CN106870342B - 一种带有自检系统的智能空压机及其干燥系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于空压机及其干燥系统的智能自检监控系统，包括PLC模块、无线通讯模块、传感器模块、定制测试管路、适配器模块、电源模块以及定制软件。所述监控系统能够随同空压机一起安装在列车上，用于列车上空压机及其干燥系统的实时监控，从而能够为空压机及其干燥系统提供能够实时记录其运行状态并带有自我诊断能力的智能监控。采用所述监控系统，能够将定期维护或故障维护变成状态预防性维护，提高轨道交通行业列车运行的安全性，加速列车的周转避免了定期的拆卸，从而显著降低列车空压机及其干燥系统的维护成本。

Description

一种带有自检系统的智能空压机及其干燥系统

技术领域

本发明涉及到压缩空气的产生和处理系统，特别是涉及到应用于轨道交通行业列车上的空压机及其处理系统。

背景技术

产生压缩空气的空压机及其处理系统是一个通用的领域，比如应用于食品或药品生产时的搅拌，应用于医院的供氧系统，应用于列车的制动系统等等，由于涉及到了医疗，食品，安全等领域，所以对压缩机和其产生的压缩空气的质量有着严格的要求，一般而言，不仅在这个系统内都安装了进气过滤器，油水分离器，干燥剂等，而且制定了定期的各种维护，以保证压缩机的正常运行，所有的用户都为此付出了很大的人力物力。

在轨道交通行业，空压机及其干燥系统又有其特殊性，他们所产生的压缩空气是用于制动的，没有压缩空气，列车是不会停车的，所以它直接影响到了列车的运行安全，其次压缩机及其干燥系统是装在列车上，随著列车不断的移动，所以要了解空压机及干燥系统的运行状态就必须将其从列车上拆卸下来进行检验，这就影响到了列车的周转。为了在行车安全和保证列车的周转率找到一个平衡，铁路总公司或地铁运营商都会定义检修的时间，比如每两年拆卸并检验。

发明内容

本发明提供了一种用于空压机及其干燥系统的智能自检监控系统，从而能够为现有的空压机及其干燥系统提供一种能够实时记录其运行状态并带有自我诊断能力的监控系统。

利用所述智能自检监控系统，当输出的压缩空气质量有问题或压缩机本身有问题时能够及时报警，当问题不严重时，可报警要求维护，而当质量问题严重时，可自动报警并停止运作。

本发明提供的所述带有自我检查能力的空压机，能够为本行业带来一种全新的概念，将定期维护或故障维护变成了状态预防性维护，提高了轨道交通行业列车运行的安全性，加速列车的周转避免了定期的拆卸，从而大大的降低列车空压机及其干燥系统的维护成本。

本发明，在一方面提供了一种用于空压机及其干燥系统的智能自检监控系统，在另一方面也提供了一种带有所述智能自检监控系统的空压机及其干燥系统。

根据本发明的具体实施方式，所述用于空压机及其干燥系统的智能自检监控系统包括：

PLC模块，具有可编程处理器、存储单元以及各种输入输出控制单元，所述PLC模块用于收集所述传感器模块所传回的信息并将所述信息转换成数字量，并对所述数字量进行包括记录和标准值比较的处理，另外还能够将处理好的结果生成报表并存储，其中，所述PLC模块的输入是电源和传感器以及用户通过无线模块传来的远程指令，本身带有运算和储存功能，输出是集成在所述PLC模块上的USB接口或显示屏，或无线通讯模块；

无线通讯模块，用于将所述PLC模块生成的报表信息和/或报警信息传回到指定服务器；

传感器模块，用于采集空压机及其干燥系统的工作信息并将其传回到所述PLC模块；

定制测试管路，包括气路管，其一端和干燥系统的压缩空气输出口相连，另一端和原来输出到总风管的软管相连；

适配器模块，用于将所述PLC模块所产生的信息反馈到列车控制总线，以便列车监控系统做出反应；

电源模块，用于为各个模块供电；及

定制软件。

进一步地，所述定制软件可以包括三部分：第一部分，第二部分和第三部分，其中：

所述第一部分用于车载，首先能够根据不同型号的空压机和干燥系统将相应的标准值作为输入，并将传感器传送过来的信号变成数字量并和标准值进行比较，然后能够将比较的结果根据客户的要求，储存于PLC的储存模块中，或者通过适配器反馈到列车总线上去，或者通过所述无线通讯模块传送到指定的人员或服务器上；所述第二部分安装于服务器上，将第一部分的车载软件所产生的各种报表信息和报警信息集成到数据库上，然后以大数据的概念对空压机及其干燥系统进行管理。

所述第三部分是应用管理，可以安装在不同的终端上，比如手机，平板电脑，个人计算机或服务器上，使得使用者可以随时随地的访问某台空压机及其干燥系统的工作状态或历史数据。

附图说明

有关本发明的上述简要介绍以及下述的详细描述，结合附图会得到更好的理解。

图1为描述根据本发明的一种具体实施方式用于空压机及其干燥系统的自检监控系统的框图。

图2为描述根据本发明的一种具体实施方式用于空压机及其干燥系统的自检监控系统的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示并通过以下具体实施方式对本发明作进一步的阐述和说明。

为解决前述现有技术中存在的问题，如图1所示，本发明人在现有的压缩空气产生系统(空压机+干燥系统+过滤系统)上加入如下模块：

1)电源模块，

2)PLC模块

3)无线通讯模块

4)传感器模块

5)定制测试管路

6)适配器模块

7)定制软件

·其中电源模块的输入为110VDC输出为36VDC或24VDC用于为PLC供电。

·PLC模块的功能首先是收集传感器模块所传回的信息并将他们转换成数字量，其次是对这些数字量的处理包括记录和标准值的比较，第三是将处理好的结果生成报表并存储。它的输入是电源和传感器以及用户通过无线模块传来的远程指令，本身带有运算和储存功能，输出可以是集成在PLC模块上的USB接口或显示屏，亦或无线通讯模块。

·无线通讯模块是将PLC模块生成的报表信息和/或报警信息传回到指定服务器或将用户的远程指令传达给PLC模块。

·传感器模块是采集空压机及其干燥系统的工作信息并将他们传回到PLC模块。它包括压力传感器，温度传感器，露点传感器，流量传感器，油位传感器，振动传感器等等。

·定制测试管路是为了实际工作方便而设计的一段气路管，它的一端和干燥系统的压缩空气输出口相连，另一端和原来输出到总风管的软管相连。在这段气路管上，本发明人集成了压力传感器，流量传感器，露点传感器以及温度传感器，在实际工作时，只要将这段气路和软管及干燥系统输出端一连接，就意味着为空压机装上了4个传感器。

·适配器模块是用于将PLC模块所产生的信息反馈到列车控制总线，以便TCMS列车监控系统做出反应。

·定制软件是本系统的核心，它分为三部分，第一部分用于车载，首先它根据不同型号的空压机和干燥系统将他们的标准值作为输入，将传感器传送过来的信号变成数字量并和标准值进行比较。然后将比较的结果根据客户的要求，或储存于PLC的储存模块中，或通过适配器反馈到列车总线上去，或者通过无线模块传送到指定的人员或服务器上。第二部分安装于服务器上，将第一部分的车载软件所产生的各种报表信息和报警信息集成到数据库上，然后以大数据的概念对空压机及其干燥系统进行管理。第三部分是应用管理，它可以安装在不同的终端上，比如手机，平板电脑，个人计算机或服务器上，使得使用者可以随时随地的访问某套空压机和其干燥系统的工作状态或历史数据。

在一种具体实施方式中，用于空压机及其干燥系统的自检监控系统如图2所示,其中数码标号代表的部件如下:

1.定制测试管路，它包括了2，3，4，5四个传感器，

2.露点传感器,用于监控压缩空气的露点，检查经过干燥塔后的压缩空气是否还含有水分。这些水分会首先存储在储气罐中，更严重的会进入列车管或总风管，从而影响刹车效率，特别是在冬天管道中的水结冰会阻断管道内的空气流通。

3.流量传感器，用于监控压缩空气的输出流量，流量是所有压缩机的重要标准，阀门的损坏，气缸，活塞的磨损，甚至简单的吸气受阻等都会造成流量下降，流量传感器可以检测空气压缩机所产生的压缩空气是否达到原定的标准值。

4.压力传感器，用于监控压缩空气的输出压力是否达到其标准值。如果在干燥系统之前再接入一个压力传感器，通过这两个压力的比较，可以判断干燥系统的运行状态，比如当两者之间压力相差太大时，一种可能性就是干燥系统积累了太多的灰尘，使其不能完全工作。

5.温度传感器，用于监控压缩空气的输出温度，这主要用于对压缩机的工作温度做一个间接的监视，压缩机在工作时需要一个正常范围的温度，但它会产生一个较高温度的压缩空气，如果这个压缩空气的温度不能冷却，那么会影响压缩机的寿命，严重的情况，对活塞式压缩机会爆炸，螺杆式压缩机会停止工作。

6.压力传感器，它们是一对同样的压力传感器，被安装在双塔干燥器的每个塔上，用于监控每一个干燥塔的压力，从而知道双塔的工作情况，因为双塔干燥器的原理是两个干燥塔有规律的轮流工作从而影响到各自的压力，如果这种规律在压力传感器上没有反映出来，那么双塔干燥系统就有故障了。

7.振动传感器，用于监控空压机的运行情况，每当有新的空压机安装时，需要记录其正常的振动幅度，在将来运行过程中，如果振动值偏差很大，那么空压机就需要检查，比如当固定螺丝松动，防止空压机的掉落。

8.压力传感器，此压力传感器是用于监控空压机内部的压力，

9.温度传感器，用于监控油温，螺杆式空压机内部是需要机油来避免摩擦，当油温超过一定温度，它的润滑作用就会消失。

10.油位传感器，它又两个作用，一者是字面的意思，监控油位或者说是油量，不够时添加机油，另外它有监控机油的质量的功能。

11.电源，它是为PLC和其他模块供电，一般而言，空压机的控制电源是110VDC或72VDC，所以就近使用110伏或72伏直流电作为输入然后产生36伏或24伏的低电压给PLC模块供电。

12.PLC模块，此模块是本设备的核心部件，它具有可编程处理器，存储单元以及各种输入输出控制单元，它将传感器的模拟信号量转换为数字信号，通过定制软件，和标准值进行比较处理，将空压机的运行状态数字化并保存，这些信息既可以通过无线模块发送到指定的服务器也可以储存在PLC模块的存储单元中，然后在列车停车后通过模块上的USB接口将这些信息下载。

13.WIFI/4G模块，这是一个无线通讯模块，用于将PLC模块所产生的空压机运行报告以及一些报警信息通过无线的方式传给指定的服务器或指定人员。同时它也可以将用户的远程访问指令传达给PLC模块，然后由PLC模块根据指令做出相应的动作。

14.适配器，用于将空压机的运行信息反馈到列车控制总线，以便整车设计单位可以选择并显示在列车驾驶室的显示屏上。

本产品的特征是：

1)对空压机及其干燥系统的监控是实时的，是随同空压机一起安装在列车上的。

2)如果空压机及其干燥系统在运行过程中产生故障，系统会有两种方式报警，一是通过适配器将故障信息传送给列车总线，可以通过驾驶室的显示屏通知驾驶员(故障的严重程度以及是否显示或报警由由总装厂决定)。二是由无线通讯模块传送到指定服务器或指定人员。

3)每次列车运行完毕，本系统会生成一份空压机运行报告并储存于PLC模块中，然后根据需要，此报告可以由无线模块发送到指定人员或指定服务器，或者为了节省流量，在停车后，相关人员可以通过PLC模块上的USB口下载这份报告。

4)本系统的智能化体现在其装配的传感器上以及PLC模块对对这些传感器所采集到的数据的处理，这些传感器将空压机及其干燥系统的运行状态实时反馈给PLC模块，经PLC处理之后再传送给维护人员和指定的服务器。传感器的数量和品种可以根据需要增加或减少。

5)本系统拥有定制测试管路，它集成了温度传感器，压力传感器，露点传感器和流量传感器，它的主要特征就是使用方便，拆卸，安装的效率非常高，如果其他传感器的安装不方便，那么此定制测试管路已经可以获取主要信息，另外由于安装位置相同，测试管路相同从而使得所测得的数据具有可比性，避免了歧义。

6)由于本系统拥有无线通讯模块，对于定制软件的更新可以远程实现，用户也可以随时访问某空压机及其干燥系统的工作状态包括运行当中的列车。

7)本系统的定制软件使用了大数据的概念，可以方便的对空压机及其干燥系统进行各种管理。

本产品的优势是：

1)本智能空压机及干燥系统能够实时的反映自身的工作状态，和目前2-3年的定期维护相比较，它能随时知道空压机的运行状态，增加了列车运行的安全性。

2)它将目前轨道交通系统的定期维护和故障维护变成了预防性维护，只有在探测到空压机有故障或故障倾向时才会拆卸，维护。这就避免了所有列车空压机的拆卸过程，从而提高了列车的周转率。这为理想中的状态预防性维护为主，多种维修状态并存提供了可能性。

3)减少了维护成本。现在所有的空压机均交予原厂商保修，运营商为此支付一大笔费用，使用本智能空压机及其干燥系统，可以避免将正常运行的空压机拆卸并保修，因为铁路行业的产品其正常的设计使用寿命会到达20-30年，所以这个正常运行的空压机的比例会很大。其次因为知道了故障点，各运营商只要购买零部件就可以自己维护修理，即使再外包给原厂，费用也会降低。

4)定制软件所产生报表实际上是为空压机及其干燥系统提供了一份随身档案，提高了管理能力。目前在铁路行业，为了提供列车周转率，空压机是总成更换，总成更换是指将列车上的空压机整体拆卸并转交给供应商，供应商提供已经维护好的整体空压机及干燥系统，这些系统可能是旧的无故障或有过故障而后维修好的，也可能是新的，因为是一个总成交换的过程，只有一个拆卸和重新安装的过程，的确提高了列车周转率，但是产生的缺陷是列车永远不知道其空压机的过去历史，是否有过故障，从而对安全造成隐患。

5)定制软件的第二部分是空压机数据库的建立和管理，不同于企业，对空压机的应用是几个或几十个，在轨道交通行业，每辆车上均安装有空压机，仅中国铁路总公司的空压机保有量就超过10万台，而这些空压机的使用寿命达到20年甚至30年，所以对这些空压机的分别建立档案进行管理就显得非常重要了。本发明的定制软件将每个空压机及其运行状态以有线或无线的方式输入到数据库，进一步为它们建立起档案，形成一个轨道交通空压机的数据库，将来就可以使用大数据的概念来管理，比如是否某种型号的空压机更有效，故障率更低，是否某种型号的空压机有瑕疵，可以索赔等等。

6)空压机及其干燥系统在列车停车时是处于不工作状态，即使为了试验也只会做有限的几次启停试验，这种所述的空压机及其干燥系统能够告诉使用者在实际运行当中的情况，这就可以发现并改正那些偶发性故障。

以上的具体实施方式是用来对本发明技术方案的进一步描述和说明，并非用来对本发明的范围进行限制。本领域的技术人员应用本发明的说明书及权利要求所做的等效结构或步骤的变化，均属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于空压机及其干燥系统的智能自检监控系统,其包括：

PLC模块，具有可编程处理器、存储单元以及各种输入输出控制单元，所述PLC模块用于收集传感器模块所传回的信息并将所述信息转换成数字量，并对所述数字量进行包括记录和标准值比较的处理，另外还能够将处理好的结果生成报表并存储，其中，所述PLC模块的输入是电源和传感器以及用户通过无线模块传来的远程指令，本身带有运算和储存功能，输出是集成在所述PLC模块上的USB接口或显示屏，或无线通讯模块；

无线通讯模块，用于将所述PLC模块生成的报表信息和/或报警信息传回到指定服务器或将用户的远程指令传达给PLC模块；

传感器模块，用于采集空压机及其干燥系统的工作信息并将其传回到所述PLC模块，其中所述传感器模块包括压力传感器，温度传感器，露点传感器，流量传感器，油位传感器和振动传感器；

定制测试管路，包括气路管，其一端和干燥系统的压缩空气输出口相连，另一端和原来输出到总风管的软管相连；

适配器模块，用于将所述PLC模块所产生的信息反馈到列车控制总线，以便列车监控系统做出反应；

电源模块，用于为各个模块供电；以及

定制软件；

其中，所述智能自检监控系统能够随同空压机一起安装在列车上，用于列车上空压机及其干燥系统的实时监控，从而能够随时监测空压机的运行状态，增加列车运行的安全性。

2.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述定制软件包括三部分,即第一部分、第二部分和第三部分，其中：

所述第一部分用于车载，首先能够根据不同型号的空压机和干燥系统将相应的标准值作为输入，并将传感器传送过来的信号变成数字量并和标准值进行比较，然后能够将比较的结果根据客户的要求，储存于PLC的储存模块中，或者通过适配器反馈到列车总线上去，或者通过所述无线通讯模块传送到指定的人员或服务器上；

所述第二部分安装于服务器上，能够将所述第一部分的车载软件所产生的各种报表信息和报警信息集成到数据库上，然后以大数据的概念对空压机及其干燥系统进行管理；

所述第三部分是应用管理，可以安装于不同的终端，其为手机、平板电脑、个人计算机或服务器，使得使用者可以随时随地的访问特定空压机及其干燥系统的工作状态或历史数据。

3.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述无线通讯模块为WIFI/4G模块，用于将所述PLC模块所产生的空压机运行报告以及报警信息通过无线的方式传给指定的服务器或指定人员，或者将用户的远程访问指令传达给所述PLC模块，然后由所述PLC模块根据指令做出相应的动作。

4.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述定制测试管路集成了四个传感器，即压力传感器，流量传感器，露点传感器和温度传感器，从而，在实际工作时只要将所述气路管与干燥系统输出端一连接，就意味着为空压机装上了所述四个传感器。

5.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述电源模块的输入为110VDC,输出为36VDC或24VDC用于为所述PLC模块供电。

6.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述压力传感器能够用于监控压缩空气的输出压力是否达到设定的标准值，或者用于监控空压机内部的压力，或者用于监控各个干燥塔的压力。

7.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述温度传感器能够用于监控压缩空气的输出温度，或者用于监控油温。

8.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述露点传感器能够用于监控压缩空气的露点，从而可以检测经过干燥塔后的压缩空气是否还含有水分。

9.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述流量传感器能够用于监控压缩空气的输出流量，从而可以检测空气压缩机所产生的压缩空气是否达到设定的标准值。

10.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述油位传感器能够用于监控油位以及监控机油的质量。

11.根据权利要求1所述的智能自检监控系统，其中所述振动传感器能够用于监控空压机的运行情况，包括在空压机安装时记录正常振动幅度，以便在后续运行过程中监测振动幅度的偏差值。

12.一种带有自检系统的智能空压机及其干燥系统，其包括权利要求1-11任一项所述的智能自检监控系统。