早在两百多年前，位于德国绍尔兰地区的Altenloh, Brinck & Co公司便已投身螺钉的工业化生产。自1967年起，其旗下的“Spax”品牌便成为全球高品质木螺钉的代名词。在恩内珀塔尔工厂，约500名员工在约12  000  m²的厂房内，每日可生产高达5000万颗木螺钉。

Spax公司设备维修与能源管理负责人Sascha Roloff先生介绍说：“木螺钉的生产包含3个基本步骤：首先用压力机墩出螺钉头，然后在螺钉体上加工螺纹，最后进行淬火与精修。整个流程在一台机床上完成，且几乎每台设备都离不开压缩空气。”

图1  Spax公司的空压站中安装了大量的流量传感器，因为Spax公司的生产设备需要使用大量的压缩空气

准确的采集消耗数据

作为一家通过ISO 50001能源管理体系认证的企业，Spax公司已系统性地记录能源消耗数据超过10年，并运行着自行开发的能源管理软件。初期，该系统主要监测电力消耗，之后逐步纳入天然气及水资源的消耗数据，旨在精准分析各生产部门的能耗分布。

“我们希望以独立的视角来推进和审视能源管理，这需要更详尽的能源数据支撑，”Sascha Roloff先生解释道，“我们的目标是精确采集每台机床的电力、水及压缩空气消耗，从而更准确地核算产品成本。”

工厂内约500台设备中，大部分由一个中央空压站供气。该站配备2台标准空压机：一台采用变频控制，另一台为小型空压机，仅在周末启用。“我们最初以整个车间为单位测量压缩空气消耗，后来转向对单台设备进行监测，”设备维护经理介绍道，“为此，我们在压缩空气输出端安装了测量仪表。”然而，Roloff先生指出，这种安装和操作方式十分困难。由于需将每立方米压缩空气的脉冲信号转换为数字，测量结果直接受管道尺寸、安装位置及安全状况的影响。“整个过程过于复杂，”Roloff先生表示，“当IPF公司的应用技术专家向我们介绍了带模拟输出功能的流量传感器后，我们当即决定试用这一替代方案。”

精确测量的紧凑型解决方案

Spax公司具体采用的是由IPF公司生产的R 1/2英寸（1 in≈2.54 cm）及1英寸接口的可编程流量传感器，型号分别为SL 900020与SL 920020。这两种传感器可在4～20 mA电流范围内自由设定测量区间，能够简便而精确地监测压缩空气消耗，从而帮助公司持续、有针对性地降低气耗，节约生产成本。

该紧凑型压缩空气测量方案也适用于其他类型气体的消耗监测，并提供多种版本以适应不同管径与工况。系统基于热式测量原理，能够直接安装在不同压缩空气输送管道中，满足多样化使用需求。其测量核心包含2个元件：1个加热元件和1个温度传感元件。系统通过控制加热元件与气流之间的恒定温差，来计算出所需的加热功率。空气流量越大，维持该温差所需的加热功率也越高。通过这一关系，即可准确测定压缩空气的质量流量，并输出电子测量信号。

图2  直接安装在生产设备那里的压缩空气检测仪可以有针对性的识别生产设备使用压缩空气时的问题，并快速给出解决问题的相应措施、有效的防止压缩空气的浪费

精度高且可以自由选择计量单位

通过显示屏上的两个电容式触摸按钮，用户可直观地调整流量检测仪的各项参数，并实时查看流量、功率、流速及温度等数据。检测仪出厂默认流量单位为 m³/h，同时支持 m³/min、L/min、L/s、ft³/min（立方英尺/分钟）、m/s、kg/h、kg/min 及 kg/s 等多种单位切换，满足不同场景下的测量需求。

该传感器设计最高工作压力为16巴（1 bar=105   Pa）（可选升级至40巴），集成 Modbus-RTU 通信接口与电气绝缘的脉冲输出功能，便于系统集成与数据传输。在测量精度方面，传感器表现优异，误差不超过测量值的±1.5%或满量程的±0.3%。

图3  集成有流量检测仪的预制管道非常便于安装使用并确保了以很高的检测精度测定管道内流动的介质数据

简单的安装和参数赋值

Spax公司共安装了48个此类传感器，其中以SL 900020和SL 920020型号为主，大多部署在压缩空气站内对性能要求较高的空压机上。“这些传感器安装在压缩机管道的进气口与出气口非常简便，参数设置也十分直观，”经验丰富的Sascha Rolloff先生介绍道，“其模拟输出值默认以m³为单位，可直接使用，也可根据生产需求灵活调整。我们将传感器采集的数据与公司能源管理系统的记录进行比对后，证实其测量结果非常精确。”这种操作简便、值得信赖的使用体验，尤其是首次安装调试时的流畅感受，令Rolloff先生对这款传感器充满了信心。

各个层面皆有节能潜力

借助这些流量传感器的精确监测，Spax公司很快发现了一个关键问题：即便在所有机床均已停机的周末或夜班时段，压缩空气的消耗量依然维持在较高水平。“为此，我们开发了一套压缩空气昼夜使用模式的数字化模型，”相关负责人介绍道，“通过这一模型，我们能够清晰掌握一周内生产时间与空闲时间的分布，从而在非生产时段，主动将特定设备的压缩空气供应从主网络中切断。”

此外，团队还依据测量数据生成了一个“压缩空气泄漏优先级列表”，使得维护人员能够按图索骥，快速、有针对性地修复管网中的泄漏点。“不久前，一台新设备刚投入运行，测量数据就立即显示出其参数设置不当，导致压缩空气消耗异常。”Sascha Rolloff先生补充道，“正因为我们能即时洞察此类问题，才能迅速修正参数，避免资源浪费。如今，为所有新购设备安装压缩空气检测仪，已成为我们一项标准且必要的操作流程。”

发掘更深层的节能潜力

目前，Spax公司位于恩内珀塔尔（Ennepetal）的工厂，每年用于生产压缩空气的电力成本约为15万欧元。Sascha Roloff先生表示：“这一数字在行业内已处于较优水平。然而，借助IPF流量传感器所提供的数据，我们有望进一步降低空压机的电力消耗。例如，若能在此基础上将压缩空气消耗再减少约10%，预计每年可额外节约1.5万欧元。正因如此，我们将持续聚焦这一领域，不断挖掘能效提升的潜力。”