CN116601425A - 用于评估气动网络状况的方法 - Google Patents

Abstract

根据实施例，本发明包括一种用于评估气动网络(105)的状况的计算机实现的方法，所述气动网络包括被配置为压缩气体的至少一个压缩机(100、101)和至少一个气动消耗器(102、103、104)，所述方法包括以下步骤：在所述气动网络(105)的至少两个不同位置(102、103、104)并在两个不同时间点(200、201)处检测气体的一个或多个参数和相关上下文信息；以及分别在第一时间点(200)和第二时间点(201)处同步(202)检测，由此分别获得所述气动网络的第一快照和第二快照；以及基于所述第一快照(200)和所述第二快照(201)来评估所述气动网络的状况。

Description

用于评估气动网络状况的方法

技术领域

本发明涉及用于压缩气体并且将气体供应到气动网络的压缩机的领域，并且更具体地，涉及评估这种气动网络的状况。

背景技术

已知压缩机被用于在一个或多个阶段中压缩气体。该压缩气体通过气动网络被供应到一个或多个气动消耗器。

以简单的形式，气动网络由压缩机组成，消耗器连接到该压缩机。然而，在真实的工业环境中，气动网络一方面由一组布置在技术室(也称为压缩机室)中的压缩机组成，另一方面由一组分散在工业现场的消耗器组成。另外，在网络中还可以存在其他部件，诸如压缩空气容器、截流阀、过滤器、调节器和/或润滑系统。

压缩机室(更具体地，压缩机的数量和各自的容量)是基于现场的所期望消耗来选择的，可选地增加了所期望或估计的未来扩展裕度。此外，将随着所期望应用的变化而进行对压缩机的选择。压缩机的选择包括例如螺杆式压缩机与涡轮压缩机、注油压缩机与无油压缩机。

正常地，压缩空气消耗器位于与压缩机室不同的位置。因此，在许多情况下，消耗器将使用气动网络，而不必洞察压缩机室位于何处，也不必了解其技术规格是什么。

然而，消耗器期望能够在任何时候都一直以针对其特定应用预先指定的介质特性来消耗压缩空气或另一种气体，介质特性诸如所期望的压力、流速、湿度、油浓度等。另一方面，气动网络操作方(或更常见地，工业现场操作方)将尝试在能量消耗和相关经济成本方面有效和/或可运行地管理气动网络。

因此，为了有效和/或可运行地管理气动网络，需要用于评估网络状况的方法和相关系统。

现有的解决方案是一方面在网络中的某些点处放置压力表，另一方面手动测量它们。然后，可以拟定所存在压力的概况，以便评估网络的状况。此外，除了压力表之外，还可以使用描述网络状况的其他传感器，诸如温度计、湿度计、流量计等。

该方法还可以是自动化的，诸如在US9395262B1中公开的。本文中，气动网络的子系统受监视，以便能够检测泄漏。使用历史数据，其中测量数据与历史数据之间的差值可指示泄漏的存在。历史数据通常将由测量数据组成，其中气动网络不包含泄漏。

以上解决方案的缺点在于，初始化非常耗时。此外，必须非常确定地确保初始数据确实对应于来自无泄漏气动网络的数据。此外，只有在一定时间后才会注意到趋势，而优选地应该及时检测可能的偏差。

因此，需要通过更准确地评估气动网络的状况来更有效地管理气动网络的方法和装置。

发明内容

本发明的目的是提供有效和/或可运行地管理气动网络的方法和装置。

根据本发明的第一方面，通过提供一种用于评估气动网络的状况的计算机实现的方法来实现该目的，所述气动网络包括被配置为压缩气体的至少一个压缩机和至少一个气动消耗器，所述方法包括以下步骤：

-在所述气动网络的至少两个不同位置并在两个不同时间点处检测气体的一个或多个参数和相关上下文信息；以及

-分别在第一时间点和第二时间点处同步检测，由此分别获得所述气动网络的第一快照和第二快照；以及

-基于所述第一快照和所述第二快照来评估所述气动网络的状况。

气动网络由至少一个压缩机和至少一个消耗器组成，但通常将由一组压缩机和一组消耗器组成。消耗器在与压缩机的位置不同的位置处消耗压缩气体。

气动网络还包括一组被配置为检测或观察气体的参数特性的传感器。这些参数例如是压力、流速、流量密度、露点、湿度和/或温度。另外，上下文信息也将与参数一起被获取。该上下文信息(也称为元数据)是对测量参数与气动网络环境之间关系的进一步描述。这包括：一天或一周内的时间点、法定假日、地理位置、天气状况、生产计划、压缩机的装载百分比、传感器在气动网络中的位置、和/或网络和/或气动消耗器、传感器和/或压缩机的操作状态，还有其他。

在至少两个物理上不同的位置处，这些一个或多个参数与上下文信息一起被观察。另外，观察是在不同的时间点进行的，其中重要的是要注意观察是同步的。换句话说，在第一时间点，在至少两个不同位置处同时检测带有上下文信息的一个或多个参数。一段时间后，再次在相同位置处同时观察带有上下文信息的参数。以这种方式，实现了在两个不同的时间点进行气动网络的瞬时记录或“快照”。

可以借助数字仪表或具有模数转换器的模拟仪表进行检测，其中接着可以通过使用登记的分组中的时间戳进行观察的同步。数字仪表必须初始被同步，即，仪表的内部时钟被同步。

此外，数字仪表可以是无线型的，其中中央处理单元可以处理观察。

然后，使用两个(或优选地，多个)瞬时记录或快照来评估气动网络的状况。该评估是通过随时间推移而比较优选地在同一上下文内获得的快照来进行的。例如，当观察到两个连续快照之间的显著差异(其中这些快照之间的时间差小)时，可以推断网络中的可能异常。换句话说，异常检测由同步参数连同上下文信息的组合组成。

因此，一方面可以通过将两个快照彼此比较来执行评估，而且根据本发明的实施例，也可以通过包括预定义时间范围内的一系列快照的数据集来执行评估。时间范围是例如一天、一个工作周、一个月或作为关于所使用的应用的气动网络的使用特性的任何其他时间段。

本发明的优点在于，不需要初始化时段。换句话说，仅通过在气动网络中安装至少两个传感器，可以立即开始对它的评估。传感器的位置选择将决定评估的准确性，但应该理解，这并没有限制本发明。换句话说，气动网络的操作方可以选择将至少两个传感器放置在网络的一部分中，以仅评估该部分。例如，如果仅该部分需要必要的监视，则这可以是有利的。

另一优点在于，也不需要对气动网络有任何初始的了解。通过使用参数和上下文信息二者，已经可以基于其做出充分的评估，这对于争取气动网络的进一步的有效和/或可运行的操作可以是有用的。

另一优点在于，与现有技术相比，重点不仅在于可能的泄漏，而且在于压力损失、露点损失、湿度差异、颗粒浓度差异、微生物差异等。

此外，根据实施例，该方法还可以包括以下步骤：

-在包括一系列快照的预定义时间范围内检测一个或多个参数；

-生成包括快照序列的数据集；

并且其中，评估进一步是基于数据集进行的。

该方法还可以生成包括特定时间范围内的多个快照的数据集。然后，可以将该数据集存储在数据库中。随后，可以在相同的特定时间范围内生成相近的数据集，并且可以通过比较不同的数据集进行评估。

另一方面，也可以基于单个数据集进行评估，由此可以推导作为气动网络状况指示的某种趋势。

根据实施例，该计算机实现的方法还包括以下步骤:

-准备指示气动网络的状况的参考数据集；

并且其中，评估是通过将数据集与参考数据集进行比较来进行的。

参考数据集可以例如由了解气动网络的用户或管理员预先准备。然后，基于网络的特性，用户或管理员将例如在用户界面的辅助下拟定参考数据集，进而该用户界面代表正在执行的网络。也可以基于另一先前评估的网络来拟定参考数据集。换句话说，接着可以使用外部数据集来评估网络。因此，应该理解，该最后的选项仅在该方法已经在类似的其他气动网络处观察到多个快照之后才适用。

此外，还可以通过获取气动网络的特性来拟定参考数据集。这些特性可以例如作为参数和/或变量存储在所述方法可以与其进行通信的数据库中。

进而，气动网络的特性包括以下的组中的一个：导管直径、导管长度、一个或多个导管的摩擦系数和/或一个或多个压缩机的安装的气动和/或电力。

根据实施例，该方法还包括基于评估采取校正动作的步骤。该校正动作包括以下的组中的一个：改变所述压缩机的设置；生成警报信号；降低和/或增加气动网络的输入压力和/或所述压缩机的输出压力；制定建议，诸如安装另外的压缩机或具有不同容量的压缩机、升级直径较大的导管、针对性密封泄露以减少露点损失、更换过滤器和/或所述方法为使气动网络进入所期望的操作状况而可以采取的任何其他校正动作。

根据本发明的第二方面，公开了一种用于评估气动网络的状况的系统，所述系统包括被配置为执行根据本发明的第一方面所述的计算机实现的方法的处理单元。

根据第三方面，本发明包括一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含用于当该程序在计算机上执行时执行第一方面的方法的计算机可执行指令。

根据第四方面，本发明包括包含根据第三方面的计算机程序产品的计算机可读存储介质。

附图说明

现在，将参考附图进一步描述本发明，在附图中：

图1图示了包括两个压缩机和两个消耗器的气动网络；以及

图2示意性图示了根据本发明的实施例的由计算机实现的方法执行的步骤。

具体实施方式

图1图示了根据本发明的例示性实施例的压缩气体或真空系统。气动网络105包括通过连接点102连接到网络105的两个压缩机100和101。气动网络105还包括两个消耗器103和104。连接点102也可以被视为消耗器，此外还可以被视为储存容器。

气动网络105被配置为向消耗器103和104供应压缩空气、真空或可以被压缩的任何其他气体或液体，诸如氧气、二氧化碳或其他惰性气体。

气动网络105还包括可以测量各种参数的传感器，诸如压力、流速、露点、湿度、温度和/或描述气体或真空的状况的其他参数。这些传感器由消耗器103和104上的点图示，但应该进一步理解，这些传感器也可以放置在气动网络105中的其他位置处。

在该图示中，传感器是无线型的，并且将它们的测量结果数字传输到中央计算单元106、107，但应该进一步理解，它们也可以是模拟型和/或有线的。重要的是，可以登记来自这些传感器的测量数据，并且可以同步在不同位置处执行的测量。

此外，存在接收测量结果的控制单元。该控制单元可以在计算机107中实现，例如，布置在控制室、云106、压缩机101中，或者可选地布置在传感器104本身中。然而，所测量的数据将被交换108、109，使得用户110可以访问这些测量结果，或者至少被通知源自计算机实现的方法的结果，如将进一步说明的。

例如，用户110有在其上显示气动网络105的状态的界面。此外，还可以提出改进气动网络的操作的效率和/或执行的建议。这将基于图2进一步图示，图2图示了根据本发明的例示性实施例的由计算机实现的方法执行的步骤。

第一个步骤是在气动网络105的至少两个不同位置102、103、104处同步202测量气体的一个或多个参数。同步测量202意味着对两个不同位置102、103、104处的情形或状况进行快照200、201，并且这些快照被同步202。

另外，测量和/或推导和同步202描述值，诸如压缩机和真空泵的操作状态、环境压力、吸收的电流、旋转速度、(环境)温度、电压、功率、湿度、流速、压缩机或真空泵的规格(如果可用)、一个或多个气动消耗器的活动，或可以用作通过计算机实现的方法进行处理的参数的任何其他描述值。

有规律地重复同步202测量结果的该步骤，以在气动网络105的不同操作状况下进行一系列测量。

由快照201的值205图示描述值。基于同步的测量量203，可以推导211其他量204。这些推导量204是从同步的测量量203计算和/或推导211的描述不同位置的量和/或它们在气动网络105中的关系。这些推导量可以包括压力、流速、温度、露点和/或能量差、或压力、流速、温度、露点的比率或其他可能的数学关系。

在下一步骤中，在稍后的时间点测量与第一步骤中相同的量，并且也如前一步骤中那样计算推导量。

在执行这些第二次测量之后，检查两组测量是否是在相近状况下执行的。这由图示了上下文评估206的步骤206图示。这进一步意味着，在压缩机或真空泵的类似操作状态下，环境压力、吸收的电流、旋转速度、(环境)温度、电压、功率、湿度、流速、压缩机的规格(如果可用)、和/或一个或多个气动消耗器的活动是类似的。

如果两个测量结果的操作状态足够相近，则可以通过考虑它们的差值、比率和/或其他数学关系来比较207测量量和推导量。如果状况不相近或者与先前的测量不充分相近，则进行新的测量，直到状况充分相近为止。这可以但不一定需要实时完成，并且还使得能够将历史数据彼此进行比较，直到获得相同的上下文205。另外，还可以将测量数据的当前上下文205与先前测量数据的上下文205进行比较并且将其存储在数据库中。

应该理解，还可以在测量量和推导量与数据集之间进行比较207，其中该数据集是基于气动网络的特性以及描述值而生成的，气动网络的特性诸如导管直径、导管长度、导管摩擦系数等，描述值诸如压缩机和真空泵的操作状态、环境压力、吸收的电流、旋转速度、(环境)温度、电压、功率、湿度、流速、压缩机或真空泵的规格(如果可用)、一个或多个气动消耗器的活动，或可以用作通过计算机实现的方法进行处理的参数的任何其他描述值。

在可选的步骤208中，测量量203和/或推导量204的比较207可以在例如从零到一的尺度上缩放，或者在使得能够在这些量之间进行比较的任何其他尺度上缩放。该可选步骤具有的优点是，可以与量的类型或推导的量和该量的物理维数无关地以统一的方式处理比较。

给定该式207的量值，无论测量量203和/或推导量204是否被缩放，这提供了对气动网络105的状况的等同物的测量。

由于这样的评估以类似方式进行，因此可以对差值进行分类，因此可以对气动网络105的状况进行评估。该评估可以例如致使识别气动网络105中的泄漏或堵塞。这在图2中被进一步图示为诊断209。

最后，接着可以提出使用户110能够限制由缺陷导致的可能的经济损害的校正动作210。校正动作210是例如降低系统压力、根据消耗对压缩机进行定时、调节网络以降低压降(诸如，增加导管直径)、在不使用时关闭网络的一部分和/或密封泄漏。

本发明决不限于通过示例的方式描述和在附图中示出的实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下根据各种变型来实现用于评估气动网络状况的根据本发明的这种计算机实现的方法、数据处理设备和计算机可读存储介质。

Claims (12)

1.一种用于评估气动网络(105)的状况的计算机实现的方法，所述气动网络包括被配置为压缩气体的至少一个压缩机(100、101)和至少一个气动消耗器(102、103、104)，所述方法包括以下步骤：

-在所述气动网络(105)的至少两个不同位置(102、103、104)并在两个不同时间点(200、201)处检测气体的一个或多个参数和相关上下文信息；以及

-分别在第一时间点(200)和第二时间点(201)处同步(202)检测，由此分别获得所述气动网络的第一快照和第二快照；以及

-基于所述第一快照(200)和所述第二快照(201)来评估所述气动网络的状况。

2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，还包括以下步骤：

-在包括一系列快照的预定义时间范围内检测所述一个或多个参数和所述相关上下文信息；

-生成包括快照序列的数据集；

并且其中，所述评估是进一步基于所述数据集来进行的。

3.根据权利要求2所述的计算机实现的方法，还包括以下步骤：

-准备指示所述气动网络的状况的参考数据集；

并且其中，所述评估是通过将所述数据集与所述参考数据集进行比较来进行的。

4.根据权利要求3所述的计算机实现的方法，还包括以下步骤：

-获取所述气动网络的特性；

并且其中，所述参考数据集的准备是进一步基于所述特性来进行的。

5.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，所述特性包括以下的组中的一个:

-导管直径；

-导管长度；

-导管的摩擦系数；

-导管和/或导管组件的等效长度；

-装机功率。

6.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，所述一个或多个参数包括以下的组中的一个或多个：

-压力；

-流速；

-电流密度；

-露点；

-湿度；

-温度；

-油浓度；

-颗粒浓度；

以及所述相关上下文信息包括以下的组中的一个或多个：

-时间点；

-生产计划；

-天气状况；

-装载百分比；

-地理位置；

-位置；和/或

-状态。

7.根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法，还包括以下步骤：

-基于所述评估采取校正动作(210)。

8.根据权利要求7所述的计算机实现的方法，所述校正动作包括以下的组中的一个：

-改变所述压缩机的设置；

-生成警报信号；

-降低和/或增加气动网络的输入压力和/或所述压缩机的输出压力；

-制定建议。

9.根据权利要求8所述的计算机实现的方法，其中，制定所述建议包括：

-安装另外的压缩机；和/或

-升级直径较大的导管；和/或

-针对性密封泄漏，以减少露点损失；和/或

-更换过滤器。

10.一种用于评估气动网络的状况的系统，所述系统包括处理单元，所述处理单元被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的计算机实现的方法。

11.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包含用于当该程序在计算机上执行时执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的计算机可执行指令。

12.一种包含根据权利要求11所述的计算机程序产品的计算机可读存储介质。