空壓機節能智能化聯控系統
壓縮空氣作為工業生產過程中重要的二次能源,其本身的特性有著其它能源無可替代的作用。但在實際生產過程中,大部分壓縮空氣都因人為簡單調節或不適當的系統調節而以不可用的熱量、摩擦、誤用或噪音的形式損失掉。據資料分析,至少40%以上的壓縮空氣都以不適當的使用方式浪費掉。
杭州三勤慧邦科技有限公司與MAC公司聯手合作,逐步研發完善目前國際上先進的專業的空壓機節能智能化聯控系統,可提升空壓機的運行效率,可實現節能、實時監控、數據采集、降低維護成本。該聯控系統在歐美市場有著十幾年的使用經驗,目前在歐美有超過一萬個的成功案例。MAC公司有著數十年的空壓機控制器和空壓機聯控系統的研發、生產經驗,深厚的技術積累和沉淀、專業的背景使得該節能聯控系統處于世界領先,是目前空壓機聯控節能領域最專業的公司。
一、空壓機節能智能化聯控系統的主要功能:
該系統可實現對整個工廠壓縮空氣系統中的所有空壓機和所有干燥機以及其它空壓系統輔助設備進行智能化控制,可根據生產現場實際壓力需求,通過基于主控和輔助控制設備在控制過程中,合理利用空壓機資源,根據現場實際壓力需求自動匹配出最理想的供氣平衡狀態,最終實現對空壓機系統的整體節能和實時監控,同時確保正常生產,減少人工操作失誤,降低空壓機的維護成本,延長空壓機使用壽命。
功能 1:節能
a) 壓力最優化節能
實現空壓機系統壓力智能化自動調節,保持與實際生產壓力需求的平衡一致,主控設備可以將系統內的所有空壓機控制工作在同一個壓力帶,極大地改善了以往的層疊式控制方式下的能耗情況,按照排氣壓力每減小1bar,即可節能7%的計算公式,從單壓力帶來說,結合實際情況,其節省的能量將會較為可觀。
b) 控制最優化節能
l 減少空壓機啟動次數
l 增加空壓機的待機時間
l 合理配置空壓機資源
l 通過系統內計劃時間表來從容的進行壓力自動變更
l 減少人力成本
c) 防泄露最優化節能
通過壓力預投入功能,可以在不用氣的時間段停掉所有的空壓機,在上班前規定的時間內,指定一臺或幾臺預先補氣,保證生產需要,避免為了彌補夜間的泄露,而不間斷打氣造成的浪費。
功能2:自動監控
- 實現空壓系統智能自動化控制,自動控制空壓機的啟動/停止,加載/卸載,避免人為因素的誤操作帶來的不經濟和危害
- 自動檢測排氣壓力、故障等常用參數,整個系統可實現遠程監測和自動控制
- 一套設備最多可同時控制24臺空壓機合理運行。
二、系統控制原理
- 將4~20mA高精度壓力傳感器,安裝在儲氣罐上或是可以客觀反映管網壓力的地方,將采集回的壓力信號接入節能聯控終端
- 每臺空壓機通過一個小型接口模塊,與系統連接
- 每臺干燥機由系統內置的繼電器進行控制
- 系統通過預留的以太網接口,接入客戶端服務器,實現以太網上位機軟件連接
系統將壓力傳感器傳輸回來的壓力信號,作為整個管網的系統壓力,將以此壓力的變化為依據,對所有空壓機進行有順序的加/卸載或啟動/停機操作。所有空壓機的加載/卸載序列都由系統管理及控制,當系統檢測到用氣量增大,管網壓力降低時,將會自動選擇一臺或多臺最適合的空壓機進行加載,補充輸出氣量;當系統檢測到用氣量減小,管網壓力增加時,將會自動選擇一臺或多臺最適合的空壓機進行卸載,減少輸出氣量。
三、系統簡介(硬件設備和軟件系統)
1、主要硬件設備:空壓機節能智能聯控終端
1) 功能:
可以實現對2臺以上最多可控制24臺空壓機的啟動/停止、加載/卸載、以及設定定時輪換工作和優先級別;可以遠程實時監視管網壓力、空壓機的連接狀態、電機運行狀態、加載狀態、故障報警等信息;可以遠程啟、停系統;遠程啟、停每臺空壓機;遠程修改聯控相關參數;可以定時、可選擇性的輸出系統運行報告,并以電子郵件或打印的方式輸出。
- 性能參數及特點:

注:左圖為智能控制終端,前面板為15” Siemens觸摸屏,支持上位機軟件操作。
v X系列控制終端的特點:
l 單壓力帶控制:
對比傳統聯控控制或PLC控制,它們是將每臺空壓機的加/卸載設定值設置成層疊式, 從而保證最低用氣量的生產,而這樣必然導致空壓機的壓力設定值越來越高,最終造成不必要的浪費;而主控設備的單壓力帶控制就可以很好的解決這個問題,將系統內所有空壓機的加/卸載范圍控制在同一個壓力帶中,通過現場調試的參數設置,最大程度縮小壓力帶范圍,降低壓力值輸出,從而達到節能。

(傳統控制模式壓力帶設定) (本系統單壓力帶控制壓力設定)
l 多種輪換控制模式:
應對不同的空壓機組情況,可選擇不同的空壓機加/卸載次序輪換模式,X系列提供三種模式:
Ø 等時模式:目標為平衡系統中每一臺空壓機的運行時間,使其保持基本相同,從而延長空壓機使用壽命。此種模式常用于空壓機組內空壓機產氣量大致相同,使用時間大致相同的情況。
Ø 優先級模式:通過對每臺空壓機設定不同的優先級別,來控制空壓機的加/卸載次序,可以給系統內每臺空壓機設定不同的優先級別,也可以將幾臺空壓機設為同一優先級別;優先級別高的會先加載、后卸載,優先級別低的則后加載、先卸載。例如:系統中有變頻空壓機,或是包括容量不同空壓機,或是有明顯高效、低效表現的空壓機,則可以根據具體情況,來分配各個空壓機的優先級別,進而達到合理高效使用每臺空壓機的目的。
Ø Energy控制模式:此種控制模式為先進控制模式,當系統中含有可變頻空壓機,可變容空壓機,容量大小不同空壓機,使用此種模式,系統主控制器SX可以根據用氣量的變化,自動的調整每臺空壓機的加載次序,最大化利用系統內空壓機資源,在滿足生產用氣量的前提下最少量的開啟空壓機,從而達到節能目的。
l 壓力預充滿功能:
本系統可使用壓力自動化預充滿功能,控制表現為在指定時間命令指定空壓機先行啟動打氣,在設定的時間內達到設定的氣量后,系統才進入正常的空壓機輪換工作。此種功能常用于空壓機組全部停機或是維護后的重新啟動,目標是避免所有的空壓機同時啟動,從而達到節能目標。
2. 軟件系統:X系統控制軟件
系統上位機軟件,可支持客戶通過用戶名和密碼在全球范圍內登陸系統,對空壓機系統進行監控。其功能非常強大,可對系統、單臺空壓機,以及后處理設備進行狀態監控、數據記錄,并且可實時調用歷史數據,定時出具工作報告,是管理人員在管理過程中必不可少的工具。
l 下圖為軟件主頁面(可同時在設備的觸摸屏和遠程登錄的PC上可見):

l 部分軟件系統頁面圖:

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表頁界面
在線修改表頁應用,包括系統壓力加載值,卸載值;所使用的輪換模式;最小壓力報警值;及每臺空壓機的優先極等。修改后,立即生效。
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故障記錄頁面
以列表方式記錄所有出現過的故障信自,包括故障內容,時間及類型
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報告頁面
可選擇日報,周報,月報,系統自動生成空壓機組運行時間,功耗,故障信息等。
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圖表頁面
可對壓力,流量,Aero XC touch主控制器,每臺空壓機,每臺后處理設備進行圖表選擇,可以生成獨立的曲線,時間軸可調
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服務計時頁面
對每臺空壓機,后處理的維護保養時間進行察看及修改,當時間到,會產生報警。
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I/O輸入輸出頁面
對系統中安裝的I/O box進行狀態察看。
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壓力計劃表頁面
在線修改設定壓力計劃時間表,可將一周最多分為28個時間段,每個時間段執行不同的表頁。修改后,系統立即生效運行
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系統參數設定頁面
可在此項中進行遠程的系統啟動,停止,復位,修改設備IP地址,名稱及參數。
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空壓機設定頁面
可在此項中進行遠程空壓機啟動,停止,復位,及修改空壓機輸出氣量,功率及各種參數 。
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三、安全保障
當系統遭遇異常斷電時,會將空壓機加/卸載控制權交回空壓機本身或自動恢復到沒有安裝本系統之前的空壓機運行狀態,不會因為特殊情況影響生產。
當管網壓力持續升高,系統無法控制空壓機卸載時,在達到設定的最高壓力報警值后,空壓機將按照本機設定的參數進行強制卸載。
四、節能效果評估及投資回收期
本系統是結合了PLC硬件結構和專業系統軟件的國際領先級產品,節能效果根據每個工廠空壓機系統的不同狀況有所不同,在歐洲一家大型集料配備廠安裝了該系統后,壓縮空氣供給系統的能耗節約了61%,一家印刷工廠使用了本系統,節約成本達到46% 。
一般情況下,該系統至少會為客戶節約5%~30%的成本,投資回收期一般會小于一年。
案列:以下是某工廠的控制系統圖:

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