一种压缩气体分配方法及其系统与流程

1.本技术涉及压缩空气节能管理领域，特别是涉及压缩气体分配方法及其系统。


背景技术：

2.压缩气体是仅次于电力的第二大动力能源，广泛应用于工业领域。在大多数企业中，空压机能源消耗占企业总能源消耗的10％
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35％。压缩气体由空压站的空压机制备，经前处理后再经压缩气体管网送入车间，供应各用气末端设备。
3.通常用气设备的数量多，如果对所有用气设备进行分别计量，会增加较多的计量成本，并且，用气设备的连接管道管径较小、多为脉冲用气，不便于安装压缩气体流量计，计量误差较大。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术的中不利于计算各用气设备分配的压缩气体流量，导致不利于分配计算各用气设备的能耗及费用等技术问题，本技术提供了一种压缩气体分配方法及其系统。
5.为解决上述问题，本技术实施例提供了一种压缩气体分配方法，压缩气体分配方法应用于压缩气体分配系统，所述压缩气体分配系统包括多个用气设备和空压装置，所述空压装置用于产生压缩气体，所述分配方法包括：获取所述空压装置传输至所述多个用气设备的压缩气体的总流量；从所述多个用气设备选取代表用气设备，获取所述代表用气设备所需压缩气体的平均流量；获取所述多个用气设备的用气时间，基于所述用气时间以及所述平均流量得到每个所述用气设备的累积流量，并基于所述累积流量将所述总流量分配至每个所述用气设备。
6.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种压缩气体分配系统，包括多个用气设备、空压装置以及控制装置，所述空压装置用于产生压缩气体，所述控制装置用于控制所述压缩气体分配系统实现上述的压缩气体分配方法。
7.与现有技术相比，本技术的压缩气体分配方法包括应用于压缩气体分配系统，压缩气体分配系统包括多个用气设备和空压装置，空压装置用于产生压缩气体，分配方法包括：获取空压装置传输至多个用气设备的压缩气体的总流量，从多个用气设备选取代表用气设备，获取代表用气设备所需压缩气体的平均流量，获取多个用气设备的用气时间，基于用气时间以及平均流量得到每个用气设备的累积流量，并基于累积流量将总流量分配至每个用气设备。由此，通过上述方式，可以只需要对代表用气设备的用气进行计量，便可得到多个用气设备的累积流量，减少计量成本，同时可以基于累积流量分配压缩气体，利于根据压缩气体的分配结果将压缩气体能耗指标分解到生产班组、机台及个人，以便于加强能耗管理，及时采取节能控制措施减少压缩气体浪费。
8.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本技术。
附图说明
9.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
10.图1是本技术提供的压缩气体分配方法的一实施例的流程示意图；
11.图2是本技术提供的图1所示的步骤s103的一实施例的流程示意图；
12.图3是本技术提供的图1所示的步骤s102的一实施例的流程示意图；
13.图4是本技术提供的压缩气体分配系统的一实施例结构示意图；
14.图5是本技术提供的控制装置的一实施例结构示意图。
具体实施方式
15.下面结合附图和实施例，对本技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本技术，但不对本技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本技术的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
16.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例相结合。
17.本技术的描述中，需要说明书的是，除非另外明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械来能接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间隔相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况连接上述属于在本技术的具体含义。
18.本技术中提供的压缩气体分配方法应用于压缩气体分配系统，压缩气体分配系统包括多个用气设备和空压装置，空压装置用于产生压缩气体。
19.空压装置和多个用气设备通过管路连接，空压装置产生压缩气体后，经过管路将压缩气体传输至需要使用压缩气体的用气设备中。空压装置可以为空压站中的空压机，空压机吸收气体，并进行处理后形成符合使用条件的压缩气体。其中，气体可以包括空气或其他符合实际使用条件的气体。用气设备包括电磁阀、流体控制阀、气缸、快速接头以及气动螺丝刀等等，只要在运作中需要使用到压缩气体的设备，均可为本技术所称的用气设备。
20.在实际应用中，即便是在某一个工作空间的同一生产线中，用气设备的数量也非常多，少则几百个，多则几千个，而如果对每个用气设备的用气量进行计算，无疑会增加较多的成本，并且用气设备多为脉冲用气，其连接的管径通常较小，不便于安装压缩气体的流量检测装置，即便在管径较小的用气设备处安装流量检测装置，其同样存在较大的误差。此外，如果在不清楚用气设备的用气量的状况下，不利于分配计算各用气设备的能耗及费用，也不利于通过压缩气体能耗指标分解到班组、能耗对标等。
21.为解决现有技术中存在的至少一技术问题，本技术提供了一种压缩气体分配方法，参见图1，图1是本技术提供的压缩气体分配方法的一实施例的流程示意图。如图1所示，
本技术提供的压缩气体分配方法可包括以下步骤s101
‑
s103，具体地：
22.步骤s101：获取空压装置传输至多个用气设备的压缩气体的总流量。
23.空压装置产生压缩气体之后，需要将压缩气体传输至各个需要使用压缩气体的用气设备。在一应用场景中，空压装置与多个用气设备之间可以通过一根总管和多个支管连接，总管连接空压装置，支管一端连接用气设备，另一端连接总管，从空压装置产生的压缩气体先通过总管，然后分别从对应的支管经过进入用气设备。由此，可以通过在总管或空压装置的气体出口处设置采集模块，通过采集模块获取空压装置在传输至多个用气设备的压缩气体的总流量。具体地，可以获取空压装置在某一段时间段内传输的压缩气体总流量，例如某一端时间段可以包括10分钟、15分钟或30分钟等。
24.进一步地，获取空压装置传输至多个用气设备的压缩气体的总流量(步骤s101)的步骤包括：获取压缩气体的总压缩流量、压力、温度以及瞬时流量。基于理想气体状态方程计算得到压缩气体在标准状况下的总流量。
25.在本实施例中，可以通过将空压装置传输至用气设备的压缩气体的总流量转换为标准状况下的总流量，以便于对后续压缩气体的总流量的合理分配。理想气体状态方程为：(p1*q1)/t1＝(p*q)/t。其中，p1为标准状况下的空气压力，约等于101.325kpa；q1为压缩气体在标准状况下的总流量；t1为标准状况下的空气温度，约等于273.15k；p为实测压力，q为实测总流量，t为实测温度。
26.在一实际应用中，以获取空压装置在10分钟内传输的压缩气体总流量时间为例，当实测总流量约等于19.35m3，实测压力约等于658kpa，实测温度为298.15k，由此，基于理想气体状态方程可以计算得到压缩气体在标准状况下的总流量约等于115.12nm3。
27.步骤s102：从多个用气设备选取代表用气设备，获取代表用气设备所需压缩气体的平均流量。
28.用气设备的数量较多，在本实施例中，只需要从多个用气设备中选取代表用气设备，通过获取代表用气设备的平均流量，以作为所有用气设备的平均流量，相当于现有技术中为每个用气设备的用气量进行计算，可以较少计量成本，提高运算速率，提高工作效率。
29.其中，可以根据实际情况从多个用气设备中选取代表用气设备，代表用气设备可以为一个或多个。例如，可以选取类型较多的多个用气设备中的一个或多个用气设备作为代表用气设备，或者，选择功率大小处于中位数的一个或多个用气设备作为代表用气设备。
30.其中，平均流量可以是代表用气设备所需压缩气体在某一时间段内的平均流速，且该平均流速可以是处于标准状态下的平均流速，以便于对后续压缩气体的总流量的合理分配。
31.步骤s103：获取多个用气设备的用气时间，基于用气时间以及平均流量得到每个用气设备的累积流量，并基于累积流量将总流量分配至每个用气设备。
32.在每个用气设备处均可以单独设置一个计时模块，通过计时模块检测每个用气设备在某一时间段内的用气时间，然后将用气时间乘以每个代表用气设备的平均流量，即可得到每个用气设备在某一时间段内的累积流量。
33.在得到每个累积流量之后，即可将总流量合理分配至每个用气设备。具体地，步骤s103可以包括：计算每个用气设备的累积流量之和，分别计算每个用气设备的累积流量对应累积流量之和的占比，基于占比将总流量分配至每个用气设备。
34.在得到每个用气设备的累积流量之后，将所有用气设备在某一时间段内的累积流量相加，得到每个用气设备的流量之和。并且分别将所有的用气设备在某一时间段内的累积流量除以对应的累积流量之和，即可得到每个用气设备的累积流量对应累积流量之和的占比，且每个占比之和等于整数1，将每个用气设备的用气占比乘以压缩气体的总流量，即可基于占比将总流量合理地分配至每个用气设备。
35.因此，在本实施例中，可以只需要对代表用气设备的用气进行计量，便可得到多个用气设备的累积流量，减少计量成本，同时可以基于累积流量分配压缩气体，利于根据压缩气体的分配结果将压缩气体能耗指标分解到生产班组、机台及个人，以便于加强能耗管理，及时采取节能控制措施减少压缩气体浪费。
36.参见图2，图2是本技术提供的图1所示的步骤s103的一实施例的流程示意图。如图2所示，步骤s103中获取代表用气设备所需压缩气体的平均流量的步骤可包括以下步骤s201
‑
s203，具体地：
37.步骤s201：从代表用气设备的第一预设时间段内获取通气时间。
38.代表用气设备处可以设有计时模块，通过计时模块检测代表用气设备的在第一预设时间段内的通气时间。在一应用场景中，第一预设时间段可以为10分钟，在10分钟内检测到代表用气设备通气时间为120秒。
39.步骤s202：获取代表用气设备在第一预设时间段内获取的压缩气体的代表总流量。
40.可以在每个代表用气设备连接的管路上设置采集模块，通过采集模块获取代表用气设备中在第一预设时间段内获取的压缩气体的代表总流量。其中，代表总流量可以是在标准状况下的代表总流量，具体地，步骤s202可以包括：获取代表用气设备所需压缩气体的代表总压缩流量、压力、温度以及瞬时流量，基于理想气体状态方程计算得到代表用气设备在标准状况下的代表总流量。
41.理想气体状态方程为：(p1*q1)/t1＝(p*q)/t。其中，p1为标准状况下的空气压力，约等于101.325kpa；q1为压缩气体在标准状况下的总流量；t1为标准状况下的空气温度，约等于273.15k；p为实测压力，q为实测累积流量，t为实测温度。可以基于实际检测的各项参数得到代表用气设备在标准状况下的代表总流量。
42.步骤s203：将代表总流量除以通气时间，得到平均流量。
43.在一应用场景中，第一预设时间段可以为10分钟，在10分钟内检测到代表用气设备通气时间约为120秒，并且，代表用气设备在第一预设时间段内获取的压缩气体的代表总流量约为4.5nm3，此时可以将代表总流量4.5nm3除以通气时间120秒得到平均流量约为0.038nm3/s。
44.参见图3，图3是本技术提供的图1所示的步骤s102的一实施例的流程示意图，如图3所示，步骤s102中从多个用气设备选取代表用气设备的步骤可包括以下步骤s301
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s302，具体地：
45.步骤s301：基于预设条件将多个用气设备划分成多个用气种类。
46.预设条件包括用气设备的功能或功率。例如，用气设备可以按照功能分为气动控制元件、气动执行元件、气动辅助元件三大种类。按照功率可以分为高功率用气设备和低功率用气设备。
47.步骤s302：从每个用气种类中选取用气设备作为代表用气设备。
48.可以根据实际情况从每个用气设备中选取代表用气设备，每个种类中的代表用气设备可以为一个或多个。例如，当将多个用气设备按照功能划分为气动控制元件、气动执行元件、气动辅助元件三大种类时，可以分别从三大种类中选取一个或多个代表用气设备，分别作为该三大种类的用气设备的代表用气设备。由此，将所有用气设备进行分类，然后从每个类别的用气设备中选取代表用气设备，能够使得获取的代表用气设备所需压缩气体的平均流量与同种类的用气设备的平均流量更接近，以使得将压缩气体总流量分配至每个用气设备的结果更准确。
49.进一步地，基于用气时间以及平均流量得到每个用气设备的累积流量的步骤可以包括：将相同种类的用气设备的用气时间和代表用气设备的平均流量相乘，以得到每个用气设备的累积流量。
50.在一应用场景中，当用气设备包括多个气枪、多个气缸以及多个冷却模具，且获取空压装置传输至多个用气设备的压缩气体的总流量约等于115.12nm3。
51.从多个气枪中选择一个或多个代表气枪，检测到在10分钟内代表气枪通气时间约为120秒，并且，代表气枪在10分钟内获取的压缩气体的代表总流量约为4.5nm3，此时可以将代表总流量4.5nm3除以用气时间120秒得到平均流量约为0.038nm3/s。其中，多个气枪为5个，第一个气枪在10分钟内的用气时间约为150秒；第二个气枪在10分钟内的用气时间约为130秒；第三个气枪在10分钟内的用气时间约为125秒；第四个气枪在10分钟内的用气时间约为133秒；第五个气枪在10分钟内的用气时间约为59秒。由此，可以分别将每个气枪的用气时间乘以代表气枪的平均流量可以分别得到5个气枪的累积流量分别约为5.63nm3、4.88nm3、4.69nm3、4.99nm3和2.21nm3。
52.从多个气缸中选择一个或多个代表气缸，检测到在10分钟内代表气缸通气时间约为58秒，并且，代表气缸在10分钟内获取的压缩气体的代表总流量约为10.9nm3，此时可以将代表总流量10.9nm3除以用气时间58秒得到平均流量约为0.188nm3/s。其中，多个气缸为5个，第一个气缸在10分钟内的用气时间约为57秒；第二个气缸在10分钟内的用气时间约为59秒；第三个气缸在10分钟内的用气时间约为57秒；第四个气缸在10分钟内的用气时间约为57秒；第五个气缸在10分钟内的用气时间约为58秒。由此，可以分别将每个气缸的用气时间乘以代表气缸的平均流量可以分别得到5个气缸的累积流量分别约为10.71nm3、11.09nm3、10.71nm3、10.71nm3和10.90nm3。
53.从多个冷却模具中选择一个或多个代表冷却模具，检测到在10分钟内代表冷却模具通气时间约为178秒，并且，代表冷却模具在10分钟内获取的压缩气体的代表总流量约为6.3nm3，此时可以将代表总流量6.3nm3除以用气时间178秒得到平均流量约为0.035nm3/s。其中，多个冷却模具为5个，第一个冷却模具在10分钟内的用气时间约为177秒；第二个冷却模具在10分钟内的用气时间约为179秒；第三个冷却模具在10分钟内的用气时间约为178秒；第四个冷却模具在10分钟内的用气时间约为177秒；第五个冷却模具在10分钟内的用气时间约为179秒。由此，可以分别将每个冷却模具的用气时间乘以代表冷却模具的平均流量可以分别得到5个冷却模具的累积流量分别约为6.26nm3、6.34nm3、6.30nm3、6.26nm3和6.34nm3。
54.其中，可以将5个冷却模具的累积流量、5个气枪的累积流量5个气缸的累积流量相
加得到每个用气设备的累积流量之和约为108.1nm3。将每个用气设备的累积流量除以108.1nm3得到每个用气设备的占比，将每个用气设备的占比乘以空压装置传输的总流量115.12nm3，以分别得到5个气枪所分配的流量分别约为6.00nm3、5.20nm3、5.00nm3、5.32nm3和2.36nm3；5个气缸所分配的流量分别约为11.42nm3、11.82nm3、11.42nm3、11.42nm3和11.62nm3；5个冷却模具所分配的流量分别约为6.68nm3、5.75nm3、6.71nm3、6.68nm3和6.75nm3。
55.因此，在本实施例中，可以先将用气设备分类，然后在从不同类别中分别选取代表用气设备，只需要通过检测代表用气设备的气体计量，得到多个用气设备的累积流量，提高获取的多个用气设备的累积流量的准确性。同时可以基于累积流量分配压缩气体，利于根据压缩气体的分配结果将压缩气体能耗指标分解到生产班组、机台及个人，以便于加强能耗管理，及时采取节能控制措施减少压缩气体浪费。
56.参见图4，图4是本技术提供的压缩气体分配系统的一实施例结构示意图。
57.本技术还提供了一种压缩气体分配系统10，包括多个用气设备200、空压装置100以及控制装置300，空压装置100用于产生压缩气体，控制装置300用于控制压缩气体分配系统实现上述任意实施例的压缩气体分配方法。
58.其中，空压装置100和多个用气设备200通过管路连接，空压装置100产生压缩气体后，经过管路将压缩气体传输至需要使用压缩气体的用气设备200中。空压装置100可以为空压站中的空压机，空压机吸收气体，并进行处理后形成符合使用条件的压缩气体。其中，气体可以包括空气或其他符合实际使用条件的气体。用气设备200包括电磁阀、流体控制阀、气缸、快速接头以及气动螺丝刀等等，只要在运作中需要使用到压缩气体的设备，均可为本技术所称的用气设备200。
59.控制装置300用于采集并处理空压装置100和用气设备200的相关数据，并且可以控制空压装置100将压缩气体分配至用气设备200。
60.参见图5，图5是本技术提供的控制装置300的一实施例结构示意图。其中，控制装置300可以包括第一采集模块310、第二采集模块320、第三采集模块330和数据处理装置340。
61.第一采集模块310用于获取空压装置100传输至多个用气设备200的压缩气体的总流量。具体地，第一采集模块310可以包括第一数字流量计和第一通信模块，第一通信模块用于与数据处理装置340建立通信连接，第一数字流量计可以设置于空压装置100的总管或空压装置100的出气口处，通过第一数字流量计获取空压装置100传输至用气设备200的压缩气体的实测总流量、实测压力、实测温度，并通过第一通信模块传输至数据处理装置340。
62.第二采集模块320用于获取代表用气设备所需压缩气体的平均流量。具体地，第二采集模块可以包括第二数字流量计和第二通信模块，第二通信模块用于与数据处理装置340建立通信连接，第二数字流量计可以设置于代表用气设备的管路或气体入口处，通过第二数字流量计获取空压装置100传输至代表用气设备的压缩气体的实测总流量、实测压力、实测温度，并通过无线通信模块传输至数据处理装置340。
63.第三采集模块330用于获取多个用气设备200的用气时间。第三采集模块330包括计时模块和第三通信模块，第三通信模块用于与数据处理装置340建立通信连接，计时模块可以设置于每个用气设备200的管路或气体入口处，通过计时模块获取用气设备的用气时
间，并通过无线通信模块传输至数据处理装置340。
64.数据处理装置340用于接收并处理第一采集模块310、第二采集模块320和第三采集模块330所获取的数据。
65.数据处理装置340可以包括服务器或移动终端，还可以包括由服务器和移动终端相互配合的系统，进一步地，上述服务器可以是硬件，也可以是软件。当服务器为硬件时，可以实现成多个服务器组成的分布式服务器集群，也可以实现成单个服务器。当服务器为软件时，可以实现成多个软件或软件模块，例如用来提供分布式服务器的软件或软件模块，也可以实现成单个软件或软件模块，在此不做具体限定。
66.具体地，数据处理装置340用于接收第一采集模块310获取的压缩气体的实测总流量、实测压力、实测温度，并将其转换为标准状况下的总流量；数据处理装置340还用于接收第二采集模块320获取空压装置100传输至代表用气设备的压缩气体的实测总流量、实测压力、实测温度，并将其转换为标准状况下的代表总流量，以及计算代表用气设备的平均流量；数据处理装置340还用于接收第三采集模块330获取用气设备200的用气时间，并计算每个用气设备200的累积流量，并基于累积流量将空压装置100传输的总流量分配至每个用气设备200。
67.因此，在本实施例中，通过选取代表用气设备，只需要通过检测代表用气设备的气体计量，得到多个用气设备200的累积流量，降低生产成本。同时可以基于累积流量分配压缩气体，利于将压缩气体能耗指标分解到生产班组、机台及个人，便于对单位产品压缩气体能耗指标对标，加强能耗管理，及时采取节能控制措施减少压缩气体浪费。
68.另外，上述功能如果以软件功能的形式实现并作为独立产品销售或使用时，可存储在一个移动终端可读取存储介质中，即，本技术还提供一种存储有程序数据的存储装置，所述程序数据能够被执行以实现上述实施例的方法，该存储装置可以为如u盘、光盘、服务器等。也就是说，本技术可以以软件产品的形式体现出来，其包括若干指令用以使得一台智能终端执行各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
69.在本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
70.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
71.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术
的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
72.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(可以是个人计算机，服务器，网络设备或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
73.以上所述仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。