂扩建以最少的额外能力实现。