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荷兰玻璃容器厂的压缩空气系统改造增加了正常运行时间并节约了能源

荷兰的一家全球玻璃容器制造商在产品质量、工厂正常运行时间和节约能源方面不遗余力。这就是为什么它升级了其压缩空气系统,用于每年生产超过10亿只玻璃瓶和容器。

为了改善由低压和高压压缩空气系统供应的工厂的压缩空气输送,该制造商采取了重要的第一步,使用空气流量计来监测和测量这两个系统的性能。基于可操作数据的后续规划导致了独特的压缩空气系统升级,提高了工厂在任何时候都能保持高质量玻璃瓶和容器的峰值生产的能力--同时每年节省15万美元的能源成本。该项目还实现了不到两年的投资回报。

玻璃制造商的高压压缩空气系统(顶部)和低压压缩空气系统(底部)结合使用压缩空气增压器,以实现能源效率和压力稳定。

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该项目还实现了不到两年的投资回报。

热机和冷机装瓶工艺

这家跨国公司的荷兰分部是世界上顶级的玻璃容器生产商之一,在荷兰经营着几家玻璃制造厂。需要解决其压缩空气系统的主要工厂每周七天、每天二十四小时运作,每年生产13亿个玻璃啤酒瓶。这些纯净的瓶子被运往荷兰和世界其他地方的领先啤酒品牌和小型啤酒厂。该设施还为邻近的玻璃厂提供压缩空气,该厂生产酒杯。

该厂的装瓶工艺从热端工艺开始,在这里,熔炉将玻璃原料转化为熔融玻璃。在高达1200华氏度的温度下,玻璃进入一个塑料阶段,这样它就可以被切割成一个圆柱形的小块,最终形成玻璃瓶和其他容器。然后,一个涉及多台IS机器的自动吹塑工艺被用来形成啤酒瓶。

在每台IS机器内,压缩空气被用来将啤酒瓶塞入一个模具,从而将其转化为 "型坯",这是啤酒瓶颈和瓶子本身的初始形状的名称。型坯形成后,它被翻转到机器的另一侧,阀门打开,让压缩空气将型坯吹成所需的瓶子形状。冷却后,瓶子被自动从IS机器中取出,并被输送到工厂的冷端工序,在那里对瓶子进行检查和包装。

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对生产至关重要的低压和高压系统

该工厂的压缩空气系统由两个完整的系统组成。低压系统在稳定的49psi下提供9,400 scfm的空气,而高压系统在84psi下提供高达13,000 scfm的压缩空气。多年来,这两个系统都已更新了各种设备,使工厂能够跟上稳定增长的步伐。

低压压缩空气系统包括两台三级离心式空气压缩机,由单独的冷冻干燥器提供干燥。一台1,300马力的设备提供5,590至7,650 scfm的空气,而第二台1,050马力的设备提供3,770至5,530 scfm的空气。

吹制玻璃的关键性质要求低压系统稳定地保持49磅/平方英寸的压力,偏差为正负0.7磅/平方英寸,不能有任何差错。否则,过多的空气会造成重大问题,如玻璃中出现不必要的气泡。空气压力太小,稍有不慎就会使玻璃瓶在IS成型机内无法正常成型。

该高压系统有两台1000马力(hp)的四级离心式空气压缩机,每台可提供3280至4340 scfm的压缩空气。该系统还包括八个无油旋转式空气压缩机。每台340马力的旋转式螺杆空气压缩机可提供高达1,240 scfm的空气。离心式空气压缩机使用干燥器,而旋转式螺杆空气压缩机使用旋转鼓式干燥器,以提供持续的仪器质量的空气。

该高压系统为IS成型机以及工厂的传送带和工厂的冷端包装操作中使用的生产机器提供动力。此外,它还为相邻的玻璃厂生产酒杯和蔬菜罐子提供空气。

安装在玻璃制造商压缩空气系统上的流量计指出了节约能源的机会。

测量压缩空气系统的性能

这家玻璃制造厂一直努力根据自己和客户的可持续发展目标来节约能源。对节能的关注推动了压缩空气系统的定期更新,例如使用一个8马力的鼓风机向工厂中只需要低压空气的区域提供空气。该鼓风机取代了压缩空气系统提供空气的需要,从而节省了能源。

尽管对系统进行了不断的改进,然而,决策者知道他们可以做更多的事情来减少运营中的压缩空气系统的电力消耗,从而引发了对整个系统的效率进行更密切监测和测量的需求。然而,对系统的任何改变首先需要满足工厂最佳运行时间的需要。

准确测量压缩空气的浪费,提高性能。 VPInstruments 在压缩空气系统上共安装了20个空气流量计,以测量和比较压缩空气的产量与空气压缩机的耗电量。

在旋转式螺杆空气压缩机上,流量计被安装在出口处,就在内置鼓式干燥器之后。在离心机上,流量计被安装在各自的干燥剂干燥器的下游。流量计也被安装在管道系统的关键位置。

在低压系统中,流量计显示每台离心式空气压缩机始终以49psi的压力向玻璃吹制过程提供空气。同时,在高压系统上,两台离心式空气压缩机连续满负荷运行,以84psi的压力提供空气。该厂还以负载/卸载的方式运行三到四台旋转式螺杆空气压缩机,根据需求提供额外的空气。每个旋转式螺杆空气压缩机在大约70%到80%的负荷下运行。高压系统共同提供84至87磅/平方英寸的压缩空气。

对低压系统的进一步分析表明该系统需要关注。每台空气压缩机都是独立运行的,没有根据单个压力变送器的输入进行负载分担。因此,一台空气压缩机在全负荷下运行,而另一台设备在最低负荷下运行,以提供所需的空气,导致吹气和浪费能源以防止空气压缩机进入激增状态。

对高压系统的评估也发现了额外的能源浪费。在正常运行的一个月内的评估显示,高压系统上的两台旋转螺杆空气压缩机有大量的空载时间和启动/停止。

根据评估结果,该玻璃容器制造商与斯托克合作,改善压缩空气系统的性能。斯托克是全球工程公司弗劳尔公司的一个部门,提供独立于品牌的涡轮空气压缩机服务,包括检查、维修、保养、改装和工程。

流量计

VPInstruments公司提供了一个完整的 产品系列 用于压缩空气和工业气体的测量设备和能源管理解决方案。

系统升级后的特点是空气压缩机增压器和控制装置

为了解决将低压系统的压力维持在49磅/平方英寸的关键需求,同时减少与压缩空气系统相关的能源浪费,斯托克安装了一台单级200马力的离心式增压空气压缩机,在84磅/平方英寸的压力下可提供高达2400 scfm。它还安装了一个主控制器,使压缩空气系统作为一个单一的凝聚力网络,使用由空气流量计和控制器提供的数据,共同工作。

此外,斯托克在低压系统上用两个发射器取代了单压力发射器,以更好地测量空气压力,促进离心机的负荷分担和控制。在同一系统中,它还将每个离心式空气压缩机上的控制器更换为同步控制器。本地控制器配备了小时计数器来测量离心机的吹气量。

新的主控制器监测整个压缩空气系统,并确定不同空气压缩机的极限在哪里,并自动调整它们,以有效地向两个过程提供空气,同时使低压系统的压力稳定。同时,增压空气压缩机在系统稳定性和可靠性方面同样发挥着重要作用。

系统提供稳定和高效的空气供应

今天,低压系统上的两台离心式空气压缩机满负荷运行,为玻璃吹制过程提供空气。此外,同样的机器以49 psi向增压空气压缩机供应空气。增压机通常也是满负荷运行,将压力从49psi提高到84psi,并向高压压缩空气系统供应空气。这样做使工厂在向玻璃吹制作业供应空气时,能够达到保持49psi的稳定压力的主要目标,因为离心式空气压缩机的任何多余空气都被输送到增压空气压缩机。然而,新的配置也消除了低压系统中离心机的吹气,因为多余的空气被输送到高压系统。

压缩空气系统的主控制器被用来优化工厂的低压和高压压缩空气系统的性能。

为了进一步确保向玻璃吹制操作提供稳定可靠的49磅/平方英寸的压缩空气,斯托克在高压和低压压缩空气系统之间的管道系统中安装了一个紧急阀门。该阀门允许空气从高压系统流向低压系统,如果其中一台低压离心式空气压缩机发生故障或停机维修。同时,主控制器确保供应给玻璃吹制操作的空气保持在49磅/平方英寸,即使是由高压系统和低压系统上正常运行的离心空气压缩机供应的空气。

该升级还确保了高压压缩空气系统的高效运行。和以前一样,该厂在满负荷的情况下运行两台离心式空气压缩机。然而,现在有了来自增压空气压缩机的补充空气,它通常只需要在接近满负荷的情况下运行两台旋转式螺杆空气压缩机,就能有效和可靠地向高压系统供应空气,为工厂的其余生产过程提供空气。如果工厂需要更多的空气,系统将自动增加一台或多台旋转式空气压缩机。这样做消除了过去为满足高压系统的需要而加载和卸载多达四台旋转螺杆空气压缩机所造成的能源浪费。

正常运行时间加上能源节约等于胜利

最近的压缩空气系统升级使这家全球玻璃装瓶和容器制造厂实现了其首要目标:确保为其玻璃吹制操作提供可靠和稳定的压缩空气,这反过来又进一步加强了其以最大的工厂正常运行时间生产高质量玻璃瓶和容器的盈利能力。升级还使该厂实现了同样重要的目标,即节约能源和成本。到目前为止,由于采用了新设计的系统,该厂每年节省了15万美元的能源费用。该项目还实现了不到两年的投资回报。

该玻璃容器厂的经理说,测量和监测压缩空气系统的能力对于向管理团队展示节能潜力和投资于系统升级的价值至关重要。基于最近压缩空气系统项目的结果,该玻璃容器制造商继续与Stork和VPInstruments合作,通过对压缩空气系统的持续监测和测量获得额外的能源节约,并着眼于进一步优化系统性能的其他策略。

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迄今为止,由于新设计的系统,该工厂每年节省了15万美元的能源费用。

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该玻璃容器制造商继续与Stork和VPInstruments合作,通过对压缩空气系统的持续监测和测量,获得额外的能源节约。

作者:Mike Grennier, 压缩空气最佳实践®杂志

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