模塑和吹塑塑料应用

　　该工厂每周5天，三班制地生产模制和吹塑塑料部件。生产和维护有时会在周末进行，需要空气压缩机以24×7的频率运行，因此通常的做法是使压缩空气系统始终处于加压状态。该系统由三台定频螺杆压缩机组成，一台功率为150匹，其它两台为125匹，每台均由自身压缩机控制器控制。该系统还配备了冷冻式空气干燥机。流量曲线基本稳定，但偶尔也会因生产负荷起伏而变化很大。

　　压缩空气系统的初步评估

　　应当地能源公司要求，该企业对系统进行了节能评估，用数据记录仪测试689.5KPa的系统，显示由于压缩机的进气调节，导致该压缩空气系统运行效率低下。在进气调节控制中，进气阀控制压缩机的进气，从而响应系统压力变化而调节压缩机的供气量。如图1所示，随着系统压力的升高时，压缩机进气阀开度减小，使压缩机的电流也随之减少,但其它几台125匹功率的压缩机的电流则随系统压力升高而升高，在压力降低时降低。这说明功率小的这几台压缩机没有调节，而处于最大容量，进气阀处于完全打开状态。

　　在图表的中心，对应于一个周末，随着压力的升高，125匹压缩机的电流开始下降。这是进气阀在低负载下关闭的信号，也是最坏的情况，两个调节压缩机分担负载。图2是这种类型压缩机的进气阀处于完全关闭位置的照片。

　　此外，现场发现，第三台压缩机的电流要低得多。该压缩机在配置文件的前三分之一处空载运行，并且已部分手动关闭，可以看到即使电动机未运行，该装置仍在消耗电流。这是由于安装的功率因数校正电容器在通电时消耗电流（而不是功率）。

　　像这样的配置在基于电流（当时未安装流量计）估算流量方面存在着问题，因为电流的降低可能意味着两种不同的情况，即压降时满负荷或调节压缩机在部分载荷下运行。在这种情况下，必须谨慎模拟流量曲线，以便可以准确计算估计的节省量。

　　系统评估员发现，每年的能耗为274万千瓦时，按每千瓦时10美分的成本，每年相当于267,000美元，同时产量约38.92m3/min。该能耗约占设施总电力消耗的10％。计算得出的系统比功率为8.036kW/m3·min-1，该数值与相同大小的空气压缩系统处于同等量级。

　　该能源公司计算出，通过对工厂采取各种节能措施，可以节省约35％的成本，而且节省的成本可以用来承担实行这些节能措施的费用。

　　变频压缩机的集中控制

　　能源公司的第一个建议是控制压缩机。调节是在部分负载下运行压缩机的最差方法之一，而改善措施包括三项保护措施。首先是将一台较旧的压缩机升级为效率更高的两级变频压缩机。这有可能更新空气压缩生产系统，提供更高的效率，并提供出色的部分负荷调节能力以适应变工况。能源公司建议使用压缩机变频器，以对其余的基本压缩机（包括其余的150匹和125匹）进行良好的控制。同时，增加了一个大型储罐，其大小为7.57m3，使得控制压缩机变得更容易。

　　所选的控制器具有节能模式，能够根据系统负载选择合适尺寸的压缩机运行，变频压缩机在部分负载的时候，控制器始终会保持这种能效模式。控制器监测空气干燥器出口的压力，并控制由干燥器和过滤器压差引起的典型压降。控制器以这种方式连接到主控压缩机，以便在设备运行时强制它们达到满负荷。相反，如果不需要压缩机，则设备将通过其自身的自动启动控件卸载并关闭压缩机。实际加载验证显示该控制方法非常有效，主控压缩机在整个最终配置中的空载运行时间仅为1％。

　　应对空气压缩干燥器和过滤器的人工需求

　　能源公司建议对系统进行其它更改。空气干燥器为非循环装置，始终消耗约8kW的电量，即使关闭相关的空气压缩机，这也几乎是满额定功率。能源公司建议购买一台新的热质干燥器，该干燥器的尺寸适用于所有压缩机，以与压缩空气生产中的湿气负荷成比例地降低功率。图4显示了其控制跟踪节能情况。与类似规模的非循环设备相比，总体节省了78％。

　　通过安装平均压降约为3.45KPa的除雾式主过滤器可解决通常20.69～34.48KPa的过滤器压力损失。在过滤器，干燥机和压缩机上安装了无空气的排水口，以减少压缩空气的损失。

　　生产负荷与压力相关，因此工厂压力越高，机器所需的空气就越多（称为人工需求）。该能源公司建议安装流量控制器（图5），以将设备压力调节至较低水平，同时保持压缩机压力稍高一些。这样可以对压缩机进行良好的控制，同时也不会影响工厂的生产水平。

　　能源审计节省结果

　　改造完成安装后，能源公司返回并查看数据记录。记录表明该系统的能耗约1242200kWh，同时产生约29.4m3/min的压缩空气。这样可以节省55％的能源，与预测值有很大不同，最大的变化是该工厂在周末关闭系统以节省能源。系统运行时的比功率现在为6.6kW/m3·min-1，这意味着压缩空气生产能耗可节省约18％。节省的其余部分归因于压缩空气流量的减少和运行时间的减少。在这种情况下，能源公司奖励其超过100,000美元，并将新设备的简单投资回收率降低到3年以下的可接受水平。

　　后续的压缩空气数据记录发现问题

　　数年后，能源公司批准了压缩空气供应商的另一次数据记录，以检查原始验证中的节能是否还在持续。评估发现，大多数压缩空气生产设备运行正常，但不幸的是，压缩机控制器出现故障，而工厂操作人员却不知道。这就说明，即使有可用的高效两级压缩机，压缩机控制器维护不当，也会导致其中一台压缩机在周末继续运行，该工厂无法监控压缩空气系统的效率，因此能源效率不经意间下降了。工厂与能源公司讨论后意识到了这一点，并纠正了情况。

　　结论

　　该项目表明，不仅可以更换压缩机，而且可以通过使用智能控制器和增加存储容量来校正控制，从而可以节省大量成本。另外，高效的空气干燥器和流量控制可以带来更多的节省，而且仅在非生产时间内关闭压缩机这一项措施就可以节省大量资金。但需要注意的是，尽管工厂已经进行了良好的控制，但数据记录表明，如果不监视系统效率，则随着时间的推移，系统的运行效率可能会降低或者失效，这需要企业特别注意。

　　原标题：变频压缩机在制模吹塑领域的节能应用

　　本文由压缩机网RonMarshall原创，欢迎关注，带你一起长知识！

　　注：未经授权，请勿私自转载！

相关文章