本文探讨智能流量控制系统用于空压机组及管网实现精准降耗的应用效果。针对供气压力不稳定、空压机组能耗高的问题，经过比较分析明确了导致空压机机组能耗较高的主要原因为常规加卸载、供气压力与实际需求压力不匹配、空卸载时间长等。通过智能流量控制系统实现对管网的恒压控制，以保证管网压力平衡，并建立远程在线监控管理平台，有效提高了空压机组的运行效率和管网稳定性，实现了降耗5%的目标。指出：优化系统设计和采取综合治理措施，以及应用智能流量控制系统能够有效降低空压系统的能耗。
近年我国棉纺织行业持续遭受了内需不足、出口低迷、进口纱冲击、生产要素成本增加等不利发展因素，行业整体经营出现了持续不景气，经营状况极为不利。因此，节能降耗与降低生产成本已经成为棉纺织企业实现持续发展的必由之路。
1 现状分析及存在问题
我公司制定了年度节电5%的目标,为了顺利完成目标，需要对能耗情况进行分析，进而寻找解决方案。
在纺织厂中自动络筒和喷气织机车间压缩空气的用量非常之大。尤其是喷气织机车间，成百上千台喷气织机每时每分都要用压缩空气，在空压系统中寻找节能突破口显得非常关键。经过对比发现，使用同类设备的工厂的用气量、供气压力、产气成本等指标数值相差较大，结合我公司实际情况仔细分析判断，目前用气量大、能耗高的主要原因有以下几点。
（1）空压机、风机、水泵等本身效率偏低，制造工艺落后。
（2）由于多年的发展，系统配套出现小马拉大车现象，致使空压机、风机、水泵等严重偏离最佳工况点运行。
（3）用气终端（主要指自动络筒机和喷气织机）各型号间、机台之间用气量存在较大差异，供气压力起伏波动超出工艺压力，空压机、风机、水泵等经常需变工况运行，增加了风压损耗。我们对自动络筒机用气量进行了摸底检测发现：3台No21C-Ⅱ型络筒机的进气气压均为6.2 MPa,停机时耗气量为410 L/min～1 275 L/min，开机时耗气量在2 500 L/min～3 000 L/min，各机台之间相比耗气量差异较大，尤其是停机状态，最小值和最大值间相差3倍。检查发现有些留做清洁的电磁阀长久失修出现了漏气现象，造成一部分气被白白浪费掉。喷气织机用气流量摸底检测结果见表1。表1数据表明,各型号间、机台之间的喷气织机停开机时用气量还是存在较大差异；但幅宽越大耗气量也就越多，压力也要高些。
(4)主管道、支管道及各类管件、阀门漏气，且管道内较脏（锈、水、污泥等），造成管道内壁摩擦因数偏大，部分管径偏小，导致部分管网阻力大，增加了风压和风量损耗；用气终端的部分用气设备运行维护管理不当，或未及时更换备件出现了漏气现象，造成内部泄露损耗。
(5)对空压系统没有进行有效的规范，导致空压系统综合运行效率不高，浪费部分能源。
(6)空压机房环境不合理，造成空压机效率偏低。
(7)节气、节能理念贯彻不到位，用气奖惩制度不完善或效果差，导致员工节约用气的积极性不高。
2 优化系统设计和综合治理方面降低能耗的措施
采取开源节流、高低压分区，合理布局气网气站、疏通管道、优化工艺压力、增加远程在线监控管理平台等多种措施，达到生产运行正常又节能节电的合理配置空压机开台的治理目的。
2.1 解决供气压力起伏波动过大问题
供气压力起伏波动过大甚至低于用气端设备的工艺压力范围，会导致自动络筒机接头、喷气织机引纬成功率低，本该一次完成的任务却造成多次重复动作，白白浪费好几倍的压缩空气。根据织造、纺纱用气压力不同的实际情况，增加1条由空压站到自动络筒的大管径空压管道，公司新购了1台40 m³/min空压机，专供后纺20台自动络筒机，使自动络筒机的供气末端压力由5.0 MPa提高到6.2 MPa，减少压缩空气的波动，提高了空压机的效率，空压机电流降低10 A～20 A。通过分离细纱车间空压主管道与实验室用气管道，细纱车间空压主管道压力由6.0 MPa降为 2.2 MPa ，纺部实验室的供气压力由6.0 MPa升高为6.2 MPa；通过对供气管网的阻力计算以及参考喷气织机对压缩空气的要求，根据机型和产品结构将供气区间压力分成高低压区间，高压区由 6.0 MPa 降低到5.0 MPa，低压区由6.0MPa降到4.5 MPa。通过平衡公司所有用气点、用气终端压力，不仅各用气点均能满足使用要求，而且仅此一项可降低空压机能耗约7%～10%。
2.2 解决空压系统配置不经济不合理问题
由于空压机组的振动与噪声都比较大，需要安装在距用气终端一定距离的位置上，这样管道长，能耗也就大。我们绘制了纺纱、织造用气量的负荷分布图，根据负荷分布图来布管，尽可能把空压机组安装在距离负荷中心不远的处所，在有条件的情况下最好放在自动络筒车间和织布车间的中间位置，这样能耗是最低的。
2.3 加强供气主管道的巡回检查
加强供气主管道的巡回检查，尤其是地沟、暗井或法兰连接处等日常不易发现的地方，发现泄露及时维修处理；督促用气部门加强排除设备漏气和不规范用气的现象，杜绝跑、冒、滴、漏现象。同时通过修订用气管理制度，加大对漏气点的考核。空压站运行人员定人定期对设备及各管路系统的每一个动、静密封点逐个进行检查，加大巡回检查力度，密切关注各生产工序的用气波动情况，根据用气部门的工艺要求和公司制定的供气压力标准，随时调节供气压力。在空压值班室、生产车间及实验室等重要用气点，均安装声光报警装置，便于及时发现异常的压缩空气压力波动，及时处理故障，确保对压缩空气参数的控制，稳定生产。
2.4 对供气管道进行清洁
利用节假日对纺纱、织造事业部供气管道进行清洁，降低各种电磁阀的损坏率，减少压缩空气的泄漏。
2.5 严格控制压缩空气品质
无论是自动络筒机还是喷气织机都需要干燥且无油的压缩空气，生产过程中，喷嘴会将压缩空气吹到线束上，形成涡流，赋予纱线动能。设备所提供的压缩空气足够纯净，才能保证纱布成品质量。根据用气终端设施要求，要求压缩空气品质符合以下要求。
(1)水分：压缩空气的含湿量不能过高，不然水分会在压缩空气管路中析出，凝结成水珠，容易使管壁黏附灰尘，增加管路沿程压力损失，并在喷嘴处产生水珠，影响喷射质量，造成电磁阀、钢筘、喷嘴等织机部件发生锈蚀现象。因此应将压缩空气的压力露点设定在10 ℃以下，并达到以含湿量分类的4级要求。
(2)含油量：压缩空气中的油粒会污染纱布，产生疵品，而且会黏附在喷嘴出口处，影响喷嘴喷射力和喷射气流轨迹，降低络筒、引纬的效果。油粒黏附在机件上会使疵品增加，在生产车间空气中弥散会污染环境，危及职工健康。因此应滤去直径大于0.01 μm的油粒，并保证最大含油量不超过0.1 mg/m³，达到以含油量分类的2级要求。
(3)粉尘及碳粉：由于空压机的啮合间隙很小，空气中含有粉尘及碳粉会加快压缩机的磨损， 降低螺杆寿命。故应除去0.3 μm以上的杂质、粉尘和碳粉，空气中的最大含尘浓度应不超过 1 mg/m³，达到含尘量分类的2级要求。
在这三个主要影响压缩空气品质的因素中，空气的含油量对空压机机型选择和运行成本至关重要。生产中应综合现有系统制定出切合实际的工况指标。
2.6 营造空压机房良好环境
在空压机的实际使用过程中，安装现场周围环境容易被设计和使用人员所忽视，为日后空压机故障维修及所产压缩空气品质不良埋下隐患。我们的机房选在靠近喷气织机附近，坐东朝西，四周通透，东面（进气口侧）20 m内栽种阔叶乔木净化空气，西面30 m内栽种高大树木遮挡骄阳，用绿色美化环境，对介质（空气、水）品质进行有效管控。
进气预过滤处理，强排内循环，提升空压机效率。将空压机空气吸气口从温度较高的室内全部接至室外，按照春秋季、夏季和冬季制定温度范围，根据内外温差情况进行调节，这样在夏季可以降低吸气口的温度，与室内温度相比降低3 ℃～ 5 ℃ ，空压机效率提高了1%～3%。采用圆盘过滤系统对进气吸入口的空气进行预过滤处理；在空压站房外设排气口，并安装低风压、大风量风机，使站内气流形成良性循环，降低站内环境温度。经测试，空压站内西侧温度降低6 ℃～8 ℃左右，东侧温度降低2 ℃左右，改善了空压机、干燥器的运行条件。此外，还采用加装磁场的方法吸附不可见的金属粒子等，延长了压缩机的使用寿命，提高了产气量。
合理使用冷却塔风机，软化处理水质，降低空压机温度。通常空压机组的冷却都采用水冷降温，那么冷却塔风机就要根据压缩机和室外温度的变化及时开停。冷却塔供水温度在22 ℃以下时停用风机，而当达到 26 ℃时再开启。对冷却水的品质加强用前控制，无论是水温、杂质还是大分子均需通过多水池、盐滤等方式使水质达到优级，提高冷热交换效率，降低空压机温度，提高运行效率。
为了保护用气设备，延长用气设备使用寿命，在各压缩空气主管道末端安装放水阀便于放水，尤其在冬季应定期进行放水，避免油水影响用气设备的使用。
3 采用智能流量控制系统提高用气效率
3.1 智能流量控制系统介绍
采用智能流量控制系统（以下简称IFC）进行高低压转换，先稳压，再降压，能提高用气效率。压缩空气系统的供求平衡控制是依靠压力信号的变化及空压机供应的响应来实现的，压力信号从用气端传递到产气端，再由产气端做功产气并输送到用气端的循环周期中，需要经过整个空气系统，并耗费一定的时间，这必然导致信号损失及一定的响应滞后性。所以，当压缩空气输送到达用气车间时，用气车间的需求又变化了，而IFC则是控制整个空压站的系统总量，且恒压精度较高。变频器一般只控制1台空压机的单机供应量，先稳压，降低气源压力波动。
IFC节能系统是压缩空气系统精确控制用气量、降低空压机负载的节能设备。IFC智能流量控制器是专门用于防止压力浪费而发明出来的，安装于用气单位的管道入口前，能精确、灵敏地控制压缩空气流量的输送和消耗，通过稳压恒压供气实现节能，优化生产工艺提高生产质量。空压机与用气车间之间的远程联系被IFC隔离，由IFC时刻监控系统压力，并且通过配置有用存储，使得用气端的需求压力能够按照最低最优的压力来提供，有效降低空压机的负载，从而实现空压机效能的优化。IFC节能系统适用于空气压力波动较大、用气压力浪费明显、多种用气压力的中央供气系统，多站房或多压力的空气系统，各种品牌类型的空压机系统。其工作原理：电机变频软启动工作，机器的启动电流小；减少空压机主机和整机的磨损及振荡，进一步加强机器运转的可靠性和稳定性；经过变频器调理空压机的转速来调理空压机排气量；排气压力均匀且相对较低，节能高效，降低空压机耗电量；选用闭环控制的变频器来控制空压机，具有主动调速稳压功能；根据管网压力运行情况，可自动升降压。IFC节能系统具体见图1。
3.2 使用IFC前后供气压力对比
使用IFC节能系统前后供气压力波动见图2和图3。使用前压力波动值为0.06 MPa～ 0.07 MPa 。使用后压力波动几乎是直线输出，波动值 0.007 MPa ，稳定性大大提高。
3.3 使用IFC前后用电量统计
使用IFC前后,选取一周内用电量进行比较,见表2。
从表2中看到：同样是给相同的喷气织机车间进行供气，不使用IFC系统要有 1 715 kW•h 配置，使用后装机容量只要1 640 kW•h，节省 75 kW•h ；用电量由日均44 868.5 kW•h降到了43 422.2 kW•h，每天节约1 446.3 kW•h；用气压力均可满足各设备的正常使用；综合节能率3.22%。
3.4 对用气各部门安装空气流量计
对用气各部门安装空气流量计，以便进行计量考核，强化各用气部门杜绝跑、冒、滴、漏及节约用气的意识。
3.5 建立空压站远程在线监控管理平台
建立空压站远程在线监控管理平台（见图4），这是基于物联网实现远程在线监控、诊断分析及故障预警的云服务平台。其采用信息传感设备、监控仪表，实时采集系统各运行参数（流量、压力、温度、电耗、振动等），通过GPRS无线通信技术传送到云端数据库，由专业软件对各运行参数进行统一汇总、计算和分析，然后以可视化的图表形式呈现在用户终端（电脑或手机）上。
远程在线监控管理平台包括能耗监测系统、系统运行监测系统、水泵运行诊断预警系统三大板块。其中，能耗监测系统可实时记录系统能耗情况，将海量数据由人工处理转为智能自动化处理，计算分析各设备能耗占比和系统能耗变化情况，提供不同工况和时间节点上的能耗对比，并以图表形式直观地呈现在用户电脑或手机上。
空压站远程在线监控管理平台具有以下优势：减轻了现场工作人员繁重的数据人工处理工作；能耗数据更直观、准确，便于用户科学决策；高级能耗分析，提供统计数据和成本分析报告，降低运营成本；节电量的计量更为实时和准确。
系统运行监测系统如图5所示。系统集成流量、压力、介质温度等水系统运行的主要参数，以可视化的方式呈现，建立水系统运行主要参数的变化曲线和预警通知，为水系统的安全平稳运行、精准调控提供数据支撑。监控和杜绝人为操作引起的工况波动；为用户工况调整提供数据支持、科学调度，维持水系统经济运行；提供水系统运行参数波动的提前判断和预警通知，保证水系统安全运行。
4 结束语
综合来看，降低空压系统的运行成本要靠点点滴滴的积累，主要关注以下几个方面的问题：合理选择工艺用气的参数；减少管道、管道附件、阀门的漏气及自动络筒机等用气设备的漏气现象，提高管网效率；减少空压机故障引发的直接和间接损失；提高设备的运行效率（包括空压机及纺织设备）；采用新技术、新设备、新材料、新方法，为水系统的运行工况、能耗水平和水泵运行状态判断提供实时、直观的数据支持；并为系统工况调整、水泵故障诊断预警提出建议，维持水系统的可靠、经济运行。通过实施以上措施，收到了一定的节能降耗效果，与上年同期相比，节约用电 1.02×10 5 kW•h ，实现了节能5%的预期目标。
来源：《棉纺织技术》
