紡織過程不受紗線加工的限制，金屬同樣也能交織，而且這一歷史悠久的技術(shù)在Gebrüder Kufferath (GKD) 金屬織造廠得到了更進(jìn)一步的完善，對此沒有什么地方能比位于萊茵河地區(qū)迪倫的企業(yè)總部的生產(chǎn)車間更讓參觀者印象深刻的了。
根據(jù)企業(yè)自己的報道，這家成立于1925年的企業(yè)是世界領(lǐng)先的工業(yè)織造廠，他們的紡織機(jī)為不同生產(chǎn)領(lǐng)域加工金屬篩網(wǎng)、過濾器、過程和輸送帶織物以及建筑織物。
圖1 GKD在加工金屬織物時，幾乎所有機(jī)器設(shè)備都需要壓縮空氣作為能源或輸送介質(zhì)
金屬織造廠使用的均是需要壓縮空氣的特種機(jī)器
織造時使用的最小金屬絲直徑為18?μm，相比之下，人的頭發(fā)大約是其4倍粗，不過企業(yè)也加工直徑為7?mm的金屬絲。加工產(chǎn)品的應(yīng)用同樣五花八門，從噴墨打印機(jī)使用的精細(xì)過濾器到內(nèi)燃機(jī)廢氣再循環(huán)以及高要求建筑項目使用的過濾器應(yīng)有盡有，所不同的是機(jī)器和成品的大小。位于迪倫的織造廠使用的設(shè)備在很大程度上是按照織造廠的規(guī)格，與專業(yè)機(jī)器制造商共同開發(fā)的，它們?nèi)旌蚬ぷ鳌Ｗ鳛槎ㄆ谕瞥黾舛讼到y(tǒng)的市場領(lǐng)導(dǎo)者，不能光依靠標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。由于每臺機(jī)器(電動)都包含氣動驅(qū)動裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以它們都被連接到工廠的中央空氣管網(wǎng)上(圖1)。
企業(yè)的穩(wěn)步增長以及新應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開發(fā)，使得最近幾年來織造廠對壓縮空氣和壓縮空氣管網(wǎng)的需求也在提高，壓縮空氣系統(tǒng)也在大約2年前達(dá)到了技術(shù)極限。GKD樓層管理及維護(hù)負(fù)責(zé)人Dieter Maaβen總結(jié)說：“壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性有待改善，因為原有空氣壓縮機(jī)過于陳舊，維護(hù)費(fèi)用也由此增加(圖2)。另外管道的橫截面太小，而且空氣管網(wǎng)的建造不合理，尤其是要從不同地點(diǎn)的多個空氣站向壓縮空氣管網(wǎng)供氣。”
圖2 雙方滿意(從左至右)：GKD流程管理負(fù)責(zé)人Andreas Decker，HPS公司銷售經(jīng)理Paul Oliver Peuster，GKD樓層管理及維護(hù)負(fù)責(zé)人Dieter Maaβen，HPS公司項目經(jīng)理André Schumacher
圖3 集裝箱式空壓站置于生產(chǎn)車間屋頂是理想方式
有效的壓縮空氣供應(yīng)
在此背景下便有了徹底更新壓縮空氣站的計劃，GKD流程管理負(fù)責(zé)人Andreas Decker介紹說：“未來可靠和高效的壓縮空氣供應(yīng)是我們的目標(biāo)，”招標(biāo)過程中收到了不同的報價，由同樣位于迪倫的HPS公司 (液壓與氣動服務(wù)公司)提出的、由三臺功率分別為13.5?m3/min、可控制轉(zhuǎn)速的螺桿壓縮機(jī)組成的中央壓縮空氣站的競標(biāo)方案在競爭中脫穎而出。“實(shí)際上使用一臺或兩臺機(jī)器就可滿足空氣用量需求，第三臺壓縮機(jī)則作為備用設(shè)備，也預(yù)先考慮到未來的需求。”HPS公司銷售經(jīng)理Paul Oliver Peuster介紹說。使用壓縮空氣系統(tǒng)生產(chǎn)商Compair的三臺“L 75RS”型噴油空壓機(jī)，用戶不僅節(jié)省了服務(wù)費(fèi)用，而且還獲得了更高的效率。
使用節(jié)能電機(jī)降低成本
具有獨(dú)特螺桿幾何形狀的壓縮機(jī)是在Simmern/Hunsrück的Compair工廠中加工的，低轉(zhuǎn)速下的高效壓縮是其特別之處，這樣不僅降低了能源費(fèi)用，而且也延長了設(shè)備的使用壽命，用戶還可以通過使用節(jié)能電機(jī)來降低成本。變速驅(qū)動系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前的消耗情況精確匹配體積流量，通過觸摸屏控制“Delcos XL”可以一目了然地監(jiān)控所有運(yùn)行參數(shù)，這樣三臺壓縮機(jī)都能實(shí)現(xiàn)消耗量和需求量的持續(xù)平衡。設(shè)備中安裝了最低負(fù)荷可轉(zhuǎn)換電路，并通過總線與從動裝置相連，操作者可以無需使用額外的上級壓縮機(jī)來控制裝置。
如果一臺空壓機(jī)的供氣量不夠，第二臺和第三臺便會依次自動開啟，所有設(shè)備都采用相同的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。
模塊化的L型結(jié)構(gòu)使得所有設(shè)備組件都十分緊湊，這一優(yōu)點(diǎn)對于GKD公司的空壓站來說是一個重要標(biāo)準(zhǔn)，因為在尋找最佳安裝位置方面，HPS和GKD公司都標(biāo)新立異。
工廠里面并沒有適合安裝空壓站的地方，HPS公司的方案設(shè)計者們經(jīng)過勘察后發(fā)現(xiàn)了工廠屋頂?shù)闹醒胩炫_，通過靜力測試后，HPS公司設(shè)計了一個將三臺壓縮機(jī)以及低溫干燥器、空氣過濾器、冷凝水排出管道和配電柜置于其中的集裝箱式空壓站(圖3和圖4)。集裝箱預(yù)先組裝完畢，交貨后即可使用，一臺起重機(jī)將其吊放至屋頂，壓縮空氣儲罐就直接安裝在它的旁邊(圖5)。
這些只不過是整個現(xiàn)代化改造工作的一部分，HPS公司負(fù)責(zé)GKD項目的現(xiàn)場咨詢師、工程碩士André Schumacher說：“大約300?m管道被重新鋪設(shè)，安裝了兩個壓縮空氣儲罐，并且還對現(xiàn)有管網(wǎng)的空氣泄漏點(diǎn)進(jìn)行了定位和排查。”此外還針對壓縮空氣用量大的設(shè)備制定了新的供應(yīng)方案。“在焊接金屬織物的設(shè)備上，周圍的織物必須冷卻，以限制熱量的帶入，為此我們安裝了一臺特殊的冷空氣干燥器。”Schumacher介紹道。
圖4 三臺轉(zhuǎn)速可調(diào)、功率為75?kW的空氣壓縮機(jī)為GKD工廠提供所需壓縮空氣
圖5 壓縮空氣儲罐也被安裝在車間屋頂
通過降低壓力和利用廢熱來節(jié)能
由于采取了上述措施，幾個步驟中的壓力大約可以降低1.5?bar，僅此一點(diǎn)就可節(jié)能約15%。此外還可通過壓縮機(jī)的油循環(huán)回收壓縮空氣制備時產(chǎn)生的廢熱，用于工廠的供熱，到目前為止節(jié)能效果明顯。“據(jù)估計，我們從現(xiàn)在開始每年大約可節(jié)省10萬升熱油。”Maaβen總結(jié)道。
透明度也為節(jié)能做出了貢獻(xiàn)：集裝箱空壓站的壓縮空氣排出管道上安裝了一個可將數(shù)據(jù)傳輸至現(xiàn)有以太網(wǎng)系統(tǒng)的耐用型體積流量測量裝置。
除此以外，織造廠還連續(xù)監(jiān)控整個空壓站的電流消耗，員工可根據(jù)壓縮空氣參數(shù)隨時推斷壓縮空氣的制備效率，測量數(shù)據(jù)分析可由維修或控制人員在工作現(xiàn)場完成，由此實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的優(yōu)化和準(zhǔn)確的成本控制。
包括與壓縮空氣管網(wǎng)并網(wǎng)以及供電在內(nèi)的壓縮空氣站的建造和安裝時間不到兩天，新壓縮空氣站在調(diào)試運(yùn)行時并未出現(xiàn)壓力波動，新舊空壓供應(yīng)之間的轉(zhuǎn)換在1小時內(nèi)即已完成。
由于以前曾為GKD織造廠設(shè)計并提供過各種液壓與氣動設(shè)備，所以HPS的項目經(jīng)理很容易理解甲方提出的要求和特殊之處。
GKD樓層管理及維護(hù)負(fù)責(zé)人Dieter Maaβen表示十分滿意：“使用新設(shè)備后的壓縮空氣供應(yīng)精確可靠，即使以后的空氣需求量增加，也有足夠的提升空間，尤其是節(jié)能效果有目共睹，制備同等數(shù)量壓縮空氣所需的電能降低了20%，此外回收廢熱也能產(chǎn)生節(jié)約效應(yīng)。”
