Innovativ Dual Press Control forbedrer effektiviteten
Av Ron Marshall for komprimert luftutfordring®
Grand Manufacturing, en liten community-eid kanadisk produsent av landbruksprodukter, har oppgradert sitt komprimerte luftanlegg som et resultat av en produksjonsutvidelse, men økte effektiviteten til komprimert luft 61% ved å konsolidere systemet og implementere en innovativ styringsstrategi for dobbelttrykk.
Mindre prosjekt opprinnelig vurdert
Prosjektet startet opprinnelig som en rutinemessig forespørsel om et økonomisk incitament til å støtte installasjonen av en mer effektiv VSD-kontrollert kompressor i stedet for å bruke en mindre effektiv last / lossekompressor for å levere en ny laserskjermemaskin installert i anlegget. Lasertrykkbelastningsprofilen er variabel på grunn av at forskjellige elementer blir kuttet til produksjonsformål. Denne typen profil er en god passform for en kompressor med variabel hastighet og noe som kvalifiserer for Manitoba Hydros ytelsesoptimaliseringsprogram. Et ganske unikt krav til dette systemet var presset; Laseren krevde et forsyningstrykk på 200 psi for spesielle kutteoperasjoner. Av denne grunn valgte Grand Manufacturing en skruekompressor med en utladningstrykk på 215 psi og planlagt å kjøre systemet på det nivået, som ligner de to andre eksisterende lasersystemene.
Som en grunnleggende kundeservice besøker Manitoba Hydro kundens nettsted og vurderer egenskapene til systemer som bruker betydelig energi. Som en del av denne tjenesten ble det gjennomført en komprimert luft-scoping-revisjon på eksisterende trykkluftsystem i anlegget fordi et energiprosjekt var nært forestående. Data loggers ble installert på systemet i en uke og en systembaseline utviklet for å vurdere hvordan systemet oppfyller kundens behov og å måle effektiviteten. Scoping-revisjonen viste noen interessante fakta om anleggets lufttilførsel. To last / lossekompressorer ble tidligere installert som en del av to eksisterende lasersett, men disse enhetene var lett lastet og opererte ineffektivitet på grunn av en rask syklustilstand. Enhetene ble kjørt uavhengig som separate systemer, og begge kjørte ved 200 psi. Den gjennomsnittlige spesifikke kraften, et mål for kilowattinngangen per 100 cfm produsert, var en himmel høy 65, selv om kompressorene ble vurdert til litt mindre enn 30 kW per 100 cfm.
Levering av luftkompressorer som en del av innkjøp av komprimert luftdrevet laserskjæringsutstyr er en vanlig praksis (ofte gjort med trykkpresser). På denne måten kan produsentene av disse svært dyre maskinene sikre at de har nok trykkluft av tilstrekkelig kvalitet til å fungere pålitelig. Dessverre leveres kompressorene ofte med lite eller ingen tanke på hvor energieffektiv utstyret vil være. Som et resultat er lagringsmottakerens kapasitet som kreves for effektiv belastning / lossing, ofte undermåte eller helt mangler.
Analyse finner besparelser
Manitoba Hydros analyse av etterspørselsprofilen for begge eksisterende systemer og intervjuer med lokalpersonal fastslår at høytrykksbehovet som kreves for en spesialisert kutting, kun skjedde om lag 10% av tiden. Undersøkelse av denne etterspørselen bestemte at dette var den eneste operasjonen som krevde 200 psi trykkluft. Den resterende tiden hver laser kunne operere tilfredsstillende ved 125 psi. Bevæpnet med denne informasjonen Manitoba Hydro nærmet seg kunden med et forslag for å kontrollere trykket slik at 200 psi trykk ble generert kun når spesielle kutteoperasjoner ble utført. Resten av tiden presset ville bli nedjustert til et lavere nivå. I tillegg til dette kunne de to gamle systemene kombineres med den nye VSD-kompressoren for å danne et enkelt brønnstyrt tre kompressorsystem som bare krever en eller to løpekompressorer. Dette vil gi betydelige besparelser og bedre pålitelig systemdrift.
Både Grand Manufacturing og Manitoba Hydro var opptatt av at de tre kompressorene var riktig koordinert når trykknivåene ble endret. Siden kompressorstyringsprogrammering som var nødvendig for å justere trykket på alle tre kompressorene manuelt, var noe komplisert, var det stor sannsynlighet for at feil kunne gjøres som ville påvirke prosjektets effektivitet og effektivitet. En enkel måte å sette trykknivåer på var nødvendig.
Noen undersøkelser ble gjort i den spesifikke elektroniske kompressorkontrollen som ble installert på alle tre kompressorene. Heldigvis ble det raskt fastslått at kontrollene hadde muligheten til å operere med to separate, valgbare trykkinnstillinger. Ytterligere undersøkelser viste at trykknivåene kunne velges ved å lukke en ekstern kontakt, i dette tilfellet en sentral bryter. For Grand Manufacturing ble bryteren konfigurert til normalt å velge 125 psi-operasjon, men når høytrykkskutningsoperasjoner er påkrevd, endres bryterposisjonen av operatøren som forårsaker det andre 200 psi trykknivået som skal brukes av alle tre kompressorene. Etter at skjæringen er fullført, blir bryteren tilbake til normal stilling, senker trykket.
Hvordan besparelsene ble oppnådd
En typisk tommelfingerregel i trykkluftsindustrien sier at for hver 2 psi økning i kompressorutladningstrykk øker kraftekravet ved hovedkompressormotoren med 1 prosent. For eksempel viser produsentens data (Graf 1) den nye VSD-kompressoren som er installert på Grand Manufacturing, en spesifikk effekt på 27,5 kW per 100 cfm ved full belastning ved 14 psi. Ved å redusere trykket til 116 psi reduseres den spesifikke effekten til ca. 20 kW per 100 cfm, en reduksjon på 38%. Ved å begrense høytrykksoperasjonen til 10% av tiden ved å bruke bedre trykkregulering senket Grand Manufacturing gjennomsnittstrykket fra 200 psi til 128 psi og oppnådde gode besparelser på grunn av denne spesifikke strømreduksjonen. Kompressorene kjøler kjøligere, eliminerer generende høytemperaturreiser og gir litt mer luft ved lavere trykknivåer.
Graf 1: Spesifikk effekt øker med trykk
Det opprinnelige systemet ble laget av to uavhengige driftskompressorer som kjører i last / lossemodus. Disse enhetene hadde svært små kontrollmottakere som var på størrelse med 1 liter per cfm kompressorkapasitet. Det var koalesjonsfiltre plassert mellom hver kompressorutlading og tilhørende mottakertank. Trykkbåndene på kompressorene ble satt til ca. 10 psi bred, som er typisk for denne typen kompressor. Filtrene forårsaket betydelig differensial, effektivt innsnevring av trykkbånd ved lagertankene og redusering av effektiviteten ved å senke kompressorens sykluser slik at kompressorene kunne kjøre mer effektivt. Som et resultat var kompressorene korte sykler.
Som vist i figur 1 varierer energiforbruket til en smurt skruekompressor i last / lossemodus med mindre lagring sterkt fra den ideelle tilstanden, noe som ville være en rett linje trukket mellom 100% last og null komprimert luftutgang. Grand Manufacturing-kompressorene divergerte betydelig fra det ideelle på grunn av mangel på lagringskapasitet. I tillegg til dette, fordi det var to løpekompressorer som opererer uavhengig, ble ineffektiviteten multiplisert.
Figur 1: Manglende lagring kan forårsake kompressor ineffektivitet
Ved å konsolidere systemene, optimalisere filtre for å redusere differensial, øke lagringsmengden og legge til en tredje VSD-kontrollert kompressor, kan effektiviteten til de to eksisterende systemene og den nye forbedres betydelig. Når systemet laster på lavere nivåer, går bare VSD-kompressoren. Når systembelastningen er høyere, kjøres en av de to faste hastighetskompressorene ved full belastning, det mest effektive punktet, mens VSD-kompressoren leverer delvis last (se figur 2).
Tilsetningen av det nye laserutstyret økte trykkluftbelastningen fra et nivå på 75 cfm til et gjennomsnitt på 120 cfm, men forbedringene til systemet har redusert systemspesifikk kraft fra 65 kW / 100 cfm ned til en mer akseptabel 25 KW / 100 en reduksjon på 61%. Hadde den tredje kompressoren blitt installert på samme måte som de tidligere eksisterende enhetene, ville energiforbruket av tre separate systemer som kjører på 200 psi vært mye høyere. De anslåtte energibesparelsene i dette verste fallet er om lag 270 000 kWh per år, verdt $ 14 000 per år i elektriske ladninger.
Kan kompressorene dine operere i dobbelt trykkregulering?
Det finnes en rekke produsenter som tilbyr kompressorstyringer som kan oppnå doble trykknivåer, på en bryterstyrt basis eller på en tidsplan. Hvis du er kompressorleverandør, er ikke en av dem en kompressorstyrer ved å kunne styre systemet fra et sentralt punkt, og effektivt oppnå samme type løsning. Ta kontakt med leverandøren for å finne mulighetene.
Dette prosjektet ble gjort vellykket av:
Baselining det eksisterende systemet for å bestemme systemets effektivitet,
Innovativ bruk av tilgjengelig dobbelttrykkskontroll for å redusere gjennomsnittstrykket,
Økning i lagerkapasitetens kapasitet,
Reduksjon av filtertrykkdifferens,
Kombinere tre separate systemer i ett brønnstyrt system,
Bruk av rettidig teknisk rådgivning og økonomisk incitament til å fullføre prosjektet.
Figur 1: En tredje VSD-kompressor ble tilsatt og systemer ble kombinert.
Figur 2: Høytrykk brukes kun når det er nødvendig
--- http: //www.hqcompressor.com
