一、系統概述

    空壓站節能改造系統是根據用戶空壓站內壓縮機的工藝及用戶安全節能的運行要求設計建造的自動化控制系統。本系統不改變壓縮機原廠提供的隨機控制系統，通過智能化的邏輯控制對壓縮機組進行自動控制及優化管理，并加強壓縮機及其輔助運行系統，如冷卻水系統等的狀態監控，從而保證整個空壓站系統的安全、可靠、高效地運行。本系統在確?？諌赫景踩煽康那疤嵯?，切實有效地實現節能目的。

二、實際供氣狀況

    根據用戶提供的運行數據顯示，供氣系統主要有下列特點：

3.1  供氣系統為長周期、不間斷供氣，安全可靠性要求高；

3.2  終端空氣消耗量較為平穩，出口管網壓力波動不大；

3.3  從壓縮機各溫度、壓力等運行參數看，壓縮機運行平穩，狀態良好；

3.4  壓縮機普遍負荷不高，有放空現象；

3.5  從整個空壓站來看，空壓機聯控水平不高，具有很大的節能潛力。

三、節能原理

根據目前的供氣狀態，FS-ELLIOTT離心式壓縮機節能降耗主要方式為：

1、控制并減少壓縮機運行中的泄放量，目標是達到零排放，因冬夏兩季空氣密度不同，夏季的泄放量較少，冬季的泄放量較多；

2、提高壓縮機的運行效率上，控制壓縮機盡可能在效率最高的額定電流下運行。

在壓縮機的選型過程中，由于要考慮峰值氣量的要求，壓縮機氣量一般都留有余量?？紤]這種工況，節能控制系統設計了減壓運行模式以獲取較高的運行效率。

眾所周知，壓縮機在設計時，流道、葉輪葉片通道及出口安裝角、擴壓器葉片均按設計流量考慮的，變工況運行時，會產生氣流的沖擊而引起效率的損失。因此，壓縮機工作在設計點時的效率最高。這在生產商提供的壓縮機性能曲線上得到充分體現。見下圖。因此，應盡可能使壓縮機運行于額定電流下，此時運行效率最高。

本節能系統嚴密監控各壓縮機出口放空閥的開度，及時調整使得壓縮機運行中的放空量達到最小，同時通過智能算法，精確判斷當前總體供氣負荷，調整壓縮機之間的負荷分配，使盡可能多的壓縮機工作在基本模式下，獲取最大工作效率。

四、具體實施措施

4.1  將壓縮機PLC監控數據、畫面加入至操作站節能控制系統

    將每臺空壓機設備就地PLC控制畫面引入的節能控制系統，保證操作人員在監控室就能完成就地控制盤操作。如：設備啟動、加載和卸載等一系列操作。

4.2  節能系統邏輯、算法及程序

增加總管壓力動態平衡控制算法，設定壓力、電流安全值，順序啟動控制算法和電流控制算法等控制邏輯及算法，保證空壓機群組始終運行在最節能狀態，以下為邏輯控制描述：

     4.2.1  節能控制系統根據實際設定供氣管網的壓力期望值上限以及下限，各臺壓縮機的出口壓力，最大運行電流以及最小運行電流；

     4.2.2  節能控制系統根據運行狀態順序逐臺調整壓縮機至最小電流，直到供氣管網壓力在設定的壓力范圍內并且所有運行壓縮機的放空閥均處于關閉狀態；

     4.2.3  節能控制系統記錄此時所有運行壓縮機的電流值，并相加得出電流總和，此電流總和表征當前實際供氣負荷。

     4.2.4  節能控制系統根據壓縮機管網壓力、壓縮機初期電流總和、壓縮機調整后電流總和，選擇相應算法，判斷是否需要減載、加載和停運壓縮機設備；

     4.2.5  節能控制系統逐臺將要停的設備逐步放空，保持電流總和與調整前基本持平，同時監控管網壓力。

     4.2.6  要停的設備完全空載后，監控管網壓力，若此時管網壓力穩定在控制范圍內，則發出停機建議；

     4.2.7  節能控制系統根據壓縮機管網壓力選擇相應要啟動的壓縮機設備。

4.3  建立緊急事故狀態下的處理機制

系統在運行過程中，如檢測到非正常停機聯鎖信號，將立刻啟動備機供氣。與原來備機需要等到檢測到管網壓力低于設定壓力后才啟動相比，極大地縮短了響應時間（在使用高壓軟啟動柜情況下，大約1分30秒就可以對管路正常供氣；不使用軟啟動柜情況下，可以控制在1分鐘之內。），提高了系統供氣的可靠性。

4.4  完善壓縮機輔助系統狀態監控

系統中所有備機將被處于熱備機狀態，可以隨時啟動以應對突發事故。因此除壓縮機自身參數的監控外，還需完善其輔助系統的狀態監控，如冷卻水壓力、溫度等的監控，以確保備機在需要時能迅速安全啟動。

4.5  總管壓力監測點

    總管壓力作為總管壓力動態平衡控制算法關鍵監測點，如果該測點有問題，會影響整個供氣系統的穩定性和安全性。為提高該點的安全等級，本系統采用二選二監測壓力點。

五、節能控制系統主要功能

       5.1  系統可以人為的選擇控制方式，即操作人員手動啟動空壓機還是監控系統自動控制來啟動空壓機。

       5.2自動情況下，系統根據用氣量的變化對空壓機負荷的自動分配功能：

主控PLC實時采集實際系統壓力(PV)，將系統壓力的變化與用戶設定的系統壓力低期望值(LP)、壓力穩定值（SP）和系統壓力低低期望值（LLP）進行比較，通過智能化的邏輯判斷，對設備進行相應的調節，保證系統壓力的穩定與平衡，使空壓站整體能耗始終處于最低水平；

5.2.1  當PV

5.2.1.1  PLC判斷當前運行空壓機是否都處于加載狀態，如有空壓機卸載中，系統則自動發出卸載指令；

5.2.1.2  當空壓機都已滿載，PV下限，PLC啟動備用空壓機，增加排氣量，提高系統壓力；

5.2.2 當PV>SP

       5.2.2.1 系統自動調整空壓，使其運行至最小電流。

       5.2.2.2 節能控制系統根據壓縮機初期電流總和與壓縮機調整后電流總和之差，選擇相應要停的壓縮機設備。

       5.2.2.3節能控制系統提示停機壓縮機報警信息，提醒操作人員停機。

5.2.3 當PV

5.2.3.1 立即啟動備用空壓機（在使用高壓軟啟動柜情況下，大約1分30秒就可以對管路正常供氣；不使用軟啟動柜情況下，可以控制在1分鐘之內。），來增加排氣量。

5.2.4 當有運行空壓機跳機

5.2.4.1  立即啟動備用空壓機，來增加排氣量。

5.3  壓縮機本機自帶電控裝置，在系統不投入運行的情況下，均可以單獨正常運行，內部控制、保護和調節功能完善；

5.4  考慮到系統的穩定性和安全性，系統通過硬接線(干接點)的方式對壓縮機進行啟動控制；

5.5  針對突發停機聯鎖事故，系統建立快速響應機制（在使用高壓軟啟動柜情況下，大約1分30秒就可以對管路正常供氣；不使用軟啟動柜情況下，可以控制在1分鐘之內。），提高了應對事故的能力。

5.6  對壓縮機輔助系統提供完善的監控機制。