Иновативното управление с двойно налягане подобрява ефективността
От Рон Маршал за компресиран въздух Challenge®
"Grand Manufacturing", производител на канадски селскостопански продукти, малка собственост на общността, е подобрила своята система за сгъстен въздух в резултат на разширяване на производството, но увеличи енергийната ефективност на сгъстения въздух с 61% чрез консолидиране на своята система и прилагане на новаторска стратегия за двоен контрол на налягането.
Малък проект, първоначално разгледан
Проектът първоначално започна като рутинно искане за финансов стимул за подпомагане на инсталирането на по-ефективен компресор, контролиран от VSD, вместо да се използва по-ефикасен компресор за товарене / разтоварване, за да се постави нова лазерна машина за рязане, инсталирана в обекта. Профилът на натоварване с лазерен сгъстен въздух е променлив поради разнообразието на изделията, които се изрязват за производствени цели. Този тип профил е подходящ за компресор с променлива скорост и нещо, което отговаря на условията за безвъзмездна помощ от програмата за оптимизиране на производителността на Manitoba Hydro. Едно уникално изискване за тази система беше натискът; Лазерът изискваше захранващо налягане от 200 psi за специални операции по рязане. По тази причина Grand Manufacturing избра винтов компресор с налягане на разряд от 215 psi и планира да управлява системата на това ниво, което е подобно на другите две съществуващи лазерни системи.
Като основна клиентска услуга Manitoba Hydro посещава сайта на клиента и оценява характеристиките на системите, които консумират значителна енергия. Като част от тази услуга беше извършен одит на обхвата на сгъстен въздух на съществуващата система за сгъстен въздух в завода, тъй като предстои да бъде реализиран енергиен проект. Дневниците за данни са инсталирани в системата за една седмица и базовата линия на системата е разработена, за да се оцени как системата отговаря на нуждите на клиента и да се прецени ефективността. Обхватът на одита показа някои интересни факти за доставката на въздуха в завода. Два компресора за натоварване / разтоварване бяха инсталирани преди това като част от две съществуващи лазерни настройки, но тези единици бяха леко заредени и работещи с неефективност, поради бързото състояние на цикличност. Устройствата се изпълняваха самостоятелно като отделни системи и те работеха при 200 psi. Средната специфична мощност, мярка за киловатния вход за 100 cfm, произведена, беше небето високо 65, въпреки че компресорите бяха оценени на малко по-малко от 30 kW на 100 cfm.
Доставянето на въздушни компресори като част от закупуването на оборудване за лазерно рязане с компресиран въздух е обичайна практика (често се извършва и с печатарски преси). По този начин производителите на тези много скъпи машини могат да осигурят достатъчно количество сгъстен въздух с достатъчно качество, за да работят надеждно. За съжаление, компресорите често са снабдени с малко или никакви мисли за това как ще бъде енергийно ефективно оборудването. В резултат на това капацитетът на приемника за съхранение, необходим за ефективно натоварване / разтоварване, често е недостатъчен или напълно липсва.
Анализът намира спестявания
Анализът на Manitoba Hydro за профила на търсенето на двете съществуващи системи и интервютата с персонала на обекта определиха, че търсенето на високо налягане, изисквано за специализирана работа с рязане, възниква само около 10% от времето. Изследването на това търсене определи, че това е единствената операция, която изисква 200 psi налягане на сгъстен въздух. Оставащото време всеки лазер може да работи задоволително при 125 psi. Въоръжени с тази информация Manitoba Hydro се обърна към клиента с предложение, за да контролира налягането, така че налягането от 200 psi се генерира само когато се извършват специални операции по рязане. Останалото време налягането ще бъде отменено до по-ниско ниво. Освен това двете стари системи могат да бъдат комбинирани с новия VSD компресор, за да се образува една добре контролирана три компресорна система, която ще изисква само един или два компресора за движение. Това ще доведе до значителни икономии и по-надеждна работа на системата.
Както Grand Manufacturing, така и Manitoba Hydro се опасяваха, че трите компресора ще бъдат правилно координирани, когато нивата на налягане бъдат променени. Тъй като програмното управление на компресора, необходимо за ръчно регулиране на налягането на трите компресора, е малко сложно, има голяма вероятност да се направят грешки, които биха повлияли на ефективността и ефективността на проекта. Необходим е прост начин за определяне на нивата на налягане.
Някои изследвания бяха направени в специфичния електронен компресор за управление, инсталиран на всичките три компресора. За щастие бързо бе установено, че устройствата за управление имат възможността да работят с две отделни настройки за избор на налягане. Допълнителни изследвания разкриха, че нивата на налягане могат да бъдат избрани чрез затваряне на външен контакт, в този случай централен превключвател. За Grand Manufacturing превключвателят е настроен да избира нормално 125 psi, но когато се налага работа при високо налягане, позицията на превключвателя се променя от оператора, което води до използването на второто налягане от 200 psi за всичките три компресора. След приключване на операциите по рязане превключвателят се връща в нормално положение, намалявайки налягането.
Как спестиха спестяванията
Типично правило на индустрията за сгъстен въздух е, че при всяко увеличение на налягането на компресора при 2 psi, мощността на главния компресор се увеличава с 1%. Например, данните на производителя (Графика 1) показват, че новият компресор VSD, инсталиран в Grand Manufacturing, има специфична мощност от 27,5 kW на 100 cfm при пълно натоварване при 203 psi (14 bar). Намаляването на налягането до 116 psi намалява специфичното захранване до около 20 кВт на 100 cfm, намаление с 38%. Чрез ограничаване на работата при високо налягане до 10% от времето, използвайки по-добро управление на налягането, Grand Manufacturing намали средното налягане от 200 psi до 128 psi и постигна отлични икономии в резултат на това специфично намаляване на мощността. Компресорите работят по-хладни, премахвайки неприятните температурни пътеки и произвеждат малко повече въздух при ниски нива на налягане.
Графика 1: Специфичното захранване се увеличава с натиск
Оригиналната система се състои от два независими компресора, работещи в режим на товар / разтоварване. Тези единици разполагаха с много малки контролни приемници, които бяха с размер около 1 галон за капацитет на компресора cfm. Между всяко отделяне на компресора и свързания с него приемник се намираха филтри за събиране. Напречните ленти на компресорите бяха настроени на ширина около 10 psi, което е типично за този тип компресор. Филтрите доведоха до значителен диференциал, ефективно ограничаване на налягането в резервоарите за съхранение и намаляване на ефективността при забавяне на циклите на компресора, така че компресорите да могат да работят по-ефективно. В резултат на това компресорите бяха на кратко колоездене.
Както се вижда от таблица 1, консумацията на енергия на смазочен винтов компресор, работещ в режим на товар / разтоварване с по-малко съхранение, варира значително в сравнение с идеалното състояние, което е права линия между 100% натоварване и нулев изход на сгъстен въздух. Компресорите на Grand Manufacturing се отклониха значително от идеалното, поради липсата на капацитет за съхранение. Освен това, тъй като имаше два действащи компресора, работещи самостоятелно, неефективността се умножаваше.
Графика 1: Липсата на съхранение може да доведе до неефективност на компресора
Чрез консолидирането на системите, оптимизирането на филтрите за намаляване на диференциала, увеличаване на количеството съхранение и добавянето на трети компресор контролиран от VSD, ефикасността на двете съществуващи системи и новата може да бъде значително подобрена. Когато натоварването на системата е на по-ниски нива, работи само компресорът VSD. Когато натоварването на системата е по-високо, един от двата компресора с постоянна скорост работи при пълно натоварване, най-ефективната точка, докато компресорът VSD доставя частично натоварване (виж графика 2).
Добавянето на новото лазерно оборудване увеличава натоварването на сгъстения въздух от нивото от 75 cfm до средно 120 cfm, но подобренията в системата намаляват специфичната за системата мощност от 65 кВт / 100 cfm до по-приемлива 25 KW / 100, намаление от 61%. Ако третият компресор беше инсталиран по същия начин като предишните съществуващи единици, консумацията на енергия от три отделни системи, всички течащи при 200 psi, би била много по-висока. Очакваните спестявания на енергия в този най-лош случай са около 270 000 kWh годишно на стойност 14 000 щатски долара годишно за електрическите такси.
Могат ли вашите компресори да работят при двоен контрол на налягането?
Съществуват редица производители, които предлагат компресорни контроли, които могат да постигнат нива на двойно налягане, на контролиран превключвател или на график. Ако доставчикът на компресори не е един от тях, контролер на компресора ще бъде в състояние да контролира системата ви от централна точка, като ефективно постига същия тип решение. Обърнете се към доставчика си, за да определите възможностите.
Този проект бе постигнат успешно чрез:
Съсредоточаване на съществуващата система за определяне на ефективността на системата,
Иновативно използване на наличния двоен контрол на налягането за намаляване на средното налягане,
Увеличаване на капацитета на приемника,
Намаляване на диференциалното налягане на филтъра,
Комбинирайки три отделни системи в една добре контролирана система,
Използване на навременни технически съвети и финансови стимули за завършване на проекта.
Фигура 1: Добавен е трети компресор VSD и системи са комбинирани.
Графика 2: Високото налягане се използва само когато е необходимо
--- HTTP: //www.hqcompressor.com
