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程里，一個非常有效的測量方案應用使得供應側(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)由四個吹塑模具組成，吹塑模具供應三個獨立的填充線。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。工廠不能調(diào)整線路速度，在重新啟動時，吹塑模具經(jīng)常出毛病，或產(chǎn)生不合格的瓶子。

　　同時，吹塑模具的總空氣供應來自兩臺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。這種氣流對于四個吹塑模具來說已經(jīng)足夠了，其中一次只能操作三個。這兩臺空氣壓縮機每周工作5天，每天24小時（6240小時）。由于啟動和停止能力有限，每當有生產(chǎn)時，這兩個單元都需要繼續(xù)運行。

　　工廠決策者想要得到解答的一個問題是，增加到系統(tǒng)中的能夠根據(jù)需要裝載和卸載的空壓機的大小和類型，從而不必經(jīng)常運行兩個800HP的離心式空氣壓縮機。同時，他們還想知道，在空氣需求較低時，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馬力的機組在滿負荷時壓力下降，人們認為它們的需求太高，進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行修整。

　　工廠經(jīng)理認為工廠需要更明確的支持數(shù)據(jù)來實現(xiàn)這一巨大的資本支出，并請顧問進行全面評估。

　　制定行動計劃

　　咨詢團隊進行了分析，并提出了一系列步驟來收集優(yōu)化壓縮空氣系統(tǒng)和實現(xiàn)節(jié)能所需的數(shù)據(jù)。

　　第一步，工廠需要在每個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，該小組指示工廠設置該測量設備，以一秒鐘一次的頻率同時記錄所有數(shù)據(jù)，以便進行診斷。

　　接下來，工廠需要為測量條件建立一個準確的最佳情況需求場景。為此，需要在考慮工作壓力、瓶/小時的生產(chǎn)水平、容器尺寸和吹氣回收率的同時，確定每個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

　　工廠里有四臺吹塑機。線3a和3b總是一起運行。線4或線5與線3a和3b一起運行。

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

　　根據(jù)目前的管道布置，研究小組無法確定每個模具的210scfm吹風氣回收是否被實際利用，但是維修指標都認為是。對操作的觀察發(fā)現(xiàn)，管線3a和3b吹塑模具內(nèi)存在非常嚴重的泄漏。

　　獲得準確的見解

　　該團隊獲得了寶貴的見解，從而得出了準確的流動壓力操作曲線。

　　關鍵數(shù)據(jù)如表3所示。數(shù)據(jù)的一個亮點是，進入系統(tǒng)的最大流量為2700scfm，壓力下降。兩臺滿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吹模中的兩個工作時的排氣壓力。系統(tǒng)能承受的最大壓力為520至530psig。當三個吹模同時工作時，兩個壓縮機的壓力降到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(diào)查和修復泄漏。當泄漏修復后，工廠需要穩(wěn)定在適當?shù)男枨罅肯?。此外，還需要監(jiān)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之間尺寸正確的閥內(nèi)件。

　　2）在4號線或5號線、3A號線和3B號線運行的受監(jiān)控和維護良好的吹塑模具中，計算的總體最大載荷。

　　3）p閥內(nèi)件的正確類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。

　　解決關鍵問題

　　該項目解決了三個關鍵問題：

　　1.如何才能消除頻繁的啟動和停止？一種解決方案是增加瓶的儲存輸送線。另一種方法是降低吹塑模具速度，使其接近填充速度。這不僅會延長運行時間，而且會減少空氣需求。換句話說，降低速度10%，減少空氣需求10%。這種速度調(diào)整是通過適當調(diào)整速度、控制裝置和烤箱來完成的。

　　2.為什么這兩臺離心式空氣壓縮機不能提供全部容量？這是一個與管道問題嚴格相關的問題。

　　圖1顯示了基本的管道尺寸和配置。紅色圓圈表示一個“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)使用帶動態(tài)離心空氣壓縮機的正排量調(diào)節(jié)裝置。該小組還消除了對離心式空氣壓縮機的任何干擾，方法是將正排量裝置運行到一個接收器上，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顯示了干燥機前后的壓力。ΔP是一個近似的常數(shù)5psig，可能看起來很高，但由于它是一個穩(wěn)定的壓差，所以可能不是污染的干燥器或過濾分離器導致的壓力損失。

　　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，這不能在三個吹塑模具持續(xù)運行的情況下交付。在465psig壓力下，吹模關閉（d）。

　　確認問題

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

　　計算衰變時間的公式：

　　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，通過將儲存的空氣應用于短缺，計算出的儲罐保持時間為5至6分鐘。

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

　　缺乏有效的存儲

　　另一個需要解決的問題是缺乏有效的存儲。目前的儲存不能維持連續(xù)的三個甚至兩個長方形的模具運行。它也太小，無法使系統(tǒng)在允許的重新加載時間內(nèi)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行卸載和加載。

　　根據(jù)觀察結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運行期間，會出現(xiàn)瓶子不合格現(xiàn)象。

　　為了解決這個問題，存儲量從414cu.ft到約1000cu.ft.。最壞的情況可能是三個吹塑模具打開，兩個吹塑模具都關閉。流量下降約1400scfm，僅剩下1600scfm的線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，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，最后隨著吹風氣回收系統(tǒng)的啟動下降到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載需要大約三分鐘。從吹模啟動到空氣壓縮機的任何信號延遲都會增加這一允許的加載時間。

　　新的往復裝置從空載到50%負載到100%負載的允許反應時間不到一分鐘，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，無論哪個單元在線操作，從550psig到580 psig的閥內(nèi)件，并將流量調(diào)節(jié)到548psig。當離心式空氣壓縮機在三個吹模過程中滿負荷設置為550psig時，操作應該做得很好。

　　在這些給定條件下：

　　時間=即使在1400scfm凈流出時，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3.5分鐘。在往復裝置預計的一分鐘循環(huán)時間內(nèi)，壓力只會下降約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)，可以設置組合加載/卸載信號，從吹塑啟動/停止信號激活，進一步提高了壓縮空氣供應和吹塑之間的時間。

　　最后的見解

　　有了適當?shù)臄?shù)據(jù)和對關鍵設備過程的各種操作動態(tài)的理解——這幾乎被認為是不可理解的——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)控關鍵性能指標，設置“紅旗”，并及時采取糾正措施。對于PET吹塑模具監(jiān)控，我們建議至少監(jiān)控每個吹塑模具的壓力和流量。然后，將其與計算標準進行比較。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，這項練習涉及高壓PET生產(chǎn)過程，但無論壓力、生產(chǎn)或過程是什么，當目標是用適當?shù)臏y量和數(shù)據(jù)來平衡任何系統(tǒng)時，該策略就會起作用。