【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、引言
當(dāng)前工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中壓縮空氣系統(tǒng)存在較大的能耗浪費(fèi)，以及粗獷的管理使用方式。該問題已成為所有設(shè)備管理人員、設(shè)備制造人員步入節(jié)能管理、智能制造以及精益化生產(chǎn)過程中必須考慮的問題，也是必然要去改進(jìn)的問題。
目前使用狀態(tài)下，壓縮空氣系統(tǒng)普遍存在以下問題：首先是空壓站數(shù)據(jù)缺乏監(jiān)測(cè)和深入挖掘；其二是啟停靠人工控制；其三是空壓機(jī)系統(tǒng)使用過程中產(chǎn)生的較大能耗浪費(fèi)。那么究竟得通過何種方式發(fā)現(xiàn)這些問題點(diǎn)？又如何對(duì)這些問題點(diǎn)進(jìn)行合理的分析，最終提出有效的解決方案？如何達(dá)成真正的節(jié)能降耗的空壓機(jī)系統(tǒng)智慧能源管理？
本文將依據(jù)此邏輯展開，以江蘇某應(yīng)用企業(yè)（后文稱“甲公司”）為實(shí)際案例，第一部分將簡(jiǎn)單介紹沃爾伯格數(shù)字化能源管理系統(tǒng)；第二部分將以甲公司為例，介紹壓縮空氣系統(tǒng)使用過程中產(chǎn)生的具體問題，根據(jù)上述具體問題，介紹沃爾伯格提出并實(shí)施的解決方案；第三部分將分享并展現(xiàn)節(jié)能服務(wù)應(yīng)用后的壓縮空氣系統(tǒng)現(xiàn)狀。
二、沃爾伯格空壓機(jī)系統(tǒng)數(shù)字化能源管理系統(tǒng)
2.1 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介
沃爾伯格數(shù)字化能源管理系統(tǒng)是自主研發(fā)的邊緣數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備，集中采集工廠設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，專注于數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)管控，精準(zhǔn)分析產(chǎn)氣、用氣情況，快速查找存在浪費(fèi)的原因。然后通過AI智能聯(lián)控技術(shù)，做到產(chǎn)氣壓力恒定、用氣適量供應(yīng)、無人化管控等方式，大幅降低單位能耗、人工管理及設(shè)備保養(yǎng)成本。
2.2 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)的基本架構(gòu)
系統(tǒng)基本架構(gòu)分為4個(gè)層次，分別是終端層、設(shè)備層、業(yè)務(wù)層和拓展層（見圖1）。
2.3 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)控制的實(shí)現(xiàn)方式
沃爾伯格通過自主研發(fā)的邊緣數(shù)據(jù)采集器，采集和控制空壓機(jī)等設(shè)備數(shù)據(jù)。依托于自主研發(fā)的壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)，來呈現(xiàn)各類數(shù)據(jù)及應(yīng)用（見圖2）。
2.4 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)聯(lián)控功能
系統(tǒng)在檢查設(shè)備狀態(tài)后，按照特殊的策略，判斷設(shè)備需要啟停、輪休、加卸載等要求，及時(shí)下發(fā)指令，進(jìn)行遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)聯(lián)控主要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：
?。?）錄入設(shè)備基本參數(shù)
收集所有空壓機(jī)的基礎(chǔ)運(yùn)行參數(shù)，參數(shù)分為2種，一種是空壓機(jī)的電氣化參數(shù)，包括額定電壓、額定電流、額定功率等；另一種是功能化參數(shù)，包括“標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)氣量”、“實(shí)際產(chǎn)氣量”、“終端用氣量”等。在此基礎(chǔ)上，錄入車間的其他輔助設(shè)備參數(shù)，如“車間壓力”、“流量”、“有功功率”等（見圖3）。
（2）測(cè)試壓縮空氣到用氣終端的輸送時(shí)間：
調(diào)整空壓機(jī)的產(chǎn)氣壓力，測(cè)試壓縮空氣經(jīng)過漫長(zhǎng)的管路輸送，到達(dá)各個(gè)分支終端所需的時(shí)間，方便后期的能動(dòng)預(yù)判。
?。?）測(cè)試空壓機(jī)產(chǎn)氣端、管路輸送端、終端用氣的壓損：
對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行產(chǎn)氣前、產(chǎn)氣后的壓損測(cè)試，對(duì)管路進(jìn)行傳輸前、傳輸后的壓損測(cè)試，對(duì)終端用氣進(jìn)行理論需要壓力、實(shí)際需要壓力進(jìn)行測(cè)試。
?。?）試運(yùn)行測(cè)試：
確認(rèn)所有固定參數(shù)后，運(yùn)用AI算法及智能控制技術(shù)，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)氣、用氣的動(dòng)態(tài)變化，生成一系列合理的能動(dòng)指令，下發(fā)給空壓機(jī)進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)等操作。
（5）正式運(yùn)行：
反復(fù)的磨合、測(cè)試后，使產(chǎn)氣壓力在極小的區(qū)間波動(dòng)，保持空壓機(jī)的0卸載、高加載率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能聯(lián)控的要求（見圖4）。
2.5 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效果
?。?）減少用氣浪費(fèi)，精確采集終端實(shí)時(shí)用氣量，用多少氣就產(chǎn)多少氣。
?。?）減少壓損浪費(fèi)，檢查產(chǎn)氣端輸氣到用氣端，改造不合理的輸氣管路。
?。?）減少壓力浪費(fèi)，避免用氣量的驟增、驟減，導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁啟停。
（4）減少故障浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)智能啟停、智能輪休，避免設(shè)備超負(fù)荷、帶病運(yùn)行。
（5）減少人工浪費(fèi)，通過PC端、手機(jī)App，實(shí)時(shí)掌控空壓站運(yùn)行效率。
?。?）減少保養(yǎng)浪費(fèi)，提前發(fā)布預(yù)警、報(bào)警，避免設(shè)備意外停機(jī)影響生產(chǎn)。
?。?）減少空載浪費(fèi)，用氣量減少時(shí)，及時(shí)聯(lián)控空壓機(jī)進(jìn)行停機(jī)。
?。?）減少后處理浪費(fèi)，與空壓機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，跟隨啟停。
（9）減少操作不當(dāng)?shù)睦速M(fèi)，用數(shù)據(jù)分析，對(duì)每個(gè)工人同時(shí)段用氣量、產(chǎn)量進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)浪費(fèi)源頭（見圖5）。
甲公司于2020年6月8日與沃爾伯格建立起空壓機(jī)站節(jié)能診斷合作關(guān)系，并于當(dāng)日成功通過匠心智聯(lián)邊緣數(shù)據(jù)采集器、壓力傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備建立起空壓機(jī)站能耗分析系統(tǒng)。于8月進(jìn)行了精度控制前后的數(shù)據(jù)對(duì)比論證。下面將通過目前已采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行案例分析。
三、用戶數(shù)據(jù)分析
1、甲公司空壓機(jī)站概況
通過沃爾伯格調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該空壓站系統(tǒng)有1路輸氣管路，涉及3臺(tái)永磁變頻式空壓機(jī)及相關(guān)配套設(shè)備。平均每日開機(jī)時(shí)長(zhǎng)為12小時(shí)。目前空壓站的主要節(jié)能技術(shù)就是變頻空壓機(jī)的使用（見圖6）。
2.甲公司空壓機(jī)站未使用沃爾伯格系統(tǒng)狀態(tài)分析
原有的空壓機(jī)管理方式經(jīng)過沃爾伯格檢測(cè)論證后，主要分為空壓站數(shù)據(jù)缺乏監(jiān)測(cè)和深入挖掘、啟?？咳斯た刂啤⒛芎睦速M(fèi)三個(gè)維度的問題，具體分析如下：
2.1 目前空壓站數(shù)據(jù)缺乏監(jiān)測(cè)和深入挖掘，故而存在以下問題：
1）所有設(shè)備都未并入互聯(lián)網(wǎng)，只能在站房現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)備的控制面板上查看實(shí)時(shí)參數(shù)。
2）設(shè)備預(yù)警、報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，無法告知負(fù)責(zé)人處理，導(dǎo)致產(chǎn)氣壓力大幅波動(dòng)，影響生產(chǎn)。
3）缺少24小時(shí)全天候的設(shè)備監(jiān)控，缺少系統(tǒng)性的運(yùn)行數(shù)據(jù)，無法做實(shí)時(shí)分析和事后追溯。
4）缺乏整站的輸出氣體質(zhì)量和能耗監(jiān)測(cè)，存在盲目產(chǎn)氣、用氣浪費(fèi)、含水含油量等雜質(zhì)超標(biāo)等情況。
5）現(xiàn)場(chǎng)改善難。重要參數(shù)沒有存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，只能憑人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。
2.2 目前空壓站啟停仍靠人工控制,故而也存在以下關(guān)鍵問題：
1）班次交接或生產(chǎn)換線時(shí)，需要安排專門的人員在空壓站現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟停設(shè)備。
2）設(shè)備啟停、加卸載缺乏合理地控制策略配合。
3）從產(chǎn)氣到輸送到用氣終端存在一定的延遲，導(dǎo)致人工控制效果不佳。
4）缺乏全面的整站監(jiān)控，人工控制的合理性、經(jīng)濟(jì)性、有效性缺乏數(shù)據(jù)論證。
2.3 通過數(shù)據(jù)采集匠心智聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)存在的能耗浪費(fèi)問題：
1）管網(wǎng)用氣的變化頻繁，導(dǎo)致設(shè)備同時(shí)頻繁加卸載或者空載，控制效果差。
2）變頻設(shè)備未能及時(shí)升頻、降頻，使用效果差。
3）設(shè)備的設(shè)計(jì)能效與產(chǎn)氣、用氣要求不匹配，產(chǎn)生浪費(fèi)。
4）設(shè)備在用氣需求減少時(shí)，未能及時(shí)停機(jī)導(dǎo)致出現(xiàn)空載，產(chǎn)生浪費(fèi)。
5）設(shè)備在產(chǎn)氣端壓力波動(dòng)頻次過高、波動(dòng)幅度過大，產(chǎn)生浪費(fèi)。
6）用氣終端壓力波動(dòng)頻次過高、波動(dòng)幅度過大，產(chǎn)生浪費(fèi)。
3.沃爾伯格依據(jù)甲公司空壓站問題提出的解決方案
依據(jù)上述的種種問題，沃爾伯格技術(shù)工程師與甲公司進(jìn)行了深入的技術(shù)交流，于2020年6月18日，正式開啟節(jié)能檢測(cè)服務(wù)，同時(shí)于8月3日開啟聯(lián)動(dòng)控制節(jié)能方案。以下是相關(guān)的解決方案分享：
3.1 升級(jí)為智能數(shù)字化空壓站
（1）實(shí)現(xiàn)全流程監(jiān)測(cè)。加裝傳感設(shè)備，監(jiān)測(cè)從產(chǎn)氣到用氣的全程數(shù)據(jù)，包含站房溫濕度、官網(wǎng)壓力、流量、末端用氣壓力、后處理設(shè)備壓降、峰谷尖電、電氣比等。
?。?）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。各類數(shù)據(jù)經(jīng)過處理、匯總，形成看板、組態(tài)、報(bào)表等內(nèi)容，供用戶查看。
?。?）豐富的應(yīng)用終端。支持臺(tái)式電腦（Windows系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)等）、平板電腦、手機(jī)（App端，包括安卓Android和蘋果iOS系統(tǒng)），可隨時(shí)查看。
（4）便捷的web瀏覽操作。無須安裝，只需使用瀏覽器即可聯(lián)網(wǎng)查看。
?。?）軟件、硬件聯(lián)動(dòng)。發(fā)生預(yù)報(bào)警時(shí)，支持手機(jī)短信提醒、頁(yè)面游字提醒，以及現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警燈的提醒。
?。?）實(shí)現(xiàn)虛擬2D空壓站展示。將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及管道結(jié)構(gòu)，模擬到組態(tài)圖中，可以在辦公室隨時(shí)觀測(cè)到站房實(shí)況。
（7）支持查看歷史數(shù)據(jù)，提供流量、壓力、電量、電氣比等多種數(shù)據(jù)報(bào)表。
?。?)支持聯(lián)控分析、能耗分析等多種異常結(jié)果溯源分析，從多個(gè)頁(yè)面中將各種相關(guān)參數(shù)的曲線進(jìn)行疊加，多緯度剖析異常的原因（見圖7）。
3.2 智能數(shù)字化控制
3.2.1 全方位監(jiān)控實(shí)時(shí)狀態(tài)
所有與空壓機(jī)正常運(yùn)行有關(guān)的參數(shù)，包括空壓機(jī)的震動(dòng)、內(nèi)壓，空濾的負(fù)壓，接觸器的溫度保護(hù)，電機(jī)軸、冷卻水的溫度，冷卻水的壓力、流量、電動(dòng)閥門等，均可以通過硬件、軟件相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、保存和處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
3.2.2 精準(zhǔn)自動(dòng)控制
通過安裝邊緣數(shù)據(jù)采集器，與空壓機(jī)的控制板相連，將空壓機(jī)的實(shí)時(shí)信息上傳至管控系統(tǒng)。系統(tǒng)經(jīng)過參數(shù)分析、工況分析、用氣需求分析等多種工具，自動(dòng)發(fā)送指令給空壓機(jī)，按要求實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停、輪休、切換用氣管路等精準(zhǔn)控制功能。
3.2.3 能耗自動(dòng)分析
實(shí)時(shí)顯示空壓站總管路、分支管路的流量、壓力、露點(diǎn)、電量等能耗情況，可以從多個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間維度，如10分鐘、1小時(shí)、1天、1個(gè)月、1年，分析對(duì)應(yīng)的用電量、用氣量等原始數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)算法，自動(dòng)計(jì)算電氣比，生成壓力曲線。提供能耗對(duì)比，自主選擇已經(jīng)過去的2個(gè)時(shí)間段，系統(tǒng)即可自動(dòng)篩選出相應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行并行比較，找出用電、用氣異常點(diǎn)。
3.2.3 主動(dòng)報(bào)警信息
安裝多種傳感器，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)、空濾壓差報(bào)警，電機(jī)、主機(jī)震動(dòng)報(bào)警，電機(jī)、接觸器溫度報(bào)警等功能，及時(shí)診斷設(shè)備健康狀況，確定是否需要檢修，減少事故發(fā)生，保障設(shè)備安全。
3.2.4 自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息
通過手機(jī)App、電子郵件、短信息等方式，通知到相應(yīng)維修人員，具體方式可由客戶自主確定。
3.2.5 制定保養(yǎng)計(jì)劃
提前制定并實(shí)施天、月、季度、年的保養(yǎng)計(jì)劃，提醒負(fù)責(zé)人按時(shí)保養(yǎng)。
3.2.6 生命周期監(jiān)控
監(jiān)控空壓機(jī)及各類配件的使用壽命，當(dāng)壽命即將耗盡時(shí)發(fā)布預(yù)警，提示更換配件。同時(shí)，在配件的使用過程中，會(huì)生成配件使用報(bào)告，記錄配件的使用情況。
3.2.7 壓力恒定
通過AI算法，設(shè)置上下限壓力區(qū)間，使主管網(wǎng)壓力波動(dòng)小于等于0.015MPa，壓降小于等于0.03MPa（見圖8）。
3.2.8 報(bào)表管理
大部分的數(shù)據(jù)可以形成報(bào)表，供用戶導(dǎo)出查看，如電氣比、流量壓力數(shù)據(jù)，故障報(bào)表、能耗報(bào)表等。
3.2.9 故障管理
設(shè)備的預(yù)警、故障信息可以實(shí)時(shí)查看，并匯集成表。最新的預(yù)警或者故障信息會(huì)顯示在首頁(yè)滾動(dòng)播出。
3.2.10 設(shè)備組態(tài)圖
根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)狀的進(jìn)行設(shè)計(jì)，自定義組合、擺放設(shè)備的位置，系統(tǒng)提供多樣的模塊供用戶選擇，如更改圖標(biāo)的類型、管道的顏色等（見圖9）。
3.3 故障處理能力
3.3.1 處理流程
保全記錄：系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)警、報(bào)警等故障后，所有的具體信息都會(huì)在設(shè)備保全里面進(jìn)行列表展示，并顯示故障的持續(xù)時(shí)間、當(dāng)前的處理狀態(tài)。
預(yù)警、報(bào)警配置：對(duì)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的重要參數(shù)，對(duì)其設(shè)置預(yù)警、報(bào)警閾值。一旦超過限制，系統(tǒng)將預(yù)報(bào)警內(nèi)容以短信的形式，發(fā)送并提醒對(duì)應(yīng)的負(fù)責(zé)人進(jìn)行處理。
保養(yǎng)處理能力
配置計(jì)劃保全：生成保全計(jì)劃，明確各類設(shè)備的保養(yǎng)項(xiàng)目、保養(yǎng)周期。
3.3.2.保全提醒
系統(tǒng)在保全記錄里，各自周期的保全記錄都會(huì)有到期提醒，比如周保全是1星期觸發(fā)1次，月保全1個(gè)月觸發(fā)1次。
3.3.3 保全日歷
每臺(tái)設(shè)備每個(gè)月的保養(yǎng)計(jì)劃，都可以統(tǒng)一展示，方便維修人員提前查看保養(yǎng)要求，做好配件準(zhǔn)備。
3.3.4 點(diǎn)檢能力
使用系統(tǒng)自帶的App版本，掃描設(shè)備的二維碼，即可查看當(dāng)前設(shè)備需要操作的任務(wù)，并按要求進(jìn)行拍照或文字編輯。當(dāng)對(duì)應(yīng)的流程操作結(jié)束后，PC端就可以查看到具體的處理結(jié)果。
自此，甲公司已經(jīng)通過匠心智聯(lián)的產(chǎn)品形成了自己數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維體系
3.4 用氣趨勢(shì)分析
3.4.1 總體的用電情況
從峰期、谷期、尖期三個(gè)方面，采集并匯總實(shí)施的電度數(shù)，并折算成電費(fèi)數(shù)，用電情況一目了然。甲公司項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)同等產(chǎn)量條件下平均每日電耗為1772度。
3.4.2 浪費(fèi)分析
包含兩個(gè)方面，一個(gè)是效率浪費(fèi)，另一個(gè)是系統(tǒng)浪費(fèi)。
?。?）效率浪費(fèi)：監(jiān)測(cè)設(shè)備的用電量、用氣量，并計(jì)算電氣比；分析的維度包含年、月、日、小時(shí)和分鐘。
?。?）空載浪費(fèi)：設(shè)備空載時(shí)不產(chǎn)氣，導(dǎo)致存在電力浪費(fèi)。
?。?）空壓機(jī)壓力浪費(fèi)：空壓機(jī)在產(chǎn)氣端壓力波動(dòng)過大導(dǎo)致浪費(fèi)，系統(tǒng)將超出正常壓力的部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，計(jì)算出了浪費(fèi)值。
（4）假性需求壓力浪費(fèi)：用氣終端壓力波動(dòng)過大導(dǎo)致浪費(fèi)，系統(tǒng)將超出正常壓力的部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，計(jì)算出了浪費(fèi)值。
四、節(jié)能收益
以2020年的數(shù)據(jù)分析，6月8日起開始應(yīng)用管理系統(tǒng)；8月用電數(shù)據(jù)截止至撰文日期30日，用電趨勢(shì)詳見圖10、11、12。
因此，上述兩個(gè)月由于產(chǎn)能受限，不能充分體現(xiàn)壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)帶來的節(jié)能收益。我們以8月份為例，來分析具體的能耗情況。從8月3日開始，正式開啟系統(tǒng)聯(lián)控，具體見圖13。
接下來，我們?nèi)?月24日至29日、7月6日至11日、6月8日至13日共3個(gè)區(qū)間進(jìn)行對(duì)比，每個(gè)區(qū)間均為周一至周日，具體數(shù)據(jù)見表1。
從數(shù)據(jù)報(bào)告及數(shù)據(jù)柱狀圖可以很清晰地看到開聯(lián)控前后數(shù)據(jù)的對(duì)比，從而得出以下試用結(jié)論（見表2）。
從表中計(jì)算得知，2020年全年合計(jì)用電（按300天計(jì)算）約為543,600kW·h。如應(yīng)用壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)，按目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的節(jié)能比例，則可節(jié)省用電92,100kW·h；節(jié)能比例約為16.94%；其中依據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)狀還存在一定的節(jié)能空間，預(yù)計(jì)節(jié)能率達(dá)到21.4%左右。按平均電價(jià)0.7元/kW·h計(jì)算，年可節(jié)省電費(fèi)64,470元，節(jié)能效果顯著。
來源：本站原創(chuàng)
【壓縮機(jī)網(wǎng)】一、引言
當(dāng)前工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中壓縮空氣系統(tǒng)存在較大的能耗浪費(fèi)，以及粗獷的管理使用方式。該問題已成為所有設(shè)備管理人員、設(shè)備制造人員步入節(jié)能管理、智能制造以及精益化生產(chǎn)過程中必須考慮的問題，也是必然要去改進(jìn)的問題。
目前使用狀態(tài)下，壓縮空氣系統(tǒng)普遍存在以下問題：首先是空壓站數(shù)據(jù)缺乏監(jiān)測(cè)和深入挖掘；其二是啟停靠人工控制；其三是空壓機(jī)系統(tǒng)使用過程中產(chǎn)生的較大能耗浪費(fèi)。那么究竟得通過何種方式發(fā)現(xiàn)這些問題點(diǎn)？又如何對(duì)這些問題點(diǎn)進(jìn)行合理的分析，最終提出有效的解決方案？如何達(dá)成真正的節(jié)能降耗的空壓機(jī)系統(tǒng)智慧能源管理？
本文將依據(jù)此邏輯展開，以江蘇某應(yīng)用企業(yè)（后文稱“甲公司”）為實(shí)際案例，第一部分將簡(jiǎn)單介紹沃爾伯格數(shù)字化能源管理系統(tǒng)；第二部分將以甲公司為例，介紹壓縮空氣系統(tǒng)使用過程中產(chǎn)生的具體問題，根據(jù)上述具體問題，介紹沃爾伯格提出并實(shí)施的解決方案；第三部分將分享并展現(xiàn)節(jié)能服務(wù)應(yīng)用后的壓縮空氣系統(tǒng)現(xiàn)狀。
二、沃爾伯格空壓機(jī)系統(tǒng)數(shù)字化能源管理系統(tǒng)
2.1 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介
沃爾伯格數(shù)字化能源管理系統(tǒng)是自主研發(fā)的邊緣數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備，集中采集工廠設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，專注于數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)管控，精準(zhǔn)分析產(chǎn)氣、用氣情況，快速查找存在浪費(fèi)的原因。然后通過AI智能聯(lián)控技術(shù)，做到產(chǎn)氣壓力恒定、用氣適量供應(yīng)、無人化管控等方式，大幅降低單位能耗、人工管理及設(shè)備保養(yǎng)成本。
2.2 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)的基本架構(gòu)
系統(tǒng)基本架構(gòu)分為4個(gè)層次，分別是終端層、設(shè)備層、業(yè)務(wù)層和拓展層（見圖1）。
2.3 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)控制的實(shí)現(xiàn)方式
沃爾伯格通過自主研發(fā)的邊緣數(shù)據(jù)采集器，采集和控制空壓機(jī)等設(shè)備數(shù)據(jù)。依托于自主研發(fā)的壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)，來呈現(xiàn)各類數(shù)據(jù)及應(yīng)用（見圖2）。
2.4 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)聯(lián)控功能
系統(tǒng)在檢查設(shè)備狀態(tài)后，按照特殊的策略，判斷設(shè)備需要啟停、輪休、加卸載等要求，及時(shí)下發(fā)指令，進(jìn)行遠(yuǎn)程聯(lián)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)聯(lián)控主要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：
?。?）錄入設(shè)備基本參數(shù)
收集所有空壓機(jī)的基礎(chǔ)運(yùn)行參數(shù)，參數(shù)分為2種，一種是空壓機(jī)的電氣化參數(shù)，包括額定電壓、額定電流、額定功率等；另一種是功能化參數(shù)，包括“標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)氣量”、“實(shí)際產(chǎn)氣量”、“終端用氣量”等。在此基礎(chǔ)上，錄入車間的其他輔助設(shè)備參數(shù)，如“車間壓力”、“流量”、“有功功率”等（見圖3）。
（2）測(cè)試壓縮空氣到用氣終端的輸送時(shí)間：
調(diào)整空壓機(jī)的產(chǎn)氣壓力，測(cè)試壓縮空氣經(jīng)過漫長(zhǎng)的管路輸送，到達(dá)各個(gè)分支終端所需的時(shí)間，方便后期的能動(dòng)預(yù)判。
?。?）測(cè)試空壓機(jī)產(chǎn)氣端、管路輸送端、終端用氣的壓損：
對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行產(chǎn)氣前、產(chǎn)氣后的壓損測(cè)試，對(duì)管路進(jìn)行傳輸前、傳輸后的壓損測(cè)試，對(duì)終端用氣進(jìn)行理論需要壓力、實(shí)際需要壓力進(jìn)行測(cè)試。
?。?）試運(yùn)行測(cè)試：
確認(rèn)所有固定參數(shù)后，運(yùn)用AI算法及智能控制技術(shù)，結(jié)合實(shí)際產(chǎn)氣、用氣的動(dòng)態(tài)變化，生成一系列合理的能動(dòng)指令，下發(fā)給空壓機(jī)進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)等操作。
（5）正式運(yùn)行：
反復(fù)的磨合、測(cè)試后，使產(chǎn)氣壓力在極小的區(qū)間波動(dòng)，保持空壓機(jī)的0卸載、高加載率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能聯(lián)控的要求（見圖4）。
2.5 壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的效果
?。?）減少用氣浪費(fèi)，精確采集終端實(shí)時(shí)用氣量，用多少氣就產(chǎn)多少氣。
?。?）減少壓損浪費(fèi)，檢查產(chǎn)氣端輸氣到用氣端，改造不合理的輸氣管路。
?。?）減少壓力浪費(fèi)，避免用氣量的驟增、驟減，導(dǎo)致空壓機(jī)頻繁啟停。
（4）減少故障浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)智能啟停、智能輪休，避免設(shè)備超負(fù)荷、帶病運(yùn)行。
（5）減少人工浪費(fèi)，通過PC端、手機(jī)App，實(shí)時(shí)掌控空壓站運(yùn)行效率。
?。?）減少保養(yǎng)浪費(fèi)，提前發(fā)布預(yù)警、報(bào)警，避免設(shè)備意外停機(jī)影響生產(chǎn)。
?。?）減少空載浪費(fèi)，用氣量減少時(shí)，及時(shí)聯(lián)控空壓機(jī)進(jìn)行停機(jī)。
?。?）減少后處理浪費(fèi)，與空壓機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，跟隨啟停。
（9）減少操作不當(dāng)?shù)睦速M(fèi)，用數(shù)據(jù)分析，對(duì)每個(gè)工人同時(shí)段用氣量、產(chǎn)量進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)浪費(fèi)源頭（見圖5）。
甲公司于2020年6月8日與沃爾伯格建立起空壓機(jī)站節(jié)能診斷合作關(guān)系，并于當(dāng)日成功通過匠心智聯(lián)邊緣數(shù)據(jù)采集器、壓力傳感器等數(shù)據(jù)采集設(shè)備建立起空壓機(jī)站能耗分析系統(tǒng)。于8月進(jìn)行了精度控制前后的數(shù)據(jù)對(duì)比論證。下面將通過目前已采集數(shù)據(jù)，進(jìn)行案例分析。
三、用戶數(shù)據(jù)分析
1、甲公司空壓機(jī)站概況
通過沃爾伯格調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該空壓站系統(tǒng)有1路輸氣管路，涉及3臺(tái)永磁變頻式空壓機(jī)及相關(guān)配套設(shè)備。平均每日開機(jī)時(shí)長(zhǎng)為12小時(shí)。目前空壓站的主要節(jié)能技術(shù)就是變頻空壓機(jī)的使用（見圖6）。
2.甲公司空壓機(jī)站未使用沃爾伯格系統(tǒng)狀態(tài)分析
原有的空壓機(jī)管理方式經(jīng)過沃爾伯格檢測(cè)論證后，主要分為空壓站數(shù)據(jù)缺乏監(jiān)測(cè)和深入挖掘、啟?？咳斯た刂啤⒛芎睦速M(fèi)三個(gè)維度的問題，具體分析如下：
2.1 目前空壓站數(shù)據(jù)缺乏監(jiān)測(cè)和深入挖掘，故而存在以下問題：
1）所有設(shè)備都未并入互聯(lián)網(wǎng)，只能在站房現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)備的控制面板上查看實(shí)時(shí)參數(shù)。
2）設(shè)備預(yù)警、報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，無法告知負(fù)責(zé)人處理，導(dǎo)致產(chǎn)氣壓力大幅波動(dòng)，影響生產(chǎn)。
3）缺少24小時(shí)全天候的設(shè)備監(jiān)控，缺少系統(tǒng)性的運(yùn)行數(shù)據(jù)，無法做實(shí)時(shí)分析和事后追溯。
4）缺乏整站的輸出氣體質(zhì)量和能耗監(jiān)測(cè)，存在盲目產(chǎn)氣、用氣浪費(fèi)、含水含油量等雜質(zhì)超標(biāo)等情況。
5）現(xiàn)場(chǎng)改善難。重要參數(shù)沒有存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，只能憑人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。
2.2 目前空壓站啟停仍靠人工控制,故而也存在以下關(guān)鍵問題：
1）班次交接或生產(chǎn)換線時(shí)，需要安排專門的人員在空壓站現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟停設(shè)備。
2）設(shè)備啟停、加卸載缺乏合理地控制策略配合。
3）從產(chǎn)氣到輸送到用氣終端存在一定的延遲，導(dǎo)致人工控制效果不佳。
4）缺乏全面的整站監(jiān)控，人工控制的合理性、經(jīng)濟(jì)性、有效性缺乏數(shù)據(jù)論證。
2.3 通過數(shù)據(jù)采集匠心智聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)存在的能耗浪費(fèi)問題：
1）管網(wǎng)用氣的變化頻繁，導(dǎo)致設(shè)備同時(shí)頻繁加卸載或者空載，控制效果差。
2）變頻設(shè)備未能及時(shí)升頻、降頻，使用效果差。
3）設(shè)備的設(shè)計(jì)能效與產(chǎn)氣、用氣要求不匹配，產(chǎn)生浪費(fèi)。
4）設(shè)備在用氣需求減少時(shí)，未能及時(shí)停機(jī)導(dǎo)致出現(xiàn)空載，產(chǎn)生浪費(fèi)。
5）設(shè)備在產(chǎn)氣端壓力波動(dòng)頻次過高、波動(dòng)幅度過大，產(chǎn)生浪費(fèi)。
6）用氣終端壓力波動(dòng)頻次過高、波動(dòng)幅度過大，產(chǎn)生浪費(fèi)。
3.沃爾伯格依據(jù)甲公司空壓站問題提出的解決方案
依據(jù)上述的種種問題，沃爾伯格技術(shù)工程師與甲公司進(jìn)行了深入的技術(shù)交流，于2020年6月18日，正式開啟節(jié)能檢測(cè)服務(wù)，同時(shí)于8月3日開啟聯(lián)動(dòng)控制節(jié)能方案。以下是相關(guān)的解決方案分享：
3.1 升級(jí)為智能數(shù)字化空壓站
（1）實(shí)現(xiàn)全流程監(jiān)測(cè)。加裝傳感設(shè)備，監(jiān)測(cè)從產(chǎn)氣到用氣的全程數(shù)據(jù)，包含站房溫濕度、官網(wǎng)壓力、流量、末端用氣壓力、后處理設(shè)備壓降、峰谷尖電、電氣比等。
?。?）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。各類數(shù)據(jù)經(jīng)過處理、匯總，形成看板、組態(tài)、報(bào)表等內(nèi)容，供用戶查看。
?。?）豐富的應(yīng)用終端。支持臺(tái)式電腦（Windows系統(tǒng)、Linux系統(tǒng)等）、平板電腦、手機(jī)（App端，包括安卓Android和蘋果iOS系統(tǒng)），可隨時(shí)查看。
（4）便捷的web瀏覽操作。無須安裝，只需使用瀏覽器即可聯(lián)網(wǎng)查看。
?。?）軟件、硬件聯(lián)動(dòng)。發(fā)生預(yù)報(bào)警時(shí)，支持手機(jī)短信提醒、頁(yè)面游字提醒，以及現(xiàn)場(chǎng)的報(bào)警燈的提醒。
?。?）實(shí)現(xiàn)虛擬2D空壓站展示。將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及管道結(jié)構(gòu)，模擬到組態(tài)圖中，可以在辦公室隨時(shí)觀測(cè)到站房實(shí)況。
（7）支持查看歷史數(shù)據(jù)，提供流量、壓力、電量、電氣比等多種數(shù)據(jù)報(bào)表。
?。?)支持聯(lián)控分析、能耗分析等多種異常結(jié)果溯源分析，從多個(gè)頁(yè)面中將各種相關(guān)參數(shù)的曲線進(jìn)行疊加，多緯度剖析異常的原因（見圖7）。
3.2 智能數(shù)字化控制
3.2.1 全方位監(jiān)控實(shí)時(shí)狀態(tài)
所有與空壓機(jī)正常運(yùn)行有關(guān)的參數(shù)，包括空壓機(jī)的震動(dòng)、內(nèi)壓，空濾的負(fù)壓，接觸器的溫度保護(hù)，電機(jī)軸、冷卻水的溫度，冷卻水的壓力、流量、電動(dòng)閥門等，均可以通過硬件、軟件相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、保存和處理，實(shí)時(shí)監(jiān)控空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
3.2.2 精準(zhǔn)自動(dòng)控制
通過安裝邊緣數(shù)據(jù)采集器，與空壓機(jī)的控制板相連，將空壓機(jī)的實(shí)時(shí)信息上傳至管控系統(tǒng)。系統(tǒng)經(jīng)過參數(shù)分析、工況分析、用氣需求分析等多種工具，自動(dòng)發(fā)送指令給空壓機(jī)，按要求實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停、輪休、切換用氣管路等精準(zhǔn)控制功能。
3.2.3 能耗自動(dòng)分析
實(shí)時(shí)顯示空壓站總管路、分支管路的流量、壓力、露點(diǎn)、電量等能耗情況，可以從多個(gè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間維度，如10分鐘、1小時(shí)、1天、1個(gè)月、1年，分析對(duì)應(yīng)的用電量、用氣量等原始數(shù)據(jù)，并通過大數(shù)據(jù)算法，自動(dòng)計(jì)算電氣比，生成壓力曲線。提供能耗對(duì)比，自主選擇已經(jīng)過去的2個(gè)時(shí)間段，系統(tǒng)即可自動(dòng)篩選出相應(yīng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行并行比較，找出用電、用氣異常點(diǎn)。
3.2.3 主動(dòng)報(bào)警信息
安裝多種傳感器，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)、空濾壓差報(bào)警，電機(jī)、主機(jī)震動(dòng)報(bào)警，電機(jī)、接觸器溫度報(bào)警等功能，及時(shí)診斷設(shè)備健康狀況，確定是否需要檢修，減少事故發(fā)生，保障設(shè)備安全。
3.2.4 自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息
通過手機(jī)App、電子郵件、短信息等方式，通知到相應(yīng)維修人員，具體方式可由客戶自主確定。
3.2.5 制定保養(yǎng)計(jì)劃
提前制定并實(shí)施天、月、季度、年的保養(yǎng)計(jì)劃，提醒負(fù)責(zé)人按時(shí)保養(yǎng)。
3.2.6 生命周期監(jiān)控
監(jiān)控空壓機(jī)及各類配件的使用壽命，當(dāng)壽命即將耗盡時(shí)發(fā)布預(yù)警，提示更換配件。同時(shí)，在配件的使用過程中，會(huì)生成配件使用報(bào)告，記錄配件的使用情況。
3.2.7 壓力恒定
通過AI算法，設(shè)置上下限壓力區(qū)間，使主管網(wǎng)壓力波動(dòng)小于等于0.015MPa，壓降小于等于0.03MPa（見圖8）。
3.2.8 報(bào)表管理
大部分的數(shù)據(jù)可以形成報(bào)表，供用戶導(dǎo)出查看，如電氣比、流量壓力數(shù)據(jù)，故障報(bào)表、能耗報(bào)表等。
3.2.9 故障管理
設(shè)備的預(yù)警、故障信息可以實(shí)時(shí)查看，并匯集成表。最新的預(yù)警或者故障信息會(huì)顯示在首頁(yè)滾動(dòng)播出。
3.2.10 設(shè)備組態(tài)圖
根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)狀的進(jìn)行設(shè)計(jì)，自定義組合、擺放設(shè)備的位置，系統(tǒng)提供多樣的模塊供用戶選擇，如更改圖標(biāo)的類型、管道的顏色等（見圖9）。
3.3 故障處理能力
3.3.1 處理流程
保全記錄：系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)警、報(bào)警等故障后，所有的具體信息都會(huì)在設(shè)備保全里面進(jìn)行列表展示，并顯示故障的持續(xù)時(shí)間、當(dāng)前的處理狀態(tài)。
預(yù)警、報(bào)警配置：對(duì)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的重要參數(shù)，對(duì)其設(shè)置預(yù)警、報(bào)警閾值。一旦超過限制，系統(tǒng)將預(yù)報(bào)警內(nèi)容以短信的形式，發(fā)送并提醒對(duì)應(yīng)的負(fù)責(zé)人進(jìn)行處理。
保養(yǎng)處理能力
配置計(jì)劃保全：生成保全計(jì)劃，明確各類設(shè)備的保養(yǎng)項(xiàng)目、保養(yǎng)周期。
3.3.2.保全提醒
系統(tǒng)在保全記錄里，各自周期的保全記錄都會(huì)有到期提醒，比如周保全是1星期觸發(fā)1次，月保全1個(gè)月觸發(fā)1次。
3.3.3 保全日歷
每臺(tái)設(shè)備每個(gè)月的保養(yǎng)計(jì)劃，都可以統(tǒng)一展示，方便維修人員提前查看保養(yǎng)要求，做好配件準(zhǔn)備。
3.3.4 點(diǎn)檢能力
使用系統(tǒng)自帶的App版本，掃描設(shè)備的二維碼，即可查看當(dāng)前設(shè)備需要操作的任務(wù)，并按要求進(jìn)行拍照或文字編輯。當(dāng)對(duì)應(yīng)的流程操作結(jié)束后，PC端就可以查看到具體的處理結(jié)果。
自此，甲公司已經(jīng)通過匠心智聯(lián)的產(chǎn)品形成了自己數(shù)字化設(shè)備運(yùn)維體系
3.4 用氣趨勢(shì)分析
3.4.1 總體的用電情況
從峰期、谷期、尖期三個(gè)方面，采集并匯總實(shí)施的電度數(shù)，并折算成電費(fèi)數(shù)，用電情況一目了然。甲公司項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)同等產(chǎn)量條件下平均每日電耗為1772度。
3.4.2 浪費(fèi)分析
包含兩個(gè)方面，一個(gè)是效率浪費(fèi)，另一個(gè)是系統(tǒng)浪費(fèi)。
?。?）效率浪費(fèi)：監(jiān)測(cè)設(shè)備的用電量、用氣量，并計(jì)算電氣比；分析的維度包含年、月、日、小時(shí)和分鐘。
?。?）空載浪費(fèi)：設(shè)備空載時(shí)不產(chǎn)氣，導(dǎo)致存在電力浪費(fèi)。
?。?）空壓機(jī)壓力浪費(fèi)：空壓機(jī)在產(chǎn)氣端壓力波動(dòng)過大導(dǎo)致浪費(fèi)，系統(tǒng)將超出正常壓力的部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，計(jì)算出了浪費(fèi)值。
（4）假性需求壓力浪費(fèi)：用氣終端壓力波動(dòng)過大導(dǎo)致浪費(fèi)，系統(tǒng)將超出正常壓力的部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，計(jì)算出了浪費(fèi)值。
四、節(jié)能收益
以2020年的數(shù)據(jù)分析，6月8日起開始應(yīng)用管理系統(tǒng)；8月用電數(shù)據(jù)截止至撰文日期30日，用電趨勢(shì)詳見圖10、11、12。
因此，上述兩個(gè)月由于產(chǎn)能受限，不能充分體現(xiàn)壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)帶來的節(jié)能收益。我們以8月份為例，來分析具體的能耗情況。從8月3日開始，正式開啟系統(tǒng)聯(lián)控，具體見圖13。
接下來，我們?nèi)?月24日至29日、7月6日至11日、6月8日至13日共3個(gè)區(qū)間進(jìn)行對(duì)比，每個(gè)區(qū)間均為周一至周日，具體數(shù)據(jù)見表1。
從數(shù)據(jù)報(bào)告及數(shù)據(jù)柱狀圖可以很清晰地看到開聯(lián)控前后數(shù)據(jù)的對(duì)比，從而得出以下試用結(jié)論（見表2）。
從表中計(jì)算得知，2020年全年合計(jì)用電（按300天計(jì)算）約為543,600kW·h。如應(yīng)用壓縮空氣云能源管理系統(tǒng)，按目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的節(jié)能比例，則可節(jié)省用電92,100kW·h；節(jié)能比例約為16.94%；其中依據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)狀還存在一定的節(jié)能空間，預(yù)計(jì)節(jié)能率達(dá)到21.4%左右。按平均電價(jià)0.7元/kW·h計(jì)算，年可節(jié)省電費(fèi)64,470元，節(jié)能效果顯著。
來源：本站原創(chuàng)
網(wǎng)友評(píng)論
條評(píng)論
最新評(píng)論