無(wú)論是出于可持續發(fā)展目標，還是環(huán)境標準要求，廠(chǎng)商都希望減少能耗和溫室氣體排放。憑借艾默生智能氣動(dòng)技術(shù)來(lái)優(yōu)化壓縮空氣系統，是大量節省能源和減少排放總量的主要措施。

過(guò)去，廠(chǎng)商未找到明確或簡(jiǎn)單的方法來(lái)分析機器的空氣消耗。如今，智能氣動(dòng)技術(shù)的節能優(yōu)勢日漸凸顯，它能通過(guò)收集流量、壓力和溫度數據。更好地了解設備的能耗。

這種針對設備的數字化轉型可以擴展到幾乎任何規模的氣動(dòng)系統。操作人員捕獲和處理來(lái)自氣動(dòng)元件及其他機器元件的數據，分析并找出可行的節能措施。將智能氣動(dòng)系統的原始數據轉化為可行的措施，是降低能源成本的關(guān)鍵，同時(shí)還能減少停機時(shí)間、縮短周期并提高整體生產(chǎn)力。

氣動(dòng)系統中的能源浪費可謂驚人。通常來(lái)說(shuō)，廠(chǎng)商僅因泄漏而損失的壓縮空氣能量就達30%。能源浪費不僅會(huì )導致機器停機，還會(huì )增加能源成本。

整個(gè)工業(yè)設施中都會(huì )用到壓縮空氣，用于操作機器和過(guò)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(shí)上，工廠(chǎng)機器的壓縮氣流哪怕只增加幾個(gè)百分點(diǎn)，就能每月節省數萬(wàn)美元的能源成本，這具體取決于設備尺寸和性質(zhì)。相對應的，這意味著(zhù)可減少數十萬(wàn)英鎊的二氧化碳 (CO?) 排放。廠(chǎng)商如借助諸如集成監控和報警系統的智能氣動(dòng)技術(shù)方案來(lái)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(chǎng)商來(lái)說(shuō)，這種轉型還只是一個(gè)有待實(shí)現的目標。他們雖然知曉轉型帶來(lái)的好處，但超過(guò)70%的廠(chǎng)商并沒(méi)有數據分析計劃和成功轉型的清晰藍圖。他們認為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 等支持技術(shù)實(shí)施起來(lái)非常復雜、成本高昂又耗費時(shí)間。

但事實(shí)并非如此。廠(chǎng)商可以投資即插即用的智能氣動(dòng)解決方案，以最大限度降低安裝時(shí)間和成本。廠(chǎng)商可以仔細研究這些智能氣動(dòng)解決方案如何在發(fā)生泄漏和損失的領(lǐng)域實(shí)現節能的，從而邁出數字化轉型的第一步。

工廠(chǎng)通過(guò)數字化轉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(dòng)系統能源損耗的主要原因，會(huì )導致廠(chǎng)商每年平均損失約35%的壓縮空氣。一旦氣動(dòng)系統部件受到磨損，泄漏就會(huì )發(fā)生，并隨著(zhù)時(shí)間的推移愈加嚴重。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(yíng)成本加大。部分運營(yíng)商每年每臺機器的損失高達5萬(wàn)美元以上！

用戶(hù)通過(guò)智能氣動(dòng)分析儀監測機器，獲得實(shí)時(shí)數據，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(huì )導致機械系統壓力波動(dòng)，影響設備效率甚至生產(chǎn)。為補償這種影響，可能需要增加機器運轉負荷和工作時(shí)間。這種惡性循環(huán)和增加的運行時(shí)間會(huì )增加能源成本、縮短設備使用壽命并增加維護頻率。

公司雖然會(huì )聘請技術(shù)人員用超聲波設備來(lái)檢測和定位壓縮空氣泄漏。但泄漏常常發(fā)生在這些臨時(shí)檢查以外的時(shí)間段，并且會(huì )持續發(fā)生，愈加嚴重。

另一方面，智能氣動(dòng)技術(shù)能持續監測氣流。一些傳感器可以收集并提供實(shí)時(shí)流量數據，同時(shí)還可捕獲管道中的壓力和溫度數據，從而實(shí)現更高級別的運行參數診斷。通過(guò)借助邊緣網(wǎng)關(guān)的解決方案，通常能輕松改造現有機器。全天候監測軟件幾乎能實(shí)時(shí)檢測泄漏，及時(shí)識別有問(wèn)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(kāi)進(jìn)一步調查。

通過(guò)實(shí)時(shí)檢測，智能氣動(dòng)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(wèn)題，還有助于縮短計劃內（對每臺機器進(jìn)行空氣泄漏檢測的時(shí)間）和計劃外的停機時(shí)間，提高整體設備效率 (OEE)。

優(yōu)化空氣消耗

某些廠(chǎng)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(guò)程中壓縮空氣的最佳消耗點(diǎn)。由于工業(yè)機器里的氣壓通常高于所需值。當設備消耗的壓縮空氣比所需的更多時(shí)，就會(huì )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(gè)邊緣計算設備就能收集有關(guān)氣壓和氣流的數據。對氣動(dòng)系統進(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(dòng)系統的總壓力，可以將氣流降低至某一特定值，同時(shí)維持相同的氣缸循環(huán)時(shí)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(chǎng)商既能夠維持當前的生產(chǎn)周期，又能同時(shí)降低能耗、成本和CO?排放量。

智能氣動(dòng)分析儀能顯示來(lái)自流量傳感器的實(shí)時(shí)數據。（圖片由艾默生Emerson?提供）

利用實(shí)時(shí)數據助力節能減排

工業(yè)廠(chǎng)商借助智能氣動(dòng)來(lái)檢測泄漏和監測空氣消耗，能節省大量能源。他們可根據自身的具體情況、預算和目標要求，與自動(dòng)化合作伙伴合作，定制合適的方法。

例如，一家服務(wù)于汽車(chē)行業(yè)的全球生產(chǎn)商最近采取了數字化轉型措施，重點(diǎn)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(guò)在現有生產(chǎn)線(xiàn)上使用支持IIoT的能源管理工具來(lái)降低能耗。他們與自動(dòng)化解決方案領(lǐng)先供應商艾默生合作，監測并測量生產(chǎn)線(xiàn)的能耗。

與大多數改造項目一樣，該生產(chǎn)線(xiàn)包括來(lái)自不同供應商的各種遺留設備。每個(gè)電表箱都由電源、以太網(wǎng)總線(xiàn)耦合器、功率計（每個(gè)電路一個(gè)）和IO-Link模塊組成，其模塊包含八個(gè)傳感器端口。電流互感器位于電表箱內部或外部，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，并監測氣動(dòng)系統中的空氣消耗。（圖片由艾默生Emerson?提供）

由于可使用的以太網(wǎng)接入點(diǎn)數量有限，增加了安裝的復雜性，而擴展又需要巨大的投資。為滿(mǎn)足這種復雜的安裝需求，艾默生推薦使用AVENTICS系列AF2傳感器，這種氣流傳感器簡(jiǎn)單易用，可測量流量、壓力和溫度，并監測氣動(dòng)系統中的空氣消耗。

AF2堪稱(chēng)傳統機器的理想集合體，理由如下：首先，該傳感器結構緊湊，易于組裝，可安裝在現有機器和氣動(dòng)系統上；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（FRL）中，并為廠(chǎng)商提供作為獨立版本運行的選項；第三，AF2配有一個(gè)可旋轉的彩色LED顯示屏，可提供高清信息反饋；第四，AF2具備通知功能，當檢測到泄漏時(shí)會(huì )向用戶(hù)發(fā)送通知警報，以便用戶(hù)采取行動(dòng)。這種支持 IIoT 的簡(jiǎn)易設備能最大限度降低安裝時(shí)間和成本。

在選擇傳感器后，艾默生將安沃馳智能氣動(dòng)分析儀 (SPA) 臨時(shí)連接到一臺機器，以幫助公司監測和測量生產(chǎn)線(xiàn)的能耗量。SPA在生產(chǎn)過(guò)程中記錄、分析和可視化生產(chǎn)線(xiàn)的空氣消耗，可直觀(guān)地分析氣動(dòng)系統，并且方便團隊讀取實(shí)時(shí)空氣消耗量。SPA不僅能以標準升/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收集的數據可幫助公司決定是否值得投資艾默生PACSystems RXi2-BP邊緣計算設備。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，PACSystems RXi2-BP邊緣計算設備可解釋并顯示所有連入的AF2傳感器數據。該設備利用數學(xué)算法將數據數字化，然后將其轉換為簡(jiǎn)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(shí)時(shí)儀表板上，無(wú)需額外軟件即可為用戶(hù)提供更多能源洞見(jiàn)。通過(guò)SPA數據顯示，PACSystems RXi2-BP邊緣計算設備的確能幫助公司節省能源及其相關(guān)成本，因此該公司決定進(jìn)行投資。

總體而言，除了PACSystems RXi2-BP邊緣計算設備，艾默生還提供了大約180個(gè)AF2流量傳感器來(lái)滿(mǎn)足生產(chǎn)線(xiàn)的需求。這個(gè)集節能傳感和邊緣計算于一體的解決方案能監測氣動(dòng)空氣消耗，生成并解釋機器數據，為汽車(chē)生產(chǎn)商提供可行見(jiàn)解，使其更全面地了解工廠(chǎng)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，并計劃繼續優(yōu)化機器以降低能耗。

邊緣計算設備將傳入的傳感器數據解釋為易于理解的可執行信息。（圖片由艾默生Emerson?提供）

開(kāi)始轉型

不管什么行業(yè)，能源管理都是工業(yè)設施的重中之重。隨著(zhù)人們對能耗和碳排放的關(guān)注日益增強，能源浪費較為嚴重的氣動(dòng)系統也備受關(guān)注，而監測壓縮空氣為實(shí)現氣動(dòng)系統的節能減排帶來(lái)了重要機會(huì )。當機器不受監測時(shí)，其能耗自然也不受監測，泄漏和損失會(huì )不斷增加，某些能在早期解決的問(wèn)題會(huì )惡化成為后期質(zhì)量問(wèn)題，并浪費大量能源。

然而，實(shí)現壓縮空氣節能的數字化轉型之路因人而異。與其他轉型一樣，數字化轉型需按自己的節奏展開(kāi)，具體取決于工廠(chǎng)的特殊情況。要通過(guò)數字化轉型實(shí)現節能減排，與深諳智能氣動(dòng)和流體動(dòng)力應用獨特特性的自動(dòng)化專(zhuān)家合作十分重要。當你接觸到相應專(zhuān)家，具備相關(guān)知識和工具時(shí)，便能實(shí)現壓縮空氣節能和數字化轉型的目標。

作者：羅鼎 艾默生自動(dòng)化解決方案機器自動(dòng)化亞太區產(chǎn)品經(jīng)理