ES360在空压站节能控制中的应用浅析

武彩霞

【摘要】压缩空气是仅次于电力的第二大动力能源，又是具有多种用途的工艺气源，由于其方便易得、无污染、安全可靠等特点，在石油、化工、冶金、电力、机械、轻工等几乎所有行业中被广泛使用。然而压缩空气也是一种昂贵的能量来源，首先必须将电能转换为机械能，其次，再转换为空气能量，作为能量转换角色压缩机却是事实上的耗电大户，基于大量测量而得出的结论：生产压缩空气的耗电量可占整个工厂多达30%的耗电量，压缩空气系统的自动化和节能系统日益成为目前行业的主流方向。本文通过实际的生产摸索和实践，对空压机节能提出了可行性的建议。

【关键词】空压机；节能控制；加载率

1、概述

节能工作一直是国家发展经济的一项长远战略方针，也是企业降低成本的有效手段，推进节能技术进步，降低单位产值能耗和单位产品能耗是一项重要的工作。压缩空气是生产的主要动力。空压站产生的压缩空气担负着全公司气动设备及仪器仪表的动力供给任务。空压机运行状况的好坏，对生产有重大影响。一旦压缩空气停止供给，或提供的空气质量不能满足生产的要求，将会出现停产或生产无法正常进行，必将造成重大的经济损失和环境污染，甚至发生安全事故。因此，如何保证空压机的正常运行、提高运行效率、节约能源、保证安全，是必须解决的一个重要问题。当前，世界社会已进入信息化时代，如何跟上世界发展，与时俱进，使压缩空气系统研究比过去更上一个台阶，实现现代化、信息化、智能化，是发展的必然趋势。ES360在空压机节能控制能为空压的节能提供保障，同时也能为企业提供安全稳定的压缩空气。

2、工厂实例：空压站现场生产情况及问题描述

空压机是厂矿企业的必备设备，主要用来提供源源不断的压缩空气，例如给气动阀供气，为气体送料提供气源。空压机有很多种类，如螺杆式空压机、活塞式空压机、离心式空压机、涡旋式空压机等。螺杆式空压机在很多行业和场合得到广泛的运用，在其控制中采用加载-卸载阀来控制空压机的供气。由于用气设备的工作周期或是生产工艺的差别，使得用气量发生波动，有时会造成空压机频繁加载、卸载。空压机卸载后仍然运转，不仅浪费电能而且增加设备的机械磨损。金牛玻纤公司的空压站目前共安装有7台阿特拉斯·科普柯空气压缩机。单机运行状态时存在的主要问题如下：

1、压力不稳定

加卸载单台控制，由于用气量变化大，系统压力忽高忽低，影响了用气效率，同时也影响了产气效率。

2、能源浪费

一般情况下，用气量变化时，人工操作确定开停空压机的台数，为了满足正常生产用气需求，开启4台压缩机，空压站内的压力需要保证空压机侧最低压力0.66MPa，最高压力0.8MPa，空压机单台控制加卸载，取压点为空压机的出气口处，根据现场观察统计，其中一臺压缩机的卸载率为25%左右，这样，空压机可能存在长期空载运行，或频繁的加卸载运行，造成了大量能源的浪费和机器各零件寿命的缩短。

3、安全可靠性差

空压机运行情况和故障信息全靠操作人员定时的抄表，或者经验判断。这种原始的操作方法非常地不可靠，特别是空压机内部工况无法科学判断和管理，在系统出现问题后，无法保证快速查找机器故障，不能及时地反应机器的运行状况。先进的空压机虽然有本机的控制系统，显示系统，自动化程度也比较高，但在无监控系统时，若发生故障，安全得不到保障，事先无法预见故障，事后故障原因难以查找。

4、机器寿命受影响

由于各台空压机运行时间的不均匀，机器频繁加卸载，造成机器空转磨损设备，加上管理不善，维护不善，都会造成机器的磨损增大，严重时会危及到压缩机的使用寿命。

5、空气系统供气管网维护困难

由于生产区分散，离空压机房距离长，高度差大，管网布置纵横交错，错综复杂，如果某处出现故障或压缩空气泄漏则难以查找，也难以维护。同时生产的安全性、可靠性、高效性都不能得以保障。

3、解决方案：增加控制单元：ES360中央控制器

ES360中央控制器，通过压力信号采集单元和通讯线缆等将空压机的参数接入到控制系统中。其中ES360中央控制器作为控制的主要部分，控制七台空压机的运行，这样既满足了空压机对电源系统的要求，又避免了设备的频繁加载与卸载。在能满足生产车间需要的基础上节约了设备投资。该控制系统主要由三个控制单元组成：CAN网络、ES360控制器、压力信号采集单元，其中在CAN网络组建中要求将ES360的通讯端口与空压机电脑主板的各个通讯端口用屏蔽电缆相连接，再给空压机分配不同的地址，组成控制系统。ES306控制系统改造后可实现以下功能：空压机系统的集中控制和实时监控，包括对运行的空压机的运行、停止状态，故障报警和运行时的重要参数进行记录；优化空压系统的使用模式，根据系统需求压力进行加卸载控制，并在设定时间内启停空压机，优化压缩空气控制系统，使各台空压机运行时间均匀，实现节能目的；提高运行的可靠性；具有数据库功能，对空压系统的主要参数进行记录，方便对系统的掌握分析，无需人工干预。一旦发生异常，操作人员可以通过中央控制器上的监控画面用触屏来监控现场设备，对空压机进行参数设定或发出控制指令，空压机得到命令后即可启动或者停止，操作简单，最大限度的保证了系统的稳定性，取压点采用后序管路压力，这样，一方面系统根据现场的用气量，需多少制多少，减少了卸载时的空转消耗；另一方面因为压力始终保持在原来的加载压力（即现场需求的压力下限），从而使空压机始终处于最经济的节电运行状态。

4、应用效果分析

空压机载荷运行时间与总运行时间的比例称为空压机的加载率，是衡量空压机运行效率的主要参数，加载率越大空压机效率越高，产生同样量的压缩空气耗电量越低。

自2012年1月至2013年5月的空压机的加卸载数据如下图所示（数据来源：动力保障部），计算7台平均加载率自2012年10月份使用ES360控制系统以来，较2012年1至9月份平均加载率，提高了9.23个百分点。结果与ES360控制系统，以提高空压系统的整体加载率达到降低电量消耗的原理相符合。

系统改造之后一年空压站用电可为公司节约28万度电能，按平均电费0.6元/KWH计算，一年即可节省16.8万元。空压机集中控制改造实现了空压机系统的集中控制和监测，达到了节能显著效果，并且提高了工作效率；同时延长了设备及耗材的使用寿命，减少了设备的维修量和维护费用。

5、结束语

ES360控制系统在我公司空压站节能控制中确实发挥了作用，为公司节能减排作出了突出的贡献，也为利用信息化技术手段实现节支降耗，降低生产成本提供了很好的案例。

参考文献

[1] Compressed Air Manual - Edition 7 （2010）