0 引言

壓縮空氣作為工廠重要?jiǎng)恿υ矗諌赫緦儆谲囬g高耗能工段。大量制造企業(yè)空壓站采用單機(jī)獨(dú)立控制模式，機(jī)組啟停、壓力調(diào)節(jié)依靠現(xiàn)場人員經(jīng)驗(yàn)操作，容易出現(xiàn)多機(jī)空載運(yùn)行、管網(wǎng)壓力波動(dòng)大、各機(jī)組負(fù)荷分配不均衡等現(xiàn)象，帶來電能浪費(fèi)、設(shè)備損耗加劇、運(yùn)維工作量大等現(xiàn)實(shí)問題。傳統(tǒng)人工值守模式難以適配生產(chǎn)負(fù)荷動(dòng)態(tài)變化，僅依靠設(shè)備本體控制無法實(shí)現(xiàn)整站能效優(yōu)化?？諌簷C(jī)集中控制系統(tǒng)依托邊緣調(diào)度算法、多機(jī)組聯(lián)鎖邏輯、數(shù)據(jù)采集監(jiān)測能力，實(shí)現(xiàn)多臺空壓機(jī)協(xié)同調(diào)度，成為新建及存量空壓站實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、簡化現(xiàn)場管理的重要技術(shù)路徑。陜西觀智科技結(jié)合多個(gè)工業(yè)現(xiàn)場實(shí)施案例，從工程痛點(diǎn)、系統(tǒng)架構(gòu)、核心功能、落地要點(diǎn)展開論述，為同類空壓站智能化改造提供工程參考。

1 傳統(tǒng)空壓站運(yùn)行主要工程痛點(diǎn)

1.1 機(jī)組運(yùn)行缺少統(tǒng)一調(diào)度，能耗損失突出

多臺空壓機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，各設(shè)備獨(dú)立執(zhí)行加卸載邏輯，缺少站級協(xié)同。生產(chǎn)用氣低谷階段，多臺設(shè)備同時(shí)空載運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生大量無效能耗；用氣高峰階段機(jī)組響應(yīng)無序，管網(wǎng)壓力區(qū)間拉寬，進(jìn)一步增加系統(tǒng)能耗。不同生產(chǎn)班次、節(jié)假日工況切換，人工操作存在滯后與遺漏，節(jié)能效果難以保障。

1.2 設(shè)備損耗不均衡，維保管理難度大

人工模式下優(yōu)先啟動(dòng)固定機(jī)組，部分設(shè)備長期高負(fù)荷運(yùn)行加速老化，其余設(shè)備長期待機(jī)閑置。各機(jī)組運(yùn)行時(shí)長、啟停頻次缺少統(tǒng)一統(tǒng)計(jì)，保養(yǎng)周期無法統(tǒng)一規(guī)劃，設(shè)備故障多依靠現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)，故障處置存在滯后，間接帶來生產(chǎn)供氣風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 依賴現(xiàn)場人工值守，管理成本偏高

空壓站需要運(yùn)維人員定期到現(xiàn)場完成啟停、調(diào)壓、狀態(tài)檢查，夜班、節(jié)假日值守壓力大。缺少遠(yuǎn)程監(jiān)測手段，管理人員無法實(shí)時(shí)掌握整站壓力、能耗、設(shè)備故障狀態(tài)，整體管理模式較為粗放。

1.4 能耗數(shù)據(jù)割裂，無法量化節(jié)能成效

空壓機(jī)用電數(shù)據(jù)混雜在車間總負(fù)荷當(dāng)中，缺少單臺、整站能耗獨(dú)立統(tǒng)計(jì)，無法量化空壓系統(tǒng)能耗水平，難以支撐工廠能源分析與優(yōu)化工作。

2 空壓機(jī)集中控制系統(tǒng)整體架構(gòu)

整套系統(tǒng)分為現(xiàn)場采集層、邊緣聯(lián)控層、平臺管理層，兼容不同品牌新舊空壓機(jī)，改造場景以利舊原有主機(jī)設(shè)備為主，不需要大規(guī)模更換機(jī)組本體。

現(xiàn)場采集層部署信號采集模塊、壓力傳感單元、能耗采集單元，通過通訊接口讀取空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)，采集運(yùn)行狀態(tài)、加載卸載狀態(tài)、排氣壓力、溫度、故障代碼、用電數(shù)據(jù)等信息。

邊緣聯(lián)控層作為整套系統(tǒng)控制核心，部署本地調(diào)度邏輯，完成多機(jī)組負(fù)荷分配、壓力閉環(huán)控制、機(jī)組輪換聯(lián)鎖。即使上層平臺斷開，邊緣端依舊可以獨(dú)立完成空壓站自動(dòng)控制，保障供氣連續(xù)穩(wěn)定。

平臺管理層實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)可視化、能耗統(tǒng)計(jì)分析、故障告警推送、運(yùn)維臺賬管理、報(bào)表輸出，支持內(nèi)網(wǎng)訪問，完成空壓站集中化管理。陜西觀智科技可根據(jù)現(xiàn)場空壓站規(guī)模、設(shè)備型號差異完成邏輯適配與二次調(diào)試。

3 系統(tǒng)核心工程功能

3.1 多機(jī)組智能協(xié)同調(diào)度，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗

系統(tǒng)根據(jù)管網(wǎng)實(shí)際用氣負(fù)荷，自動(dòng)分配變頻、工頻機(jī)組運(yùn)行配比，優(yōu)先使用變頻機(jī)組應(yīng)對小幅用氣波動(dòng)，工頻機(jī)組承擔(dān)基礎(chǔ)供氣負(fù)荷。采用窄壓力帶穩(wěn)壓控制，縮小管網(wǎng)壓力波動(dòng)范圍，減少無效產(chǎn)氣，降低空載運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)整站層面的能耗優(yōu)化。

3.2 按需啟停，適配多工況生產(chǎn)模式

結(jié)合管網(wǎng)壓力閾值、生產(chǎn)時(shí)段邏輯，系統(tǒng)自動(dòng)完成機(jī)組增機(jī)、減機(jī)、休眠輪換。生產(chǎn)高峰自動(dòng)投入更多機(jī)組，生產(chǎn)低谷自動(dòng)削減運(yùn)行臺數(shù)，適配兩班倒、三班倒、節(jié)假日停工等多種生產(chǎn)工況，做到按需供氣。

3.3 機(jī)組均衡輪換，延緩設(shè)備老化

系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)每臺空壓機(jī)累計(jì)運(yùn)行時(shí)長、啟停次數(shù)，通過調(diào)度算法均衡各機(jī)組工作負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)設(shè)備輪換運(yùn)行，避免單臺設(shè)備長期過載。同時(shí)記錄設(shè)備運(yùn)行臺賬，輸出保養(yǎng)提醒，幫助運(yùn)維人員合理安排維保計(jì)劃，延長設(shè)備使用壽命。

3.4 故障聯(lián)鎖保護(hù)，保障供氣連續(xù)性

針對高溫、過載、通訊異常等故障，系統(tǒng)產(chǎn)生分級告警，同時(shí)自動(dòng)將故障機(jī)組退出運(yùn)行隊(duì)列，調(diào)度備用機(jī)組投入工作，降低單臺設(shè)備故障造成供氣中斷的風(fēng)險(xiǎn)。系統(tǒng)支持自動(dòng)、手動(dòng)模式切換，檢修調(diào)試階段可切至手動(dòng)模式單獨(dú)操作單臺設(shè)備。

3.5 集中監(jiān)測與能耗數(shù)據(jù)分析

集中展示各空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)單臺及整站能耗，生成日、月、季度運(yùn)行報(bào)表，為工廠能源管理提供真實(shí)的數(shù)據(jù)依據(jù)，便于評估系統(tǒng)運(yùn)行及節(jié)能效果。

4 新建與改造項(xiàng)目實(shí)施要點(diǎn)

新建空壓站可同步配套集中控制系統(tǒng)，前期完成機(jī)組配比、控制邏輯規(guī)劃，設(shè)備投運(yùn)即可實(shí)現(xiàn)智能化集群管控。存量空壓站改造重點(diǎn)做好設(shè)備通訊兼容性測試，根據(jù)現(xiàn)場接口條件選擇采集方案，盡量減少對原有生產(chǎn)的干擾。

項(xiàng)目實(shí)施前期梳理空壓站用氣特征、壓力工藝要求、機(jī)組性能參數(shù)，合理設(shè)定壓力區(qū)間、輪換策略、告警閾值，避免調(diào)度邏輯與現(xiàn)場生產(chǎn)工藝沖突。調(diào)試階段重點(diǎn)驗(yàn)證邊緣脫機(jī)運(yùn)行、故障切換、機(jī)組輪換邏輯，完成多工況模擬測試。陜西觀智科技可為項(xiàng)目提供方案設(shè)計(jì)、硬件配套、現(xiàn)場調(diào)試、技術(shù)支撐一體化服務(wù)。

5 結(jié)語

空壓機(jī)集中控制系統(tǒng)改變空壓站單機(jī)獨(dú)立、人工粗放管理模式，依靠站級協(xié)同調(diào)度實(shí)現(xiàn)按需供氣，在降低空壓站電能消耗的同時(shí)，減少現(xiàn)場人工值守壓力，均衡設(shè)備損耗，提升空壓站整體運(yùn)維水平。該方案既適用于新建工廠空壓站成套部署，也適合存量制造企業(yè)空壓站智能化升級，具備較好的工程應(yīng)用價(jià)值。陜西觀智科技擁有工業(yè)空壓站智能化項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，可面向不同規(guī)模工廠輸出適配的空壓站集中控制解決方案。