文/John Bilsky 譯/林棟
《壓縮機》雜誌原創文章
雖然許多企業都在努力設計、安裝和維護可滿足公司特定需求的壓縮空氣系統，但筆者發現：實現壓縮空氣的最佳應用不僅可以實現特定目標，而且還經得起長久的考驗，可實現整體組織的業務和生產目標。
對Gentex公司來說，這些實踐必須達到的特定目標是為生產提供可靠的壓力、流量和清潔的乾燥空氣。更廣泛的目標包括為公司節省資金，減輕環境負擔以及最重要的是持續生產。
此研究進行了15年，並記錄了隨著時間的推移，為滿足一級汽車供應商、消防設備製造商和調光器生產商的要求，對系統進行的更改，以實現公司中壓縮空氣的最佳應用。這就是為什麼我們努力在空氣壓縮機到輔助設備中都使用適用於壓縮空氣系統的最好和最先進技術的原因。
Gentex公司從2004年開始實施這種新的壓縮空氣最佳應用方法。設計了新的生產線和工藝後，還增加了為測量和幫助維護每個系統的壓縮空氣供需側的設備。隨著公司的發展，每個系統的需求也隨之增加。
接下來是說明這一進展的時間表。
2004年
· 將來所有對生產至關重要的空氣壓縮機系統都必須有一個設計好的空氣壓縮機作為備用。除維護主系統空氣壓縮機或在線機器發生故障外，該空氣壓縮機都處於關閉狀態。備用壓縮機也與主系統壓縮機一起旋轉。
· 在三個廠區中的所有空氣壓縮機設備、過濾器和集管上增加了PSI壓力表（2004年）。目前正在使用新的Plant 10（截至2019年）。
· 在主要的空氣壓縮機出口集管上安裝流量計。
· 壓縮空氣審核已根據需要完成，以跟上增長率。
· 將具有警報/尋呼功能的壓力傳感器安裝到主壓縮空氣集管中。
2005年
· 在每個生產線供應接頭上都安裝一個可見的cfm流量計。
· 使用45度彎頭將空氣壓縮機於主集管連接。
· 壓力變送器安裝到廠區的近端，具有報警/尋呼功能，可測量壓降和並提供診斷信息。
· 在帶有壓力表的管道上安裝可攜式流量計。
2006年
· 在4號廠區安裝了第一臺變頻空氣壓縮機，與定頻空氣壓縮機相比，每年可節省大量的電力成本，並提高了壓力的穩定性。
· 根據上述（如果適用），所有系統都需要配備變頻空氣壓縮機。
· 在空氣乾燥器之前增加了離心式水分離器。
2007年
· 在3號廠區中安裝了第二臺變頻空氣壓縮機。現在，每年可節省大量的電力成本，並使壓力輸出變得平穩。
· 在壓縮空氣系統3號廠區的需求側安裝了第一臺廠區流量控制器。
· 順便說一句，當時人們普遍認為，使用變頻空氣壓縮機對系統而言效果並不理想。所以流量控制器被拆除，從而開始考慮使用中央控制器。
· 另外，安裝了適當尺寸的空氣壓縮機以作為備用。
2008年
· 在所有幹箱添加了油/水指示器，以提醒設施部門可能存在的汙染物，從而保護生產過程。所有設備都將繼續檢查並繼續定期更換。
· 首次對所有壓縮空氣系統和相關的配管分配迴路進行了壓縮空氣洩漏審核。通過減少洩漏節省的費用對於我們的公司而言是無與倫比的。對多個廠區總共進行了43次審核，此過程每年完成一次，從2017年起，這些審核獲得了當地電力公司的獎勵，這降低了審核的成本。
· 在2號廠區的兩條生產線上增加了對流量控制器的測試，以響應更快的流量變化，從而使壓力輸出更加穩定並減少壓降。事實證明此項措施是完全正確的。
2009年
· 開始對超過250臺設備進行使用點分析並記錄壓力和流量要求。目的是在不中斷生產線的情況下降低工廠壓力。該設備的壓力從862kPa降低至接近689kPa，而沒有任何終端組件故障。降低運營壓力將減少在能源上的花費，並有助於減少公司的碳排放。
· 5號廠區增加了系統流量控制器。該措施將壓縮空氣系統的需求側壓力降至552kPa。如上所述，降低功耗有助於實現可持續發展目標，而這一目標在壓縮空氣行業中越來越普遍。我們還增加了一個3.8立方米的儲罐。這消除了對更大空氣壓縮機的需求，進而基於降低的壓力節省了設備和電力成本。
· 對所有冷凝水排放實行零損失排放。對於關鍵位置，如果其中一個發生故障，我們會同時進行兩個管道探查。此措施可節省成本，因為當空氣壓縮機的冷凝水被排放到排水管時，不會浪費壓縮空氣。
2010年
· 在6號廠區中安裝了第三臺單螺杆變頻空氣壓縮機，從而維持了更穩定的壓力範圍。生產中目前有88至100個壓力帶來運行這四臺機器。當基礎設備根據需求啟動時，變速裝置保持了較窄的壓力範圍。（平均壓力波段移至641-668kPa）
· 該系統的備用設備可以比當前壓力帶控制方法快34.5-55.2kPa。
· 將所有壓縮空氣管道標準化為不生鏽的管道。
2011年
· 在1號廠區中安裝了第四臺單螺杆變頻空氣壓縮機。使用變頻壓縮機可以節省電力，並為三班制運行帶來更穩定的壓力範圍。
· 為1、2、3和4號廠區的壓縮空氣系統安裝了中央控制器和數據採集設備。根據廠區（最壞的情況），中央控制器將壓力帶從206.8kPa降低到20.68-27.58kPa。
· 除中央控制器外，所有空氣壓縮機都需要千瓦（kW）級計量表，該中央控制器監測功耗/安培/電壓並向用戶發出所有異常警報。
· 中央控制器數據可以更快地分析根本原因，並節省停機時間和維護成本。該軟體每三到五秒鐘顯示一次趨勢。
· 壓縮空氣和氮氣（N2）的流量數據圖可供設備查看。
· 壓縮空氣系統的診斷包括空氣壓縮機故障、乾燥機故障、入口和出口過濾器差/空氣流量/kW/露點/冷卻水、空氣和油溫。現在，所有這些數據都受到監測，並且可以向操作人員發出警報。
· 開始了連續的室內系統能源審核。中央控制器和數據採集設備使我們能夠每周7天，每天24小時在房屋內進行壓縮空氣和能源審核，無需等待承包商的幫助以進行審計。
· 通過公司內聯網4-20毫安（mA）輸出，所有當前（以及將來）的壓縮空氣、純淨水和氮氣流量計都已添加到具有警報功能的新型數據記錄系統中。操作員可通過計算機，管理空氣的過度使用。系統報告和圖表使得監測過程更加緊密。新的詳細數據可通過在高流速下發出警報來最大程度地減少壓縮空氣、氮氣和純淨水的浪費。這樣，它每年可以節省能源成本。
· 3號廠區正在使用中央控制器來操作壓縮空氣系統。壓力穩定在所需的620.5kPa壓力下進行三檔切換，與之前從689.5kPa轉換到861.8kPa的壓力帶控制相比，可以節省能量。
· 更精確地控制空氣壓縮機將在非生產日節省能源。
· 所有數據點均應具有警報選項。
· 在1號廠區中增加了加熱式乾燥器，用於電子產品生產。通過超乾燥空氣來支持生產，從而改善了微晶片和電路板的生產。
2012年
· 將6號廠區的壓縮機更換為更大的第五臺變頻空氣壓縮機，並將之前的變頻壓縮機作為備用，並且增加了具有上述所有選項的中央控制器。
· 增加了更大的儲罐。所有儲罐的內部和外部均需進行粉末噴塗。溼罐的容積應小於幹罐的容積。
· 當需要新的乾燥器，改為熱質乾燥器，以增加系統的乾燥程度。
2013年
· 用2012年6號廠區升級時更換下的第六臺變頻空氣壓縮機替換了2號廠區中的壓縮機。
· 在8號廠區中安裝了第一臺無油單螺杆變頻空氣壓縮機，也是第七臺變頻空氣壓縮機。一臺單螺杆空氣壓縮機每2000小時會消耗將近兩升的油，這意味著必須依靠過濾將空氣中的油除去。使用這種無油類型的單螺杆空氣壓縮機可以消除99％的機油汙染，儘管齒輪箱通氣孔組件中仍然有油霧。
· 添加了另一個用於管理壓縮空氣系統和數據的中央控制器。
· 安裝帶有警報的零損失排水裝置，可發送電子郵件和簡訊警報。發生排水故障時，工廠的編程會使得空氣壓縮機在十分鐘之內關閉。該冷凝水系統具有一級和二級排水管。如果一級排水管出現故障，則會發出警報，然後，二級排水管會自動將冷凝水輸送到排水管。該設備的團隊對壓縮空氣系統進行了編程，以查看輔助排水口，這使操控人員有時間在空氣壓縮機根據需求關閉之前固定主排水口。
2014年
· 在7號廠區中安裝了兩臺無油離心空氣壓縮機。如上所述，使用這種類型的設備可以消除99％的油汙染。與無油單螺杆空氣壓縮機一樣，它也具有通氣裝置，可以使油蒸氣霧化。
· 安裝了另一個用於空氣壓縮機和數據管理的中央控制器。
· 使用壓縮空氣測試實驗室來確認空氣品質。
· 為空氣壓縮機總集管連接安裝Y型配件。
2015年
· 在2號廠區中配備了兩個無油離心空氣壓縮機。
· 此次升級使我們能夠將四個廠區與四臺離心空氣壓縮機連接在一起。
· 4個廠區從17個100匹馬力（hp）的設備轉換為4個450匹馬力的設備。這降低了4個廠區的壓縮空氣系統維護成本。更重要的是，它降低了關鍵工藝的油汙染風險。
· 在1號廠區生產線的單個過程中增加了流量控制器，從而降低了壓降並大大提高了壓力穩定性。
2016年
· 為了縮短診斷時間，所有新壓縮空氣都會進入生產線和分離的過程，因此需要安裝帶球閥的壓力表以在維修時避開壓力表，並在需要時使用scfm流量計。
2017年
· 在2號廠區中增加一臺無油離心空氣壓縮機，以維護四個廠區的備用壓縮機。
2018年
· 在6號廠區中安裝了第一臺採用永磁電動機技術和有源電磁軸承的「無接觸或磨損」的離心式變頻空氣壓縮機。通過該裝置，所有空氣壓縮機的核心部件都集中在懸浮軸上，而沒有任何機械接觸或磨損。以前，每年花費大量資金來維護一個壓縮機，現在已經大大減少了（儘管它仍然需要空氣過濾器）。在五年的時間內，工廠將節省大量費用，因為沒有大齒輪、葉輪、電機軸承或油封需要維修。無需更換機油過濾器，也無需丟棄機油。無需過濾油性冷凝水，也無需漏油修復或更換分離器。減少進入垃圾填埋場的廢油和相關油類成分的浪費將有助於採取可持續性措施。對公司而言，這是對其它傳統空氣壓縮機的又一次重大升級。
2019年
· 與生產維護和洩漏審核（能源）公司合作，對生產線（超過200條）進行範圍劃分，以解決關鍵生產流程附近的空氣和氮氣洩漏。雖然我們的設施小組一直在查看廠區內的管道，但在今年之前不包括最終用途審核。
· 在全公司範圍內，目前正在使用88個以上的零損耗漏級。
· 將2號廠區內的設備升級為更大的管道和流量控制器，而不是傳統的調節器。此措施下壓力非常穩定。
· 現在，通過八個中央控制系統正在監測850多個數據點。所有輸入都可以在操作臺上進行管理。
壓縮空氣最佳應用的回報
這個為期15年的研究展示了許多節省成本的計劃。本文中沒有描述的是通過更好的控制方案更改、更快的故障排除和維修而節省的電量，從而減少停機時間。
Gentex將繼續尋找新的尖端技術，以改善其流程並節省資金，同時降低碳排放。結合最佳的壓縮空氣應用，我們可以期待再過15年的高效節能，可靠且易於維護的系統。無論是新安裝還是翻新設備，其他公司也可以從最佳壓縮空氣應用中受益。