空壓機安智能控(CSIMS)系統

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  空壓機安智能控(CSIMS)系統

  摘要:傳統空壓機控制方式為加卸載控制,頻繁加卸載造成壓力波動,并且卸載 時不產氣同時消耗電能。另外多臺的空壓機采用人工控制,不能根據實際需要的   用氣量來調節,造成能源浪費。安智能控系統可以實現多臺空壓機的聯控管理, 并且減少空壓機的加卸載次數,輸出壓力穩定,達到節能的效果。

  關鍵詞:空壓機 節能 控制系統

  1.行業背景

  

空壓機安智能控(CSIMS)系統

 

 

 

 

 

  全國有 180 億元/年的空壓機市場,有超過 400 萬 臺的空壓機在工作,22KW 以上功率等級的空壓機超 過 100   萬臺,空壓機市場容量非常大。作為主要的產 氣設備,壓縮機已經成為工廠的基礎設備,壓縮空氣 成為除水、電、氣后的第四大能源。隨著工業自動化   控制技術的發展,在工業生產中對壓縮空氣的需求也 越來越大。空壓機的種類有很多,如活塞式、螺桿式 離心式等。

  工廠空氣壓縮供氣系統一般由空氣壓縮機、冷干機、過濾器、儲氣罐、管路、 閥門和用氣設備組成。其中空氣壓縮機是供氣系統的主要用電設備,耗電量占供 氣系統的   95%以上。壓縮機電機功率一般較大,其耗電占全國工業用電的很大比 例。

  幾大電機產品能耗占全國總電能的比例,如圖 1 所示: 空壓機系統的總成本由以下部分組成:

  u 初期成本—購買壓縮機設備和安裝工程等費用;

  u 維護成本—空壓機日常維護,更換潤滑油和配件等;

  u 運行成本—空壓機運行的電費; 其中初期成本和維護成本只占很小比例,大部分為運行成本,比例為圖 2 所

  示:

  

空壓機安智能控(CSIMS)系統空壓機安智能控(CSIMS)系統

 

 

 

 

 

  圖 1 圖 2

  空壓機系統在設計時都有 10%-20%的余量,而實際生產用氣需求是波動的, 大部分時候都沒有達到滿負荷需求。所以對空壓機系統節能改造具有很大的空   間,具有對用電及用氣管理的必要性。

  2.傳統空壓機分析 由以上我們可以看出空壓機的能源浪費主要來自以下幾個方面: 1、系統規劃不當

  

空壓機安智能控(CSIMS)系統

 

 

 

 

 

  (1)操作壓力不匹配

  (2)廠區分散未集中負載管理

  (3)用氣量變化過大未規劃

  (4)機房周圍溫度不合理

  (5)使用臺數與控制不合理

  (6)機械年限老舊效率低

  2、假性需求

  (1)氣源供應端與需求端氣量不匹配

  (2)管路配置不合理,造成壓降過大

  (3)負載管理不合理,造成多臺空載浪費

  (4)瞬間用氣較大,沒有儲氣罐做緩沖

  (5)管路本身、配件、接頭泄漏

  (6)機械元件設施不當造成泄漏

  (7)自動泄水器不當泄放

  下圖為壓縮空氣消耗比例圖,由于能源費用中約 40%是泄漏和假性需求所致, 因此空壓機系統節能改造空間很大。

  

空壓機安智能控(CSIMS)系統

 

 

 

 

 

  需要從以下幾個方面實現空壓機的節能效果 (1)選定高效率的壓縮機 (2)盡可能降低壓縮機的運轉壓力

  (3)低損耗輔助機械的選用,管道設備的設計、施工(管道規劃、減少壓力損失、

  設置適當的儲氣罐) (4)節能設備的引進(集中控制系統、電力監控設備) (5)定期的維護保養(過濾器的清掃、更換,冷卻器的清掃、保養等)   (6)避免浪費(減少多余的空氣消耗、避免管道泄漏) (7)合理的系統規劃

  3.安智能控系統

  安智(CSIMS)系統是針對空壓機系統控制和管理的專業系統,可實現空壓機系 統綜合節能 10%-40%。

  ? 融合了計算機技術、模糊控制技術、系統集成技術和調速技術,是一個系統 能源管理控制方案

  ? 系統對空壓機、冷干機、冷卻水、供氣管道、用氣端等進行綜合管理和改造, 實現系統 COP 的綜合優化控制。

  ? 系統具有強大的網絡通訊功能,支持 Modbus、Profibus、以太網。可通過內 部互聯網,將數據上傳企業服務器。

  ? 系統擁有良好的人機界面,非常方便使用者操縱,并實現對系統的運行監控、 設備的管理控制、機組的群控策略、機組的優選、參數的設置、數據記錄報   表、設備的維護管理等。

  ? 該系統具備節電/市電切換控制功能。

  

空壓機安智能控(CSIMS)系統

 

 

 

 

 

  系統構成圖如下:

  

空壓機安智能控(CSIMS)系統

 

 

 

 

 

  4.系統構成單元

  

空壓機安智能控(CSIMS)系統

 

 

 

 

 

  JK-CCU-GC 集控單元

  ?采用計算機和網絡技術對空壓站進行遠程監控

  ?對空壓站進行能源計量和管理,包括用氣和用電

  

空壓機安智能控(CSIMS)系統

 

 

 

 

 

  ?對設備的電壓、電流、頻率進行監控,用電、用氣量采集

  形成報表,并可進行歷史數據查詢,減少人為抄表和數據匯 總的工作。

  ?實現空壓站的無人值守,管理更簡單。

  ?實現設備的精細化管理,當系統出現故障時,系統可以通 過短信通知系統維護人員或者工程師。

  JK-PCUX-GC 程控單元

  ?具有落地和壁掛兩種安裝方式。落地安裝為控制柜,壁掛安裝為 控制箱。

  ?根據生產設備的用氣負載控制空壓機的運行數量,充分保證壓縮 空氣管網的供氣壓力。

  ?具備自學習功能,對生產設備用氣負載進行統計分析,不斷的優 化空壓機運行方式,降低空壓機整體運行功耗。

  ?平衡空壓機運行時間,預防單臺空壓機長時間工作或停機。

  

空壓機安智能控(CSIMS)系統

 

 

 

 

 

  ?可聯控不同品牌、不同型號的螺桿空壓機機;

  ?對操作權限進行分級管理,規定相關人員權限,防止未授權登陸系統。

  ?長時間供氣盈余時,合理地控制適合功率的空壓機停機。

  ?對空壓機及輔助設備運行情況、報警信息進行記錄、存儲、查詢,生成日報表、 月報表、年報表。

  ?電機運行溫升曲線監控,以及高溫報警。

  運行效率是由空壓機的比能量決定的,比能量單位為 KWh/m3 反映的是產生 1M3 的壓縮空氣所消耗的電量。如一臺空壓機電機功率為   55KW,額定產氣量為 9m3/min,計算比能量為 55/(9*60)=0.102KWh/m3,一般的空壓機的比能量為:

  0.08~0.12KWh/m3,小于這個范圍的屬于高效空壓機,大于這個范圍的屬于低 效空壓機。

  


 

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  JK-ESPU-GC 節能單元

  ?產氣量調節 能效控制器根據現場的用氣量的大小,自動調節空壓機的產氣量,使產氣量與

  用氣量匹配,避免多余的產氣。

  ?高精度壓力輸出

  傳統的空壓機加卸載輸出壓力范圍一般為 0.1MPa,采用能效控制器可以實現壓 力波動范圍為±0.01MPa,減少多余壓力造成的能源浪費。

  ?市電切換 當能效控制器出現故障時,可將空壓機切換至市電模式供電,節電與市電具有

  機械互鎖,不會因為誤操作造成設備損壞。

  ?內置 EMC 濾波器和電抗器 減少設備的無線電干擾,并提高電機的功率因數達到 0.95,滿足工廠 EMC

  抗干擾要求。

  ?集成電量采集功能

  ?高效節能

  可以在控制供氣壓力平穩的情況下改變空氣壓縮機的產氣量,避免頻繁加 卸載導致的能源浪費,提高空氣壓縮機零部件的壽命。   在控制供氣壓力平穩的情況下改變空氣壓縮機的產氣量,避免頻繁加卸載導致的 能源浪費,提高空氣壓縮機零部件的壽命。

  

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  ?軟啟動 實現空壓機軟啟動和軟停止,對電網和機械沒有沖擊

  

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  JK-PCU-GC 點控單元

  ?供氣端管道閥門控制 根據生產時間自動打開和關閉閥門,減少車間管道泄漏。采用電動或氣動閥門,

  空壓站各個出氣管道的供氣。

  ?用氣端管道壓力控制 由于各個車間用氣壓力需求不一樣,而空壓站輸出壓力滿足壓力大的車間,所

  以將壓力需求小的車間供氣壓力降低,減少多余壓力造成的能源浪費,

  JK-DCU-GC 分控單元

  ?冷卻水控制單元

  實時監測空壓機冷卻水系統壓力、溫度,并在異常時進行報警。 根據冷卻水系統的壓力高低調整水泵運行狀態。 根據冷卻水系統的溫度高低調整冷卻塔的運行狀態。   冷卻水進水閥門與空壓機聯動,不需要認為去打開。

  JK-GU-GC 采集單元

  ?采集單元將采集的信號輸送給程控單元,對數據進行保存。

  ?分為電量采集、空氣流量采集、壓力采集

  電量采集采用智能電力表,可對單臺空壓機用電,或整個空壓站用電采集。 空氣流量采集采用渦街空氣流量記,采用溫壓補償,測量流量準確可靠。   壓力采集采用高精度壓力傳感器,測量出氣罐壓力和用氣端的壓力。

  5.用戶案例

  某外資企業主要生產高端陶瓷衛浴產品,共有 3 臺螺桿空壓機,1 臺 20 立方 電機功率 110KW,2 臺 10 立方電機功率 55KW 共計 40   立方;

  2012 年 6 月安裝空壓機‘安智系統’,2012 年 7 月至 10 月,3 臺空壓 機共耗電 228432KWH,較 2011 年同期耗電   324285KWH 少耗電 95853KWH, 全

  年少耗電 287559KWH;

  節約電費 24.5 萬元、116 頓標煤、8.12 億千卡熱量,可供近 300 個普通家庭 一年的用電量,相當于企業產值(按照凈利潤平均   2.5%計算)980 萬。

  

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