能源监控的重要组成部分

作者:Sebastian Grahlow 文章来源:Endress+Hauser公司 发布时间:2014-07-10

能源监控的目标是找出能源浪费和低能效点,并采取相应的措施。本文介绍了压缩空气、氩气和氮气供应系统中最佳的能源监控实例。在这些能源监控的最佳解决方案中都使用了质量流量测量技术。本文所介绍的热力学检测能源监控方法具有独特的优点。

许多企业在贯彻落实能源监控系统的目的都是为了找到能源浪费和低能效点,并采取相应的措施。Endress+Hauser 公司希望通过使用能源监控系统提高能源利用效率。这家流量检测技术产品的生产企业从2009年起就为自己设计、安装并使用了能源监控系统,并通过多个步骤落实能源监控和管理:

检测和采集数据(例如:压缩空气流量、蒸汽流量、天然气流量以及电力消耗);

数据分析(例如:生产1Nm3压缩空气的单位能耗是多少?蒸汽锅炉的效率有多高?);

情况汇总(对检测数据和数据曲线分析得出的结果进行讨论)。

为了能够节约能源,首先需要进行投资。为了保证节能项目的投资总额能够控制在可接受的范围内,节能项目限制在压缩空气、氩气供应、氮气供应以及主要建筑物的采暖和制冷空调系统等主要耗能过程范围内。另外,计量检定设备的水泵单独纳入节能监控的范围之内。

项目开始的第一步是寻找最佳的流量测量仪。其衡量标准如下:

采购费用;

检测精度;

是否能够直接反映标准流量数据;

稳定的压力损失;

很小的安装尺寸;

检测系统维护保养的难易程度。

节能监控系统可以采用的检测原理包括科里奥利、涡街、孔板和压差式以及热式等原理。那些有运动零部件的检测系统,例如活塞式的计量表等,因其较短的维护保养周期都不在节能监控仪表的选择范围之内。通过对各种类型检测仪的分析对比,热式质量流量计具有突出的优点,因此成为节能监控项目的首选。

其中的一个重要原因就是采购成本。当各种原理的检测仪都能达到相似的目的时,采购成本就成为Endress+Hauser公司决策的重要依据。在这一基础上,空压机站的主要检测仪器都是高精度的Proline t-mass 65F型流量计。在压缩空气网络中使用Proline t-mass 65F和Proline t-mass A/B 150两种流量计。


图1 Proline t-mass流量计:压缩空气和生产用特殊气体的“存折”

Proline t-mass 65F/I型流量计在企业生产检测中得到了应用。除了具有1.5%的检测精度和适用于在易燃易爆危险场合中使用的优点以外,它还可以测量20多种不同气体的质量流量。它既可以测量单一气体的质量流量,也可以测量混合生成气体的质量流量。

在其他类型的气体检测中,从优化成本费用的角度考虑使用了Proline t-mass A/B 150热式流量计;例如在空气、氮气、二氧化碳和氩气的节能检测中。其测量精度为3%,满足了检测精度的要求。

在确定压缩空气系统的检测点时,主要回路检测点和分支回路检测点的比例设定为1:3至1:6。这一比例范围包含了大多数实际安装的典型应用情况。

空压机站的优化改进

在空压机站节能检测中还有短期的和长期的检测系统优化。例如安装使用过滤监控中连续发送数据的Deltabar M型压差式压力变送器属于短期性的检测系统优化。在实现这一优化之前,都是按照规定的周期更换过滤器滤芯,无论滤芯是否堵塞、或者是否正常继续工作。在补充安装了压差式变送器之后,在压力差达到35kPa时才更换滤芯。

除了短期性的检测系统优化改进之外,还可以根据Proline t-mass 65F型检测仪以及电表类能源计数器记录的结果对整个空压机站进行优化改进。第一阶段采集到的检测数据报告显示:4台空压机中2台最老的空压机效率最好。这一结果令人吃惊,技术人员很快找到了出现这一结果的原因,有一台新的空压机有着连续性的机油损耗,严重堵塞了空气过滤器,这一台新的空压机几乎是一台损坏了的空压机。

对空压机站进行改造后,现在的5台空压机能够提供生产所需的压缩空气。5台空压机中的2台是满负荷工作运行的状态,另外2台变频调速的空压机在峰值负荷时启动,保证所需的压缩空气。第五台只有22kW的空压机仅在周末不生产时提供保障生产设备控制所需的压缩空气,压力也降低到了大约80kPa。通过这样的技术改造之后,空压机站每年可以节约的能源费用可达15000欧元。


图2 按照ISO/IEC 17025:2005标准,利用热式质量流量计配置而成的计量检定站

压缩空气的有效利用

压缩空气网络中的情况也非常相似。为了能够把总的能源费用分解到各个成本费用点,在压缩空气网络中会安装一套检测点模拟系统。这一系统显示的是各个设备所消耗的能源成本。在安装了Proline t-mass A/B 150质量流量计之后,模拟系统能够显示出真实的能源消耗情况。玻璃珠喷丸设备的压缩空气需求量对企业的生产有着最重要的影响,它所消耗的压缩空气占整个空压机站供应压缩空气的85%。

Proline t-mass A/B 150质量流量计在氩气和氮气系统中的检测结果非常令人吃惊:在安装使用这种检测仪之前每周消耗的18t液体氮中,生产电子产品消耗了全部液体氮的80%。其中回流钎焊炉是最大的“消耗户”。在安装使用了检测仪之后,电子产品和传感器产品生产所消耗液体氮量比例优化成了50:50。传感器生产过程中,新的高真空钎焊炉有着比原来更高的生产能力。这样一来,企业对生产过程中的内部成本费用结构进行了重新调整,对整个生产过程中的总能耗进行了费用监控。

节能监控在流量计的研发中具有重要的应用。Endress+Hauser旗下子公司Endress+Hauser Flowtec公司的核心业务是研发和生产制造高性能的流量测量仪。在产品研发过程中,不同的研发产品性能测试都要用到大量的压缩空气和特殊气体。这些实践应用测试都以高精度的Promass科里奥利流量计为参考,并通过Proline t-mass流量计来验证是否达到设计要求。

小结

在投资10万欧元之后,企业可以实现每年节约5万元的目标。其中仅压缩空气一项就可每年节约15000欧元。检测技术可以充分挖掘这一节约潜力,从而更好地实现能源的节约。Proline t-mass流量计除了提供流量数据之外也为Endress+Hauser Flowtec公司提供了压缩空气网络和生产用特殊系统网络中的重要数据。

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