能效參考/工業/壓縮空氣/建議
本節包含估計效率改進節約的方法。在工廠中概述本節，以確定哪些建議是可行的，以及準確計算節約所需的資料。
摘要：減少壓縮空氣因漏氣而損失的量。
適用時間：通常，將漏氣量減少到工廠負荷的以下百分比是可能的
- 30% 高功率，髒亂環境，例如鋸木廠
- 20% 中等功率環境，例如塑膠製造
- 10% 低功率，清潔環境，例如電子產品
如果漏氣量小於此值，則採取行動在經濟上將難以證明。對於僅間歇執行的空壓機，投資回收期更長。
關鍵工程概念
- 減少氣流可以節省一些能源。
- 關閉空壓機可以節省更多的能源。
- 避免購買新的空壓機可以節省資本和能源支出。
- 雖然不是直接的，但空壓機的能源使用與壓縮的空氣量有關。
準備
- 所需資料
- 所有標準空壓機資料，包括漏氣量。（見第 3 節。）
- 所需工具
- DMM 或安培表或功率分析儀
- 空壓機資料工作表
- 實測執行條件工作表
- 空壓機節約工作表
1. 在工作表上輸入現有執行條件。
見第 5 節。分析工具和方法
2. 計算峰值工廠負荷。
峰值工廠負荷是峰值生產氣流減去漏氣量。
- 工廠負荷 = 峰值生產負荷 - 漏氣量
3. 計算現有漏氣量佔峰值工廠負荷的百分比。
漏氣量百分比將因漏氣而損失的空氣量與工廠使用的空氣量相關聯。
- 漏氣量 % = 漏氣量 / 工廠負荷
4. 輸入建議的漏氣量百分比
對於洩漏相對較大的系統，建議的漏氣量通常為工廠負荷的 30%，2% 相當平均，而 10% 則是一個緊密的清潔系統。如果當前漏氣量在工廠負荷的 30% 或以下，則此建議可能不會帶來顯著的節約。計算建議的漏氣量
- 建議的漏氣量 = 工廠負荷 x 建議的漏氣量百分比
5. 計算每個執行負荷的建議氣流。
- 建議的氣流 = 現有氣流 - 現有漏氣量 %C + 建議的漏氣量 %C
6. 計算每個執行條件下的建議能耗
使用建議的氣流計算建議的能耗。另見第 5 節。分析工具和方法。
7. 完成減少漏氣的空壓機節約工作表。
8. 估計實施成本並確定投資回收期
漏氣通常來自故障的接頭、管道、閥門和軟管。這些漏氣通常很容易修復，幾乎沒有材料成本。如果氣動活塞或氣缸漏氣，則必須對其進行維修或更換。維修套件和人工費用可能高達數百美元，具體取決於漏氣的尺寸和位置。通常，修復漏氣將在不到一年內收回成本。
摘要：將低卸荷或負載卸荷控制與調速空壓機結合使用，以提高部分負荷效率。
適用時間：調速空壓機在部分負荷下的效率很低。只要調速空壓機在部分負荷下執行，就可能有機會使用卸荷控制來節省能源。此建議最適用於在部分負荷下執行相當長時間的調速空壓機。有時，卸荷控制已經存在，但沒有被使用。
關鍵工程概念
- 當空壓機卸荷時，進氣壓力和排氣壓力會降低。較低的壓力會導致較低的功率需求，通常在將排氣壓力降至大氣壓力時，功率需求約為滿負荷功率的 20%。
- 卸荷控制允許空壓機在氣流下降或系統壓力升至預定的設定點時卸荷。
- 成功的實施可能需要增加儲氣罐容量。空氣系統還必須允許壓力變化，通常高達 10 psi。
準備
- 所需資料
- 所有標準空壓機資料。（見第 3 節）
- 建議的卸荷點和現有的卸荷執行條件。
1. 計算現有執行條件下的空壓機能耗。
(見第 5 節)
2. 確定建議的卸荷點。
選擇卸荷控制策略將決定卸荷點。負載卸荷控制規定 100% 容量卸荷點，而低卸荷控制將具有由空壓機制造商可調節或設定的卸荷點。空壓機制造商將為卸荷點提供卸荷功率和範圍。使用來自制造商或經銷商的此資訊來選擇建議的卸荷點，並計算所有感興趣的執行條件下的建議功率。
3. 計算建議的功率。
新增卸荷控制後，任何負荷的氣流都不會改變。使用適當的公式計算典型工廠執行點的功率。
- 如果氣流 < 卸荷點 (%C<%CUL)
- 功率 = (卸荷點 %P - 卸荷 %P) x 負荷 %C + 無負荷 %P
如果氣流高於卸荷點，則使用適當的公式計算相應的調速控制型別的功率。請參考第 5 節。分析工具和方法。
4. 計算建議執行條件下的能耗。
見第 5 節。分析工具和方法。
5. 確定節約的能源。
使用建議執行條件和現有執行條件之間的差異來計算節約的能源和美元。
6. 估計實施成本並確定投資回收期。
實施此建議的成本可能包括卸荷控制、額外的儲氣罐容量和人工費用。
卸荷控制的價格因空壓機而異。請聯絡製造商瞭解其價格。估計改裝費 1,500 美元，新的空壓機選擇費 700 美元。
如果系統具有足夠的儲氣罐容量，卸荷控制將發揮更好的效果。儲氣罐必須足夠大，以使空壓機至少每迴圈卸荷 2 分鐘。為了確定系統儲存的大小，經驗法則估計是每 CFM 峰值氣流 1 加侖的儲存量。估計安裝儲氣罐容量的費用為每加侖 4 美元。
或者，您可以從供應商處獲取儲氣罐報價，並估計安裝儲氣罐的人工時間和費用。許多工廠擁有可以安裝額外的儲氣罐的維護人員。通常，外部承包商的人工費用為每小時 50 美元到 60 美元，安裝需要 5 到 10 個小時。
摘要：壓縮空氣從大氣壓力到系統壓力需要能量。較低的系統壓力將需要更少的能量才能壓縮每 CFM。將空壓機設定到工廠裝置所需的最低壓力，加上空壓機和裝置之間的管路損失。
適用時間：當系統壓力明顯高於最終用途所需壓力時，此建議適用。一些裝置可能具有限壓器來限制壓力。如果限壓器上的壓降很大，則降低系統壓力。這可能需要根據壓力要求對最終用途進行隔離。
關鍵工程概念
- 空壓機功率大約每降低排氣壓力 1 psi 降低 1/2%。
- 降低系統壓力後，因調節的空氣使用而損失的空氣量大約每降低 1 psi 降低 3/4%。
- 油水分離器的最小壓力通常為 80 psi，但因空壓機而異。
準備
- 所需資料
- 所有標準空壓機資料。（見第 3 節。）
- 系統工作壓力
- 所需最小壓力
- 所需工具
- DMM
- 空壓機資料表
1. 計算現有執行條件下的空壓機功率
見第 5 節。分析工具和方法。
2. 確定降低壓力後的建議滿載功率。
透過降低壓縮機兩側的壓差，滿載電機功率會降低。
- 滿載功率 = 現有滿載功率 x ((ln(建議壓力/大氣壓))/(ln(現有壓力/大氣壓)))
3. 計算氣流減少量
透過減少系統，大多數負載（包括洩漏）的氣流會減少。
- 建議氣流 = 現有氣流 x (建議壓力 + 大氣壓)/(現有壓力 + 大氣壓)
4. 計算建議執行條件下的空壓機能耗
見第 5 節。分析工具和方法。
5. 確定節能效果
使用建議執行條件和現有執行條件之間的差異來計算節約的能源和美元。
6. 估計實施成本並確定投資回收期
本建議的實施通常可以忽略不計，因為唯一的要求是調整壓縮機的壓力。但是，如果系統損失過大需要高壓，則實施成本將包括糾正這種情況。
摘要：工業生產過程需要不同量的乾燥空氣，乾燥度也不同。存在幾種型別的空氣乾燥器，它們使用不同的方法將空氣乾燥到不同的露點。
適用時間：僅將空氣乾燥到工廠執行所需的最低露點。當乾燥的空氣量或乾燥度超過所需範圍時，存在節約機會。
關鍵工程概念：大氣空氣含有水蒸氣。當壓縮空氣冷卻時，這種水蒸氣會凝結，並導致腐蝕和對水敏感的空氣使用問題。乾燥空氣是一個耗能的過程。
- 所需資料
- 所有標準空壓機資料。
- 空氣乾燥器型別
- 空氣乾燥器能耗
- 工廠空氣所需的露點
- 所需工具
- DMM
- 空壓機資料表
1. 估計現有空氣乾燥器的執行成本。
空氣乾燥器的執行和維護成本很高。成本來自多個來源。計算以下每個成本：
直接能量需求 (DER) 製冷乾燥器使用能量來冷卻壓縮空氣。加熱型吸附乾燥器使用能量加熱用於吹掃吸附床的壓縮空氣。透過測量和記錄乾燥器使用的電壓和電流或功率來計算製冷和加熱能量。
壓降(PD) 空氣乾燥器會給空氣系統帶來壓降，每磅/平方英寸壓降會額外消耗壓縮機 1/2% 的功率。製冷型空氣乾燥器會造成大約 5 磅/平方英寸的壓降。吸附型空氣乾燥器造成的壓降可以忽略不計。膜式空氣乾燥器會造成大約 (我仍在尋找此值) 的壓降。如果有壓力錶，請比較空氣乾燥器前後壓力以確定壓降。
用於再生吸附罐的空氣 (PA) 吸附型空氣乾燥器使用乾燥空氣來再生吸附床。加熱型乾燥器在透過吸附床之前加熱壓縮空氣，而其他乾燥器則將未加熱的乾燥空氣透過吸附床。用於加熱空氣的額外能量超過了節省的壓縮空氣量。用於再生吸附床的壓縮空氣成本可以透過估計再生所需的空氣流量 (acfm) 並參考第 5 節。分析工具和方法來計算。
吹掃頻率可以透過兩種方式控制：容量控制（恆定時間間隔）；或溼度控制。
容量控制將乾燥壓縮氣流的一部分轉移到吸附床，通常在固定時間間隔內。然後，再生後的吸附床被切換到線上狀態，而另一個床則被再生。
溼度（溼度）感測器在吸附床達到設定溼度水平時啟動再生，並且還可以在床乾燥時終止再生。這種型別通常更有效，因為只使用所需的乾燥空氣量。透過觀察吸附床再生所需的時間以及製造商的規格來估計再生氣流。
更換吸附劑和過濾器 (CP) 吸附型乾燥器需要定期更換吸附劑材料。根據更換的數量和頻率，這筆費用可能相當可觀。工廠人員可能儲存了關於吸附劑更換頻率的記錄。
維護要求 (MR) 膜式乾燥器聲稱幾乎不需要維護。製冷型和吸附型乾燥器都有可能會磨損的部件，需要維護。工廠人員應該能夠估計維護需求。
乾燥空氣的總成本是以下成本的總和
- 直接能量
- 壓降
- 再生空氣
- 消耗性零件
- 維護
2. 確定合適的露點。
在溫和的氣候條件下，通常情況下，機艙暴露在室外溫度下並不需要低於約 35 華氏度至 50 華氏度的露點。但是，某些地點和應用確實需要更乾燥的空氣。詢問工廠人員關於空氣需要多幹燥。如果他們將空氣乾燥到遠低於 35 華氏度的溫度，請確認他們是否真的需要那麼幹燥的空氣。如果只有一兩臺裝置需要非常乾燥的空氣，請考慮將這些空氣使用點隔離。
3. 選擇合適的空氣乾燥器。
使用目錄和分銷商選擇合適的空氣乾燥器。估計該乾燥器的執行成本。從製造商的規格中估計新幹燥器所需的能量。空氣乾燥器的型別多種多樣，成本和乾燥空氣能力也不同。以下是對各種空氣乾燥方法的執行成本和能力的簡要指南。
製冷型空氣乾燥器通常是工廠沒有極端乾燥要求時的最佳選擇。製冷型乾燥器可以有效地將空氣乾燥到 35 華氏度 - 50 華氏度的溫度。
吸附型空氣乾燥器適用於低於 35 華氏度的露點。最有效的吸附型空氣乾燥器包括容量控制再生系統和用於在再生前加熱乾燥空氣的系統。
膜式空氣乾燥器能夠達到類似於製冷型乾燥器的露點，但是它們會造成更大的膜壓降。
4. 確定節能效果。
計算建議執行條件和現有執行條件之間的差異，以確定能量和美元節省。
5. 估計實施成本並確定投資回收期。
實施成本包括空氣乾燥器和安裝。每 1000 SCFM 的粗略安裝成本為
- 製冷型空氣乾燥器 - 10,000 美元
- 加熱再生型空氣乾燥器 - 25,000 美元
- 無加熱器再生型空氣乾燥器 - 12,500 美元
摘要：工廠通常使用一臺大型空壓機為所有應用提供空氣。將高壓、高小時數或特別低的溼度要求與主空氣系統隔離可以節省能源。
適用時間：當一項應用決定壓縮空氣系統的壓力、乾燥要求和/或執行時間，而所有其他使用都可以透過較低的壓力空氣、更少的執行時間或較少耗能的空氣乾燥處理來滿足時。
關鍵工程概念：功率和能量與壓差成正比。嚴格的乾燥要求維護成本高昂。
準備
- 所需資料
- 所有標準空壓機資料。（見第 3 節）
- 可以隔離的過程所需的空氣流量、壓力和執行時間。
- 所需工具
- DMM
- 空壓機資料表
1. 識別可能從工廠主空氣系統中隔離的過程 只要存在需要比工廠其他部分更高的壓力空氣、更乾燥的空氣或更長執行時間的工廠過程，就存在隔離該過程的機會。例如
在乾式消防系統中，通常使用大型工廠空壓機來保持管道充滿壓縮空氣。這要求壓縮機始終保持開啟狀態，儘管消防系統通常不需要氣流。在非生產期間，空壓機可能只在供應洩漏。透過隔離消防系統，可以在停機期間關閉大型工廠空壓機，而小型空壓機可以保持消防系統壓力。
噴漆應用通常需要低壓。如果此壓力明顯低於工廠其他部分所需的壓力，請考慮將噴漆室隔離。使用一臺空壓機滿足噴漆室的低壓要求，而另一臺滿足工廠其他部分的高壓需求通常是一個好主意。
一些物料搬運系統或噴漆應用需要比工廠其他部分更乾燥的空氣。隔離這些使用點，只嚴格乾燥需要乾燥的空氣。
計算空氣系統的節能效果。
節省源於降低壓力、改用更經濟的空氣乾燥方式以及減少執行時間。 如果降低壓力，請參閱降低壓力建議指南。 如果改變空氣乾燥要求，請參閱更換空氣乾燥機建議指南。 如果減少執行時間，請使用以下計算方法。
計算減少執行時間帶來的節能效果
- 節能 = 執行功率 x 節省時間
- ES = D x SH
3. 估算隔離工藝所需的空氣流量、壓力和執行時間。
4. 選擇合適的新的壓縮機以滿足隔離負載的需求。 空氣壓縮機制造商會發布以 ACFM 和壓力為單位的規格。 要選擇壓縮機，請選擇能滿足隔離負載壓力和流量需求的壓縮機，或將需求告知製造商或供應商。 為謹慎起見，在節能估算中假設壓縮機將以額定功率執行，儘管實際上並非總是如此。 如果壓縮機用於向固定體積的管道內加壓，而且管道洩漏量很小或沒有洩漏，則壓縮機將消耗很少或沒有能量。 如果壓縮機用於執行噴漆室，則需要查明壓力和流量要求。 利用這些資訊來估算壓縮機的能耗。
計算新壓縮機的能耗
- 能耗 = 額定功率 x 執行時間 x 使用係數 x 負載係數
- E = P x OH x UF x LF
5. 確定節能效果 計算擬議和現有執行條件之間的差異，以確定節能效果和經濟效益。
6. 估算實施成本並確定投資回收期。 實施成本包括購買和安裝新的空氣壓縮機。 從壓縮機制造商或經銷商處獲取這些成本。