無論是出于可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，還是環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求，廠商都希望減少能耗和溫室氣體排放。憑借艾默生智能氣動技術(shù)來優(yōu)化壓縮空氣系統(tǒng)，是大量節(jié)省能源和減少排放總量的主要措施。
過去，廠商未找到明確或簡單的方法來分析機器的空氣消耗。如今，智能氣動技術(shù)的節(jié)能優(yōu)勢日漸凸顯，它能通過收集流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)。更好地了解設(shè)備的能耗。
這種針對設(shè)備的數(shù)字化轉(zhuǎn)型可以擴展到幾乎任何規(guī)模的氣動系統(tǒng)。操作人員捕獲和處理來自氣動元件及其他機器元件的數(shù)據(jù)，分析并找出可行的節(jié)能措施。將智能氣動系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可行的措施，是降低能源成本的關(guān)鍵，同時還能減少停機時間、縮短周期并提高整體生產(chǎn)力。
氣動系統(tǒng)中的能源浪費可謂驚人。通常來說，廠商僅因泄漏而損失的壓縮空氣能量就達(dá)30%。能源浪費不僅會導(dǎo)致機器停機，還會增加能源成本。
整個工業(yè)設(shè)施中都會用到壓縮空氣，用于操作機器和過程。因此，如何優(yōu)化如此普及的壓縮空氣是降低能源成本的關(guān)鍵。事實上，工廠機器的壓縮氣流哪怕只增加幾個百分點，就能每月節(jié)省數(shù)萬美元的能源成本，這具體取決于設(shè)備尺寸和性質(zhì)。相對應(yīng)的，這意味著可減少數(shù)十萬英鎊的二氧化碳 (CO?) 排放。廠商如借助諸如集成監(jiān)控和報警系統(tǒng)的智能氣動技術(shù)方案來檢測泄露，通?？蓽p少10%到20%的壓縮空氣能耗，以及10%的CO?排放。
然而，對許多廠商來說，這種轉(zhuǎn)型還只是一個有待實現(xiàn)的目標(biāo)。他們雖然知曉轉(zhuǎn)型帶來的好處，但超過70%的廠商并沒有數(shù)據(jù)分析計劃和成功轉(zhuǎn)型的清晰藍(lán)圖。他們認(rèn)為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 等支持技術(shù)實施起來非常復(fù)雜、成本高昂又耗費時間。
但事實并非如此。廠商可以投資即插即用的智能氣動解決方案，以最大限度降低安裝時間和成本。廠商可以仔細(xì)研究這些智能氣動解決方案如何在發(fā)生泄漏和損失的領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的，從而邁出數(shù)字化轉(zhuǎn)型的第一步。
工廠通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型減少壓縮空氣能耗主要有兩種方式。
檢測壓縮空氣泄漏情況
泄漏是氣動系統(tǒng)能源損耗的主要原因，會導(dǎo)致廠商每年平均損失約35%的壓縮空氣。一旦氣動系統(tǒng)部件受到磨損，泄漏就會發(fā)生，并隨著時間的推移愈加嚴(yán)重。泄漏得越多，能源損耗就越大。從而造成能源浪費，碳足跡增多，運營成本加大。部分運營商每年每臺機器的損失高達(dá)5萬美元以上！
用戶通過智能氣動分析儀監(jiān)測機器，獲得實時數(shù)據(jù)，從而降低能耗。（圖片由艾默生Emerson?提供）
壓縮空氣泄漏除了造成能源損耗外，還會導(dǎo)致機械系統(tǒng)壓力波動，影響設(shè)備效率甚至生產(chǎn)。為補償這種影響，可能需要增加機器運轉(zhuǎn)負(fù)荷和工作時間。這種惡性循環(huán)和增加的運行時間會增加能源成本、縮短設(shè)備使用壽命并增加維護頻率。
公司雖然會聘請技術(shù)人員用超聲波設(shè)備來檢測和定位壓縮空氣泄漏。但泄漏常常發(fā)生在這些臨時檢查以外的時間段，并且會持續(xù)發(fā)生，愈加嚴(yán)重。
另一方面，智能氣動技術(shù)能持續(xù)監(jiān)測氣流。一些傳感器可以收集并提供實時流量數(shù)據(jù)，同時還可捕獲管道中的壓力和溫度數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)更高級別的運行參數(shù)診斷。通過借助邊緣網(wǎng)關(guān)的解決方案，通常能輕松改造現(xiàn)有機器。全天候監(jiān)測軟件幾乎能實時檢測泄漏，及時識別有問題的機器，并直接向維護人員發(fā)送通知警報，以便他們展開進(jìn)一步調(diào)查。
通過實時檢測，智能氣動技術(shù)有望降低10%~20%的壓縮空氣能耗，以及10%的CO?排放量。盡早解決壓縮空氣泄漏問題，還有助于縮短計劃內(nèi)（對每臺機器進(jìn)行空氣泄漏檢測的時間）和計劃外的停機時間，提高整體設(shè)備效率 (OEE)。
優(yōu)化空氣消耗
某些廠商不完全了解氣壓和氣流之間的關(guān)系，因此并不知道制造過程中壓縮空氣的最佳消耗點。由于工業(yè)機器里的氣壓通常高于所需值。當(dāng)設(shè)備消耗的壓縮空氣比所需的更多時，就會消耗更多的能源，從而增加能源成本和CO?排放量。
借助智能傳感器和一個邊緣計算設(shè)備就能收集有關(guān)氣壓和氣流的數(shù)據(jù)。對氣動系統(tǒng)進(jìn)行邊緣分析，便能清楚地了解氣壓和流量之間的關(guān)系。如果需要降低氣動系統(tǒng)的總壓力，可以將氣流降低至某一特定值，同時維持相同的氣缸循環(huán)時間。
只要找到壓力和流量之間的最佳比，就能在不影響生產(chǎn)的前提下，減少10%~20%的壓縮空氣消耗和能源成本，以及10%的CO?排放。這使廠商既能夠維持當(dāng)前的生產(chǎn)周期，又能同時降低能耗、成本和CO?排放量。
智能氣動分析儀能顯示來自流量傳感器的實時數(shù)據(jù)。（圖片由艾默生Emerson?提供）
利用實時數(shù)據(jù)助力節(jié)能減排
工業(yè)廠商借助智能氣動來檢測泄漏和監(jiān)測空氣消耗，能節(jié)省大量能源。他們可根據(jù)自身的具體情況、預(yù)算和目標(biāo)要求，與自動化合作伙伴合作，定制合適的方法。
例如，一家服務(wù)于汽車行業(yè)的全球生產(chǎn)商最近采取了數(shù)字化轉(zhuǎn)型措施，重點關(guān)注壓縮空氣泄漏和空氣消耗造成的能源損失。該公司希望通過在現(xiàn)有生產(chǎn)線上使用支持IIoT的能源管理工具來降低能耗。他們與自動化解決方案領(lǐng)先供應(yīng)商艾默生合作，監(jiān)測并測量生產(chǎn)線的能耗。
與大多數(shù)改造項目一樣，該生產(chǎn)線包括來自不同供應(yīng)商的各種遺留設(shè)備。每個電表箱都由電源、以太網(wǎng)總線耦合器、功率計（每個電路一個）和IO-Link模塊組成，其模塊包含八個傳感器端口。電流互感器位于電表箱內(nèi)部或外部，并且這些模塊都必須直立安裝，以確?？諝饬魍?。
空氣流量傳感器可測量流量、壓力和溫度，并監(jiān)測氣動系統(tǒng)中的空氣消耗。（圖片由艾默生Emerson?提供）
由于可使用的以太網(wǎng)接入點數(shù)量有限，增加了安裝的復(fù)雜性，而擴展又需要巨大的投資。為滿足這種復(fù)雜的安裝需求，艾默生推薦使用AVENTICS系列AF2傳感器，這種氣流傳感器簡單易用，可測量流量、壓力和溫度，并監(jiān)測氣動系統(tǒng)中的空氣消耗。
AF2堪稱傳統(tǒng)機器的理想集合體，理由如下：首先，該傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，易于組裝，可安裝在現(xiàn)有機器和氣動系統(tǒng)上；第二，AF2具有IO-Link和以太網(wǎng)通信選項，能輕松集成到氣源處理系統(tǒng)（FRL）中，并為廠商提供作為獨立版本運行的選項；第三，AF2配有一個可旋轉(zhuǎn)的彩色LED顯示屏，可提供高清信息反饋；第四，AF2具備通知功能，當(dāng)檢測到泄漏時會向用戶發(fā)送通知警報，以便用戶采取行動。這種支持 IIoT 的簡易設(shè)備能最大限度降低安裝時間和成本。
在選擇傳感器后，艾默生將安沃馳智能氣動分析儀 (SPA) 臨時連接到一臺機器，以幫助公司監(jiān)測和測量生產(chǎn)線的能耗量。SPA在生產(chǎn)過程中記錄、分析和可視化生產(chǎn)線的空氣消耗，可直觀地分析氣動系統(tǒng)，并且方便團隊讀取實時空氣消耗量。SPA不僅能以標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘 (Nl/min) 為單位顯示空氣消耗量，還能顯示平均值和最大值，以方便快速地識別趨勢和異常情況。
從SPA收集的數(shù)據(jù)可幫助公司決定是否值得投資艾默生PACSystems RXi2-BP邊緣計算設(shè)備。簡單來說，PACSystems RXi2-BP邊緣計算設(shè)備可解釋并顯示所有連入的AF2傳感器數(shù)據(jù)。該設(shè)備利用數(shù)學(xué)算法將數(shù)據(jù)數(shù)字化，然后將其轉(zhuǎn)換為簡單易用的信息。這些信息被記錄并顯示在基于網(wǎng)絡(luò)的實時儀表板上，無需額外軟件即可為用戶提供更多能源洞見。通過SPA數(shù)據(jù)顯示，PACSystems RXi2-BP邊緣計算設(shè)備的確能幫助公司節(jié)省能源及其相關(guān)成本，因此該公司決定進(jìn)行投資。
總體而言，除了PACSystems RXi2-BP邊緣計算設(shè)備，艾默生還提供了大約180個AF2流量傳感器來滿足生產(chǎn)線的需求。這個集節(jié)能傳感和邊緣計算于一體的解決方案能監(jiān)測氣動空氣消耗，生成并解釋機器數(shù)據(jù)，為汽車生產(chǎn)商提供可行見解，使其更全面地了解工廠正在發(fā)生的情況。該公司成功地找到了需要改進(jìn)的地方，包括降低峰值功耗、優(yōu)化維護成本和避免停機，并計劃繼續(xù)優(yōu)化機器以降低能耗。
邊緣計算設(shè)備將傳入的傳感器數(shù)據(jù)解釋為易于理解的可執(zhí)行信息。（圖片由艾默生Emerson?提供）
開始轉(zhuǎn)型
不管什么行業(yè)，能源管理都是工業(yè)設(shè)施的重中之重。隨著人們對能耗和碳排放的關(guān)注日益增強，能源浪費較為嚴(yán)重的氣動系統(tǒng)也備受關(guān)注，而監(jiān)測壓縮空氣為實現(xiàn)氣動系統(tǒng)的節(jié)能減排帶來了重要機會。當(dāng)機器不受監(jiān)測時，其能耗自然也不受監(jiān)測，泄漏和損失會不斷增加，某些能在早期解決的問題會惡化成為后期質(zhì)量問題，并浪費大量能源。
然而，實現(xiàn)壓縮空氣節(jié)能的數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路因人而異。與其他轉(zhuǎn)型一樣，數(shù)字化轉(zhuǎn)型需按自己的節(jié)奏展開，具體取決于工廠的特殊情況。要通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型實現(xiàn)節(jié)能減排，與深諳智能氣動和流體動力應(yīng)用獨特特性的自動化專家合作十分重要。當(dāng)你接觸到相應(yīng)專家，具備相關(guān)知識和工具時，便能實現(xiàn)壓縮空氣節(jié)能和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。
作者：羅鼎 艾默生自動化解決方案機器自動化亞太區(qū)產(chǎn)品經(jīng)理
