TWI513900B - Control Method of Compressed Air Production in Air Compressor Station - Google Patents

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Description

空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法
本發明為有關一種空氣壓縮系統節能的方法，尤指一種能動態調整空氣壓縮站的壓縮空氣產量的方法。
科技產業的蓬勃發展，令工廠於生產製造上不斷的朝向自動化邁進，所使用的機械設備，於運作上通常有賴於一壓縮空氣來推動，該壓縮空氣則由一空氣壓縮系統提供。
該空氣壓縮系統一般包含有一空氣壓縮機、一冷卻機、一過濾器、一輸送管線等多個主要設備，由此觀之，要製造該壓縮空氣，不僅需經過多個程序，所需消耗的能源亦不可小覷。於「Saidur, R., N. A. Rahim, and M. Hasanuzzaman. "A review on compressed-air energy use and energy savings." Renewable and Sustainable Energy Reviews14.4 (2010): 1135-1153.」一文中，即比較天然氣、蒸氣、電力以及壓縮空氣等各種能源的製造成本，並且得到壓縮空氣是一種製造成本最為昂貴的公用流體的結論。
然而，大多的工廠維持製造該壓縮空氣量在最大的設計量，即使工廠因應市場需求調整產品產量，暫停部分生產線或製程，該壓縮空氣的製造量並未隨之調整，過多的該壓縮空氣直接排放於大氣之中，由於排放該壓縮空氣不會對於環保及工安造成任何危害，不知不覺中，製造多出的該壓縮空氣所消耗的成本，反而成為隱形的浪費，而有改善的必要。
本發明的主要目的，在於解決一般工廠對於壓縮空氣的製造量，未進行有效管控，產生大量且多餘的該壓縮空氣，不僅造成不必要的浪費，還提高產品生產成本的問題。
為達上述目的，本發明提供一種空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法，應用於一工廠的一空氣壓縮站，該空氣壓縮站為供應一供該工廠的一氣動式設備使用的壓縮空氣，該控制方法包含以下步驟：
步驟1：該空氣壓縮站記錄一關於該壓縮空氣於一第一時間供應予該氣動式設備的第一使用量X1 及一第一預測使用量Y1 ；
步驟2：該空氣壓縮站利用一指數權重移動平均法，依據該第一使用量X1 及該第一預測使用量Y1 估算一關於該壓縮空氣預備於一接續該第一時間的第二時間供應予該氣動式設備的第二預測使用量Y2 ；以及
步驟3：該空氣壓縮站依據該第二預測使用量Y2 製造並輸送該壓縮空氣，以供該氣動式設備於該第二時間進行使用；
其中，經由該指數權重移動平均法估算，該第二預測使用量Y2 為：
Y2 = aX1 + (1-a)Y1 ；
其中，a為一權重係數，介於0.6至0.8之間。
如此一來，本發明利用該指數權重移動平均法，以該第一時間的該第一使用量X1 及該第一預測使用量Y1 ，估算於該第二時間所需的該第二預測使用量Y2 ，令該空氣壓縮站能依據該第二預測使用量Y2 適量的製造該壓縮空氣並輸送，避免大量製造多餘的該壓縮空氣而造成不避要的浪費，降低產品生產成本。
1、2、3‧‧‧步驟
X1 ‧‧‧第一使用量
Y1 ‧‧‧第一預測使用量
Y2 ‧‧‧第二預測使用量
圖1，為本發明一實施例的流程示意圖。
有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：
請參閱『圖1』所示，為本發明一實施例的流程示意圖，如圖所示：本發明提供一種空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法，應用於一工廠的一空氣壓縮站，該工廠包含一氣動式設備，該氣動式設備為使用由該空氣壓縮站所供應的一壓縮空氣而進行運作，以輔助該工廠進行生產製造一產品，在此實施例中，該空氣壓縮站包含有複數個壓縮機，該壓縮機為用以生產該壓縮空氣，該控制方法包含以下步驟：
步驟1：該空氣壓縮站記錄關於該壓縮空氣於一第一時間供應予該氣動式設備的一第一使用量X1 以及一於該第一時間所估算的第一預測使用量Y1 ，該第一時間為一過去的區段時間，其時間長度可介於4至8小時之間，但不以此為限制。
步驟2：該空氣壓縮站，利用一指數權重移動平均法(Exponential Weighting Moving Average，EWMA)，依據該第一使用量X1 及該第一預測使用量Y1 估算一關於該壓縮空氣預備於一第二時間供應予該氣動式設備的第二預測使用量Y2 ，該第二時間為接續於該第一時間之後，在此，該第二時間具有一相同於該第一時間的時間長度，同樣介於4至8小時之間，而得以該第一時間的該第一使用量X1 及該第一預測使用量Y1 ，為估算該第二時間的該第二預測使用量Y2 的依據。
該指數權重移動平均法在本實施中，為對於該第一時間實際使用的該第一使用量X1 施以一較大的權重，對於該第一時間所預估而製造的該第一預測使用量Y1 施以一較小的權重，藉此可以依據該第一使用量X1 的變化趨勢，變動性的推算該第二時間所需的該第二預測使用量Y2 。於本實施例中，經由該指數權重移動平均法的估算，該第二預測使用量Y2 可為：
Y2 = aX1 + (1-a)Y1
其中，a為一權重係數，介於0.6至0.8之間，並可依一寬裕容許度進行調整。
步驟3：該空氣壓縮站依據該第二預測使用量Y2 製造並儲存該壓縮空氣，以供該氣動式設備於該第二時間進行使用。在此，該空氣壓縮站具有由該壓縮機所生產關於該壓縮空氣的一目前產量P，該壓縮機包含有複數個已啟動的運作壓縮機以及複數個未啟動的待命壓縮機。
於步驟3之中，當P-bY2 =S>0，其中b為一大於1的裕度係數，在此為介於1.1至1.3之間， bY2 為具裕度(allowance)的該第二預測使用量Y2 ，S為一多餘量。表示該目前產量P大於具裕度的該第二預測使用量Y2 ，該空氣壓縮站需減少產出該壓縮空氣。在此，於已啟動並產出該多餘量的該運作壓縮機之中，其所包含的一高能耗機台以及一低能耗機台，將優先關閉該高能耗機台，減少製造該壓縮空氣以降低該目前產量P，而適量產出具裕度的該第二預測使用量Y2 。
再者，於步驟3之中，當P-bY2 =I<0，其中b為一大於1的裕度係數，在此為介於1.1至1.3之間， bY2 為具裕度的該第二預測使用量Y2 ，I為一不足量。表示該目前產量P小於具裕度的該第二預測使用量Y2 ，該空氣壓縮站需增加產出該壓縮空氣。在此，於未啟動且可產出該不足量的該運作壓縮機之中，其所包含的一高能耗機台以及一低能耗機台，將優先開啟該低能耗機台，增加製造該壓縮空氣以提升該目前產量P，而適量產出具裕度的該第二預測使用量Y2 。
綜上所述，由於本發明利用該指數權重移動平均法，可以依據該第一使用量的變化趨勢，變動性的估算於該第二時間所需的該第二預測使用量，令該空氣壓縮站能依據該第二預測使用量適量的製造該壓縮空氣並輸送，避免大量製造多餘的該壓縮空氣而造成不避要的浪費，降低產品的生產成本，再者，本發明更依據所計算出的該多餘量或是該不足量，分別優先關閉該高能耗機台或是優先啟動該低能耗機台，以達到節能的效果，因此本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。
以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。
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國外寄存資訊【請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記】
1、2、3‧‧‧步驟

Claims (7)

  1. 【第1項】
    一種空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法，應用於一工廠的一空氣壓縮站，該空氣壓縮站為供應一供該工廠的一氣動式設備使用的壓縮空氣，該控制方法包含以下步驟：
    步驟1：該空氣壓縮站記錄一關於該壓縮空氣於一第一時間供應予該氣動式設備的第一使用量X1 及一第一預測使用量Y1 ；
    步驟2：該空氣壓縮站利用一指數權重移動平均法，依據該第一使用量X1 及該第一預測使用量Y1 估算一關於該壓縮空氣預備於一接續該第一時間的第二時間供應予該氣動式設備的第二預測使用量Y2 ；以及
    步驟3：該空氣壓縮站依據該第二預測使用量Y2 製造並輸送該壓縮空氣，以供該氣動式設備於該第二時間進行使用；
    其中，經由該指數權重移動平均法估算，該第二預測使用量Y2 為：
    Y2 = aX1 + (1-a)Y1 ；
    其中，a為一權重係數，介於0.6至0.8之間。
  2. 【第2項】
    如申請專利範圍第1項所述的空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法，其中該第一時間與該第二時間具有一相同的時間長度。
  3. 【第3項】
    如申請專利範圍第2項所述的空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法，其中該時間長度為介於4至8小時。
  4. 【第4項】
    如申請專利範圍第1項所述的空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法，其中該空氣壓縮站具有一目前產量P，於步驟3中，當P-bY2 =S>0時，其中b為一大於1的裕度係數，S為一多餘量，該空氣壓縮站包含有複數個已啟動且產生該多餘量的該壓縮空氣的運作壓縮機，該運作壓縮機包含一高能耗機台以及一相對的低能耗機台，該空氣壓縮站關閉該高能耗機台以減少製造該壓縮空氣。
  5. 【第5項】
    如申請專利範圍第4項所述的空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法，其中該裕度係數為介於1.1至1.3之間。
  6. 【第6項】
    如申請專利範圍第1項所述的空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法，其中該空氣壓縮站具有一目前產量P，於步驟3中，當P-bY2 =I<0時，其中b為一大於1的裕度係數，I為一不足量，該空氣壓縮站包含有複數個未啟動且可產出該不足量的該壓縮空氣的待命壓縮機，該待命壓縮機包含一高能耗機台以及一相對的低能耗機台，該空氣壓縮站開啟該低能耗機台以增加製造該壓縮空氣。
  7. 【第7項】
    如申請專利範圍第6項所述的空氣壓縮站的壓縮空氣產量的控制方法，其中該裕度係數為介於1.1至1.3之間。
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