我国通用工业设备存量市场庞大,增量市场不断扩张,但设备智能化程度较低,并且设备节能市场需求巨大。空压机作为压缩空气的直接生产设备,被称为第四能源,广泛应用于医药、食品、机械、电子、塑胶、纺织、发电、建材等行业。
目前在服务的工业项目空压站房设备包括螺杆空压机、离心空压机、冷却水泵、冷却塔、吸附式干燥机、冷冻式干燥机、复合式干燥机等。运维方式为三班两倒、四班三倒等24小时轮值,确保空压系统安全稳定运行。
1.部分空压机组效
该空压站内,所使用的螺杆机个别服役年限已超过10年,螺杆式空压机在长时间运行易导致转子磨损,致使阴阳转子之间的间隙增大,造成了空压机的内泄露增大,再加上空压机维保不及时,空压机产气量会降低,单机能效降低,使得整体空压系统能效偏低。
2.干燥机再生气耗大,露点不稳定
该站配置了传统的微热式干燥机,根据其设计流程和技术原理,结合现场实际情况,其再生气耗约10-15%左右,导致整体后处理系统气损过大,造成气耗浪费,无法实现节能运行。
3.控制策略单一、无集中监控及能效分析平台
该空压站全部采用就地人工控制,无上位监控系统,无法实现空压站能效监控,系统用能及产气量缺乏数据采集,空压机运行效率无法实时分析确定。同时,缺少远程监控,无法快速感知异常运行,及时排除运行故障,且无法进行数字化、智能化支撑系统工况寻优。
4.空压机余热未有效利用
在制取压缩空气的过程中,受生产工艺的制约,压缩空气必须降温后才能使用,因此要消耗大量的循环冷却水或低温冷冻水来给压缩空气降温,此过程中未将被冷却掉的热量进行回收,用于生产工艺加热或生活用热及冬季供暖使用,造成热能浪费。
智控方案
基于大数据分析及AI技术,从“供、配、用、储”全系统、全方位角度出发,结合空压系统数字孪生模型和多源数据融合技术对系统/设备进行能效拟合并持续优化自学习,应用一套空压系统边缘智控装置(E-DOMs™️),实现空压系统的远程监控管理,优化策略计算,运行节能降费。
空压系统边缘智控装置体系架构包括数据采集、数模匹配与控制策略管理、站用(软件)、数据存储以及平台等。
(1)采集系统层:
通过ModBus协议与PLC进行通信完成与终端设备数据接入;通过边缘侧管理系统管理采集系统与配置要求。
(2)数模匹配与控制策略管理层:
通过MQTT协议与采集系统进行通信,接收采集数据;
实现采集点位与设备实例的匹配;
通过MQTT协议下发策略到采集系统,采集系统下发命令到PLC;
通过MQTT同步实时数据到平台。
(3)站端用层,站用可视化、预测算法、优化算法和设备模型:
站用主要将优化算法策略下发到数模匹配与控制策略管理层;基于平台下发文件模型进行解析;预测算法和优化算法通过读取数据库进行训练和计算;设备模型构建实例,并基于接口同步到平台。
(4)数据存储及用平台层:
功能平台(大屏、运行监测等);基于API实现物联平台与边缘测物联信息同步,基于MQTT实现站端与平台之间的采集数据的实时通信等功能。
建设效果
节能降本减碳:对空压系统所有设备进行集中监控管理,建立空压机、干燥机、冷却设备的能效模型,实时掌握空压系统的运行状态和各项参数,对进而生成日前优化调度策略和日内滚动优化调度策略,过程指标,从当前单耗0.158kWh/m³降低至单耗0.118kWh/m³。根据负荷预测的实时变化,对空压系统进行精准的调整和控制。
人力优化提效:基于标准化流程的数字化运维管理工具,保障运维服务质量,降低人员专业经验依赖,利用智能控制技术为空压站系统提供自主化的智能决策支持,帮助管理人员更高效地管理空压站,并科学地进行设备管理维护。
设备效率提升:提前感知系统/设备异常,降低故障发生率快速定位故障,设备运行异常预警,提升设备利用效率,提升使用寿命20%以上,降低故障检修停用时长10%。