【壓縮機網(wǎng)】引言
壓縮空氣作為實驗室精密儀器運行的“生命線”，其品質(zhì)直接決定科研數(shù)據(jù)的可靠性與儀器的穩(wěn)定性。在現(xiàn)代分析檢測領(lǐng)域，核磁共振波譜儀、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等高端設(shè)備對氣源提出了嚴苛要求：需滿足含油量＜0.01mg/m3、壓力露點≤-50℃、固體污染物等級≤2級的國際標準（ISO 8573-1:2010）[1]（表1）。然而，傳統(tǒng)供氣系統(tǒng)因技術(shù)局限性，難以同時兼顧高潔凈度、低能耗與智能化控制的協(xié)同優(yōu)化。
現(xiàn)有實驗室氣源方案主要面臨三大挑戰(zhàn)：一是傳統(tǒng)活塞式空壓機的機械潤滑結(jié)構(gòu)導(dǎo)致油污染風險居高不下，直接影響精密儀器的檢測精度；二是固定負載運行模式下，系統(tǒng)能耗隨實際用氣波動無法動態(tài)匹配，造成能源浪費；三是缺乏實時監(jiān)控與智能調(diào)節(jié)能力，設(shè)備故障響應(yīng)滯后，難以滿足科研場景對氣源穩(wěn)定性的持續(xù)需求。進口設(shè)備雖能滿足性能指標，但受制于技術(shù)壟斷，存在采購成本高、維護周期長等問題，加劇了科研機構(gòu)對外部技術(shù)的依賴。
針對上述行業(yè)痛點，本研究以實驗室壓縮空氣系統(tǒng)的國產(chǎn)化升級為目標，通過產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新，聚焦渦旋式空壓機無油化改造、閉環(huán)干燥系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化及智能控制算法開發(fā)，旨在構(gòu)建一套兼具高性能、低能耗與智能化特性的供氣解決方案，為提升我國科研裝備自主可控能力提供技術(shù)支撐。
1、研究背景與意義
在現(xiàn)代科研領(lǐng)域，核磁共振波譜儀、氣相色譜——質(zhì)譜聯(lián)用儀等精密分析儀器已成為實驗室核心裝備，其對壓縮空氣品質(zhì)的要求極為嚴苛。應(yīng)用于高端實驗儀器的壓縮空氣需滿足含油量＜0.01mg/m3、壓力露點≤-50℃、固體污染物等級≤2級的指標要求。然而，傳統(tǒng)活塞式空壓機因機械結(jié)構(gòu)限制，存在油污染風險高、能耗效率低、自動化程度不足等缺陷，難以滿足精密實驗對氣源穩(wěn)定性與潔凈度的需求。此外，當前實驗室主流進口供氣設(shè)備存在維修成本高昂、響應(yīng)周期長等問題，嚴重制約科研工作的連續(xù)性與自主性。因此，研發(fā)高潔凈、低能耗、智能化的壓縮空氣系統(tǒng)，已成為推動實驗室裝備國產(chǎn)化替代、提升科研效率的關(guān)鍵突破口。
2、研究目標與技術(shù)路線
本研究依托山東省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新能力提升工程項目（項目編號2023 TSGC0975），聯(lián)合寧波大學新藥技術(shù)研究院開展產(chǎn)學研深度合作。以解決實驗室壓縮空氣品質(zhì)提升、系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化及智能化控制三大核心問題為目標，通過創(chuàng)新渦旋式空壓機降溫技術(shù)、閉環(huán)變壓吸附干燥系統(tǒng)[5]，并開發(fā)智能控制算法，構(gòu)建具備自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能供氣系統(tǒng)，為實驗室裝備國產(chǎn)化提供技術(shù)支撐與實踐范例。
3、壓縮空氣品質(zhì)提升關(guān)鍵技術(shù)
3.1渦旋式空壓機降溫技術(shù)
3.1.1無油化設(shè)計原理
采用由一個固定的漸開線渦旋盤和一個呈偏心回旋平動的漸開線運動渦旋盤組成，通過嚙合形成可壓縮容積的渦旋式空氣壓縮機作為動力源。在工作過程中，靜盤固定在機架上，動盤由偏心軸驅(qū)動并由防自轉(zhuǎn)機構(gòu)制約，圍繞靜盤基圓中心作很小半徑的平面轉(zhuǎn)動。氣體通過空氣濾芯吸入靜盤的外圍，隨著偏心軸旋轉(zhuǎn)，氣體在動靜盤嚙合所組合的若干個月牙形壓縮腔內(nèi)被逐步壓縮，然后由靜盤中心部件的軸向孔連續(xù)排出。該結(jié)構(gòu)零件少：主機零件數(shù)量僅為活塞機的1/8，大大減少了故障發(fā)生的概率，提高了整體的可靠性。采用模塊化設(shè)計，主要部件包括渦旋盤、軸承、密封件等，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小、重量輕，便于安裝和維護。運行振動烈度≤18mm/s，噪聲值＜65dB(A)，輸出壓縮空氣含油量穩(wěn)定控制在0.01mg/m3以下，完全符合ISO 8573-1:2010標準0級無油要求。
3.1.2高溫壓縮空氣冷卻技術(shù)
在空壓機出氣端集成二級冷凝系統(tǒng)，采用螺旋管式換熱器結(jié)合強制風冷技術(shù)，將壓縮后高達210℃的高溫空氣快速降溫至室溫+10℃以內(nèi)。熱力學仿真分析顯示，冷卻處理后空氣相對濕度從85%顯著降至40%以下，大幅降低后續(xù)干燥處理負荷，同時延長吸附劑使用壽命達30%以上。實際運行數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)冷卻后氣體溫度波動控制在±5℃范圍內(nèi)，有效滿足精密儀器對氣源溫度穩(wěn)定性的嚴苛要求。
3.2閉環(huán)控制變壓吸附干燥系統(tǒng)
干燥系統(tǒng)采用雙塔交替運行架構(gòu)，裝填高性能13X型分子篩吸附劑，通過控制器實現(xiàn)“吸附-均壓-回洗-再生”四階段閉環(huán)精準控制。系統(tǒng)創(chuàng)新點體現(xiàn)在：
壓力參數(shù)優(yōu)化：通過設(shè)計計算，確定最佳吸附壓力0.7MPa、再生壓力0.05MPa，優(yōu)化氣流路徑設(shè)計，減少無效能量損耗；
動態(tài)濕度調(diào)控：內(nèi)置高精度露點傳感器，實時監(jiān)測壓縮空氣濕度，根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)整再生周期，避免傳統(tǒng)系統(tǒng)因過度干燥導(dǎo)致的能源浪費。實驗數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)該系統(tǒng)處理后的壓縮空氣壓力露點穩(wěn)定維持在-50℃以下。
低耗氣量設(shè)計：通過優(yōu)化分子篩填充工藝、優(yōu)化氣流路徑設(shè)計，搭載動態(tài)濕度調(diào)控，將回洗氣量由25%下降至9%。
3.3智能化能耗優(yōu)化算法
3.3.1多參數(shù)實時監(jiān)測
系統(tǒng)通過PLC控制器構(gòu)建分布式數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，集成以下核心監(jiān)測模塊：
壓力動態(tài)監(jiān)測：采用高精度壓力變送器，實時采集空壓機出口壓力；
溫度監(jiān)測：部署PT100溫度傳感器，監(jiān)測空氣壓縮機環(huán)境溫度、每個渦旋式空氣壓縮機出口溫度，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)建立溫度趨勢模型，預(yù)測設(shè)備過熱風險；
露點檢測：內(nèi)置高精度露點傳感器，實時監(jiān)測壓縮空氣露點值，根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)整再生周期，避免傳統(tǒng)系統(tǒng)因過度干燥導(dǎo)致的能源浪費。
3.3.2三級故障預(yù)警機制
分層級故障診斷算法：
一級預(yù)警（黃色）：觸發(fā)條件包括露點值高于-40℃、出氣口溫度超過110℃、出氣口壓力低于0.5MPa時，通過本地聲光報警提醒操作人員；
二級預(yù)警（橙色）：涵蓋干燥系統(tǒng)耗氣量＞12%、傳感器信號異常、電機電流波動＞20%，自動啟動備用設(shè)備并生成故障代碼和記錄故障觸發(fā)時間，通過本地聲光報警和短信通知管理人員。
三級預(yù)警（紅色）：針對電機過載、系統(tǒng)壓力驟降（＞0.3bar/min）等緊急情況，0.5秒內(nèi)自動停機并切斷電源，同時短信通知管理人員系統(tǒng)停機需緊急處理。
3.3.3自適應(yīng)負載調(diào)節(jié)策略
設(shè)計雙模式智能調(diào)節(jié)算法：
恒壓模式：通過壓力傳感器反饋值與設(shè)定值（如0.7MPa）的偏差，采用PID控制算法調(diào)節(jié)運行電機數(shù)量，確保在實驗室多設(shè)備同時運行時壓力波動≤±0.05MPa，較傳統(tǒng)定頻控制節(jié)能18%-25%；
休眠模式：夜間或周末低負載時段，系統(tǒng)自動進入休眠狀態(tài)，電機在滿足用氣需求請款下，運行數(shù)量最少，能耗降至額定功率的5%，喚醒響應(yīng)時間＜10秒。
3.3.4全生命周期能效管理
基于云計算的能效分析平臺：
歷史數(shù)據(jù)建模：存儲近3年運行數(shù)據(jù)，通過對運行數(shù)據(jù)進行分析，預(yù)測不同季節(jié)、時段的能耗峰值，提前調(diào)整設(shè)備運行組合，實現(xiàn)年能耗優(yōu)化8%-12%；
耗材壽命預(yù)測：通過干燥塔再生次數(shù)、過濾器壓差等數(shù)據(jù)，建立吸附劑壽命模型與濾芯更換預(yù)警，避免因耗材老化導(dǎo)致的能耗異常。
3.4遠程監(jiān)控與交互界面（圖1）
3.4.1跨平臺監(jiān)控系統(tǒng)
搭建遠程監(jiān)控平臺，支持PC端與移動端訪問，功能包括：
實時數(shù)據(jù)：動態(tài)顯示壓縮空氣參數(shù)（壓力、露點、溫度）、設(shè)備運行狀態(tài)（運行、停機、故障）及報警數(shù)據(jù)；
遠程控制：授權(quán)用戶可遠程啟停設(shè)備、調(diào)整運行參數(shù)（如壓力設(shè)定值、再生周期），操作記錄自動存檔。
3.4.2可視化運維平臺設(shè)計
監(jiān)控界面采用可視化組件，包含：
趨勢分析模塊：動態(tài)展示過去24小時/7天的管路壓力(圖2)、功率能耗(圖3)、露點(圖4)數(shù)據(jù)波動曲線，支持自定義時間區(qū)間查詢；
告警統(tǒng)計報表：自動生成月度故障統(tǒng)計圖表，顯示“干燥系統(tǒng)故障”占比35%、“傳感器異?！闭急?8%等，輔助優(yōu)化維護策略。
3.4.3權(quán)限分級管理（圖5）
設(shè)置“管理員-工程師-操作員”三級權(quán)限，管理員可遠程修改控制參數(shù)，操作員僅能查看實時數(shù)據(jù)，符合《ISO/IEC 27001:2013信息安全管理體系要求》。
4、結(jié)語
本研究圍繞實驗室壓縮空氣系統(tǒng)的核心需求，針對壓縮空氣品質(zhì)提升、系統(tǒng)節(jié)能及控制系統(tǒng)智能化算法展開技術(shù)攻關(guān)，通過產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新，取得了一系列突破性成果，為實驗室供氣設(shè)備的國產(chǎn)化與智能化升級提供了全面解決方案。
在壓縮空氣品質(zhì)提升技術(shù)突破了傳統(tǒng)活塞式空壓機的性能瓶頸，填補了國內(nèi)高潔凈氣源設(shè)備的技術(shù)空白。在系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化領(lǐng)域，通過壓力參數(shù)優(yōu)化和動態(tài)濕度調(diào)控將干燥系統(tǒng)耗氣量從25%降至9%以下，有效降低了壓縮空氣制備的能源消耗，符合國家“雙碳”戰(zhàn)略導(dǎo)向。在控制系統(tǒng)智能化算法開發(fā)中，構(gòu)建了集多參數(shù)實時監(jiān)測、三級故障預(yù)警、自適應(yīng)負載調(diào)節(jié)于一體的智能監(jiān)控系統(tǒng)，顯著提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運維效率，為實驗室無人化管理提供了技術(shù)支撐。
本研究不僅解決了實驗室壓縮空氣系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)難題，更通過國產(chǎn)化替代降低了科研機構(gòu)對進口設(shè)備的依賴，對于提升我國高端科研裝備自主可控能力、保障科技創(chuàng)新安全具有重要戰(zhàn)略意義。
參考文獻
[1]國際標準化組織.壓縮空氣第1部分雜質(zhì)和質(zhì)量等級:IS08573-1 2010.技術(shù)委員會IS0/TC118，壓縮機、氣動工具和機器設(shè)備，技術(shù)委員會分會SC4，壓縮空氣質(zhì)量編制.[2010-04-15].ISO 8573-1 2010壓縮空氣第1部分雜質(zhì)和質(zhì)量等級.
[2]國際標準化組織.壓縮空氣第2部分油氣溶膠含量的試驗方法:IS0 8573-2 2007.技術(shù)委員會IS0/TC118，壓縮機、氣動工具和機器設(shè)備，技術(shù)委員會分會SC4，壓縮空氣質(zhì)量編制.[2007-02-01].
[3]中國國家標準化管理委員會.壓縮空氣第3部分:濕度測量方法:GB/T 13277-3 2015.全國壓縮機標準化技術(shù)委員會(SAC/TC145).[2015-12-31].
[4]中國國家標準化管理委員會.壓縮空氣第4部分:固體顆粒測量方法；GB/T13277-4 2015.全國壓縮機標準化技術(shù)委員會(SAC/TC145).[2015-12-31].
[5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，壓縮空氣站設(shè)計規(guī)范：GB 50029-2014.[2014-01-09].北京:中國計劃出版社,2014.
作者簡介
孟秋禹。高級工程師，技術(shù)研發(fā)總監(jiān)。研究方向：壓縮空氣品質(zhì)研究。
來源：本站原創(chuàng)
【壓縮機網(wǎng)】引言
壓縮空氣作為實驗室精密儀器運行的“生命線”，其品質(zhì)直接決定科研數(shù)據(jù)的可靠性與儀器的穩(wěn)定性。在現(xiàn)代分析檢測領(lǐng)域，核磁共振波譜儀、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等高端設(shè)備對氣源提出了嚴苛要求：需滿足含油量＜0.01mg/m3、壓力露點≤-50℃、固體污染物等級≤2級的國際標準（ISO 8573-1:2010）[1]（表1）。然而，傳統(tǒng)供氣系統(tǒng)因技術(shù)局限性，難以同時兼顧高潔凈度、低能耗與智能化控制的協(xié)同優(yōu)化。
現(xiàn)有實驗室氣源方案主要面臨三大挑戰(zhàn)：一是傳統(tǒng)活塞式空壓機的機械潤滑結(jié)構(gòu)導(dǎo)致油污染風險居高不下，直接影響精密儀器的檢測精度；二是固定負載運行模式下，系統(tǒng)能耗隨實際用氣波動無法動態(tài)匹配，造成能源浪費；三是缺乏實時監(jiān)控與智能調(diào)節(jié)能力，設(shè)備故障響應(yīng)滯后，難以滿足科研場景對氣源穩(wěn)定性的持續(xù)需求。進口設(shè)備雖能滿足性能指標，但受制于技術(shù)壟斷，存在采購成本高、維護周期長等問題，加劇了科研機構(gòu)對外部技術(shù)的依賴。
針對上述行業(yè)痛點，本研究以實驗室壓縮空氣系統(tǒng)的國產(chǎn)化升級為目標，通過產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新，聚焦渦旋式空壓機無油化改造、閉環(huán)干燥系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化及智能控制算法開發(fā)，旨在構(gòu)建一套兼具高性能、低能耗與智能化特性的供氣解決方案，為提升我國科研裝備自主可控能力提供技術(shù)支撐。
1、研究背景與意義
在現(xiàn)代科研領(lǐng)域，核磁共振波譜儀、氣相色譜——質(zhì)譜聯(lián)用儀等精密分析儀器已成為實驗室核心裝備，其對壓縮空氣品質(zhì)的要求極為嚴苛。應(yīng)用于高端實驗儀器的壓縮空氣需滿足含油量＜0.01mg/m3、壓力露點≤-50℃、固體污染物等級≤2級的指標要求。然而，傳統(tǒng)活塞式空壓機因機械結(jié)構(gòu)限制，存在油污染風險高、能耗效率低、自動化程度不足等缺陷，難以滿足精密實驗對氣源穩(wěn)定性與潔凈度的需求。此外，當前實驗室主流進口供氣設(shè)備存在維修成本高昂、響應(yīng)周期長等問題，嚴重制約科研工作的連續(xù)性與自主性。因此，研發(fā)高潔凈、低能耗、智能化的壓縮空氣系統(tǒng)，已成為推動實驗室裝備國產(chǎn)化替代、提升科研效率的關(guān)鍵突破口。
2、研究目標與技術(shù)路線
本研究依托山東省科技型中小企業(yè)創(chuàng)新能力提升工程項目（項目編號2023 TSGC0975），聯(lián)合寧波大學新藥技術(shù)研究院開展產(chǎn)學研深度合作。以解決實驗室壓縮空氣品質(zhì)提升、系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化及智能化控制三大核心問題為目標，通過創(chuàng)新渦旋式空壓機降溫技術(shù)、閉環(huán)變壓吸附干燥系統(tǒng)[5]，并開發(fā)智能控制算法，構(gòu)建具備自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能供氣系統(tǒng)，為實驗室裝備國產(chǎn)化提供技術(shù)支撐與實踐范例。
3、壓縮空氣品質(zhì)提升關(guān)鍵技術(shù)
3.1渦旋式空壓機降溫技術(shù)
3.1.1無油化設(shè)計原理
采用由一個固定的漸開線渦旋盤和一個呈偏心回旋平動的漸開線運動渦旋盤組成，通過嚙合形成可壓縮容積的渦旋式空氣壓縮機作為動力源。在工作過程中，靜盤固定在機架上，動盤由偏心軸驅(qū)動并由防自轉(zhuǎn)機構(gòu)制約，圍繞靜盤基圓中心作很小半徑的平面轉(zhuǎn)動。氣體通過空氣濾芯吸入靜盤的外圍，隨著偏心軸旋轉(zhuǎn)，氣體在動靜盤嚙合所組合的若干個月牙形壓縮腔內(nèi)被逐步壓縮，然后由靜盤中心部件的軸向孔連續(xù)排出。該結(jié)構(gòu)零件少：主機零件數(shù)量僅為活塞機的1/8，大大減少了故障發(fā)生的概率，提高了整體的可靠性。采用模塊化設(shè)計，主要部件包括渦旋盤、軸承、密封件等，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小、重量輕，便于安裝和維護。運行振動烈度≤18mm/s，噪聲值＜65dB(A)，輸出壓縮空氣含油量穩(wěn)定控制在0.01mg/m3以下，完全符合ISO 8573-1:2010標準0級無油要求。
3.1.2高溫壓縮空氣冷卻技術(shù)
在空壓機出氣端集成二級冷凝系統(tǒng)，采用螺旋管式換熱器結(jié)合強制風冷技術(shù)，將壓縮后高達210℃的高溫空氣快速降溫至室溫+10℃以內(nèi)。熱力學仿真分析顯示，冷卻處理后空氣相對濕度從85%顯著降至40%以下，大幅降低后續(xù)干燥處理負荷，同時延長吸附劑使用壽命達30%以上。實際運行數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)冷卻后氣體溫度波動控制在±5℃范圍內(nèi)，有效滿足精密儀器對氣源溫度穩(wěn)定性的嚴苛要求。
3.2閉環(huán)控制變壓吸附干燥系統(tǒng)
干燥系統(tǒng)采用雙塔交替運行架構(gòu)，裝填高性能13X型分子篩吸附劑，通過控制器實現(xiàn)“吸附-均壓-回洗-再生”四階段閉環(huán)精準控制。系統(tǒng)創(chuàng)新點體現(xiàn)在：
壓力參數(shù)優(yōu)化：通過設(shè)計計算，確定最佳吸附壓力0.7MPa、再生壓力0.05MPa，優(yōu)化氣流路徑設(shè)計，減少無效能量損耗；
動態(tài)濕度調(diào)控：內(nèi)置高精度露點傳感器，實時監(jiān)測壓縮空氣濕度，根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)整再生周期，避免傳統(tǒng)系統(tǒng)因過度干燥導(dǎo)致的能源浪費。實驗數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)該系統(tǒng)處理后的壓縮空氣壓力露點穩(wěn)定維持在-50℃以下。
低耗氣量設(shè)計：通過優(yōu)化分子篩填充工藝、優(yōu)化氣流路徑設(shè)計，搭載動態(tài)濕度調(diào)控，將回洗氣量由25%下降至9%。
3.3智能化能耗優(yōu)化算法
3.3.1多參數(shù)實時監(jiān)測
系統(tǒng)通過PLC控制器構(gòu)建分布式數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，集成以下核心監(jiān)測模塊：
壓力動態(tài)監(jiān)測：采用高精度壓力變送器，實時采集空壓機出口壓力；
溫度監(jiān)測：部署PT100溫度傳感器，監(jiān)測空氣壓縮機環(huán)境溫度、每個渦旋式空氣壓縮機出口溫度，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)建立溫度趨勢模型，預(yù)測設(shè)備過熱風險；
露點檢測：內(nèi)置高精度露點傳感器，實時監(jiān)測壓縮空氣露點值，根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)整再生周期，避免傳統(tǒng)系統(tǒng)因過度干燥導(dǎo)致的能源浪費。
3.3.2三級故障預(yù)警機制
分層級故障診斷算法：
一級預(yù)警（黃色）：觸發(fā)條件包括露點值高于-40℃、出氣口溫度超過110℃、出氣口壓力低于0.5MPa時，通過本地聲光報警提醒操作人員；
二級預(yù)警（橙色）：涵蓋干燥系統(tǒng)耗氣量＞12%、傳感器信號異常、電機電流波動＞20%，自動啟動備用設(shè)備并生成故障代碼和記錄故障觸發(fā)時間，通過本地聲光報警和短信通知管理人員。
三級預(yù)警（紅色）：針對電機過載、系統(tǒng)壓力驟降（＞0.3bar/min）等緊急情況，0.5秒內(nèi)自動停機并切斷電源，同時短信通知管理人員系統(tǒng)停機需緊急處理。
3.3.3自適應(yīng)負載調(diào)節(jié)策略
設(shè)計雙模式智能調(diào)節(jié)算法：
恒壓模式：通過壓力傳感器反饋值與設(shè)定值（如0.7MPa）的偏差，采用PID控制算法調(diào)節(jié)運行電機數(shù)量，確保在實驗室多設(shè)備同時運行時壓力波動≤±0.05MPa，較傳統(tǒng)定頻控制節(jié)能18%-25%；
休眠模式：夜間或周末低負載時段，系統(tǒng)自動進入休眠狀態(tài)，電機在滿足用氣需求請款下，運行數(shù)量最少，能耗降至額定功率的5%，喚醒響應(yīng)時間＜10秒。
3.3.4全生命周期能效管理
基于云計算的能效分析平臺：
歷史數(shù)據(jù)建模：存儲近3年運行數(shù)據(jù)，通過對運行數(shù)據(jù)進行分析，預(yù)測不同季節(jié)、時段的能耗峰值，提前調(diào)整設(shè)備運行組合，實現(xiàn)年能耗優(yōu)化8%-12%；
耗材壽命預(yù)測：通過干燥塔再生次數(shù)、過濾器壓差等數(shù)據(jù)，建立吸附劑壽命模型與濾芯更換預(yù)警，避免因耗材老化導(dǎo)致的能耗異常。
3.4遠程監(jiān)控與交互界面（圖1）
3.4.1跨平臺監(jiān)控系統(tǒng)
搭建遠程監(jiān)控平臺，支持PC端與移動端訪問，功能包括：
實時數(shù)據(jù)：動態(tài)顯示壓縮空氣參數(shù)（壓力、露點、溫度）、設(shè)備運行狀態(tài)（運行、停機、故障）及報警數(shù)據(jù)；
遠程控制：授權(quán)用戶可遠程啟停設(shè)備、調(diào)整運行參數(shù)（如壓力設(shè)定值、再生周期），操作記錄自動存檔。
3.4.2可視化運維平臺設(shè)計
監(jiān)控界面采用可視化組件，包含：
趨勢分析模塊：動態(tài)展示過去24小時/7天的管路壓力(圖2)、功率能耗(圖3)、露點(圖4)數(shù)據(jù)波動曲線，支持自定義時間區(qū)間查詢；
告警統(tǒng)計報表：自動生成月度故障統(tǒng)計圖表，顯示“干燥系統(tǒng)故障”占比35%、“傳感器異?！闭急?8%等，輔助優(yōu)化維護策略。
3.4.3權(quán)限分級管理（圖5）
設(shè)置“管理員-工程師-操作員”三級權(quán)限，管理員可遠程修改控制參數(shù)，操作員僅能查看實時數(shù)據(jù)，符合《ISO/IEC 27001:2013信息安全管理體系要求》。
4、結(jié)語
本研究圍繞實驗室壓縮空氣系統(tǒng)的核心需求，針對壓縮空氣品質(zhì)提升、系統(tǒng)節(jié)能及控制系統(tǒng)智能化算法展開技術(shù)攻關(guān)，通過產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新，取得了一系列突破性成果，為實驗室供氣設(shè)備的國產(chǎn)化與智能化升級提供了全面解決方案。
在壓縮空氣品質(zhì)提升技術(shù)突破了傳統(tǒng)活塞式空壓機的性能瓶頸，填補了國內(nèi)高潔凈氣源設(shè)備的技術(shù)空白。在系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化領(lǐng)域，通過壓力參數(shù)優(yōu)化和動態(tài)濕度調(diào)控將干燥系統(tǒng)耗氣量從25%降至9%以下，有效降低了壓縮空氣制備的能源消耗，符合國家“雙碳”戰(zhàn)略導(dǎo)向。在控制系統(tǒng)智能化算法開發(fā)中，構(gòu)建了集多參數(shù)實時監(jiān)測、三級故障預(yù)警、自適應(yīng)負載調(diào)節(jié)于一體的智能監(jiān)控系統(tǒng)，顯著提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與運維效率，為實驗室無人化管理提供了技術(shù)支撐。
本研究不僅解決了實驗室壓縮空氣系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)難題，更通過國產(chǎn)化替代降低了科研機構(gòu)對進口設(shè)備的依賴，對于提升我國高端科研裝備自主可控能力、保障科技創(chuàng)新安全具有重要戰(zhàn)略意義。
參考文獻
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作者簡介
孟秋禹。高級工程師，技術(shù)研發(fā)總監(jiān)。研究方向：壓縮空氣品質(zhì)研究。
來源：本站原創(chuàng)
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