工业空压站运行能效实时监测与评估系统技术方案

本发明专利技术涉及一种工业空压站运行能效实时监测与评估系统，包括工业空压站运行能效监测系统和运行能效评估系统，工业空压站运行能效监测系统用于完成空压站压缩空气流量测量，并通过压力传感器采集工业空压站的压缩空气系统各分段上的压差值，以及采集每台空压机的驱动电动机的电流值等；工业空压站运行能效评估系统用于空压站运行能效水平的准确评估。本发明专利技术解决了当前工业空压站运行状态监测和运行能效评估中存在的主要问题，如缺少工业空压站实际运行能效的合理的评估准则，空压机节能运行的潜力无法准确估计；缺乏方便、快捷、可不停机安装的流量测量设备等，提出了全面而合理的工业空压站运行能效评估方法，具有重要的现实意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种工业空压站的监测系统，尤其是一种工业空压站运行能效现场监测与评估系统。
技术介绍
工业空压站在工业领域有着重要而广泛的应用，当前，工业空压站绝大部分由多台箱装式喷油螺杆空压机组成。螺杆式空压机运行能耗约占全国总用电量的5%左右，螺杆式空压机运行效率普遍偏低，空压机运行能效的正确评估和高效运行是当务之急。当前，工业空压站作为企业的主要耗能设备之一，其运行能效监测已引起广泛地重视，通常已设置总电表和总流量计对空压站的整体运行状态进行现场人工监测，主要作用是保证企业用气和定期统计空压站的总用电量，缺乏对每台压缩机运行状态的实时、全面监测和运行能效水平的评估，无法准确地反映出空压站的运行能效状态和节能运行潜力。绝大部分的空压站运行监测仪器没有与企业整体生产系统的运行能效平台相联接。根据国标GB19153《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》的规定，空压机机组输入比功率，即空压机组输入功率与实际容积流量之比，是确定空压机产品能效等级的依据，但对于空气压缩机现场运行能效状态的评估缺乏合理的评判准则。空压机实际容积流量是空压机重要的性能参数，空压机运行过程中现场流量的准确、快速测量是实现空压机运行能效实时评估不可或缺的重要基础。工业空压站中，若干台空压机出口管道并联后，通过一个共用的稳压气罐向用气端供气，为了保证用气现场的压力稳定，通常在用气现场再设置一个稳压气罐。目前，空压机流量测量装置均需安装在稳压罐下游管道上，现场安装过程复杂，并且多数需要中断空压机的工作。由于工业空压站作为整个企业动力和工艺用空气源，基本上处于常年运行状态，尤其是参与生产工艺过程的空压机是禁止随意中断工作的，所以，停机安装测量仪器是十分困难的。空压站由多台空压机并联组成时，受到现场安装条件的限制，很难实现对其中每台空压机的流量均进行单独测量，单台空压机的运行能效无法评估，进而会影响对整个空压站运行能效的正确评估。根据GB/T15487《容积式压缩机流量测量方法》规定，空压机流量测量可以采用孔板法、ASME喷嘴法，也可采用流量计法。其中，ASME喷嘴法多用于空压机的出厂试验，对于无法进行向大气排空的空压机现场运行环境，该测量方法并不可取；对于运行工况变化范围较宽的工业空压站，孔板流量计受到量程比较小的限制，很难满足所有工况下的测量要求；热式流量计随着使用时间增长，测量部分老化，测量精度会有所下降；压缩空气系统的气流脉动以及现场的其它振动源会引起管道振动，导致涡街流量计测量精度下降。根据国标GB19153的规定，空压机运行能效评估中的重要参数之一“实际容积流量”的测试中，需要将采用空压机出口流量检测方法所测得的流量值换算到标准吸气状态所对应的容积流量。当被压缩空气的湿度大、空压机排气压力较高、排气温度较低时，压缩过程中析出的冷凝水相对较多，在吸气口与出口流量测量点之间的一些部件（如分离器、中冷器、后冷器、储气罐等）中析出的冷凝液需要进行收集测量，并且要将冷凝液带出的少量喷油分离掉，再以此对容积流量进行修正。整个测算过程繁杂，适用于实验室环境的出厂试验，而应用于现场测量时，实时性难以保证。喷油螺杆式空压机排气中含有少量的油，对空压机实际容积流量的测量精度会产生影响。空压机进气状态参数，尤其是进气压力、进气温度等参数的变化对空压机的排气量、排气压力、压缩功率、运行效率等产生较大的影响。箱装式空压机箱体内的电动机、油气桶等散热设备不断产生的热量，会使压缩机的进气温度升高；箱体上的进风口多类似于百叶窗形的结构，进气在进风口会产生节流损失，空气进入箱体内后，基本处于无组织的流动状态，进气流动损失进一步增大；进气温度的上升和进气压力的下降会直接导致进气量下降，压缩功上升。据统计，工业用压缩空气系统的泄漏量经常会占到系统产气量的20%-30%，在造成了能源浪费的同时，泄漏导致的压缩系统压力下降，会使气动工具低效率工作和驱动设备更频繁的运行，必然引起压缩机运行时间的增加和压缩机使用寿命的缩短。压缩空气系统普遍的泄漏现象主要是由于缺乏有效监测造成的。电动机是当前空气压缩机最主要的驱动动力，在空气压缩机产品能效等级标准中，并未对电动机的能效等级单独做出评定。当前，国家正在电机系统中大力推广高效电动机的应用，螺杆式空压机运行能耗占全国电机系统用电量的8%以上，作为螺杆式空气压缩机主要动力源的电动机，其能效等级是螺杆式空气压缩机运行能效监测中的关键指标。
技术实现思路
本专利技术的目的是改善工业企业中的空压站长期以来缺乏完善的运行能效监测与评估系统的现状，建立合理、准确、可实施性强的空压机现场运行监测与能效评估体系。本专利技术为了实现上述目的，采用的技术方案是：一种工业空压站运行能效实时监测与评估系统，包括工业空压站运行能效监测系统和运行能效评估系统，所述工业空压站运行能效监测系统由进口流量测量装置、输入功率测量装置、压缩空气泄漏监测装置、空气压缩机运行状态监测装置组成，每台空气压缩机的进气端设置进口流量测量装置，用于完成空压站压缩空气流量测量，每台空气压缩机机组设有输入功率测量装置，用于直接测量单台空压机机组的输入电压和电流值，进而计算出空压机的运行功耗；所述压缩空气泄漏监测装置通过压力传感器采集工业空压站的压缩空气系统各分段上的压差值来监测各分段上的压缩空气泄漏情况；所述空气压缩机运行状态监测装置连接每台空气压缩机机组的驱动电动机，用于采集每台空压机的驱动电动机的电流值，以及变频式压缩机频率设定的电压值；工业空压站运行能效评估系统连接工业空压站运行能效监测系统，用于空压站运行能效水平的准确评估。所述流量测量装置包括流量测量管以及相应的气体压力传感器、大气温度和湿度传感器；所述流量测量管具有锥形或流线形进口段、设置于测量管中的整流栅段、连接锥形进口段与整流栅段之间的直管段；设置于流体测量管道下游的弯管；以及弯管与空气压缩机进气口之间连接的软管。所述压缩空气泄漏监测装置由定点的压力传感器和泄漏扫描枪组成，所述压力传感器分别设置在空压站气体输出端气罐、冷干机前后、气端现场气罐上；所述泄漏扫描枪用于进一步查明具体泄漏点。所述工业空压站运行能效评估系统具有运行能效超标报警模块、空压机运行节能潜力评估模块、空气压缩机的驱动电动机能效等级的判定模块。所述流量测量管的锥形进口段还设有测量锥形上游空间截面的当地大气压力测量装置，流量测量管的锥形进口段喉部设有压力测量装置；所述软管为橡胶软管，橡胶软管与螺杆式空压机进口、整流栅后部的弯管段的连接方式采用喉箍连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术针对工业空压站的现场运行特点，建立了合理而完善的工业空压站现场运行能效评价体系，对当前工业空压站运行能效的提高具有重要的现实意义。本专利技术在进行空压站运行能效评价值“输入比功率”的测算中，采用了空压机进气端流量测量方案，该测量装置安装便捷，不影响压缩机组的正常工作，可在压缩机组正常工作过程中完成流量测量装置的安装与测量；流量测量管安装在箱装式空压机的标准吸气位置，在忽略了允许的误差情况下，所测得的流量值可直接用于“输入比功率”的计算，作为能效等级评判的依据；本专利技术的进气测量管将箱体内部的冷、热空气流分开，使进气测量管在完成流量测量任务的同时，使空压机的进气阻力损耗减小，进气温度下降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业空压站运行能效实时监测与评估系统，包括工业空压站运行能效监测系统和运行能效评估系统，其特征在于：所述工业空压站运行能效监测系统由进口流量测量装置、输入功率测量装置、压缩空气泄漏监测装置、空气压缩机运行状态监测装置组成，每台空气压缩机的进气端设置流量测量装置，用于完成空压站压缩空气流量测量，每台空气压缩机机组设有输入功率测量装置，用于直接测量单台空压机机组的输入电压和电流值，进而计算出空压机的运行功耗；所述压缩空气泄漏监测装置通过压力传感器采集工业空压站的压缩空气系统各分段上的压差值来监测各分段上的压缩空气泄漏情况；所述空气压缩机运行状态监测装置连接每台空气压缩机机组的驱动电动机，用于采集每台空压机的驱动电动机的电流值，以及变频式压缩机频率设定的电压值；工业空压站运行能效评估系统连接工业空压站运行能效监测系统，用于空压站运行能效水平的准确评估。

【技术特征摘要】
1.一种工业空压站运行能效实时监测与评估系统，包括工业空压站运行能效监测系统和运行能效评估系统，其特征在于：所述工业空压站运行能效监测系统由进口流量测量装置、输入功率测量装置、压缩空气泄漏监测装置、空气压缩机运行状态监测装置组成，每台空气压缩机的进气端设置流量测量装置，用于完成空压站压缩空气流量测量，每台空气压缩机机组设有输入功率测量装置，用于直接测量单台空压机机组的输入电压和电流值，进而计算出空压机的运行功耗；所述压缩空气泄漏监测装置通过压力传感器采集工业空压站的压缩空气系统各分段上的压差值来监测各分段上的压缩空气泄漏情况；所述空气压缩机运行状态监测装置连接每台空气压缩机机组的驱动电动机，用于采集每台空压机的驱动电动机的电流值，以及变频式压缩机频率设定的电压值；工业空压站运行能效评估系统连接工业空压站运行能效监测系统，用于空压站运行能效水平的准确评估。2.根据权利要求1所述的工业空压站运行能效实时监测与评估系统，其特征在于：所述进口流量测量装置包括流量测量管以及相应的气体压力传感器、大气温度和湿度...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵军，尚昆，胡寿根，张瑞平，吴云滔，何小梁，袁会勇，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31