Del Monte findet Einsparungen bei der DOE-Bewertung

Del Monte Foods ist einer der größten und bekanntesten Hersteller, Distributoren und Vermarkter von hochwertigen Markennahrungs- und Heimtierprodukten für den US-Einzelhandelsmarkt und erzielte im Geschäftsjahr 2010 einen Nettoumsatz von mehr als 3,7 Milliarden US-Dollar Portfolio von Marken, darunter Del Monte, S&W, Contadina, College Inn, Meow Mix, Kibbles 'n Bits, 9Lives, Milk-Bone, Pup-Peroni, Gravy Train, Nature's Recipe und Canine Carry-Outs, Del Monte-Produkte sind in acht erhältlich von 10 US-Haushalten. Das Unternehmen produziert, vertreibt und vermarktet auch Eigenmarken-Lebensmittel und Heimtierprodukte.

Das „Save Energy Now“-Programm des US-Energieministeriums (DOE) hat vor zwei Jahren im Del Monte Foods Plant No. 24 in Hanford, Kalifornien, eine Energieeinsparungsbewertung (ESA) durchgeführt Luftsystem ESA war Kyle Harris von Accurate Air Engineering Inc. aus Bakersfield, Kalifornien.

Das Werk von Del Monte Foods in Hanford betreibt drei Luftkompressoren, um eine Reihe von verschiedenen Produktionsendanwendungen mit Druckluft zu versorgen. Das Kompressorsystem besteht aus drei ölgefluteten Schraubenkompressoren. Alle drei Luftkompressoren leisten 150 PS, wobei zwei der drei wassergekühlten und eine luftgekühlte Einheit sind. Der luftgekühlte Kompressor wurde mit einem drehzahlgeregelten Antrieb nachgerüstet. Die Anlage verwendet Druckluft nach einem Zeitplan von 12 Wochen pro Jahr, sieben Tage die Woche, 24 Stunden pro Tag während der drei Monate im Jahr, die als „Spitzenproduktion“ gelten, und einem Zeitplan von fünf Tagen pro Woche, 12 bis 24 Stunden pro Tag während der neun Monate, die als „Nebenlast“-Produktion gelten. Der Höhepunkt der Produktion ist während der Tomatenernte.

Als allgemeine Regel gilt, dass die Anlage am häufigsten alle drei Luftkompressoren während der Spitzenproduktion und den Luftkompressor mit variabler Drehzahl während der Produktion außerhalb der Spitzenzeiten betreibt. Derzeit beträgt der durchschnittliche Luftstrom des Druckluftsystems mehr als 1.550 Kubikfuß pro Minute (cfm) während der Spitzenproduktion und weniger als 450 cfm während der Produktion außerhalb der Spitzenzeiten. Das Druckluftsystem verbraucht mehr als 980.000 Kilowattstunden pro Jahr und macht mehr als 5 Prozent des Gesamtstromverbrauchs der Anlage aus.

ESA-Ziele
Die Ziele der Energieeinsparbewertung waren dreierlei:

• Empfehlungen zur Verbesserung des Druckluftsystems identifizieren;
• Schulung des Anlagenpersonals in der richtigen Modellierung des aktuellen Systems; und
• Sagen Sie potenzielle Einsparungen mit dem Software-Tool DOE AIRMaster+ voraus.

Der Schwerpunkt der Bewertung lag auf der Druckluftversorgung, -verteilung und den Endanwendungen.

Der Ansatz für die ESA
Die Druckluft-ESA wurde während der Spitzenproduktion durchgeführt. Drei Stromlogger und zwei Drucklogger wurden mehr als eine Woche vor der Begutachtung an das Werk geschickt. Zu Beginn der Bewertung wurden die Logger entfernt und die Daten auf einen Computer heruntergeladen. Darüber hinaus wurden historische Daten aus einer früheren Studie verwendet, um die Produktionszeiten außerhalb der Spitzenzeiten (neun Monate) zu bestimmen. Gemeinsam verwendeten der DOE ESA-Experte und das Anlagenpersonal LogTool V2, um die Daten zu interpretieren und die Daten für den direkten Import in AIRMaster+ zu formatieren, ein kostenloses Online-Softwaretool, das Benutzern bei der Analyse des Energieverbrauchs und der Einsparmöglichkeiten in industriellen Druckluftsystemen hilft. In AIRMaster+ wurden Kompressorprofile entwickelt und ein Basislinien-Druckluftprofil erstellt.

Eine Erhebung zu Druckluftangebot und -bedarf wurde durchgeführt. Im Rahmen der „Trainingsbewertung“ erstellte das Anlagenpersonal unter Anleitung des DOE ESA-Experten eine Reihe von energieeffizienten Maßnahmen, um die Auswirkungen der einzelnen Maßnahmen zu bewerten. Letztendlich wurden diese Maßnahmen priorisiert, um die beste Wirkung der Verbesserungen zu erzielen. Es wurde eine Abschlusssitzung durchgeführt, um die Ergebnisse einer Reihe von Werksmitarbeitern vorzustellen, die von den vorgeschlagenen Verbesserungen betroffen sein könnten.

Allgemeine Beobachtungen potenzieller Chancen
Im folgenden Abschnitt werden die für eine weitere Untersuchung oder Umsetzung identifizierten Projekte kurz erörtert. Jedem Projekt – kurz-, mittel- oder langfristig – wird ein Qualifier zugeordnet. Diese Deskriptoren werden wie folgt identifiziert:

• Kurzfristig Möglichkeiten wären Maßnahmen, die als Verbesserung der Betriebspraktiken, Wartung von Ausrüstung oder relativ kostengünstige Maßnahmen oder Anschaffungen von Ausrüstung ergriffen werden könnten.

• Mittelfristig Gelegenheiten würden den Kauf zusätzlicher Geräte und/oder Änderungen am System erfordern. Es wäre notwendig, weitere Engineering- und Return-on-Investment-Analysen durchzuführen.

• Langfristig Gelegenheiten würden das Testen neuer Technologien und die Bestätigung der Leistungsfähigkeit dieser Technologien unter den Betriebsbedingungen der Anlage mit wirtschaftlicher Begründung erfordern, um die Investitionskriterien des Unternehmens zu erfüllen.

Kurz- und mittelfristige Chancen

• Systemluftdruck reduzieren: Derzeit wird der Systemdruck auf 105 psig geregelt, während die höchsten Druckanforderungen für die Endanwendung niedriger sind. Darüber hinaus lief der Luftkompressor mit variabler Drehzahl (VFD) im Teillastbereich sowie die beiden Luftkompressoren mit fester Drehzahl und variabler Verdrängung. Während der Bewertung wurde der VFD-Sollwert auf 95 psig gesenkt sowie die niedrige Geschwindigkeit von 30 Hertz auf 27 Hertz angepasst. Die Einsparungen bei dieser Gelegenheit wurden während der ESA realisiert. Wenn festgestellt wird, dass der Druck zusätzlich gesenkt werden könnte, sollte darauf geachtet werden, dass bei Auftreten eines Problems an einem einzelnen Verwendungspunkt mit dem neuen Systemdruck dieser Endverbrauchsdruckbedarf bewertet und Änderungen vorgenommen werden sollten, um den Druck zu beseitigen Tropfen durch die austretende Einlassleitung oder den Filter, Schmierstoffgeber, Regler (FLR). Es wird geschätzt, dass jährlich mehr als 99.000 Kilowattstunden oder 9.400 US-Dollar eingespart werden, mit einer sofortigen Kapitalrendite.

• Verringern Sie Luftlecks: Obwohl das Werk derzeit versucht, Druckluftlecks zu beheben, wird konservativ geschätzt, dass Druckluftlecks mehr als 10 Prozent des gesamten Anlagenbedarfs ausmachen. Während der ESA wurden einige deutliche und hörbare Luftlecks beobachtet, vor allem an den Depalettierern. Es wird geschätzt, dass während der Produktionsperioden, wenn der Luftdruck der Anlage 95 psig beträgt, mehr als 200 cfm an Luftlecks in der Anlage vorhanden sind. Es wird geschätzt, dass durch eine Reduzierung der Leckbelastung um 100 cfm bei einer Amortisationszeit von weniger als vier Monaten mindestens 73.000 kWh oder 6.900 USD pro Jahr eingespart werden könnten.

• Offenes Blasen entfernen (Zeile 4): Das U.S. Department of Energy (DOE) und die Compressed Air Challenge (CAC) erkennen offene Blasanwendungen als potenziell unangemessene Verwendung von Druckluft im Kompressorraum an. Die Wahl für die Verwendung von Druckluft in diesen Anwendungen liegt im Allgemeinen darin, dass sie leicht verfügbar und einfach zu verwenden ist, jedoch kostengünstigere Lösungen übersehen werden. Das CAC fördert die Verwendung von Druckluft nur dann, wenn eine Verbesserung der Sicherheit, erhebliche Produktivitätssteigerungen oder eine Reduzierung des Arbeitsaufwands zur Folge haben.

Das Werk in Hanford verwendet Luft, um die Dosen vor der Codierung auf den meisten Linien abzublasen. Diese Produktionsanwendungen sind perfekte Beispiele für DOE- und CAC-Zielprojekte, die in den meisten Fällen durch Druckluft mit niedrigerem Druck ersetzt werden können, wodurch die zugeführte Kraft zur Anwendung erhöht und die Druckluftmenge reduziert wird, die von den Druckluftkompressoren der Anlage benötigt wird oder ganz entfernt werden kann. Angenommen, die typische Viertel-Zoll-Abblasvorrichtung hat einen Luftzufuhrdruck von 200 Zoll WC in der Mitte des Luftstroms, eine Luftaustrittsgeschwindigkeit von mehr als 54.000 Fuß pro Minute (fpm) und einen Verbrauch von 14 bis 18 cfm von Kompressorraumleistung beträgt der Luftmassenstrom 1,32 Pfund pro Minute und die abgegebene Kraft errechnet sich zu 41.347 Newton Energie. Dieselbe Anwendung könnte durch eine 0,52-Zoll-Düsenbohrung mit einem Versorgungsdruck von 3 psi (Gebläse) und 52 cfm bei einer Luftaustrittsgeschwindigkeit von 35.900 fpm bei 78 Zoll WC ersetzt werden. Der Luftmassenstrom würde 3,85 Pfund Luft pro Minute und eine abgegebene Kraft von 52.611 Newton betragen. Die 3 psi-Gebläseversorgung würde dem Prozess 28 Prozent mehr Energie liefern als die Luftabblasvorrichtung der Anlage.

Es wird geschätzt, dass der einzelne Viertel-Zoll-Blow-Off der Waschmaschine der Linie 4 27 cfm Kompressorraumkapazität verbraucht. Bei der Begutachtung wurde festgestellt, dass dieser Antrag entfernt werden konnte. Es wird geschätzt, dass mehr als 6.800 kWh oder 648 US-Dollar pro Jahr eingespart wurden, indem das Abschalten der offenen Blasanwendung entfällt.

• Offenes Blasen entfernen (Vorcodierer): Wie in der oben genannten Gelegenheit erläutert, wird bei diesen Anwendungen im Allgemeinen Druckluft verwendet, weil sie leicht verfügbar und einfach zu verwenden ist, jedoch kostengünstigere Lösungen übersehen werden. Meistens wird der Codierer nach der Waschmaschine platziert und erfordert, dass die Dose vor dem Codieren trocken ist. In einigen Fällen wurde der Codierer vor der Waschmaschine platziert, wodurch das Abblasen der Dose entfällt. Diese Lösung sollte für alle Linien untersucht werden. Es wird geschätzt, dass bei einer Amortisationszeit von drei Monaten mehr als 23.000 kWh oder 2.300 USD pro Jahr eingespart werden könnten.

• Verdichterbetriebsreihenfolge ändern/Steuerung verbessern: Die Bewertung konnte nicht feststellen, wie langsam der mit VFD nachgerüstete Luftkompressor arbeiten konnte, obwohl vermutet wird, dass er auf 616 U/min gegenüber den aktuellen 900 U/min heruntergedreht werden könnte. Dies allein könnte sich in kurzer Zeit amortisieren, da der Luftkompressor bei steigendem Anlagenluftdruck keine Mindestdrehzahl laufen würde. Wenn Bedarfsreduzierungen implementiert werden, sollte die Regelstrategie überprüft werden, um sicherzustellen, dass die Einheiten mit fester Drehzahl immer mit 100 Prozent laufen, wobei die VFD-Einheit während der Spitzenproduktion innerhalb ihres Regelbereichs arbeitet. Wenn die beiden voll belasteten Luftkompressoren und der VFD bei minimaler Drehzahl immer noch den Anlagenbedarf überschreiten und der Druck ansteigt, ist es möglich, eine der Einheiten mit fester Drehzahl im „Low Demand Mode“ zu betreiben, so dass sie während einer festen Drehzahl geladen und entladen wird Gerät arbeitet zu 100 Prozent und der VFD arbeitet innerhalb seines vollen Turndowns auf 100 Prozent. Der VFD-Betrieb sollte auch während der produktionsschwachen Monate überprüft werden. Da energieeffiziente Nachrüstungen durchgeführt werden, wird empfohlen, die Kompressorsteuerungen zu evaluieren und abzustimmen. Obwohl einige Daten verfügbar sind, sollte die Anlage in die Überwachung sowohl der Leistung (kW) als auch des Drucks (psig) investieren. Es wird geschätzt, dass zusätzliche 24.483 kWh oder 2.400 US-Dollar pro Jahr eingespart werden könnten.

Management-Support
Del Monte Foods ist bestrebt, den Energieverbrauch in allen seinen Einrichtungen zu reduzieren. Der Bauleiter, Projektingenieur Richard Koch, hat vor und während der ESA volle Unterstützung geleistet. Koch ist Teil des „Energy Teams“ im Werk Hanford und hat sich der Verbesserung der Druckluftsystemeffizienz verschrieben.

Weitere Informationen zu Energieeinsparungsbewertungen durch das US-Energieministerium finden Sie auf der Website des Industrial Technologies Program (ITP) des DOE unter http://www1.eere.energy.gov/industry/index.html.