作者 |Jan Edler

與IIoT相連的智能氣流監測設備與預配置的數字分析軟件相結合，有助于識別和解決壓縮空氣浪費問題，從而幫助企業持續節約成本。

在很多制造廠中，使用氣動裝置來操作機械、設備、工具，因此壓縮空氣消耗是一個巨大的能源成本。然而，隨著時間的推移，氣動系統中的泄漏和氣流阻塞會不斷增加成本并降低生產率。更糟糕的是，這些泄漏和氣流阻塞點很難精確定位。

一種簡單粗暴的方法是更換新的空氣壓縮機或者加大管道尺寸，從而不斷增加容量，但這需要大量投資和運營費用，而且無法解決根本原因導致的問題。更好的解決方案是仔細收集和分析整個系統的供應和使用數據。

簡單地安裝標準壓力和流量儀表是一個良好的開端，但這些措施本身很少足以解決問題。取而代之的是，企業可以戰略性地安裝具有工業物聯網（IIoT）連接功能的智能氣流監測設備，并通過軟件提供指導糾正措施所需的洞察力。

01訪問和分析數據

雖然用戶有很多方法來管理或增強工業過程，但人們普遍認為，最可靠的方法是基于全面測量和分析技術的數據驅動方法。有了正確的信息和工具，用戶就可以識別問題、制定糾正措施并驗證結果，從而實現經驗證的持續改進。

新裝置更易于內置必要的監控和計算設備（擴展到基本控制之外）來支持此類優化工作。然而，通過改造項目將這些功能添加到現有設施中通常會帶來更大的挑戰。

為了啟動能源利用和生產效率提高計劃，用戶正在尋找現成的硬件和軟件，旨在提供從車間到云端的連接。一些用戶可能會嘗試組裝和自定義配置各種IIoT傳感器、邊緣網關和軟件，但這種方法可能會有問題，因為它需要大量的系統集成工作。

更好的方法是使用經過測試的自動配置傳感器組合，以及使用行業標準通信方法預配置的計算硬件和軟件。這類裝置克服了應用障礙，降低了風險，縮短了部署時間，并使企業能夠從小規模著手，然后擴大成功經驗。

艾默生 Aventics AF2 系列流量傳感器是一種智能設備，能夠監控、計數和記錄測量參數（如流量、壓力和溫度），然后對這些值進行計算，并將其安全地傳輸到主機系統和云端。

02使用合適的工具

諸如Ridgid、Greenlee和Klauke等專業工具品牌一直在建筑行業享有盛譽。艾默生專業工具擁有 11 個生產基地，用于生產上述品牌及其它品牌的產品。瑞士Sissach工廠專門生產沖壓產品和配件，如電池液壓工具和相關的鉗口和環。這座占地45000平方英尺的工廠，擁有80名員工和24臺數控機床。生產實現了高度的自動化，部分設備可以實現熄燈運行。

盡管工廠的自動化程度很高，但工廠團隊對空氣消耗需求的信息知之甚少。因此，在剛開始計劃擴建車間設施時，只是假設可能還需要一臺新的空氣壓縮機。為了更好地了解該擴建項目的實際需求，該公司啟動了一個內部項目來監測和分析空氣消耗量。

該項目的第一步，是在20個最重要的壓縮空氣所處的位置安裝艾默生Aventics AF2系列流量傳感器，以捕獲約70%的壓縮空氣用量。AF2是一種帶有本地顯示的智能流速傳感器，適用于各種氣體，可以在較大的流量和壓力范圍內運行。

Web界面可配置為可視化所有可能的測量，并且可以輕松訪問所有設備協議和設置。

傳感器上集成了標準統計數據（混合、最大值和平均值）、計數（體積、質量和能量）和日志記錄（具有可選擇的時間框架），并且可以使用工業以太網協議（包括TCP/IP、OPC UA和MQTT）或通過IO-Link或傳統模擬信號與主機系統通信。它可以監控和傳輸一系列過程參數，例如：體積流速、壓力、溫度、質量流量、流速、體積、質量和能量等。

由于流量傳感器具有靈活的連接選項，負責系統集成的團隊能夠利用現有的IT基礎設施，并在短暫的計劃停機期間內快速安裝傳感器。在該應用中，流量傳感器可以通過以太網供電（PoE）。

每個流量傳感器都包括一個內置的網絡接口，傳感器還使用適當的安全證書，將數據傳輸到預先配置的云服務，即壓縮空氣管理器（CAM）。這類綜合解決方案可擴展到任何數量的流量傳感器。

對于像這樣的IIoT項目來說，MQTT是一個特別有用的協議，它可以將字段值傳遞給本地或基于云的計算機。這就能更容易且安全地將數據傳輸到代理進行聚合和存儲，也可以按設施和項目組織數據。

CAM 應用程序經過預配置，可在邊緣網關上運行。用戶可以通過集成的 OPC-UA 服務器將其擴展到基于云的系統，從而訪問所有連接設備的綜合數據。標準儀表盤可對單個流量傳感器或設備的物理或功能分組進行廣泛的可視化顯示，同時還提供了一個摘要儀表盤，以提供快速概覽。當設備連接到數字環境中時，儀表板會自動填充，用戶可以根據自己的意愿選擇需要深入分析的事項。

將傳感器安裝到網絡上后，該團隊發現每個傳感器只需大約1分鐘即可使用網絡接口和提供的憑據將它們連接到服務器。這些部件就位后，就可以開始分析壓縮空氣系統了。

壓縮空氣管理器是一個現成的硬件和軟件分析包，具有預先填充的儀表板，可幫助用戶在最大限度地提高能源利用率和減少浪費的道路上快速啟動，從而節省成本并快速獲得投資回報。

03通過數據分析修復泄漏

起初，該團隊確定了正常生產周內的空氣需求基線。結果發現，周末的空氣需求仍然出乎意料地高，因此制定了在停機期間隔離機器的程序，以避免這些損失。

使用該軟件進行深入分析，使用戶能夠識別比其它類似設備耗費更多空氣的設備，從而確定一系列從大到小的泄漏和其它異常情況，進而進行修復。在某個案例中，機器壓降被精確定位，使循環時間減少了5%。該狀況是通過增加供應線直徑來糾正的。

研究小組發現每分鐘總共有850升空氣因泄漏而流失，約占總供氣流量的 20%。解決這些問題估計可在10年內為企業節省58,000美元，減少68,000千克二氧化碳排放量。在5個月內，該團隊發現節省的費用相當于項目投資回收率的50%，在不到24個月的時間內就實現了全部投資回報。

此外，由于團隊掌握了可靠的可操作數據，他們將工作重點從投資新的（可能不必要的)空氣壓縮機轉移到了解決泄漏問題上。他們還掌握了準確的數據，可以確認在需要增加另一個空氣壓縮機之前，現場規模還可以擴大多少。

04高效的壓縮空氣管理

各種類型的工業設施普遍存在高達30%的壓縮空氣浪費，更不用說由于機器運行優化不足而導致的效率低下。盡管這些問題與實現凈零排放、優化生產和整體盈利能力背道而馳，但大多數企業必須手動追蹤泄漏，而這會大大增加勞動力成本。

Sissach工廠是壓縮空氣管理的一個成功案例，展示了艾默生在自身運營中實現凈零排放的承諾。易于安裝的AF2智能傳感器與CAM應用集成，代表硬件和分析軟件相結合的數字轉換系統可以快速應用于所有類型的設施。傳感器自動配置和軟件的預配置特性，減少了安裝時間、風險和其它采用障礙，從而快速實現了投資回報并大大改善了運營。

關鍵概念：

■各種類型的工業設施普遍存在高達30%的壓縮空氣浪費。

■傳感器自動配置和軟件的預配置特性，幫助制造企業減少壓縮空氣的浪費。

思考一下：

如何實現高效的壓縮空氣管理？