以空壓機(jī)為代表的動(dòng)力中心是制造型企業(yè)非常重要的組成部分，也是企業(yè)能耗管理重點(diǎn)所在。正是因其特殊性和代表性，動(dòng)力中心的“智能化”升級(jí)，已被看作是傳統(tǒng)制造企業(yè)擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型的第一步和最佳“切入點(diǎn)”。

    “智慧氣站”解決方案的核心是基于數(shù)字化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)的，集成了通訊、采集、計(jì)算、控制、存儲(chǔ)等功能的壓縮空氣全方位管理。有各種控制機(jī)柜部署在氣站現(xiàn)場，使用物聯(lián)工業(yè)網(wǎng)關(guān)適配器Aprus采集空壓機(jī)的控制器與電能表、管道的計(jì)算儀，用氣末端的壓力變送器等設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，再使用網(wǎng)線、Wifi或4G等方式，把采集到的運(yùn)行參數(shù)上報(bào)到部署在控制機(jī)柜中的MixIOT平臺(tái)，通過MixIOT的動(dòng)態(tài)配載（Dynaload）功能運(yùn)用科學(xué)的算法計(jì)算最優(yōu)空壓機(jī)組配載策略，控制空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。MixIOT對(duì)氣站設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行呈現(xiàn)、監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)、存儲(chǔ)、預(yù)警，通過大數(shù)據(jù)分析，對(duì)空壓機(jī)組優(yōu)化策略進(jìn)行更合理的調(diào)整和優(yōu)化。通過路由器將MixIOT平臺(tái)處理后的數(shù)據(jù)上報(bào)到云平臺(tái)，使用電腦、手機(jī)app對(duì)智慧氣站進(jìn)行遠(yuǎn)程管理空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

    某傳感器制造公司項(xiàng)目改造案例

    實(shí)施前客戶氣站狀況：

    主要有4個(gè)廠房，每個(gè)廠房獨(dú)立使用一臺(tái)變頻空壓機(jī)，一線、二線、三線廠房之間管道是互通的，廠房與廠房之間的管道中間裝有閥門，為常閉狀態(tài)。四線廠房完全獨(dú)立，因此，四個(gè)廠房可以默認(rèn)為是相互獨(dú)立用氣。

    空壓機(jī)產(chǎn)生壓縮空氣主要用于兩部分：

    1、車間生產(chǎn)用氣，提供車間設(shè)備用氣，氣壓需保持在0.75MPa左右。2、給制氮機(jī)供氣，生產(chǎn)出氮?dú)夤┖诹瞎藓臀焱楣奘褂茫┒藲鈮夯局恍璞３衷?.2MPa以上即可。

    每個(gè)車間氣站主要由1臺(tái)空壓機(jī)+2個(gè)儲(chǔ)氣罐+1根生產(chǎn)用氣管道+1根制氮用氣管道組成，具體情況如下：

    1、空壓機(jī)：4臺(tái)，功率：55kW。2、空壓機(jī)儲(chǔ)氣罐：4個(gè)，容積：2m3。3、氮?dú)鈨?chǔ)氣罐：4個(gè)，容積：2m3。4、電能表：4個(gè)，一臺(tái)空壓機(jī)配一個(gè)電表。5、用氣末端壓力：分為生產(chǎn)用氣和氮?dú)?，生產(chǎn)用氣直接使用壓縮空氣；氮?dú)馐菍嚎s空氣經(jīng)過制氮機(jī)后分離出用于黑料罐和戊烷罐。（1）生產(chǎn)用氣：壓力直接讀取空壓機(jī)排氣壓力。（2）氮?dú)饽┒耍?/p>

    ●一線，直接讀取兩個(gè)黑料罐壓力；

    ●二線，增加壓力變送器，讀取戊烷罐末端壓力。

    ●三線，直接讀取三個(gè)黑料罐壓力，增加壓力變送器，讀取戊烷罐末端壓力。

    ●四線，增加壓力變送器，讀取黑料罐和戊烷罐共用主管道末端壓力。

    使用壓縮空氣的主要生產(chǎn)設(shè)備：

    1、雙帶機(jī)、帶鋸機(jī)、碼垛機(jī)、涼床，生產(chǎn)時(shí)開機(jī)，停產(chǎn)時(shí)關(guān)機(jī)。2、戊烷罐、黑料罐，生產(chǎn)時(shí)開機(jī)，停產(chǎn)時(shí)需保證罐內(nèi)壓力不處于負(fù)壓狀態(tài)，因此需實(shí)時(shí)監(jiān)控進(jìn)行補(bǔ)充壓縮空氣，接線圖如圖2。

    每條線氣站主要耗電設(shè)備如表1。

    上述空壓機(jī)都是變頻空壓機(jī)，給各個(gè)車間提供生產(chǎn)用氣和氮?dú)庠陷斎耄囬g不生產(chǎn)時(shí)，生產(chǎn)用氣可關(guān)閉，但氮?dú)饽┒藟毫Γ词共簧a(chǎn)時(shí)也需要保證末端壓力正常。因此，車間空壓機(jī)需保持24H開啟，用于保證氮?dú)饽┒藟毫φ?，停產(chǎn)狀態(tài)下，黑料罐和戊烷罐消耗氮?dú)鈽O少。車間7:50-19:00屬于上班時(shí)間，夜間不生產(chǎn)；并且車間換線時(shí)間較長（大約1-2小時(shí)），以及白天不生產(chǎn)的情況。這些情況下，一直將空壓機(jī)保持開啟狀態(tài)存在很大的能耗浪費(fèi)。因此，實(shí)時(shí)監(jiān)控氮?dú)饽┒藟毫Γ瑝毫φr(shí)關(guān)閉空壓機(jī)，接近異常時(shí)，開啟空壓機(jī)，對(duì)于節(jié)能降耗有很大的幫助。

    客戶氣站能耗分析如圖3。

    圖3為項(xiàng)目實(shí)施前一線空壓機(jī)10天電量消耗和運(yùn)行情況，可以很明顯地看出空壓機(jī)24小時(shí)都處于開機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，即使夜間停產(chǎn)，為保證黑料罐、戊烷罐壓力正常，空壓機(jī)仍然開啟著，并且一直處于加載狀態(tài)，每小時(shí)大約有33kW·h的電量損耗。另外，從上圖還可以看出，白天生產(chǎn)時(shí)也有較多的時(shí)間處于換線或者停產(chǎn)狀態(tài)，但空壓機(jī)也是開啟著，并一直處于加載狀態(tài)，造成電量的浪費(fèi)。根據(jù)現(xiàn)場了解到，停產(chǎn)或換線時(shí)，基本只需要保證黑料罐、戊烷罐壓力正常即可，生產(chǎn)不需要用氣，而黑料罐和戊烷罐在停產(chǎn)狀態(tài)下用氣量極少，只需偶爾補(bǔ)充氮?dú)夤逇怏w即可，但因?yàn)闊o法實(shí)時(shí)把控黑料罐和戊烷罐末端壓力，為保證安全和后續(xù)正常生產(chǎn)，所以只能一直將空壓機(jī)開啟，保證充足供氣。另外換線或停產(chǎn)狀態(tài)下，產(chǎn)線沒有關(guān)閉生產(chǎn)用氣閥門的習(xí)慣，導(dǎo)致壓縮空氣一直經(jīng)過生產(chǎn)管道被排放，因此，管道壓力一直無法達(dá)到卸載壓力要求，空壓機(jī)一直處于加載狀態(tài)。

    通常情況下，造成氣站有效利用率較低的原因一般分為以下四種：

    1、空壓機(jī)本身配置參數(shù)不匹配原因；

    2、設(shè)備維護(hù)不到位，或維保不及時(shí)導(dǎo)致；

    3、設(shè)備、管道規(guī)劃不合理，及管道密封不好，有漏氣現(xiàn)象存在發(fā)生；

    4、生產(chǎn)現(xiàn)場用氣與氣站機(jī)房人員無法實(shí)時(shí)確認(rèn)現(xiàn)場用氣，以至供需不平衡導(dǎo)致。

    根據(jù)現(xiàn)場情況和客觀條件限制，本次項(xiàng)目主要針對(duì)第四種原因制定具體解決方案。

    針對(duì)該客戶的具體方案：

    通過上述分析，要優(yōu)化當(dāng)前氣站提高利用率，主要需解決一個(gè)方面的問題，即供需不平衡導(dǎo)致的浪費(fèi)問題。增加系統(tǒng)自動(dòng)控制功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)氣站黑料罐、戊烷罐的末端壓力，當(dāng)產(chǎn)線停產(chǎn)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉空壓機(jī)，當(dāng)監(jiān)控到黑料罐、戊烷罐的末端壓力接近最低值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開啟空壓機(jī)，及時(shí)補(bǔ)充末端氮?dú)?，保證末端壓力正常。

    由此形成的針對(duì)該客戶的具體控制策略如表2。

    項(xiàng)目實(shí)施后節(jié)能效果：

    圖4是對(duì)一線夜間空壓機(jī)自動(dòng)控制后的電量曲線圖。

    控制前，空壓機(jī)夜間每小時(shí)耗電大約33kW·h，控制后，空壓機(jī)夜間每小時(shí)耗電大約2kW·h左右。大約平均每小時(shí)減少30kW·h的耗電。一般夜間停產(chǎn)時(shí)間大約為10-12個(gè)小時(shí)，取平均值11小時(shí)。因此，一臺(tái)空壓機(jī)一晚可節(jié)約用電30×11=330kW·h，一臺(tái)空壓機(jī)一個(gè)月僅夜間可節(jié)約電量近10000kW·h。

    圖5是一線空壓機(jī)狀態(tài)和氮?dú)饽┒藟毫η€圖，系統(tǒng)根據(jù)夜間氮?dú)饽┒藟毫?，自?dòng)對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行開關(guān)機(jī)控制，保證氮?dú)饽┒藟毫Ρ３衷谡７秶?/p>

    通過系統(tǒng)的自動(dòng)控制，大大減少了空壓機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，有效的保證了氮?dú)饽┒藟毫Φ恼＃诎踩凸?jié)能上達(dá)到統(tǒng)一。

    二、三、四線節(jié)能前與一線情況一樣，將自動(dòng)控制擴(kuò)展至二、三、四線后，停產(chǎn)狀態(tài)下的節(jié)能效果也有了較大的提升，解決了空壓機(jī)在停產(chǎn)狀態(tài)下依舊要持續(xù)運(yùn)行來保證氮?dú)饽┒藟毫φ５膯栴}，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和自動(dòng)控制，做到了既保證氮?dú)饽┒藟毫φ?，且減少空壓機(jī)無效做功的問題。以下為其它三條線節(jié)能后的效果曲線圖。

    本項(xiàng)目未實(shí)施前，每臺(tái)空壓機(jī)日耗電量大約在1000kW·h，即4臺(tái)空壓機(jī)月耗電約120000kW·h。項(xiàng)目實(shí)施后，每臺(tái)空壓機(jī)每日大約可節(jié)電330kW·h，即4臺(tái)空壓機(jī)月節(jié)電可達(dá)40000kW·h，節(jié)電率約30%。

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