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工厂动力车间(空压站)云智控节能管理
一、空压站现状与痛点



空压站传统的管理和运行方式:通过对每台空压机设置不同的加卸载压力值,以层叠式压力带运行,为避免空压机频繁加卸载,需设置较宽的压力带。此外,设备的启停&调参、点检等完全依赖人工,存在以下几个问题:
①能源浪费严重:空压机频繁启停,空载率高;后处理设备损耗;管网压力泄露;设备散热浪费。
②缩短设备寿命:频繁加卸载使机组电磁阀、空压机入口门和卸荷阀等设备的寿命变短,更威胁整个机组的安全运行。
③压力供需不匹配:气量无法保持恒压。当用气量不断变化时,供气端压力调节滞后,气压波动大,使用气精度达不到工艺要求,影响生产效率及产品品质。
④管理成本高:每天需安排人定时点检,记录设备运行数据,人工成本高且操作不及时。
⑤故障维修无法及时响应:人工管理无法实时掌握设备运行状态,设备带故障运行,往往等到影响生产后才发现,设备长时间带故障运行易导致安全事故的发生。

二、解决方案概述
系统创新融合数据可视化技术、窄带恒压技术 、多约束条件多参数控制算法、边缘计算技术,实现空压站的智能控制与节能:

    大数据可视化技术:一站式监测车间所有设备,包括空压机、干燥机、水泵、风机、余热回收机、仪器仪表等,以可视化的方式呈现在移动应用端、PC 端,并可进行参数设置、远程启停等控制。
    窄带恒压技术:变层叠式压力带为单压力带,以母管压力作调控依据,充分利用设备效能,调整运行设备数量,将设备的加载率提高至 90%以上。
    多参数多约束控制算法:采用多参数协同调节的算法模型,多点捕捉系统工况变化,快速反应,准确执行,结合工况及能耗情况,参数自主调优,持续优化能效。
    边缘计算技术:基于设备及传感器数据,在 MGEE 引擎(Mogulinker Edge Engine)的支持下,应用程序在边缘侧发起,产生更快的网络服务响应,集中智能控制设备运行。


 “云智控”技术架构图
“云智控”三个功能价值:
①数字化站房
    数据动态监控、生成智能报表

一站式动态监测空压机、冷干机、流量计、压力变送器,自动生成节能报表,展示并分析能源收益、单位能耗、累计用气、用气波动、设备稼动率、加载率、故障报警、管道压降、泄漏等情况,实现整站的 数字化运营管理,提高点检效率50-75%。

    故障在线预警、保养周提醒

可根据设备的历史运行规律,设置故障预警条件,当设备运行参数触 达预警条件后,会自动提醒;通过设备的开机时间,可设定保养提醒 (耗材使用周期)。降低紧急运维成本 10-30%。
 
②智能化控制

    动态设备优先决策机制

以用气末端流量作调控依据,结合设备功率、比功率、排气量、设备类型、总运行时长,动态匹配最优的开机设备组合,并基于流量,提前识别用气突增情况, 提前启动空压机,避免低压风险。

    多参数多参数控制算法+AI 模型

通过多参数多约束控制算法模型,以母管压力为调控依据,根据用气情况,多点捕捉系统工况变化,快速反应,准确执行,自主调节设备加卸载,云端 AI 算法持续优化控制参数,实现参数自主调优,持续优化节能效果。
 
③整站节能 5-30%

    压力最优化节能

以用气末端的压力和流量为调控依据,变层叠式压力带为窄带恒定压力带,实现对空压站所有空压机的集中智能控制,缩窄、降低压力压力波动范围 30-70%。




l 控制最优化节能

结合设备工况、用气工况,通过动态设备优先决策机制、多参数多参数控制算法

+AI 模型,一方面,匹配最优的开机设备组合,让优势设备优先运行;另一方面, 在控制频率保护机制下,实现空压机自主加卸载,调整运行设备数量,将平均加载率提高至 95%以上。
 
三、解决方案优势

系统创新融合了 4 个技术:窄带恒压技术、多约束多参数算法、边缘计算技术、大数据可视化技术以及 AI,满足“低成本、快部署、重服务、可集成、强安全”的工业互联网软件的优势特征。同传统的联控系统相比主要有三点优势:

l 在控制上:“云智控”采用边缘服务器,结合云端智能算法包,实现站房的可持续节能优化;

l 在连接上:通过 LoRa、2G、4G 等工业通讯技术实现数据采集及传输,现场无需开槽布线,节省大量的人工与材料成本,1 周可上线成功;

l 在算力上:云边协同,配合大数据和机器学习技术实现空压站更精细优化的运营管理。

四、案例

1、美的电器

站房概况:3 台 110-200KW 工频机,2 台 200KW 变频机,5 台冷干机,年耗电量约 450 万度。



使用前:
 
层叠式压力带运行,能耗高:对每台空压机设置不同的加卸载压力,压力带宽。
 
解决方案:
 
①窄带恒压技术,变层叠式压力带为窄带恒定压力带,缩窄、降低压力波动范围;
 
②多参数多约束算法,多点捕捉设备、用气工况变化,快速反应,准确执行,参数自主调优,持续优化能效。
使用后:
 
母管压力波动缩窄 52%,降低用能成本 10.3%,节约用电约 46 万度/年。
 
目前,云智控已覆盖电器、电子、新能源(电池)、制药、水泥、机械、化工、印刷等 60+个制造行业,帮助空压站累计省电超千万度。