一种凹版印刷机能耗测试方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种凹版印刷机能耗测试方法和装置，包括电流互感器、接触式表笔、功率仪和数据处理装置，所述电流互感器、所述接触式表笔分别与所述功率仪相连，同时所述功率仪与所述数据处理装置连接；所述电流互感器测得该凹版印刷机的相电流，所述接触式表笔测得该凹版印刷机的相电压，然后测得的相电流、相电压分别传送给所述功率仪，最后所述功率仪再将数据传送给所述数据处理装置进行处理。因此，本发明所述的凹版印刷机能耗测试方法和装置能够对凹版印刷机能耗进行定量分析。
【专利说明】一种凹版印刷机能耗测试方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及印刷领域，特别是指一种凹版印刷机能耗测试方法和装置。
【背景技术】
[0002]在印刷包装产业领域，印刷机能耗作为主要研究对象。从广泛意义上讲能耗测试包括:有功功率，无功功率，视在功率，电流，电流平均值，电压等。在不同印刷机的能耗测试中，需要根据应用印刷机的特点和测试目的的不同来选择具体的测试方案。具体的来说，印刷机能耗可分为:电量能耗；非电量能耗。电量能耗指的是电能；非电量能耗包括:热能；碳排放；电能；机械能量损耗；材料；其他能源消耗。电能是指所需电网电能，主要是驱动系统耗能及其他辅助电器耗能。印刷机按照不同加热干燥方式分为电加热；油加热；水蒸气加热；天然气加热；生物燃料加热。对应消耗的能源包括电；油；水；天然气；生物燃料等能源。碳排放是指印刷机排放出的气体指标。冷却水起到在印品被干燥后冷却的作用。
[0003]目前，国家倡导“节能、减排、降耗”，对于能耗研究，建筑、汽车行业方法相对成熟。在印刷领域提出“绿色印刷”概念。凹版印刷机存在由于油墨浓重，需要高温烘干导致耗能严重的问题，在现有技术中对凹版印刷机能耗方面研究限于定性分析，而没有定量的分析。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种凹版印刷机能耗测试方法和装置，能够对凹版印刷机能耗进行定量分析。
[0005]基于上述目的本发明提供的凹版印刷机能耗测试装置，包括电流互感器、接触式表笔、功率仪和数据处理装置，所述电流互感器、所述接触式表笔分别与所述功率仪相连，同时所述功率仪与所述数据处理装置连接；所述电流互感器测得该凹版印刷机的相电流，所述接触式表笔测得该凹版印刷机的相电压，然后测得的相电流、相电压分别传送给所述功率仪，最后所述功率仪再将数据传送给所述数据处理装置进行处理。
[0006]可选地，所述电流互感器为钳形电流互感器。
[0007]进一步地，所述凹版印刷机能耗测试装置还包括与所述数据处理装置连接的数据输出设备，所述数据输出设备将所述数据处理装置处理后的数据进行输出、呈现出来。
[0008]另外，本发明还提供了一种凹版印刷机能耗测试方法，包括步骤:
[0009]采集凹版印刷机各机构的能耗；
[0010]将采集的各机构能耗进行数据处理；
[0011]将处理后的数据输出。
[0012]可选地，所述采集凹版印刷机各机构的能耗时，首先查看待测凹版印刷机的机型，然后确定待测凹版印刷机各机构的测试部位，对所述各机构的测试部位进行接线，最后启动待测凹版印刷机，正常工作一段时间，采集各机构的测试部位的能耗。
[0013]进一步地，所述待测凹版印刷机要进行测试的各机构包括循环冷却水系统，升降电机，输纸气泵，收纸气泵，供油电机和主电机；其中，上面所述的各机构的测试部位分别对应的为循环冷却水系统的电器柜ABC相线、升降电机的电器柜、输纸气泵的电器柜、收纸气泵的电器柜，供油电机的电器柜和主电机的电器柜主电路。
[0014]进一步地，所述对所述各机构的测试部位进行接线时采用三相三线接线方法，通过所述电流互感器采集凹版印刷机测试部位输入端三相的电流，电压通过所述接触式表笔采用三相四线接线方法接入。
[0015]进一步地，所述将采集的各机构能耗进行数据处理时是得到有功功率数据项，绘制数据曲线图，以数据曲线趋势为依据按不同方法处理数据。
[0016]进一步地，所述以数据曲线趋势为依据按不同方法处理数据的过程如下:
[0017]若所述数据曲线图的数据平稳、无斜峭、无尖峰，则可以直接求有功功率的平均值；
[0018]若所述数据曲线图的数据变化较大，曲线不平稳，出现斜峭、尖峰，则取置信区间，然后剔除无效数据，再求有功功率平均值；
[0019]若所述数据曲线图的数据成周期性，则取一个周期的数据，然后求离散数据点积分，即得到一个周期内消耗电能量，从而得到平均有功功率值为；
[0020]若所述数据曲线图的数据成周期性，并且周期性数据出现单调递增或递减的情况，则运用最小二乘曲线拟合法求出线性耗电量函数，并可求出消耗电能量。
[0021]进一步地，所述凹版印刷机能耗测试方法对该凹版印刷机各个机构单独作业下的能耗测试执行7次，在该凹版印刷机正常工作状态下整体测量I次。
[0022]从上面所述可以看出，本发明提供的凹版印刷机能耗测试方法和装置，通过所述电流互感器测得该凹版印刷机的相电流，所述接触式表笔测得该凹版印刷机的相电压，然后测得的相电流、相电压分别传送给所述功率仪，最后所述功率仪再将数据传送给所述数据处理装置进行处理。从而，本发明所述的凹版印刷机能耗测试方法和装置可以提供清晰、准确的凹版印刷机能耗定量分析。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本发明实施例凹版印刷机能耗测试装置的结构示意图；
[0024]图2为本发明实施例凹版印刷机能耗测试方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0026]在实施例中，凹版印刷机分项能耗分为电耗；非电量能耗。电耗按用电属性分为驱动系统电耗、辅助电器系统电耗。驱动系统电耗按驱动功能主要分为放卷电耗、收卷电耗、牵引电耗、主电机电耗、热风电机电耗、冷风电机电耗、版风电机电耗；加热系统的加热方式为电加热，则电耗是指加热电阻丝耗电量；辅助电器系统电耗是指空调、低压电器、泵、照明等辅助电器电耗；材料包括承印物；油墨；冷却水。因此，电耗是凹版印刷机耗能主要部分。能耗测试的核心是电能测试。
[0027]参阅图1所示，为本发明实施例凹版印刷机能耗测试装置的结构示意图，所述凹版印刷机能耗测试装置包括电流互感器101、接触式表笔102、功率仪103和数据处理装置204。其中，电流互感器101、接触式表笔102分别与功率仪103相连，同时功率仪103与数据处理装置104连接。较佳地，电流互感器101为钳形电流互感器。电流互感器101可以测得凹版印刷机各机构的相电流I，接触式表笔102可以测得凹版印刷机各机构的相电压U。然后测得的相电流1、相电压U分别传送给功率仪103，最后功率仪103再将数据传送给数据处理装置104进行处理。优选地，本发明的凹版印刷机能耗测试装置还包括数据输出设备105，与数据处理装置104连接，能够将处理后的数据进行输出、呈现出来。
[0028]参阅图2所示，为本发明实施例凹版印刷机能耗测试方法的流程示意图，包括:
[0029]步骤201，采集凹版印刷机各机构的能耗。其具体实施过程如下:
[0030]I)查看待测凹版印刷机的机型。
[0031]2)确定待测凹版印刷机各机构的测试部位。
[0032]在本发明的一个实施例中，待测凹版印刷机要进行测试的机构包括循环冷却水系统，升降电机，输纸气泵，收纸气泵，供油电机和主电机。其中，上面所述的各机构的测试部位分别对应的为循环冷却水系统的电器柜ABC相线、升降电机的电器柜、输纸气泵的电器柜、收纸气泵的电器柜，供油电机的电器柜和主电机的电器柜主电路。
[0033]3 )对所述各机构的测试部位进行接线。
[0034]其中，凹版印刷机的能耗测试主要是采用三相三线接线方法，通过电流互感器101采集凹版印刷机测试部位输入端三相的电流，电压通过接触式表笔102采用三相四线接线方法接入。
[0035]4)启动待测凹版印刷机，正常工作一段时间，采集各机构的测试部位的能耗。
[0036]作为本发明的一个实施例，能耗测试主要需要获得如下的测试指标:首先是有功功率:输入的电能被有效消耗，被转化为热能，光能，机械能或化学能等的，称为有功功率，又叫平均功率。通常以字母P表示，单位W。通常我们所说的功率指有功功率，如家用电器，照明光源等之功率。视在功率:是指电路中有效值电压与有效值电流的乘积。用S表示，多用于表征一个电气设备的功率容量，即表示电源向负载可能提供的最大功率。无功功率:它反映了电路中贮存能量的大小，是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中维持磁场的电功率它不对外做功，而是转变其他形式的能量。凡是电感性负载，即有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。用符号Q表示。
[0037]启动待测凹版印刷机，在单独对各机构能耗测试中，测试循环冷却水系统主要是为了获取在印刷机正常工作下，循环冷却水系统电机的有功功率，无功功率，视在功率；循环冷却水系统测试是指针对供水电机功率消耗的测试；循环冷却水系统是给印刷机提高冷却水装置，起到冷却作用，保证印刷机正常工作。升降电机是分别给输纸台与收纸台提供动力机构，升降电机测试主要是为了获取在印刷机正常工作下，电机的有功功率，无功功率，视在功率；针对升降电机功率消耗的测试。
[0038]气泵产生的吸气与吹风，在单张纸印刷机的不同部位起着不同的作用。在输纸中，吹风用于吹松纸张，把纸张与纸张之间的滑动摩擦变成纸张与空气的流体摩擦，这样，既减少了纸张的运动阻力，又降低了纸张之间摩擦产生的静电，便于纸张输送，减少双张，歪斜等输纸故障。在能耗测试中，输纸气泵是给飞达头与输纸管提供气源。输纸气泵测试主要是为了获取在印刷机正常工作下，输纸气泵电机的有功功率，无功功率，视在功率。本次输纸气泵测试是指针对输纸气泵电机功率消耗的测试。输纸气泵在5000r/h稳定运行时，进行记录采样。另外，吸气在收纸部分既可用于纸张校曲，用能通过吸纸制动辊，减缓高速运动纸张的速度，使收纸平稳，提高收纸质量。在能耗测试中，收纸气泵是给收纸台提供气源装置。收纸气泵测试主要是为了获取在印刷机正常工作下，收纸气泵电机的有功功率，无功功率，视在功率。本次收纸气泵测试是指针对收纸气泵电机功率消耗的测试。收纸气泵在5000r/h稳定运行时,进行记录采样。
[0039]油箱中的油液经过过滤后进入油泵中，经过油泵加压后流经过滤器进入到分油器中进行油液的按需分配到各个传动机构，起到润滑作用。在能耗测试中，供油电机是给油泵提供动力源的装置，供油电机测试主要是为了获取在印刷机正常工作下，供油电机的有功功率，无功功率，视在功率。本次油泵测试是指针对供油电机功率消耗的测试。
[0040]单张纸印刷机的主电机是全机运动的原动机，把能量传给印刷机主体，分送给各部使其运动。在能耗测试中，主电机是整个印刷机的动力源的装置。主电机测试主要是为了获取在印刷机正常工作下，主电机的有功功率，无功功率，视在功率。主电机测试是指针对主电机功率消耗的测试，主电机在5000r/h稳定运行时，进行记录采样。
[0041]在本发明的另一个实施例中，对凹版印刷机还可以进行正常工作状态下的整体测试。即在印刷机正常负荷运转下，印刷机各个机构全开，油泵、水泵开启，到油泵关、水泵关，再到印刷机待机，最后到水辊开的各个状态的能耗测试。该整体测试是从总电进线端进入，测试该印刷机整体的耗电。即本发明对凹版印刷机各个机构单独工作进行测试，并且对凹版印刷机整体进行工作时进行测试。[0042]需要说明的是，在实施例中对凹版印刷机各个机构单独作业下的能耗测试执行7次，在凹版印刷机正常工作状态下整体测量I次。电流互感器101测得凹版印刷机各机构的相电流1、接触式表笔102测得凹版印刷机各机构的相电压U分别传送给功率仪103。
[0043]步骤202，将采集的各机构能耗进行数据处理。
[0044]作为本发明的一个实施例，功率仪103将采集的各机构能耗传送给数据处理装置104，该数据处理装置104对数据进行处理、分析。其具体实施过程如下:
[0045]数据处理装置104得到有功功率数据项，绘制数据曲线图，以数据曲线趋势为依据按不同方法处理数据。较佳地，数据处理装置104运用Excel绘制数据曲线图。
[0046]I)若数据曲线图的数据平稳、无斜峭、无尖峰，则可以直接求有功功率的平均值。
[0047]2)若数据曲线图的数据变化较大，曲线不平稳，出现斜峭、尖峰，则取置信区间在(Ν-3 σ , Ν+3 σ )可信数据，然后采用MATLAB方法剔除无效数据，再求有功功率平均值。其中，N是数据平均值，σ是方差。在统计学中，这是3σ法则，即取置信区间在97%即(Ν-3σ，Ν+3σ)的数据，剔除粗大数据的一个准则。
[0048]3)若数据曲线图的数据成周期性，则取一个周期的数据，采用MATLAB中的函数trapz求离散数据点积分，即得到一个周期内消耗电能量W(J)，平均有功功率值为:F = |。
[0049]4)若数据曲线图的数据成周期性，并且周期性数据出现单调递增或递减的情况。则运用最小二乘曲线拟合法求出线性耗电量函数P=F(t)，并可求出消耗电能量
W = ^Ρ? =°
[0050]在本发明的实施例中，最小二乘曲线拟合算法:设未知函数近于线性函数，取目标函数表达式y(t)=at+b作为它的拟合曲线。其中，a，b是最后拟合出的数值；t是采样数据时间点，采样精度是ls，而在本实施例中采样时间为2min所以t=[0，120]。
[0051]又设所得监测数据为
[0052](tk，pk)，k=l，2，..，n (由于功率仪采样时间为ls，所以tk=k)
[0053]则每一个监测数据点于拟合曲线的偏差为
[0054]y (tk) -yk=atk+b-yk, k=l, 2，...，η
[0055]而偏差的平方和为
[0056]
【权利要求】
1.一种凹版印刷机能耗测试装置，其特征在于，包括电流互感器、接触式表笔、功率仪和数据处理装置，所述电流互感器、所述接触式表笔分别与所述功率仪相连，同时所述功率仪与所述数据处理装置连接；所述电流互感器测得该凹版印刷机的相电流，所述接触式表笔测得该凹版印刷机的相电压，然后测得的相电流、相电压分别传送给所述功率仪，最后所述功率仪再将数据传送给所述数据处理装置进行处理。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述电流互感器为钳形电流互感器。
3.根据权利要求1或2所述的测试装置，其特征在于，所述凹版印刷机能耗测试装置还包括与所述数据处理装置连接的数据输出设备，所述数据输出设备将所述数据处理装置处理后的数据进行输出、呈现出来。
4.一种凹版印刷机能耗测试方法，其特征在于，包括步骤: 采集凹版印刷机各机构的能耗； 将采集的各机构能耗进行数据处理； 将处理后的数据输出。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述采集凹版印刷机各机构的能耗时，首先查看待测凹版印刷机的机型，然后确定待测凹版印刷机各机构的测试部位，对所述各机构的测试部位进行接线，最后启动待测凹版印刷机，正常工作一段时间，采集各机构的测试部位的能耗。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述待测凹版印刷机要进行测试的各机构包括循环冷却水系统，升降电机，输纸气泵，收纸气泵，供油电机和主电机；其中，上面所述的各机构的测试 部位分别对应的为循环冷却水系统的电器柜ABC相线、升降电机的电器柜、输纸气泵的电器柜、收纸气泵的电器柜，供油电机的电器柜和主电机的电器柜主电路。
7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述对所述各机构的测试部位进行接线时采用三相三线接线方法，通过所述电流互感器采集凹版印刷机测试部位输入端三相的电流，电压通过所述接触式表笔采用三相四线接线方法接入。
8.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述将采集的各机构能耗进行数据处理时是得到有功功率数据项，绘制数据曲线图，以数据曲线趋势为依据按不同方法处理数据。
9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于，所述以数据曲线趋势为依据按不同方法处理数据的过程如下: 若所述数据曲线图的数据平稳、无斜峭、无尖峰，则可以直接求有功功率的平均值； 若所述数据曲线图的数据变化较大，曲线不平稳，出现斜峭、尖峰，则取置信区间，然后剔除无效数据，再求有功功率平均值； 若所述数据曲线图的数据成周期性，则取一个周期的数据，然后求离散数据点积分，即得到一个周期内消耗电能量，从而得到平均有功功率值为； 若所述数据曲线图的数据成周期性，并且周期性数据出现单调递增或递减的情况，则运用最小二乘曲线拟合法求出线性耗电量函数，并可求出消耗电能量。
10.根据权利要求4至9任意一项所述的测试方法，其特征在于，所述凹版印刷机能耗测试方法对该凹版印刷机各个机构单独作业下的能耗测试执行7次，在该凹版印刷机正常工作状态下整体测量1次。
【文档编号】G01R21/06GK103675436SQ201310683090
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】王仪明, 李艳, 朱强, 刘鑫 申请人:北京印刷学院