綦圣強(qiáng)

摘 要：本文一方面闡述汽車(chē)制造企業(yè)空壓機(jī)站集中控制的實(shí)現(xiàn)方法，另一方面分析了幾種集中控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的主要功能特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：空壓機(jī);集中控制;LSS 系統(tǒng)

0引言

空氣壓縮機(jī)是一種通過(guò)壓縮氣體來(lái)提高氣體壓力或輸送氣體的動(dòng)力供給設(shè)備.空壓機(jī)用途很廣，種類(lèi)也很多，離心式、螺桿式空氣壓縮機(jī)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作效率高、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，但在其應(yīng)用規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，其控制方式落后，自動(dòng)化程度不高，維修量大等問(wèn)題也日漸突出。計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為人們改變空壓機(jī)控制方式，提高自動(dòng)化程度提供了便利.空壓機(jī)智能集中控制系統(tǒng)正是這兩種技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

1中控解決方案Optimizer 4.0

1.1一般空壓站的控制現(xiàn)場(chǎng)

由于梯級(jí)壓力帶，能耗高，因此設(shè)定壓力每提高1bar，能耗上升7%。當(dāng)機(jī)組手動(dòng)控制啟停時(shí)，存在如下問(wèn)題：無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)控，匹配用氣需求;人為操作風(fēng)險(xiǎn);額外的人員成本;設(shè)備狀態(tài)、報(bào)警數(shù)據(jù)無(wú)記錄;無(wú)法分析用氣情況，及時(shí)調(diào)整開(kāi)機(jī)臺(tái)數(shù)及設(shè)定壓力;無(wú)報(bào)警歷史數(shù)據(jù)，無(wú)法分析故障原因。

1.2 Optimizer 4.0中控解決方案

在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能方面，要根據(jù)管網(wǎng)壓力需求，自動(dòng)控制，降低壓力帶設(shè)定;同時(shí)要減少卸載（放空），優(yōu)化匹配。

在自動(dòng)控制方面，要按照順序控制、成組控制、時(shí)間控制、流量控制等操作逐一進(jìn)行。

在數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)方面，要做好數(shù)據(jù)記錄、故障報(bào)警、系統(tǒng)檢測(cè)等工作。

1.3 Optimizer 4.0產(chǎn)品功能簡(jiǎn)介

其一，單一壓力設(shè)定（降低壓力帶）。應(yīng)完成如下操作：可減少梯級(jí)設(shè)定（多點(diǎn)設(shè)定）的帶寬，使其控制在0.5bar左右;降低機(jī)組的運(yùn)行壓力，每降低1bar，可減少7%的能耗;每降低1bar，可減少13%的管網(wǎng)泄漏。

其二，時(shí)間控制。一方面，現(xiàn)場(chǎng)不用氣時(shí)，可定時(shí)停機(jī)至生產(chǎn)開(kāi)始;另一方面，通過(guò)在非生產(chǎn)時(shí)間關(guān)閉系統(tǒng)，能源不會(huì)被浪費(fèi)在保壓的泄漏過(guò)程中，這些泄漏通常占工廠總空氣消耗的20%。

其三，平均運(yùn)行時(shí)間控制。這個(gè)功能使那些具有相同優(yōu)先級(jí)的機(jī)器的運(yùn)行時(shí)間相等。平衡機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間意味著這些機(jī)器可以集中進(jìn)行保養(yǎng)服務(wù)，節(jié)省時(shí)間和保養(yǎng)成本。

其四，備機(jī)定時(shí)運(yùn)行控制。使用綜合的順序管理功能，客戶可以讓他的備用機(jī)器在有限的時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)行，例如每周2小時(shí)。通過(guò)保證備用機(jī)器的正常運(yùn)行，避免了機(jī)器處于閑置狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)機(jī)械故障等問(wèn)題。

其五，多臺(tái)變頻機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行控制。根據(jù)機(jī)組容量，優(yōu)化機(jī)組加卸載;節(jié)省能源，減少卸載時(shí)間;延長(zhǎng)上下游機(jī)組的使用壽命。

其六，多臺(tái)離心機(jī)優(yōu)化運(yùn)行控制。一方面，根據(jù)運(yùn)行需求減少放空;另一方面，離心機(jī)優(yōu)化控制至最佳運(yùn)行點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能最大化。

2 i-Control 智能控制系統(tǒng)

2.1自動(dòng)壓力控制

在控制柜的觸摸屏上，用戶可以設(shè)定目標(biāo)壓力范圍。ICONTROL將使空氣系統(tǒng)的壓力控制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。一旦ICONTROL檢測(cè)到系統(tǒng)壓力低于設(shè)定目標(biāo)壓力下限時(shí)，就會(huì)自動(dòng)按照設(shè)定的空壓機(jī)主備機(jī)運(yùn)行次序加載相應(yīng)的空壓機(jī);一旦ICONTROL檢測(cè)到系統(tǒng)壓力高于設(shè)定目標(biāo)壓力上限時(shí)，控制系統(tǒng)將自動(dòng)按照設(shè)定的空壓機(jī)主備機(jī)運(yùn)行次序卸載相應(yīng)的空壓機(jī)，空壓機(jī)長(zhǎng)時(shí)間卸載后將會(huì)自動(dòng)停機(jī)，以節(jié)省能源消耗。適用ICONTROL的空壓機(jī)，用戶必須保證其具備自動(dòng)重起動(dòng)功能，即在長(zhǎng)時(shí)間卸載運(yùn)行后空壓機(jī)會(huì)自動(dòng)停機(jī)，在接到加載信號(hào)會(huì)自動(dòng)起動(dòng)并加載。

2.2次序控制（主備機(jī)控制）

用戶預(yù)先在ICONTROL系統(tǒng)上為空壓機(jī)設(shè)定運(yùn)行次序（最多8個(gè)運(yùn)行次序，編號(hào)為A-G），控制系統(tǒng)則將根據(jù)預(yù)先確定的順序切換條件（時(shí)間或事件）進(jìn)行運(yùn)行順序的切換，無(wú)需操作人員的干預(yù)。

例如，順序A為1-2-3-4-…-8; 順序B為8-1-2-3-4-…7，則當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)定目標(biāo)壓力下限時(shí)，若當(dāng)前順序?yàn)锳，系統(tǒng)將按照1，2，3…，8的順序依次加載對(duì)應(yīng)的空壓機(jī)，加載新的空壓機(jī)時(shí);當(dāng)系統(tǒng)壓力高于設(shè)定上限時(shí)，將按相反的次序8，7，6，…1卸載或停止對(duì)應(yīng)的空壓機(jī)，從而系統(tǒng)的壓力將控制在設(shè)定的范圍之內(nèi)。如果順序?yàn)锽，則系統(tǒng)將按照8，1，2…，7的順序加載對(duì)壓機(jī)和按相反的次序卸載空壓機(jī)。

次序切換（相當(dāng)于主備機(jī)倒機(jī)）在設(shè)定的切換時(shí)間到達(dá)時(shí)自動(dòng)進(jìn)行切換，或者人為進(jìn)行強(qiáng)制切換，從而使每臺(tái)機(jī)運(yùn)行時(shí)間趨與均衡。

2.3干燥機(jī)控制

ICONTROL控制干燥機(jī)有兩種控制策略。第一，干燥機(jī)分配到與之對(duì)應(yīng)的空壓機(jī)一一對(duì)應(yīng)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。第二，干燥機(jī)可設(shè)定固定的運(yùn)行數(shù)量，設(shè)定一個(gè)主備機(jī)順序。

2.4安全控制

ICONTROL控制系統(tǒng)掉電不影響空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，即所有的空壓機(jī)將保持當(dāng)前的狀態(tài)。

ICONTROL一檢測(cè)到空壓機(jī)的故障跳機(jī)且系統(tǒng)壓力低，將自動(dòng)檢索當(dāng)前的運(yùn)行次序，起用最臨近的備用空壓機(jī)。

3載荷分配系統(tǒng) Load Sharing System（LSS）

3.1? LSS系統(tǒng)特性

LSS 系統(tǒng)是基于PLC為基礎(chǔ)對(duì)壓縮機(jī)組群進(jìn)行綜合控制的系統(tǒng)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)組群運(yùn)行效率高效化，設(shè)備運(yùn)行合理化。該系統(tǒng)的特性：

其一，實(shí)現(xiàn)每臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的最少排空或不排空，降低運(yùn)行電耗;

其二，實(shí)現(xiàn)空壓站主管網(wǎng)排氣壓力的最小波動(dòng)，輸出高品質(zhì)壓縮空氣;

其三，確保每臺(tái)壓縮機(jī)空載運(yùn)行的時(shí)間最小化，降低運(yùn)行電耗;

其四，確?？諌赫緝?nèi)每臺(tái)壓縮機(jī)均勻運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備壽命;

其五，可對(duì)同一空壓站內(nèi)不同品牌的壓縮機(jī)進(jìn)行節(jié)能高效運(yùn)行控制;

其六，其他功能：在控制室內(nèi)進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控，運(yùn)行操作，數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存，數(shù)據(jù)分析，設(shè)備狀態(tài)趨勢(shì)分析，以及為維護(hù)必要提供數(shù)據(jù)依據(jù)等。

3.2? 如何通過(guò)LSS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能

3.2.1壓縮機(jī)與載荷分配系統(tǒng)（LSS）

每臺(tái)壓縮機(jī)都有它自己的控制系統(tǒng)，但它無(wú)法獲得同一管網(wǎng)內(nèi)其它壓縮機(jī)的準(zhǔn)確運(yùn)行狀態(tài)信息，因而無(wú)法準(zhǔn)確回應(yīng)管網(wǎng)氣體需求量的變化。

因此，當(dāng)氣體需求量減少時(shí)，多余的氣體不得不通過(guò)放空閥（BOV）放空。

載荷分配系統(tǒng)（LSS）是一個(gè)由硬件和軟件組成的系統(tǒng)，它與各臺(tái)壓縮機(jī)的控制器相連接，并能象大腦一樣工作。

當(dāng)氣體需求量變化時(shí)，LSS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)這個(gè)變化，并向每臺(tái)壓縮機(jī)發(fā)送信號(hào)，使每臺(tái)壓縮機(jī)處于最佳的工作狀態(tài)，從而達(dá)到節(jié)能效果。

3.2.2 LSS系統(tǒng)的要點(diǎn)

載荷分配系統(tǒng)（LSS）是一個(gè)最大程度地利用離心壓縮機(jī)的固有特性“喘振”的系統(tǒng)。換句話說(shuō)，LSS系統(tǒng)的控制范圍是從喘振點(diǎn)到設(shè)計(jì)點(diǎn)的區(qū)間。

載荷分配系統(tǒng)，就是無(wú)論何時(shí)，當(dāng)氣體需求量減少時(shí)，都使得經(jīng)由放空閥（BOV）放空的氣體量最小化的一種壓縮機(jī)集中控制系統(tǒng)。

當(dāng)氣體需求量突然地持續(xù)減少時(shí)，為了防止壓縮機(jī)喘振，LSS系統(tǒng)會(huì)通過(guò)BOV將多余的氣體排放到大氣中。該系統(tǒng)由于使得放空氣量最小化而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。同時(shí)，該系統(tǒng)因減少了氣體放空，而降低了站房噪音。

結(jié)束語(yǔ)

一個(gè)合格的集中控制系統(tǒng)需要具備以下特性：一是滿足工況需求的變化，能夠集中化控制足夠數(shù)量的機(jī)組，具有豐富的控制功能;二是，安全可靠，具有可控制多種機(jī)型，工/變頻螺桿、離心機(jī)、后處理、真空泵等;三是具有完善的支持，通過(guò)更加優(yōu)化的算法，發(fā)揮最佳能效。

參考文獻(xiàn)：

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