一、系統概述
空壓站節能改造系統是根據用戶(hù)空壓站內壓縮機的工藝及用戶(hù)安全節能的運行要求設計建造的自動(dòng)化控制系統。本系統不改變壓縮機原廠(chǎng)提供的隨機控制系統，通過(guò)智能化的邏輯控制對壓縮機組進(jìn)行自動(dòng)控制及優(yōu)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(tài)監控，從而保證整個(gè)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(shí)有效地實(shí)現節能目的。
二、實(shí)際供氣狀況
根據用戶(hù)提供的運行數據顯示，供氣系統主要有下列特點(diǎn)：
3.1 供氣系統為長(cháng)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(wǎng)壓力波動(dòng)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(tài)良好；
3.4 壓縮機普遍負荷不高，有放空現象；
3.5 從整個(gè)空壓站來(lái)看，空壓機聯(lián)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(tài)，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(guò)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(shí)，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(shí)，會(huì )產(chǎn)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(diǎn)時(shí)的效率最高。這在生產(chǎn)商提供的壓縮機性能曲線(xiàn)上得到充分體現。見(jiàn)下圖。因此，應盡可能使壓縮機運行于額定電流下，此時(shí)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(kāi)度，及時(shí)調整使得壓縮機運行中的放空量達到最小，同時(shí)通過(guò)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(shí)施措施
4.1 將壓縮機PLC監控數據、畫(huà)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(huà)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(pán)操作。如：設備啟動(dòng)、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(dòng)態(tài)平衡控制算法，設定壓力、電流安全值，順序啟動(dòng)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(tài)，以下為邏輯控制描述：
4.2.1 節能控制系統根據實(shí)際設定供氣管網(wǎng)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(tài)順序逐臺調整壓縮機至最小電流，直到供氣管網(wǎng)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(guān)閉狀態(tài)；
4.2.3 節能控制系統記錄此時(shí)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(shí)際供氣負荷。
4.2.4 節能控制系統根據壓縮機管網(wǎng)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(shí)監控管網(wǎng)壓力。
4.2.6 要停的設備完全空載后，監控管網(wǎng)壓力，若此時(shí)管網(wǎng)壓力穩定在控制范圍內，則發(fā)出停機建議；
4.2.7 節能控制系統根據壓縮機管網(wǎng)壓力選擇相應要啟動(dòng)的壓縮機設備。
4.3 建立緊急事故狀態(tài)下的處理機制
系統在運行過(guò)程中，如檢測到非正常停機聯(lián)鎖信號，將立刻啟動(dòng)備機供氣。與原來(lái)備機需要等到檢測到管網(wǎng)壓力低于設定壓力后才啟動(dòng)相比，極大地縮短了響應時(shí)間（在使用高壓軟啟動(dòng)柜情況下，大約1分30秒就可以穩定至正常供氣壓力；不使用軟啟動(dòng)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(tài)監控
系統中所有備機將被處于熱備機狀態(tài)，可以隨時(shí)啟動(dòng)以應對突發(fā)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(tài)監控，如冷卻水壓力、溫度等的監控，以確保備機在需要時(shí)能迅速安全啟動(dòng)。
4.5 總管壓力監測點(diǎn)
總管壓力作為總管壓力動(dòng)態(tài)平衡控制算法關(guān)鍵監測點(diǎn)，如果該測點(diǎn)有問(wèn)題，會(huì )影響整個(gè)供氣系統的穩定性和安全性。為提高該點(diǎn)的安全等級，本系統采用二選二監測壓力點(diǎn)。
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(dòng)啟動(dòng)空壓機還是監控系統自動(dòng)控制來(lái)啟動(dòng)空壓機。
5.2自動(dòng)情況下，系統根據用氣量的變化對空壓機負荷的自動(dòng)分配功能：
主控PLC實(shí)時(shí)采集實(shí)際系統壓力(PV)，將系統壓力的變化與用戶(hù)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(jìn)行比較，通過(guò)智能化的邏輯判斷，對設備進(jìn)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<SP
5.2.1.1 PLC判斷當前運行空壓機是否都處于加載狀態(tài)，如有空壓機卸載中，系統則自動(dòng)發(fā)出加載指令；
5.2.1.2 當空壓機都已滿(mǎn)載，PV下限，PLC啟動(dòng)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(dòng)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 當有運行空壓機跳機
5.2.3.1 立即啟動(dòng)備用空壓機，來(lái)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(guò)硬接線(xiàn)(干接點(diǎn))的方式對壓縮機進(jìn)行啟動(dòng)控制；
5.5 針對突發(fā)停機聯(lián)鎖事故，系統建立快速響應機制（在使用高壓軟啟動(dòng)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(dòng)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。