CN112032560A - 一种智慧节能空压气站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及压缩空气供气系统技术领域，具体是一种智慧节能空压气站，包括集装箱体、安装在集装箱体内的空压系统、站内环境调节系统和智慧物联管理系统；空压系统包括集成式空气压缩机和气罐，空气压缩机内部还集成有干燥机，集装箱体上设有进风口和排风口，空气压缩机的吸气和用于散热的排风均直接连通外界环境，站内环境调节系统包括空调系统和电效保护装置，智慧物联管理系统包括本地联动控制系统和远程监控云平台。本发明智慧节能空压气站，采用集成化设计，且气站内热负荷低，结合站内环境调节系统，能够有效、且低能耗地保持气站内的恒温恒湿环境及稳定的用电环境；采用智慧物联管理系统，能做到无人值守智慧运行，降低用户的管理成本。
Description
技术领域
本发明涉及压缩空气供气系统技术领域，具体是一种智慧节能空压气站。
背景技术
压缩空气供气系统，是目前工业生产中重要的动力源和必须品。目前，大部分压缩空气供气系统都是使用方通过购买空压设备、储气设备等设备后再增加电路、水路和气路的安装，还需要准备搭建设施，工序繁琐复杂，耗时耗力，占用空间大，而且安装工艺难以保证，对供气系统的运行能耗、运行安全稳定、以及机器设备的使用寿命都有很大的影响，且使用过程中的运行维护也需要投入大量的人力物力，成本较高。空压气站是一种集成化的压缩空气供气系统，包括站房、设备、管道、配电、进排风等系统，能够为工业生产提供重要的气源，但是，气站内环境的温湿度等因素对气站设备的稳定运行、使用寿命以及能耗都有很大影响，而且气站是一个复杂的综合性集成化系统，使用方的维护人员难以对气站进行科学规范地操作使用和维护，也会对空压气站的运行能耗、供气品质、运行安全稳定、以及机器设备的使用寿命产生影响。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种智慧节能空压气站，采用集成化设计，结构合理紧凑，安装方便快捷，空气压缩机的进风和排风直接连通气站外环境，能够显著降低气站内的热负荷，结合站内环境调节系统，从而能够有效、且低能耗地调节、维持气站内环境的温湿度处于适合站内设备运行的条件；采用智慧物联管理系统，管理使用方便、科学且规范，能够对整个气站的运行状态进行自动监控和控制调节，做到无人值守，智慧运行，提高设备的能源效率，降低能耗，降低用户的管理成本。
本发明通过下列技术方案来实现：
一种智慧节能空压气站，包括集装箱体，以及安装在集装箱体内的空压系统、站内环境调节系统和智慧物联管理系统；所述空压系统包括至少一台集成式空气压缩机和气罐，各空气压缩机内部还集成设有干燥机，所述集装箱体上设有进风口和排风口，各空气压缩机的吸入口和散热进风口直接连接集装箱体的进风口，各空气压缩机的散热排风口直接连接集装箱体的排风口，空气压缩机的出气口通过第一气路连通气罐的进气口，气罐的出气口通过第二气路连通设置在集装箱体上的气路接驳口；所述站内环境调节系统包括用于调节站内温湿度的空调系统；所述智慧物联管理系统包括本地联动控制系统和远程监控云平台，本地联动控制系统包括联动控制柜和若干用于实时检测气站环境参数和空气压缩机状态参数的传感器，所述联动控制柜的信号输入端分别连接各个传感器，联动控制柜的信号输出端连接气站内的各设备并能够对其进行自动控制，所述远程监控云平台通过远程服务器，利用互联网或物联网技术连接本地联动控制系统，从而使所述远程监控云平台能够对所述智慧节能空压气站的运行状态进行远程监控和控制。
优选，所述站内环境调节系统还包括用于调节站内温度的冷凝水调温系统，所述冷凝水调温系统包括冷凝水回收管路、冷凝水收集箱、水泵、换热器和冷凝水循环管路，空气压缩机的冷凝水排水口通过冷凝水回收管路连通冷凝水收集箱，冷凝水收集箱、水泵和换热器通过冷凝水循环管路依次连通成循环系统，低温冷凝水通过换热器对集装箱体内的室内空气进行吸热降温。
优选，所述站内环境调节系统还包括用于调节站内供电环境的电效保护装置，所述集装箱体上设有用于连接外部电源的供电接驳口，所述供电接驳口通过电线连接电效保护装置的输入端，电效保护装置的输出端通过电线连接气站内动力柜的输入端，动力柜的输出端通过电线连接各个用电设备和所述联动控制柜，电效保护装置能够对电力传输中的瞬变进行阻隔、滤除、抑制、吸收，从而能够提高电效并保护用电设备。
优选，所述传感器包括智能电表、温度传感器、压力传感器、流量计、露点仪中的一个或多个，所述温度传感器设置在所述集装箱体内，所述压力传感器设置于所述气罐或所述第二气路中，所述流量计和露点仪设置在所述第一气路和/或所述第二气路中。
优选，所述空气压缩机的吸入口和散热进风口连接所述集装箱体的进风口的方式为：通过独立的进风管连接或是直接贴合相接；所述空气压缩机的散热排风口连接所述集装箱体的排风口的方式为：通过独立的排风管连接或是直接贴合相接。
优选，所述集装箱体的进风口设置于所述集装箱体的侧面，所述集装箱体的排风口设置于所述集装箱体的顶部；所述空气压缩机的吸入口和散热进风口(吸入口和散热进风口可以互相独立或者合二为一)通过独立的进风管连接所述集装箱体的进风口，且进风管上设有过滤装置；所述空气压缩机的散热排风口通过独立的排风管连接所述集装箱体的排风口，且排风管的末端伸出集装箱体的顶部后横向弯折而横置于集装箱体的上方从而能够对集装箱体遮阳降温，且排风管的末端设有防雨装置从而能够防止雨水进入排风管。
优选，所述集装箱体设有日常巡检小门和设备检修大门，所述日常巡检小门设置门禁系统，所述门禁系统与所述远程监控云平台无线连接，所述设备检修大门为双开门、推拉门或飞翼门。
优选，所述智慧节能空压气站还包括设在所述集装箱体内的热回收系统，所述热回收系统包括冷却水进水管路、热水回收管路、内置在所述空气压缩机柜体中的水冷却换热装置、设置在集装箱体上的冷却水进水接驳口和热水回收接驳口，冷却水进水接驳口通过冷却水进水管路连通水冷却换热装置的进水口，低温冷却水在水冷却换热装置内与空气压缩机的机油循环管路进行逆流换热，水冷却换热装置的出水口通过热水回收管路连通热水回收接驳口。
优选，所述第一气路或所述第二气路上还设有过滤器。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：①本发明的气站采用集成化设计，结构设计合理紧凑，用户可以直接放置在工作环境中而无需再进行复杂的安装工艺并增设设施，仅需接驳外部电源、水、气管道即可直接使用，减少现场安装的工时和复杂性；②空气压缩机的进风和排风直接连通集装箱体外(即气站外)环境，即空气压缩机的吸气直接来自于气站外的大气环境，用于散热的排风直接排放到气站外的大气环境，空气压缩机的吸气温度取决于外界空气的温度，基本不受原有集装箱体内的温度影响，并且空气压缩机和干燥机所产生的热量基本直接从排风口排出到气站外的大气环境，从而尽量少地将热量散到集装箱体内部(即气站内部)，在设置独立排风管的情况下，还可对排风管进行保温，从而进一步降低散发到集装箱体内的热量，从而能够显著降低气站内的环境温度和热负荷，而且也更加便于环境调节系统有效、且低能耗地对站内环境的温湿度进行调节和恒温控制，使气站内的环境温度更容易保持在25℃-30℃之间，进而对气站设备的稳定运行、使用寿命以及能耗产生积极影响；③环境调节系统不但包括空调系统，还包括冷凝水调温系统，能够对空气压缩机排放的低温冷凝水进行有效利用，利用低温冷凝水在换热器中吸热降温，从而调节气站内的环境温度，能够有效降低气站能耗，提升供气品质，减少设备的故障维修率，而且还可以将冷凝水调温系统与空调系统组合使用，兼顾节能与气站环境的恒温控制；④环境调节系统还包括电效保护装置，能够对气站和用户的外部电源进行双向过滤保护，对电力传输中的瞬变进行阻隔、滤除、抑制、吸收，减少电网谐波，稳定电压，保护用户车间和气站因为设备的启停导致的对电网的冲击，对气站及用户车间起到双重保护，同时提高电机的功率因素，降低能耗，提高效率；⑤采用智慧物联管理系统，管理使用方便、科学且规范，能够对整个气站的运行状态进行自动监控和控制调节，做到无人值守，智慧运行，提高设备的能源效率，降低能耗，降低用户的管理成本；⑥通过设置热回收系统，能够收集空气压缩机冷却系统的热量，满足用户生产或者生活用热水，做到废热利用，提高设备的工作效率和性能，同时降低能耗；⑦通过设置智慧物联管理系统，能够对整个气站的运行状态进行自动监控和控制调节，做到无人值守，智慧运行，提高设备的能源效率，降低能耗，降低用户的管理成本。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的效果作进一步说明，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明智慧节能空压气站的内部结构示意图；
图2是本发明智慧节能空压气站的俯视图；
图3是本发明智慧节能空压气站各系统设备的连接示意图；
图4是本发明智慧节能空压气站中智慧物联管理系统的连接示意图。
其中：集装箱体1，供电接驳口11，排风口12，排风管13，进风口14，进风管15，空气压缩机21，吸入口211，散热排风口212，机油循环管路211，气罐22，第一气路23，第二气路24，气路接驳口25，过滤器26，冷却水进水管路31，热水回收管路32，水冷却换热装置33，冷却水进水接驳口34，热水回收接驳口35，冷凝水回收管路41，冷凝水收集箱42，溢流口421，溢流电磁阀422，水泵43，换热器44，换热器风机45，冷凝水循环管路46，联动控制柜5，智能电表52，温度传感器53，压力传感器54，流量计55，露点仪56，空调系统6，照明设备7，动力柜8，电效保护装置9。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处说描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，类似表述只是为了说明的目的，并不用于限定本发明。本专利中的“联动控制柜”、“传感器”、“集成式空气压缩机”、“电效保护装置”等设备均为现有技术，其中“集成式空气压缩机”可以选用阿特拉斯.科普柯的现有产品，其中“电效保护装置”可以选用祥和节能集团的现有产品，属于现有技术，因此本文并未对其具体结构及工作原理进行详细介绍和限定。
如图1-4所示，一种智慧节能空压气站，包括集装箱体1，以及安装在集装箱体1内的空压系统、站内环境调节系统、智慧物联管理系统、热回收系统、照明设备7、用于供能的动力柜8以及连接各系统设备的管线，其中站内环境调节系统包括用于调节站内温湿度的空调系统6、冷凝水调温系统以及用于调节站内供电环境的电效保护装置9。附图1、2中，为了能够展示气站内部结构，因此省略了集装箱体1的部分外箱板、排风管13以及排风管15，另外，附图1、2中省略了部分设备以及管线。
空压系统包括两台集成式空气压缩机21和一个气罐22，各空气压缩机21内部还集成设有干燥机(附图中未示出)，集装箱体1的侧壁上设有进风口14，集装箱体1的顶壁设有排风口12，每一空气压缩机21的吸入口211(吸入口和散热进风口可以互相独立或者合二为一)通过独立进风管15连通集装箱体1的进风口14，且进风管15上设有过滤装置，每一空气压缩机的散热排风口212通过独立排风管13连通集装箱体1的排风口12，且排风管13的末端伸出集装箱体1的顶部后横向弯折而横置于集装箱体1的上方从而能够对集装箱体1进行遮阳降温，进一步降低气站内部的热负荷，且排风管13的末端设有防雨罩(附图中未示出)从而能够防止雨水进入排风管。该设计使得空气压缩机21的吸气直接来自于外界环境，用于散热的排风直接排放到外界环境，通过独立的进风管15和排风管13进行吸气和散热，即空气压缩机21的吸气温度取决于外界空气的温度，基本不受集装箱体1内(即气站内)的温度影响，并且空气压缩机21和干燥机所产生的热量，绝大部分从独立的排风管13排出到集装箱体1外(即气站外)，从而尽量少地将热量散到气站内部，也可对排风管13进行保温，从而进一步降低散发到集装箱体1内的热量，从而能够显著降低气站内的环境温度和热负荷，而且也更加便于环境调节系统有效、且低能耗地对站内环境的温湿度进行调节和恒温控制，使气站内的环境温度更容易保持在25℃-30℃之间，进而对气站设备的稳定运行、使用寿命以及能耗产生积极影响。空气压缩机21的出气口通过第一气路23连通气罐22的进气口从而能够将产出的压缩空气充入到气罐22内，气罐22的出气口通过第二气路24连通设置在集装箱体1上的气路接驳口25，第二气路24上设有过滤器26，气罐22的出气口与过滤器26相连，从而能够对供气进行过滤，保证供气品质。
站内环境调节系统包括用于调节站内温湿度的空调系统6和冷凝水调温系统，冷凝水调温系统包括冷凝水回收管路41、冷凝水收集箱42、水泵43、换热器44、换热器风机45和冷凝水循环管路46，空气压缩机21的冷凝水排水口通过冷凝水回收管路41连通冷凝水收集箱42，冷凝水收集箱42、水泵43和换热器44通过冷凝水循环管路46依次连通成循环系统，低温冷凝水通过换热器44对集装箱体1内的室内空气进行吸热降温，从而有效调节集装箱内的环境温度，能够有效降低气站能耗，提升供气品质，减少设备的故障维修率，而且还可以将冷凝水调温系统与空调系统组合使用，兼顾节能与气站环境的恒温控制。冷凝水收集箱42上还设有溢流口421和对应的溢流电磁阀422，能够调节冷凝水收集箱42中的水量。
站内环境调节系统还包括用于调节站内供电环境的电效保护装置9，集装箱体1上设有用于连接外部电源(市政电力)的供电接驳口11，供电接驳口11通过电线连接电效保护装置9的输入端，电效保护装置9的输出端通过电线连接动力柜8的输入端，动力柜8的输出端通过电线连接各个用电设备及设置在气站中的各个电磁阀，电效保护装置9能够对电力传输中的瞬变进行阻隔、滤除、抑制、吸收，从而能够提高电效并保护用电设备。
智慧物联管理系统包括本地联动控制系统和远程监控云平台，本地联动控制系统包括联动控制柜5和若干用于实时检测气站环境参数和空气压缩机状态参数的传感器，其中传感器包括智能电表52、温度传感器53、压力传感器54、流量计55和露点仪56，温度传感器53设置在集装箱体1内，压力传感器54设置在气罐22或第二气路24中，流量计55和露点仪56设置在第一气路23或第二气路24中。联动控制柜5的信号输入端分别连接各个传感器，联动控制柜5的信号输出端连接气站内的各设备并能够对其进行自动控制，远程监控云平台通过远程服务器，利用互联网或物联网技术连接本地联动控制系统，从而使远程监控云平台能够对智慧节能空压气站的运行状态进行远程监控、大数据分析和启停控制，气站内所安装的智能电表52、智能流量计55、压力传感器54、温度传感器53(即温度变送器)、门禁系统等数据，也通过物联网技术上传到远程监控云平台，远程监控云平台不仅仅可实现对单个气站的远程监控，也可实现对多个气站的远程监控，通过大数据分析功能，实现气站之间的对标分析，找出更多的节能潜力，这样设置，使得智慧物联管理系统实现了管家式的服务，对气站的整体的运行效率和能耗等数据一目了然，进一步提高了气站的运行效率，降低了用户的管理成本。
如图3所示，热回收系统包括冷却水进水管路31、热水回收管路32、内置在空气压缩机21中的水冷却换热装置33、设置在集装箱体1上的冷却水进水接驳口34和热水回收接驳口35，冷却水进水接驳口34通过冷却水进水管路31连通水冷却换热装置33的进水口，低温冷却水在水冷却换热装置33内与空气压缩机21的机油循环管路211进行逆流换热，水冷却换热装置33的出水口通过热水回收管路32连通热水回收接驳口35。低温冷却水在水冷却换热装置33中吸收空气压缩机21机油循环管路211的热量而变成高温冷却水，然后通过热水回收管路32和热水回收接驳口35输送至用户端，满足用户生产或生活用热水，做到废热利用。
集装箱体1设有日常巡检小门(附图中未示出)和设备检修大门(附图中未示出)，日常巡检小门设置门禁系统，门禁系统与远程监控云平台无线连接，设备检修大门为双开门、推拉门或飞翼门。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：①本发明的气站采用集成化设计，结构设计合理紧凑，用户可以直接放置在工作环境中而无需再进行复杂的安装工艺并增设设施，仅需接驳外部电源、水、气管道即可直接使用，减少现场安装的工时和复杂性；②空气压缩机的进风和排风直接连通集装箱体外(即气站外)环境，即空气压缩机的吸气直接来自于气站外的大气环境，用于散热的排风直接排放到气站外的大气环境，空气压缩机的吸气温度取决于外界空气的温度，基本不受原有集装箱体内的温度影响，并且空气压缩机和干燥机所产生的热量基本直接从排风口排出到气站外的大气环境，从而尽量少地将热量散到集装箱体内部(即气站内部)，在设置独立排风管的情况下，还可对排风管进行保温，从而进一步降低散发到集装箱体内的热量，从而能够显著降低气站内的环境温度和热负荷，而且也更加便于环境调节系统有效、且低能耗地对站内环境的温湿度进行调节和恒温控制，使气站内的环境温度更容易保持在25℃-30℃之间，进而对气站设备的稳定运行、使用寿命以及能耗产生积极影响；③环境调节系统不但包括空调系统，还包括冷凝水调温系统，能够对空气压缩机排放的低温冷凝水进行有效利用，利用低温冷凝水在换热器中吸热降温，从而调节气站内的环境温度，能够有效降低气站能耗，提升供气品质，减少设备的故障维修率，而且还可以将冷凝水调温系统与空调系统组合使用，兼顾节能与气站环境的恒温控制；④环境调节系统还包括电效保护装置，能够对气站和用户的外部电源进行双向过滤保护，对电力传输中的瞬变进行阻隔、滤除、抑制、吸收，减少电网谐波，稳定电压，保护用户车间和气站因为设备的启停导致的对电网的冲击，对气站及用户车间起到双重保护，同时提高电机的功率因素，降低能耗，提高效率；⑤采用智慧物联管理系统，管理使用方便、科学且规范，能够对整个气站的运行状态进行自动监控和控制调节，做到无人值守，智慧运行，提高设备的能源效率，降低能耗，降低用户的管理成本；⑥通过设置热回收系统，能够收集空气压缩机冷却系统的热量，满足用户生产或者生活用热水，做到废热利用，提高设备的工作效率和性能，同时降低能耗；⑦通过设置智慧物联管理系统，能够对整个气站的运行状态进行自动监控和控制调节，做到无人值守，智慧运行，提高设备的能源效率，降低能耗，降低用户的管理成本。
附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
Claims (9)
1.一种智慧节能空压气站，其特征在于，包括集装箱体，以及安装在集装箱体内的空压系统、站内环境调节系统和智慧物联管理系统；所述空压系统包括至少一台集成式空气压缩机和气罐，各空气压缩机内部还集成设有干燥机，所述集装箱体上设有进风口和排风口，各空气压缩机的吸入口和散热进风口直接连接集装箱体的进风口，各空气压缩机的散热排风口直接连接集装箱体的排风口，空气压缩机的出气口通过第一气路连通气罐的进气口，气罐的出气口通过第二气路连通设置在集装箱体上的气路接驳口；所述站内环境调节系统包括用于调节站内温湿度的空调系统；所述智慧物联管理系统包括本地联动控制系统和远程监控云平台，本地联动控制系统包括联动控制柜和若干用于实时检测气站环境参数和空气压缩机状态参数的传感器，所述联动控制柜的信号输入端分别连接各个传感器，联动控制柜的信号输出端连接气站内的各设备并能够对其进行自动控制，所述远程监控云平台通过远程服务器，利用互联网或物联网技术连接本地联动控制系统，从而使所述远程监控云平台能够对所述智慧节能空压气站的运行状态进行远程监控和控制。
2.根据权利要求1所述的智慧节能空压气站，其特征在于，所述站内环境调节系统还包括用于调节站内温度的冷凝水调温系统，所述冷凝水调温系统包括冷凝水回收管路、冷凝水收集箱、水泵、换热器和冷凝水循环管路，空气压缩机的冷凝水排水口通过冷凝水回收管路连通冷凝水收集箱，冷凝水收集箱、水泵和换热器通过冷凝水循环管路依次连通成循环系统，低温冷凝水通过换热器对集装箱体内的室内空气进行吸热降温。
3.根据权利要求1所述的智慧节能空压气站，其特征在于，所述站内环境调节系统还包括用于调节站内供电环境的电效保护装置，所述集装箱体上设有用于连接外部电源的供电接驳口，所述供电接驳口通过电线连接电效保护装置的输入端，电效保护装置的输出端通过电线连接气站内动力柜的输入端，动力柜的输出端通过电线连接各个用电设备和所述联动控制柜，电效保护装置能够对电力传输中的瞬变进行阻隔、滤除、抑制、吸收，从而能够提高电效并保护用电设备。
4.根据权利要求2所述的智慧节能空压气站，其特征在于，所述传感器包括智能电表、温度传感器、压力传感器、流量计、露点仪中的一个或多个，所述温度传感器设置在所述集装箱体内，所述压力传感器设置于所述气罐或所述第二气路中，所述流量计和露点仪设置在所述第一气路和/或所述第二气路中。
5.根据权利要求1所述的智慧节能空压气站，其特征在于，所述空气压缩机的吸入口和散热进风口连接所述集装箱体的进风口的方式为：通过独立的进风管连接或是直接贴合相接；所述空气压缩机的散热排风口连接所述集装箱体的排风口的方式为：通过独立的排风管连接或是直接贴合相接。
6.根据权利要求5所述的智慧节能空压气站，其特征在于，所述集装箱体的进风口设置于所述集装箱体的侧面，所述集装箱体的排风口设置于所述集装箱体的顶部；所述空气压缩机的吸入口和散热进风口通过独立的进风管连接所述集装箱体的进风口，且进风管上设有过滤装置；所述空气压缩机的散热排风口通过独立的排风管连接所述集装箱体的排风口，且排风管的末端伸出集装箱体的顶部后横向弯折而横置于集装箱体的上方从而能够对集装箱体遮阳降温，且排风管的末端设有防雨装置从而能够防止雨水进入排风管。
7.根据权利要求1所述的智慧节能空压气站，其特征在于，所述集装箱体设有日常巡检小门和设备检修大门，所述日常巡检小门设置门禁系统，所述门禁系统与所述远程监控云平台无线连接，所述设备检修大门为双开门、推拉门或飞翼门。
8.根据权利要求1所述的智慧节能空压气站，其特征在于，所述智慧节能空压气站还包括设在所述集装箱体内的热回收系统，所述热回收系统包括冷却水进水管路、热水回收管路、内置在所述空气压缩机柜体中的水冷却换热装置、设置在集装箱体上的冷却水进水接驳口和热水回收接驳口，冷却水进水接驳口通过冷却水进水管路连通水冷却换热装置的进水口，低温冷却水在水冷却换热装置内与空气压缩机的机油循环管路进行逆流换热，水冷却换热装置的出水口通过热水回收管路连通热水回收接驳口。
9.根据权利要求1所述的智慧节能空压气站，其特征在于，所述第一气路或所述第二气路上还设有过滤器。
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