以空壓機(jī)為代表的動力中心是制造型企業(yè)非常重要的組成部分，也是企業(yè)能耗管理重點所在。正是因其特殊性和代表性，動力中心的“智能化”升級，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)升級轉(zhuǎn)型的第一步和最佳“切入點”。

    “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、計算、控制、存儲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、管道的計算儀，用氣末端的壓力變送器等設(shè)備運行參數(shù)，再使用網(wǎng)線、Wifi或4G等方式，把采集到的運行參數(shù)上報到部署在控制機(jī)柜中的MixIOT平臺，通過MixIOT的動態(tài)配載（Dynaload）功能運用科學(xué)的算法計算最優(yōu)空壓機(jī)組配載策略，控制空壓機(jī)運行狀態(tài)。MixIOT對氣站設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行呈現(xiàn)、監(jiān)控、統(tǒng)計、存儲、預(yù)警，通過大數(shù)據(jù)分析，對空壓機(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平臺處理后的數(shù)據(jù)上報到云平臺，使用電腦、手機(jī)app對智慧氣站進(jìn)行遠(yuǎn)程管理空壓機(jī)運行狀態(tài)。

    某傳感器制造公司項目改造案例

    實施前客戶氣站狀況：

    主要有4個廠房，每個廠房獨立使用一臺變頻空壓機(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)。四線廠房完全獨立，因此，四個廠房可以默認(rèn)為是相互獨立用氣。

    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)出氮氣供黑料罐和戊烷罐使用，末端氣壓基本只需保持在0.2MPa以上即可。

    每個車間氣站主要由1臺空壓機(jī)+2個儲氣罐+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，功率：55kW。2、空壓機(jī)儲氣罐：4個，容積：2m3。3、氮氣儲氣罐：4個，容積：2m3。4、電能表：4個，一臺空壓機(jī)配一個電表。5、用氣末端壓力：分為生產(chǎn)用氣和氮氣，生產(chǎn)用氣直接使用壓縮空氣；氮氣是將壓縮空氣經(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）氮氣末端：

    ●一線，直接讀取兩個黑料罐壓力；

    ●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)時開機(jī)，停產(chǎn)時關(guān)機(jī)。2、戊烷罐、黑料罐，生產(chǎn)時開機(jī)，停產(chǎn)時需保證罐內(nèi)壓力不處于負(fù)壓狀態(tài)，因此需實時監(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)，給各個車間提供生產(chǎn)用氣和氮氣原料輸入，車間不生產(chǎn)時，生產(chǎn)用氣可關(guān)閉，但氮氣末端壓力，即使不生產(chǎn)時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，用于保證氮氣末端壓力正常，停產(chǎn)狀態(tài)下，黑料罐和戊烷罐消耗氮氣極少。車間7:50-19:00屬于上班時間，夜間不生產(chǎn)；并且車間換線時間較長（大約1-2小時），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。因此，實時監(jiān)控氮氣末端壓力，壓力正常時關(guān)閉空壓機(jī)，接近異常時，開啟空壓機(jī)，對于節(jié)能降耗有很大的幫助。

    客戶氣站能耗分析如圖3。

    圖3為項目實施前一線空壓機(jī)10天電量消耗和運行情況，可以很明顯地看出空壓機(jī)24小時都處于開機(jī)運行狀態(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)時也有較多的時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。根據(jù)現(xiàn)場了解到，停產(chǎn)或換線時，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)充氮氣罐氣體即可，但因為無法實時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)房人員無法實時確認(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，本次項目主要針對第四種原因制定具體解決方案。

    針對該客戶的具體方案：

    通過上述分析，要優(yōu)化當(dāng)前氣站提高利用率，主要需解決一個方面的問題，即供需不平衡導(dǎo)致的浪費問題。增加系統(tǒng)自動控制功能，實時監(jiān)控每個氣站黑料罐、戊烷罐的末端壓力，當(dāng)產(chǎn)線停產(chǎn)時，自動關(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，系統(tǒng)自動開啟空壓機(jī)，及時補(bǔ)充末端氮氣，保證末端壓力正常。

    由此形成的針對該客戶的具體控制策略如表2。

    項目實施后節(jié)能效果：

    圖4是對一線夜間空壓機(jī)自動控制后的電量曲線圖。

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

    圖5是一線空壓機(jī)狀態(tài)和氮氣末端壓力曲線圖，系統(tǒng)根據(jù)夜間氮氣末端壓力，自動對空壓機(jī)進(jìn)行開關(guān)機(jī)控制，保證氮氣末端壓力保持在正常范圍。

    通過系統(tǒng)的自動控制，大大減少了空壓機(jī)的運行時間，有效的保證了氮氣末端壓力的正常，在安全和節(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)運行來保證氮氣末端壓力正常的問題，通過實時監(jiān)測和自動控制，做到了既保證氮氣末端壓力正常，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。

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

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