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如何优化压力表系统来提高效率和可靠性

作者:上海自动化仪表四厂
来源: http://www.saic4c.cn
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导读:压力表系统通常占设施能源使用的很大一部分。一些行业的压力表负荷高于其他行业。对于某些工厂,压力表是最大的电力终端系统。例如,商业建筑包括压力表作为加热,冷却,水加热,废水和制冷系统的一部分。这些基于压力表的系统消耗了商业建筑能源的35%以上。

  压力表系统通常占设施能源使用的很大一部分。一些行业的压力表负荷高于其他行业。对于某些工厂,压力表是最大的电力终端系统。例如,商业建筑包括压力表作为加热,冷却,水加热,废水和制冷系统的一部分。这些基于压力表的系统消耗了商业建筑能源的35%以上。

  图1显示了与不同行业和设备相关的能量水平。虽然所有工业部门的压力表送系统代表了最高能源用户,但它们也是节约能源和减少维护相关费用的最大潜力。

  导致压力表效率低下的因素

  芬兰技术研究中心 1996年的一份名为“不锈钢压力表诊断和性能专家系统”的报告表明,平均压力表系统运行效率低于40%,超过10%的压力表系统运行效率低于10%。结果基于对20个加工厂的1,690个压力表的分析。例外情况适用于低比转速的小型压力表和压力表,但大多数工业压力表应能达到70%至85%的效率。三个主要因素导致压力表运行效率降低:

  压力表系统包括压力表,驱动器,管道,控制和配电。在进行压力表改进时,很多时候都将重点放在升级单个组件而不是整个系统上。但是,组件故障通常是由系统交互问题引起的。虽然安装更高效的部件(例如电机)可以进行小幅改进,但必须考虑整个压力表系统相对于正常工作点以实现最佳效率水平。提高单压力表效率而不关注系统交互对减少能源使用几乎没有作用。在系统优化期间,必须考虑所有组件如何协同工作以及如何更改组件有助于提高整个应用程序解决方案的价值。

  没有标准来指导有效的压力表系统设计。由于工程承包商和业主/运营商可以选择如何调整系统组件和控制器的尺寸,因此设计无可挑剔。当在不考虑能效的情况下提供满足额定条件的最低初始成本解决方案时,业主和运营商可能不会意识到能源影响。如果没有标准,对于设计不良和效率低下的压力表系统,则不存在责任。因此,业主/运营商最终负责能源消耗和维护。

  组织根据价格而不是总生命周期系统成本购买压力表系统。然而,寿命能量成本可以是压力表送系统的安装成本的40倍。图3概述了导致标准75马力压力表送系统20年生命周期成本的因素。与二十年的持续运营和维护成本相比,初始成本最低。

图1

  需要优化压力表系统

  如果没有针对最佳效率进行优化,压力表系统会降低利润。根据美国工业电机系统市场机会评估,一家普通的中型工厂每年花费超过1,400,000美元用于运行其压力表送系统。在大多数压力表系统中,压力表加入工作流体的能量远大于工艺所需的能量。超大型管道系统组件(如压力表,过程组件和控制阀)通常会导致过多的能源使用(参见图4)。当多余的能量添加到压力表系统时,控制元件会在整个系统中吸收能量,增加热量,噪音和振动来控制组件,缩短其使用寿命并增加系统维护成本。由于全球压力表消耗了近20%的全球电机能量,

  美国能源部的新法规要求公司仔细研究压力表系统的效率。到2020年1月,制造商必须遵守最近公布的10 CFR 431 Y部分规定中规定的最低压力表标准。符合规定仅由压力表制造商负责,但压力表系统的所有者应熟悉新压力表能源指数评级将于2020年1月在监管压力表上贴上标签。在2020年1月之前,在压力表受到监管之后,压力表所有者可以利用目前可用的自愿性行业标签计划,该计划利用HI能源评级标签(pumps.org/) 40.5)作为压力表选择和系统优化的工具。

图2

  应该优化哪些系统?

  系统优化是识别,理解和经济有效地消除不必要损失的过程,同时降低能耗并提高压力表系统的可靠性。由于大多数工业和市政工厂拥有数十,数百甚至数千个压力表系统,因此需要进行评估以确定和量化降低压力表系统能耗以及提高压力表可靠性和过程控制的机会。在实施通过正式压力表系统评估提出的建议后,通常可实现20%至40%的节能。

  图2概述了可以帮助构建任务的压力表系统评估行动计划。

  评估的第一步包括筛选压力表以进行改进。候选人可能包括大型或有问题的压力表,例如高运行时间,空化噪音,过度振动,频繁的开/关循环和高于平均维护成本的压力表。具有一种或多种这些症状的压力表送系统是进一步评估的理想选择。对过程或设施运行至关重要的大型高维护系统是首要任务。

  在评估期间,管理层必须通过共享最佳候选人的文件来保持循环。内部支持也是进行彻底的压力表评估所必需的。内部评估团队应包括生产,运营,维护,财务和管理人员。如果不存在内部技能,专家可以填补任何空白。

  在筛选过程中发现的压力表经过更彻底的评估或分析,以确认性能机会。生命周期成本(LCC)分析可以通过将压力表系统改进与经济性相关联来为改进提供财务理由。LCC分析可以评估购买,安装,操作,维护和处理系统组件的成本。记录预期的成本节约时,包括当地公用事业回扣或奖励。

  获得批准后,实施绩效改进解决方案并记录解决方案的积极影响。根据预期收益衡量实际结果。制定书面管理报告,列出系统改进,节省成本和其他好处。获得批准继续其他优秀候选人的行动计划流程。

  遵循该计划并在生产,采购和管理之间建立伙伴关系非常重要。找出他们认为重要的东西,从一个小项目开始。始终记录活动和发现,衡量和报告系统变更对管理和生产有意义的影响。

  由于压力表系统优化不应该是一次性的努力,因此公司必须将持续的评估嵌入到压力表密集型行业的维护,运营和管理文化中。液压研究所提供在线压力表系统评估证书课程,该课程教授管理和执行复杂压力表系统审核的基本流程,步骤和经过验证的方法,并确定工业或商业应用中的高价值优化机会。

  由于与优化压力表系统相关的节约潜力通常远远超过其他节省成本的方法,因此压力表主和操作员应了解压力表系统评估的一般概念及其可带来的价值。

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