改進(jìn)壓縮空氣供應(yīng)的管理方法,、提高經(jīng)濟(jì)效益

憨老馬

轉(zhuǎn)發(fā)一篇專題文章,，供大家參考。

    即使是一個按照合理計劃建立的壓縮空氣的供應(yīng)站,，如果在日常運轉(zhuǎn)中能不斷按實際應(yīng)用情況去改進(jìn)管理方法,，還可以進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。本文以下列舉兩個事例,，讓讀者可以對于優(yōu)化壓縮空氣的管理有更深入的了解,。fficeffice" />

塑膠工業(yè)壓縮空氣供應(yīng)站的優(yōu)化管理

     以下例子是一個為塑膠制品廠服務(wù)的壓縮空氣供應(yīng)站,。塑膠廠共有職工千多人，專門生產(chǎn)供自動化,、醫(yī)療和電子工業(yè)使用的各種塑膠零部件和標(biāo)準(zhǔn)件,。

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設(shè)備配置和效果

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    為滿足使用要求，經(jīng)過對該站的改建共配置了以下各種設(shè)備：一臺可控制轉(zhuǎn)速壓縮機(jī),，容量為1.8～ffice:smarttags" />12m³/min,。兩臺固定轉(zhuǎn)速螺桿式壓縮機(jī)，容量分別為3.5m³/min和18m³/min,。還有一臺固定轉(zhuǎn)速螺桿式壓縮機(jī)的容量為8m³/min,。作為備用機(jī)的是三臺老式活塞壓縮機(jī)，合計容量為23m³/min,。

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在實際運轉(zhuǎn)中通過改進(jìn)管理方法,，即嚴(yán)格按照需求量對所有設(shè)備實施優(yōu)化和自動化控制后充分發(fā)揮不同性能設(shè)備的作用，從而使整個站的空轉(zhuǎn)時間少于0.03%,。

除了壓縮機(jī)外,，還配制了干燥器和篩檢程式等設(shè)備。對兩臺并聯(lián)連接的27m³/min冷凍干燥器,，附加設(shè)置了應(yīng)用分散技術(shù)的活性炭篩檢程式,。經(jīng)篩檢程式濾去油分子后，即可以提供高品質(zhì)的不含油壓縮空氣,。

優(yōu)化控制

在新壓縮空氣供應(yīng)站的運轉(zhuǎn)初期,，因沿用以往的串聯(lián)控制方法進(jìn)行管理，所以經(jīng)濟(jì)效益的提高并不很明顯,。后來該用現(xiàn)代方法,，全自動的嚴(yán)格按照需求量控制各臺壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)，從而大幅度的減少了空轉(zhuǎn)時間,，經(jīng)濟(jì)效益也明顯的得到提高,。因為改進(jìn)后的管理方法是對新型螺桿式壓縮機(jī)同時實施優(yōu)化管理，所以使該站能完滿地適應(yīng)需求量在3到30 m³/min之間的劇烈波動,，從而有可能大幅度地減少空轉(zhuǎn)時間,。該站管理人員的經(jīng)驗是，僅管經(jīng)過改造以后從設(shè)備上為壓縮空氣供應(yīng)站提供了節(jié)能的有利條件,，但真正實現(xiàn)提高經(jīng)濟(jì)效益的目的還需要管理人員針對壓縮空氣的需求量的波動狀況,，通過有效控制充分發(fā)揮不同性能設(shè)備的作用。

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當(dāng)然改進(jìn)管理方法也要耗費一定的時間進(jìn)行試驗,，在開始試驗時也走了不少彎路,。例如曾經(jīng)應(yīng)用改變程式和排除電子儲存物的方法對壓縮機(jī)進(jìn)行控制，結(jié)果是收效甚微,。最后采用優(yōu)化和全自動控制的極專業(yè)化控制方法,，才獲得了良好的效果,。因為這種控制方法可以使現(xiàn)有壓縮機(jī)，其中當(dāng)然也包括可調(diào)整轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)和其他規(guī)格壓縮機(jī)能夠嚴(yán)格按照需求量運轉(zhuǎn),。

充分發(fā)揮可調(diào)整轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)的主導(dǎo)作用

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     在對壓縮空氣供應(yīng)站供氣量的調(diào)整中,，毫無疑問可調(diào)整轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)將起主導(dǎo)作用，因為可以將他調(diào)整到所需轉(zhuǎn)速,。特別是使用所謂的磁阻電動機(jī)時,，則節(jié)能效果更好。不過這時要求管理人員對不同性能壓縮機(jī)作適應(yīng)性控制,，使它們相互之間能非常協(xié)調(diào)地配合運轉(zhuǎn),。該站用于直接耦合的可調(diào)整轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)共有三臺。他們之間的額定功率分別為50,、75和128kW,壓力為7bar時的容量為1.09～19.59m³/min,。除了這三臺壓縮機(jī)相互配合外，還可以采用單臺壓縮機(jī)或最大負(fù)荷壓縮機(jī)的形式,，與單臺或多臺固定轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)配合運轉(zhuǎn),。對所有壓縮機(jī)實施上述管理以后，最多可以比以往節(jié)能50%,。在多臺壓縮機(jī)之間用±0.2bar壓力差分級,，就可以向網(wǎng)路提供壓力分別為5和13bar的壓縮空氣,。

至于為了改建壓縮空氣供應(yīng)站的較高初期投資,，則可以很快從通過縮小壓力差，消除電流峰值和優(yōu)化能量利用率等方面獲得的經(jīng)濟(jì)效益回報,。其中優(yōu)化能量利用率是通過調(diào)整壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)過程中的轉(zhuǎn)速,，使功率范圍內(nèi)的運轉(zhuǎn)壓力在適合壓縮空氣需求量條件下，能量消耗達(dá)到最小時實現(xiàn)的,。由于壓縮機(jī)的使用性能很好,，只要對驅(qū)動電動機(jī)稍稍加熱就可以隨時作快速起動。還因為這種特殊電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是在永久磁鐵上繞線制成,，所以不僅可以承受很大的徑向負(fù)荷,，還可以在700~5.000rpm轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)作無級變速運轉(zhuǎn)。用于控制壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)微處理機(jī)附有各種操作功能表,，以及清楚顯示文字,、監(jiān)督定期維護(hù)保養(yǎng)和排除干擾等裝置。僅管用于監(jiān)督的費用并不多,，但在顯示幕上隨時可以顯示各壓縮機(jī)的運轉(zhuǎn)情況,。除此之外對磨損件等各種需要經(jīng)常更換零部件的運轉(zhuǎn)狀況，也可以隨時進(jìn)行監(jiān)視,。一旦發(fā)現(xiàn)有問題就可以及時更換,，所以在運轉(zhuǎn)過程中很少發(fā)生故障,。從而使可調(diào)整轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)的有效運轉(zhuǎn)率始終保持在90%以上，空轉(zhuǎn)時間卻很少,。其中所使用的特種電動機(jī)的運轉(zhuǎn)原理,，以及在電動機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生磁吸引力的電流變頻器等屬于專利技術(shù)。防止出現(xiàn)電流峰值的任務(wù),，由專門設(shè)置的電容器承擔(dān),。

在實施優(yōu)化控制時，首先對容量1.8~12m3/min的新型可控制轉(zhuǎn)速壓縮機(jī),，容量分別為8和3.5m3/min的固定轉(zhuǎn)速螺桿式壓縮機(jī),，以及3臺總?cè)萘繛?/SPAN>23m3/min的老式活塞壓縮機(jī)采取措施,。

新管理方法是對聯(lián)結(jié)在一起的壓縮機(jī)，實施保證壓力差僅為±0.2bar和固定壓力為7.5bar的控制。這樣就可以在不增加任何輔助設(shè)備的條件下,，使壓力空氣供應(yīng)站具有供應(yīng)壓力高達(dá)7.5bar壓縮空氣的能力，并可以使空轉(zhuǎn)時間達(dá)到最少,。把3臺老式活塞壓縮機(jī)作為備用機(jī)是因為備用機(jī)投入運轉(zhuǎn)的機(jī)會很少,，這樣就可以使原有設(shè)備做到物盡其用。更主要的是與使用新壓縮機(jī)相比,，可以大量減少初期投資,。可調(diào)整轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)在這里所起的主導(dǎo)作用是將轉(zhuǎn)速調(diào)整到容量12m3/min時,，可保證總功率有一個較大的可變動范圍,，從而可以適應(yīng)壓縮空氣需求量發(fā)生突然增加和減少的波動。

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改進(jìn)對不同壓縮空氣需求量的適應(yīng)性

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近幾年來用戶對壓縮空氣的需求量還在不斷增加,，有的壓縮空氣供應(yīng)站因經(jīng)常要擴(kuò)建而給日常工作帶來許多麻煩,。而該站只要對配置設(shè)備作適當(dāng)調(diào)整并加強(qiáng)管理，就可以在一定范圍內(nèi)改進(jìn)對需求量增加以后的適應(yīng)性,。這樣不僅可以減少麻煩,，還可以節(jié)省費用。

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例如上面介紹的壓縮空氣供應(yīng)站,，按照可調(diào)整轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)的最小和最大容量,，總?cè)萘康姆秶鸀?/SPAN>36.3~46.5m3/min。現(xiàn)在要求將最大的總?cè)萘可仙?/SPAN>64.5m3/min,，比原來的最大總?cè)萘刻岣吡?/SPAN>18.0m3/min,。為此必須改進(jìn)它對不同需求量的適應(yīng)性。這時可以按照以下方式配置設(shè)備：

·一臺專門與供應(yīng)壓縮空氣管道連接的,，最大容量為12m3/min的可調(diào)整轉(zhuǎn)速壓縮機(jī),。

·一臺“公稱”容量在20~30m3/min之間的可調(diào)整轉(zhuǎn)速壓縮機(jī)。并要求它在與其他壓縮機(jī)聯(lián)結(jié)在一起運轉(zhuǎn)時，“安全”的優(yōu)化容量達(dá)到18m3/min

·一臺最大容量可達(dá)到30m3/min,，最小容量可控制為8m3/min的壓縮機(jī),。

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·由三臺總?cè)萘繛?/SPAN>23m3/min的老式活塞式壓縮機(jī)，和1臺容量為3.5m3/min的小型螺桿式壓縮機(jī)作為備用機(jī),。這樣備用機(jī)的總?cè)萘烤涂梢赃_(dá)到26.5m3/min,。

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使用效果

由上述壓縮機(jī)所產(chǎn)生的壓縮空氣通過兩臺并聯(lián)聯(lián)結(jié)的冷干燥器后，就可以向供氣網(wǎng)路輸送壓縮空氣,。這時不僅所供應(yīng)壓縮空氣的品質(zhì)很好,，且壓縮機(jī)的運轉(zhuǎn)也很安全。在供應(yīng)容量能滿足不同時間的最大和最小需求量的條件下,，空轉(zhuǎn)率只有0.03%左右,。因運轉(zhuǎn)時不存在超載的危險，所以故障也很少,。還因為可以將壓縮露點控制在+3℃左右,，所以干燥后的壓縮空氣不需要再作任何控制和驅(qū)動。這樣用于對塑膠模吹氣時,，也具有良好的冷卻效果,。除此之外因約有90%壓縮空氣經(jīng)過活性炭篩檢程式處理，從而可以成為不含油的壓縮空氣,。這樣不僅可以供成形高品質(zhì)塑膠件的注射模具使用,，與此同時還可以滿足工廠中不含油壓縮空氣網(wǎng)路的需求。

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節(jié)能40%壓縮空氣供應(yīng)站的管理方法

這里介紹的是一個經(jīng)過改建的年最大供應(yīng)量達(dá)到600萬m3的壓縮空氣供應(yīng)站,。因為該站能嚴(yán)格按照與用戶的協(xié)議管理供應(yīng)站的運作,，從而比同類壓縮空氣供應(yīng)站節(jié)省能耗40%。

概況

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該站按照用戶要求需供應(yīng)壓力分別為6bar和13bar的兩種高壓壓縮空氣,，為此設(shè)置了多臺大型壓縮機(jī),。在所有大型設(shè)備中,，有一臺可以產(chǎn)生壓力13bar高壓壓縮空氣的活塞壓縮機(jī),。總?cè)萘客耆梢詽M足生產(chǎn)衛(wèi)生用品工廠需求,。原來設(shè)置的輸送10bar壓縮空氣的網(wǎng)路,，現(xiàn)在可供輸送6bar壓縮空氣使用。這樣首先就節(jié)省了初期投資,。

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對改建以后供應(yīng)壓縮空氣能力的要求如下：

·壓力6bar壓縮空氣網(wǎng)路,，一年總共供給450萬m3壓縮空氣。每天第一班的供氣容量需達(dá)到15~20m3/min,。第二班和第三班均為10~15m3/min,。

·壓力13bar壓縮空氣的網(wǎng)路，一年總共供給150萬m3壓縮空氣。每天第一班的供氣容量需達(dá)到8m3/min,。第二班和第三班均為6m3/min,。

嚴(yán)格按照載入狀況控制工作壓力

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整個站的供氣工作是在充分掌握需求量和規(guī)定壓力的條件下實施，并特別強(qiáng)調(diào)總?cè)萘繎?yīng)具有一定的余量作為保險系數(shù),。經(jīng)過研究機(jī)構(gòu)對上述運轉(zhuǎn)狀況測算后,，再確定適宜的工作壓力。實施供氣狀況由常規(guī)數(shù)字式載入儀表檢測,，同時對整個供氣過程的壓力也進(jìn)行檢測,。

當(dāng)通過檢測膜片掌握了每一時間段壓縮空氣的流量以后，就可以對工作壓力進(jìn)行調(diào)整,，以便減少供氣網(wǎng)路中壓縮空氣的多余儲存量,。當(dāng)適當(dāng)降低工作壓力以后，通過管道的壓縮空氣也會按比例減少,。反過來只要能在極短時間內(nèi)檢測出該時的工作壓力,，也就可以精確地計算出該時壓縮空氣在管道中的流量。應(yīng)用上述測量值,，就可以繪制出以很小時間段作為單位的管道中壓縮空氣流動量的變化狀況,。

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再借助數(shù)位式載入檢測裝置，就可以確定壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)過程中的全負(fù)荷,、空轉(zhuǎn)和靜止時間,。當(dāng)確定了每一臺壓縮機(jī)輸送壓縮空氣的時間后，即可模擬出管道對壓縮空氣的需求量和最后的實際總消耗量,。再所由檢測得到的壓力變化狀況與模擬結(jié)果結(jié)合在一起進(jìn)行分析,，就可以繪制出用戶對壓縮空氣需求量隨時間發(fā)生變化的曲線圖。此圖可幫助管理人員切實地按照需求量供應(yīng)壓縮空氣,。

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當(dāng)數(shù)位載入檢測裝置檢測到聯(lián)結(jié)一起運轉(zhuǎn)壓縮機(jī)以KW為單位的消耗功率以后,，則通過計算（這里必須注意的是不能用測量值代替）就可以獲得短時間內(nèi)壓縮空氣需求量的峰值。這時就應(yīng)該控制壓縮機(jī)在適當(dāng)大于峰值條件下運轉(zhuǎn),。與此同時按照不斷變化的工作壓力,，確定能滿足實際消耗所需要的壓縮空氣供應(yīng)量。當(dāng)然其中也應(yīng)該包括壓縮空氣儲存器和送氣管道的消耗量,。

從按照上述方法繪制的6bar網(wǎng)路與工作壓力變化相對應(yīng)的壓縮空氣消耗量圖中可以看出,，絕大多數(shù)時間內(nèi)的供氣容量在5~10m3/min之間。在6時和10~13時之間,，出現(xiàn)20 m3/min的峰值,。在極短時間內(nèi)還出現(xiàn)了28 m3/min的極大峰值。為了弄清楚最大峰值和實際狀況,，又專門對5時40分~6時30分這段時間,，用更短時間為單位繪制出與工作壓力相對應(yīng)的壓縮空氣消耗圖,。由圖中可以看出，在這段時間之內(nèi)消耗量的變化最大,。不斷在0~28 m3/min之間變化,。這種現(xiàn)象是由沖洗過程引發(fā)的。而這一時間段中的“正常”峰值則為16 m3/min,。

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為改建后壓縮空氣供應(yīng)站的管理

經(jīng)過上述調(diào)查掌握了壓縮空氣需求量的變化規(guī)律后,，確認(rèn)該站可以全部采用固定轉(zhuǎn)速螺桿式壓縮機(jī)，這樣就節(jié)省了大量初期投資,。具體配置是6bar網(wǎng)絡(luò)設(shè)置是三臺壓縮機(jī),。其中兩臺壓縮機(jī)的容量為9.30m3/min，電動機(jī)消耗功率為55kW,。另一臺的容量為5.05m3/min,，功率為30kW。13bar網(wǎng)絡(luò)也設(shè)置了三臺壓縮機(jī),。其中一臺的容量為6.70m3/min,，功率為5.5 kW。另一臺的容量為5.55 m3/min,，功率為45 kW,。還有一臺的容量為2.66 m3/min，功率為22 kW,。所有壓縮機(jī)提供壓縮空氣的品質(zhì)均為ISO標(biāo)準(zhǔn)的4級,，即含油量不超過0.01mg/ m3。

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在一般狀況下按照設(shè)備能力產(chǎn)生壓力6和13bar壓縮空氣,，完全可以滿足使用要求,，并有一定的余量。為了進(jìn)一步保證安全,，在13bar網(wǎng)絡(luò)的支管中設(shè)置了一臺減壓器通向6bar網(wǎng)絡(luò),。萬一6bar網(wǎng)絡(luò)的需求量突然增大而供應(yīng)不足時，13bar網(wǎng)絡(luò)就可以為其提供一定量的壓縮空氣,。由于改建后的壓縮空氣供應(yīng)站能確實按照需求量供應(yīng)壓縮空氣,，即減少了在保證安全前提下的壓縮空氣，最終使能耗降低了40%,。除了以上各種措施外,，還對兩個網(wǎng)絡(luò)的功率分級采取了以下措施：

· 兩個不同壓力系統(tǒng)都實施優(yōu)化和全自動控制運作,。以最經(jīng)濟(jì)和最可靠為前提,，控制壓縮機(jī)的功率消耗。對每一臺壓縮機(jī)或每一臺壓縮機(jī)組,，實施無延時的自動加強(qiáng)或減弱控制,。因為這樣可始終按照需求量供應(yīng)壓縮空氣,，從而具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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· 當(dāng)最大功率壓縮機(jī)停止運轉(zhuǎn)時,，在每一種壓力范圍內(nèi)其他壓縮機(jī)仍能正常運轉(zhuǎn),，并按照需求量供應(yīng)壓縮空氣。

    上述嚴(yán)格按照需求量供應(yīng)壓縮空氣的技術(shù),，可以保證在任何條件下對網(wǎng)絡(luò)100%地供應(yīng)壓縮空氣,。所使用的壓縮機(jī)能具有上述優(yōu)良性能，主要是采用了高級壓縮級,、運轉(zhuǎn)性能很好的電動機(jī)和高性能電子零部件,。其中反應(yīng)靈敏的電子裝置，可以及時對系統(tǒng)實施載入和空轉(zhuǎn)的調(diào)整,。最后通過智慧化的優(yōu)化和全自動控制,，使壓縮空氣供應(yīng)站能以最經(jīng)濟(jì)的方式運轉(zhuǎn)。

    另一種有效的運轉(zhuǎn)方法是由一臺旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)產(chǎn)生6bar網(wǎng)絡(luò)中基本負(fù)荷所需要的壓縮空氣,。這樣就有利于延長螺桿式壓縮機(jī)的使用壽命,。但因為這種方法需要增加初期投資，所以對投資和延長使用壽命之間的得失進(jìn)行核算以后才能做出決斷,。

    在每一種壓力壓縮空氣的系統(tǒng)中,，都設(shè)置了露點為+3℃和殘留水量為6g/ m3的冷干燥器。因為這種用于對壓縮空氣進(jìn)行干燥的設(shè)備具有很大的備用能力,，所以即使遇到需求量峰值時也可以保證很安全的運轉(zhuǎn),。所設(shè)置的篩檢程式也具有同樣的優(yōu)良性能，所以在經(jīng)過過濾壓縮空氣中,，殘留的油分子極少,。

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進(jìn)氣和排氣

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    經(jīng)過改建后的壓縮空氣供應(yīng)站，是設(shè)置在位于衛(wèi)生用品生產(chǎn)廠附近的新建筑物中,。在建筑物內(nèi)用隔墻形成了幾個工作室,。外墻面上覆蓋了可以進(jìn)入空氣和廢氣的裝飾材料。市內(nèi)的最佳溫度是保證通向外部的進(jìn)氣管,，能夠?qū)α_壓縮機(jī)滿意的送入空氣,。由兩臺排風(fēng)機(jī)將廢氣通過已有管道排向室外，并由專門的輻射溫度裝置對這兩中廢氣進(jìn)行處理,。如果能充分發(fā)揮余熱的作用,，還可進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。從而基本上達(dá)到無損耗運作的狀態(tài),。

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通常在壓縮機(jī)消耗的電能中,，有95%用于產(chǎn)生壓縮空氣，其余是被發(fā)熱所消耗,。六臺壓縮機(jī)所產(chǎn)生的發(fā)熱可以通過油循環(huán)平板式熱交換器,，將槽中的水加熱到40～45℃,。為了利用發(fā)熱提高經(jīng)濟(jì)效益，在改建的壓縮空氣供應(yīng)站中還設(shè)置了油—水分離裝置去除水中的冷凝物,。

現(xiàn)在還可以對整個站的運作實施遠(yuǎn)距離無線控制,，既可以對站中的壓縮機(jī)、干燥器和高精度篩檢程式等所有設(shè)備,，實施參數(shù)的連續(xù)優(yōu)化控制,。所設(shè)置的管理裝置，可以通過電郵,、傳真或移動電話等及時傳送各種資料,。其中包括壓縮機(jī)停止運轉(zhuǎn)、壓縮空氣有缺陷和露點等資訊,。一旦發(fā)現(xiàn)傳送資料偏離規(guī)定值,，即可采取相應(yīng)措施加以糾正。當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重事故時也可獲得相應(yīng)資訊,，以便立即采取防止事故進(jìn)一步惡化的緊急措施,。

經(jīng)改建后的壓縮空氣供應(yīng)站，相對于改建前可節(jié)省能耗40%,。今后還將進(jìn)一步提高到60%的水準(zhǔn),。因工作人員的數(shù)量也可以相應(yīng)減少，所以可進(jìn)一步降低運轉(zhuǎn)成本,。另一方面是因為發(fā)生事故的可能性也相應(yīng)減少,，從而可以減少停機(jī)損失和排除故障的費用。

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霽雨星辰1

借走了,，謝謝你,。