CN113898569A - 空压机运行状态智能分析系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了空压机运行状态智能分析系统及电子设备，包括，压缩空气系统节能监测模型：根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和缩机组用电单耗监测空气压缩机组和供气系统的节能情况，并根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和缩机组用电单耗的预设值进行报警；空压机运行状态在线监测模型包括：排气温度监测分析模型：根据压缩机排气温度、环境温度、压缩机排气压力监测排气温度曲线异常升高状况；系统压损监测模型：根据过滤器、冷干机、输送管线的压损检测系统压损；排气压力监测模型：根据压缩机排气压力、工艺实际需求压力和系统压损给出压缩机设定压力调整值。

Description

空压机运行状态智能分析系统及电子设备

技术领域

本申请涉及空压机领域，尤其涉及空压机运行状态智能分析系统及电子设备。

背景技术

基于运行参数的空压机运行状态智能分析方法，采用智能化建模手段，将运行规程和电力安全规程知识化，利用工艺系统、设备相关资料和设备运行历史数据，基于实时数据库搭建预测模型、评价模型、预警模型、实现对系统和设备的状态分析和评价。协助监盘人员对运行空压机的各类参数和设备状态进行监测。达到提高空压机设备运行安全性，更优地调整运行，实现设备运行的持续优化。

基于运行参数的空压机运行状态智能分析方法是对空压机系统流程所有参数进行预测、诊断分析，并将诊断结果进行量化呈现，是一个优良的智能应用场景。

压缩空气系统由空气压缩机组、干燥器、过滤器、储气罐、热量回收系统和供气系统组成。

空压机组一般是成套机组，包括电机、传动机构、空压机主机、整体底座、消音器、滤芯、电控或调速装置、隔音罩等部分。

压缩空气系统存在问题

1、系统泄漏

压缩空气系统普遍存在泄漏，主要泄漏点分布：排液阀、管接头、仪表接头、减压阀、管路焊缝砂眼、用气设备进口连接处等。压缩空气系统的泄漏一般在20％-30％，正常应该小于15％。

2、管路压损。

主输送管道压降要求小于0.01MPa，整体的压降要求不超过10％。

压缩空气管路设计不合理，或者工艺用气量的变化会引起压缩空气在输送工程中阻力损失超标。造成空压机背压增加，浪费电能。

3、排气温度监测

高排气温度是空压机因系统中出现的各种问题引起的温升故障。

4、空压机排气压力调整

空压机的功率消耗和输出压力成正比，输出的压力越高消耗的功率越大。压缩空气系统应该按照不同的气压用户分压运行，管网压力在满足用户需求的前提下按最低压力运行。

发明内容

有鉴于此，本发明提供空压机运行状态智能分析系统，包括：

压缩空气系统节能监测模型、空压机运行状态在线监测模型；

所述压缩空气系统节能监测模型：根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗监测空气压缩机组和供气系统的节能情况，并根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的预设值进行报警；

所述空压机运行状态在线监测模型包括：排气温度监测分析模型、系统压损监测模型和排气压力监测模型；

所述排气温度监测分析模型：根据压缩机排气温度、环境温度、压缩机排气压力监测排气温度曲线异常升高状况，并根据排气温度曲线异常趋势给出解决方案；

所述系统压损监测模型：根据过滤器、冷干机、输送管线的压损检测所述系统压损；

所述排气压力监测模型：根据压缩机排气压力、工艺实际需求压力和系统压损给出压缩机设定压力调整值。

在一些实施例中，所述压缩机冷却水进出口温差的计算方法包括：根据压缩机冷却水进水温度和压缩机冷却水出口温度计算压缩机冷却水进出口温差；

所述压缩机组用电单耗的计算方法包括：根据环境温度、大气压力、压缩机耗电量和压缩机排气端气量计算压缩机组用电单耗。

在一些实施例中，所述根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的预设值进行报警的具体方法包括：当压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的运行值超过压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的预设值时进行报警。

在一些实施例中，所述根据压缩机排气温度、环境温度、压缩机排气压力监测排气温度曲线异常升高状况的具体方法包括：

所述压缩机排气温度与环境温度和压缩机排气压力同向升高的情形属于正常升高，如果压缩机排气温度与环境温度和压缩机排气压力度不同向增高即为异常。

在一些实施例中，所述根据排气温度曲线异常趋势给出解决方案的具体方法包括：

根据排气温度曲线异常趋势，检查以下原因进行排查：

(1)油气分离器油位低，及时补油；

(2)风冷机组风温高，检查冷却器风扇电机是否工作正常；风冷器是否堵塞；

(3)水冷机组温控阀失灵，及时更换；

(4)冷却水水温、流量异常，及时调整；

(5)水冷器芯子堵塞，及时清洗。

在一些实施例中，所述根据过滤器压损检测所述系统压损的方法包括：

过滤器压损用过滤器压差来表示；

所述过滤器压差的实际值与过滤器压差的标准值比较，过滤器压损超标后，告警提醒检查过滤器堵塞情况，并疏通清洗。

在一些实施例中，所述根据冷干机压损检测所述系统压损的方法包括：

所述冷干机压损用冷干机压差来表示；

所述冷干机压差的实际值与冷干机压差的标准值比较，冷干机压损超标后，警提醒检查冷干机通道的堵塞情况，并疏通清洗。

在一些实施例中，所述根据输送管线压损检测所述系统压损的方法包括：

所述输送管线压损的计算方法包括：

输送管线压损ΔP＝(450×Q^1.85×L)/(d⁵×P)-各种管件压损；

Q：空气流量，空压机入口流量，单位为L/s；

L：管道长度，单位为m；

d—管道内径，单位为mm；

P—初始绝压，单位为Bar；

各种管件压损包括：

截止阀＝-0.044Bar

闸板阀＝-0.003Bar

直角弯头＝-0.015Bar

第一弯头r＝d-0.003Bar

第二弯头r＝2d-0.015Bar

三通＝-0.019Bar

变径2d>d-0.005；

对所述输送管线压损ΔP的数值实时监测，超过压缩机排气压力的10％则说明输送管线压损超标，结合输送管线压损的超标值和输送管线压损的超标运行时间，计算输送管线压损超标带来的额外电耗；输送管线压损超标后，告警提醒检查管径和流速的不匹配性，调整管线或者产气量。

在一些实施例中，所述根据压缩机排气压力、工艺实际需求压力和系统压损给出压缩机设定压力调整值具体方法包括：

压缩机设定压力调整＝压缩机排气压力-工艺实际需求压力+系统压损的值。

一种电子设备，包括上述任一项所述的空压机运行状态智能分析系统。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

(1)通过数据采集、智能分析、数据存储、事件归并处理，使得空压机运行状态智能分析系统的构成更简单、更高效；

(2)通过模型对实时数据的分析和对比，找出空压机设备与系统运行中存在的问题；

(3)进一步节能降耗，提高空压机设备运行的安全性与经济性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例提供的空压机运行状态智能分析系统结构示意图。

图2是本发明实施例提供的能耗监测模型示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1：

如图1所示，本申请实施例提供的空压机运行状态智能分析系统，包括：

压缩空气系统节能监测模型、空压机运行状态在线监测模型；

所述压缩空气系统节能监测模型：根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗监测空气压缩机组和供气系统的节能情况，并根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的预设值进行报警；

在一些实施例中，如图2所示，所述压缩机冷却水进出口温差的计算方法包括：根据压缩机冷却水进水温度和压缩机冷却水出口温度计算压缩机冷却水进出口温差；

所述压缩机组用电单耗的计算方法包括：根据环境温度、大气压力、压缩机耗电量和压缩机排气端气量计算压缩机组用电单耗；

在一些实施例中，环境温度Tx、大气压力Px；

电动机输入功率(包括电控或调速装置)Nr，由配置的电表采集；

压缩机排气温度Tp，由现场温度传感器或自控系统采集；

压缩机排气压力Pp，由配置的压力传感器或者自控系统采集；

压缩机冷却水进水温度t1，在压缩机冷却水进口处温度传感器；

压缩机排气端气量Gp，由空气压缩机储气罐后第一个切断阀门出口位置配置的空气流量计采集；

压缩机耗电量由电动机输入功率计算得到；

在一些实施例中，所述根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的预设值进行报警的具体方法包括：当压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的运行值超过压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的预设值时进行报警。；

空气压缩机组及供气系统节能监测合格指标具体预设值见下表：

所述空压机运行状态在线监测模型包括：排气温度监测分析模型、系统压损监测模型和排气压力监测模型；

所述排气温度监测分析模型：根据压缩机排气温度、环境温度、压缩机排气压力监测排气温度曲线异常升高状况，并根据排气温度曲线异常趋势给出解决方案；

在一些实施例中，所述根据压缩机排气温度、环境温度、压缩机排气压力监测排气温度曲线异常升高状况的具体方法包括：

所述压缩机排气温度与环境温度和压缩机排气压力同向升高的情形属于正常升高，如果压缩机排气温度与环境温度和压缩机排气压力度不同向增高即为异常(剔除压力和环境温度的影响因素之后的排气温度升高为异常升高，环境温度和排气压力对排气温度的影响是有固定曲线的)；

在一些实施例中，所述根据排气温度曲线异常趋势给出解决方案的具体方法包括：

根据排气温度曲线异常趋势，检查以下原因进行排查：

(1)油气分离器油位低，及时补油；

(2)风冷机组风温高，检查冷却器风扇电机是否工作正常；风冷器是否堵塞；

(3)水冷机组温控阀失灵，及时更换；

(4)冷却水水温、流量异常，及时调整；

(5)水冷器芯子堵塞，及时清洗；

解决的痛点和经济效益：

预防因为温度超高引起的跳闸停机，和因高温引起的机组损毁，及时发现异常高温的发展趋势，对系统预测性维护；

所述系统压损监测模型：根据过滤器、冷干机、输送管线的压损检测所述系统压损；

在一些实施例中，所述根据过滤器压损检测所述系统压损的方法包括：

过滤器压损用过滤器压差来表示；

所述过滤器压差的实际值与过滤器压差的标准值比较，过滤器压损超标后，告警提醒检查过滤器堵塞情况，并疏通清洗；

在一些实施例中，所述根据冷干机压损检测所述系统压损的方法包括：

所述冷干机压损用冷干机压差来表示；

所述冷干机压差的实际值与冷干机压差的标准值比较，冷干机压损超标后，警提醒检查冷干机通道的堵塞情况，并疏通清洗；

在一些实施例中，所述根据输送管线压损检测所述系统压损的方法包括：

所述输送管线压损的计算方法包括：

输送管线压损ΔP＝(450×Q^1.85×L)/(d⁵×P)-各种管件压损；

Q：空气流量，空压机入口流量，单位为L/s；

L：管道长度，单位为m；

d—管道内径，单位为mm；

P—初始绝压，单位为Bar；

各种管件压损包括：

截止阀＝-0.044Bar

闸板阀＝-0.003Bar

直角弯头＝-0.015Bar

第一弯头r＝d-0.003Bar

第二弯头r＝2d-0.015Bar

三通＝-0.019Bar

变径2d>d-0.005；

对所述输送管线压损ΔP的数值实时监测，超过压缩机排气压力的10％则说明输送管线压损超标，结合输送管线压损的超标值和输送管线压损的超标运行时间，计算输送管线压损超标带来的额外电耗；输送管线压损超标后，告警提醒检查管径和流速的不匹配性，调整管线或者产气量；

空压机自身或者变频器都具有依据系统压力调节负荷的能力，但是每台空压机的压力设定范围是按照最高值设定的；如果生产工艺对空气压力的需求有变化的话，相应调整设定的反馈压力，以降低电耗；

所述排气压力监测模型：根据压缩机排气压力、工艺实际需求压力和系统压损给出压缩机设定压力调整值；

在一些实施例中，所述根据压缩机排气压力、工艺实际需求压力和系统压损给出压缩机设定压力调整值具体方法包括：

压缩机设定压力调整＝压缩机排气压力-工艺实际需求压力+系统压损的值。

实施例2：

一种电子设备，包括实施例1任一项所述的空压机运行状态智能分析系统。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.空压机运行状态智能分析系统，其特征在于，包括：

压缩空气系统节能监测模型、空压机运行状态在线监测模型；

所述压缩空气系统节能监测模型：根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗，监测空气压缩机组和供气系统的节能情况，并根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的预设值进行报警；

所述空压机运行状态在线监测模型包括：排气温度监测分析模型、系统压损监测模型和排气压力监测模型；

所述排气温度监测分析模型：根据压缩机排气温度、环境温度、压缩机排气压力，监测排气温度曲线异常升高状况，并根据排气温度曲线异常趋势给出解决方案；

所述系统压损监测模型：根据过滤器、冷干机、输送管线的压损检测所述系统压损；

所述排气压力监测模型：根据压缩机排气压力、工艺实际需求压力和系统压损给出压缩机设定压力调整值。

2.根据权利要求1所述的空压机运行状态智能分析系统，其特征在于，所述压缩机冷却水进出口温差的计算方法包括：根据压缩机冷却水进水温度和压缩机冷却水出口温度计算压缩机冷却水进出口温差；

所述压缩机组用电单耗的计算方法包括：根据环境温度、大气压力、压缩机耗电量和压缩机排气端气量计算压缩机组用电单耗。

3.根据权利要求2所述的空压机运行状态智能分析系统，其特征在于，所述根据压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的预设值进行报警的具体方法包括：当压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的运行值超过压缩机排气温度、压缩机冷却水进水温度、压缩机冷却水进出口温差和压缩机组用电单耗的预设值时进行报警。

4.根据权利要求1所述的空压机运行状态智能分析系统，其特征在于，所述根据压缩机排气温度、环境温度、压缩机排气压力，监测排气温度曲线异常升高状况的具体方法包括：

所述压缩机排气温度与环境温度和压缩机排气压力同向升高的情形属于正常升高，如果压缩机排气温度与环境温度和压缩机排气压力度不同向增高即为异常。

5.根据权利要求4所述的空压机运行状态智能分析系统，其特征在于，所述根据排气温度曲线异常趋势给出解决方案的具体方法包括：

根据排气温度曲线异常趋势，检查以下原因进行排查：

(1)油气分离器油位低，及时补油；

(2)风冷机组风温高，检查冷却器风扇电机是否工作正常；风冷器是否堵塞；

(3)水冷机组温控阀失灵，及时更换；

(4)冷却水水温、流量异常，及时调整；

(5)水冷器芯子堵塞，及时清洗。

6.根据权利要求1所述的空压机运行状态智能分析系统，其特征在于，根据过滤器压损检测所述系统压损的方法包括：

过滤器压损用过滤器压差来表示；

所述过滤器压差的实际值与过滤器压差的标准值比较，过滤器压损超标后，告警提醒检查过滤器堵塞情况，并疏通清洗。

7.根据权利要求6所述的空压机运行状态智能分析系统，其特征在于，根据冷干机压损检测所述系统压损的方法包括：

所述冷干机压损用冷干机压差来表示；

所述冷干机压差的实际值与冷干机压差的标准值比较，冷干机压损超标后，警提醒检查冷干机通道的堵塞情况，并疏通清洗。

8.根据权利要求7所述的空压机运行状态智能分析系统，其特征在于，根据输送管线压损检测所述系统压损的方法包括：

所述输送管线压损的计算方法包括：

输送管线压损ΔP＝(450×Q^1.85×L)/(d⁵×P)；

Q：空气流量，空压机入口流量，单位为L/s；

L：管道长度，单位为m；

d—管道内径，单位为mm；

P—初始绝压，单位为Bar；

各种管件压损包括：

截止阀＝-0.044Bar

闸板阀＝-0.003Bar

直角弯头＝-0.015Bar

第一弯头r＝d-0.003Bar

第二弯头r＝2d-0.015Bar

三通＝-0.019Bar

变径2d>d-0.005；

对所述输送管线压损ΔP的数值实时监测，超过压缩机排气压力的10％则说明输送管线压损超标，结合输送管线压损的超标值和输送管线压损的超标运行时间，计算输送管线压损超标带来的额外电耗；输送管线压损超标后，告警提醒检查管径和流速的不匹配性，调整管线或者产气量。

9.根据权利要求8所述的空压机运行状态智能分析系统，其特征在于，所述根据压缩机排气压力、工艺实际需求压力和系统压损给出压缩机设定压力调整值具体方法包括：

压缩机设定压力调整＝压缩机排气压力-工艺实际需求压力+系统压损的值。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的空压机运行状态智能分析系统。

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