改造气动系统，实现节能、高效、安全

在过去，“空气是供呼吸的，水是供饮用的，油是供汽车使用的”是许多设计师在指定部件、设计系统和建造机械时所共有的想法。结果产生了消耗大量商品的大型低效机器。

随着制造业的发展，以适应更苛刻、更安全、更精确的过程，包括压缩空气的使用和节能自动化，气动行业正在将自己定位为重要的战略合作伙伴。

气动系统制造商非常积极地保持领先于最新的趋势。这些增强工厂的新兴技术明确地解决了规模和占地面积、能源消耗和连接问题，以及与维护计划和运营效率相关的工厂自动化监控问题。

在早期的制造工厂中，工厂的安装主要由大量的阀门、执行器和其他大型、笨重且效率低下的气动系统部件组成。

空气准备特别大，阀门被放置在砖大小的底座上，重量更重。气动执行器占用了大量的机器空间(尽管它们确实有平静的嘶嘶声，以确保压缩空气存在并准备工作)。虽然过去的传统设计是有用和有效的，但使用空气控制阀作为台阶凳在机器上达到更高的日子已经一去不复返了。

取代它们的是一种更时尚、更节能、更美观的方式，可以向自动化流程输送空气。

以效率为中心的需求-à-vis自动化机械对阀门产生了影响，导致重量更轻，尺寸更小，节能。空气预处理包括功能齐全的组件，确保效率，丰富的功能和安全性。执行器重量轻，结合位置反馈和更广泛的应用。部件润滑几乎被取消了。

这些创新使设计师能够专注于紧凑的机器占地面积和连接性，同时保持对工厂节约的关注。耐用性导致组件能够实现数百万个阀门周期和执行机构，同时与监测技术相匹配，支持许多设施的简化预防性维护计划。

提高效率

要开始提高整体气动效率，首先要开始的地方总是压缩机室——马力较大的电机和最大的能源用户所在的地方。减少压缩机室的负荷，工厂将看到底线效益。

压缩机制造商“感受到”对更高效率、更低噪音和更环保环境的需求，以及将气动系统集成到工厂的主要监测和控制系统中。

他们提供的解决方案占地面积更小，运行噪音更低，以及更有效的外壳，利用变频驱动器、无油选项和创新的控制方案，与工厂监控平台相结合(见图1)。这些设计允许对压缩机进行控制，即根据工厂需求加速、减速甚至空转和关闭。这些监测和控制选项意味着可以从工厂的任何地方进行气动管理，在某些情况下，也可以从场外进行管理。

压缩空气曾经被认为只是一种商品，现在它是资产负债表上的一个项目，通过新兴技术进行控制和监控，从而实现真正的运营改进。

通过减少压缩空气的使用，获得对气动使用的控制可以被视为整个工厂效率计划的第一步。

在生产车间，机器用户在选择解决方案时触手可及。正确的尺寸一直是多年来讨论的话题。对“气动系统设计”进行谷歌搜索，会得到超过8400万个结果。结果包括许多气动解决方案提供商，它们提供软件应用程序，支持最大效率地调整机器组件的尺寸，消除了曾经在经验法则中发现的任何价值:“管道尺寸，合适的尺寸”。

这些软件应用工具消除了升级组件的需要，消除了增加额外容量的需要，并确保机器按照设计运行，而不会浪费公用事业资源。

组件效率

虽然带有高马力马达的压缩机室是第一个要考虑的地方，但还有其他目标正在准备提高效率。阀门技术已经解决了影响其他气动元件的相同节能需求，并以全面的方式做到了这一点。

曾经需要超过6瓦功率的阀门现在只需要0.8瓦，而即将推出的设计将进一步改善这一情况。该标准采用多个阀门，节省了机器空间，降低了功耗，并增加了现场总线技术的应用机会。这反过来将减少所需的连接数量，同时将组件引入实时数据和信息领域。

除了可用于设置设计参数和支持解决方案选择的尺寸工具外，气动系统技术还可以确保压缩空气的排放可能是一种代价高昂的结果。

制造商正在仔细研究并寻求更好地理解包括力、压力、流量和速度在内的参数，以发现减少压缩空气使用的创新方法。涉及的技术包括执行器位置传感、无线通信、比例压力和流量调节以及带有工业物联网(IIoT)路径的智能气动等新兴技术。

这些智能气动系统为工业物联网搭建了桥梁，确保了系统的可见性，并降低了运营成本——由中央分析和控制电子设备支持，这些电子设备具有向工厂发出潜在异常或故障警报的能力。

不仅仅是压缩空气

除了解决方案的增强，机器控制设计在其他方面也发生了变化，包括项目的管理方式。过去的机器设计和控制项目有两个方面:机械方面包括气动，电气方面侧重于信号阀门和机器操作。双方将审查各自的原理图，叠加各自的计划，并决定在哪里交出控制信号。

在技术不断提高效率的同时，对支持项目管理的最佳实践的需求为“控制”项目负责人带来了新的形象。新的控制项目负责人创建了控制机器运动的管道，包括电子、气流、反馈、定位和机器健康监测。随着用户对高效技术的需求不断变化，这种责任也在不断发展，这给提供商带来了压力，要求他们在创新趋势方面保持与时俱进。

采用工厂自动化的持续技术改进将降低制造成本，提高预测性维护计划的可见性，从而保持工厂运行的高效和持续。

在电气方面，气动系统设计的改进包括将现场总线通信、工业物联网和机器健康监测结合起来，作为对过去空气和电力电路的根本性改进。

现场总线允许通过一根电缆简化与机器和整个工厂相关的组件通信，同时通过工厂网络或工业物联网中心实时洞察每个组件的运行情况。

控制领导可以在任何地点——甚至世界各地的其他工厂地点——审查工厂的运营情况。维护数据支持战略工厂管理洞察力，并支持进行必要的更改或权衡机器改进或更换的请求。工厂的运行正在被监控和编程，以与智能手机和其他智能设备通信，解决的不仅仅是压缩空气保护的挑战。

机器安全节能

除了工业物联网、智能气动等趋势技术的途径外，安全将始终被视为工厂机械产品开发的优先事项。在许多情况下，技术主要关注安全问题，包括分区安全阀产品以及阀芯传感技术。由于能够感知控制阀的位置，并通过冗余监测确认其位置，从而大大降低了受伤的可能性。将这些智能组件集成到机器制造策略中的能力正在不断提高，并以独立电路的形式引入安全系统，与机器的操作隔离。

随着产品的不断改进，系统设计人员可以依靠轻量化、高效、准确和前沿的气动驱动。驱动器也是安全的重点，提供了各种配置，如线性、旋转和无杆，以实现紧凑的设计，以及机器设计胶囊，保护自动化驱动的运动不受机器操作员的影响(见图2)。与增强安全性相关的一个流行功能是整个工作长度的驱动器位置传感。这提供了一个额外的监测和主动的行动呼吁，消除许多潜在的危险时，结合到一个安全传感电路。

为了实现节能和整体效率的目标，现代气动元件和控制系统大大提高了机器的安全性。管理机构制定的标准要求机器具有安全功能，例如使用操作停止安全联锁进行参数保护、视觉系统和释放存储能量的方法。正在实施安全工作空间行动的附加标准，所有这些都是为了保护我们的朋友、家人和同事的安全。

机器自动化专家将安全作为产品、解决方案和技术的最高优先级，将气动与其他工厂自动化产品集成在一起。他们的目标是让今天的机器更安全使用，同时让明天的机器更安全。

展望未来

工厂自动化技术正在被设计、发布到市场上，并被纳入新项目，以响应对更高效率的强劲和不断增长的需求。气动系统设计师和供应商正在崛起，以满足新的和具有挑战性的应用的创造性和创新的方法的需求。有人可能会说，早期的气动系统是过大的空气消耗者，但技术已经改变了整个工厂的格局。气动系统制造商在处理设计和应用项目时考虑到工厂的所有方面，并明确理解压缩空气不再是曾经被认为是商品。

今天的工厂比过去更有效地运行，并充分意识到对更有效流程的需求。未来的工厂将经历一场更为根本的技术范式转变。气动系统制造商正在走出他们最熟悉的技术边界，将智能手机应用程序、无线通信、机器问题和生产输出的实时感知，以及最重要的操作员安全和事故预防结合起来。随着这些创新不断提高效率和引入创新，未来工厂的选择将仅限于一个人的想象。

原始内容可以在设备工程．

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