一、系统概述

    空压站节能改造系统是根据用户空压站内压缩机的工艺及用户安全节能的运行要求设计建造的自动化控制系统。本系统不改变压缩机原厂提供的随机控制系统，通过智能化的逻辑控制对压缩机组进行自动控制及优化管理，并加强压缩机及其辅助运行系统，如冷却水系统等的状态监控，从而保证整个空压站系统的安全、可靠、高效地运行。本系统在确保空压站安全可靠的前提下，切实有效地实现节能目的。

二、实际供气状况

    根据用户提供的运行数据显示，供气系统主要有下列特点：

3.1  供气系统为长周期、不间断供气，安全可靠性要求高；

3.2  终端空气消耗量较为平稳，出口管网压力波动不大；

3.3  从压缩机各温度、压力等运行参数看，压缩机运行平稳，状态良好；

3.4  压缩机普遍负荷不高，有放空现象；

3.5  从整个空压站来看，空压机联控水平不高，具有很大的节能潜力。

三、节能原理

根据目前的供气状态，离心式压缩机节能降耗主要方式为：

1、控制并减少压缩机运行中的泄放量，目标是达到零排放，因冬夏两季空气密度不同，夏季的泄放量较少，冬季的泄放量较多；

2、提高压缩机的运行效率上，控制压缩机尽可能在效率最高的额定电流下运行。

在压缩机的选型过程中，由于要考虑峰值气量的要求，压缩机气量一般都留有余量。考虑这种工况，节能控制系统设计了减压运行模式以获取较高的运行效率。

众所周知，压缩机在设计时，流道、叶轮叶片通道及出口安装角、扩压器叶片均按设计流量考虑的，变工况运行时，会产生气流的冲击而引起效率的损失。因此，压缩机工作在设计点时的效率最高。这在生产商提供的压缩机性能曲线上得到充分体现。见下图。因此，应尽可能使压缩机运行于额定电流下，此时运行效率最高。

本节能系统严密监控各压缩机出口放空阀的开度，及时调整使得压缩机运行中的放空量达到最小，同时通过智能算法，精确判断当前总体供气负荷，调整压缩机之间的负荷分配，使尽可能多的压缩机工作在基本模式下，获取最大工作效率。

四、具体实施措施

4.1  将压缩机PLC监控数据、画面加入至操作站节能控制系统

    将每台空压机设备就地PLC控制画面引入的节能控制系统，保证操作人员在监控室就能完成就地控制盘操作。如：设备启动、加载和卸载等一系列操作。

4.2  节能系统逻辑、算法及程序

增加总管压力动态平衡控制算法，设定压力、电流安全值，顺序启动控制算法和电流控制算法等控制逻辑及算法，保证空压机群组始终运行在最节能状态，以下为逻辑控制描述：

     4.2.1  节能控制系统根据实际设定供气管网的压力期望值上限以及下限，各台压缩机的出口压力，最大运行电流以及最小运行电流；

     4.2.2  节能控制系统根据运行状态顺序逐台调整压缩机至最小电流，直到供气管网压力在设定的压力范围内并且所有运行压缩机的放空阀均处于关闭状态；

     4.2.3  节能控制系统记录此时所有运行压缩机的电流值，并相加得出电流总和，此电流总和表征当前实际供气负荷。

     4.2.4  节能控制系统根据压缩机管网压力、压缩机初期电流总和、压缩机调整后电流总和，选择相应算法，判断是否需要减载、加载和停运压缩机设备；

     4.2.5  节能控制系统逐台将要停的设备逐步放空，保持电流总和与调整前基本持平，同时监控管网压力。

     4.2.6  要停的设备完全空载后，监控管网压力，若此时管网压力稳定在控制范围内，则发出停机建议；

     4.2.7  节能控制系统根据压缩机管网压力选择相应要启动的压缩机设备。

4.3  建立紧急事故状态下的处理机制

系统在运行过程中，如检测到非正常停机联锁信号，将立刻启动备机供气。与原来备机需要等到检测到管网压力低于设定压力后才启动相比，极大地缩短了响应时间（在使用高压软启动柜情况下，大约1分30秒就可以稳定至正常供气压力；不使用软启动柜情况下，可以控制在1分钟之内。），提高了系统供气的可靠性。

4.4  完善压缩机辅助系统状态监控

系统中所有备机将被处于热备机状态，可以随时启动以应对突发事故。因此除压缩机自身参数的监控外，还需完善其辅助系统的状态监控，如冷却水压力、温度等的监控，以确保备机在需要时能迅速安全启动。

4.5  总管压力监测点

    总管压力作为总管压力动态平衡控制算法关键监测点，如果该测点有问题，会影响整个供气系统的稳定性和安全性。为提高该点的安全等级，本系统采用二选二监测压力点。

五、节能控制系统主要功能

       5.1  系统可以人为的选择控制方式，即操作人员手动启动空压机还是监控系统自动控制来启动空压机。

       5.2自动情况下，系统根据用气量的变化对空压机负荷的自动分配功能：

主控PLC实时采集实际系统压力(PV)，将系统压力的变化与用户设定的系统压力低期望值(LP)、压力稳定值（SP）和系统压力低低期望值（LLP）进行比较，通过智能化的逻辑判断，对设备进行相应的调节，保证系统压力的稳定与平衡，使空压站整体能耗始终处于最低水平；

5.2.1  当PV<SP

5.2.1.1  PLC判断当前运行空压机是否都处于加载状态，如有空压机卸载中，系统则自动发出加载指令；

5.2.1.2  当空压机都已满载，PV下限，PLC启动备用空压机，增加排气量，提高系统压力；

5.2.2 当PV>SP

       5.2.2.1 系统自动调整空压，使其运行至最小电流。

       5.2.2.2 节能控制系统根据压缩机初期电流总和与压缩机调整后电流总和之差，选择相应要停的压缩机设备。

       5.2.2.3节能控制系统提示停机压缩机报警信息，提醒操作人员停机。

5.2.3 当有运行空压机跳机

5.2.3.1  立即启动备用空压机，来增加排气量。

5.3  压缩机本机自带电控装置，在系统不投入运行的情况下，均可以单独正常运行，内部控制、保护和调节功能完善；

5.4  考虑到系统的稳定性和安全性，系统通过硬接线(干接点)的方式对压缩机进行启动控制；

5.5  针对突发停机联锁事故，系统建立快速响应机制（在使用高压软启动柜情况下，大约1分30秒就可以对管路正常供气；不使用软启动柜情况下，可以控制在1分钟之内。），提高了应对事故的能力。

5.6  对压缩机辅助系统提供完善的监控机制。