一种纺织厂压缩空气系统总泄漏量的检测方法与流程

本发明属于压缩空气系统泄漏检测方法技术领域，涉及一种纺织厂压缩空气系统总泄漏量的检测方法。

背景技术

压缩空气具有安全、无公害、调节性能好、输送方便等诸多优点，目前已成为工业领域中最为广泛应用的动力源之一，同时压缩空气也是最为昂贵的能源之一，其能耗在大多数工厂中约占全部能耗的30％到40％，甚至高达50％。

随着纺织自动化程度的提高，压缩空气在纺织厂的使用越来越普遍。喷气织机、自动络筒机、自动落纱机等设备的压缩空气消耗量很大并且逐年递增，空压站成为继细纱车间的第二能源消耗大户。

泄漏是纺织厂压缩空气系统中一个常见的浪费现象，主要发生在过滤器、调压箱、储纬器、气路、电磁阀、螺纹连接及管网节点等各处。泄漏量常占到系统产气量的20％到40％，管理不善的工厂甚至可能高达50％。以一个孔径为4.5mm的小孔为例，在管道供气压力为0.6mpa(表压)的情况下，企业一年为该小孔泄漏的压缩空气所支付的电费达31200元(系统一年运行时间按8000h计，电费价格按0.6元/(kw·h)计)，除了浪费能源以外，系统泄漏还会导致其它运行损失，如压力下降，使气动工具低效率运行，对生产造成不利的影响，而压力降低，驱动设备需要更频繁的工作，会缩短系统设备(包括空压机组本身)的使用寿命，空压机运行时间增加还会导致额外的维护保养要求，增大计划外停机时间，更为重要的是，泄漏会导致空压机容量不必要的增加，进而导致空压机运行成本的上升。

因此，正确评估纺织企业压缩空气系统的泄漏情况对于提高压缩空气系统运行效率，提高系统供气可靠性和降低产品单耗具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种纺织厂压缩空气系统总泄漏量的检测方法，能合理准确的检测压缩空气系统的总泄漏量，有效帮助纺织企业正确评估纺织压缩空气系统的泄漏情况。

本发明所采用的技术方案是，一种纺织厂压缩空气系统总泄漏量的检测方法，首先在空压站检测压缩空气系统的总泄漏量，然后检测各个车间中各个设备的泄漏量，将各个车间中各个设备的泄漏量进行加和，若各个车间中各个设备的泄漏量之和小于等于总泄漏量或两者相差小于等于5％，则认为检测总泄漏量以及各个车间中各个设备的泄漏量为有效数据，若各个车间中各个设备的泄漏量之和大于总泄漏量或两者相差大于5％，则重新在空压站检测压缩空气系统的总泄漏量以及各个车间中各个设备的泄漏量，再次计算，直到满足各个车间中各个设备的泄漏量之和小于等于总泄漏量或两者相差小于等于5％。

本发明的特征还在于，

在空压站检测压缩空气系统的总泄漏量的具体方法为：

步骤一，在纺织厂停产期间，运行一台具加卸载功能的空压机，计算空压机标况下的容积流量qa(m³/min)；

步骤二，记录空压机的运行总时间t总(min)，并利用智能功率表识别空压机的加卸载时间段，计算得到空压机的加载运行时间t加载(min)；

步骤三，计算压缩空气系统的总泄漏量

步骤一中计算空压机标况下的容积流量qa的具体方法为：当空压机出口处预置有流量计或流量传感器时，直接在流量计或流量传感器上读取空压机实际工况下的容积流量q工况，则空压机标况下的容积流量qa为：

其中，qa表示空压机标况下的容积流量(m³/min)，q工况表示空压机实际工况下的容积流量(m³/min)，p工况表示空压机实际工况下出口处的空气压力(kpa)，pg表示当地实际大气压力(kpa)，t工况表示空压机实际工况下出口处的空气温度(℃)。

步骤一中计算空压机标况下的容积流量qa的具体方法为：当空压机出口处没有预置流量计或流量传感器时，利用叶轮风速仪检测空压机入口处的实际空气流速，然后计算空压机实际工况下的容积流量q工况：q工况＝60·s·v，其中，q工况表示实际工况下空压机的容积流量(m³/min)，s表示空压机进口处管道的面积(m²)，v表示用叶轮风速仪检测得到的实际工况下空压机进口处的空气流速(m/s)，则空压机标况下的容积流量qa为：

其中，tg表示实际工况下空压机进口处的空气温度(℃)，pg表示当地实际大气压力(kpa)。

步骤二中利用智能功率表识别空压机的加卸载时间段，计算得到空压机的加载运行时间t加载(min)具体为：使用带有通信功能的智能功率表来实时读取并记录空压机的功率，建立空压机实时运行功率曲线图，若空压机运行总时间为t1到t11，则：

t总＝t11-t1

t加载＝(t2-t1)+(t4-t3)+(t6-t5)+(t8-t7)+(t10-t9)

其中，t总表示空压机的运行总时间(min)，t加载表示空压机的加载运行时间(min)，t1，t3，t5，t7，t9，t11分别表示空压机加载运行的起始时刻，t2，t4，t6，t8，t10分别表示空压机卸载运行的起始时刻。

在检测压缩空气系统的总泄漏量时，用空压站内的多台空压机分别多次检测总泄漏量，然后取平均值即为空压系统总泄漏量。

检测各个车间中各个设备的泄漏量主要包括对细纱车间的气压摇架和自动落纱机、络筒车间的自动络筒机以及织布车间的喷气织机泄露量的检测。

在对各个车间中各个设备的泄漏量进行检测时，将泄漏检测仪并联接入设备的闲置接口检测该设备的压缩空气泄漏量。

在对各个车间中各个设备的泄漏量进行检测时，对每台设备多次测量取平均值作为设备的泄漏量，将车间内各型号设备的泄漏量相加即为整个车间的压缩空气泄漏量。

采用超声波扫描枪和红外热像仪用于对泄漏的定位分析，分别检测细纱车间的气压摇架和自动落纱机、络筒车间的自动络筒机以及织布车间的喷气织机，并对检测到泄漏点位置进行标注。

本发明的有益效果是：

本发明针对纺织厂压缩空气泄漏问题，从整体到局部，先在空压站检测压缩空气系统总泄漏量，再对各个车间各个设备进行压缩空气泄漏检测，通过分析检测结果，并结合纺织厂特性对整体泄漏情况进行准确评估，对纺织企业认识泄漏，进而减少及消除泄漏以满足节能要求具有重要意义。

附图说明

图1是本发明一种纺织厂压缩空气系统总泄漏量的检测方法的流程图；

图2是本发明建立的空压机实时运行功率曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种纺织厂压缩空气系统总泄漏量的检测方法，其流程如图1所示，首先在空压站检测压缩空气系统的总泄漏量，然后检测各个车间中各个设备的泄漏量，将各个车间中各个设备的泄漏量进行加和，若各个车间中各个设备的泄漏量之和小于等于总泄漏量或两者相差小于等于5％，则认为检测总泄漏量以及各个车间中各个设备的泄漏量为有效数据，若各个车间中各个设备的泄漏量之和大于总泄漏量或两者相差大于5％，则重新在空压站检测压缩空气系统的总泄漏量以及各个车间中各个设备的泄漏量，再次计算，直到满足各个车间中各个设备的泄漏量之和小于等于总泄漏量或两者相差小于等于5％。

在空压站检测压缩空气系统的总泄漏量的具体方法为：

步骤一，在纺织厂停产期间，运行一台具加卸载功能的空压机，计算空压机标况下的容积流量qa(m³/min)；

其中计算空压机标况下的容积流量qa的具体方法为：当空压机出口处预置有流量计或流量传感器时，直接在流量计或流量传感器上读取空压机实际工况下的容积流量q工况，则空压机标况下的容积流量qa为：

其中，qa表示空压机标况下的容积流量(m³/min)，q工况表示空压机实际工况下的容积流量(m³/min)，p工况表示空压机实际工况下出口处的空气压力(kpa)，pg表示当地实际大气压力(kpa)，t工况表示空压机实际工况下出口处的空气温度(℃)；

当空压机出口处没有预置流量计或流量传感器时，可通过检测空压机实时功率和空压机进口处空气流量的方法来评估系统的泄漏量，运行一台具有加卸载功能的空压机，空压机加载运行对压缩空气系统管路充注空气，空压机功率不断上升直到储气罐的压力达到设定的卸载气压时，空压机进行卸载运行，空压机功率不断下降直到平稳运行，由于管路中存在泄漏，储气罐的压力不断降低，当压力低于设定的加载压力时，空压机再次加载运行，使储气罐加压，这一过程往复进行。在空压机的加卸载过程中，压缩空气系统的泄漏量等于空压机加载过程中向压缩空气系统管路中充注的空气量，所以可通过检测空压机加载运行时间及空压机进口处空气流量来计算压缩空气系统的总泄漏量。

当空压机出口处没有预置流量计或流量传感器时，利用叶轮风速仪检测空压机入口处的实际空气流速，然后计算空压机实际工况下的容积流量q工况：q工况＝60·s·v，其中，q工况表示实际工况下空压机的容积流量(m³/min)，s表示空压机进口处管道的面积(m²)，v表示用叶轮风速仪检测得到的实际工况下空压机进口处的空气流速(m/s)，由于空气在管道内流速不均匀，测定流速时应在空压机入口处截面上选定多个测点进行测量，取其平均值作为空压机进口处的空气流速，则空压机标况下的容积流量qa为：

其中，tg表示实际工况下空压机进口处的空气温度(℃)，pg表示当地实际大气压力(kpa)。

步骤二，记录空压机的运行总时间t总(min)，并利用智能功率表识别空压机的加卸载时间段，计算得到空压机的加载运行时间t加载(min)；

其中，利用型号为kkdw9c01的东琦牌智能功率表识别空压机的加卸载时间段，计算得到空压机的加载运行时间t加载(min)具体为：使用带有通信功能的智能功率表来实时读取并记录空压机的功率，如图2所示，建立空压机实时运行功率曲线图，若空压机运行总时间为t1到t11，则：

t总＝t11-t1

t加载＝(t2-t1)+(t4-t3)+(t6-t5)+(t8-t7)+(t10-t9)

其中，t总表示空压机的运行总时间(min)，t加载表示空压机的加载运行时间(min)，t1，t3，t5，t7，t9，t11分别表示空压机加载运行的起始时刻，t2，t4，t6，t8，t10分别表示空压机卸载运行的起始时刻。

原理在于：

分析该空压机运行功率曲线图，现有已知空压机的加卸载由进气控制阀控制，加载运行时进气控制阀打开，空压机进行有效的吸气、压缩与排气，功率上升；而卸载运行时进气控制阀暂时关闭，空压机处于空载运转状态，不吸气也不进行压缩，功率下降直到平稳运行，因此可知空压机的运行是由无数个加卸载过程组成的，取其中一个加卸载过程进行分析，该过程包括加载过程、卸载过程和平稳运行过程，其中加载过程为空压机功率升高的阶段，卸载过程为空压机功率下降的阶段，平稳运行过程为空压机功率恒定的过程。

为识别空压机的加卸载时间段，指定多个连续的加卸载过程为空压机运行总时间，识别其中每个加卸载过程中的加载过程的时间段，将其求和即得到空压机的加载运行时间。

步骤三，空压机加载运行时对压缩空气系统管路充注空气，直到储气罐的压力达到设定的卸载气压时，空压机进行卸载运行，由于管路中存在泄漏，储气罐的压力不断降低，当空气压力低于设定的加载压力时，空压机再次加载运行，这一过程往复进行。因此，在空压机的加卸载过程中，压缩空气系统的泄漏量等于空压机加载过程中向压缩空气系统管路中充注的空气量，由于泄漏发生在空压机加卸载的整个过程，而空压机只有在加载过程中才向压缩空气管路中充注空气，因此可得到下式：

q泄漏·t总＝qa·t加载

其中，q泄漏表示压缩空气系统的泄漏量(m³/min)，所以压缩空气系统总泄漏量可按下式进行计算：

在检测压缩空气系统的总泄漏量时，用空压站内的多台空压机分别多次检测总泄漏量，然后取平均值即为空压系统总泄漏量。

检测各个车间中各个设备的泄漏量主要包括对细纱车间的气压摇架和自动落纱机、络筒车间的自动络筒机以及织布车间的喷气织机泄露量的检测；在对各个车间中各个设备的泄漏量进行检测时，将泄漏检测仪并联接入设备的闲置接口检测该设备的压缩空气泄漏量；在对各个车间中各个设备的泄漏量进行检测时，对每台设备多次测量取平均值作为设备的泄漏量，将车间内各型号设备的泄漏量相加即为整个车间的压缩空气泄漏量；其原理在于：泄漏检测仪不直接测量流量，而是测量气体泄漏所导致的设备内部的压力下降，将泄漏检测仪并联接入设备的闲置接口，确保设备处于加压状态后，关闭供气管路上的截止阀，当设备中发生泄漏时，泄漏检测仪通过压力传感器检测气路中的压力变化，对设备的压缩空气泄漏量进行计算并输出结果。

本发明还采用超声波扫描枪和红外热像仪用于对泄漏的定位分析，分别检测细纱车间的气压摇架和自动落纱机、络筒车间的自动络筒机以及织布车间的喷气织机，并对检测到泄漏点位置进行标注。本发明采用超声波扫描枪和红外热像仪用于对泄漏的定位分析，分别检测细纱车间的气压摇架和自动落纱机、络筒车间的自动络筒机、织布车间的喷气织机，将两种检测方法有机结合，使其优势互补，从而提高检测性能，首先将检测区域细化，从各设备的供气端向使用端逐一进行检测，使用超声波扫描枪和红外热像仪对泄漏点进行确定，检测到泄漏点时对泄漏位置进行标注，以便修复及复检；

超声波扫描枪的原理在于：压缩空气管路发生泄漏时，由于管材与漏点之间存在声学性能差异，这种差异影响超声波传播波形的反射情况和往返时间，超声波信号会发生变化，超声波扫描枪通过分析超声波在被检测工件上传播特性来评估泄漏；

红外热像仪的原理在于：压缩空气管路发生泄漏时，表面温度场会发生变化，压缩空气随泄漏发生整体膨胀，并与环境产生热量交换导致气体温度降低，泄漏量越多，泄漏表面温度越低，使用红外热像仪中的光敏元件接收压缩空气自身向外发射的红外辐射，通过分析红外辐射所携带的特征信息来判断泄漏。

从空压站制备出的压缩空气经过分气缸被送往各个车间，纺织厂使用的压缩空气分为纺部用气和织部用气，其中纺部用气主要用于细纱车间的气动加压和自动落纱、络筒车间的气动打结等功能；织部用气主要用于织布车间的喷气织机的引纬和折边功能。细纱车间的用气设备为气压摇架和自动落纱机，具有用气压力高、用气品质要求不高的特点，并且用气量和所纺纱线号数有关，号数越大，用气量越大；络筒车间的用气设备为自动络筒机，要求气源压力较高，用气量和络筒车间断头率有关，断头率越高，用气量越大；织布车间的用气设备为喷气织机，具有用气压力偏低、用气量大、用气质量要求高的特点，综上所述，由于纺织厂各车间对压缩空气的用气要求不同，泄漏情况也不尽相同。

结合纺织领域压缩空气的使用要求及特性，本发明采用超声波、红外技术和泄漏检测仪结合的方法对泄漏进行检测。其中，超声波和红外技术采用超声波扫描枪和红外热像仪，用于对泄漏的定位分析；泄漏检测仪具有精度高、接入简单、拆卸方便的特点，用于对各个车间及设备的压缩空气泄漏的定量分析。

本发明将泄漏量与泄漏点汇总进行分析，总结泄漏原因，从而帮助其采取相应的修复方案，通过有效检测，帮助纺织企业认识泄漏，进而采取合适的措施减少及消除泄漏以满足节能要求，具有重要意义。