【壓縮機(jī)網(wǎng)】引言

　　壓縮站設(shè)備中壓縮機(jī)肯定是主要設(shè)備，站內(nèi)的壓縮機(jī)可以是一種類型的壓縮機(jī)，也可以是多種類型混合在一起的壓縮機(jī)群；為了保證進(jìn)、出氣的品質(zhì)，當(dāng)然，前后處理設(shè)備也是必不可少的，如：各種過濾器（包括自潔式過濾器）、冷凍式和吸附式干燥器、排水器；還有一些輔助設(shè)備：如冷水機(jī)等，對于工藝氣壓縮機(jī)輔助和配套設(shè)備就更多。由于壓縮機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，它的主要功能是把電能轉(zhuǎn)化為壓縮能。因此，生產(chǎn)成本中這一塊的費(fèi)用是不可估量的，加之，壓縮站是由上述眾多設(shè)備組成，加上值機(jī)、維護(hù)、設(shè)備折舊和管理人員的費(fèi)用，這也就是很多專家提出的氣、電不等價的原因，氣價是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于電價的。

　　壓縮機(jī)的工作過程也是一個變工況、變負(fù)荷的過程，對于壓縮站而言，更需要協(xié)調(diào)和管理好數(shù)臺各類壓縮機(jī)應(yīng)對工況、負(fù)荷的變化，并且協(xié)調(diào)好各種輔助設(shè)備，有效地利用數(shù)臺各類壓縮機(jī)的效能，使其效率發(fā)揮到z*大z*優(yōu)。

　　壓縮機(jī)節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，除站內(nèi)設(shè)備的效率改進(jìn)以外，傳輸管路及終端設(shè)備也是改造的重點(diǎn)，本文試圖通過對站內(nèi)設(shè)備的管理來提升其節(jié)能效率。“壓縮站設(shè)備！互聯(lián)網(wǎng)”的目的在于管控站內(nèi)設(shè)備，使其達(dá)到在設(shè)備管理層能有效維護(hù)設(shè)備做到無人值守、負(fù)荷調(diào)配、故障預(yù)判及故障分析、記錄實(shí)時及歷史趨勢、有功功率和無功功率的可視化分析與記錄、遠(yuǎn)程維護(hù)及大數(shù)據(jù)分析處理等等。

　　物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)對壓縮站設(shè)備的影響

　　物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。反映到我們壓縮站就是站內(nèi)設(shè)備間通過現(xiàn)場總線可以無縫地進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，使得設(shè)備更加智能化，互相之間可以相互協(xié)調(diào)，再加上中央監(jiān)控系統(tǒng)的整體調(diào)控渾然一體，使得系統(tǒng)更加優(yōu)化和健壯，現(xiàn)在所說的互聯(lián)網(wǎng)也包括移動互聯(lián)網(wǎng)的概念，即通過公共移動網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備信息的瀏覽和信息的交換。空壓站監(jiān)控系統(tǒng)一般分三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場設(shè)備層、連鎖控制層、上位機(jī)監(jiān)控層組成，現(xiàn)場設(shè)備層主要完成設(shè)備本機(jī)的控制功能，同時預(yù)留通訊接口，可以向連鎖控制層傳輸現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)；連鎖控制層主要是讀取現(xiàn)場設(shè)備層的數(shù)據(jù)和控制現(xiàn)場設(shè)備，同時把獲取的數(shù)據(jù)送至上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是把從下面獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示和分析，起到集中管理和控制設(shè)備的目的。

　　其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如下（圖1）：

　　采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，壓縮站具有兩大好處，一是：工況狀態(tài)可視化，數(shù)據(jù)記錄自動化，無人值守或少人值守成為可能，值守環(huán)境舒適化；二是：為實(shí)現(xiàn)節(jié)能提供了多方位、多角度的處理方法和手段。

　　物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)對壓縮機(jī)站設(shè)備節(jié)能的影響

　　壓縮機(jī)本身的節(jié)能廠家已經(jīng)做出了很多努力，比如，變頻機(jī)、永磁變頻機(jī)、兩級壓縮等等，都是從壓縮機(jī)自身的能效方面所做的努力，然而，一個空壓站系統(tǒng)包括很多工況狀態(tài)對壓縮機(jī)效率的影響，如：配置的后處理設(shè)備是否是第四代的節(jié)能產(chǎn)品、循環(huán)水的溫度是否滿足冷卻的條件、排污閥是否是無耗氣的節(jié)能產(chǎn)品……等等，壓縮機(jī)再節(jié)能，配套設(shè)備不節(jié)能也是枉然，因此，控制所有設(shè)備的連鎖運(yùn)行成為互聯(lián)網(wǎng)節(jié)能的z*大目標(biāo)和優(yōu)勢。具體實(shí)現(xiàn)如下：

　　1）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的連鎖節(jié)能控制更為容易和靈活：

　　確保供氣壓力的穩(wěn)定，根據(jù)壓力曲線的陡峭程度來判斷啟動設(shè)備的數(shù)量和大??；開機(jī)時先開大設(shè)備以保證后面的用氣，對于具有變頻機(jī)的系統(tǒng)，可以由變頻機(jī)進(jìn)行微調(diào)；

　　均衡每臺設(shè)備的運(yùn)行時間，運(yùn)行時間長的后啟先停，運(yùn)行時間短的先啟后停；

　　自學(xué)習(xí)控制算法保證機(jī)組供氣壓力穩(wěn)定，z*小能耗運(yùn)行；

　　z*優(yōu)的控制算法，避免空壓機(jī)的頻繁加卸載和啟停機(jī)；

　　故障設(shè)備智能切除， 自動開啟新的設(shè)備。

　　以上傳統(tǒng)技術(shù)已證明在壓縮站運(yùn)行中起到了非常重要的節(jié)能作用，類似的手段還有很多，不再贅述。上面的技術(shù)可以在系統(tǒng)中選擇性使用，要看系統(tǒng)的種類和用途，并不是適合任何壓縮站的情況。

　　上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要由實(shí)時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、實(shí)時報警、數(shù)據(jù)分析、運(yùn)行報表等四部分組成，實(shí)時監(jiān)控主要完成數(shù)據(jù)采集、顯示設(shè)備動態(tài)流程、顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)修改、遠(yuǎn)程控制；實(shí)時報警主要是設(shè)備報警信息的實(shí)時顯示、記錄歷史報警信息、故障的確認(rèn)、故障的問題分析等；數(shù)據(jù)分析主要是利用實(shí)時曲線、歷史曲線進(jìn)行分析設(shè)備運(yùn)行情況，優(yōu)化控制過程；運(yùn)行報表主要包含生產(chǎn)報表、運(yùn)行報告、報警報表和交接班記錄，主要用來管理設(shè)備和節(jié)能分析，如圖2。

　　可實(shí)現(xiàn)采集空壓機(jī)的各個溫度、壓力、電流等數(shù)據(jù)，空壓機(jī)運(yùn)行、故障、加卸載等狀態(tài)，同時可以控制空壓機(jī)的啟停，方便操作人員管理空壓站設(shè)備，提高效率。

　　可以查詢節(jié)能監(jiān)控空壓站系統(tǒng)內(nèi)包括設(shè)備的全部報警信息，并將其進(jìn)行逐一的分類。報警信息內(nèi)包含設(shè)備編號、設(shè)備名稱、報警時間和報警信息內(nèi)容，可以讓客戶直觀的看到設(shè)備報警的原因，便于故障的快速處理。

　　為了快速查找報警信息，節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)提供了日期選擇的功能，同時提供了單臺設(shè)備和全部設(shè)備的選擇功能。報警記錄包括空壓機(jī)報警記錄、冷干機(jī)報警記錄、水泵報警記錄、電機(jī)報警記錄、變頻器報警記錄、水壓報警記錄和水溫報警記錄。

　　實(shí)時曲線可以反映當(dāng)前設(shè)備運(yùn)行的狀況，分析設(shè)備這一時段是否正常，可以及時發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。

　　歷史曲線可以反映設(shè)備過去一段時間的運(yùn)行情況，分析設(shè)備性能變化，及時調(diào)整相應(yīng)的參數(shù)，及時更換相應(yīng)備件等。

　　2）信息的管理與共享

　　從圖3，我們可以清楚的看到，壓縮機(jī)的實(shí)際使用效率是非常低的，主要的問題也不全在壓縮機(jī)設(shè)備本身，而是，泄漏及系統(tǒng)損耗、不適當(dāng)?shù)氖褂煤湾e覺需求。因此，系統(tǒng)的管理和優(yōu)化、對需求的實(shí)時反應(yīng)尤為重要，也成為節(jié)能的主要方面。

　　供氣管理：對整個工廠內(nèi)部生產(chǎn)所供及所需用氣的計量管理，它可以實(shí)時顯示和記錄主管路與各車間的支管路當(dāng)前的壓縮氣體的壓力、實(shí)時流量和累計流量，通過理論計算和數(shù)據(jù)分析可以判斷出跑、冒、滴、漏的方向與位置，并可根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)整理成一條或數(shù)條曲線，用于分析管網(wǎng)的流量和供氣壓力的穩(wěn)定性，同時也可以生成報表，用于生產(chǎn)管理和人員管理。

　　供水管理：對壓縮站內(nèi)冷卻水的供水水壓、水溫進(jìn)行檢測和設(shè)備的管理；冷卻水設(shè)備作為壓縮站的輔助設(shè)備，但是起著非常重要的作用，將直接影響壓縮機(jī)的工作狀態(tài)和效率，如冷卻水供水不足，則壓縮機(jī)高溫，壓縮機(jī)的工作效率下降，嚴(yán)重的會報警停機(jī)導(dǎo)致無法正常供氣。

　　電力管理：主要是用來記錄壓縮站內(nèi)設(shè)備的用電情況?？梢詫?shí)時監(jiān)測壓縮站內(nèi)的壓縮機(jī)、冷干機(jī)、電機(jī)、水泵等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)下的工作電壓、工作電流、瞬時功率及用電量，將監(jiān)測到的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的保存，以便后期的查詢需要，也可以與前面的產(chǎn)氣量進(jìn)行比較分析，找出z*佳的比功率；異常時也可以進(jìn)行故障報警。

　　氣體品質(zhì)管理：能耗一般與氣體品質(zhì)是一對矛盾，在能耗一定情況下，希望氣體品質(zhì)也不能有絲毫的降低，這才是我們的目標(biāo)，假如降低了能耗的同時也降低了氣體品質(zhì)，就有可能成為劣質(zhì)產(chǎn)品的匯合地。比如一臺微熱吸附式干燥器，為了滿足露點(diǎn)達(dá)標(biāo)，有廠家把再生氣量調(diào)大以減少分子篩的裝填量，這種質(zhì)量成本對能耗的影響是致命的，也應(yīng)了中國人說的“賣家總比買家精”的根本道理。所以，氣體必須滿足流量和壓力的同時，其含油量、含塵量和含水量也都符合國際或國家標(biāo)準(zhǔn)，才是我們z*終的理想目標(biāo)。

　　3）大數(shù)據(jù)的處理與運(yùn)用

　　中央監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫或互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫（也稱為云計算） 可以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的收集和處理，其結(jié)構(gòu)如圖4。

　　我們認(rèn)為大數(shù)據(jù)的挖掘處理和共享才是壓縮站中控與遠(yuǎn)程監(jiān)控的關(guān)鍵：數(shù)據(jù)的處理是提取有效信息的重要途徑，而處理方法是一個多學(xué)科的交叉科學(xué)，需要我們不斷地優(yōu)化和尋找適合的數(shù)學(xué)模型。

　　大數(shù)據(jù)處理的優(yōu)點(diǎn)如下：

　?、俪梢杂行нM(jìn)行設(shè)備的監(jiān)控外，使站內(nèi)設(shè)備的智能化配置，優(yōu)化系統(tǒng)與用氣終端匹配更為快速；

　　②分析問題不再因為一個故障而做出結(jié)論，而是根據(jù)趨勢、根據(jù)歷史、根據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)象做出全面正確的判斷，避免誤報、誤停的風(fēng)險；

　　③值守更為靈活，手機(jī)、平板都成為值守的終端設(shè)備，沒有地域、時域、人身的限制；

　?、芄收贤扑屯耆梢越夥盼覀兊年P(guān)注度，相反，還可以更為準(zhǔn)確及時地把握設(shè)備的維護(hù)商機(jī)，比如，三濾，油需要更換，系統(tǒng)會自動給出推送信息；

　　⑤分級的安全防火墻使得系統(tǒng)更加安全可靠，責(zé)任分明、利益分享。

　　4）對合同能源管理項目的作用

　　合同能源管理

　　節(jié)能服務(wù)公司與用能單位以契約形式約定節(jié)能項目的節(jié)能目標(biāo)，節(jié)能服務(wù)公司為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)向用能單位提供必要的服務(wù)，用能單位以節(jié)能效益支付節(jié)能服務(wù)公司的投入及其合理利潤的節(jié)能服務(wù)機(jī)制。其實(shí)質(zhì)就是以減少的能源費(fèi)用來支付節(jié)能項目全部成本的節(jié)能業(yè)務(wù)方式。這種節(jié)能投資方式允許客戶用未來的節(jié)能收益為工廠和設(shè)備升級，以降低運(yùn)行成本；或者節(jié)能服務(wù)公司以承諾節(jié)能項目的節(jié)能效益、或承包整體能源費(fèi)用的方式為客戶提供節(jié)能服務(wù)。

　　對壓縮站而言，實(shí)施步驟如下：

　　1.能源的檢測與審計；2.節(jié)能改造方案設(shè)計；3.能源管理合同的談判與簽署；4.項目投資；5.施工、設(shè)備采購、安裝及調(diào)試；6.人員培訓(xùn)、設(shè)備運(yùn)行、保養(yǎng)及維護(hù)；7.節(jié)能及效益監(jiān)測、保證；8.節(jié)能效益分享。

　　目前，節(jié)能公司以售氣或融資租賃的方式為客戶提供服務(wù)，其關(guān)鍵問題就是與客戶達(dá)成能夠被認(rèn)可的審計和節(jié)能改造方案評估，其依據(jù)應(yīng)該是來自中控系統(tǒng)中的計量傳感、變送設(shè)備檢測的實(shí)時數(shù)據(jù)、累計數(shù)據(jù)和歷史大數(shù)據(jù)。方案實(shí)施結(jié)束，更需要這些計量數(shù)據(jù)作為成果分成的依據(jù)；對于廠家而言，尤其以售氣為主的企業(yè)，上述第6項的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程維護(hù)保養(yǎng)更是離不開中央監(jiān)控的支持，以減少廠家運(yùn)行成本費(fèi)用的開銷。

　　作為服務(wù)于合同能源管理項目的中控系統(tǒng)一般都具有完善的計量用傳感、變送設(shè)備的配置，尤其在電能及流量的配置上符合國家計量標(biāo)準(zhǔn)，即可為合同能源管理項目（站） 提供標(biāo)準(zhǔn)的計量手段，中控系統(tǒng)也對應(yīng)可以設(shè)計出可視化的能源實(shí)時數(shù)據(jù)及累計數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而，給出各種曲線、餅圖、統(tǒng)計報表等分析工具和報表等結(jié)論性文件，為合同能源管理項目的各個階段的評估做出可靠的、準(zhǔn)確的依據(jù)，并做為節(jié)能服務(wù)公司與用能單位對節(jié)能效益分享和結(jié)算不可或缺的重要依據(jù)。

　　結(jié)語

　　總之，紅花需要綠葉配。在大家都在提倡“互聯(lián)網(wǎng)+”的時候，我們認(rèn)為“壓縮站設(shè)備+互聯(lián)網(wǎng)”的概念更為實(shí)用和有效。在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級改造中，沒有互聯(lián)網(wǎng)不行，但互聯(lián)網(wǎng)也不是萬能的，必須以“壓縮站設(shè)備+互聯(lián)網(wǎng)”的模式對現(xiàn)有壓縮站設(shè)備進(jìn)行改造，挖掘其節(jié)能潛力才是我們的s*選和要務(wù)。我們也希望壓縮機(jī)這個傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之花在互聯(lián)網(wǎng)的陪伴下開放的更加燦爛。

　　作者簡介：

　　郭時鋒：西安厚德科技發(fā)展有限公司副總經(jīng)理，總工程師，畢業(yè)于西安理工大學(xué)，擅長自動化領(lǐng)域的PLC控制及系統(tǒng)工程，在壓縮機(jī)行業(yè)已有十年以上的控制技術(shù)經(jīng)驗。