Kaeser对系统特定电源的一致关注有利于UniFirst
UniFirst是北美最大的工作服和纺织品服务公司之一。他们在每个工作日为近200万名工人穿上干净的制服和防护服。该公司于1936年成立于一家八档车库，目前已发展到遍布美国和加拿大的240家客户服务点，服务300000家商业客户。UniFirst拥有五家公司所有的制造厂和两个最先进的配送中心。本文的主题是由Kaeser Compressors在位于肯塔基州欧文斯伯勒的UniFirst的32万平方英尺中心集中配送中心进行的节能空气需求分析（ADA）。
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UniFirst是北美最大的工作服和纺织品服务公司之一。他们在每个工作日为近200万名工人穿上干净的制服和防护服。建在一个八档车库里 1936年，公司发展到240家 |
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发现系统的“特定能力”
Dennis Ginn是Kaeser压缩机路易斯维尔分公司的压缩空气系统，安装在欧文斯博罗，由两台50马力的旋转螺杆式空气压缩机、一个湿储液罐和一台冷冻空气干燥器组成。UniFirst邀请他进来，因为他们遇到了空气压缩机的机械问题。“他们正在考虑购买两台新的50马力空气压缩机。然而，我注意到的第一件事是，空气压缩机的循环周期很短，”吉恩说。“一台机组会加载、卸载、加载、卸载，只是不断重复循环。”Ginn了解到这种持续的启动/停止条件是正常的，并告知电厂这是机械问题最可能的原因。
第二台50马力的空气压缩机严格用作备用。UniFirst生产全天候运行，不能容忍压缩空气系统的任何停机。压缩空气是“关键任务”，因为它在整个工厂中被用来驱动大型输送系统中使用的气缸，从而在工厂周围移动衣物。输送机有闸门，由电磁阀驱动的气缸打开和关闭。大量的2“x 3”缝纫标签也用压缩空气进行分类、包装和操作。没有压缩空气就意味着没有生产。维护团队成员确认，他们每周手动旋转一次装置，以平衡运行时间。Ginn继续说，“一旦我们知道第二台空气压缩机从未与第一台一起运行，我们就知道系统尺寸过大，UniFirst将受益于Kaeser的空气需求分析。”
UniFirst的蒂姆·戴维斯（Tim Davis）和比尔·杰克逊（Bill Jackson）批准进行空气需求分析，以更好地了解系统流量需求（从左到右）。
Kaeser的空气需求分析（ADA）通过测量系统参数，包括代表性工作周内的流量、压力和能源使用（kWh）来构建需求曲线。一个重要的目标是发现整个压缩空气系统称为“比功率”的重要性能指标。比功率是每生产100 cfm压缩空气所使用的能量（kW）。Tim Davis（设施工程师）和Bill Jackson（配送中心）维护规划师批准了与ADA合作的建议，并获得了管理层的支持。
经过一周的测量，ADA报告编制完成。测得的比功率为每生产100 cfm压缩空气40.98 kW，接近凯瑟压缩机在设计压缩空气系统时的目标功率的两倍。年能耗为223093 kWh，耗资16732美元。平均系统压力（在储罐处测量）为111 psi。Ginn评论道，“ADA显示他们的空气压缩机尺寸过大。空气压缩机每台至少可以生产200 cfm，系统平均仅消耗70 cfm，峰值消耗仅达到115 cfm。”空气压缩机只能在开/关模式下运行，我们无法在如此低的负载下高效可靠地运行。
平均超过5分钟。该图表突出显示了通过压缩机负载信号测量的整个试验过程中的累积流量。点击在这里放大。
可视化KPI：特定功率、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广播的录制，以了解：
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设计工业4.0系统解决方案
借助平均流量需求数据，Ginn能够设计一个系统，在维持维护团队所需的备用保证的同时，能够提高（几乎两倍）比功率效率。新系统将包括三台SK 15空气中心旋转螺杆空气压缩机，配备集成式冷冻干燥机和接收器、现有的400加仑储罐、铝制智能管™ 管道和油气溶胶凝聚过滤器。“我们建议使用三台空气压缩机，每台压缩机的尺寸满足平均需求，第二台作为微调压缩机。第三台机组将提供UniFirst要求的冗余。”Ginn继续说，“我总是告诉我的客户，存储是我们的朋友，因此我们保留了接收罐，放置了压力传感器，并将其设置为115 psi。”
三台SK 15空气中心空气压缩机将由西格玛空气管理器（SAM）4.0控制。该主控制器通过以太网连接到三台空气压缩机。当系统压力达到115 psi时，它将启动第二台空气压缩机。它还将旋转空气压缩机，以保持全年的工作时间。这允许对所有机组进行一次预防性维护保养。SAM 4.0的另一个特点是，它为工厂提供长达一年的报告，包括能耗和成本。
最重要的是，预计比功率将从40.98 kW/100 cfm下降一半至21.22 kW/100 cfm。由于短周期循环导致的维护问题将消失，因为机组不再尺寸过小。经过商议，UniFirst管理层决定安装新系统。
表1。ADA空气需求分析后的系统建议
性能指标 |
现有系统的ADA数据 |
拟建系统，配备两台SK 15T空气压缩机+一台备用机组+存储 |
年能源成本 |
$16,732 |
$8,088 |
年能耗 |
223093千瓦时 |
115,359 |
最大功耗 |
35.2 |
25.8 |
比功率（kW/100 cfm） |
40.98 |
21.22 |
压缩空气系统是动态的
在新的压缩空气系统启动并运行几个月后，选择了一个代表日来检查系统的性能指标。UniFirst团队在Sigma Air Manager 4.0中学习了如何在卡片上运行报告。结果令人兴奋，不仅是具体的功率削减了一半，而且几乎完全达到了提议/预期的结果。“比功率从40.98千瓦/每100立方英尺减少到21.56千瓦，”吉恩说。“当客户可以花时间进行ADA调查时，准确预测新系统的性能并不困难。”
由短周期、超大型空气压缩机引起的机械问题不再是问题，系统被移至一个高架夹层。吉恩评论道：“这是一个空调设施，是我们的航空中心的理想选择，配备了节省空间的集成式冷冻干燥机。它们是一个又高又瘦的漂亮包装。”
与压缩空气系统一样，Sigma air Manager 4.0报告显示运行条件发生了变化。压缩空气流量和压力要求实际上有所增加。西格玛空气管理器4.0已经自动调整，良好的系统设计仍然提供了较低的能耗数据。
表2。安装后的系统数据比较
性能指标 |
现有系统的ADA数据 |
SAM 4.0关于新系统的数据 |
年能源成本 |
$16,732 |
$9,035 |
年能耗 |
223093千瓦时 |
120,461 |
最大功耗 |
35 |
25 |
平均功率消耗 |
26 |
14 |
比功率（kW/100 cfm） |
40.98 |
21.56 |
总流量（cf/年） |
32,666,894 |
33,525,531 |
可用容量（cfm） |
388 |
213 |
峰值流量（cfm） |
115 |
142 |
平均流量（cfm） |
62 |
64 |
最大储罐压力（psig） |
124 |
125 |
平均储罐压力（psig） |
111 |
118 |
*两个系统的能源成本均按当前能源费率0.075美元/千瓦时计算
结论
压缩空气在许多设施中是“关键任务”。由于生产人员知道，如果没有压缩空气，工厂将关闭，这使得空气压缩机的尺寸过大成为普遍现象。带有加载/卸载控制装置的超大型空气压缩机将缩短周期，并出现机械问题和能源成本升高。“我们一直遇到这种情况（电厂不了解系统需求），”吉恩说。“工厂总是会犯谨慎的错误。我刚刚把一台40马力的VSD空气压缩机卖给了一家工厂，该工厂最初想买一台150马力的空气压缩机。”
在完成系统分析后设计的此类装置表明，在实现压缩空气系统特定功率的能效改进的同时，无需牺牲冗余保证。
新系统配备三台空气压缩机（一台备用），并配有节省空间的集成干燥器。
有关更多信息，请通过电子邮件联系Kaeser压缩机：顾客us@kaeser.com或参观us.kaeser.com.
相似压缩空气系统评估文章、访问m.ghtac.com/system-assessments。
