設備負荷率如何優化——一鍵智控，告訴你答案

【摘要】：如何保障各類粉碎機械高效、安全運行？面對此類復雜現場難題，智物聯將工藝要點、設備運行機理、數學算法和智能調度與控制相結合，著力于解決流程制造中設備管理和優化難題。

粉碎，是流程工業中常見的工藝流程和加工手段，在飼料生產中，糧食等原料需要粉碎，在鋼鐵行業中，石灰石等原料需要粉碎，在火力發電中，煤炭需要攆磨、粉碎...

以飼料廠為例，粉碎分多級，多次，粉碎機不僅是飼料廠內主要裝備之一，而且其能耗之大，也非常“可觀”。在萬噸級飼料廠中，各類粉碎機耗能約占整個工廠總耗能20%以上，在某些細分飼料制造領域，如粉狀配合飼料加工，各類粉碎機耗能最高可以占到整廠總耗能的35%左右。同時粉碎成品的質量將直接影響到飼料成品的質量和畜牧消化吸收的情況，所以對粉碎工段的優化管理是相關企業必修的課題之一。

要想智能的優化粉碎工段，我們有必要充分了解設備運行機理和工業現場。

還是以飼料工廠為例（主要生產水產飼料），水產類飼料對生產中的原料粉碎工段有著更高的要求。

所以在該飼料廠中，食物等原料需經過初步粉碎和二次粉碎才能滿足質量要求，在這兒，充當主力的分別是各類通用粉碎機（負責初步粉碎）和超微粉碎機（負責二次粉碎）。

飼料車間與如來方略柜組網示意圖

粉碎類機械是通過高功率電機驅動機器內機構運行，對原料進行沖擊、碰撞、剪切、研磨、分散等手段而實現。

電機在額定負荷運行效率最高，可達90%以上，相對能耗最小。在額定負荷50%狀態下工作時，其效率會降低至70%，這也是飼料生產“高耗低能”的直接原因所在。

在飼料原料粉碎過程中，粉碎機負荷與粉碎機內物料量多少近似成比例關系，即與單位時間送料量（送料頻率）成比例關系，傳統飼料廠送料通常采用螺旋輸送機送料，操作員工通過調整送料速度（即調整送料電機轉速）以控制粉碎機負荷。

那么，要想使粉碎機保持額定負荷高效運行，員工是否只需將送料速度調節穩定在某一個合適區間，保證送料均勻，就能實現？

事實上，工業現場遠沒有想象中簡單！

送料機在運行中因物料的變異性（物料種類、干濕度、物料聚合），加之螺旋送料在任一轉速的單轉周期內，送出物料呈周期性變化，如下圖中S曲線所示，最大負荷約在3\4轉處，致使粉碎機進料量產生較大的波動，進而影響粉碎機負荷的變化。

粉碎機負荷率與送料電機轉速示意圖

如圖所示，在送料電機轉速為n1時，粉碎機負荷率將會在b1到a1之間波動，所以為了避免機器超負荷運行，操作人員依靠經驗常常不得不降低負荷（降低送料）使用，這種運行方式除了造成能源浪費、效能不高之外，還會大大的影響了設備使用壽命。

在某些情況下，即便是操作人員調整為保守的送料頻率，也避免不了粉碎機出現堵機、塞料等故障，若不及時處理，粉碎電機長時間過載，會有燒壞電機的風險。

如何保障各類粉碎機械高效、安全運行？面對此類復雜現場難題，智物聯將工藝要點、設備運行機理、數學算法和智能調度與控制相結合，著力于解決流程制造中設備管理和優化難題。

一鍵智控，自動優化負荷率

連接設備，優化設備管理：
通過在工業現場部署如來方略柜，將工業設備與現場控制器（PLC/DCS）與如來方略柜中的Aprus適配器相連接，實時采集設備運行和生產數據(如送料頻率、粉碎電機電流等等)，實現飼料生產全流程跟蹤、生產進度實時掌控。

飼料車間設備管理截圖

能耗優化、一鍵穩定負荷率：
基于適配器采集而來的設備數據，結合設備運行機理和工藝要求，我們建立了電機負荷優化綜合模型，根據粉碎工段粉碎電機電流和其它相關參數波動動情況，實時調整送料機送料頻率，在粉碎機出現異常事件時，如堵機、塞料，系統自動判斷數據特征，將智能算法計算出來的最優調控策略下發至PLC控制器或DCS控制系統，實現對粉碎工段智能反饋控制協同，一鍵穩定粉碎電機負荷率。

在實際項目中，我們將該飼料車間中超微粉碎機平均負荷率提升至90%，相比之前的人為生產作業，大大提升生產效率。同時在出現電機電流過大時，自動降低送料頻率或關停進料，有效降低電機損壞帶來的停工停產風險。