本發(fā)明涉及空壓機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法、裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在諸多被使用的能源中，壓縮空氣是僅次于電力的普及能源之一。工業(yè)、礦業(yè)、工程業(yè)、醫(yī)療業(yè)甚至農(nóng)業(yè)都有日趨廣泛的用途，尤其在工業(yè)的使用量極其可觀。鑒于壓縮空氣已被各行各業(yè)廣泛的采用，在工廠大型化及自動(dòng)化的前提下，壓縮空氣的使用與日俱增。而空壓機(jī)在壓縮空氣的同時(shí)，本身也在消耗大量電能，在目前的工業(yè)界動(dòng)咎使用數(shù)千馬力甚至數(shù)萬(wàn)馬力空壓機(jī)的工廠己為數(shù)眾多，如何合理使用壓縮空氣及空壓機(jī)電效如何提升，已成為業(yè)者非常重視的課題。

針對(duì)工業(yè)用途的定頻空壓空壓機(jī)負(fù)載率不高時(shí)，很多人常通過(guò)對(duì)壓縮空氣空壓機(jī)電機(jī)變頻調(diào)速改造的方式來(lái)減少馬達(dá)消耗，達(dá)到節(jié)電目的。然而，變頻調(diào)速改造具有較高的門檻，如電機(jī)本身構(gòu)造、性能和頻率閾值等的改進(jìn)，而且從經(jīng)濟(jì)性考慮，變頻改造費(fèi)用相對(duì)較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法、裝置及系統(tǒng)，以低成本地提升定頻空壓機(jī)的節(jié)能效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法，包括：

空壓機(jī)加載后，實(shí)時(shí)獲取預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣壓力以及用氣管網(wǎng)中的當(dāng)前用氣量，其中，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口與所述空壓機(jī)的輸氣口連接，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的出氣口通過(guò)所述用氣管網(wǎng)連接至用氣點(diǎn)，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐用于緩沖所述空壓機(jī)產(chǎn)生的氣體，增加所述空壓機(jī)啟停周期；

根據(jù)所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和所述當(dāng)前用氣量，確定所述空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和，其中，所述預(yù)設(shè)加卸載壓力差為預(yù)設(shè)卸載壓力與預(yù)設(shè)加載壓力之差；

根據(jù)所述卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和設(shè)置所述空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間，且所述停機(jī)時(shí)間大于0，以縮短所述空壓機(jī)卸載時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐包括第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐，所述第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐并聯(lián)設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積由空壓機(jī)啟停安全條件、預(yù)設(shè)加卸載壓力差、空壓機(jī)產(chǎn)氣量和所述當(dāng)前用氣量確定，且關(guān)系式為：

其中，V為所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積，N₀為1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)上限值，P₀為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，ΔP為預(yù)設(shè)加卸載壓力差，A為空壓機(jī)產(chǎn)氣量，B為所述當(dāng)前用氣量。

進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積由空壓機(jī)啟停安全條件、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和空壓機(jī)產(chǎn)氣量確定，且關(guān)系式為：

其中，V為所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積，N₀為1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)上限值，P₀為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，ΔP為預(yù)設(shè)加卸載壓力差，A為空壓機(jī)產(chǎn)氣量。

進(jìn)一步地，在空壓機(jī)加載后，還包括：

實(shí)時(shí)獲取所述用氣管網(wǎng)中的氣體壓力；

若所述用氣管網(wǎng)中的氣體壓力不低于預(yù)設(shè)壓力值，則發(fā)出壓力超限報(bào)警，以提示監(jiān)管人員降低所述用氣管網(wǎng)中的氣體壓力。

進(jìn)一步地，還包括：

在各單位時(shí)間內(nèi)，累計(jì)所述空壓機(jī)啟停次數(shù)；

若所述空壓機(jī)啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則發(fā)出空壓機(jī)安全報(bào)警，以提示監(jiān)管人員執(zhí)行禁止所述空壓機(jī)在當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)再次停機(jī)的操作；或者，

若所述空壓機(jī)啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則自動(dòng)調(diào)整當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)的卸載時(shí)間至所述卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控裝置，包括：

當(dāng)前用氣量獲取模塊，用于空壓機(jī)加載后，實(shí)時(shí)獲取預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣壓力以及用氣管網(wǎng)中的當(dāng)前用氣量，其中，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口與所述空壓機(jī)的輸氣口連接，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的出氣口通過(guò)所述用氣管網(wǎng)連接至用氣點(diǎn)，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐用于緩沖所述空壓機(jī)產(chǎn)生的氣體，增加所述空壓機(jī)啟停周期；

卸載停機(jī)時(shí)間確定模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和所述當(dāng)前用氣量，確定所述空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和，其中，所述預(yù)設(shè)加卸載壓力差為預(yù)設(shè)卸載壓力與預(yù)設(shè)加載壓力之差；

卸載停機(jī)時(shí)間設(shè)置模塊，用于根據(jù)所述卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和設(shè)置所述空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間，且所述停機(jī)時(shí)間大于0，以縮短所述空壓機(jī)卸載時(shí)間。

進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐包括第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐，所述第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐并聯(lián)設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積由空壓機(jī)啟停安全條件、預(yù)設(shè)加卸載壓力差、空壓機(jī)產(chǎn)氣量和所述當(dāng)前用氣量確定，且關(guān)系式為：

其中，V為所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積，N₀為1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)上限值，P₀為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，ΔP為預(yù)設(shè)加卸載壓力差，A為空壓機(jī)產(chǎn)氣量，B為所述當(dāng)前用氣量。

進(jìn)一步地，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積由空壓機(jī)啟停安全條件、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和空壓機(jī)產(chǎn)氣量確定，且關(guān)系式為：

其中，V為所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積，N₀為1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)上限值，P₀為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，ΔP為預(yù)設(shè)加卸載壓力差，A為空壓機(jī)產(chǎn)氣量。

進(jìn)一步地，還包括：

用氣管網(wǎng)氣體壓控獲取模塊，用于在空壓機(jī)加載后，實(shí)時(shí)獲取所述用氣管網(wǎng)中的氣體壓力；

壓力預(yù)警模塊，用于若所述用氣管網(wǎng)中的氣體壓力不低于預(yù)設(shè)壓力值，則發(fā)出壓力超限報(bào)警，以提示監(jiān)管人員降低所述用氣管網(wǎng)中的氣體壓力。

進(jìn)一步地，還包括：

啟停次數(shù)累計(jì)模塊，用于在空壓機(jī)加載后，在各單位時(shí)間內(nèi)，累計(jì)所述空壓機(jī)啟停次數(shù)；

安全預(yù)警模塊，用于若所述空壓機(jī)啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則發(fā)出空壓機(jī)安全報(bào)警，以提示監(jiān)管人員執(zhí)行禁止所述空壓機(jī)在當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)再次停機(jī)的操作；或者，

若所述空壓機(jī)啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則自動(dòng)調(diào)整當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)的卸載時(shí)間至所述卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)，包括人機(jī)監(jiān)控單元、空壓機(jī)、預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐、儲(chǔ)氣罐壓力傳感器和氣體流量計(jì)；

所述人機(jī)監(jiān)控單元分別連接所述空壓機(jī)、所述儲(chǔ)氣罐壓力傳感器和所述氣體流量計(jì)，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口與所述空壓機(jī)的輸氣口連接，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的出氣口通過(guò)用氣管網(wǎng)連接至用氣點(diǎn)，所述儲(chǔ)氣罐壓力傳感器設(shè)置于所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐上，所述氣體流量計(jì)設(shè)置于所述用氣管網(wǎng)上；

其中，所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐用于緩沖所述空壓機(jī)產(chǎn)生的氣體，增加所述空壓機(jī)啟停周期；

所述儲(chǔ)氣罐壓力傳感器用于檢測(cè)儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣壓力；

所述氣體流量計(jì)用于檢測(cè)用氣管網(wǎng)中的當(dāng)前用氣量；

所述人機(jī)監(jiān)控單元包括上述第二方面所述的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控裝置。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法、裝置及系統(tǒng)，通過(guò)在空壓機(jī)系統(tǒng)中增設(shè)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐，對(duì)空壓機(jī)產(chǎn)生的氣體起到了緩沖作用，輸出的氣體量可剛好滿足用氣點(diǎn)的用氣量；而且，該預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐增加了空壓機(jī)啟停周期，為縮短空壓機(jī)卸載時(shí)間及增加空壓機(jī)停機(jī)時(shí)間創(chuàng)造了條件；進(jìn)一步，在空壓機(jī)工作后，根據(jù)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和用氣點(diǎn)的當(dāng)前用氣量，確定空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和，并根據(jù)卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和設(shè)置空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間，且停機(jī)時(shí)間大于0，由此，縮短了空壓機(jī)的卸載時(shí)間，降低了空耗，節(jié)約了電能。本發(fā)明避免了對(duì)定頻空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造，通過(guò)優(yōu)化儲(chǔ)氣罐與增設(shè)輔助人機(jī)監(jiān)控單元，在不淘汰原設(shè)備情況下，低成本地提升了定頻空壓機(jī)的節(jié)能效果。

附圖說(shuō)明

下面將通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更清楚本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。可以理解的是，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說(shuō)明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法的流程示意圖。該方法適用于對(duì)定頻空壓機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造的情況，該方法可以由空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。如圖1所示，該方法包括：

步驟110、空壓機(jī)加載后，實(shí)時(shí)獲取預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣壓力以及用氣管網(wǎng)中的當(dāng)前用氣量。

其中，當(dāng)前用氣量表示用氣點(diǎn)單位時(shí)間(如1分鐘或1小時(shí))耗氣的多少，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口與空壓機(jī)的輸氣口連接，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的出氣口通過(guò)用氣管網(wǎng)連接至用氣點(diǎn)，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐用于緩沖空壓機(jī)產(chǎn)生的氣體，增加空壓機(jī)啟停周期。

示例性的，人機(jī)監(jiān)控單元可通過(guò)設(shè)置于預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐上的儲(chǔ)氣罐壓力傳感器，獲取預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣壓力，通過(guò)設(shè)置于用氣管網(wǎng)上的氣體流量計(jì)獲取用氣管網(wǎng)中的當(dāng)前用氣量。其中，人機(jī)監(jiān)控單元可包括上位機(jī)和控制子單元；優(yōu)選的，控制子單元包括可編程邏輯控制器(PLC)和I/O模塊，PLC和上位機(jī)建立監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，由上位機(jī)人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示氣體流量和儲(chǔ)氣罐氣體壓力等數(shù)據(jù)，且使該人機(jī)監(jiān)控單元具有雙工通信能力。

本實(shí)施例中，上述人機(jī)監(jiān)控單元可設(shè)置在空壓機(jī)制氣現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)本地監(jiān)控；優(yōu)選的，上述控制子單元設(shè)置在空壓機(jī)制氣現(xiàn)場(chǎng)，控制子單元還可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享空壓機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)，例如預(yù)設(shè)卸載壓力與預(yù)設(shè)加載壓力、空壓機(jī)啟停狀態(tài)、空壓機(jī)故障、油溫油壓和排氣溫度等，由此實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)空壓機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。進(jìn)一步的，為改善現(xiàn)有空壓機(jī)的空耗現(xiàn)狀，上位機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)空壓機(jī)的遠(yuǎn)程啟停。

本實(shí)施例主要針對(duì)定頻空壓機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造，而定頻空壓機(jī)的工作模式分為加載、卸載與停機(jī)三個(gè)階段。一般僅當(dāng)空壓機(jī)進(jìn)入卸載階段，儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓力仍大于空壓機(jī)預(yù)設(shè)加載壓力時(shí)，空壓機(jī)才可能出現(xiàn)停機(jī)。停機(jī)時(shí)馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，空壓機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。而對(duì)于壓縮空氣制備系統(tǒng)來(lái)講，加載做有用功，卸載做無(wú)用功，停機(jī)不做功。因此，可盡量減少卸載的時(shí)長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

步驟120、根據(jù)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和當(dāng)前用氣量，確定空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和。

其中，預(yù)設(shè)加卸載壓力差為預(yù)設(shè)卸載壓力與預(yù)設(shè)加載壓力之差，預(yù)設(shè)卸載壓力與預(yù)設(shè)加載壓力在選定預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐時(shí)確定。

本實(shí)施例中，人機(jī)監(jiān)控單元根據(jù)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐上的儲(chǔ)氣罐壓力傳感器采集的儲(chǔ)氣壓力，控制定頻空壓機(jī)的加卸載等工作模式。具體的，當(dāng)儲(chǔ)氣壓力低于預(yù)設(shè)加載壓力時(shí)，表明預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐中氣量不足以維持恒壓供氣要求下的用氣點(diǎn)的需求，空壓機(jī)進(jìn)入加載模式；當(dāng)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐壓力高于預(yù)設(shè)卸載壓力時(shí)，空壓機(jī)進(jìn)入卸載模式；空壓機(jī)從進(jìn)入卸載模式到儲(chǔ)氣壓力再次達(dá)到預(yù)設(shè)加載壓力的這段時(shí)間，為空壓機(jī)卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和，在此，機(jī)監(jiān)控單元根據(jù)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和當(dāng)前用氣量，確定空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和。

其中，上述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積可由空壓機(jī)啟停安全條件、預(yù)設(shè)加卸載壓力差、空壓機(jī)產(chǎn)氣量和當(dāng)前用氣量確定，且關(guān)系式為：

其中，V為所述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積，N₀為1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)上限值，P₀為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，ΔP為預(yù)設(shè)加卸載壓力差，A為空壓機(jī)產(chǎn)氣量，表示單位時(shí)間空壓機(jī)產(chǎn)氣的多少，B為所述當(dāng)前用氣量。

上述卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和可表示為：

其中，t_停表示空壓機(jī)停機(jī)時(shí)間，t_卸表示空壓機(jī)卸載時(shí)間。

而空壓機(jī)的加載時(shí)間表示為：

因此，空壓機(jī)的啟停周期T可表示為：

由上述關(guān)系式可知，在空壓機(jī)產(chǎn)氣量和當(dāng)前用氣量不變的情況下，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積或預(yù)設(shè)加卸載壓力差越大，空壓機(jī)啟停周期越大，此時(shí)，若空壓機(jī)卸載時(shí)間越小，則空壓機(jī)停機(jī)時(shí)間越長(zhǎng)，節(jié)能越明顯。但從工程的經(jīng)濟(jì)性上看，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積越大對(duì)投資越不利，因此，無(wú)限制增大儲(chǔ)氣罐容量是不現(xiàn)實(shí)的。預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積越小，1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)上限值可能會(huì)增大，而空壓機(jī)頻繁啟停會(huì)縮短設(shè)備的壽命。

綜上所述，在滿足空壓機(jī)啟停安全條件的情況下，即1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)不超過(guò)6次，可測(cè)算預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的最小容積?？紤]到1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)為6次是最差情況，因此，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的最小容積可為：

進(jìn)一步的，若用氣點(diǎn)要求氣體壓力恒定，則預(yù)設(shè)加卸載壓力差也應(yīng)恒定，此時(shí)，為使同一個(gè)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐滿足不同用氣量的用氣點(diǎn)，通過(guò)B＝1/2·A時(shí)測(cè)算出預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積，此時(shí)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積關(guān)系式為：

考慮到1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)為6次是最差情況，因此，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的最小容積可為：

步驟130、根據(jù)卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和設(shè)置空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間。

本實(shí)施中，設(shè)備監(jiān)管人員可根據(jù)卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和，通過(guò)人機(jī)監(jiān)控單元設(shè)置空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間，且停機(jī)時(shí)間大于0，以縮短空壓機(jī)卸載時(shí)間。示例性的，若根據(jù)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和當(dāng)前用氣量，確定空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和為10分鐘，則在上位機(jī)上設(shè)置卸載時(shí)間為2分鐘，則必然會(huì)出現(xiàn)空壓機(jī)停機(jī)。

另外，為降低對(duì)儲(chǔ)氣罐的設(shè)計(jì)制造難度，上述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐可包括第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐，第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐并聯(lián)設(shè)置。第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐可采用已有的儲(chǔ)氣罐，無(wú)需重新制造一個(gè)大容積的儲(chǔ)氣罐作為預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐。在測(cè)算預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積時(shí)，可只將第一儲(chǔ)氣罐接入空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)中，即第一儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口與空壓機(jī)的輸氣口連接，第一儲(chǔ)氣罐的出氣口通過(guò)用氣管網(wǎng)連接至用氣點(diǎn)，再根據(jù)上述預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積的測(cè)試方法選定出合適的儲(chǔ)氣罐總?cè)莘e，由儲(chǔ)氣罐總?cè)莘e和第一儲(chǔ)氣罐容積之差確定第二儲(chǔ)氣罐。最后將第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐并聯(lián)至空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)，對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行節(jié)能調(diào)控。

需要說(shuō)明的是，可采用上述空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法，對(duì)整個(gè)空壓機(jī)組進(jìn)行節(jié)能調(diào)控。

本發(fā)明實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法，通過(guò)在空壓機(jī)系統(tǒng)中增設(shè)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐，對(duì)空壓機(jī)產(chǎn)生的氣體起到了緩沖作用，輸出的氣體量可剛好滿足用氣點(diǎn)的用氣量；而且，該預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐增加了空壓機(jī)啟停周期，為縮短空壓機(jī)卸載時(shí)間及增加空壓機(jī)停機(jī)時(shí)間創(chuàng)造了條件；進(jìn)一步，在空壓機(jī)工作后，根據(jù)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和用氣點(diǎn)的當(dāng)前用氣量，確定空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和，并根據(jù)卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和設(shè)置空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間，且停機(jī)時(shí)間大于0，由此，縮短了空壓機(jī)的卸載時(shí)間，降低了空耗，節(jié)約了電能。本發(fā)明避免了對(duì)定頻空壓機(jī)進(jìn)行變頻改造，通過(guò)優(yōu)化儲(chǔ)氣罐與增設(shè)輔助人機(jī)監(jiān)控單元，在不淘汰原設(shè)備情況下，低成本地提升了定頻空壓機(jī)的節(jié)能效果。

本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在空壓機(jī)加載后，還包括：實(shí)時(shí)獲取用氣管網(wǎng)中的氣體壓力；若用氣管網(wǎng)中的氣體壓力不低于預(yù)設(shè)壓力值，則發(fā)出壓力超限報(bào)警，以提示監(jiān)管人員降低用氣管網(wǎng)中的氣體壓力。

示例性的，在空壓機(jī)本地控制器程序出錯(cuò)和人機(jī)監(jiān)控單元中控制子單元程序出錯(cuò)時(shí)，或者由于參數(shù)的改動(dòng)，都可能造成用氣管網(wǎng)中的氣體壓力不低于預(yù)設(shè)壓力值。因此，在人機(jī)監(jiān)控單元檢測(cè)到用氣管網(wǎng)中的氣體壓力不低于預(yù)設(shè)壓力值時(shí)，上位機(jī)發(fā)出壓力超限報(bào)警，提示監(jiān)管人員降低所述用氣管網(wǎng)中的氣體壓力。具體的，監(jiān)管人員可通過(guò)打開預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐上的放氣閥放出部分氣體，來(lái)降低用氣管網(wǎng)或預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐中的氣體壓力，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定。

本發(fā)明的又一實(shí)施例中，在空壓機(jī)加載后，還包括：在各單位時(shí)間內(nèi)，累計(jì)空壓機(jī)啟停次數(shù)；若空壓機(jī)啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則發(fā)出空壓機(jī)安全報(bào)警，以提示監(jiān)管人員執(zhí)行禁止空壓機(jī)在當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)再次停機(jī)的操作；或者，若空壓機(jī)啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則自動(dòng)調(diào)整當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)的卸載時(shí)間至卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和。

示例性的，上述單位時(shí)間可為1小時(shí)，空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值可為空壓機(jī)啟停次數(shù)上限值(如6次)。在人機(jī)監(jiān)控單元檢測(cè)到空壓機(jī)啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值時(shí)，發(fā)出安全警報(bào)，提示監(jiān)管人員手動(dòng)修改卸載時(shí)間，禁止空壓機(jī)在當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)再次停機(jī)；人機(jī)監(jiān)控單元也可自動(dòng)將當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)的卸載時(shí)間調(diào)整至卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和，避免空壓機(jī)頻繁啟停。之后，可以適當(dāng)增大預(yù)設(shè)加卸載壓力差，將卸載時(shí)間調(diào)回至之前設(shè)置的卸載時(shí)間(如2分鐘)，以此，使空壓機(jī)停機(jī)次數(shù)滿足空壓機(jī)啟停安全條件。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控裝置的結(jié)構(gòu)框圖。如圖2所示，空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控裝置包括：

當(dāng)前用氣量獲取模塊100，用于空壓機(jī)加載后，實(shí)時(shí)獲取預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣壓力以及用氣管網(wǎng)中的當(dāng)前用氣量，其中，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的進(jìn)氣口與空壓機(jī)的輸氣口連接，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的出氣口通過(guò)用氣管網(wǎng)連接至用氣點(diǎn)，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐用于緩沖空壓機(jī)產(chǎn)生的氣體，增加空壓機(jī)啟停周期；

卸載停機(jī)時(shí)間確定模塊200，用于根據(jù)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和當(dāng)前用氣量，確定空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和，其中，預(yù)設(shè)加卸載壓力差為預(yù)設(shè)卸載壓力與預(yù)設(shè)加載壓力之差；

卸載停機(jī)時(shí)間設(shè)置模塊300，用于根據(jù)卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和設(shè)置空壓機(jī)卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間，且停機(jī)時(shí)間大于0，以縮短空壓機(jī)卸載時(shí)間。

本實(shí)施例中，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐可包括第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐，第一儲(chǔ)氣罐和第二儲(chǔ)氣罐并聯(lián)設(shè)置。

其中，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積可由空壓機(jī)啟停安全條件、預(yù)設(shè)加卸載壓力差、空壓機(jī)產(chǎn)氣量和當(dāng)前用氣量確定，且關(guān)系式為：

其中，V為預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積，N₀為1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)上限值，P₀為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，ΔP為預(yù)設(shè)加卸載壓力差，A為空壓機(jī)產(chǎn)氣量，B為當(dāng)前用氣量。

進(jìn)一步的，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積可由空壓機(jī)啟停安全條件、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和空壓機(jī)產(chǎn)氣量確定，且關(guān)系式為：

其中，V為預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐的容積，N₀為1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)啟停次數(shù)上限值，P₀為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，ΔP為預(yù)設(shè)加卸載壓力差，A為空壓機(jī)產(chǎn)氣量。

為實(shí)現(xiàn)壓力超限報(bào)警，上述空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控裝置還包括：

用氣管網(wǎng)氣體壓控獲取模塊，用于在空壓機(jī)加載后，實(shí)時(shí)獲取用氣管網(wǎng)中的氣體壓力；

壓力預(yù)警模塊，用于若用氣管網(wǎng)中的氣體壓力不低于預(yù)設(shè)壓力值，則發(fā)出壓力超限報(bào)警，以提示監(jiān)管人員降低用氣管網(wǎng)中的氣體壓力。

優(yōu)選的，上述空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控裝置還包括：

啟停次數(shù)累計(jì)模塊，用于在空壓機(jī)加載后，在各單位時(shí)間內(nèi)，累計(jì)空壓機(jī)啟停次數(shù)；

安全預(yù)警模塊，用于若空壓機(jī)啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則發(fā)出空壓機(jī)安全報(bào)警，以提示監(jiān)管人員執(zhí)行禁止空壓機(jī)在當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)再次停機(jī)的操作；或者，

若空壓機(jī)啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則自動(dòng)調(diào)整當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)的卸載時(shí)間至卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和。

本實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控裝置，與本發(fā)明實(shí)施例所提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法屬于同一發(fā)明構(gòu)思，可執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例所提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法，具備相應(yīng)的功能和有益效果。未在本實(shí)施例中詳盡描述的技術(shù)細(xì)節(jié)，可參見本發(fā)明實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控方法。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該系統(tǒng)包括人機(jī)監(jiān)控單元1、空壓機(jī)2、預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3、儲(chǔ)氣罐壓力傳感器4和氣體流量計(jì)5；

人機(jī)監(jiān)控單元1分別連接空壓機(jī)2、儲(chǔ)氣罐壓力傳感器4和氣體流量計(jì)5，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的進(jìn)氣口與空壓機(jī)2的輸氣口連接，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的出氣口通過(guò)用氣管網(wǎng)10連接至用氣點(diǎn)，儲(chǔ)氣罐壓力傳感器4設(shè)置于預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3上，氣體流量計(jì)5設(shè)置于用氣管網(wǎng)10上；

其中，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3用于緩沖空壓機(jī)2產(chǎn)生的氣體，增加空壓機(jī)2啟停周期；

儲(chǔ)氣罐壓力傳感器4用于檢測(cè)儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣壓力；

氣體流量計(jì)5用于檢測(cè)用氣管網(wǎng)10中的當(dāng)前用氣量；

人機(jī)監(jiān)控單元1被配置用于：

空壓機(jī)2加載后，實(shí)時(shí)獲取預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的儲(chǔ)氣壓力以及用氣管網(wǎng)10中的當(dāng)前用氣量；

根據(jù)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的容積、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和當(dāng)前用氣量，確定空壓機(jī)2卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和，其中，預(yù)設(shè)加卸載壓力差為預(yù)設(shè)卸載壓力與預(yù)設(shè)加載壓力之差；

根據(jù)卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和設(shè)置空壓機(jī)2卸載后的卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間，且停機(jī)時(shí)間大于0，以縮短空壓機(jī)2卸載時(shí)間。

基于上述方案，參考圖3，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3包括第一儲(chǔ)氣罐31和第一儲(chǔ)氣罐32，第一儲(chǔ)氣罐31和第一儲(chǔ)氣罐32并聯(lián)設(shè)置。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例中，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的容積由空壓機(jī)2啟停安全條件、預(yù)設(shè)加卸載壓力差、空壓機(jī)2產(chǎn)氣量和當(dāng)前用氣量確定，且關(guān)系式為：

其中，V為預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的容積，N₀為1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)2啟停次數(shù)上限值，P₀為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，ΔP為預(yù)設(shè)加卸載壓力差，A為空壓機(jī)2產(chǎn)氣量，B為當(dāng)前用氣量。

進(jìn)一步的，若用氣點(diǎn)要求氣體壓力恒定，則預(yù)設(shè)加卸載壓力差也應(yīng)恒定，此時(shí)，為使同一個(gè)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3滿足不同用氣量的用氣點(diǎn)，通過(guò)B＝1/2·A時(shí)測(cè)算出預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的容積，預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的容積由空壓機(jī)2啟停安全條件、預(yù)設(shè)加卸載壓力差和空壓機(jī)2產(chǎn)氣量確定，且關(guān)系式為：

其中，V為預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的容積，N₀為1小時(shí)內(nèi)空壓機(jī)2啟停次數(shù)上限值，P₀為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，ΔP為預(yù)設(shè)加卸載壓力差，A為空壓機(jī)2產(chǎn)氣量。

基于上述方案，空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)還包括設(shè)置于用氣管網(wǎng)10上的網(wǎng)管壓力傳感器6，用于檢測(cè)用氣管網(wǎng)10中的氣體壓力；

相應(yīng)的，人機(jī)監(jiān)控單元1還用于：

在空壓機(jī)2加載后，通過(guò)網(wǎng)管壓力傳感器6實(shí)時(shí)獲取用氣管網(wǎng)10中的氣體壓力；

若用氣管網(wǎng)10中的氣體壓力不低于預(yù)設(shè)壓力值，則發(fā)出壓力超限報(bào)警，以提示監(jiān)管人員降低用氣管網(wǎng)10中的氣體壓力。

進(jìn)一步的，人機(jī)監(jiān)控單元1還用于：

在空壓機(jī)2加載后，在各單位時(shí)間內(nèi)，累計(jì)空壓機(jī)2啟停次數(shù)；

若空壓機(jī)2啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)2啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則發(fā)出空壓機(jī)2安全報(bào)警，以提示監(jiān)管人員執(zhí)行禁止空壓機(jī)2在當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)再次停機(jī)的操作；或者，

若空壓機(jī)2啟停次數(shù)達(dá)到空壓機(jī)2啟停次數(shù)預(yù)設(shè)值，則自動(dòng)調(diào)整當(dāng)前單位時(shí)間內(nèi)的卸載時(shí)間至卸載時(shí)間與停機(jī)時(shí)間之和。

另外，如圖3所示，本實(shí)施例中的人機(jī)監(jiān)控單元1可包括上位機(jī)12和控制子單元11；優(yōu)選的，控制子單元11包括可編程邏輯控制器(PLC)111和I/O模塊112，PLC111和上位機(jī)12建立監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，由上位機(jī)12人機(jī)界面實(shí)時(shí)顯示氣體流量和儲(chǔ)氣罐氣體壓力等數(shù)據(jù)，且使該人機(jī)監(jiān)控單元1具有雙工通信能力，I/O模塊112用于接收與發(fā)送數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步的，空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)還包括設(shè)置于第一儲(chǔ)氣罐31上的就地壓力表7和放氣閥9，以及連接預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3出氣口的干燥機(jī)8?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管人員可以通過(guò)就地壓力表7隨時(shí)查看預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3的儲(chǔ)氣壓力，在儲(chǔ)氣壓力不低于預(yù)設(shè)壓力值時(shí)，可通過(guò)放氣閥9對(duì)預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3進(jìn)行放氣；從預(yù)測(cè)容積儲(chǔ)氣罐3流出的氣體經(jīng)干燥機(jī)8干燥后輸送至用氣點(diǎn)。

本實(shí)施例提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控系統(tǒng)，包括本發(fā)明實(shí)施例所提供的空壓機(jī)節(jié)能調(diào)控裝置，具備相應(yīng)的功能和有益效果。

注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)能夠進(jìn)行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過(guò)以上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了較為詳細(xì)的說(shuō)明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。