Autofabrikant bespaart jaarlijks 600.000 dollar aan energiekosten en verbetert de betrouwbaarheid van het persluchtsysteem

Een geavanceerde autofabriek in de westelijke helft van de VS maakt zijn doel voor een groenere toekomst waar dankzij een uitgebreide controle van het persluchtsysteem, gevolgd door de implementatie van geavanceerde regeltechnologie en luchtflowmeters voor voortdurende monitoring en meting om de efficiëntie van het systeem te blijven garanderen.

Het project, waarbij ook een extra luchtcompressor en een opvangtank werden toegevoegd – samen met de installatie van een belangrijke drukregelklep – stelt de autofabrikant in staat om tijdens productiepieken minder centrifugaalcompressoren in te zetten. Hierdoor bespaart de fabriek jaarlijks bijna 6,1 miljoen kWh en meer dan 600.000 dollar aan energiekosten. Het project kwam ook in aanmerking voor een korting van $ 369.374 van het lokale nutsbedrijf, waardoor het project zich binnen zes maanden terugverdiende – en dat terwijl de betrouwbaarheid van het systeem werd verbeterd.

Centrifugaalcompressoren zorgen voor de energievoorziening bij een autofabrikant

Perslucht vormt de kern van de productie in de fabriek, die zich uitstrekt over 46 hectare. Perslucht drijft de pneumatische systemen aan die worden gebruikt om robots aan te sturen, en zorgt bovendien voor de aandrijving van transportbanden en verpakkingsmachines. Daarnaast wordt perslucht op grote schaal gebruikt bij het spuiten, stansen en spuitgieten van kunststoffen.

Vóór de modernisering van het persluchtsysteem maakte de autofabriek gebruik van zeven centrifugaalcompressoren die in een centraal machinehuis waren ondergebracht. Het ging daarbij om zes centrifugaalcompressoren van 1.250 pk en één machine van 700 pk. Het persluchtsysteem omvatte verder acht koeldrogers, vier opvangtanks van 2.500 gallon en één tank van 5.000 gallon.

De modellen en specificaties van de luchtcompressoren zijn als volgt:

In de 115 hectare grote fabriek van deze autofabrikant worden in totaal zeven centrifugaalcompressoren van Ingersoll Rand ingezet om de productie van energie te voorzien.

De autofabrikant startte in 2016 een intern project om energiebesparingen te realiseren en de efficiëntie van zijn persluchtsystemen te verbeteren, waarvan de exploitatiekosten op dat moment 1,6 miljoen dollar per jaar bedroegen. Vanwege de complexiteit van centrifugaalcompressoren en de wijze waarop deze worden aangestuurd, besloot het bedrijf de hulp in te roepen van deskundigen op het gebied van persluchtsystemen.

De reactiesnelheid van het persluchtsysteem verbeteren

Een ander belangrijk probleem dat in de fabriek aan de orde kwam, was het onvermogen van het bestaande persluchtsysteem om pieken in de vraag effectief op te vangen. Concreet betekende dit dat een plotselinge stijging van de luchtvraag een drukdaling veroorzaakte, omdat de centrifugaalcompressoren te laat op gang kwamen. Dit gebeurde omdat de pieken te kort duurden om de machines in staat te stellen snel op de toegenomen vraag te reageren. Bovendien leidde deze situatie tot een drukpiek, gevolgd door het afblazen van de luchtcompressoren.

Om de reactietijd van het persluchtsysteem te verbeteren, heeft het team een boostercompressor geïnstalleerd in combinatie met een opslagtank van 17.500 gallon die perslucht kan opslaan bij een druk van 250 psi. Aangezien de druk in de installatie ongeveer 100 psi bedraagt en de tankdruk 250 psi – en gezien het feit dat de lucht buiten het systeem wordt opgeslagen – verschilt deze opslagtank van een normale opslagtank die op de hoofdleiding is aangesloten en op de installatiedruk werkt.

Door de druk in de opslagtank te verhogen, wordt de capaciteit van het persluchtopslagsysteem meer dan verdubbeld. Het gemoderniseerde systeem omvat ook het gebruik van een druk-debietregelklep, die wordt aangestuurd door het automatiseringsplatform van iZ Systems. Deze klep laat lucht uit de opslagtank in de hoofdtoevoerleiding stromen wanneer er een piekvraag ontstaat. Hierdoor hoeft de fabriek slechts twee of drie luchtcompressoren te laten draaien in plaats van vier om aan de piekvraag naar perslucht te voldoen.

Dit verbeterde systeem zorgt er bovendien voor dat er vrijwel geen lucht meer uit de centrifugaalcompressoren ontsnapt. Bij een storing in een luchtcompressor zorgt het offline drukopslagsysteem gedurende meer dan 10 minuten voor het benodigde debiet bij piekvraag, waardoor het automatiseringsplatform voldoende tijd heeft om automatisch een reserve-eenheid in te schakelen zonder dat de productie in de fabriek wordt onderbroken.

Een VPInstruments' VPFlowScope DP flowmeter geïnstalleerd op elke centrifugale luchtcompressor geeft de fabriek de mogelijkheid om elke eenheid te controleren, waardoor de besluitvormers de efficiëntie van het systeem en het onderhoud kunnen verbeteren.

Energiebesparing en betrouwbaarheid zijn een win-winsituatie

De autofabrikant startte kort na de goedkeuring van de audit door het nutsbedrijf in november 2018 met het project voor de modernisering van het persluchtsysteem. De implementatie van het automatiserings- en data-acquisitieplatform voor perslucht, in combinatie met de upgrades van het systeem, vermindert het jaarlijkse energieverbruik van de faciliteit met 6.098.619 kWh per jaar, wat resulteert in een jaarlijkse besparing van $ 600.000. Met de stimuleringspremie van het nutsbedrijf van $ 369.374 had het project een terugverdientijd van zes maanden.

Naast het behalen van de doelstelling op het gebied van energie-efficiëntie heeft het project ook de betrouwbaarheid van het persluchtsysteem verbeterd, aangezien de fabriek nu één centrifugaalcompressor minder hoeft in te zetten om aan de piekvraag te voldoen, waardoor diezelfde compressor beschikbaar blijft als reserve-eenheid. Het offline boostopslagsysteem draagt eveneens bij aan een grotere betrouwbaarheid van het systeem, aangezien het is ontworpen om voldoende lucht te leveren om in de behoeften van de fabriek te voorzien totdat de reservecompressor in werking treedt ter vervanging van een defecte compressor.