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結合不銹鋼分公司空壓機控制技術的應用， 分析幾個不同空壓機控制技術在節(jié)能方面的應用特點， 根據現今控制技術的發(fā)展對今后進一步提高空壓機節(jié)能效果將采用的控制技術進行了探討。

為防止全球變暖， 世界性節(jié)能導向極為必要。節(jié)能減排工作目前已成為全球關注的熱點。國家發(fā)改委 年將采取八項措施推動節(jié)能減排工作， 措施之一即推動技術進步， 全面實施十大重點節(jié)能工程， 其中包括電機系統(tǒng)節(jié)能工程。電機系統(tǒng)包括電動機、 被拖動裝置、 傳動控制系統(tǒng)及管網負荷。電機系統(tǒng)用電量約占全國用電量的 ， 其中壓縮機用電量占全國用電量的。我國 以上的電機產品效率比國外先進水平低 個百分點； 風機、 泵、 壓縮機產品效率比國外先進水平低 個百分點； 電機傳動調速及系統(tǒng)控制技術差距較大， 產品效率比國外先進水平低 。可見， 解決電機系統(tǒng)尤其是系統(tǒng)匹配不合理、 設備長期低負荷運行、 系統(tǒng)控制方式落后問題， 挖掘能源節(jié)約將有巨大的潛力。空壓機主要控制技術的應用在壓縮空氣系統(tǒng)中一方面由于生產過程的用氣量、 用氣壓力的變化引起管網的流量、 壓力不斷變化要求壓縮機的運行工況不斷的變化； 另一方面， 用氣量、 用氣壓力的變化對壓縮機的效率也會產生一定的影響。為了保持壓縮機經濟運行， 充分發(fā)揮壓縮機組的潛能， 需要對其進行調節(jié)。離心壓縮機、 活塞式壓縮機、 螺桿壓縮機是現代企業(yè)大中型壓縮機的主流。離心式、 螺桿式和活塞式壓縮機組在運行過程中常用控制技術包括以下幾種。
電氣聯鎖控制技術
電氣聯鎖控制即當空壓機供氣流量大于用戶使用量使管網壓力上升、 壓力值超過設定壓力上限時聯鎖信號控制壓縮機停機， 隨著壓縮空氣消耗， 管網壓力下降， 當壓力下降至設定壓力下限時， 連鎖信號控制壓縮機啟動。這種控制在負荷變化較大且儲氣罐容量較小的情況下， 將會引起電動機的頻繁啟停。由于空壓機的空載啟動電流大約是額定電流的 倍， 對電網及其它用電設備沖擊較大， 電能消耗較大， 同時， 空壓機的電機使用壽命也會縮短。自動加卸載控制技術自動加卸載控制是當總管管網壓力大于設定壓力值時自動調節(jié)進口導葉關小， 若進口導葉閥關至開度下限設定值、 管網壓力仍繼續(xù)上升達到卸載壓力時， 空壓機進入卸載狀態(tài)， 空壓機主電機與壓縮機部分自動脫離。此時電動機處于空載運轉狀態(tài)， 空壓機幾乎不向管網輸送壓縮空氣， 以此起到降低管網壓力的作用。隨著壓縮空氣的消耗， 壓縮空氣管網壓力逐步下降至加載壓力時， 空壓機主電機與壓縮機部分自動對接， 進口導葉閥逐步打開， 達到管網供用氣平衡， 管網壓力恒定。自動加卸載控制方式是一種有級控制， 其卸載狀態(tài)的耗電量大約為額定運行的 左右， 這部分的電能實際被無償消耗掉了。
恒壓變頻控制技術
空壓機的恒壓變頻調節(jié)控制即通過采集供氣管網壓力信號的變化， 調節(jié)變頻器輸出電源的頻率以改變電動機的轉速來控制空壓機單位時間的出氣量， 從而達到調節(jié)總管管網壓力的目的。當供氣總管管網向一個區(qū)域用戶供氣， 該用戶為不同負荷要求不同用氣壓力時， 即負荷斷續(xù)用氣且壓力高， 連續(xù)用氣且壓力低時恒壓變頻控制不能隨著用氣負荷和壓力的要求變化而自動進行調

《冶金自動化》 年節(jié)， 壓力設定值往往是整條管路用氣的最高等級，從而造成能源浪費。空壓機節(jié)能控制技術的展望空壓站機群運行時間的優(yōu)化控制為了應對壓縮空氣系統(tǒng)中用氣量、 用氣壓力的變化引起管網的流量、 壓力不斷變化， 壓縮機運行工況不斷調節(jié)， 以滿足用戶用氣的要求同時保持壓縮機經濟運行， 空壓站聯網將成為一種發(fā)展趨勢， 空壓站機群運行時間的優(yōu)化控制應運而生。空壓站機群運行時間的優(yōu)化控制系統(tǒng)可以根據系統(tǒng)的壓力和流量等參數的變化， 運行合適數量和容量的空壓機， 使盡可能少的空壓機處于部分負荷狀態(tài)， 同時使平均每臺空壓機的運行時間降低， 減少空壓機的運行和維護費用。空壓站機群運行時間的優(yōu)化控制既要保證用氣要求， 又要避免浪費。這需要在壓縮機運行系統(tǒng)中多區(qū)域測控， 實時地了解各區(qū)域當前空壓機的運行情況、 壓縮空氣管網壓力以及各儲罐的儲存情況等。若以壓縮空氣管網的壓力為控制指標， 壓力點降低的位置優(yōu)先啟動就近的壓縮機， 這樣可以減小壓縮空氣管路壓力損失。
預測調壓控制
針對區(qū)域用戶為不同負荷要求不同用氣壓力而以整條管路用氣的最高等級壓力設定進行恒壓控制造成能源浪費， 預測調壓控制將是一種很好的解決方案。
預測調壓控制技術是采用基于預測控制器作為前級控制平衡調節(jié)空壓機出口壓力的智能控制應用技術。預測控制器算法是基于預測控制理論的模型算法， 預測控制由 個基本模塊組成。主要包括內部模型、 反饋校正、 滾動優(yōu)化計算和參考輸入軌跡等幾部分。它采用基于脈沖響應的非參數模型作為內部模型， 用過去和未來的壓力輸入輸出信息， 根據內部模型， 預測系統(tǒng)未來的壓力輸出狀態(tài)， 經過用模型輸出誤差進行反饋校正以后， 再與參考輸入軌跡進行比較， 應用二次型性能指標進行滾動優(yōu)化， 然后再計算當前時刻應加于系統(tǒng)的控制動作， 完成整個控制循環(huán)。由于這種算法的基本思想是： 首先預測系統(tǒng)未來的輸出狀態(tài)， 再去確定當前時刻的控制動作， 即先預測后控制， 所以具有預見性。
預測調壓控制通過自動檢測各空壓機電機電流、 放空閥開度、 輸出流量， 采用預測調壓方法獲得空壓機運行狀態(tài)與壓縮空氣壓力設定值， 達到空壓站管網壓力平衡調節(jié)， 同時有效避免空壓機卸載操作和管路放空操作， 達到節(jié)能的控制目的。
基于智能算法的優(yōu)化調度控制策略優(yōu)化調度策略的實施建立在廠區(qū)管網信息化的基礎上， 針對管網負荷的變化， 實時調整并保證產氣與供氣的平衡， 通過自動化的手段， 既保證用戶用氣需求， 又避免人為操作過程中的過剩浪費。對于壓縮空氣系統(tǒng)多目標優(yōu)化調度的遺傳算法的核心技術是控制系統(tǒng)根據遺傳算法每代產生大量可行解和隱含的并行性這一特點設計一種決策優(yōu)化方法， 基于排序的表現矩陣測度可行解， 對所有目標總體表現好壞的向量進行比較。另外引入個體適應度定標保持種群的多樣性， 采用自適應變化的方式確定交叉和變異概率。該算法通過一次計算即可得到問題的非劣解集， 簡化了多目標問題的優(yōu)化求解步驟。優(yōu)化算法的主要步驟有適應度計算、 交叉和變異概率計算和最優(yōu)解保存策略。最終的結果為各系統(tǒng)的用電量與產氣量的非劣解關系， 用于指導全系統(tǒng)或子系統(tǒng)的空壓機運行管理， 達到經濟合理的節(jié)能目的。
優(yōu)化調度控制策略通過全廠區(qū)的站點網絡信息互連， 實現了集中管理、 分散控制的先進管理與控制策略， 推進空氣壓縮機運行的節(jié)能工作， 使企業(yè)成為信息化高效管理提高經濟效益和社會效益的典型， 也反映了企業(yè)管理的現代化水平。
結束語
鋼鐵行業(yè)是用能大戶， 節(jié)能已引起各方面的高度重視， 但節(jié)能重點除了關注消耗一次能源量大的高爐、 轉爐和加熱爐等爐窯設備， 以及與這些爐窯設備相關的煉鐵、 煉鋼與軋鋼工藝等以外， 也要關注輔助工藝及其設備。空壓機在鋼鐵行業(yè)應用十分普遍， 使用量大面廣， 電機容量一般都較大， 而且大多數是常年連續(xù)運行， 所以電能消耗很大， 理應引起重視。在關注空壓機節(jié)能時， 除了更新淘汰低效高耗設備、 推廣高效節(jié)能產品外還要重視系統(tǒng)節(jié)能， 充分利用現代控制技術的發(fā)展成果， 發(fā)揮機電協(xié)同效應， 縮小電機、 空壓機產品的發(fā)展與電機傳動調速、 空壓機系統(tǒng)控制技術應用間的差距， 將推動空壓機系統(tǒng)節(jié)能邁上新臺階， 同時為國家節(jié)能減排作出貢獻。

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