【压缩机网】GB/T 38182-2019压缩空气 能效 评估
Compressed air—Energy efficiency—Assessment
目 录
前言
1 范围
2 规范性引用文件
3 术语和定义
4 角色和职责
5 评估方法
6 参数及测量
7 原始数据收集和评估
8 评估数据的分析
9 评估结果的报告和文件
附录A (资料性附录) 能源评估介绍
附件B(资料性附录) 评估活动 概述
附录C(资料性附录) 评估活动 供气
附录D(资料性附录) 评估活动 送气
附录E(资料性附录) 评估活动 用气
附录F(资料性附录) 资质能力要求
前 言
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。
本标准使用重新起草法修改采用ISO11011:2013《压缩空气 能效 评估》。
本标准与ISO11011:2013的技术性差异及其原因如下；
● 重新编写了范围章的条文，按GB/T1.1的要求进行规范；
● 关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下：
● 用GB/T3853代替ISO1217(见第3章)；
● 用GB/T17446代替ISO5598(见第3章)；
● 增加了需要引用的国家标准GB/T13277.1(见8.9.2、表C.8)；
● 按GB/T1.1的规则应避免使用悬置段,删除4.1和附录B中的悬置段,调整8.2中的悬置段至8.1,并增加条款编号(见8.1.4)；
● 按GB/T1.1 的规则,对4.1 以下各条结构进行调整,调整后,本标准4.1.1~4.1.4 对应ISO11011:2013的4.1.1.1~4.1.1.4(见4.1)；
● 删除了关于英制单位的使用说明,因我国现行标准通常不采用英制单位(见6.2.1)。为了便于使用,本标准还做了下列编辑性修改：
● 压力单位用“MPa”代替“bar”；
● 删除了ISO11011:2013的参考文献。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国压缩机标准化技术委员会(SAC/TC145)归口。
本标准起草单位：合肥通用机械研究院有限公司、合肥通用环境控制技术有限责任公司、上海英格索兰压缩机有限公司、沈阳鼓风机集团往复机有限公司、深圳市宏日嘉净化设备科技有限公司、广东葆德科技有限公司、广州市汉粤净化科技有限公司、合肥科迈捷智能传感技术有限公司。
本标准主要起草人：张成彦、任芳、于洋、何明、孙军军、孟文惠、刘柏藩、刘庆卫、王合广、顾宇、潘志旸、宋云、李梓斌、叶才亮、李泽敏、叶寒生。
压缩空气 能效 评估
警示：本标准的使用者注意与能源有关的判断不应危及安全问题。
1 范围
本标准规定了压缩空气系统评估(以下简称评估)的基本要求和内容,包括术语和定义、角色和职责、评估方法、参数及测量、原始数据的收集和评估、评估数据的分析、评估结果的报告和文件。
本标准的附录A 给出了评估的基本说明，附录B~附录E中提供了各类数据收集的指示信息。
本标准适用于压缩空气系统的能效评估活动，包括：
● 分析评估数据；
● 记录和报告评估结果；
● 确定估算的节能效果。
注:本标准评估考虑的是整个系统，即从输入能量一直到使用这些能量完成所需工作为止。
压缩空气系统具体可分为三个功能子系统：
● 供气:初始能量到压缩空气能量的转换;
● 送气:压缩空气能量从生成点到使用点的传输;
● 用气:所有压缩空气的消耗,包括生产性的使用和各种形式的损耗。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T3853 容积式压缩机 验收试验(GB/T3853—2017，ISO1217：2009，MOD)
GB/T13277.1 压缩空气 第1部分：污染物净化等级(GB/T13277.1—2008，ISO8573-1:2001，MOD)
GB/T17446 流体传动系统及元件 词汇(GB/T17446—2012，ISO5598:2008，IDT)
3 术语和定义
GB/T3853和GB/T17446界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 一般定义
3.1.1空气净化处理 air treatment
所有分离杂质和净化压缩空气的流程。
3.1.2假性需求 artificial demand
在一个未调节或调节不良的系统内，由于设备在超过实际需求的压力下运转，而造成系统多余的空气消耗。
3.1.3评估组 assessment team
具有适当的职能和知识,履行评估角色和责任的工作组。
3.1.4基准 baseline
用于评估和比较能效测量结果的一组典型的工作周期、工况条件和性能参数(曲线)。
3.1.5压缩空气使用点 compressed air point of use
利用气动能量进行物理作用或化学反应的部件。
3.1.6压缩空气系统 compressed air systems
由部件组集成的一个子系统群,包括空气压缩机、储气罐、净化设备、控制装置、管道系统、气动工具、气动的动力机械和使用压缩空气的工艺流程。
3.1.7压缩空气系统评估 compressed air system assessment
考察供气到用气范围内所有组件和功能的活动,包括对压缩空气系统进行观察、测量并为系统节能和性能优化改进提供证明。
3.1.8数据记录 data logging
物理参数的测量:为了记录多个参数,使用时间参数作为排列坐标,用表格形式记录一个周期内的数值参数。
注:数据记录的两种类型是:
a) 动态记录:记录周期内出现的频率足够高的数据,可用于核查被测物理参数随时间而变化的情况。
b) 趋势分析:在一个长期的持续时间期间,为了研究自始至终测量的物理参数的规律和不规律特性的目的而进行的数据记录。
3.1.9(用气)需求 demand
所有压缩空气消耗的总量,包括生产性的使用量和各种形式损耗。
3.1.10失压 drawdown
压缩空气系统中空气需求量超过供给能力而引起的持续压力降低。
3.1.11操作周期 operating period
典型的时间周期,期间分配大致相同的压缩空气能量和压缩空气需求量。
注:见3.1.15。
3.1.12现场检查测量 spot check measurement
生成数值记录的物理参数的测量,这种测量可在任意的时间间隔内或有限的小区段内进行。
3.1.13供气 supply
初始能量到压缩空气能量的转换。
3.1.14送气 transmission
压缩空气能量从生成点到使用点的传输。
3.1.15(典型)的运转周期 typical operating period
典型装置有代表性的一个运转时间段。
3.2 流量
3.2.1需求流量 demand flow rate
用气端消耗的总空气流量。
注:用气端消耗包含生产的消耗、不恰当的使用、假性的需求以及需求端的浪费。要考虑随系统压力降低,供气量会增加,或者辅助储存系统的气量会减少。还要考虑随系统压力升高而进入辅助储存系统的压缩空气流量。
3.2.2流量动态应用 flow dynamic application
最高空气流量和最小压力同时出现的终端使用点。
3.2.3流量静态应用 flow static application
最高空气流量和最小压力不同时出现的终端使用点。
3.2.4输出流量 generation flow rate
在所有空气净化设备和供气端的任何损耗之前,空气压缩机产生的压缩空气流量。
3.2.5最高流量 peak airflow
日常或其他工作周期内的最大的空气流量。
3.2.6存储流量 storage flow rate
压力增大时进入存储容器的气体流量,或者当压力减小时离开存储容器的气体流量。
注:空气流可以是进入或离开系统的气流,或者是进入或离开主辅存储容器的气流。
3.2.7供气流量 supply flow rate
离开供气端的净气体流量。
3.3 压力
3.3.1压缩机吸气压力 compressor inlet pressure
压缩机标准吸气位置的进气压力,该点随压缩机设计和类型而改变。
注:该点处于裸装压缩机的法兰处或箱装压缩机外壳上环境空气进气点处。
3.3.2失压压力 drawdown pressure
特定的失压事件发生期间,压缩空气系统压力的总下降量。
3.3.3压力损失 pressure loss
气流通过空气系统元件时,受其固有结构的阻碍,引起气流的互相作用,从而造成压缩空气压力的减小(这种压力减小即为压力损失)。
注:见3.3.8。
3.3.4压力特征 pressure signature
与特定使用端或生产作业相关的某一重复事件的压力曲线。
3.3.5最小系统压力 minimum system pressure
系统可能达到的最小压力,低于此压力,将对(生产)流程产生不利影响。
3.3.6 工作压力
3.3.6.1用户工作压力 user operating pressure
依据说明书规定,压缩空气使用设备进气点的空气压力。
3.3.6.2系统工作压力 system operating pressure
进入到压缩空气用户网入口点的空气压力。
3.3.7压力梯度 pressure gradient
压力随距离变化而发生的改变率。
注1:在流体力学中,流体管道中沿着长度和距离方向压力的改变P ,用ΔP/Δd 表示。
注2:传输管道中气流速度取决于压力梯度和管道阻力的大小。
注3:没有梯度,就没有气流。在压缩空气系统中,空气从高压区向低压区流动。
3.3.8 压力曲线
3.3.8.1周期压力曲线 cyclic pressure profile
位于压缩空气系统的某一特定位置点上,在每日或其他定期的运行周期内,因多个终端用户不同的空气消耗组合而引起的压力/时间变化函数。
3.3.8.2沿程压力曲线 distance pressure profile
在一定的运转周期内,沿着压缩空气传输装置和分配系统(管线),因系统部件内在的压力损耗而引起的压力逐步下降变化的函数。
注:部件,如空气净化设施、配件、空气传输管道、分流压力输出装置等。
3.3.9 压差
3.3.9.1有效压差 available pressure differential
部件出入口之间的空气压力差,表征着变化的气流阻力。
注1:有效的压缩空气能量可表述为对系统有用的压力较高的上游空气流。
注2:见3.3.3。
3.3.9.2存储压差 storage pressure differential
存储容器内的压力和与之相连的系统或区段内的目标压力之间的差异。
3.3.10目标压力 target pressure
持续稳定供给压缩空气系统或其中某一区段的压缩空气压力。
注:见3.3.5。
3.4 存储
3.4.1主存储容器 primary storage
位于压缩空气系统供气侧的压缩空气存储系统。
3.4.2辅存储容器 secondary storage
用以消除主空气传输管线上的超载负荷和过大的压力损耗,安装在终端用户设备附近的辅助存储
容器。这些用户设备具有较多的非连续性空气消耗和细长的传输管线。
3.5 容积
3.5.1有效容积 effective volume
单个存储元件或者压缩空气系统某一部分的内容积,反映其存储压缩空气能量的能力。
3.5.2几何容积/机械容积 geometrical volume/mechanical volume
通过累加系统内观测得到的所有几何形状容积而计算得到的容积。
3.5.3系统容积 system volume
压缩空气系统的内容积,反映其存储压缩空气能量和承受空气压力波动的能力。
4 角色和职责
4.1 评估小组成员要求
4.1.1 资源配置
评估小组的资源配置包括：
a) 决定现场和非现场参与者的可用性；
b) 用于计划和执行评估所必要的资金和资源配置；
c) 执行资源问题上的最终决策权；
d) 监督外部人员的参与,包括合同、行程安排、保密协议、工作说明以及其他的项目。
4.1.2 协调、后勤和联络
评估小组的协调、后勤和联络工作主要包括：
a) 在评估期间向工厂工作人员和其他人获取必要的帮助；
b) 参与评估小组的组建,协调相关人员、系统和设备；
c) 组织和安排评估活动。
4.1.3 压缩空气系统的知识
评估小组成员应具备的压缩空气系统知识包括:
a) 有执行评估活动、数据分析和报告准备的背景、经验及认可的能力;
b) 熟悉压缩空气系统的运行和维护;
c) 有应用评估系统方法的经验。
4.1.4 能力
评估人员应有执行评估的必要知识和技能,并能提供正式的证明文件以满足国家(对某些资质审核)的要求。
在没有要求的情况下,执行评估的人员也需要提供对于压缩空气系统的熟悉与认识的证明(例如某些公认的资质证或学历等)以及参与相关评估的经历证明。更多信息参见附录F。其他评估成员的信息如4.6所示。
4.2 现场管理支持
现场管理支持是评估成功的关键,应确保现场管理对评估目标的理解和支持。现场人员在必要的范围内参与评估。为顺利进行评估,现场管理的支持应满足以下两点:
a) 提供必要的资金、人员和资源来支持评估;
b) 使现场人员清楚评估的重要性。
4.3 联络
应建立用于评估的各联络线路并提供清晰的指导说明,以利于评估成员之间的交流,使必要的信息和数据得以实时沟通。这些数据包括管理性数据、物流信息以及运行和维护参数。
4.4 设备、资源和信息的获取权限
压缩空气系统的评估应全面完整地实施,需对系统组件进行实地观测和特定测量。因此,需要获取以下的内容:
a) 进行评估需要的厂房面积和压缩空气系统的组件数据。
b) 工厂人员(工程、操作、维护等等),相关设备的供应商、承包商及其他信息。这些收集的信息与评估活动相关并可用于数据分析及评估报告的准备。
c) 其他可用于评估的信息,例如图纸、手册、测试报告、相关历史账单、电脑检测和控制数据、电器设备面板、校准记录等。
4.5 评估目标和范围
总评估目标和范围在初始阶段就应在评估团队内讨论和确定下来。总的评估目标应该包括鉴别压缩空气系统有无提升性能的可能性。待评估的区域由评估范围决定。
4.6 评估小组其他成员要求
评估考虑的是整个系统,即从输入能量一直到使用这些能量完成所需工作为止。通过与设备人员的沟通,可以辨别出哪些制造设备或工艺流程使用了压缩空气。为了更详尽地研究,则要求具有这些设备专业知识的人员参与进来。
4.7 目标检查
在执行评估之前,为确保行动符合陈述的评估目标,需要再次检查评估计划。评估计划需在关联性、成本效率和得出理想结果的能力等方面进行审核。
5 评估方法
5.1 通则
系统评估包括收集分析系统设计、运行、能量输入、能量使用和运行参数以及鉴别在系统优化方面提高能源绩效的可能性。评估也可能包括一些附加信息,例如对提高资源利用率、降低单位生产成本、减少生命周期成本以及提升环保绩效的建议。
评估时应采用以下的一种或几种方法进行:
a) 观察和调研;
b) 现场检查测量;
c) 数据记录(包括动态和趋势)。
5.2 系统工程法
本标准将系统工程法应用于压缩空气系统的评估。要求如下:
a) 了解压缩空气的应用点,它对整个工厂的生产至关重要;
b) 修正目前性能差的或者是扰乱系统运行的设备;
c) 消除浪费、泄漏、假性的需求和使用不当;
d) 创造并维持供求间的能量平衡;
e) 优化压缩空气能量的存储和空气压缩机的控制。
系统工程法在压缩空气系统评估上的运用注重的是整个系统的性能而不是单个组件的效率。
注:系统工程法注重在开发周期的早期定义用户需求和所需的系统性能,记录系统需求,并在考虑整个系统的情况下开始系统设计。
5.3 系统工程流程
系统工程法流程包括如下10个步骤:
a) 确认需要完成的事情;
b) 确认需要被评价的事物;
c) 建立组织机制,确定评估小组,获得工厂背景信息;
d) 明确目前的系统;
e) 陈述现场规定的系统评估目标;
f) 设计系统评估(做什么、怎样做、何时做);
g) 从相关性、完备性和成本效率几个方面测试评估的设计;
h) 开始评估工作,收集事实和数据;
i) 分析数据、提出解决方法并预测成本和节约所得;
j) 撰写报告,记录发现和建议的结果。
注1:压缩空气系统工程法是一个反复的过程,包括需求定义,评估程序和结果评估。这是一个流动的过程,由此可能实现预定的目标,也可能会产生新的或修订的结果。
注2:压缩空气系统有很多综合因素。对系统中某一组件或子系统作出相关的决定时,很可能会影响到其他组件或子系统。在做出最终结论之前,宜提出备选的方案并予以分析。
5.4 系统评估流程
5.4.1 概述
评估应该记录压缩空气使用中的各种的问题、关键生产功能和性能差的压缩空气系统。评估应确
定和量化能源浪费,压缩空气供给与需求的平衡,能源利用和总压缩空气需求。这些概述可以指导主体目标的选择和初始数据的收集。
5.4.2 系统评估流程
系统评估流程如图1所示。
6 参数及测量
6.1 通则
压力、流量和功率是评估压缩空气系统能量平衡时的重要参数。此外,这些参数都受到安装的控制系统的影响。
6.2 测量
6.2.1 单位
本标准应使用国际单位SI或国家规定的法定计量单位。评估报告中参数的单位应保持一致。
6.2.2 精度
为确保结果有效,应在规定的周期或在使用前对测量设备与能够溯源到的国际或国家测量标准进行校准和检定,不存在上述溯源标准时,应对校准或检定的基准进行说明。包括永久安装在内的所有用于测量的仪器应具有最近一次校准信息的记录,报告中应给出所有设备的校准精度及校准细节。具体参数的测量精度可以根据该参数与评估结论的敏感程度以及6.3、6.4、6.5所陈述的精度而有所不同。
6.2.3 数据记录间隔
数据记录间隔是获取压缩空气系统事件的动态特性所需的记录数据之间的时间间隔。记录动态特性时,数据记录间隔应比被测量事件的持续时间至少小一个数量级。一般来说,动态事件持续时间很短。一天内平均空气消耗量和变化不是一个动态事件。
注:举例来说,如果要研究持续一秒的系统动态事件,数据记录间隔就不能大于十分之一秒,也就是一秒钟内至少记录十个数据。
6.3 压力
6.3.1 压力曲线
压力曲线是用于评估终端用户在一段时间内的需求,确定压力损失并有助于确定潜在的改进机会的重要工具。通过所收集的数据可以分析系统的瞬态和动态变化。
注:压力曲线可以有多种表述形式,包括但不限于图、表或文字。
6.3.2 压力监测点
压力监测点如表C.1、表D.1、表E.1所示,并在评估时记录。系统中不是所有的点都是有效点,必要时要增加额外的监测点。因此,实际用到的监测点应按照评估计划设置。
6.3.3 压力类别
通常所讨论的压力是供气压力。其他压力变化也应考虑在内。
功能系统的评价应考虑以下几种压力变化:
a) 最小系统压力;
b) 实际工作压力;
c) 目标压力;
d) 压力梯度;
e) 失压压力;
f) 压力损失;
g) 有效压差;
h) 存储压差;
i) 压缩机吸气压力。
注:压缩空气系统中压力被视为驱动终端设备的主要因素。
6.4 流量
6.4.1 流量曲线
流量曲线是用于评估终端用户在一段时间内的需求、确定流动阻力并有助于确定潜在的改进机会的重要工具。通过所收集的数据可以分析系统的瞬态和动态变化。
注:流量曲线可以有多种表述形式,包括但不限于图、表或文字。
6.4.2 流量监测点
流量监测点如表C.1、表D.1、表E.1所示,并在在评估时记录。系统中不是所有的点都是有效点,必要时要增加额外的监测点。因此,实际用到的监测点应按照评估计划设置。
6.4.3 流量类别
通常所讨论的流量是供气流量。其他的流量变化也应考虑在内。
功能系统的评价应考虑以下几种流量变化:
a) 供气流量;
b) 存储流量(系统,主要的,或者辅助的);
c) 需求流量;
d) 峰值流量;
e) 动态流量;
f) 静态流量;
g) 输出流量。
注:压缩空气系统中空气流量是维持终端设备最佳能力的主要因素。
6.5 功率
6.5.1 功率曲线
功率曲线是在输入能量转化成压缩空气有效能的过程中用于评估系统能量需求、辨识能量转换以及确定系统优化设计机会的重要工具。通过所收集的数据可以分析系统的瞬态和动态变化。消耗功率是指压缩机和辅助设备消耗的总功率或单个功率。
注:功率曲线可以有多种表述形式,包括但不限于图、表或文字。
6.5.2 功率监测点
功率监测点如表C.1、表D.1、表E.1所示,并在评估时记录。系统中不是所有的点都是有效点,必要时要增加额外的监测点。因此,实际用到的监测点应按照评估计划设置。功率的测试点应全部用于产生或处理压缩空气的有效电力输入。
注:在许多情况下,一个因素的重要性是由该因素的值是否大于某一给定因素值的10%来决定的。
6.5.3 功率类别
6.5.3.1 电力
可操作系统的评价应考虑以下几种电力输入:
a) 压缩机(单机);
b) 压缩机机组;
c) 压缩机控制设备;
d) 空气净化设备;
e) 冷却系统;
f) 电力驱动的冷凝液系统。
应明确功率的测量方法。可操作系统的评估也应考虑到间接影响压缩空气系统的效率的项目(如泵冷却系统)。其中,若使用开路冷却水系统,应测量并记录排放至下水道的水流量。
注:电力是用来转换到压缩空气的最主要能源。电力也是直接处理压缩空气或是间接处理压缩空气副产品(如热量)设备的动力。
6.5.3.2 非电力能源
采用其他非电力形式的能源生产或处理压缩空气时应按照能量守恒原则计算功率。
7 原始数据收集和评估
7.1 通则
为满足客户的需求和系统评估的要求,应确定评估活动的程序。这个程序应规定评估时客观证据的使用要求,确定评估活动项目,包括但不限于以下项目:
a) 原始数据收集;
b) 主要系统运行参数测量;
c) 设备人员访谈;
d) 审核以前的评估、审计、基准线或者标准(参见表B.7);
e) 识别已由客户批准/启动的系统项目;
f) 审查水电费和能源成本;
g) 审查控制系统;
h) 参数监测装置;
i) 数据初评估。
7.2 工厂背景
记录工厂的背景信息,包括目前生产水平、生产过程及产品的简单描述(参见附录B)。
7.3 工厂功能
描述工厂的位置、规模、周边环境和压缩空气系统的功能(参见附录B和表D.2)。
7.4 压缩空气系统确认
确认工厂的压缩空气系统,包括系统供气侧、传送设备和用气侧特性(参见附录B)。
7.5 终端用户压缩空气需求清单
为了识别和优化节能机会,应根据按照7.2、7.3及7.4相关的调查得到的信息,编列终端用户压缩空气需求(参见表E.3)。
7.6 热量回收
找出把压缩机的散热转移到现有加热设备及在工艺过程中增强加热需求的潜力。
评估诸如采暖、通风和空调(HVAC)装置的性能和能耗影响。研究在降低能耗总量同时,提高性能和可靠性的机会。提出具体的改进措施,估算节能量。
7.7 数据记录的基准期和持续时间
7.7.1 活动
确定基准是测量的第一个步骤。确定基准时需要在不同的工作条件下测量功率、压力、流量和温度,并估计泄漏量。
基准期应包括工厂的“典型运行”周期。典型的周期应包含工厂的计划内外的变化。根据周工作天数、市场条件、原料的供给及其他因素,这种变化可以是季节性的。压缩空气系统能耗特性将随时间和产量的变化而变化。根据一个具体时期的生产运行不同,工厂的压缩空气能耗基线在按生产产量的变化的图中呈现出了不同的特点。
注:基线或基准的目的是确定压缩空气系统的性能水平和能源消耗并与工厂的生产产量关联起来。由于改进是根据预期的改进记录而进行的系统改进,可以通过将来的测量值与原来的基准对比来评价改进的成功与否(参见表B.7)。
7.7.2 时间周期
将类似的压缩空气能耗曲线(典型的时段)按照不同的“运行时间”分组。在确定基准测量的持续时间时,应对所有典型期间的运行进行测量。但某些特殊时期,如节假日,可能只是代表工厂压缩空气能量年运行的一小部分。可以根据历史运行信息确定一个典型期间的基准性能。规定的基准性能不应超过该厂基准年能耗量的10% 。
7.8 能耗
测量并记录包含在该系统中每台空气压缩机的功率消耗。测量并记录空气干燥器、换气扇、冷却泵等辅助设备的功率消耗。测量并记录所有供气端设备的能耗和成本(参见表B.5)。
使用如7.7所述的基准周期,按年度计算基准年能耗量和成本。核查驱动空气压缩机的主要能源成本。
7.9 压缩空气系统供气效率
测量并记录整个压缩空气系统的供气效率,包括比功率、比能(单位产出消耗的功率和能量)。
7.10 系统容积
计算整个压缩空气的系统容积。有两个方法确定系统的容积:机械容积和有效容积。系统的有效容积可以通过计算来确定。如果无法通过测试确定有效容积,则可以通过系统的机械容积进行估算。
注:系统容积是该系统的实际容积,该容积可能与计算出的机械容积不同。这种差异可能是由于腐蚀物积聚在管道中、实际管路尺寸与计算管路尺寸的不同以及储气罐中的水所占据的容积等造成。
7.11 压力
7.11.1 压力曲线
记录系统压力曲线。供气端按照表C.1、送气系统按照表D.1、用气端按照表E.1所列的部分或全部测点测取压力并获取压力曲线。
7.11.2 名义高压需求
当识别出名义高压需求时,需评估这些高压需求时的性能。
7.12 流量
7.12.1 压缩空气流量曲线
测量记录向系统供给压缩空气的量。
7.12.2 需求曲线
测量记录动态需求,包括空气流量以及现有压缩空气的有效存储量。
7.13 特殊空气需求
评估特殊空气需求以及用气效率较低的现有终端设备的使用情况。
7.14 压缩空气的浪费
7.14.1 概述
压缩空气浪费可以包括泄漏、不合理的终端使用及假性需求等几个方面(参见表E.2)。
7.14.2 泄漏
检查和记录系统中实际出现的压缩空气泄漏,计算总泄漏。
7.14.3 不合理的终端使用
确认和记录那些被认为不合理的终端使用过程。
注:当有更节能的措施可以证明压缩空气的使用不那么必要时,则这个过程就是不合理的。
7.14.4 假性需求
识别、测量并记录需求侧在用系统或部位压力及目标压力的假性需求。
7.15 空气净化处理
根据系统的压力曲线、能量平衡和空气净化要求,评估空气净化处理。应识别一般用压缩空气系统的空气净化等级要求。此外,应识别出空气纯度要求更高的使用点(参见表C.8、表D.4、表E.4)。
注:压缩空气系统的处理设备可能放在供气端、送气系统或者在一个或多个空气需求端。
7.16 压缩机控制
评估在用压缩机的控制策略和对现行需求曲线的响应。对于多台压缩机系统,分别评估所有压缩机的控制方法。
7.17 存储
7.17.1 主存储
测量并记录主存储设备对压缩空气系统供气侧可用压缩空气进行有效维持及控制的能力。主存储设备一般由存储容积(储气罐)和适当的(压力/流量)控制器组成,储气罐用来提供存储压差(即存储压力减去系统的目标压力)。
7.17.2 辅助存储
当安装有辅助存储部件时,也应对其进行测量和记录,并识别它们(例如管道)的存储作用。
7.18 维护
记录维护保养活动,并注意这些活动是否是计划保养程序的一部分(参见表B.6)。
7.19 吸气环境工况
测量并记录压缩机所处位置的吸气环境条件,特别注意:
● 温度;
● 压力;
● 湿度;
● 海拔(可行的话)。
上述参数会因为季节不同而有差异并且会对压缩机的性能产生影响,因而需要考虑这些因素造成的结果(见表B.4)。
8 评估数据的分析
8.1 通则
8.1.1 使用评估过程中收集到的数据,获得基准曲线和基准的年度数据预测。
8.1.2 需注意,对于特定的流程,在满足要求的前提下应尽量使用较低廉的压缩空气。
8.1.3 评估应分析以下事件:
a) 分析压缩空气供给与需求的平衡,以确定改进和提高能源效率的可能性;
b) 分析系统压力曲线,确定消除压力损失的可能性;
c) 分析动态气流的变化和对应的瞬态压力,以评估其对用气端性能的影响和危害;
d) 分析用气设备以及通过降低潜在的系统压力、消除压缩空气浪费、改进用气设备性能等措施对比能改进的可能性;
e) 分析现行运行方式,确定能源效率补救措施、确定比能指标改进机会,对节能进行定量预测。
8.1.4 为获得基准曲线,评估应:
a) 获得系统功率曲线以及与之相关联的空气流量需求;
b) 通过分析能耗和总空气需求来获得基准性能;
c) 确定系统压缩空气供给效率的基准,分析基准性能趋势,确定典型运行周期的特性曲线;
d) 根据获得的各典型周期曲线对各种运行周期进行年度化数据预测(见8.2.6);
e) 预测基准年能耗和总空气需求。
8.2 基准曲线
8.2.1 压缩机控制优化
识别改进压缩机控制的可能性,优化其对系统需求的反应,定量预测节能量。
8.2.2 功率与能耗曲线
研究空气压缩机功率对系统性能动态变化的响应。
评估应:
a) 通过对单台压缩机和多台压缩机的响应分析来识别控制缺陷;
b) 识别具有相似能耗曲线的工作日,并与工厂的功能信息关联;
c) 获取小时能耗和总空气需求以建立运行曲线。
8.2.3 需求曲线
评估应:
a) 分析动态空气需求以识别系统性能需求和对应的空气压缩机功率;
b) 识别需要详细分析动态需求曲线的效率低下的操作阶段;
c) 将一定时间的空气流量测量和与其代表的需求趋势结合,建立运行曲线;
d) 识别相近空气需求的运行周期并与工厂功能信息关联。
8.2.4 供气效率
评估应:
a) 将测量的功率和能量数据与测量的空气流量和总空气需求数据结合,获取基本压缩空气供气
效率基准：
b) 获取空气需求趋势与供气效率的关系,识别需要进一步研究的供气效率低下的阶段;
c) 对系统运行进行分析,评价供求的动态平衡关系和相应的压缩机控制系统。
注:这是整个系统的测试而不是单个组件的测试。
8.2.5 运行周期类型
评估应:
a) 将总的能量消耗和总的空气消耗曲线与工厂功能信息结合起来,找出典型运行阶段;
b) 对类似典型运行阶段进行分组。
8.2.6 年度能耗量和压缩空气需求量
8.2.6.1 概述
根据工厂的能源成本来确定年度的压缩空气能源成本和单位压缩空气成本。任何适当的时间周期均可，只要所有时间段的总和相当于年运行时间总和。
8.2.6.2 工厂和运行曲线
评估应:
a) 获得工厂的概况以获得基准年的表现、总的能量使用和总的压缩空气需求;
b) 对每个识别的运行阶段,根据一系列工厂运行阶段曲线进行年度预测;
c) 根据每个典型运行阶段曲线和工厂各个典型阶段计算出的基准年总数据。
8.2.6.3 基准年度绩效
为了计算基准年度绩效,评估要获得:
a) 各单独运行阶段;
b) 测量每个运行阶段的能耗量;
c) 每个运行阶段的压缩空气需求量;
d) 每个运行阶段每年的运行天数;
e) 基准年绩效对应的能耗;
f) 基准年绩效对应的空气需求量。
8.3 系统容积
评估整个压缩空气系统总容积的有效性。
注:系统容积是评估系统事件和对应的压缩机控制的重要参数。随着系统压力的升高,压缩空气的能量进入存储,随着系统压力的降低,能量从存储中释放出来。在计算系统空气泄漏或有关的压缩循环的次数时,会使用到系统容积的信息。
8.4 压力曲线
8.4.1 概述
评估应:
a) 识别由消除压力损失而带来能耗减少和性能改进的可能性；
b) 进行分析以确定流量变化的影响及系统部件和管道阻力的反作用以及相应的动态压力曲线；
c) 获得压力性能曲线,分析其对压缩机控制、空气供需平衡以及终端用户需求的影响；
d) 根据所有改进措施的累计结果,推荐出改进后的系统压力曲线。该曲线减轻以下的影响：
1) 压力变化;
2) 失压事件;
3) 动态压力不稳定;
4) 压力损失;
5) 过多的终端动态压力损失。
e) 给出需求的目标压力推荐值及不同需求侧的压力波动范围;
f) 提供按照需求及需求曲线的正常波动范围变化进行控制的策略。
8.4.2 影响压力曲线的要素
推荐的压力曲线应考虑从供气到终端使用的所有压力需求，包括:
a) 压缩机压力控制范围，包括对多台压缩机控制策略的适应。
b) 在考虑最大空气流量以及按要求定期更换滤芯的过滤器最大压力降的情况下,空气净化设备压力降。
c) 推荐的储存容积下的主存储压差，可有效进行压缩机控制的必要的压缩空气质量流量，备用压缩机的许可启动时间和启动要求。
d) 最大空气流量下，压缩空气传输到工厂的一个或多个区域的传输压力损失。压力损失应该包括管道压力损失、净化设备的压降和传输系统中辅助存储部件的压差。
e) 考虑了用气端流量静态或动态特性的使用点压力曲线。使用点压力曲线应包括从设备连接点到使用点的净化设备、管道和控制的压力损失。如果建议使用辅助存储，压力曲线应当注明必的存储压差。
8.4.3 平均压力和压力波动
评估应:
a) 采用评估中搜集的数据,对系统压力曲线进行分析;
b) 获得与能量和总空气需求曲线有关的系统平均压力;
c) 调查动态压力波动,并将其与流量的供需平衡进行关联;
d) 识别需要进行深入研究的事件的特性,确定采用储气罐对供需平衡进行改进的可能性,计算改
进压力曲线所带来的节能效果。
8.4.4 最高流量对压力曲线的影响
评估应:
a) 查找深层原因,识别压力曲线与峰值流量的因果关系;
b) 研究储气和/或减少系统阻力的改进措施;
c) 识别预期的性能影响,计算由压力曲线改进带来的节能量。
注:最高流量以及失压和(或)压力不稳定的后果可能导致压力曲线低于工厂的系统最低压力要求。增加整个系统
的压力,以弥补失压和压力不稳定可能是一个非常耗能的解决方案。
8.4.5 过度的压力损失
评估应:
a) 获取各种系统组件的压力降并将其与动态压力和需求曲线相关联;
b) 将组件的压力降与最低、平均和最高空气需求相关联;
c) 识别通过消除浪费、避免不恰当的使用或者采用可控的辅助存储降低空气流量峰值来减少流
量的改进措施;
d) 推荐满足适当流量的系统组件规格,提出降低空气流量的预算;
e) 识别具体的改进措施,评估考虑到整个压缩空气系统压力曲线改进对性能的影响和节能效益。
8.4.6 压力梯度过大
评估应:
a) 对管道压力梯度进行分析,识别是否因气流速率过大、传输距离过长或者是否存在限制性堵塞
点而造成的过度的压力损失;
b) 识别气体传输系统中存在的压力损失过大的区段;
c) 如果发现存在压力损失过大,需进行以下补充活动:
1) 评估受影响区段的空气需求,以便识别通过消除浪费、避免不恰当的使用或者采用可控的
辅助存储降低空气流量峰值来减少流量的改进措施;
2) 根据减少通过受影响管道的空气流量的预测,计算减少空气流量后的压力梯度;
3) 识别减少区段需求的具体改进措施,修改管路消除阻扼点,同时鉴别开展下述工作的可能
性:建立新的管道回路并使之连接到现有不正常流量的管道或完全重新设计新的管道;
4) 评估压力曲线改进对性能的影响和节能效益。
8.5 非真实高压需求
8.5.1 概述
应根据评估过程中收集的数据辨认出存在非真实高压需求状况的用气设备,并予以验证证实。
注:系统问题会影响终端空气需求,从而造成非真实高压需求。
8.5.2 给定/推荐终端压力
评估应:
a) 根据实际需求指标,提出终端压缩空气需求的推荐运行数据;
b) 通过对常规的运行数据进行检查,验证与实际生产情况相关的所需压力没有被夸大;
c) 根据已经安装的终端要求,验证推荐的终端压力。
8.5.3 动态流量/压力关系
评估应:
a) 利用评估过程中获得的高频数据,分析终端用户需求的动态指标。这包括对从设备的连接点
到实际终端使用设备的动态用户的压力曲线的调查;
b) 分析终端设备的静态或动态特性;
c) 评估当前的终端设备的压力曲线和动态压力特征的恰当性。
8.5.4 供气压力的稳定性
评估应:
a) 确定设备连接点的输送压力的稳定性；
b) 排除上游压力不稳定造成非真实高压力需求的原因。
注:压力不稳定可能由传输系统的动态性能或者是其他系统事件对设备连接压力的影响造成的。
8.5.5 改进措施和节能计算
8.5.5.1 概述
评估应:
a) 明确高压空气需求,识别具体的改进措施;
b) 评估压力曲线改进对性能指标的影响;
c) 评估压力曲线改进后的节能量。
8.5.5.2 存在的压力异常
如果系统或使用点压力异常是造成非真实高压需求的根本原因,应给出改进措施以消除问题的根源。
8.5.5.3 有效的高压使用
评估应:
a) 识别终端应用是否是代表总空气需求一部分的有效高压需求,或者是否使得系统压力过高,然后给出降低系统能耗的替代方法;
b) 分析改动终端设备使其在较低的空气压力下成功运行的可能性;
c) 分析改动终端使用设备是否可行或成本有效,否则识别出满足空气需求的替代方法。
8.6 需求曲线
8.6.1 概述
评估应:
a) 识别与压缩空气需求曲线有关的能量和性能改进;
b) 评估减少需求、改进供需平衡潜力和优化压缩机根据正常需求变动进行相应控制的可能性;
c) 将气体供应系统(产生和存储)、气体传输系统以及终端使用综合起来进行分析,识别更好地控制和满足系统需求曲线的可能性;
d) 识别在压缩空气需求管理中具体的改进措施并计算节能量。
8.6.2 平均空气流量和空气流量波动
识别评估过程中收集的数据、空气需求曲线(包括与其对应的能源消耗曲线)和平均系统压力。
评估应:
a) 识别气量需求的高低时间段以及能够维持系统最佳供需平衡的气量;
b) 识别需要更多详细分析的特殊运行阶段;
c) 分析供求不平衡的阶段,识别能维持供求平衡的改进措施;
d) 制定应对工厂压缩空气需求正常变化的措施;
e) 审核空气流量变化、系统空气需求的动态指标以及系统的动态压力曲线;
f) 分析需求的事件及其响应,包括失压速率和存储部件的气体流量;
g) 量化需求事件、总的空气流量和持续时间;
h) 作为调查的结果,演示重复事件的特点,如果可能,将事件与相应的生产装和/或活动相联系。
8.6.3 输送系统性能
评估应:
a) 研究在需求事件中的传输性能,并识别其对系统压力曲线的影响;
b) 判断压缩机控制反应是否有效;
c) 分析需求事件在压力信号的控制下如何反应并导致供气响应的;
d) 分析需求事件是如何反映在终端设备的压力上;
e) 确定压力波动对终端需求有没有不良影响。
8.6.4 改进措施和节能量计算
评估应:
a) 评估压缩机控制、主/辅储气罐和流量压力控制的改进方案,以更有效地应对空气流量的变化;
b) 识别具体改进措施,计算预期节能量。
8.7 特定空气需求
8.7.1 特定终端用户的特点
评估应:
a) 判断与特定终端使用相关的压缩空气系统性能是否被视为一个可以变化的过程;
b) 记录空气流量的动态性能和特性和/或特定终端使用设备的压力;
c) 分析终端用户数据和性能,比较正常运行阶段与低效运行阶段的特点;
d) 分析终端使用数据,计算终端压力值和波动范围和/或支持终端设备正常运行的空气流量。
深入分析以识别影响特定压缩空气性能的原因。如果可能,分析同时还应考虑消除机械振动或者终端气动装置上的反作用力。
注1:在某些情况下,分析的结果可以排除与压缩空气性能有关的不利影响。
注2:确定需求的流量和压力特性有助于对特定空气需求的分析。
8.7.2 过程限制的分析
确定对压缩空气作为可变过程进行监视和控制的需求。如果需要,应制定对过程监视的适当方法、报警器和性能记录方案。
8.7.3 改进措施和节能量计算
识别对特定空气需求的具体改进措施和预期的节能量,如果需要,应识别落实过程监控所采取的措施。经济分析应包括控制和监测的成本。净节省应包括实施改进措施的产量影响和净能量消耗改变。
注:特定空气需求是那些有潜力改变产品质量、生产效率、废品率、返工成本以及消费者满意度的终端使用的压缩空气需要。特定空气需求性能的改进与提高生产经营的所谓非能源效益本身就是密切相关的。当然,也存在与改进特定空气需求性能的相关的能源效益。
8.8 压缩空气浪费
8.8.1 概述
采用从评估过程中得到的数据,识别各种设备的压缩空气浪费。识别消除浪费的具体改进措施,计算实行改进措施得到的节能量。
8.8.2 泄漏
评估目前系统的总泄漏量。观察目前的管道铺设和维护措施,它们与泄漏的漏点数量和泄漏规模有关。提出改进现行不当管道管路铺设的建议。设立短期泄漏减少目标,找出达到目标的具体改进措施。根据短期泄漏减少目标,提供估算的节能量。
注:可以预期,与众多的小泄漏相比,减少为数不多的大的泄漏,可以实现更好的减漏效果。不当的管路铺设通常是产生众多小泄漏的原因。
8.8.3 不当使用
使用评估得到的数据时,应识别不当使用并提出改进措施。计算改进措施的预期的能耗量,计算使用改进措施后总的净能源节省量。即使压缩空气被认为是必需的,也可以考虑选择更节能的压缩空气方案来替代。
8.8.4 假性需求
根据评估得到的需求侧压力数据以及由获得的系统压力推荐曲线确定的需求侧目标压力,计算潜在的假性需求减少量。
评估应包括:
a) 实现和维持系统(或每个需求部门)确立的需求侧目标压力所必需的具体改进措施的概要;
b) 实施上述措施预计的节能量。
8.9 优化空气净化处理
8.9.1 概述
考虑终端使用设备、当前压缩空气处理方法以及由评估得到的压力露点数据,决定全系统的压缩空气处理策略。
识别优化空气处理的具体改进措施所带来的能量节省以及性能提升。相对于目前的运行方法,评估应给出改进运行方法后预估的节能量。
8.9.2 适当的空气净化等级
应考虑压缩空气的终端使用设备和它们各自的空气净化等级要求。当污染物对终端使用有影响时,应由具有该设备专业知识的评估小组成员确定压缩空气中允许的污染物等级。
如果压缩空气净化等级规定过高,在去除污染物诸如颗粒、水分、总含油量和其他相关杂质过程中会导致压降过大。应按照GB/T13277.1规定的净化等级确定允许的污染物水平。
压缩空气净化等级应按空气净化设备制造商的建议,而非根据实际测量的结果,除非明确要求将实测数据作为净化等级。
8.9.3 多余的净化处理设备
评估应:
a) 评价多余空气净化处理设备及终端设备的风险因素;
b) 在保证风险管理目标和压缩空气系统需求的情况下,确定删减多余空气净化处理设备的适当方案。
8.9.4 空气净化处理对压力曲线的影响
评估现有空气净化处理设备及其对压力曲线影响。识别消除压力损失的机会。评估应包括分析随着压缩机供气流量的变化对供应侧空气净化处理设备的动态阻力反应及对压力控制信号的影响。应评估气体传输系统内空气净化处理设备的压力损失。
如果发现在空气输送系统的压缩空气净化处理设备的下游可能会引入不可接受的污染物,则应考虑是否能将空气净化设备安装在更靠近终端设备的位置。
评估判断用气点对压缩空气后处理设备需求情况及压缩空气的合适纯度等级。应分析后处理设备对动态压力曲线的影响,并确定适当的规格,以保证可以满足终端设备在最高流量下以合理的压力损失运行。应识别出整个压缩空气系统及使用点的空气纯度修改方案(见表C.8)。
8.9.5 改进措施和节能量计算
应给出系统的整个压缩空气的净化处理方案,其中包括优化压缩空气处理所采取的具体改进措施。
评估应包括:
a) 对供气侧的气体处理建议;
b) 如有需要,分区进行不同的净化处理;
c) 对空气传输系统影响的处理;
d) 用气点的空气处理建议。
根据测量和评估过程中收集到的数据,计算现有的压缩空气后处理方法的能耗。根据建议的压缩空气(改进)处理方案的能耗,计算与现有方法相比的净节能量。
8.10 降低系统工作压力
评估应:
a) 制定系统操作的建议目标压力;
b) 分析记录的系统压力曲线、与系统压力曲线有关的所有改进措施(包括减少压力变化、失压事件、动态压力不稳定、压力损失和过多的终端动态压力损失的影响),提出满足适当的压力曲线的具体建议;
c) 提出各种需求区域的需求侧目标压力和压力变化允许范围;
d) 对目标压力降低后的系统运行进行评估,计算减小目标压力的节能量。
8.11 平衡供需
8.11.1 概述
评估应:
a) 根据系统的动态特性,分析将压缩空气能量以足够的传输能力从供气端转移到用户端,并保持供需之间实时平衡的压缩空气系统控制方法;
b) 评估采用适当控制的主要和/或辅助存储器来满足峰值空气需求,延缓或避免短期需求时的备用压缩机启动;
c) 分析压缩空气需求降低(包括消除不合理的空气利用、泄漏和假性需求)的影响,以及推荐的压缩空气存储对供气峰值的影响;
d) 根据基准需求曲线,对实施改进措施后的建议需求曲线进行评估。
8.11.2 压缩机控制方案
针对建议的需求曲线,分析优化的控制方案,并考虑:
a) 需求降低时,关闭不需要空气压缩机;
b) 使所有空气压缩机尽可能在其最大效率工况下运行(通常是全负荷设计点);
c) 采用不同规格的压缩机及控制方式提供最有效的部分负荷气量的压缩机调整气量;
d) 多台压缩机系统中,考虑采用自动控制以维持在需求曲线正常波动范围内的供需平衡。
8.11.3 改进措施
评估应:
a) 识别必要的改进措施以贯彻建议的控制方案,计算预期节能量;
b) 确认在整个阶段内按照运行时期分步贯彻改进措施;
c) 描述能有效满足各种实施阶段需求曲线的可能变化的控制方案的灵活性;
d) 需要给出合适的节点控制方案和在实施控制方案有具体变化时的应对预案。
8.12 维护保养时机
维护保养应按计划予以实施,保养的时机和频次应合理合适。应提供具体的改进措施并计算节能量。改进措施应促进系统性能的持续改进和效率的提升。评估应:
a) 提供对压缩空气系统所进行的维护保养以及维护保养对系统能效、性能和可靠性影响的评价;
b) 评价压缩机吸气过滤器和管道系统的维护保养情况以便评估其对系统能效、性能和可靠性的影响;
c) 调查冷凝液排放装置的安装和维护,以评价冷凝液排放装置操作不当导致的压缩空气浪费以及能源浪费;
d) 识别改进性能和可靠性的可能性,评估其对总能耗的影响;
e) 注意压缩机的频繁冷却对性能和可靠性的影响。因此,应对可能影响系统性能和可靠性的采暖、通风和空调(HVAC)等装置的相互影响进评估。只有当在现场具体的维护保养作业会影响压缩机冷却时才需要进行本项活动。
8.13 热回收的可能性
评估应:
a) 分析潜在的可能利用压缩机回收热量的年度运行曲线;
b) 评估根据适宜的传热系统设计方案可以回收的能量值;
c) 计算诸如风机、泵、热泵等与传热系统有关的辅助装置净节能量。
9 评估结果的报告和文件
9.1 评估报告
评估报告应包括以下信息:
a) 综合结论;
b) 工厂信息;
c) 评估目标和范围;
d) 被评估系统的描述以及明显的系统问题;
e) 评估数据收集及测量;
f) 数据分析:
1) 包括压力、流量和功率的系统特性曲线;
2) 推荐压力曲线;
3) 必要时,对主要终端使用进行审核并提出建议;
4) 如果存在的话,计算由泄漏、假性需求和使用不当导致的浪费;
g) 年度能耗基准;
h) 性能提升可能性及优先次序;
i) 改进措施的贯彻建议;
j) 节能机会;
k) 背景及支持信息的附件。
评估报告应明确计算方法并明确说明了假设的软件模型。报告应以打印、电子文档或任何其他合适的媒体形式给出。
9.2 保密性
报告是客户的独有财产。因而,评估人员以及报告收件人应尊重机密性并适当保密。报告的分发按照客户的决定进行。
9.3 节约能源的可能性
报告应包括根据具体的场地的评价目标、操作评估计划以及工作说明进行的测量结果。所有活动中有意义的测量或者观察都应进行记录。
报告应列出评估过程和数据分析过程中识别出的节能措施。应根据影响、重要性和可能性对节能机会进行排序。识别贯彻改进的策略。
9.4 第三方对数据的检查
报告或随报告交付的其他文件应包括从评估中得到的充分的原始数据,以便按照第8章进行的分析可以由第三方进行确认。文件应归类有序,便于没有参与评估工作的第三方证实者或者其他人员阅读。
附 录 A
(资料性附录)
能源评估介绍
A.1 能源损失和碳排放
能源评估关注的是测量和改进,起始于对压缩空气系统的详细调查,特别关注提高压缩空气的使用效率。从(压缩空气)使用点或工作点开始返回到压缩机机房,这是一个合乎逻辑的调查途径。
采用工业工程方法,其目的就是通过确定的解决方案,“关掉”冗余的空气压缩机驱动电机,在既降低系统压缩空气需求的同时,又维持了(正常的)生产要求。这在很大程度上减少了工厂的用电成本和碳排放。
考虑的关键是使用点的压缩空气使用、泄漏和操作压力。
一旦压力要求、实际空气需求以及泄漏被鉴别和定量化,则降低工厂空气消耗的最好能效解决方案就可被提出。减少泄漏非常重要。由于生产设备的复杂性泄漏不能完全消除,但是可以控制。
A.2 生命周期成本
空气压缩系统在所有的工业系统中不可或缺,估计将消耗5%~25%的工业电力供给。
(人们)对节能技术的兴趣正在不断增长,用户不断地对压缩机厂家和相关设备制造厂提出要求,期望能开发出优化现有压缩空气系统和设计新的更高效压缩空气系统的技术和工具。
如今,投资受制于生命周期成本的分析,对于新建的压缩空气系统尤为如此。当把能效作为一个主要参数考虑于新系统设计时,在压缩空气系统的优化中就能实现有效的能源节约。
A.3 能源消耗降低
降低能耗通常是开展评估的原动力。然而,对压缩空气系统性能评估还有其他有益之处:
———改善工厂和工艺的生产效率;
———改善产品质量;
———改善设备可靠性;
———降低维护成本;
———降低废品率和成本。
能源效率的提高也有益于改善环境。
A.4 评估和测量
评估需要考虑从产生到终端使用的压缩空气系统的所有单元,不仅能够提供运行的当前状态,还可提供对系统的建议和改进。无论结果显示是要进行泄漏管理从而使能效提高,还是需要采用更为复杂的解决方案,如节能电机,可调速度控制系统,这些都需要成为整体方案的一部分。所用的各类数据则来源于对压缩空气系统关键区域的测量所得。
现今,可以采用多种方式来进行测量,这些测量会产生不同的结果。解释这些结果对于压缩空气使用者来说并不容易,因此需要标准的测量方法。
A.5 报告和活动
报告是对消费者目前状况进行的独立的调查,会促进(系统的)改进。从压缩空气系统评估中获得的非排他性的管理和技术活动列表能被用作节能优化的指标。
压缩空气系统具有极强的相互作用性,通常需要组合几种不同的活动才能获得成功的结果。
如果以协调的方式进行下述活动,列出的选项可以提供一个优化系统的解决方案并实现最大的节约。
管理活动：
———提高所有用户合理使用压缩空气和控制空气损耗的意识;
———制定并实施整个系统的维护保养计划;
———安装测量装置并实施监控;
———使用在安装、服务和系统升级方面经过培训可以胜任的员工;
———开发并实施考虑生命周期成本的采购政策。
技术活动：
———发现泄漏进行报告并实施修复程序;
———非生产期间不对系统加压;
———安装合适的干燥器(冷冻式和吸附式);
———安装压缩机驱动和智能控制系统;
———实施降低压缩空气需求和优化生产工艺的各种措施;
———在合适的地方安装热量回收设施,可弥补现有的能量消耗;
———识别并排除不适当的压缩空气使用;
———改进管道配置并减少过多的压降;
———降低/稳定操作压力;
———增加额外的存储设备(供气端和使用点);
———选择规格合适的压缩机,改进供需平衡。
附 录 B
(资料性附录)
评估活动 概述
B.1 来自现场的信息
B.1.1 公司简介
公司简介(见7.3)的细节内容如表B.1所列。
B.1.2 公司运营的工业部门
工业部门(见7.2)的特征包含了由标准工业规范定义的产品类型信息。
B.1.3 压缩空气的应用
压缩空气的用途(见7.5)包括控制气/仪表气、气动工具和工艺流程等。某些流程会在短时间内使用大量的空气,而其他的则在较长的时间段内使用空气。这些运行状态应包含在内。
B.1.4 员工
在上一年度末财务报表中显示的公司(或某个支撑评估的营业部门)雇员数量(见7.3)。
B.1.5 工作时间
工作时间(见7.2)如表B.2所示。
B.1.6 生产
生产信息(见7.2)如表B.3所示。
B.1.7 设备
应绘制评估设施的示意图,以帮助理解所有连接的压缩空气相关设备之间的相互关系。
B.1.8 气候环境
季节性气候环境(见7.19)工况如表B.4所示。
B.1.9 能源成本
和评估有关的典型能源成本(见7.8)如表B.5所示。
B.1.10 维护
维护级别信息(见7.18)如表B.6所示。
B.1.11 评估信息
评估信息[见7.1d)]如表B.7所示。
B.1.12 利用率
系统或装置在最大压缩机流量下,或在负载层面下的利用率(见7.7)如表B.8所示。
附 录 C
(资料性附录)
评估活动 供气
C.1 测试点
供气端测试点(见6.3.2、6.4.2和6.5.2)应该包括表C.1所列之点并如图C.1、图C.2和图C.3所示。
C.2 供气侧压缩机信息
C.2.1 总体压缩机资料
安装在现场的各种压缩机(见6.5.3)的相关信息如表C.2所示。
C.2.2 单台压缩机
单独的压缩机(见6.5.3.1)的相关信息如表C.3所示。
C.2.3 压缩机总流量
由供气端数据或实测数据所显示的与压缩机流量相关的信息如表C.4所示。
C.2.4 内燃机驱动压缩机
内燃机驱动压缩机信息显示如表C.5所示。
C.2.5 后冷却器
后冷却器(见6.5.3.1)参数,包括运行介质类型,如表C.6所示。
C.2.6 储气罐
按规则,压缩空气存储(见7.17)在储气罐内,其参数如表C.7所示。
C.3 空气净化处理
C.3.1 空气净化等级
空气净化等级由空气净化设备制造商标示,空气净化等级信息见表C.8。
C.3.2 空气净化设备
供气端包含的空气净化设备,是评估必须考虑的设备,其参数参考表D.3所列信息。
附 录 D
(资料性附录)
评估活动 送气
D.1 测试点
送气系统的测点(见6.3.2、6.4.2和6.5.2)应该包含表D.1给出的内容。
压力测试点应该包括配气管道远端的压力点,并视情况而定,还包括与关键的终端用户相连的设备压力点。典型的压缩空气送气系统如图D.1所示。
D.2 送气信息
D.2.1 管道系统
管道系统(见7.4)中有不同的布局和制造材料。用于管道系统评估的信息见表D.2。
D.2.2 储气罐
送气系统包含的储气罐(见7.17),其用作评估的信息参考表C.7所列。
D.2.3 空气净化处理
D.2.3.1 净化
送气系统包含的净化设备(见7.15),其用作评估的信息参考表C.8所列。
D.2.3.2 干燥器
大气中存有的水分,可以用合适类型的干燥器加以除去,并达到不同的露点等级。
详细信息见表D.3。
D.2.3.3 过滤
采用各种过滤方式,滤除包含在压缩空气系统内以固态、液态和气态形式存在的污染物。
这些可能对能量平衡产生影响。如有要求,表D.4给出的信息可以包括在内。
D.2.3.4 冷凝液排放
可以采用手动或者自动装置排出系统中各部件内的压缩空气冷凝液。这些排液装置是压缩空气泄漏的主体。如有要求,表D.5给出的信息可以包括在内。
附 录 E
(资料性附录)
评估活动 用气
E.1 测试点
用气端的测试点(见6.3.2、6.4.2和6.5.2)应包括(但不限于)表E.1给出的测量点。典型的用气端。如图E.1所示。
E.2 用气信息
E.2.1 压缩空气损耗
压缩空气损耗(见7.4)有不同的表现形式,典型的损耗类型见表E.2。
E.2.2 终端应用
终端应用的信息在评估中发挥重要作用,表E.3提供了典型的信息。
E.2.3 空气净化
E.2.3.1 用气端的空气净化
空气净化设备(见7.15)包含在用气端时,其供评估用的信息参见表D.3和表D.4。
E.2.3.2 空气净化设备
性能特征(如流量和压降)会影响系统效率,相关数据见表E.4和D.2.3所示。
E.2.4 储气罐———辅助存储
靠近用气端的储气罐(见7.17.2),其供评估用的信息参见表C.7。
附 录 F
(资料性附录)
资质能力要求
F.1 评估者
从事压缩空气系统评估的人员应受过教育和培训,具有相应的技能和经验。
了解和熟悉性能测定流程及空气的需求情况,会使用相关的国际标准和规程,以及能应用目前最先进的测量技术。至少应具有五年以上压缩空气系统规划和设计方面的专业经验,包括实际操作和理论知识。
F.2 能力的保持
评估者和那些助理人员应该通过定期的评估实践和不断的专业发展去保持、发展和促进他们的胜任能力。只有这样,才能胜任对日益复杂的压缩空气工厂的评估和计算,从而提出改进或拓展能源利用的优化方案。
F.3 持续性专业发展
持续性专业发展与个人知识、技能及素质的保持和改进息息相关。这可以通过增加工作经验、培训、自学、接受辅导、参加会议或研讨会以及其他相关活动来达到。评估者及助理人员应该证明他们持续性的专业发展。
持续性专业发展活动应该适应个人、组织、评估实践和其他要求的变化需要。
F.4 资质
评估人员或助理人员应提供基于压缩空气技术方面的正规资格证和从事评估活动的履历。建议最低的专业资质为:在压缩空气技术领域内工作且具有认证证书的技术或应用工程师。
来源：全国标准公共信息服务平台
【压缩机网】GB/T 38182-2019压缩空气 能效 评估
Compressed air—Energy efficiency—Assessment
目 录
前言
1 范围
2 规范性引用文件
3 术语和定义
4 角色和职责
5 评估方法
6 参数及测量
7 原始数据收集和评估
8 评估数据的分析
9 评估结果的报告和文件
附录A (资料性附录) 能源评估介绍
附件B(资料性附录) 评估活动 概述
附录C(资料性附录) 评估活动 供气
附录D(资料性附录) 评估活动 送气
附录E(资料性附录) 评估活动 用气
附录F(资料性附录) 资质能力要求
前 言
本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。
本标准使用重新起草法修改采用ISO11011:2013《压缩空气 能效 评估》。
本标准与ISO11011:2013的技术性差异及其原因如下；
● 重新编写了范围章的条文，按GB/T1.1的要求进行规范；
● 关于规范性引用文件，本标准做了具有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章“规范性引用文件”中，具体调整如下：
● 用GB/T3853代替ISO1217(见第3章)；
● 用GB/T17446代替ISO5598(见第3章)；
● 增加了需要引用的国家标准GB/T13277.1(见8.9.2、表C.8)；
● 按GB/T1.1的规则应避免使用悬置段,删除4.1和附录B中的悬置段,调整8.2中的悬置段至8.1,并增加条款编号(见8.1.4)；
● 按GB/T1.1 的规则,对4.1 以下各条结构进行调整,调整后,本标准4.1.1~4.1.4 对应ISO11011:2013的4.1.1.1~4.1.1.4(见4.1)；
● 删除了关于英制单位的使用说明,因我国现行标准通常不采用英制单位(见6.2.1)。为了便于使用,本标准还做了下列编辑性修改：
● 压力单位用“MPa”代替“bar”；
● 删除了ISO11011:2013的参考文献。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国压缩机标准化技术委员会(SAC/TC145)归口。
本标准起草单位：合肥通用机械研究院有限公司、合肥通用环境控制技术有限责任公司、上海英格索兰压缩机有限公司、沈阳鼓风机集团往复机有限公司、深圳市宏日嘉净化设备科技有限公司、广东葆德科技有限公司、广州市汉粤净化科技有限公司、合肥科迈捷智能传感技术有限公司。
本标准主要起草人：张成彦、任芳、于洋、何明、孙军军、孟文惠、刘柏藩、刘庆卫、王合广、顾宇、潘志旸、宋云、李梓斌、叶才亮、李泽敏、叶寒生。
压缩空气 能效 评估
警示：本标准的使用者注意与能源有关的判断不应危及安全问题。
1 范围
本标准规定了压缩空气系统评估(以下简称评估)的基本要求和内容,包括术语和定义、角色和职责、评估方法、参数及测量、原始数据的收集和评估、评估数据的分析、评估结果的报告和文件。
本标准的附录A 给出了评估的基本说明，附录B~附录E中提供了各类数据收集的指示信息。
本标准适用于压缩空气系统的能效评估活动，包括：
● 分析评估数据；
● 记录和报告评估结果；
● 确定估算的节能效果。
注:本标准评估考虑的是整个系统，即从输入能量一直到使用这些能量完成所需工作为止。
压缩空气系统具体可分为三个功能子系统：
● 供气:初始能量到压缩空气能量的转换;
● 送气:压缩空气能量从生成点到使用点的传输;
● 用气:所有压缩空气的消耗,包括生产性的使用和各种形式的损耗。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T3853 容积式压缩机 验收试验(GB/T3853—2017，ISO1217：2009，MOD)
GB/T13277.1 压缩空气 第1部分：污染物净化等级(GB/T13277.1—2008，ISO8573-1:2001，MOD)
GB/T17446 流体传动系统及元件 词汇(GB/T17446—2012，ISO5598:2008，IDT)
3 术语和定义
GB/T3853和GB/T17446界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 一般定义
3.1.1空气净化处理 air treatment
所有分离杂质和净化压缩空气的流程。
3.1.2假性需求 artificial demand
在一个未调节或调节不良的系统内，由于设备在超过实际需求的压力下运转，而造成系统多余的空气消耗。
3.1.3评估组 assessment team
具有适当的职能和知识,履行评估角色和责任的工作组。
3.1.4基准 baseline
用于评估和比较能效测量结果的一组典型的工作周期、工况条件和性能参数(曲线)。
3.1.5压缩空气使用点 compressed air point of use
利用气动能量进行物理作用或化学反应的部件。
3.1.6压缩空气系统 compressed air systems
由部件组集成的一个子系统群,包括空气压缩机、储气罐、净化设备、控制装置、管道系统、气动工具、气动的动力机械和使用压缩空气的工艺流程。
3.1.7压缩空气系统评估 compressed air system assessment
考察供气到用气范围内所有组件和功能的活动,包括对压缩空气系统进行观察、测量并为系统节能和性能优化改进提供证明。
3.1.8数据记录 data logging
物理参数的测量:为了记录多个参数,使用时间参数作为排列坐标,用表格形式记录一个周期内的数值参数。
注:数据记录的两种类型是:
a) 动态记录:记录周期内出现的频率足够高的数据,可用于核查被测物理参数随时间而变化的情况。
b) 趋势分析:在一个长期的持续时间期间,为了研究自始至终测量的物理参数的规律和不规律特性的目的而进行的数据记录。
3.1.9(用气)需求 demand
所有压缩空气消耗的总量,包括生产性的使用量和各种形式损耗。
3.1.10失压 drawdown
压缩空气系统中空气需求量超过供给能力而引起的持续压力降低。
3.1.11操作周期 operating period
典型的时间周期,期间分配大致相同的压缩空气能量和压缩空气需求量。
注:见3.1.15。
3.1.12现场检查测量 spot check measurement
生成数值记录的物理参数的测量,这种测量可在任意的时间间隔内或有限的小区段内进行。
3.1.13供气 supply
初始能量到压缩空气能量的转换。
3.1.14送气 transmission
压缩空气能量从生成点到使用点的传输。
3.1.15(典型)的运转周期 typical operating period
典型装置有代表性的一个运转时间段。
3.2 流量
3.2.1需求流量 demand flow rate
用气端消耗的总空气流量。
注:用气端消耗包含生产的消耗、不恰当的使用、假性的需求以及需求端的浪费。要考虑随系统压力降低,供气量会增加,或者辅助储存系统的气量会减少。还要考虑随系统压力升高而进入辅助储存系统的压缩空气流量。
3.2.2流量动态应用 flow dynamic application
最高空气流量和最小压力同时出现的终端使用点。
3.2.3流量静态应用 flow static application
最高空气流量和最小压力不同时出现的终端使用点。
3.2.4输出流量 generation flow rate
在所有空气净化设备和供气端的任何损耗之前,空气压缩机产生的压缩空气流量。
3.2.5最高流量 peak airflow
日常或其他工作周期内的最大的空气流量。
3.2.6存储流量 storage flow rate
压力增大时进入存储容器的气体流量,或者当压力减小时离开存储容器的气体流量。
注:空气流可以是进入或离开系统的气流,或者是进入或离开主辅存储容器的气流。
3.2.7供气流量 supply flow rate
离开供气端的净气体流量。
3.3 压力
3.3.1压缩机吸气压力 compressor inlet pressure
压缩机标准吸气位置的进气压力,该点随压缩机设计和类型而改变。
注:该点处于裸装压缩机的法兰处或箱装压缩机外壳上环境空气进气点处。
3.3.2失压压力 drawdown pressure
特定的失压事件发生期间,压缩空气系统压力的总下降量。
3.3.3压力损失 pressure loss
气流通过空气系统元件时,受其固有结构的阻碍,引起气流的互相作用,从而造成压缩空气压力的减小(这种压力减小即为压力损失)。
注:见3.3.8。
3.3.4压力特征 pressure signature
与特定使用端或生产作业相关的某一重复事件的压力曲线。
3.3.5最小系统压力 minimum system pressure
系统可能达到的最小压力,低于此压力,将对(生产)流程产生不利影响。
3.3.6 工作压力
3.3.6.1用户工作压力 user operating pressure
依据说明书规定,压缩空气使用设备进气点的空气压力。
3.3.6.2系统工作压力 system operating pressure
进入到压缩空气用户网入口点的空气压力。
3.3.7压力梯度 pressure gradient
压力随距离变化而发生的改变率。
注1:在流体力学中,流体管道中沿着长度和距离方向压力的改变P ,用ΔP/Δd 表示。
注2:传输管道中气流速度取决于压力梯度和管道阻力的大小。
注3:没有梯度,就没有气流。在压缩空气系统中,空气从高压区向低压区流动。
3.3.8 压力曲线
3.3.8.1周期压力曲线 cyclic pressure profile
位于压缩空气系统的某一特定位置点上,在每日或其他定期的运行周期内,因多个终端用户不同的空气消耗组合而引起的压力/时间变化函数。
3.3.8.2沿程压力曲线 distance pressure profile
在一定的运转周期内,沿着压缩空气传输装置和分配系统(管线),因系统部件内在的压力损耗而引起的压力逐步下降变化的函数。
注:部件,如空气净化设施、配件、空气传输管道、分流压力输出装置等。
3.3.9 压差
3.3.9.1有效压差 available pressure differential
部件出入口之间的空气压力差,表征着变化的气流阻力。
注1:有效的压缩空气能量可表述为对系统有用的压力较高的上游空气流。
注2:见3.3.3。
3.3.9.2存储压差 storage pressure differential
存储容器内的压力和与之相连的系统或区段内的目标压力之间的差异。
3.3.10目标压力 target pressure
持续稳定供给压缩空气系统或其中某一区段的压缩空气压力。
注:见3.3.5。
3.4 存储
3.4.1主存储容器 primary storage
位于压缩空气系统供气侧的压缩空气存储系统。
3.4.2辅存储容器 secondary storage
用以消除主空气传输管线上的超载负荷和过大的压力损耗,安装在终端用户设备附近的辅助存储
容器。这些用户设备具有较多的非连续性空气消耗和细长的传输管线。
3.5 容积
3.5.1有效容积 effective volume
单个存储元件或者压缩空气系统某一部分的内容积,反映其存储压缩空气能量的能力。
3.5.2几何容积/机械容积 geometrical volume/mechanical volume
通过累加系统内观测得到的所有几何形状容积而计算得到的容积。
3.5.3系统容积 system volume
压缩空气系统的内容积,反映其存储压缩空气能量和承受空气压力波动的能力。
4 角色和职责
4.1 评估小组成员要求
4.1.1 资源配置
评估小组的资源配置包括：
a) 决定现场和非现场参与者的可用性；
b) 用于计划和执行评估所必要的资金和资源配置；
c) 执行资源问题上的最终决策权；
d) 监督外部人员的参与,包括合同、行程安排、保密协议、工作说明以及其他的项目。
4.1.2 协调、后勤和联络
评估小组的协调、后勤和联络工作主要包括：
a) 在评估期间向工厂工作人员和其他人获取必要的帮助；
b) 参与评估小组的组建,协调相关人员、系统和设备；
c) 组织和安排评估活动。
4.1.3 压缩空气系统的知识
评估小组成员应具备的压缩空气系统知识包括:
a) 有执行评估活动、数据分析和报告准备的背景、经验及认可的能力;
b) 熟悉压缩空气系统的运行和维护;
c) 有应用评估系统方法的经验。
4.1.4 能力
评估人员应有执行评估的必要知识和技能,并能提供正式的证明文件以满足国家(对某些资质审核)的要求。
在没有要求的情况下,执行评估的人员也需要提供对于压缩空气系统的熟悉与认识的证明(例如某些公认的资质证或学历等)以及参与相关评估的经历证明。更多信息参见附录F。其他评估成员的信息如4.6所示。
4.2 现场管理支持
现场管理支持是评估成功的关键,应确保现场管理对评估目标的理解和支持。现场人员在必要的范围内参与评估。为顺利进行评估,现场管理的支持应满足以下两点:
a) 提供必要的资金、人员和资源来支持评估;
b) 使现场人员清楚评估的重要性。
4.3 联络
应建立用于评估的各联络线路并提供清晰的指导说明,以利于评估成员之间的交流,使必要的信息和数据得以实时沟通。这些数据包括管理性数据、物流信息以及运行和维护参数。
4.4 设备、资源和信息的获取权限
压缩空气系统的评估应全面完整地实施,需对系统组件进行实地观测和特定测量。因此,需要获取以下的内容:
a) 进行评估需要的厂房面积和压缩空气系统的组件数据。
b) 工厂人员(工程、操作、维护等等),相关设备的供应商、承包商及其他信息。这些收集的信息与评估活动相关并可用于数据分析及评估报告的准备。
c) 其他可用于评估的信息,例如图纸、手册、测试报告、相关历史账单、电脑检测和控制数据、电器设备面板、校准记录等。
4.5 评估目标和范围
总评估目标和范围在初始阶段就应在评估团队内讨论和确定下来。总的评估目标应该包括鉴别压缩空气系统有无提升性能的可能性。待评估的区域由评估范围决定。
4.6 评估小组其他成员要求
评估考虑的是整个系统,即从输入能量一直到使用这些能量完成所需工作为止。通过与设备人员的沟通,可以辨别出哪些制造设备或工艺流程使用了压缩空气。为了更详尽地研究,则要求具有这些设备专业知识的人员参与进来。
4.7 目标检查
在执行评估之前,为确保行动符合陈述的评估目标,需要再次检查评估计划。评估计划需在关联性、成本效率和得出理想结果的能力等方面进行审核。
5 评估方法
5.1 通则
系统评估包括收集分析系统设计、运行、能量输入、能量使用和运行参数以及鉴别在系统优化方面提高能源绩效的可能性。评估也可能包括一些附加信息,例如对提高资源利用率、降低单位生产成本、减少生命周期成本以及提升环保绩效的建议。
评估时应采用以下的一种或几种方法进行:
a) 观察和调研;
b) 现场检查测量;
c) 数据记录(包括动态和趋势)。
5.2 系统工程法
本标准将系统工程法应用于压缩空气系统的评估。要求如下:
a) 了解压缩空气的应用点,它对整个工厂的生产至关重要;
b) 修正目前性能差的或者是扰乱系统运行的设备;
c) 消除浪费、泄漏、假性的需求和使用不当;
d) 创造并维持供求间的能量平衡;
e) 优化压缩空气能量的存储和空气压缩机的控制。
系统工程法在压缩空气系统评估上的运用注重的是整个系统的性能而不是单个组件的效率。
注:系统工程法注重在开发周期的早期定义用户需求和所需的系统性能,记录系统需求,并在考虑整个系统的情况下开始系统设计。
5.3 系统工程流程
系统工程法流程包括如下10个步骤:
a) 确认需要完成的事情;
b) 确认需要被评价的事物;
c) 建立组织机制,确定评估小组,获得工厂背景信息;
d) 明确目前的系统;
e) 陈述现场规定的系统评估目标;
f) 设计系统评估(做什么、怎样做、何时做);
g) 从相关性、完备性和成本效率几个方面测试评估的设计;
h) 开始评估工作,收集事实和数据;
i) 分析数据、提出解决方法并预测成本和节约所得;
j) 撰写报告,记录发现和建议的结果。
注1:压缩空气系统工程法是一个反复的过程,包括需求定义,评估程序和结果评估。这是一个流动的过程,由此可能实现预定的目标,也可能会产生新的或修订的结果。
注2:压缩空气系统有很多综合因素。对系统中某一组件或子系统作出相关的决定时,很可能会影响到其他组件或子系统。在做出最终结论之前,宜提出备选的方案并予以分析。
5.4 系统评估流程
5.4.1 概述
评估应该记录压缩空气使用中的各种的问题、关键生产功能和性能差的压缩空气系统。评估应确
定和量化能源浪费,压缩空气供给与需求的平衡,能源利用和总压缩空气需求。这些概述可以指导主体目标的选择和初始数据的收集。
5.4.2 系统评估流程
系统评估流程如图1所示。
6 参数及测量
6.1 通则
压力、流量和功率是评估压缩空气系统能量平衡时的重要参数。此外,这些参数都受到安装的控制系统的影响。
6.2 测量
6.2.1 单位
本标准应使用国际单位SI或国家规定的法定计量单位。评估报告中参数的单位应保持一致。
6.2.2 精度
为确保结果有效,应在规定的周期或在使用前对测量设备与能够溯源到的国际或国家测量标准进行校准和检定,不存在上述溯源标准时,应对校准或检定的基准进行说明。包括永久安装在内的所有用于测量的仪器应具有最近一次校准信息的记录,报告中应给出所有设备的校准精度及校准细节。具体参数的测量精度可以根据该参数与评估结论的敏感程度以及6.3、6.4、6.5所陈述的精度而有所不同。
6.2.3 数据记录间隔
数据记录间隔是获取压缩空气系统事件的动态特性所需的记录数据之间的时间间隔。记录动态特性时,数据记录间隔应比被测量事件的持续时间至少小一个数量级。一般来说,动态事件持续时间很短。一天内平均空气消耗量和变化不是一个动态事件。
注:举例来说,如果要研究持续一秒的系统动态事件,数据记录间隔就不能大于十分之一秒,也就是一秒钟内至少记录十个数据。
6.3 压力
6.3.1 压力曲线
压力曲线是用于评估终端用户在一段时间内的需求,确定压力损失并有助于确定潜在的改进机会的重要工具。通过所收集的数据可以分析系统的瞬态和动态变化。
注:压力曲线可以有多种表述形式,包括但不限于图、表或文字。
6.3.2 压力监测点
压力监测点如表C.1、表D.1、表E.1所示,并在评估时记录。系统中不是所有的点都是有效点,必要时要增加额外的监测点。因此,实际用到的监测点应按照评估计划设置。
6.3.3 压力类别
通常所讨论的压力是供气压力。其他压力变化也应考虑在内。
功能系统的评价应考虑以下几种压力变化:
a) 最小系统压力;
b) 实际工作压力;
c) 目标压力;
d) 压力梯度;
e) 失压压力;
f) 压力损失;
g) 有效压差;
h) 存储压差;
i) 压缩机吸气压力。
注:压缩空气系统中压力被视为驱动终端设备的主要因素。
6.4 流量
6.4.1 流量曲线
流量曲线是用于评估终端用户在一段时间内的需求、确定流动阻力并有助于确定潜在的改进机会的重要工具。通过所收集的数据可以分析系统的瞬态和动态变化。
注:流量曲线可以有多种表述形式,包括但不限于图、表或文字。
6.4.2 流量监测点
流量监测点如表C.1、表D.1、表E.1所示,并在在评估时记录。系统中不是所有的点都是有效点,必要时要增加额外的监测点。因此,实际用到的监测点应按照评估计划设置。
6.4.3 流量类别
通常所讨论的流量是供气流量。其他的流量变化也应考虑在内。
功能系统的评价应考虑以下几种流量变化:
a) 供气流量;
b) 存储流量(系统,主要的,或者辅助的);
c) 需求流量;
d) 峰值流量;
e) 动态流量;
f) 静态流量;
g) 输出流量。
注:压缩空气系统中空气流量是维持终端设备最佳能力的主要因素。
6.5 功率
6.5.1 功率曲线
功率曲线是在输入能量转化成压缩空气有效能的过程中用于评估系统能量需求、辨识能量转换以及确定系统优化设计机会的重要工具。通过所收集的数据可以分析系统的瞬态和动态变化。消耗功率是指压缩机和辅助设备消耗的总功率或单个功率。
注:功率曲线可以有多种表述形式,包括但不限于图、表或文字。
6.5.2 功率监测点
功率监测点如表C.1、表D.1、表E.1所示,并在评估时记录。系统中不是所有的点都是有效点,必要时要增加额外的监测点。因此,实际用到的监测点应按照评估计划设置。功率的测试点应全部用于产生或处理压缩空气的有效电力输入。
注:在许多情况下,一个因素的重要性是由该因素的值是否大于某一给定因素值的10%来决定的。
6.5.3 功率类别
6.5.3.1 电力
可操作系统的评价应考虑以下几种电力输入:
a) 压缩机(单机);
b) 压缩机机组;
c) 压缩机控制设备;
d) 空气净化设备;
e) 冷却系统;
f) 电力驱动的冷凝液系统。
应明确功率的测量方法。可操作系统的评估也应考虑到间接影响压缩空气系统的效率的项目(如泵冷却系统)。其中,若使用开路冷却水系统,应测量并记录排放至下水道的水流量。
注:电力是用来转换到压缩空气的最主要能源。电力也是直接处理压缩空气或是间接处理压缩空气副产品(如热量)设备的动力。
6.5.3.2 非电力能源
采用其他非电力形式的能源生产或处理压缩空气时应按照能量守恒原则计算功率。
7 原始数据收集和评估
7.1 通则
为满足客户的需求和系统评估的要求,应确定评估活动的程序。这个程序应规定评估时客观证据的使用要求,确定评估活动项目,包括但不限于以下项目:
a) 原始数据收集;
b) 主要系统运行参数测量;
c) 设备人员访谈;
d) 审核以前的评估、审计、基准线或者标准(参见表B.7);
e) 识别已由客户批准/启动的系统项目;
f) 审查水电费和能源成本;
g) 审查控制系统;
h) 参数监测装置;
i) 数据初评估。
7.2 工厂背景
记录工厂的背景信息,包括目前生产水平、生产过程及产品的简单描述(参见附录B)。
7.3 工厂功能
描述工厂的位置、规模、周边环境和压缩空气系统的功能(参见附录B和表D.2)。
7.4 压缩空气系统确认
确认工厂的压缩空气系统,包括系统供气侧、传送设备和用气侧特性(参见附录B)。
7.5 终端用户压缩空气需求清单
为了识别和优化节能机会,应根据按照7.2、7.3及7.4相关的调查得到的信息,编列终端用户压缩空气需求(参见表E.3)。
7.6 热量回收
找出把压缩机的散热转移到现有加热设备及在工艺过程中增强加热需求的潜力。
评估诸如采暖、通风和空调(HVAC)装置的性能和能耗影响。研究在降低能耗总量同时,提高性能和可靠性的机会。提出具体的改进措施,估算节能量。
7.7 数据记录的基准期和持续时间
7.7.1 活动
确定基准是测量的第一个步骤。确定基准时需要在不同的工作条件下测量功率、压力、流量和温度,并估计泄漏量。
基准期应包括工厂的“典型运行”周期。典型的周期应包含工厂的计划内外的变化。根据周工作天数、市场条件、原料的供给及其他因素,这种变化可以是季节性的。压缩空气系统能耗特性将随时间和产量的变化而变化。根据一个具体时期的生产运行不同,工厂的压缩空气能耗基线在按生产产量的变化的图中呈现出了不同的特点。
注:基线或基准的目的是确定压缩空气系统的性能水平和能源消耗并与工厂的生产产量关联起来。由于改进是根据预期的改进记录而进行的系统改进,可以通过将来的测量值与原来的基准对比来评价改进的成功与否(参见表B.7)。
7.7.2 时间周期
将类似的压缩空气能耗曲线(典型的时段)按照不同的“运行时间”分组。在确定基准测量的持续时间时,应对所有典型期间的运行进行测量。但某些特殊时期,如节假日,可能只是代表工厂压缩空气能量年运行的一小部分。可以根据历史运行信息确定一个典型期间的基准性能。规定的基准性能不应超过该厂基准年能耗量的10% 。
7.8 能耗
测量并记录包含在该系统中每台空气压缩机的功率消耗。测量并记录空气干燥器、换气扇、冷却泵等辅助设备的功率消耗。测量并记录所有供气端设备的能耗和成本(参见表B.5)。
使用如7.7所述的基准周期,按年度计算基准年能耗量和成本。核查驱动空气压缩机的主要能源成本。
7.9 压缩空气系统供气效率
测量并记录整个压缩空气系统的供气效率,包括比功率、比能(单位产出消耗的功率和能量)。
7.10 系统容积
计算整个压缩空气的系统容积。有两个方法确定系统的容积:机械容积和有效容积。系统的有效容积可以通过计算来确定。如果无法通过测试确定有效容积,则可以通过系统的机械容积进行估算。
注:系统容积是该系统的实际容积,该容积可能与计算出的机械容积不同。这种差异可能是由于腐蚀物积聚在管道中、实际管路尺寸与计算管路尺寸的不同以及储气罐中的水所占据的容积等造成。
7.11 压力
7.11.1 压力曲线
记录系统压力曲线。供气端按照表C.1、送气系统按照表D.1、用气端按照表E.1所列的部分或全部测点测取压力并获取压力曲线。
7.11.2 名义高压需求
当识别出名义高压需求时,需评估这些高压需求时的性能。
7.12 流量
7.12.1 压缩空气流量曲线
测量记录向系统供给压缩空气的量。
7.12.2 需求曲线
测量记录动态需求,包括空气流量以及现有压缩空气的有效存储量。
7.13 特殊空气需求
评估特殊空气需求以及用气效率较低的现有终端设备的使用情况。
7.14 压缩空气的浪费
7.14.1 概述
压缩空气浪费可以包括泄漏、不合理的终端使用及假性需求等几个方面(参见表E.2)。
7.14.2 泄漏
检查和记录系统中实际出现的压缩空气泄漏,计算总泄漏。
7.14.3 不合理的终端使用
确认和记录那些被认为不合理的终端使用过程。
注:当有更节能的措施可以证明压缩空气的使用不那么必要时,则这个过程就是不合理的。
7.14.4 假性需求
识别、测量并记录需求侧在用系统或部位压力及目标压力的假性需求。
7.15 空气净化处理
根据系统的压力曲线、能量平衡和空气净化要求,评估空气净化处理。应识别一般用压缩空气系统的空气净化等级要求。此外,应识别出空气纯度要求更高的使用点(参见表C.8、表D.4、表E.4)。
注:压缩空气系统的处理设备可能放在供气端、送气系统或者在一个或多个空气需求端。
7.16 压缩机控制
评估在用压缩机的控制策略和对现行需求曲线的响应。对于多台压缩机系统,分别评估所有压缩机的控制方法。
7.17 存储
7.17.1 主存储
测量并记录主存储设备对压缩空气系统供气侧可用压缩空气进行有效维持及控制的能力。主存储设备一般由存储容积(储气罐)和适当的(压力/流量)控制器组成,储气罐用来提供存储压差(即存储压力减去系统的目标压力)。
7.17.2 辅助存储
当安装有辅助存储部件时,也应对其进行测量和记录,并识别它们(例如管道)的存储作用。
7.18 维护
记录维护保养活动,并注意这些活动是否是计划保养程序的一部分(参见表B.6)。
7.19 吸气环境工况
测量并记录压缩机所处位置的吸气环境条件,特别注意:
● 温度;
● 压力;
● 湿度;
● 海拔(可行的话)。
上述参数会因为季节不同而有差异并且会对压缩机的性能产生影响,因而需要考虑这些因素造成的结果(见表B.4)。
8 评估数据的分析
8.1 通则
8.1.1 使用评估过程中收集到的数据,获得基准曲线和基准的年度数据预测。
8.1.2 需注意,对于特定的流程,在满足要求的前提下应尽量使用较低廉的压缩空气。
8.1.3 评估应分析以下事件:
a) 分析压缩空气供给与需求的平衡,以确定改进和提高能源效率的可能性;
b) 分析系统压力曲线,确定消除压力损失的可能性;
c) 分析动态气流的变化和对应的瞬态压力,以评估其对用气端性能的影响和危害;
d) 分析用气设备以及通过降低潜在的系统压力、消除压缩空气浪费、改进用气设备性能等措施对比能改进的可能性;
e) 分析现行运行方式,确定能源效率补救措施、确定比能指标改进机会,对节能进行定量预测。
8.1.4 为获得基准曲线,评估应:
a) 获得系统功率曲线以及与之相关联的空气流量需求;
b) 通过分析能耗和总空气需求来获得基准性能;
c) 确定系统压缩空气供给效率的基准,分析基准性能趋势,确定典型运行周期的特性曲线;
d) 根据获得的各典型周期曲线对各种运行周期进行年度化数据预测(见8.2.6);
e) 预测基准年能耗和总空气需求。
8.2 基准曲线
8.2.1 压缩机控制优化
识别改进压缩机控制的可能性,优化其对系统需求的反应,定量预测节能量。
8.2.2 功率与能耗曲线
研究空气压缩机功率对系统性能动态变化的响应。
评估应:
a) 通过对单台压缩机和多台压缩机的响应分析来识别控制缺陷;
b) 识别具有相似能耗曲线的工作日,并与工厂的功能信息关联;
c) 获取小时能耗和总空气需求以建立运行曲线。
8.2.3 需求曲线
评估应:
a) 分析动态空气需求以识别系统性能需求和对应的空气压缩机功率;
b) 识别需要详细分析动态需求曲线的效率低下的操作阶段;
c) 将一定时间的空气流量测量和与其代表的需求趋势结合,建立运行曲线;
d) 识别相近空气需求的运行周期并与工厂功能信息关联。
8.2.4 供气效率
评估应:
a) 将测量的功率和能量数据与测量的空气流量和总空气需求数据结合,获取基本压缩空气供气
效率基准：
b) 获取空气需求趋势与供气效率的关系,识别需要进一步研究的供气效率低下的阶段;
c) 对系统运行进行分析,评价供求的动态平衡关系和相应的压缩机控制系统。
注:这是整个系统的测试而不是单个组件的测试。
8.2.5 运行周期类型
评估应:
a) 将总的能量消耗和总的空气消耗曲线与工厂功能信息结合起来,找出典型运行阶段;
b) 对类似典型运行阶段进行分组。
8.2.6 年度能耗量和压缩空气需求量
8.2.6.1 概述
根据工厂的能源成本来确定年度的压缩空气能源成本和单位压缩空气成本。任何适当的时间周期均可，只要所有时间段的总和相当于年运行时间总和。
8.2.6.2 工厂和运行曲线
评估应:
a) 获得工厂的概况以获得基准年的表现、总的能量使用和总的压缩空气需求;
b) 对每个识别的运行阶段,根据一系列工厂运行阶段曲线进行年度预测;
c) 根据每个典型运行阶段曲线和工厂各个典型阶段计算出的基准年总数据。
8.2.6.3 基准年度绩效
为了计算基准年度绩效,评估要获得:
a) 各单独运行阶段;
b) 测量每个运行阶段的能耗量;
c) 每个运行阶段的压缩空气需求量;
d) 每个运行阶段每年的运行天数;
e) 基准年绩效对应的能耗;
f) 基准年绩效对应的空气需求量。
8.3 系统容积
评估整个压缩空气系统总容积的有效性。
注:系统容积是评估系统事件和对应的压缩机控制的重要参数。随着系统压力的升高,压缩空气的能量进入存储,随着系统压力的降低,能量从存储中释放出来。在计算系统空气泄漏或有关的压缩循环的次数时,会使用到系统容积的信息。
8.4 压力曲线
8.4.1 概述
评估应:
a) 识别由消除压力损失而带来能耗减少和性能改进的可能性；
b) 进行分析以确定流量变化的影响及系统部件和管道阻力的反作用以及相应的动态压力曲线；
c) 获得压力性能曲线,分析其对压缩机控制、空气供需平衡以及终端用户需求的影响；
d) 根据所有改进措施的累计结果,推荐出改进后的系统压力曲线。该曲线减轻以下的影响：
1) 压力变化;
2) 失压事件;
3) 动态压力不稳定;
4) 压力损失;
5) 过多的终端动态压力损失。
e) 给出需求的目标压力推荐值及不同需求侧的压力波动范围;
f) 提供按照需求及需求曲线的正常波动范围变化进行控制的策略。
8.4.2 影响压力曲线的要素
推荐的压力曲线应考虑从供气到终端使用的所有压力需求，包括:
a) 压缩机压力控制范围，包括对多台压缩机控制策略的适应。
b) 在考虑最大空气流量以及按要求定期更换滤芯的过滤器最大压力降的情况下,空气净化设备压力降。
c) 推荐的储存容积下的主存储压差，可有效进行压缩机控制的必要的压缩空气质量流量，备用压缩机的许可启动时间和启动要求。
d) 最大空气流量下，压缩空气传输到工厂的一个或多个区域的传输压力损失。压力损失应该包括管道压力损失、净化设备的压降和传输系统中辅助存储部件的压差。
e) 考虑了用气端流量静态或动态特性的使用点压力曲线。使用点压力曲线应包括从设备连接点到使用点的净化设备、管道和控制的压力损失。如果建议使用辅助存储，压力曲线应当注明必的存储压差。
8.4.3 平均压力和压力波动
评估应:
a) 采用评估中搜集的数据,对系统压力曲线进行分析;
b) 获得与能量和总空气需求曲线有关的系统平均压力;
c) 调查动态压力波动,并将其与流量的供需平衡进行关联;
d) 识别需要进行深入研究的事件的特性,确定采用储气罐对供需平衡进行改进的可能性,计算改
进压力曲线所带来的节能效果。
8.4.4 最高流量对压力曲线的影响
评估应:
a) 查找深层原因,识别压力曲线与峰值流量的因果关系;
b) 研究储气和/或减少系统阻力的改进措施;
c) 识别预期的性能影响,计算由压力曲线改进带来的节能量。
注:最高流量以及失压和(或)压力不稳定的后果可能导致压力曲线低于工厂的系统最低压力要求。增加整个系统
的压力,以弥补失压和压力不稳定可能是一个非常耗能的解决方案。
8.4.5 过度的压力损失
评估应:
a) 获取各种系统组件的压力降并将其与动态压力和需求曲线相关联;
b) 将组件的压力降与最低、平均和最高空气需求相关联;
c) 识别通过消除浪费、避免不恰当的使用或者采用可控的辅助存储降低空气流量峰值来减少流
量的改进措施;
d) 推荐满足适当流量的系统组件规格,提出降低空气流量的预算;
e) 识别具体的改进措施,评估考虑到整个压缩空气系统压力曲线改进对性能的影响和节能效益。
8.4.6 压力梯度过大
评估应:
a) 对管道压力梯度进行分析,识别是否因气流速率过大、传输距离过长或者是否存在限制性堵塞
点而造成的过度的压力损失;
b) 识别气体传输系统中存在的压力损失过大的区段;
c) 如果发现存在压力损失过大,需进行以下补充活动:
1) 评估受影响区段的空气需求,以便识别通过消除浪费、避免不恰当的使用或者采用可控的
辅助存储降低空气流量峰值来减少流量的改进措施;
2) 根据减少通过受影响管道的空气流量的预测,计算减少空气流量后的压力梯度;
3) 识别减少区段需求的具体改进措施,修改管路消除阻扼点,同时鉴别开展下述工作的可能
性:建立新的管道回路并使之连接到现有不正常流量的管道或完全重新设计新的管道;
4) 评估压力曲线改进对性能的影响和节能效益。
8.5 非真实高压需求
8.5.1 概述
应根据评估过程中收集的数据辨认出存在非真实高压需求状况的用气设备,并予以验证证实。
注:系统问题会影响终端空气需求,从而造成非真实高压需求。
8.5.2 给定/推荐终端压力
评估应:
a) 根据实际需求指标,提出终端压缩空气需求的推荐运行数据;
b) 通过对常规的运行数据进行检查,验证与实际生产情况相关的所需压力没有被夸大;
c) 根据已经安装的终端要求,验证推荐的终端压力。
8.5.3 动态流量/压力关系
评估应:
a) 利用评估过程中获得的高频数据,分析终端用户需求的动态指标。这包括对从设备的连接点
到实际终端使用设备的动态用户的压力曲线的调查;
b) 分析终端设备的静态或动态特性;
c) 评估当前的终端设备的压力曲线和动态压力特征的恰当性。
8.5.4 供气压力的稳定性
评估应:
a) 确定设备连接点的输送压力的稳定性；
b) 排除上游压力不稳定造成非真实高压力需求的原因。
注:压力不稳定可能由传输系统的动态性能或者是其他系统事件对设备连接压力的影响造成的。
8.5.5 改进措施和节能计算
8.5.5.1 概述
评估应:
a) 明确高压空气需求,识别具体的改进措施;
b) 评估压力曲线改进对性能指标的影响;
c) 评估压力曲线改进后的节能量。
8.5.5.2 存在的压力异常
如果系统或使用点压力异常是造成非真实高压需求的根本原因,应给出改进措施以消除问题的根源。
8.5.5.3 有效的高压使用
评估应:
a) 识别终端应用是否是代表总空气需求一部分的有效高压需求,或者是否使得系统压力过高,然后给出降低系统能耗的替代方法;
b) 分析改动终端设备使其在较低的空气压力下成功运行的可能性;
c) 分析改动终端使用设备是否可行或成本有效,否则识别出满足空气需求的替代方法。
8.6 需求曲线
8.6.1 概述
评估应:
a) 识别与压缩空气需求曲线有关的能量和性能改进;
b) 评估减少需求、改进供需平衡潜力和优化压缩机根据正常需求变动进行相应控制的可能性;
c) 将气体供应系统(产生和存储)、气体传输系统以及终端使用综合起来进行分析,识别更好地控制和满足系统需求曲线的可能性;
d) 识别在压缩空气需求管理中具体的改进措施并计算节能量。
8.6.2 平均空气流量和空气流量波动
识别评估过程中收集的数据、空气需求曲线(包括与其对应的能源消耗曲线)和平均系统压力。
评估应:
a) 识别气量需求的高低时间段以及能够维持系统最佳供需平衡的气量;
b) 识别需要更多详细分析的特殊运行阶段;
c) 分析供求不平衡的阶段,识别能维持供求平衡的改进措施;
d) 制定应对工厂压缩空气需求正常变化的措施;
e) 审核空气流量变化、系统空气需求的动态指标以及系统的动态压力曲线;
f) 分析需求的事件及其响应,包括失压速率和存储部件的气体流量;
g) 量化需求事件、总的空气流量和持续时间;
h) 作为调查的结果,演示重复事件的特点,如果可能,将事件与相应的生产装和/或活动相联系。
8.6.3 输送系统性能
评估应:
a) 研究在需求事件中的传输性能,并识别其对系统压力曲线的影响;
b) 判断压缩机控制反应是否有效;
c) 分析需求事件在压力信号的控制下如何反应并导致供气响应的;
d) 分析需求事件是如何反映在终端设备的压力上;
e) 确定压力波动对终端需求有没有不良影响。
8.6.4 改进措施和节能量计算
评估应:
a) 评估压缩机控制、主/辅储气罐和流量压力控制的改进方案,以更有效地应对空气流量的变化;
b) 识别具体改进措施,计算预期节能量。
8.7 特定空气需求
8.7.1 特定终端用户的特点
评估应:
a) 判断与特定终端使用相关的压缩空气系统性能是否被视为一个可以变化的过程;
b) 记录空气流量的动态性能和特性和/或特定终端使用设备的压力;
c) 分析终端用户数据和性能,比较正常运行阶段与低效运行阶段的特点;
d) 分析终端使用数据,计算终端压力值和波动范围和/或支持终端设备正常运行的空气流量。
深入分析以识别影响特定压缩空气性能的原因。如果可能,分析同时还应考虑消除机械振动或者终端气动装置上的反作用力。
注1:在某些情况下,分析的结果可以排除与压缩空气性能有关的不利影响。
注2:确定需求的流量和压力特性有助于对特定空气需求的分析。
8.7.2 过程限制的分析
确定对压缩空气作为可变过程进行监视和控制的需求。如果需要,应制定对过程监视的适当方法、报警器和性能记录方案。
8.7.3 改进措施和节能量计算
识别对特定空气需求的具体改进措施和预期的节能量,如果需要,应识别落实过程监控所采取的措施。经济分析应包括控制和监测的成本。净节省应包括实施改进措施的产量影响和净能量消耗改变。
注:特定空气需求是那些有潜力改变产品质量、生产效率、废品率、返工成本以及消费者满意度的终端使用的压缩空气需要。特定空气需求性能的改进与提高生产经营的所谓非能源效益本身就是密切相关的。当然,也存在与改进特定空气需求性能的相关的能源效益。
8.8 压缩空气浪费
8.8.1 概述
采用从评估过程中得到的数据,识别各种设备的压缩空气浪费。识别消除浪费的具体改进措施,计算实行改进措施得到的节能量。
8.8.2 泄漏
评估目前系统的总泄漏量。观察目前的管道铺设和维护措施,它们与泄漏的漏点数量和泄漏规模有关。提出改进现行不当管道管路铺设的建议。设立短期泄漏减少目标,找出达到目标的具体改进措施。根据短期泄漏减少目标,提供估算的节能量。
注:可以预期,与众多的小泄漏相比,减少为数不多的大的泄漏,可以实现更好的减漏效果。不当的管路铺设通常是产生众多小泄漏的原因。
8.8.3 不当使用
使用评估得到的数据时,应识别不当使用并提出改进措施。计算改进措施的预期的能耗量,计算使用改进措施后总的净能源节省量。即使压缩空气被认为是必需的,也可以考虑选择更节能的压缩空气方案来替代。
8.8.4 假性需求
根据评估得到的需求侧压力数据以及由获得的系统压力推荐曲线确定的需求侧目标压力,计算潜在的假性需求减少量。
评估应包括:
a) 实现和维持系统(或每个需求部门)确立的需求侧目标压力所必需的具体改进措施的概要;
b) 实施上述措施预计的节能量。
8.9 优化空气净化处理
8.9.1 概述
考虑终端使用设备、当前压缩空气处理方法以及由评估得到的压力露点数据,决定全系统的压缩空气处理策略。
识别优化空气处理的具体改进措施所带来的能量节省以及性能提升。相对于目前的运行方法,评估应给出改进运行方法后预估的节能量。
8.9.2 适当的空气净化等级
应考虑压缩空气的终端使用设备和它们各自的空气净化等级要求。当污染物对终端使用有影响时,应由具有该设备专业知识的评估小组成员确定压缩空气中允许的污染物等级。
如果压缩空气净化等级规定过高,在去除污染物诸如颗粒、水分、总含油量和其他相关杂质过程中会导致压降过大。应按照GB/T13277.1规定的净化等级确定允许的污染物水平。
压缩空气净化等级应按空气净化设备制造商的建议,而非根据实际测量的结果,除非明确要求将实测数据作为净化等级。
8.9.3 多余的净化处理设备
评估应:
a) 评价多余空气净化处理设备及终端设备的风险因素;
b) 在保证风险管理目标和压缩空气系统需求的情况下,确定删减多余空气净化处理设备的适当方案。
8.9.4 空气净化处理对压力曲线的影响
评估现有空气净化处理设备及其对压力曲线影响。识别消除压力损失的机会。评估应包括分析随着压缩机供气流量的变化对供应侧空气净化处理设备的动态阻力反应及对压力控制信号的影响。应评估气体传输系统内空气净化处理设备的压力损失。
如果发现在空气输送系统的压缩空气净化处理设备的下游可能会引入不可接受的污染物,则应考虑是否能将空气净化设备安装在更靠近终端设备的位置。
评估判断用气点对压缩空气后处理设备需求情况及压缩空气的合适纯度等级。应分析后处理设备对动态压力曲线的影响,并确定适当的规格,以保证可以满足终端设备在最高流量下以合理的压力损失运行。应识别出整个压缩空气系统及使用点的空气纯度修改方案(见表C.8)。
8.9.5 改进措施和节能量计算
应给出系统的整个压缩空气的净化处理方案,其中包括优化压缩空气处理所采取的具体改进措施。
评估应包括:
a) 对供气侧的气体处理建议;
b) 如有需要,分区进行不同的净化处理;
c) 对空气传输系统影响的处理;
d) 用气点的空气处理建议。
根据测量和评估过程中收集到的数据,计算现有的压缩空气后处理方法的能耗。根据建议的压缩空气(改进)处理方案的能耗,计算与现有方法相比的净节能量。
8.10 降低系统工作压力
评估应:
a) 制定系统操作的建议目标压力;
b) 分析记录的系统压力曲线、与系统压力曲线有关的所有改进措施(包括减少压力变化、失压事件、动态压力不稳定、压力损失和过多的终端动态压力损失的影响),提出满足适当的压力曲线的具体建议;
c) 提出各种需求区域的需求侧目标压力和压力变化允许范围;
d) 对目标压力降低后的系统运行进行评估,计算减小目标压力的节能量。
8.11 平衡供需
8.11.1 概述
评估应:
a) 根据系统的动态特性,分析将压缩空气能量以足够的传输能力从供气端转移到用户端,并保持供需之间实时平衡的压缩空气系统控制方法;
b) 评估采用适当控制的主要和/或辅助存储器来满足峰值空气需求,延缓或避免短期需求时的备用压缩机启动;
c) 分析压缩空气需求降低(包括消除不合理的空气利用、泄漏和假性需求)的影响,以及推荐的压缩空气存储对供气峰值的影响;
d) 根据基准需求曲线,对实施改进措施后的建议需求曲线进行评估。
8.11.2 压缩机控制方案
针对建议的需求曲线,分析优化的控制方案,并考虑:
a) 需求降低时,关闭不需要空气压缩机;
b) 使所有空气压缩机尽可能在其最大效率工况下运行(通常是全负荷设计点);
c) 采用不同规格的压缩机及控制方式提供最有效的部分负荷气量的压缩机调整气量;
d) 多台压缩机系统中,考虑采用自动控制以维持在需求曲线正常波动范围内的供需平衡。
8.11.3 改进措施
评估应:
a) 识别必要的改进措施以贯彻建议的控制方案,计算预期节能量;
b) 确认在整个阶段内按照运行时期分步贯彻改进措施;
c) 描述能有效满足各种实施阶段需求曲线的可能变化的控制方案的灵活性;
d) 需要给出合适的节点控制方案和在实施控制方案有具体变化时的应对预案。
8.12 维护保养时机
维护保养应按计划予以实施,保养的时机和频次应合理合适。应提供具体的改进措施并计算节能量。改进措施应促进系统性能的持续改进和效率的提升。评估应:
a) 提供对压缩空气系统所进行的维护保养以及维护保养对系统能效、性能和可靠性影响的评价;
b) 评价压缩机吸气过滤器和管道系统的维护保养情况以便评估其对系统能效、性能和可靠性的影响;
c) 调查冷凝液排放装置的安装和维护,以评价冷凝液排放装置操作不当导致的压缩空气浪费以及能源浪费;
d) 识别改进性能和可靠性的可能性,评估其对总能耗的影响;
e) 注意压缩机的频繁冷却对性能和可靠性的影响。因此,应对可能影响系统性能和可靠性的采暖、通风和空调(HVAC)等装置的相互影响进评估。只有当在现场具体的维护保养作业会影响压缩机冷却时才需要进行本项活动。
8.13 热回收的可能性
评估应:
a) 分析潜在的可能利用压缩机回收热量的年度运行曲线;
b) 评估根据适宜的传热系统设计方案可以回收的能量值;
c) 计算诸如风机、泵、热泵等与传热系统有关的辅助装置净节能量。
9 评估结果的报告和文件
9.1 评估报告
评估报告应包括以下信息:
a) 综合结论;
b) 工厂信息;
c) 评估目标和范围;
d) 被评估系统的描述以及明显的系统问题;
e) 评估数据收集及测量;
f) 数据分析:
1) 包括压力、流量和功率的系统特性曲线;
2) 推荐压力曲线;
3) 必要时,对主要终端使用进行审核并提出建议;
4) 如果存在的话,计算由泄漏、假性需求和使用不当导致的浪费;
g) 年度能耗基准;
h) 性能提升可能性及优先次序;
i) 改进措施的贯彻建议;
j) 节能机会;
k) 背景及支持信息的附件。
评估报告应明确计算方法并明确说明了假设的软件模型。报告应以打印、电子文档或任何其他合适的媒体形式给出。
9.2 保密性
报告是客户的独有财产。因而,评估人员以及报告收件人应尊重机密性并适当保密。报告的分发按照客户的决定进行。
9.3 节约能源的可能性
报告应包括根据具体的场地的评价目标、操作评估计划以及工作说明进行的测量结果。所有活动中有意义的测量或者观察都应进行记录。
报告应列出评估过程和数据分析过程中识别出的节能措施。应根据影响、重要性和可能性对节能机会进行排序。识别贯彻改进的策略。
9.4 第三方对数据的检查
报告或随报告交付的其他文件应包括从评估中得到的充分的原始数据,以便按照第8章进行的分析可以由第三方进行确认。文件应归类有序,便于没有参与评估工作的第三方证实者或者其他人员阅读。
附 录 A
(资料性附录)
能源评估介绍
A.1 能源损失和碳排放
能源评估关注的是测量和改进,起始于对压缩空气系统的详细调查,特别关注提高压缩空气的使用效率。从(压缩空气)使用点或工作点开始返回到压缩机机房,这是一个合乎逻辑的调查途径。
采用工业工程方法,其目的就是通过确定的解决方案,“关掉”冗余的空气压缩机驱动电机,在既降低系统压缩空气需求的同时,又维持了(正常的)生产要求。这在很大程度上减少了工厂的用电成本和碳排放。
考虑的关键是使用点的压缩空气使用、泄漏和操作压力。
一旦压力要求、实际空气需求以及泄漏被鉴别和定量化,则降低工厂空气消耗的最好能效解决方案就可被提出。减少泄漏非常重要。由于生产设备的复杂性泄漏不能完全消除,但是可以控制。
A.2 生命周期成本
空气压缩系统在所有的工业系统中不可或缺,估计将消耗5%~25%的工业电力供给。
(人们)对节能技术的兴趣正在不断增长,用户不断地对压缩机厂家和相关设备制造厂提出要求,期望能开发出优化现有压缩空气系统和设计新的更高效压缩空气系统的技术和工具。
如今,投资受制于生命周期成本的分析,对于新建的压缩空气系统尤为如此。当把能效作为一个主要参数考虑于新系统设计时,在压缩空气系统的优化中就能实现有效的能源节约。
A.3 能源消耗降低
降低能耗通常是开展评估的原动力。然而,对压缩空气系统性能评估还有其他有益之处:
———改善工厂和工艺的生产效率;
———改善产品质量;
———改善设备可靠性;
———降低维护成本;
———降低废品率和成本。
能源效率的提高也有益于改善环境。
A.4 评估和测量
评估需要考虑从产生到终端使用的压缩空气系统的所有单元,不仅能够提供运行的当前状态,还可提供对系统的建议和改进。无论结果显示是要进行泄漏管理从而使能效提高,还是需要采用更为复杂的解决方案,如节能电机,可调速度控制系统,这些都需要成为整体方案的一部分。所用的各类数据则来源于对压缩空气系统关键区域的测量所得。
现今,可以采用多种方式来进行测量,这些测量会产生不同的结果。解释这些结果对于压缩空气使用者来说并不容易,因此需要标准的测量方法。
A.5 报告和活动
报告是对消费者目前状况进行的独立的调查,会促进(系统的)改进。从压缩空气系统评估中获得的非排他性的管理和技术活动列表能被用作节能优化的指标。
压缩空气系统具有极强的相互作用性,通常需要组合几种不同的活动才能获得成功的结果。
如果以协调的方式进行下述活动,列出的选项可以提供一个优化系统的解决方案并实现最大的节约。
管理活动：
———提高所有用户合理使用压缩空气和控制空气损耗的意识;
———制定并实施整个系统的维护保养计划;
———安装测量装置并实施监控;
———使用在安装、服务和系统升级方面经过培训可以胜任的员工;
———开发并实施考虑生命周期成本的采购政策。
技术活动：
———发现泄漏进行报告并实施修复程序;
———非生产期间不对系统加压;
———安装合适的干燥器(冷冻式和吸附式);
———安装压缩机驱动和智能控制系统;
———实施降低压缩空气需求和优化生产工艺的各种措施;
———在合适的地方安装热量回收设施,可弥补现有的能量消耗;
———识别并排除不适当的压缩空气使用;
———改进管道配置并减少过多的压降;
———降低/稳定操作压力;
———增加额外的存储设备(供气端和使用点);
———选择规格合适的压缩机,改进供需平衡。
附 录 B
(资料性附录)
评估活动 概述
B.1 来自现场的信息
B.1.1 公司简介
公司简介(见7.3)的细节内容如表B.1所列。
B.1.2 公司运营的工业部门
工业部门(见7.2)的特征包含了由标准工业规范定义的产品类型信息。
B.1.3 压缩空气的应用
压缩空气的用途(见7.5)包括控制气/仪表气、气动工具和工艺流程等。某些流程会在短时间内使用大量的空气,而其他的则在较长的时间段内使用空气。这些运行状态应包含在内。
B.1.4 员工
在上一年度末财务报表中显示的公司(或某个支撑评估的营业部门)雇员数量(见7.3)。
B.1.5 工作时间
工作时间(见7.2)如表B.2所示。
B.1.6 生产
生产信息(见7.2)如表B.3所示。
B.1.7 设备
应绘制评估设施的示意图,以帮助理解所有连接的压缩空气相关设备之间的相互关系。
B.1.8 气候环境
季节性气候环境(见7.19)工况如表B.4所示。
B.1.9 能源成本
和评估有关的典型能源成本(见7.8)如表B.5所示。
B.1.10 维护
维护级别信息(见7.18)如表B.6所示。
B.1.11 评估信息
评估信息[见7.1d)]如表B.7所示。
B.1.12 利用率
系统或装置在最大压缩机流量下,或在负载层面下的利用率(见7.7)如表B.8所示。
附 录 C
(资料性附录)
评估活动 供气
C.1 测试点
供气端测试点(见6.3.2、6.4.2和6.5.2)应该包括表C.1所列之点并如图C.1、图C.2和图C.3所示。
C.2 供气侧压缩机信息
C.2.1 总体压缩机资料
安装在现场的各种压缩机(见6.5.3)的相关信息如表C.2所示。
C.2.2 单台压缩机
单独的压缩机(见6.5.3.1)的相关信息如表C.3所示。
C.2.3 压缩机总流量
由供气端数据或实测数据所显示的与压缩机流量相关的信息如表C.4所示。
C.2.4 内燃机驱动压缩机
内燃机驱动压缩机信息显示如表C.5所示。
C.2.5 后冷却器
后冷却器(见6.5.3.1)参数,包括运行介质类型,如表C.6所示。
C.2.6 储气罐
按规则,压缩空气存储(见7.17)在储气罐内,其参数如表C.7所示。
C.3 空气净化处理
C.3.1 空气净化等级
空气净化等级由空气净化设备制造商标示,空气净化等级信息见表C.8。
C.3.2 空气净化设备
供气端包含的空气净化设备,是评估必须考虑的设备,其参数参考表D.3所列信息。
附 录 D
(资料性附录)
评估活动 送气
D.1 测试点
送气系统的测点(见6.3.2、6.4.2和6.5.2)应该包含表D.1给出的内容。
压力测试点应该包括配气管道远端的压力点,并视情况而定,还包括与关键的终端用户相连的设备压力点。典型的压缩空气送气系统如图D.1所示。
D.2 送气信息
D.2.1 管道系统
管道系统(见7.4)中有不同的布局和制造材料。用于管道系统评估的信息见表D.2。
D.2.2 储气罐
送气系统包含的储气罐(见7.17),其用作评估的信息参考表C.7所列。
D.2.3 空气净化处理
D.2.3.1 净化
送气系统包含的净化设备(见7.15),其用作评估的信息参考表C.8所列。
D.2.3.2 干燥器
大气中存有的水分,可以用合适类型的干燥器加以除去,并达到不同的露点等级。
详细信息见表D.3。
D.2.3.3 过滤
采用各种过滤方式,滤除包含在压缩空气系统内以固态、液态和气态形式存在的污染物。
这些可能对能量平衡产生影响。如有要求,表D.4给出的信息可以包括在内。
D.2.3.4 冷凝液排放
可以采用手动或者自动装置排出系统中各部件内的压缩空气冷凝液。这些排液装置是压缩空气泄漏的主体。如有要求,表D.5给出的信息可以包括在内。
附 录 E
(资料性附录)
评估活动 用气
E.1 测试点
用气端的测试点(见6.3.2、6.4.2和6.5.2)应包括(但不限于)表E.1给出的测量点。典型的用气端。如图E.1所示。
E.2 用气信息
E.2.1 压缩空气损耗
压缩空气损耗(见7.4)有不同的表现形式,典型的损耗类型见表E.2。
E.2.2 终端应用
终端应用的信息在评估中发挥重要作用,表E.3提供了典型的信息。
E.2.3 空气净化
E.2.3.1 用气端的空气净化
空气净化设备(见7.15)包含在用气端时,其供评估用的信息参见表D.3和表D.4。
E.2.3.2 空气净化设备
性能特征(如流量和压降)会影响系统效率,相关数据见表E.4和D.2.3所示。
E.2.4 储气罐———辅助存储
靠近用气端的储气罐(见7.17.2),其供评估用的信息参见表C.7。
附 录 F
(资料性附录)
资质能力要求
F.1 评估者
从事压缩空气系统评估的人员应受过教育和培训,具有相应的技能和经验。
了解和熟悉性能测定流程及空气的需求情况,会使用相关的国际标准和规程,以及能应用目前最先进的测量技术。至少应具有五年以上压缩空气系统规划和设计方面的专业经验,包括实际操作和理论知识。
F.2 能力的保持
评估者和那些助理人员应该通过定期的评估实践和不断的专业发展去保持、发展和促进他们的胜任能力。只有这样,才能胜任对日益复杂的压缩空气工厂的评估和计算,从而提出改进或拓展能源利用的优化方案。
F.3 持续性专业发展
持续性专业发展与个人知识、技能及素质的保持和改进息息相关。这可以通过增加工作经验、培训、自学、接受辅导、参加会议或研讨会以及其他相关活动来达到。评估者及助理人员应该证明他们持续性的专业发展。
持续性专业发展活动应该适应个人、组织、评估实践和其他要求的变化需要。
F.4 资质
评估人员或助理人员应提供基于压缩空气技术方面的正规资格证和从事评估活动的履历。建议最低的专业资质为:在压缩空气技术领域内工作且具有认证证书的技术或应用工程师。
来源：全国标准公共信息服务平台
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