压缩机自动化及测控技术
阿特拉斯·科普柯是一家在压缩机、膨胀机与空气处理系统、建筑与采矿设备、动力工具和装配系统领域占据全球领先地位的工业集团。 通过创新的产品与服务，阿特拉斯·科普柯为实现可持续生产力提供各种解决方案。阿特拉斯•科普柯成立于 1873 年，总部位于瑞典的斯德哥尔摩，业务范围遍及全球 170 多个国家和地区。2010 年，阿特拉斯·科普柯拥有约 33000 名员工，营业额达到 700 亿瑞典克朗（73 亿欧元）。
公司压缩机技术部下属共有10个分厂，主要生产适用于空气和其它工业用气体的往复式、螺杆式、离心压缩机及其配套用干燥器、过滤器、冷却器、能量回收系统和控制系统等。其中比利时的AirPower分厂是世界上最大的螺杆和离心压缩机生产厂，年产量达几万台，德国的ENERGAS 分厂专门制造特殊工艺气压缩机和膨胀机，美国纽约州的COMPTEC分厂制造离心式空压机和工艺压缩机。
本文将围绕本期杂志主题“压缩机自动化及测控技术”结合阿特拉斯·科普柯品牌压缩机及其配套控制系统产品浅谈几点对压缩机自控技术的认识和理解，以供切磋与交流：
压缩机自控系统应分为单机（即本地）控制器也称“本机控制面板”以及压缩机联锁控制系统，目前阿特拉斯·科普柯品牌压缩机单机控制器大部分使用Elektronikon®电脑控制器，这是一款单片机嵌入PLC功能的微电脑控制器，也可以称为一款特殊定制的PLC。从集成电路工程角度讲，目前在行业内仅对单项或者重复性极少的设备采用通用PLC方案（主流品牌有SIEMENS、Allen Bradley等）。针对单体设备的定制化控制系统是所有大型压缩机制造厂商的主流设计趋势。
Elektronikon®电脑控制器结合了阿特拉斯•科普柯百年来对空压机技术的研发经验和全球无数的压缩机工艺运行经验，我们知道单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可。通用PLC是单片机应用系统的一个特例，它的关键技术在于其内部固化了一个能解释梯形图语言的程序及辅助通讯程序，梯形图语言的解释程序的效率决定了它的性能，通讯程序决定了其与外界交换信息的难易。对于特定场合，特别是一些大量生产的机械、电子设备如数控机床、医疗器械、工具等，通常以独立控制器的方式运作，不需与外界交换信息，只需内部固化的程序即可。因为这样能大大提高软、硬件的可靠性及稳定性，另外也大大缩短了设备调试时间，我们知道某些通用PLC系统的软、硬件调试时间是很长的。阿特拉斯•科普柯在电气自动化伊始的阶段研发了Elektronikon®系列压缩机专用电脑控制器一直发展到目前的第5代产品（MKV），在保证高软、硬稳定性和强抗干扰能力的同时，还具有针对性的压缩机控制逻辑和上电即开（大大缩短了设备调试时间）的特点，功能完全取代甚至超越了同类通用PLC产品。在某种场合下，它甚至可以用来控制其他品牌的压缩机。
我国一直以来都注重单个产品的节能，对整个系统的节能运行却有所忽略。对压缩机单个产品的节能指标要求，早在20世纪80年代就基本达到了国际先进水平，可在压缩空气系统节能研究工作开展方面，却落后了国外十多年。
目前国内工厂压缩空气的使用中普遍存在如下现象：由于管网系统阻力计算的复杂性，设计院或用户在气量选型时无法准确估算末梢设备的数据，往往将余量放大，这样致使空压机卸载或者频繁加卸载的状态，另外由于末梢设备需要的压力高低不同，许多企业只能以最高压力对整个压缩空气系统进行设定。很多由于企业内部的历史原因，还往往购买了多种品牌的空压机，无法进行联控，机器之间缺乏有效联系，造成能源浪费。
虽然压缩空气控制系统在国内已相当普遍，但大部分通用的控制系统仍然简单粗放，总体来说不外乎以下几点：
1、自动启动／停机及加／卸载的功能。
2、起动／停机的顺序可定期自动更替。
3、可选择先启动后停机或先启动先停机的方式让各台空压机劳逸均衡。
4、自动的保持两个压差间距，让所有的空压机逐一的投入或退出运行。
5、控制室中由操作员以键盘键入必要的接口参数，可以辅以人工遥控启动／停机、加载／卸载及更改控制方式等。
上述自动控制的范围仅仅是简单的代替了人工现场操作，普遍缺乏正确的匹配使用观念与优化管理手段。随着目前各种新型的检测及控制技术的出现以及国家节能降耗工作的推进，一个全面集成的、节能的压缩空气控制系统势在必行。
在压缩机的整个使用期内，能耗占总成本的比例超过70%，因此，优化能耗对于客户来说至关重要。事实上，在部分应用环境下，经过测量，压缩空气生产的耗电量占了整个工厂耗电量的40%左右。作为能耗大户，压缩机成为工厂节能的关键因素。正确地管理压缩空气系统，可以有效地节省能耗、降低维护费用和减少故障停机时间。
按照实际测量计算，每降低1 bar （14.5 psi）的工作压力可以节省7%的能源和3%的泄漏量。因此，精确的控制和正确的管理至关重要。除了一些自带变频（VSD）技术的压缩机设备产品，阿特拉斯·科普柯全新的ES控制系统，可以为客户提供最佳的节能方案和最高的投资回报。
ES系列产品是阿特拉斯·科普柯最新最先进的高级节能装置，它可以设定系统压力带宽，通过启动、加载、卸载、调节或停止最多30台加/卸载、VSD变频式或离心式压缩机来控制系统管网压力，保证了整个系统处于最佳、最经济的运行状态。
对于VSD变频式压缩机及离心式压缩机，ES系统自动保持其运行在“最佳运行区域”，提高压缩机的运行稳定性和经济性。
同时根据用户实际的用气量变化，自动选择最佳的压缩机运行组合，并尽可能使各台压缩机的运行时间基本相同。相比多台压缩机通过设置阶梯形压力带控制，ES产品将压缩空气管网的排气压力波动控制在最小的范围以内（0.2~0.5 BAR）。其强大的自动化控制和人工智能分析功能，可以预测系统的运行趋势，充分地利用和发挥压缩机的供气能力，通过软件采样，存储和分析运行数据，作出正确的控制决策，保证了系统整体稳定性和经济性。目前阿特拉斯·科普柯已有ES4、ES6、ES130、ES360等全系列控制系统产品以迎合市场的不同需求。
作为世界三大连接器集团之一的FCI集团在广东、江苏、山东等地设有工厂，富加宜连接器（东莞）有限公司是FCI在中国最大的生产基地，使用了3台阿特拉斯·科普柯GA型号的喷油螺杆压缩机，由于人工操作的局限性，即使再好的管理方法仍然难以将压差控制在0.5BAR以内，使得压缩空气系统节能、节气项目停滞不前，因此2004年9月开始，FCI东莞工厂与阿特拉斯·科普柯公司合作，通过使用ES控制系统，对现有设备进行技术改造，均衡管线采点控制，使节能控制系统将压差控制在0.3BAR以内，达到了节能降耗的效果， 数据显示在2004年1-12月份：
- 总气量为17,603,067 m³，
- 总耗电量为3,119,319度，
- 平均气电比为5.64。
管路联网后05年1月至12月：
- 总产气量为21,260,439 m³，
- 总耗电量为3,110,042度，
- 平均气电比为6.83，
- 气电比差为2.07度/ m³，
当时电价0.75元/度，按照2005年全年产气量2126万m³ x 0.023元/ m³，年可节约电费49.2万元。
创立于1984年的青岛海尔公司使用了9台阿特拉斯·科普柯品牌的空压机，但初期的压缩空气生产效率较低，经阿特拉斯·科普柯调查发现二期主要用能设备在管道末端，这就迫使二期的管网压力必须很高才能保证设备正常使用，造成管损浪费严重。为此海尔能源公司携手阿特拉斯·科普柯在改造管路的同时配套使用了ES控制系统，数据显示在2008年1-8月份：
- 总产气量为10382万m³，
- 总耗电量为12,379,571度，
- 平均气电比为8.38。
明显高于07年的平均气电比7.55的水平。按照2008预计全年产气量14000万m³，年可节约电费137万余元。
阿特拉斯·科普柯一直致力于提供优质的压缩空气，为客户的动力心脏提供全面的保障。从压缩空气的产生到最终的用气点，阿特拉斯·科普柯的产品覆盖了整个生产和传送过程。同时，我们针对客户的不同需求，提供最合适、最完整的解决方案。我们所有的产品设计先进、并制造精良，提供了最高等级的可靠性和经济性。节能！应该是目前时代的主题，因此压缩机自控系统的设计也一定会关注整体的节能方案。
致力于可持续的生产力是阿特拉斯·科普柯的宗旨，在我们将全力以赴、持续不断地追求、寻找最优化的解决方案！以实现我们保持成为客户和其他重要利益相关者 First in Mind—First in Choice （第一印象，第一选择）的愿景。
