ES360在空壓站節(jié)能控制中的應(yīng)用淺析

武彩霞

【摘要】壓縮空氣是僅次于電力的第二大動(dòng)力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，由于其方便易得、無(wú)污染、安全可靠等特點(diǎn)，在石油、化工、冶金、電力、機(jī)械、輕工等幾乎所有行業(yè)中被廣泛使用。然而壓縮空氣也是一種昂貴的能量來(lái)源，首先必須將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，其次，再轉(zhuǎn)換為空氣能量，作為能量轉(zhuǎn)換角色壓縮機(jī)卻是事實(shí)上的耗電大戶，基于大量測(cè)量而得出的結(jié)論：生產(chǎn)壓縮空氣的耗電量可占整個(gè)工廠多達(dá)30%的耗電量，壓縮空氣系統(tǒng)的自動(dòng)化和節(jié)能系統(tǒng)日益成為目前行業(yè)的主流方向。本文通過(guò)實(shí)際的生產(chǎn)摸索和實(shí)踐，對(duì)空壓機(jī)節(jié)能提出了可行性的建議。

【關(guān)鍵詞】空壓機(jī)；節(jié)能控制；加載率

1、概述

節(jié)能工作一直是國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，也是企業(yè)降低成本的有效手段，推進(jìn)節(jié)能技術(shù)進(jìn)步，降低單位產(chǎn)值能耗和單位產(chǎn)品能耗是一項(xiàng)重要的工作。壓縮空氣是生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿?。空壓站產(chǎn)生的壓縮空氣擔(dān)負(fù)著全公司氣動(dòng)設(shè)備及儀器儀表的動(dòng)力供給任務(wù)。空壓機(jī)運(yùn)行狀況的好壞，對(duì)生產(chǎn)有重大影響。一旦壓縮空氣停止供給，或提供的空氣質(zhì)量不能滿足生產(chǎn)的要求，將會(huì)出現(xiàn)停產(chǎn)或生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行，必將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染，甚至發(fā)生安全事故。因此，如何保證空壓機(jī)的正常運(yùn)行、提高運(yùn)行效率、節(jié)約能源、保證安全，是必須解決的一個(gè)重要問(wèn)題。當(dāng)前，世界社會(huì)已進(jìn)入信息化時(shí)代，如何跟上世界發(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)，使壓縮空氣系統(tǒng)研究比過(guò)去更上一個(gè)臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、信息化、智能化，是發(fā)展的必然趨勢(shì)。ES360在空壓機(jī)節(jié)能控制能為空壓的節(jié)能提供保障，同時(shí)也能為企業(yè)提供安全穩(wěn)定的壓縮空氣。

2、工廠實(shí)例：空壓站現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況及問(wèn)題描述

空壓機(jī)是廠礦企業(yè)的必備設(shè)備，主要用來(lái)提供源源不斷的壓縮空氣，例如給氣動(dòng)閥供氣，為氣體送料提供氣源。空壓機(jī)有很多種類，如螺桿式空壓機(jī)、活塞式空壓機(jī)、離心式空壓機(jī)、渦旋式空壓機(jī)等。螺桿式空壓機(jī)在很多行業(yè)和場(chǎng)合得到廣泛的運(yùn)用，在其控制中采用加載-卸載閥來(lái)控制空壓機(jī)的供氣。由于用氣設(shè)備的工作周期或是生產(chǎn)工藝的差別，使得用氣量發(fā)生波動(dòng)，有時(shí)會(huì)造成空壓機(jī)頻繁加載、卸載?？諌簷C(jī)卸載后仍然運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅浪費(fèi)電能而且增加設(shè)備的機(jī)械磨損。金牛玻纖公司的空壓站目前共安裝有7臺(tái)阿特拉斯·科普柯空氣壓縮機(jī)。單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)存在的主要問(wèn)題如下：

1、壓力不穩(wěn)定

加卸載單臺(tái)控制，由于用氣量變化大，系統(tǒng)壓力忽高忽低，影響了用氣效率，同時(shí)也影響了產(chǎn)氣效率。

2、能源浪費(fèi)

一般情況下，用氣量變化時(shí)，人工操作確定開(kāi)?？諌簷C(jī)的臺(tái)數(shù)，為了滿足正常生產(chǎn)用氣需求，開(kāi)啟4臺(tái)壓縮機(jī)，空壓站內(nèi)的壓力需要保證空壓機(jī)側(cè)最低壓力0.66MPa，最高壓力0.8MPa，空壓機(jī)單臺(tái)控制加卸載，取壓點(diǎn)為空壓機(jī)的出氣口處，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察統(tǒng)計(jì)，其中一臺(tái)壓縮機(jī)的卸載率為25%左右，這樣，空壓機(jī)可能存在長(zhǎng)期空載運(yùn)行，或頻繁的加卸載運(yùn)行，造成了大量能源的浪費(fèi)和機(jī)器各零件壽命的縮短。

3、安全可靠性差

空壓機(jī)運(yùn)行情況和故障信息全靠操作人員定時(shí)的抄表，或者經(jīng)驗(yàn)判斷。這種原始的操作方法非常地不可靠，特別是空壓機(jī)內(nèi)部工況無(wú)法科學(xué)判斷和管理，在系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題后，無(wú)法保證快速查找機(jī)器故障，不能及時(shí)地反應(yīng)機(jī)器的運(yùn)行狀況。先進(jìn)的空壓機(jī)雖然有本機(jī)的控制系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)，自動(dòng)化程度也比較高，但在無(wú)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，若發(fā)生故障，安全得不到保障，事先無(wú)法預(yù)見(jiàn)故障，事后故障原因難以查找。

4、機(jī)器壽命受影響

由于各臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間的不均勻，機(jī)器頻繁加卸載，造成機(jī)器空轉(zhuǎn)磨損設(shè)備，加上管理不善，維護(hù)不善，都會(huì)造成機(jī)器的磨損增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及到壓縮機(jī)的使用壽命。

5、空氣系統(tǒng)供氣管網(wǎng)維護(hù)困難

由于生產(chǎn)區(qū)分散，離空壓機(jī)房距離長(zhǎng)，高度差大，管網(wǎng)布置縱橫交錯(cuò)，錯(cuò)綜復(fù)雜，如果某處出現(xiàn)故障或壓縮空氣泄漏則難以查找，也難以維護(hù)。同時(shí)生產(chǎn)的安全性、可靠性、高效性都不能得以保障。

3、解決方案：增加控制單元：ES360中央控制器

ES360中央控制器，通過(guò)壓力信號(hào)采集單元和通訊線纜等將空壓機(jī)的參數(shù)接入到控制系統(tǒng)中。其中ES360中央控制器作為控制的主要部分，控制七臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行，這樣既滿足了空壓機(jī)對(duì)電源系統(tǒng)的要求，又避免了設(shè)備的頻繁加載與卸載。在能滿足生產(chǎn)車間需要的基礎(chǔ)上節(jié)約了設(shè)備投資。該控制系統(tǒng)主要由三個(gè)控制單元組成：CAN網(wǎng)絡(luò)、ES360控制器、壓力信號(hào)采集單元，其中在CAN網(wǎng)絡(luò)組建中要求將ES360的通訊端口與空壓機(jī)電腦主板的各個(gè)通訊端口用屏蔽電纜相連接，再給空壓機(jī)分配不同的地址，組成控制系統(tǒng)。ES306控制系統(tǒng)改造后可實(shí)現(xiàn)以下功能：空壓機(jī)系統(tǒng)的集中控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括對(duì)運(yùn)行的空壓機(jī)的運(yùn)行、停止?fàn)顟B(tài)，故障報(bào)警和運(yùn)行時(shí)的重要參數(shù)進(jìn)行記錄；優(yōu)化空壓系統(tǒng)的使用模式，根據(jù)系統(tǒng)需求壓力進(jìn)行加卸載控制，并在設(shè)定時(shí)間內(nèi)啟?？諌簷C(jī)，優(yōu)化壓縮空氣控制系統(tǒng)，使各臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間均勻，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的；提高運(yùn)行的可靠性；具有數(shù)據(jù)庫(kù)功能，對(duì)空壓系統(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行記錄，方便對(duì)系統(tǒng)的掌握分析，無(wú)需人工干預(yù)。一旦發(fā)生異常，操作人員可以通過(guò)中央控制器上的監(jiān)控畫面用觸屏來(lái)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行參數(shù)設(shè)定或發(fā)出控制指令，空壓機(jī)得到命令后即可啟動(dòng)或者停止，操作簡(jiǎn)單，最大限度的保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，取壓點(diǎn)采用后序管路壓力，這樣，一方面系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的用氣量，需多少制多少，減少了卸載時(shí)的空轉(zhuǎn)消耗；另一方面因?yàn)閴毫κ冀K保持在原來(lái)的加載壓力（即現(xiàn)場(chǎng)需求的壓力下限），從而使空壓機(jī)始終處于最經(jīng)濟(jì)的節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)。

4、應(yīng)用效果分析

空壓機(jī)載荷運(yùn)行時(shí)間與總運(yùn)行時(shí)間的比例稱為空壓機(jī)的加載率，是衡量空壓機(jī)運(yùn)行效率的主要參數(shù)，加載率越大空壓機(jī)效率越高，產(chǎn)生同樣量的壓縮空氣耗電量越低。

自2012年1月至2013年5月的空壓機(jī)的加卸載數(shù)據(jù)如下圖所示（數(shù)據(jù)來(lái)源：動(dòng)力保障部），計(jì)算7臺(tái)平均加載率自2012年10月份使用ES360控制系統(tǒng)以來(lái)，較2012年1至9月份平均加載率，提高了9.23個(gè)百分點(diǎn)。結(jié)果與ES360控制系統(tǒng)，以提高空壓系統(tǒng)的整體加載率達(dá)到降低電量消耗的原理相符合。

系統(tǒng)改造之后一年空壓站用電可為公司節(jié)約28萬(wàn)度電能，按平均電費(fèi)0.6元/KWH計(jì)算，一年即可節(jié)省16.8萬(wàn)元。空壓機(jī)集中控制改造實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)系統(tǒng)的集中控制和監(jiān)測(cè)，達(dá)到了節(jié)能顯著效果，并且提高了工作效率；同時(shí)延長(zhǎng)了設(shè)備及耗材的使用壽命，減少了設(shè)備的維修量和維護(hù)費(fèi)用。

5、結(jié)束語(yǔ)

ES360控制系統(tǒng)在我公司空壓站節(jié)能控制中確實(shí)發(fā)揮了作用，為公司節(jié)能減排作出了突出的貢獻(xiàn)，也為利用信息化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)節(jié)支降耗，降低生產(chǎn)成本提供了很好的案例。

參考文獻(xiàn)

[1] Compressed Air Manual - Edition 7 （2010）