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    PET 吹塑填充裝置用壓縮機選型優(yōu)化探索

       【壓縮機網(wǎng)】在某項目中,在聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)吹塑模和填充操作過(guò)程里,一個(gè)非常有效的測量方案應用使得供應側空氣與吹塑模能完全同步,從而顯著(zhù)減少了總空氣使用,并提高了生產(chǎn)力和質(zhì)量。

    PET 吹塑填充裝置用壓縮機選型優(yōu)化探索
     
      確定問(wèn)題
      系統的需求側由四個(gè)吹塑模具組成,吹塑模具供應三個(gè)獨立的填充線(xiàn)。該工廠(chǎng)有一些他們無(wú)法解決的重要的操作問(wèn)題。
      對于初學(xué)者來(lái)說(shuō),吹塑模具比填充線(xiàn)更快,而且在大多數操作過(guò)程中,模具必須每5到7分鐘停止和啟動(dòng)。工廠(chǎng)不能調整線(xiàn)路速度,在重新啟動(dòng)時(shí),吹塑模具經(jīng)常出毛病,或產(chǎn)生不合格的瓶子。
      同時(shí),吹塑模具的總空氣供應來(lái)自?xún)膳_800馬力(HP)4級離心式空氣壓縮機,每臺可輸送1726scfm(合計3452臺),壓力為550至580psig。這種氣流對于四個(gè)吹塑模具來(lái)說(shuō)已經(jīng)足夠了,其中一次只能操作三個(gè)。這兩臺空氣壓縮機每周工作5天,每天24小時(shí)(6240小時(shí))。由于啟動(dòng)和停止能力有限,每當有生產(chǎn)時(shí),這兩個(gè)單元都需要繼續運行。
      工廠(chǎng)決策者想要得到解答的一個(gè)問(wèn)題是,增加到系統中的能夠根據需要裝載和卸載的空壓機的大小和類(lèi)型,從而不必經(jīng)常運行兩個(gè)800HP的離心式空氣壓縮機。同時(shí),他們還想知道,在空氣需求較低時(shí),為了能夠有效地卸載和節省能源,需要怎樣的尺寸修整裝置。
      推薦采用四級雙作用、水冷、往復式500HP空氣壓縮機,額定功率為5100-580psig,輸氣量1100-1200scfm。由于兩臺800馬力的機組在滿(mǎn)負荷時(shí)壓力下降,人們認為它們的需求太高,進(jìn)而計劃在基地安裝離心式空氣壓縮機,并使用新的往復裝置進(jìn)行修整。
      工廠(chǎng)經(jīng)理認為工廠(chǎng)需要更明確的支持數據來(lái)實(shí)現這一巨大的資本支出,并請顧問(wèn)進(jìn)行全面評估。
     
    PET 吹塑填充裝置用壓縮機選型優(yōu)化探索

    PET 吹塑填充裝置用壓縮機選型優(yōu)化探索
    PET 吹塑填充裝置用壓縮機選型優(yōu)化探索
     
      制定行動(dòng)計劃
      咨詢(xún)團隊進(jìn)行了分析,并提出了一系列步驟來(lái)收集優(yōu)化壓縮空氣系統和實(shí)現節能所需的數據。
      第一步,工廠(chǎng)需要在每個(gè)運行的空氣壓縮機上安裝輸入功率的記錄儀,還需要在空壓機房和冷凍干燥機后安裝流量計。此外,該計劃還要求在空氣壓縮機排氣口、干燥機入口、干燥機出口、吹塑模具入口和吹塑模具后安裝壓力傳感器和記錄器,每個(gè)吹塑模具內的高壓入口調節器排氣。
      然后,該小組指示工廠(chǎng)設置該測量設備,以一秒鐘一次的頻率同時(shí)記錄所有數據,以便進(jìn)行診斷。
      接下來(lái),工廠(chǎng)需要為測量條件建立一個(gè)準確的最佳情況需求場(chǎng)景。為此,需要在考慮工作壓力、瓶/小時(shí)的生產(chǎn)水平、容器尺寸和吹氣回收率的同時(shí),確定每個(gè)工作吹氣模具的空氣需求量。表1概述了這是如何完成的。
     
      利用吹氣回收率計算出的吹氣模具裝瓶需氣量曲線(xiàn)
      工廠(chǎng)里有四臺吹塑機。線(xiàn)3a和3b總是一起運行。線(xiàn)4或線(xiàn)5與線(xiàn)3a和3b一起運行。
      在550psig的壓力下,為滿(mǎn)足上述兩種條件,計算出的最大高壓空氣使用需求(40%的壓縮空氣回收率)將在2500scfm至2600scfm之間。
      各吹塑模具上的控制板流量數據(表2)顯示,管線(xiàn)4和5的運行略低于計算流量。然而,線(xiàn)3a和3b的運行氣量大約比計算值高300scfm。
      根據目前的管道布置,研究小組無(wú)法確定每個(gè)模具的210scfm吹風(fēng)氣回收是否被實(shí)際利用,但是維修指標都認為是。對操作的觀(guān)察發(fā)現,管線(xiàn)3a和3b吹塑模具內存在非常嚴重的泄漏。
     
      獲得準確的見(jiàn)解
      該團隊獲得了寶貴的見(jiàn)解,從而得出了準確的流動(dòng)壓力操作曲線(xiàn)。
      關(guān)鍵數據如表3所示。數據的一個(gè)亮點(diǎn)是,進(jìn)入系統的最大流量為2700scfm,壓力下降。兩臺滿(mǎn)載離心式空氣壓縮機的額定值為3532scfm,但只能輸送2700scfm。此外,吹塑模具啟閉周期為四到六分鐘。吹塑模具的生產(chǎn)速度遠遠超過(guò)填充速度。
      如表4所示,與計算的1405scfm相比,吹塑模具4在1461scfm下測量;與計算的800scfm相比,吹塑模具3a在1200scfm下測量;與計算的800scfm相比,吹塑模具3b在約1300scfm下測量。
      表5顯示了每臺空氣壓縮機在三個(gè)吹模中的兩個(gè)工作時(shí)的排氣壓力。系統能承受的最大壓力為520至530psig。當三個(gè)吹模同時(shí)工作時(shí),兩個(gè)壓縮機的壓力降到465psig。
      這些測量得出了一些重要結論。從空氣需求評估開(kāi)始,吹塑模具4和5似乎可以確認計算出的凈流量(包括吹塑空氣回收率)是準確的。與計算得出的1600至1700scfm相比,一起運行的吹塑模具3a和3b測量值為2200scfm到2400scfm。
      建議采取的措施包括調查和修復泄漏。當泄漏修復后,工廠(chǎng)需要穩定在適當的需求量下。此外,還需要監測所有吹模的氣流和入口壓力。對空氣供應的評估結果如下:
      1)總供氣量要求在550至580psig之間,一臺離心式空壓機提供額定流量,一臺備用離心式空壓機,以及一臺在3200至3300scfm之間尺寸正確的內件。
      2)在4號線(xiàn)或5號線(xiàn)、3A號線(xiàn)和3B號線(xiàn)運行的受監控和維護良好的吹塑模具中,計算的總體最大載荷。
      3)p內件的正確類(lèi)型和尺寸應該是三級卸載、雙作用往復式水冷機組,在550至580psig的壓力下提供氣量為1,500至1,600 scfm。
      這將使總需求量達到3250至3350scfm,最大需求量為3000至3100scfm,其中一臺離心式空氣壓縮機處于基本負荷,另一臺處于備用模式,這樣做將顯著(zhù)降低總輸入能量。最初建議的1050至1100scfm微調裝置太小。
     
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    PET 吹塑填充裝置用壓縮機選型優(yōu)化探索
      解決關(guān)鍵問(wèn)題
      該項目解決了三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題:
      1.如何才能消除頻繁的啟動(dòng)和停止?一種解決方案是增加瓶的儲存輸送線(xiàn)。另一種方法是降低吹塑模具速度,使其接近填充速度。這不僅會(huì )延長(cháng)運行時(shí)間,而且會(huì )減少空氣需求。換句話(huà)說(shuō),降低速度10%,減少空氣需求10%。這種速度調整是通過(guò)適當調整速度、控制裝置和烤箱來(lái)完成的。
      2.為什么這兩臺離心式空氣壓縮機不能提供全部容量?這是一個(gè)與管道問(wèn)題嚴格相關(guān)的問(wèn)題。
     
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      圖1顯示了基本的管道尺寸和配置。紅色圓圈表示一個(gè)“交叉三通”和“死頭”,將水流匯聚到6英寸集管,從而產(chǎn)生對水流和反壓力的湍流阻力,并將滿(mǎn)載質(zhì)量流從3532scfm減少到2700scfm到2800scfm。
     
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      圖2顯示了消除這種基本管道問(wèn)題的正確方法。更重要的是,該系統使用帶動(dòng)態(tài)離心空氣壓縮機的正排量調節裝置。該小組還消除了對離心式空氣壓縮機的任何干擾,方法是將正排量裝置運行到一個(gè)接收器上,并將排放管以一定角度連接到一次空氣接收器的下游。
      注:用于排放的離心集管從6英寸增加到20英寸,以減少速度傳遞(ab)。
      3.極端壓力降(465psig)的基本原因和糾正措施是什么?
      這種情況如圖3和圖4所示(c)。
     
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      圖3顯示了干燥機前后的壓力。ΔP是一個(gè)近似的常數5psig,可能看起來(lái)很高,但由于它是一個(gè)穩定的壓差,所以可能不是污染的干燥器或過(guò)濾分離器導致的壓力損失。
     
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      圖4顯示了干燥機和吹塑模具入口后的壓力。吹塑模具要求最小入口壓力為480psig,但是,這不能在三個(gè)吹塑模具持續運行的情況下交付。在465psig壓力下,吹模關(guān)閉(d)。
     
      確認問(wèn)題
      儲存:在最大550psig壓力下,有效總儲存量3100加侖(414 cu.ft.)。避免吹模低壓?jiǎn)?wèn)題的容許壓力損失=480psig。
      計算衰變時(shí)間的公式:
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      凈流出量為400scfm
      空氣壓縮機當前提供的凈流量(盡可能最好)= 2700scfm,需要3100加侖。
      共交付2700scfm,少400scfm。在最佳情況下,通過(guò)將儲存的空氣應用于短缺,計算出的儲罐保持時(shí)間為5至6分鐘。
      如果吹模繼續運行6分鐘以上,系統壓力將下降到480psig以下。
     
      缺乏有效的存儲
      另一個(gè)需要解決的問(wèn)題是缺乏有效的存儲。目前的儲存不能維持連續的三個(gè)甚至兩個(gè)長(cháng)方形的模具運行。它也太小,無(wú)法使系統在允許的重新加載時(shí)間內保持壓力,從而使離心式空氣壓縮機在停止和重新加載期間進(jìn)行卸載和加載。
      根據觀(guān)察結果和工廠(chǎng)人員的說(shuō)法,工廠(chǎng)目前因低壓?jiǎn)?wèn)題,尤其是在吹塑模具啟動(dòng)運行期間,會(huì )出現瓶子不合格現象。
      為了解決這個(gè)問(wèn)題,存儲量從414cu.ft到約1000cu.ft.。最壞的情況可能是三個(gè)吹塑模具打開(kāi),兩個(gè)吹塑模具都關(guān)閉。流量下降約1400scfm,僅剩下1600scfm的線(xiàn)3a和3b(維修后)。目前,一臺離心式空氣壓縮機處于完全吹塑狀態(tài),但一旦吹塑模具啟動(dòng),就必須重新加載。              吹塑模具需要1.5分鐘從開(kāi)始到全流量需求,并激活吹塑空氣回收系統。初始需求將很低,然后增加到約1800scfm,最后隨著(zhù)吹風(fēng)氣回收系統的啟動(dòng)下降到1400scfm。
      高壓離心式空氣壓縮機的吹脫/入口值控制從完全吹脫到滿(mǎn)載需要大約三分鐘。從吹模啟動(dòng)到空氣壓縮機的任何信號延遲都會(huì )增加這一允許的加載時(shí)間。
      新的往復裝置從空載到50%負載到100%負載的允許反應時(shí)間不到一分鐘,但不需要這樣的短周期,因為這可能導致更高的維護問(wèn)題。修改后存儲量增加,將允許這樣做,修改后的存儲增加將允許這樣做,無(wú)論哪個(gè)單元在線(xiàn)操作,從550psig到580 psig的閥內件,并將流量調節到548psig。當離心式空氣壓縮機在三個(gè)吹模過(guò)程中滿(mǎn)負荷設置為550psig時(shí),操作應該做得很好。
      在這些給定條件下:
     
    PET 吹塑填充裝置用壓縮機選型優(yōu)化探索
      時(shí)間=即使在1400scfm凈流出時(shí),也約為3.8分鐘。
      保持最大壓力從550psig到480psig的排放壓力,在最壞的情況下,這種存儲允許超過(guò)3.5分鐘。在往復裝置預計的一分鐘循環(huán)時(shí)間內,壓力只會(huì )下降約2psig。
      由于高壓空氣系統專(zhuān)門(mén)用于吹塑過(guò)程,如果安裝了中央空氣監測和管理系統,可以設置組合加載/卸載信號,從吹塑啟動(dòng)/停止信號激活,進(jìn)一步提高了壓縮空氣供應和吹塑之間的時(shí)間。
     
      最后的見(jiàn)解
      有了適當的數據和對關(guān)鍵設備過(guò)程的各種操作動(dòng)態(tài)的理解——這幾乎被認為是不可理解的——變得清晰起來(lái),成功的道路變得明顯起來(lái)。
      系統平衡后,重要的是監控關(guān)鍵性能指標,設置“紅旗”,并及時(shí)采取糾正措施。對于PET吹塑模具監控,我們建議至少監控每個(gè)吹塑模具的壓力和流量。然后,將其與計算標準進(jìn)行比較。不允許需求增長(cháng)。如圖5所示,吹塑模具的正確流量測量應在空氣容器前面。如果控制板上沒(méi)有,空氣接收器將有助于消除吹塑模具中的低內部壓力問(wèn)題(E)。
     
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      請記住,這項練習涉及高壓PET生產(chǎn)過(guò)程,但無(wú)論壓力、生產(chǎn)或過(guò)程是什么,當目標是用適當的測量和數據來(lái)平衡任何系統時(shí),該策略就會(huì )起作用。
     

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