專利名稱：空壓機(jī)的能效比計(jì)測(cè)設(shè)備、空壓機(jī)及壓縮空氣計(jì)價(jià)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工廠自動(dòng)化，更具體而言，涉及空壓機(jī)的能效比計(jì)測(cè)設(shè)備、空壓機(jī)，以及對(duì)空壓機(jī)產(chǎn)出的壓縮空氣進(jìn)行成本計(jì)量測(cè)算的壓縮空氣計(jì)價(jià)器。
背景技術(shù)：
伴隨著工業(yè)電氣自動(dòng)化程度的提高，壓縮空氣的使用量持續(xù)增加，上升為當(dāng)今工業(yè)界的第二大二次能源，僅次于電力。平均25%的工業(yè)用電被用來驅(qū)動(dòng)空壓機(jī)?？諝鈮嚎s機(jī)簡(jiǎn)稱空壓機(jī)是吸入周圍環(huán)境的空氣，通過機(jī)械壓縮并輸送至管網(wǎng)的設(shè)備；因此加強(qiáng)對(duì)空壓機(jī)耗電量的管理，對(duì)于工廠整體用電的節(jié)能具有重要意義。所有用電設(shè)備中，空壓機(jī)的電耗約占工廠整體用電量的25%。壓縮機(jī)若實(shí)現(xiàn)15% 的節(jié)能，就能為工廠整體電耗節(jié)能約3 4%左右?，F(xiàn)在全世界都在倡導(dǎo)節(jié)能減排，降低“溫室氣體(X)2排放量”，保護(hù)人類生存環(huán)境； 我國(guó)正在實(shí)施降低單位GDP的能源消耗量。工廠企業(yè)的“水、電、汽、風(fēng)”等四項(xiàng)動(dòng)力指標(biāo)當(dāng)中，前三項(xiàng)的消耗量統(tǒng)計(jì)和價(jià)格核算比較易于進(jìn)行；“風(fēng)”也就是指壓縮空氣，是由工廠自備的空壓機(jī)生產(chǎn)的，消耗量通常被忽略，成本則難以計(jì)算。顯然，壓縮空氣的成本與空壓機(jī)的效率及均負(fù)荷率成正比。既壓縮空氣的生產(chǎn)量(排氣量②)，除以空壓機(jī)的消耗量(耗電量①)，可以得出空壓機(jī)的能效比指標(biāo)(= ①/②)。根據(jù)對(duì)中國(guó)使用壓縮空氣企業(yè)的壓縮機(jī)負(fù)荷百分比的調(diào)查，設(shè)備滿負(fù)荷率為 66%，即設(shè)備在另34%的時(shí)間里以卸載方式運(yùn)行。此間，即使采用最好的常規(guī)調(diào)節(jié)方式， 對(duì)螺桿空壓機(jī)而言，其功率消耗仍為滿載功率的20% 45%。無油螺桿壓縮機(jī)有較低值 (20%),有油螺桿壓縮機(jī)則耗功較高(45% )。國(guó)家相關(guān)部分已經(jīng)為此制訂了目標(biāo)能效限定值和節(jié)能評(píng)價(jià)值；然而該指標(biāo)值僅僅適用于100%滿負(fù)荷運(yùn)行的單臺(tái)空壓機(jī)的極限能效分析。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，由于工況的實(shí)時(shí)變化，壓縮空氣的使用量是不停的變化，空壓機(jī)的負(fù)荷率一般為60% 70%，甚至更低。因此需要一種能夠在線分析波動(dòng)工況下的能效比在線的裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述問題，提供一種能夠?qū)諌簷C(jī)的能效比進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)測(cè)的設(shè)備。在本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種空壓機(jī)的能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備，該計(jì)測(cè)設(shè)備包括流量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)壓縮空氣的輸出流量；電量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)空壓機(jī)的單位時(shí)間的輸入耗電量；以及運(yùn)算裝置，其基于所述流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的輸出流量，以及所述電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量，計(jì)算空壓機(jī)的能效比。在本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供了一種空壓機(jī)，該空壓機(jī)的控制電腦具有電量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)單位時(shí)間的耗電量；運(yùn)算裝置，其基于所述流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間空氣流量，以及所述電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量，計(jì)算能效比。在本實(shí)用新型的第三個(gè)方面，提供了一種壓縮空氣計(jì)價(jià)器，該計(jì)價(jià)器包括流量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)壓縮空氣的輸出流量；電量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)空壓機(jī)的單位時(shí)間的耗電量； 以及運(yùn)算裝置，其基于所述流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的輸出流量、所述電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量、以及預(yù)先輸入的價(jià)格系數(shù)，在線計(jì)算壓縮空氣的成本。根據(jù)本實(shí)用新型，能夠?qū)崟r(shí)計(jì)測(cè)空壓機(jī)的能效比，并實(shí)精確地在線統(tǒng)計(jì)壓縮空氣的成本或價(jià)格。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的空壓機(jī)能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備的構(gòu)成示意圖；圖2是說明空壓機(jī)能效比在線的計(jì)測(cè)原理的示意圖，具體示出了壓縮空氣生產(chǎn)量；圖3是說明空壓機(jī)能效比在線的計(jì)測(cè)原理的示意圖，具體示出了電力消耗量。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的空壓機(jī)能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備和壓縮空氣計(jì)價(jià)器進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1，本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施方式的空壓機(jī)能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備包括檢測(cè)壓縮空氣的輸出氣量的流量檢測(cè)裝置2 ；檢測(cè)空壓機(jī)的單位時(shí)間耗電量的電量檢測(cè)裝置1，在本實(shí)施例中，電量檢測(cè)裝置1是電量傳感器；以及運(yùn)算裝置3，其基于所述流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的空氣流量，以及所述電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量，計(jì)算空壓機(jī)的能效比?？諝饬髁繖z測(cè)裝置可以是市售的各種符合計(jì)量規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)。比如轉(zhuǎn)子流量計(jì)、渦街流量計(jì)、熱式流量計(jì)等等，或者其他不同原理的氣體流量計(jì)，只需要具備數(shù)據(jù)輸出功能，能夠上傳讀數(shù)給計(jì)算裝置即可。例如排氣口管徑在DN50mm及以下的規(guī)格，推薦采用渦輪流量計(jì)。對(duì)于一般的應(yīng)用場(chǎng)合，也可以采用自制的、能夠上傳模擬量信號(hào)的流量傳感器。例如排氣口管徑在DN65mm及以上的規(guī)格，或者空壓機(jī)吸氣口的位置可以采用插入式的熱敏式流量傳感器，其原理是流速越快，帶走的熱量越多，熱敏探頭需要消耗的加熱電量也就越大，進(jìn)而通過特制電路將其轉(zhuǎn)換成為計(jì)算裝置能夠讀取的4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)?？諝饬髁繖z測(cè)裝置，既可以安裝在空壓機(jī)的排氣口，也可以安裝在空壓機(jī)的吸氣口，兩處測(cè)得的空氣質(zhì)量流量是基本相等的，因?yàn)榭諌簷C(jī)在壓縮過程中的泄漏空氣量微不足道。空氣流量監(jiān)測(cè)裝置，甚至可以簡(jiǎn)化為根據(jù)空壓機(jī)的加載時(shí)長(zhǎng)，乘上加載排氣速率 (根據(jù)空壓機(jī)銘牌上的排氣量數(shù)據(jù))，匯總計(jì)算取得。對(duì)于一般的空壓機(jī)，可以通過即時(shí)耗電量推定其處于加載、卸載、停機(jī)三種狀態(tài)之一，卸載和停機(jī)狀態(tài)的排氣速率是零。電量檢測(cè)裝置可以是各種類型的具有數(shù)據(jù)傳輸功能的負(fù)荷電力計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的智能電表(必要的場(chǎng)合，采用峰谷電價(jià)智能電表)。對(duì)于一般的應(yīng)用場(chǎng)合，可以采用電流傳感器傳輸標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)給運(yùn)算裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄和總量積算。對(duì)于一般的空壓機(jī)，通過電量監(jiān)測(cè)裝置可以推定其處于加載、卸載、停機(jī)三種狀態(tài)之一，因?yàn)槿叩碾姾墓β视忻黠@的差別。本實(shí)用新型對(duì)于流量檢測(cè)裝置和電量檢測(cè)裝置沒有任何限制，只要是能夠檢測(cè)空壓機(jī)的流量、能夠檢測(cè)空壓機(jī)的用電量，則可以使用任何的裝置。流量檢測(cè)裝置和電量檢測(cè)裝置將所檢測(cè)到的流量和電量的數(shù)據(jù)或信號(hào)傳送到運(yùn)
算裝置。運(yùn)算裝置基于流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的空氣流量，以及電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量，計(jì)算空壓機(jī)的能效比在線。運(yùn)算裝置具有預(yù)先輸入電費(fèi)費(fèi)率(價(jià)格系數(shù))的功能，允許在不同時(shí)間段存儲(chǔ)不同的峰谷電價(jià)格系數(shù)，并根據(jù)能效比在線和實(shí)時(shí)電價(jià)系數(shù)計(jì)算該時(shí)間段內(nèi)的壓縮空氣成本，暨壓縮空氣計(jì)價(jià)。在本實(shí)用新型中，運(yùn)算裝置可以是任何具有適當(dāng)運(yùn)算能力的設(shè)備。例如，運(yùn)算裝置可以是計(jì)算機(jī)、工控機(jī)、或者是單片機(jī)等。也可以是附加了上述運(yùn)算能力的空壓機(jī)自身控制電腦。運(yùn)算裝置取入兩個(gè)檢測(cè)裝置(流量檢測(cè)裝置和電量檢測(cè)裝置)的數(shù)據(jù)，基于該數(shù)據(jù)來計(jì)算空壓機(jī)的能效比在線。類似于汽車智能儀表盤，能夠在行駛中顯示當(dāng)前的“每百公里油耗(升)”。例如，運(yùn)算裝置按照預(yù)定的時(shí)間間隔，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的空氣流量和該單位時(shí)間內(nèi)的耗電量。按照下式計(jì)算空壓機(jī)的能效比。A = B/C其中，A是空壓機(jī)的實(shí)時(shí)的能效比，B是單位時(shí)間的空氣流量，C是單位時(shí)間的耗電量。在本實(shí)用新型中，上述的預(yù)定時(shí)間間隔和單位時(shí)間可以根據(jù)應(yīng)用情況和需求任意地設(shè)定。該空壓機(jī)能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備還可以具有顯示裝置，用以顯示所計(jì)算得到的能效比。另外，該空壓機(jī)能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備還可以具有存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)所計(jì)算的能效比數(shù)據(jù)，供以后查看空壓機(jī)的能效比歷史數(shù)據(jù)，或者進(jìn)行分析。另外，該空壓機(jī)能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備還可以具有通信裝置，比如網(wǎng)絡(luò)接口，用以把所計(jì)算的能效比數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌膱?chǎng)所，例如集中控制系統(tǒng)上位機(jī)。另外，該空壓機(jī)能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備還可以具有報(bào)警裝置，用于在計(jì)算出的空壓機(jī)能效比低于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，發(fā)出報(bào)警，以提示操作者進(jìn)行干預(yù)。如果出現(xiàn)能效比持續(xù)低于閾值的時(shí)長(zhǎng)超過預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)，該報(bào)警裝置也可以發(fā)出報(bào)警。在本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方式中，提供了一種壓縮空氣計(jì)價(jià)器，該計(jì)價(jià)器包括 流量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)壓縮空氣的輸出流量；電量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)空壓機(jī)的單位時(shí)間的耗電量；以及運(yùn)算裝置，其基于所述流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的空氣流量、所述電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量、以及峰谷電價(jià)格系數(shù)，計(jì)算壓縮空氣的成本。類似于出租車計(jì)價(jià)器， 故而稱為“壓縮空氣計(jì)價(jià)器”。[0040]該壓縮空氣計(jì)價(jià)器中的流量檢測(cè)裝置和電量檢測(cè)裝置與上述的實(shí)施方式相同，因此這里不再進(jìn)行重復(fù)的說明，而僅關(guān)注于不同的運(yùn)算裝置進(jìn)行說明。運(yùn)算裝置基于流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的空氣流量，電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量，以及價(jià)格系數(shù)，來計(jì)算壓縮空氣的成本，也就是壓縮空氣計(jì)價(jià)。同樣，運(yùn)算裝置可以是任何具有適當(dāng)運(yùn)算能力的設(shè)備。例如，運(yùn)算裝置可以是計(jì)算機(jī)、工控機(jī)、單片機(jī)、或者是空壓機(jī)自身控制電腦中增加的功能模塊。例如，運(yùn)算裝置按照預(yù)定的時(shí)間間隔，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)的空氣流量和該單位時(shí)間內(nèi)的耗電量。按照下式計(jì)算壓縮空氣的成本。Cost= (C*P)/B其中，Cost是壓縮空氣的成本，B是單位時(shí)間的空氣流量，C是單位時(shí)間的耗電量， P是電價(jià)(價(jià)格系數(shù))。在本實(shí)用新型中，上述的預(yù)定時(shí)間間隔和單位時(shí)間可以根據(jù)應(yīng)用情況和需求任意地設(shè)定。該壓縮空氣計(jì)價(jià)器還可以具有顯示裝置，用以顯示所計(jì)算的壓縮空氣成本。另外，該壓縮空氣計(jì)價(jià)器還可以具有存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)所計(jì)算的成本數(shù)據(jù)，以供將來使用。另外，該壓縮空氣計(jì)價(jià)器還可以具有通信裝置，比如網(wǎng)絡(luò)接口，用以把所計(jì)算的能效比數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌膱?chǎng)所，例如集中控制系統(tǒng)上位機(jī)。另外，該壓縮空氣計(jì)價(jià)器還可以具有報(bào)警裝置，用于在計(jì)算出的壓縮空氣成本高于預(yù)先設(shè)定的閾值時(shí)，發(fā)出報(bào)警，以提示操作者進(jìn)行干預(yù)。該報(bào)警裝置也可以在成本持續(xù)高于閾值的時(shí)間超過一定時(shí)間后發(fā)出報(bào)警。另外，該壓縮空氣計(jì)價(jià)器還可以具有輸入功能，用以輸入上述的預(yù)定時(shí)間間隔和單位時(shí)間，并用于輸入峰谷電價(jià)的數(shù)據(jù)。另外，本實(shí)用新型還可以實(shí)現(xiàn)為具有上述能效比在線計(jì)測(cè)裝置的空壓機(jī)，該空壓機(jī)的控制電腦附加了計(jì)算能效比在線的功能。同樣，本實(shí)用新型還可以實(shí)現(xiàn)為具有上述壓縮空氣計(jì)價(jià)器的空壓機(jī)，該空壓機(jī)的控制電腦附加了計(jì)算壓縮空氣的成本的功能。通過本實(shí)用新型，可以實(shí)時(shí)地計(jì)測(cè)空壓機(jī)的能效比或壓縮空氣的成本，或者對(duì)某一時(shí)間段的平均能效比/成本進(jìn)行平均分析，可以將計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡渌の换蚣锌刂葡到y(tǒng)上位機(jī)，并可以根據(jù)預(yù)先設(shè)定的條件發(fā)出警報(bào)。通過本實(shí)用新型，可以對(duì)空壓機(jī)本身進(jìn)行精確的三級(jí)計(jì)量；可以為各個(gè)使用壓縮空氣的車間或者部門找到一種二級(jí)計(jì)量的單價(jià)依據(jù)；可以為各種消耗壓縮空氣的設(shè)備的三級(jí)計(jì)量提供實(shí)時(shí)精確的單價(jià)依據(jù)；可以精確分析出系統(tǒng)節(jié)能潛力的數(shù)值；為管理者提供成本評(píng)估和節(jié)能改善的依據(jù)；可以查找整個(gè)壓縮空氣系統(tǒng)浪費(fèi)根本原因；在線分析空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，為設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、甄別空壓機(jī)品牌、品種的優(yōu)劣提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)；量化考核各種空壓機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能，為其托管業(yè)務(wù)提供依據(jù)；為壓縮空氣的能源外包或者托管業(yè)務(wù)提供計(jì)量依據(jù)；幫助工業(yè)界直觀地理解壓縮空氣能量的內(nèi)涵，提高能源節(jié)約意識(shí)。本實(shí)用新型可以廣泛運(yùn)用在各種使用空壓機(jī)工礦企業(yè)。
權(quán)利要求1.一種空壓機(jī)的能效比計(jì)測(cè)設(shè)備，其特征在于，“在線監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)計(jì)算”包括流量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)空壓機(jī)的單位時(shí)間的輸出空氣流量；電量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)空壓機(jī)的單位時(shí)間的耗電總量；以及運(yùn)算裝置，其基于所述流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間空氣流量，以及所述電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量，計(jì)算空壓機(jī)的實(shí)時(shí)能效比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空壓機(jī)的能效比計(jì)測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述流量檢測(cè)裝置是氣體流量計(jì)，既可以安裝于空壓機(jī)的排氣口管道，也可以安裝于空壓機(jī)的吸風(fēng)口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空壓機(jī)的能效比計(jì)測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述電量檢測(cè)裝置是電量傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的空壓機(jī)的能效比計(jì)測(cè)設(shè)備，其特征在于，該能效比計(jì)測(cè)設(shè)備還具有報(bào)警裝置，當(dāng)所述運(yùn)算裝置計(jì)算出的能效比低于預(yù)定的閾值時(shí)，該報(bào)警裝置發(fā)出報(bào)警。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的空壓機(jī)的能效比計(jì)測(cè)設(shè)備，其特征在于，該能效比計(jì)測(cè)設(shè)備還具有通信裝置，該通信裝置輸出所述能效比的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的空壓機(jī)的能效比計(jì)測(cè)設(shè)備，其特征在于，該能效比計(jì)測(cè)設(shè)備還具有存儲(chǔ)裝置，該存儲(chǔ)裝置保存所述能效比的數(shù)據(jù)。
7.—種空壓機(jī)，其特征在于，該空壓機(jī)的控制電腦具有電量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)單位時(shí)間的耗電量；運(yùn)算裝置，其基于所述流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間空氣流量，以及所述電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量，計(jì)算能效比。
8.—種壓縮空氣計(jì)價(jià)器，其特征在于，該計(jì)價(jià)器包括流量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)壓縮空氣的輸出空氣流量，或者吸入風(fēng)量；電量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)空壓機(jī)的單位時(shí)間的耗電量；以及運(yùn)算裝置，其基于所述流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間空氣流量、所述電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量、以及峰谷電價(jià)系數(shù)，計(jì)算壓縮空氣的成本。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種空壓機(jī)能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備以及壓縮空氣計(jì)價(jià)器。本實(shí)用新型的目的是能夠在線分析波動(dòng)工況下的能效比在線。根據(jù)本實(shí)用新型，空壓機(jī)能效比在線計(jì)測(cè)設(shè)備具有流量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)壓縮空氣的輸出流量；電量檢測(cè)裝置，其檢測(cè)空壓機(jī)的單位時(shí)間的耗電量；以及運(yùn)算裝置，其基于所述流量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的空氣流量，以及所述電量檢測(cè)裝置檢測(cè)到的單位時(shí)間耗電量，計(jì)算空壓機(jī)的能效比。壓縮空氣計(jì)價(jià)器是根據(jù)預(yù)先輸入的電價(jià)系數(shù)乘上實(shí)時(shí)能效比，計(jì)算和顯示即時(shí)壓縮空氣成本。以此為工廠動(dòng)力能源的統(tǒng)計(jì)提供更加完整、精確的數(shù)據(jù)，以達(dá)到節(jié)能減排的目的，也可以作為空壓機(jī)設(shè)備的效益考評(píng)的工具。
文檔編號(hào)F04B51/00GK202001276SQ201020556458
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2010年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月12日
發(fā)明者張容儀 申請(qǐng)人:北京可范流體節(jié)能科技有限公司