在某項(xiàng)目中，在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）吹塑模和填充操作過程里，一個(gè)非常有效的測量方案應(yīng)用使得供應(yīng)側(cè)空氣與吹塑模能完全同步，從而顯著減少了總空氣使用，并提高了生產(chǎn)力和質(zhì)量。

　　確定問題

　　系統(tǒng)的需求側(cè)由四個(gè)吹塑模具組成，吹塑模具供應(yīng)三個(gè)獨(dú)立的填充線。該工廠有一些他們無法解決的重要的操作問題。

　　對于初學(xué)者來說，吹塑模具比填充線更快，而且在大多數(shù)操作過程中，模具必須每5到7分鐘停止和啟動(dòng)。工廠不能調(diào)整線路速度，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(yīng)來自兩臺(tái)800馬力（HP）4級(jí)離心式空氣壓縮機(jī)，每臺(tái)可輸送1726scfm（合計(jì)3452臺(tái)），壓力為550至580psig。這種氣流對于四個(gè)吹塑模具來說已經(jīng)足夠了，其中一次只能操作三個(gè)。這兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)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(dāng)有生產(chǎn)時(shí)，這兩個(gè)單元都需要繼續(xù)運(yùn)行。

　　工廠決策者想要得到解答的一個(gè)問題是，增加到系統(tǒng)中的能夠根據(jù)需要裝載和卸載的空壓機(jī)的大小和類型，從而不必經(jīng)常運(yùn)行兩個(gè)800HP的離心式空氣壓縮機(jī)。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(jié)省能源，需要怎樣的尺寸修整裝置。

　　推薦采用四級(jí)雙作用、水冷、往復(fù)式500HP空氣壓縮機(jī)，額定功率為5100-580psig，輸氣量1100-1200scfm。由于兩臺(tái)800馬力的機(jī)組在滿負(fù)荷時(shí)壓力下降，人們認(rèn)為它們的需求太高，進(jìn)而計(jì)劃在基地安裝離心式空氣壓縮機(jī)，并使用新的往復(fù)裝置進(jìn)行修整。

　　工廠經(jīng)理認(rèn)為工廠需要更明確的支持?jǐn)?shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)這一巨大的資本支出，并請顧問進(jìn)行全面評(píng)估。

　　制定行動(dòng)計(jì)劃

　　咨詢團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了分析，并提出了一系列步驟來收集優(yōu)化壓縮空氣系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)節(jié)能所需的數(shù)據(jù)。

　　第一步，工廠需要在每個(gè)運(yùn)行的空氣壓縮機(jī)上安裝輸入功率的記錄儀，還需要在空壓機(jī)房和冷凍干燥機(jī)后安裝流量計(jì)。此外，該計(jì)劃還要求在空氣壓縮機(jī)排氣口、干燥機(jī)入口、干燥機(jī)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(nèi)的高壓入口調(diào)節(jié)器排氣。

　　然后，該小組指示工廠設(shè)置該測量設(shè)備，以一秒鐘一次的頻率同時(shí)記錄所有數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行診斷。

　　接下來，工廠需要為測量條件建立一個(gè)準(zhǔn)確的最佳情況需求場景。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(jì)算出的吹氣模具裝瓶需氣量曲線

　　工廠里有四臺(tái)吹塑機(jī)。線3a和3b總是一起運(yùn)行。線4或線5與線3a和3b一起運(yùn)行。

　　在550psig的壓力下，為滿足上述兩種條件，計(jì)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(shù)據(jù)（表2）顯示，管線4和5的運(yùn)行略低于計(jì)算流量。然而，線3a和3b的運(yùn)行氣量大約比計(jì)算值高300scfm。

　　根據(jù)目前的管道布置，研究小組無法確定每個(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(biāo)都認(rèn)為是。對操作的觀察發(fā)現(xiàn)，管線3a和3b吹塑模具內(nèi)存在非常嚴(yán)重的泄漏。

　　獲得準(zhǔn)確的見解

　　該團(tuán)隊(duì)獲得了寶貴的見解，從而得出了準(zhǔn)確的流動(dòng)壓力操作曲線。

　　關(guān)鍵數(shù)據(jù)如表3所示。數(shù)據(jù)的一個(gè)亮點(diǎn)是，進(jìn)入系統(tǒng)的最大流量為2700scfm，壓力下降。兩臺(tái)滿載離心式空氣壓縮機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)超過填充速度。

　　如表4所示，與計(jì)算的1405scfm相比，吹塑模具4在1461scfm下測量；與計(jì)算的800scfm相比，吹塑模具3a在1200scfm下測量；與計(jì)算的800scfm相比，吹塑模具3b在約1300scfm下測量。

　　表5顯示了每臺(tái)空氣壓縮機(jī)在三個(gè)吹模中的兩個(gè)工作時(shí)的排氣壓力。系統(tǒng)能承受的最大壓力為520至530psig。當(dāng)三個(gè)吹模同時(shí)工作時(shí)，兩個(gè)壓縮機(jī)的壓力降到465psig。

　　這些測量得出了一些重要結(jié)論。從空氣需求評(píng)估開始，吹塑模具4和5似乎可以確認(rèn)計(jì)算出的凈流量（包括吹塑空氣回收率）是準(zhǔn)確的。與計(jì)算得出的1600至1700scfm相比，一起運(yùn)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(diào)查和修復(fù)泄漏。當(dāng)泄漏修復(fù)后，工廠需要穩(wěn)定在適當(dāng)?shù)男枨罅肯隆４送猓€需要監(jiān)測所有吹模的氣流和入口壓力。對空氣供應(yīng)的評(píng)估結(jié)果如下：

　　1）總供氣量要求在550至580psig之間，一臺(tái)離心式空壓機(jī)提供額定流量，一臺(tái)備用離心式空壓機(jī)，以及一臺(tái)在3200至3300scfm之間尺寸正確的閥內(nèi)件。

　　2）在4號(hào)線或5號(hào)線、3A號(hào)線和3B號(hào)線運(yùn)行的受監(jiān)控和維護(hù)良好的吹塑模具中，計(jì)算的總體最大載荷。

　　3）p閥內(nèi)件的正確類型和尺寸應(yīng)該是三級(jí)卸載、雙作用往復(fù)式水冷機(jī)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(dá)到3250至3350scfm，最大需求量為3000至3100scfm，其中一臺(tái)離心式空氣壓縮機(jī)處于基本負(fù)荷，另一臺(tái)處于備用模式，這樣做將顯著降低總輸入能量。最初建議的1050至1100scfm微調(diào)裝置太小。

　　解決關(guān)鍵問題

　　該項(xiàng)目解決了三個(gè)關(guān)鍵問題：

　　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(chǔ)存輸送線。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)延長運(yùn)行時(shí)間，而且會(huì)減少空氣需求。換句話說，降低速度10%，減少空氣需求10%。這種速度調(diào)整是通過適當(dāng)調(diào)整速度、控制裝置和烤箱來完成的。

　　2.為什么這兩臺(tái)離心式空氣壓縮機(jī)不能提供全部容量？這是一個(gè)與管道問題嚴(yán)格相關(guān)的問題。

　　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，并將滿載質(zhì)量流從3532scfm減少到2700scfm到2800scfm。

　　圖2顯示了消除這種基本管道問題的正確方法。更重要的是，該系統(tǒng)使用帶動(dòng)態(tài)離心空氣壓縮機(jī)的正排量調(diào)節(jié)裝置。該小組還消除了對離心式空氣壓縮機(jī)的任何干擾，方法是將正排量裝置運(yùn)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）。

　　圖3顯示了干燥機(jī)前后的壓力。ΔP是一個(gè)近似的常數(shù)5psig，可能看起來很高，但由于它是一個(gè)穩(wěn)定的壓差，所以可能不是污染的干燥器或過濾分離器導(dǎo)致的壓力損失。

　　圖4顯示了干燥機(jī)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(xù)運(yùn)行的情況下交付。在465psig壓力下，吹模關(guān)閉（d）。

　　確認(rèn)問題

　　儲(chǔ)存：在最大550psig壓力下，有效總儲(chǔ)存量3100加侖（414 cu.ft.）。避免吹模低壓問題的容許壓力損失=480psig。

　　計(jì)算衰變時(shí)間的公式：

　　凈流出量為400scfm

　　空氣壓縮機(jī)當(dāng)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，通過將儲(chǔ)存的空氣應(yīng)用于短缺，計(jì)算出的儲(chǔ)罐保持時(shí)間為5至6分鐘。

　　如果吹模繼續(xù)運(yùn)行6分鐘以上，系統(tǒng)壓力將下降到480psig以下。

　　缺乏有效的存儲(chǔ)

　　另一個(gè)需要解決的問題是缺乏有效的存儲(chǔ)。目前的儲(chǔ)存不能維持連續(xù)的三個(gè)甚至兩個(gè)長方形的模具運(yùn)行。它也太小，無法使系統(tǒng)在允許的重新加載時(shí)間內(nèi)保持壓力，從而使離心式空氣壓縮機(jī)在停止和重新加載期間進(jìn)行卸載和加載。

　　根據(jù)觀察結(jié)果和工廠人員的說法，工廠目前因低壓問題，尤其是在吹塑模具啟動(dòng)運(yùn)行期間，會(huì)出現(xiàn)瓶子不合格現(xiàn)象。

　　為了解決這個(gè)問題，存儲(chǔ)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，兩個(gè)吹塑模具都關(guān)閉。流量下降約1400scfm，僅剩下1600scfm的線3a和3b（維修后）。目前，一臺(tái)離心式空氣壓縮機(jī)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分鐘從開始到全流量需求，并激活吹塑空氣回收系統(tǒng)。初始需求將很低，然后增加到約1800scfm，最后隨著吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)的啟動(dòng)下降到1400scfm。

　　高壓離心式空氣壓縮機(jī)的吹脫/入口值控制從完全吹脫到滿載需要大約三分鐘。從吹模啟動(dòng)到空氣壓縮機(jī)的任何信號(hào)延遲都會(huì)增加這一允許的加載時(shí)間。

　　新的往復(fù)裝置從空載到50%負(fù)載到100%負(fù)載的允許反應(yīng)時(shí)間不到一分鐘，但不需要這樣的短周期，因?yàn)檫@可能導(dǎo)致更高的維護(hù)問題。修改后存儲(chǔ)量增加，將允許這樣做，修改后的存儲(chǔ)增加將允許這樣做，無論哪個(gè)單元在線操作，從550psig到580 psig的閥內(nèi)件，并將流量調(diào)節(jié)到548psig。當(dāng)離心式空氣壓縮機(jī)在三個(gè)吹模過程中滿負(fù)荷設(shè)置為550psig時(shí)，操作應(yīng)該做得很好。

　　在這些給定條件下：

　　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(chǔ)允許超過3.5分鐘。在往復(fù)裝置預(yù)計(jì)的一分鐘循環(huán)時(shí)間內(nèi)，壓力只會(huì)下降約2psig。

　　由于高壓空氣系統(tǒng)專門用于吹塑過程，如果安裝了中央空氣監(jiān)測和管理系統(tǒng)，可以設(shè)置組合加載/卸載信號(hào)，從吹塑啟動(dòng)/停止信號(hào)激活，進(jìn)一步提高了壓縮空氣供應(yīng)和吹塑之間的時(shí)間。

　　最后的見解

　　有了適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)和對關(guān)鍵設(shè)備過程的各種操作動(dòng)態(tài)的理解——這幾乎被認(rèn)為是不可理解的——變得清晰起來，成功的道路變得明顯起來。

　　系統(tǒng)平衡后，重要的是監(jiān)控關(guān)鍵性能指標(biāo)，設(shè)置“紅旗”，并及時(shí)采取糾正措施。對于PET吹塑模具監(jiān)控，我們建議至少監(jiān)控每個(gè)吹塑模具的壓力和流量。然后，將其與計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。不允許需求增長。如圖5所示，吹塑模具的正確流量測量應(yīng)在空氣容器前面。如果控制板上沒有，空氣接收器將有助于消除吹塑模具中的低內(nèi)部壓力問題（E）。

　　請記住，這項(xiàng)練習(xí)涉及高壓PET生產(chǎn)過程，但無論壓力、生產(chǎn)或過程是什么，當(dāng)目標(biāo)是用適當(dāng)?shù)臏y量和數(shù)據(jù)來平衡任何系統(tǒng)時(shí)，該策略就會(huì)起作用。