DE602005002723T2

DE602005002723T2 - Verfahren zur Prüfung von energetischen Leistungen einer industriellen Einheit

Info

Publication number: DE602005002723T2
Application number: DE602005002723T
Authority: DE
Inventors: Caroline Drouart; Thierry Roba
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2005-12-07
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: US8073654B2; PL1672454T3; EP1672454B1; FR2879770B1; DE602005002723D1; FR2879770A1; US20060136100A1; ES2293512T3; ATE374963T1; EP1672454A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zum Prüfen der energetischen Leistungen einer industriellen Einheit oder eines Teils dieser.
Eine industrielle Einheit verwendet Ausstattungen, die elektrische Leistung verbrauchen, zum Beispiel eine Lufttrenneinheit, die eine Einheit Ausstattungen des Typs Kompressor, Verflüssiger und Pumpen aufweist, oder zum Beispiel auch einen Teil dieser, wie zum Beispiel ein Kompressorenaggregat.
Die Betriebskosten einer Einheit dieses Typs bestehen im Wesentlichen im Einkauf der elektrischen Leistung, die für den Betrieb der oben genannten Ausstattungen erforderlich ist.
Diese Ausstattungen sind Gegenstand von Konfigurationen und Einstellungen, die sich auf die elektrische Leistung einwirken, die von der industriellen Einheit für eine gegebene Produktionsauflage verbraucht wird.
Unterschiedliche existierende Lösungen zielen darauf ab, den Energieverbrauch in Zusammenhang mit einer zeitlichen Variation des Kaufpreises der elektrischen Leistung durch Optimieren der Produktion zu minimieren.
Insbesondere beschreibt das Dokument EP 0 581 273 ein Verfahrensoptimierungsverfahren, bei dem eine Modellierung einer industriellen Einheit ausgeführt wird, wobei das Modell dann optimiert und besonderen Produktionsauflagen unterworfen wird. Das Verfahren zielt darauf ab, eine Optimierung der Produktion über eine gegebene Zeitspanne in Abhängigkeit von den variablen Kosten der im Laufe dieser Zeitspanne verbrauchten Energie zu erzielen.
Dieses Verfahren verwendet ein Lösen des Modells und eine Optimierung, die es nicht erlauben, eine Über wachung des Systems zum Verbessern seiner Einstellungen und seiner Konfiguration für eine gegebene Produktion auszuführen.
Es ist auch wünschenswert, die Betriebsart für eine gegebene Produktionsauflage zu optimieren, das heißt alle Einstellungen der Einheit.
Dazu muss der elektrische Leistungsverbrauch Gegenstand einer Überwachung sein, um zu bestimmen, ob die Einstellungen hinsichtlich des Verbrauchs an elektrischer Leistung zufrieden stellend sind oder nicht, und diese Einstellungen gegebenenfalls zu korrigieren, um Abweichungen des Verbrauchs an elektrischer Leistung zu vermeiden und den Gebrauch der Ausstattungen zu optimieren.
Dazu beschreibt das Verfahren US 2003/0097243 ein Verfahren und ein System, die dazu bestimmt sind, eine industrielle Kohlenwasserstoffproduktion zu prüfen. Das beschriebene Verfahren verwendet ein Gemisch aus linearen und nicht linearen Modellen, um ein Lösen des Modells auszuführen und eine Optimierung der Produktion, und um Vorschläge für die Konfiguration des Systems zu liefern.
Dieses Dokument beschreibt keine Lösung, die es erlaubt, eine Überwachung der Leistungen auszuführen.
Das Dokument US 6 666 049 beschreibt ein Verfahren zum Prüfen einer industriellen Kälteproduktionseinheit, bei dem eine Überwachung von Leistungsindikatoren ausgeführt wird, wobei diese Indikatoren in Echtzeit mit Nennwerten verglichen werden, und wobei Änderungsvorschläge erfolgen, wenn sich die Werte der Indikatoren von den Nennwerten entfernen, indem man sich auf eine vorab gespeicherte Baumstruktur basiert, die qualitative Vorschläge liefert.
Dieses Dokument beschreibt das verwendete Modell nicht präzis, auch nicht seine Aufbauweise und die in Echtzeit an den Ausstattungen vorzunehmenden Einstellungen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Prüfen der energetischen Leistungen einer industriellen Einheit zu liefern, das es erlaubt, die Besonderheiten einer bestimmten industriellen Einheit zu berücksichtigen, ohne eine komplexe Modellierung des Verhaltens dieser Einheit zu verwenden, und das es erlaubt, Abweichungen des Verbrauchs an elektrischer Energie zu melden und den Einsatz der Ausstattungen zu optimieren.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, das Prüfen einer industriellen Einheit insgesamt oder eines Unterteils dieser Einheit, der eine Einheit von Ausstattungen aufweist, zu prüfen.
Die vorliegende Erfindung hat ein Prüfverfahren der energetischen Leistungen einer industriellen Einheit oder eines Teils dieser zur Aufgabe, bei dem
man den Wert der Einheit von Variablen in Zusammenhang mit der Produktion der industriellen Einheit sowie den Wert einer Größe, die die energetische Leistung darstellt, misst,
man unter Verwenden eines statistischen Modells, das bei einer Lernphase über eine Referenzzeitspanne kalibriert wurde, ausgehend von den Werten der Einheit Variablen in Zusammenhang mit der Produktion der industriellen Einheit und der Umwelt berechnet, wobei eine Schätzung der Größe die energetische Leistung darstellt,
man den Wert eines Indikators energetischer Leistung ausgehend von gemessenen und geschätzten Werten der Größe, die die energetische Leistung darstellt, be stimmt,
man den Wert dieses Indikators mit mindestens einem bestimmten Schwellenwert vergleicht, um ein Abweichen der energetischen Leistungen zu erkennen.
Diese Anordnungen erlauben es, das Modell für jede Produktionseinheit anzupassen.
Das statistische, durch Lernen kalibrierte Modell berücksichtigt den Betriebspunkt des Werks und die Ungenauigkeit der Mess- und Regelgeräte. Es reicht nämlich, dass die Messungen wiederholbar sind, um dieses Modell verwenden zu können.
Die Entwicklungskosten sind niedrig, denn das Verfahren sowie die Anwendung durch Bediener, die keine Spezialisten sind, sind einfach.
Bei Änderungen aufgrund einer umfassenden Wartung kann ein neues Kalibrieren auch einfach durchgeführt werden, denn es basiert auf automatischen Messungen und einem Lernen und nicht auf einer physikalischen Modellierung der industriellen Einheit.
Vorteilhafterweise ist die für die energetische Leistung repräsentative Größe die von der industriellen Einheit verbrauchte elektrische Leistung.
Gemäß einer Ausführungsform wird für einen Bediener bei Energieüberverbrauch eine Warnung ausgegeben.
Vorteilhafterweise ist der Indikator für die energetische Leistung als das Verhältnis des gemessenen Werts zu dem geschätzten Wert der Größe, die die energetische Leistung darstellt, definiert.
Gemäß einer Möglichkeit ist das statistische Modell des linearen Typs, insbesondere wird es durch lineare Regression an Daten der Lernphase erzielt.
Gemäß einer weiteren Möglichkeit ist das statistische Modell des nicht linearen Typs, insbesondere eines, das mindestens ein Neuronennetz oder Werkzeuge für lokale Regression aufweist.
Gemäß einer Umsetzungsform werden bei der Lernphase die Betriebspunkte, die der besten beobachteten energetischen Leistung in Zusammenhang mit jedem gegebenen Wert der Einheit Eingangsvariablen entsprechen, in dem Modell berücksichtigt.
Vorteilhafterweise weist bei dem Modell jede Assoziation zwischen einem gegebenen Wert der Einheit Eingangsvariablen und der besten energetischen Leistung, die einem Betriebspunkt entspricht, auch die Einheit der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen auf, die mit diesem Betriebspunkt und dieser besten energetischen Leistung verbunden sind.
Gemäß einer Ausführungsform liefert das Modell, wenn ein Überverbrauch erfasst wird, eine Einheit gelernter Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen, die es erlaubt hat, die beste energetische Leistung für den laufenden Wert der Einheit der Eingangsvariablen zu erzielen.
Gemäß einer ersten Möglichkeit weist die Einheit der Eingangsvariablen Folgendes auf:

– den Luftdruck und die Raumtemperatur,
– die Produktionsdurchsätze der Einheit,
– die Produktionsdrücke des Werks,
– Produktionsgehaltsdaten,
– die Verdampfungsdurchsätze der Flüssigkeiten und des Ableitens ins Freie der Gase,

Gemäß einer zweiten Möglichkeit weist die Einheit der Eingangsvariablen Folgendes auf:

– den Durchsatz und den Druck des Gases, das von einem Ausstattungsaggregat des Typs Kompressor erzeugt wird,
– den Druck und die Temperatur stromaufwärts der Kompressoren,

Gemäß einer dritten Möglichkeit weist die Einheit der Eingangsvariablen Folgendes auf:

– den flüssigen Produktionsdurchsatz, der aus einem Verflüssiger hervorgeht,
– den Druck und die Temperatur des Gases, das in den Verflüssiger eintritt,

Vorteilhafterweise weist die Einheit der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen der industriellen Einheit mindestens eine Gebrauchsvariable einer Ausstattung auf, die ihren Betriebs- oder Stillstandszustand anzeigt.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Einheit der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen der industriellen Einheit mindestens einen Einstellwert einer Ausstattung, insbesondere eine Durchsatzeinstellung, auf.
Vorteilhafterweise wird dem Benutzer die Einheit ge lernter Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen, die es erlaubt hat, die beste energetische Leistung für den laufenden Wert der Einheit der Eingangsvariablen zu erzielen, vorgeschlagen mit:

– der Liste der empfohlenen Ausstattungen unter Einsatz der Ein-/Auswerte der registrierten Gebrauchsvariablen und
– der Schätzung der Einstellungen für die Ausstattungen, falls erforderlich.

Gemäß einer Ausführungsform wird eine Liste der Änderungen, die eingeführt wurden, um eine gegebene Konfiguration und Einstellungen der Ausstattungen im Vergleich zu der laufenden Konfiguration und den laufenden Einstellungen zu erreichen, geliefert, die die Ausstattungen anzeigt, die zu stoppen oder zu starten sind, sowie die eventuell durchzuführenden Einstellungen.
Vorteilhaft wird das Verfahren in Echtzeit umgesetzt, wobei die Messungen ununterbrochen ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform erfolgt ein Neukalibrieren mit vorausbestimmter Häufigkeit oder auf Anfrage eines Bedieners, um neue Lerndaten zu integrieren.
Die vorliegende Erfindung hat auch ein System zum Prüfen der energetischen Leistungen einer industriellen Einheit zur Aufgabe, das es erlaubt, ein erfindungsgemäßes Verfahren umzusetzen, und das Folgendes aufweist:

– Messmittel in der industriellen Einheit,
– Speichermittel, die es erlauben, die entsprechenden Daten aufzuzeichnen,
– Rechenmittel,
– Mittel zum Informieren eines Bedieners,
– Netzkommunikationsmittel, die die Bauteile des Prüfsystems verbinden.

Die Erfindung wird auf jeden Fall besser mit Hilfe der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die anliegende schematische Zeichnung verstanden, die beispielhaft und nicht einschränkend zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Systems darstellt.
1 ist eine schematische Ansicht einer industriellen Einheit, die insbesondere zum Trennen der Gase von Luft bestimmt ist.
2 ist eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Prüfsystems.
3 ist ein schematisches Organigramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform.
4 ist ein schematisches Organigramm bestimmter Schritte einer Prüfphase eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Wie auf 1 schematisch dargestellt, weist eine industrielle Einheit ASU zum Trennen der Gase von Luft insbesondere Kompressoren 2 sowie Pumpen 3 auf, wobei diese Ausstattungen die Hauptverbrauchsquellen elektrischer Leistung der Einheit darstellen.
Die industrielle Einheit ASU weist ferner Destillationssäulen oder „Oxytonnen" 4 (Sauerstoffproduktions- und Lagereinrichtungen) auf.
Eine einzige Ausstattung jeder Kategorie ist in 1 zur Klarheit dargestellt.
Beim Betrieb erlaubt es die ASU-Einheit, die folgenden Operationen auszuführen. Raumluft wird am Eingang 5 angesaugt, dann von einem Kompressor 2 verdichtet und von einem Kühler 6 gekühlt, in einer Reinigungseinheit 7 gereinigt und dann in eine Destillationssäule 4 eingeführt.
Eine Destillationssäule 4 erlaubt es, am Ausgang Folgendes zu produzieren:

– Sauerstoff in gasförmiger Form O_g und flüssiger Form O_l,
– Stickstoff in gasförmiger Form N_g,
– Argon in flüssiger Form Ar_l.

Durch Verdichten der Raumluft wird auch Druckluft erzeugt.
Die ASU-Einheit weist ferner einen Verflüssiger 8 auf, der die Produktion flüssigen Stickstoffs N_l ausgehend von gasförmigem Stickstoff N_g, der von einer Säule 4 kommt, wie schematisch in 1 durch die Verbindung 9 dargestellt, ausführt.
Die gasförmigen Produkte werden nach einem Verdichten durch die Kompressoren 2 von Leitungen 10 zu den Kundenstandorten 12 befördert, um sofort verbraucht zu werden. Die flüssigen Produkte werden in Tanks 13 gelagert, dann später an Kunden mittels entsprechender Transportmittel ausgeliefert.
Die industrielle Einheit ASU ist mit einem Prüfsystem SC der energetischen Leistungen gemäß der Erfindung, wie in 2 dargestellt, verbunden.
Das System SC weist Messmittel 14 auf, die in der industriellen Einheit ASU positioniert sind und Messungen mit einer Häufigkeit in der Größenordnung von einer Sekunde ausführen. Die Messungen werden jedoch in Form von Stundendurchschnitten verwendet. Speichermittel 15 erlauben das Aufzeichnen der entsprechenden Daten.
Die Messungen enthalten insbesondere Messungen der verbrauchten elektrischen Leistungen W sowie Produktions- und Umweltparameter.
Das System SC weist ferner Rechenmittel 16 auf, die ein Verhaltensmodell oder statistisches Modell verwenden, um eine Schätzung W_e der verbrauchten elektrischen Leistung zu berechnen.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das verwendete Verhaltensmodell des linearen Typs ML, das durch lineare Regression an realen Daten bei einer Vorab-Lernphase über eine Referenzzeitspanne erzielt wird.
Die Einheit V der Eingangsvariablen des Modells ML weist Produktionsauflagen auf, und insbesondere:

– den Durchsatz QN_g ^hp der Hochdruck-Stickstoffgasproduktion
– den Durchsatz QO_g ^hp der Hochdruck-Sauerstoffgasproduktion
– den Durchsatz QO_g ^mp der Mitteldruck-Sauerstoffgasproduktion
– den Durchsatz QAir der Druckluftproduktion
– den in die Lagermittel der Flüssigstickstoffproduktion eingehenden Durchsatz QN_l
– den in die Lagermittel der Flüssigsauerstoffproduktion eingehenden Durchsatz QO_l.

Und andererseits Umweltparameter, insbesondere:

– den Luftdruck P_a
– die Raumtemperatur T_a.

Das System weist ferner Mittel zum Informieren eines Bedieners in Form zum Beispiel eines EDV-Terminals 17 auf.
Die Bauteile des Prüfsystems sind durch Kommunikationsmittel im Netz verbunden.
Die folgenden Schritte werden daher in regelmäßigen Abständen nach der anfänglichen Lernphase ausgeführt.
In einem ersten Schritt LE1 werden der Wert der Einheit V der oben genannten Eingangsvariablen sowie der Verbrauch W von den Messmitteln 14 geliefert.
In einem zweiten Schritt LE2 und unter Berücksichtigung des Werts der Einheit V Eingangsvariablen, die von den Messmitteln 14 geliefert werden, berechnet das Modell ML eine Schätzung W_e der von der industriellen Einheit verbrauchten elektrischen Leistung.
Bei einem dritten Schritt LE3 ist es dann möglich, einen Indikator zu berechnen, der energetischen Rate TE genannt wird und dem Quotienten W/W_e entspricht.
Bei einem vierten Schritt LE4 wird der Indikator TE mit mindestens einem bestimmten Schwellenwert S verglichen. Wenn der Indikator TE diesen Schwellenwert überschreitet, wird ein Überverbrauch erfasst. Ebenso kann ein Unterverbrauch durch Vergleichen mit einem Unterverbrauchsschwellenwert erfasst werden.
Bei einem fünften Schritt LE5 kann ein Alarm bei energetischem Überverbrauch abgegeben werden.
Das Modell ML erlaubt es daher, monatlich eine Schätzung der energetischen Leistung zu erzielen, das heißt eine Unterverbrauchs- oder Überverbrauchsdiagnose im Vergleich zu durchgeführten Beobachtungen, deren Modell das Lernen berücksichtigt.
Das Modell ML berücksichtigt die verschiedenen Einstellungen und Konfigurationen der Ausstattungen des Werks nicht, denn es ist linear.
Seine Präzision ist daher durchschnittlich, aber sein Einrichten ist einfach.
Der Wert des Indikators der energetischen Rate TE liegt im Allgemeinen nahe bei Eins.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform weist das Prüfsystem SC die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform und auf 2 auf.
Bei dieser zweiten Ausführungsform ist das von den Rechenmitteln 16 verwendete Modell jedoch ein nicht lineares Modell MNL, das gemäß Varianten mindestens ein Neuronennetz oder Werkzeuge zur lokalen Regression aufweist, wobei das Modell bei einer Vorab-Lernphase über eine Referenzzeitspanne an realen Daten kalibriert wird.
Die Einheit V der Eingangsvariablen des Modells MNL weist Produktionsauflagen auf, und insbesondere:

– den Durchsatz QN_g ^hp und den Druck PN_g ^hp der Hochdruck-Stickstoffgasproduktion,
– den Durchsatz QO_g ^hp und den Druck PO_g ^hp der Hochdruck-Sauerstoffgasproduktion,
– den Durchsatz QOg^mp, den Druck PO_g ^mp und die Reinheitsrate PPO_g ^mp der Mitteldruck-Sauerstoffgasproduktion,
– den Durchsatz QAir und den Druck PAir der Druckluftproduktion,
– den Durchsatz QN_l, der in die Lagermittel der Flüssigstickstoffproduktion eingeht,
– den Durchsatz QO_l, der in die Lagermittel der Flüssigsauerstoffproduktion eingeht,

Umweltparameter, insbesondere:

– den Luftdruck P_a
– die Raumtemperatur T_a

– den Stickstoffverdampfungsdurchsatz QN_v
– den Sauerstoffverdampfungsdurchsatz QO_v
– den Sauerstoffableitdurchsatz ins Freie QO_Air

Unter Berücksichtung der oben genannten Eingangsvariablen berechnet das Modell eine Schätzung der von der industriellen Einheit verbrauchten elektrischen Leistung.
Ferner werden zusätzliche Messungen in Zusammenhang mit der Konfiguration der Ausstattungen ausgeführt, insbesondere:

– die Gebrauchsvariablen UC_v der Kompressoren mit variablem Durchsatz,
– die Gebrauchsvariablen UC_F der Kompressoren mit stationärem Durchsatz,
– die Gebrauchsvariablen UP der Pumpen,
– die Gebrauchsvariablen UO der Säulen.

Jede Gebrauchsvariable für eine bestimmte Ausstattung kann zwei Werte annehmen, die dem Betrieb oder dem Stillstehen der betreffenden Ausstattung entsprechen.
Es werden auch Messungen in Zusammenhang mit den Einstellungen der Ausstattungen ausgeführt, insbesondere:

– die Durchsätze QC_v der Kompressoren mit variablem Durchsatz
– die Durchsätze QP der Pumpen
– die Durchsätze QO der Säulen.

Die Einheit CR der Konfigurations- und Einstelldaten der oben genannten Ausstattungen wird in den Speichermitteln 15 gespeichert.
Bei der Lernphase werden die folgenden Schritte in bestimmten Zeitintervallen ausgeführt.
Bei einem ersten Schritt werden alle Daten in Zusammenhang mit dem Zustand der industriellen Einheit von den Messmitteln 14 geliefert: der Wert der Einheit V der Eingangsvariablen sowie die Einheit CR der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen und der Verbrauch W während einer Referenzzeitspanne, die in den Speichermitteln gespeichert sind.
Bei einem zweiten Schritt werden von den gespeicherten Daten die Einheit der Betriebspunkte, das heißt der gegebenen Kombinationen von Werten der Einheit V der Eingangsvariablen nach dem besten Verbrauch W für jeden für ihnen durchsucht, und um eine Assoziation ASSO zwischen den Werten der Einheit V und diesem besten Verbrauch W zu bilden, wobei die Einheit der Assoziationen die Kalibrierparameter des Modells MNL bilden.
Zu jeder Assoziation ASSO wird die Einheit CR der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen, die es erlaubt hat, diesen optimalen Verbrauch zu erzielen, hinzugefügt.
Die Einheit der Assoziationen ASSO, die so gebildet wird und die die Kalibrierparameter des Modells darstellt, wird in einer spezifischen Datei FS in den Speichermitteln gespeichert.
Die Konfiguration der Ausstattungen und ihre Einstellungen, die einem besten energetischem Verbrauch entsprechen, die wir CR+ nennen, kann daher während einer Prüfphase in Echtzeit wieder gefunden werden.
Beim Gebrauch des Prüfsystems in einer Prüfphase der energetischen Leistungen werden die folgenden Schritte wie in 4 dargestellt ausgeführt.
Bei einem ersten Schritt NLE1 werden alle Daten in Zusammenhang mit dem Zustand der industriellen Einheit von den Messmitteln 14 geliefert: der Wert der Einheit V der oben genannten Eingangsvariablen sowie die Einheit CR der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen sowie der Verbrauch W.
Bei einem zweiten Schritt NLE2 und unter Berücksichtigung des Werts der Einheit V der oben genannten Eingangsvariablen, der von den Messmitteln 14 geliefert wird, berechnet das Modell MNL eine Schätzung W_e+ der von der industriellen Einheit verbrauchten elektrischen Leistung, die einem beobachteten besten Verbrauch entspricht.
Bei einem dritten Schritt NLE3 ist es dann möglich, den Wert des Indikators der energetischen Rate TE₊, der dem Quotienten W/W_e+ entspricht, zu berechnen.
Bei einem vierten Schritt NLE4 wird der Wert des Indikators TE₊ mit mindestens einem bestimmten Schwellenwert S verglichen. Wenn der Indikator TE₊ diesen Schwellenwert überschreitet, wird ein Überverbrauch erfasst. Ebenso kann ein Unterverbrauch durch Vergleichen mit einem Unterverbrauchsschwellenwert erfasst werden.
Bei einem fünften Schritt NLE5 kann im Fall des energetischen Überverbrauchs ein Alarm abgegeben werden.
Bei einem sechsten Schritt NLE6 liefert das Modell MNL im Vergleich zu der Schätzung We₊ des besten erzielten Verbrauchs und der Einheit der Werte der Eingangsvariablen V die Einheit CR+ von Konfigurations- und Einstelldaten der dazugehörenden Ausstattungen.
Bei einem siebten Schritt NLE7 wird dem Benutzer diese Einheit CR₊ von Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen, die das Verbessern des Verbrauchs erlaubt, vorgeschlagen mit:

– der Liste der empfohlenen Ausstattungen aus den Kompressoren 2, den Pumpen 3 und den Säulen 4, was darauf hinausläuft, die empfohlenen Ein-/Auswerte der Gebrauchsvariablen UC_v, UC_F, UP, UO anzugeben und
– die Schätzung der dazugehörenden Durchsatzeinstellungen QC_v, QP, QO für die Ausstattungen bei Bedarf für die Kompressoren 2 mit variablem Durchsatz, die Pumpen 3 und die Säulen 4.

Eine Zusammenfassung der Änderungen, die zum Erreichen einer Konfiguration und der gegebenen Einstellungen CR₊ im Vergleich zu der laufenden Konfiguration und den laufenden Einstellungen CR eingeführt werden, kann ebenfalls geliefert werden und zeigt die Ausstattungen an, die zu stoppen oder zu starten sind, sowie die eventuellen durchzuführenden Durchsatzeinstellungen, und dies unter Identifizieren der Unterschiede zwischen der laufenden Konfiguration und den laufenden Einstellungen CR und der vorgeschlagenen Konfiguration CR₊.
Das Verfahren wird in Echtzeit umgesetzt, wobei die Messungen von Messmitteln 15 ununterbrochen ausgeführt werden.
Das Umsetzen dieses Verfahrens und des Prüfsystems SC erlaubt es bei dieser Ausführungsform in Echtzeit, eine automatische Beurteilung der energetischen Leistung zu erzielen, das heißt eine Unterverbrauchs- oder Überverbrauchsdiagnose im Vergleich zu den vergangenen Beobachtungen.
Die Einheiten Konfigurations- und Einstelldaten CR₊, die bei Lernphasen registriert wurden, entsprechen einem Energieverbrauchsminimum mit gegebenen Eingangsvariablen V.
Als Variante ist es möglich, dem Bediener bei Überverbrauch mehrere aufgezeichnete Konfigurations- und Einstelldaten CR₊ vorzuschlagen.
Es ist daher möglich, einfache Änderungen vorzuschlagen, die jedoch zu einem geringen Energiegewinn führen, und komplexe Änderungen, die zu höheren Gewinnen führen.
Das Modell erlaubt es auch, eine Schätzung des potenziellen Energieverbrauchsgewinns bei Durchführen einer Änderung zu erzielen.
Anders als der Indikator der energetischen Rate TE der ersten Ausführungsform ist der Wert der energetischen Rate TE₊ der zweiten Ausführungsform allgemein größer als Eins, denn das Modell stellt den in der Vergangenheit unter den gleichen Bedingungen beobachteten besten Verbrauch dar. Diese Rate wird geringer als Eins, wenn der Verbrauch kleiner ist als der in der Vergangenheit festgestellte. Ein Neulernen kann daher ausgeführt werden, um die Einheit CR laufender Konfigurations- und Einstelldaten zu berücksichtigen.
Es ist daher möglich, das System SC als Hilfswerkzeug für die Beschlussfassung in Echtzeit zu verwenden, um die Bediener beim Einstellen und Konfigurieren zu unterstützen, um eine zumindest gleich gute Einstellung wie in der Vergangenheit zu erzielen.
Bei dieser Ausführungsform sowie auch bei der vorhergehenden ist es erforderlich, eine Lernphase über eine anfängliche Referenzzeitspanne auszuführen, und man kann ein neues Lernen nach einer bestimmten Gebrauchsdauer des Systems vornehmen.
Gemäß einer Variante erfolgt ein Neulernen nach einer bestimmten Gebrauchsdauer des Systems SC. Es ist insbesondere möglich, ein automatisches Lernen in regelmäßigen Zeitintervallen auszuführen. Zum Beispiel ein Neulernen alle Monate auf einer Lernbasis, die die Daten enthält, die im Laufe der zwölf Monate vor dem Neulernen in den Speichermitteln 15 aufgezeichnet wurden, oder auch ein monatliches Neulernen auf einer Lernbasis mit wachsender Größe, die alle Daten seit der letzten größeren technischen Änderung des Werks bis zum Datum des Neulernens enthält.
Gemäß einer Variante ist die industrielle Einheit, für die die energetische Leistung geprüft wird, nicht mehr die Lufttrenneinheit insgesamt, sondern nur ein Kom pressoraggregat für Sauerstoff- oder Stickstoffprodukt oder Luft.
In diesem Fall weist die Einheit V Eingangsvariablen Folgendes auf:

– den Durchsatz und den Druck des von dem Ausstattungsaggregat des Typs Kompressoren 2 erzeugten Gases,
– den Druck und die Temperatur stromaufwärts der Kompressoren 2.

Die Einheit CR der Konfigurations- und Einstelldaten weist die Konfiguration der Ausstattungen und ihre Durchsatzeinstellung auf, und die verbrauchte elektrische Leistung W ist die des Aggregats von Kompressoren 2.
Gemäß einer weiteren Variante ist die industrielle Einheit, für die die energetische Leistung geprüft wird, nicht mehr die Lufttrenneinheit insgesamt, sondern nur ein Verflüssiger 8.
In diesem Fall weist die Einheit V der Eingangsvariablen Folgendes auf:

– den flüssigen Durchsatz an Produkt N_L, der aus dem Verflüssiger 8 kommt,
– den Druck und die Temperatur des in den Verflüssiger 8 eintretenden Gases.

Die Einheit CR der Konfigurations- und Einstelldaten weist spezifische Daten des Verflüssigers auf, nämlich den Druck des Zyklus, die Temperatur der Flüssigkeit und den Recyclingdurchsatz, und die verbrauchte elektrische Leistung W ist die des Verflüssigers 8.
Es ist klar, dass sich die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, die beispielhaft und nicht einschränkend gegeben werden; sie umschließt im Gegenteil alle Varianten im Rahmen der folgenden Patentansprüche.

Claims

Verfahren zum Prüfen der energetischen Leistungen einer industriellen Einheit oder eines Teils dieser, bei welchem: man den Wert einer Einheit (V) von Variablen in Zusammenhang mit der Produktion der industriellen Einheit und in Zusammenhang mit der Umwelt sowie den Wert einer Größe, die die energetische Leistung (W) darstellt, misst, man unter Verwenden eines statistischen Modells (ML, MNL), das bei einer Lernphase über eine Referenzzeitspanne kalibriert wird, ausgehend von den Werten der Einheit (V) Variablen in Zusammenhang mit der Produktion der industriellen Einheit (ASU) und der Umwelt berechnet, wobei eine Schätzung (W_e) der Größe die energetische Leistung darstellt, man den Wert eines Indikators (TE, TE₊) energetischer Leistung ausgehend von den gemessenen Werten (W) und geschätzten Werten (W_e) der Größe, die die energetische Leistung darstellt, bestimmt, man den Wert dieses Indikators mit mindestens einem bestimmten Schwellenwert (S) vergleicht, um ein Abweichen der energetischen Leistungen zu erkennen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für die energetische Leistung repräsentative Größe die verbrauchte elektrische Leistung (W) der industriellen Einheit ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Bediener bei Energieüberverbrauch eine Warnung ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Indikator (TE, TE₊) energetischer Leistung als das Verhältnis des gemessenen Werts (W) zu dem geschätzten Wert (W_e) der Größe, die die energetische Leistung darstellt, definiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das statistische Modell des linearen Typs (ML) ist, das insbesondere durch lineare Regression an Daten der Lernphase erzielt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das statistische Modell des nicht linearen Typs (MLN) ist, das insbesondere mindestens ein Neuronennetz oder Werkzeuge zur lokalen Regression aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Lernphase die besten Betriebspunkte, die der besten energetischen Leistung (W) entsprechen, die in Zusammenhang mit jedem gegebenen Wert der Einheit (V) der Eingangsvariablen beobachtet wird, in dem Modell (MNL) berücksichtigt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Modell (MNL) jede Assoziation (ASSO) zwischen einem gegebenen Wert der Einheit (V) der Eingangsvariablen und der besten energetischen Leistung (W), die einem Betriebspunkt entspricht, auch die Einheit (CR) der Konfigurations- und Einstelldaten der zu diesem Betriebspunkt gehörenden Ausstattungen aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennen eines Überverbrauchs das Modell (MML) eine Einheit (CR₊) gelernter Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen liefert, die es erlaubt haben, die beste energetische Leistung (W_e+) für den laufenden Wert der Einheit (V) der Eingangsvariablen zu erzielen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (V) der Eingangsvariablen Folgendes aufweist: – den Luftdruck (P_a) und die Raumtemperatur (T_a), – die Produktionsdurchsätze (QN_g ^hp, QO_g ^hp, QO_g ^mp, QAir, QN_l, QO_l) der Einheit, – die Produktionsdrücke des Werks (PN_g ^hp, PO_g ^hp, PO_g ^mp, PAir), – die Produktionsgehaltsdaten (PPO_g ^mp), – die Verdampfungsdurchsätze (QN_v, QN_o) der Flüssigkeiten und des Ableitens ins Freie der Gase, wobei die Einheit (CR) der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen die Konfiguration der Ausstattungen und ihre Durchsatzeinstellung aufweist, und die energetische Leistung (W) die der industriellen Einheit insgesamt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (V) der Eingangsvariablen Folgendes aufweist: – den Durchsatz und den Druck des Gases, das von einem Ausstattungsaggregat des Typs Kompressoren (2) erzeugt wird, – den Druck und die Temperatur stromaufwärts der Kompressoren (2), wobei die Einheit (CR) der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen die Konfiguration der Ausstattungen und ihre Durchsatzeinstellung aufweist, und die energetische Leistung (W) die des Kompressorenaggregats (2) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (V) der Eingangsvariablen Folgendes aufweist: – den flüssigen Produktdurchsatz (N_L), der aus einem Verflüssiger (8) hervorgeht, – den Druck und die Temperatur des Gases, das in den Verflüssiger (8) eintritt, wobei die Einheit (CR) der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen den Druck des Zyklus, die Temperatur der Flüssigkeit und den Recyclingdurchsatz aufweist und die energetische Leistung (W) die des Verflüssigers (8) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (CR) der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen (2, 3, 4) der industriellen Einheit mindestens eine Gebrauchsvariable einer Ausstattung (2, 3, 4) aufweist, die ihren Betriebs- oder Stillstandszustand (UC_F, UP, UO) anzeigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (CR) der Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen (2, 3, 4) der industriellen Einheit mindestens einen Einstellwert einer Ausstattung (2, 3, 4), insbesondere eine Durchsatzeinstellung (QC_v, QP, QO) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (CR₊) gelernter Konfigurations- und Einstelldaten der Ausstattungen, die es erlaubt hat, die beste energetische Leistung (W_e+) für den laufenden Wert der Einheit (V) der Eingangsvariablen zu erzielen, dem Benutzer vorgeschlagen wird mit: – der Liste der empfohlenen Ausstattungen (2, 3, 4) unter Einsatz der Ein-/Auswerte der registrierten Gebrauchsvariablen (UC_V, UC_F, UP, UO) und – der Schätzung der Einstellungen (QC_V, QP, QO) für die Ausstattungen (2, 3, 4), falls erforderlich.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Liste der Änderungen, die eingeführt werden, um eine gegebene Konfiguration und Einstellungen der Ausstattungen (CR₊) im Vergleich zu der laufenden Konfiguration und den laufenden Einstellungen (CR) zu erreichen, geliefert wird, die die Ausstattungen (2, 3, 4) anzeigt, die zu stoppen oder zu starten sind, sowie die eventuell durchzuführenden Einstellungen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Echtzeit umgesetzt wird, wobei die Messungen ununterbrochen ausgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Neukalibrieren mit vorausbestimmter Häufigkeit oder auf Anfrage eines Bedieners durchgeführt wird, um neue Lerndaten zu integrieren.
System zum Prüfen der energetischen Leistungen einer industriellen Einheit, Folgendes aufweisend: – Messmittel (14) in der industriellen Einheit, – Speichermittel (15), die das Aufzeichnen der entsprechenden Daten erlauben, – Rechenmittel (16), – Mittel zum Informieren eines Bedieners (17), – Netzkommunikationsmittel, die die Bauteile des Prüfsystems verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner Mittel zum Umsetzen der Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 aufweist.