压缩空气系统KPI的测量原理

众所周知，空气压缩机吸收的电能中大约有15%转化为压缩空气。剩下的85%以热量的形式散失。尽管这种低效率，压缩空气仍然是一个非常受欢迎的公用事业在许多行业。压缩空气系统用户面临的挑战是获得最佳的可能的效率，并尽可能减少相关成本(能源，维护)。因此，监控正确的kpi集是当前任何能源管理人员或工厂所有者都必须具备的。万博app取款在本文中，我们将阐明如何监控主要kpi，并将进一步研究几个关键kpi:效率、压力损失和泄漏。

压缩空气系统kpi有助于跟踪和改善系统的性能。

关键绩效指标（KPI）是可以有针对性地衡量和分析组织、机器和/或流程绩效的变量或度量。例如，KPI可以是每个时间单位的特定生产数量，也可以是公司对特定产品的利润额。

KPI仪表板就像飞机飞行员的简化驾驶舱。它能及时提供正确的信息，你在做决定时可以依赖这些信息。例如:如果整个系统的效率是关闭的，你可以仔细查看你的主控制器的设置。如果消耗量明显高于正常水平，或者你看到了压力事件，你需要查看你的生产线或与工厂的操作人员交谈。如果露点关闭，修理/维修烘干机或检查它的大小是否合适。对于每个问题都有许多解决方案，kpi将很快告诉您实现的解决方案是否正确。甚至，kpi还可以用来计算未来投资的ROI。通过这种方式，它们将有助于预测你未来与压缩空气相关的能源成本。

对于压缩空气系统，一些重要的kpi是:

• 效率
• 露点
• 泄漏率
• 压力损失
• 每件产品/零件的成本

对于任何压缩空气系统来说，比功率（效率）、泄漏率和压力损失都是一个很好的起点，因此本文将进一步讨论这三个KPI：影响它们的因素、如何测量它们以及如何解释它们。

KPI:具体压缩机功率/效率

空压机的比功率是压缩机输出(产生的压缩空气量)与压缩机功耗的比值。因此，KPI的计算方法是输入功率除以输出流量，单位为kW/ 100cfm或kW/m3/min。

在以下情况下，比功率很重要:

• 资产管理:当效率开始偏离初始状态时，可视为早期预警信号(如离心机需要更换过滤器或热交换器内部愚弄)。
• 悬而未决：在这些合同中，效率是交易的重要组成部分。压缩机需要输送预先确定的X数量的空气以获得Y数量的电力。
• 合规:在全球范围内，为了实现环境和二氧化碳减排目标，永久性监测变得越来越重要。在这种情况下，政府在立法方面也发挥着关键作用，如加州的第24条和欧洲的能源效率指令。
• 验收测试:在实验室测试压缩机时(ISO1217)。
• manbetx客户端12-5下载控制系统优化：由主控制器控制的一组给定压缩机的效率应符合行业基准平均值。

总压缩机站效率与个别机器

当仪表预算有限时，您可以使用一个流量计来监控所有压缩机。这包括测量每个压缩机的功耗和测量主管道上的流量，即干燥器和缓冲槽之后的流量。将流量计放置在主线上的优点是，还可以监测工厂的实际压缩空气消耗量。该信息可用于确定泄漏，并使用直方图函数创建空气需求的“指纹”。

在此场景中，重要的是计算足够时间内的平均消耗，并将其除以平均功耗，因为加载/卸载将导致KPI的波动。现代能源管理平台可以进一步细化这一点，通过将“负荷”功耗、“卸载”功耗进行拆分，并以适当的方式将其除以流量。我们建议将效率作为空气需求的函数绘制出来，以查看系统是否处于最佳运行状态。

为了获得优化压缩机控制所需的更细粒度的洞察力，应该测量每个压缩机的流量。由于压缩机排气管内条件恶劣，要特别注意流量计的选择和安装。

根据目标，可以监测整个空压机房间的效率，包括空气处理设备，或每个单独的压缩机的效率。点击放大．

总测量的不确定性。传播的错误。无聊的话题?

总测量的不确定性。传播的错误。对我们许多人来说，这些课题都是留给数学家去研究的。然而，在查看测量数据时，它们是极端重要的。特别是当涉及到空气压缩机的大型投资决策时，这个话题不应被低估，在比较效率数字时必须非常小心。

因此，在监测效率时，重要的是确定可接受的精度水平。所需的精度水平取决于应用和安装尺寸。下图显示了所有相关参数之间的（简化）关系图，只是为了了解容积式（即活塞式、螺杆式、涡旋式）压缩机效率测量的复杂性。在ISO1217指令中，您可以阅读有关此主题的更多内容，并找到其他指令，这些指令告诉您如何解释结果、置信区间、必须使用哪种类型的流量计等。

任何测量的总测量不确定度定义为测量量的统计变化。关于这个问题的进一步阅读，我们参考“GUM”（测量数据评估-测量不确定度表示指南，2008）。

图1所示。显示如何测量容积式压缩机效率的关系流程图。该图显示了所有涉及的参数以及它们是如何影响测量效率的。点击放大．

系统性错误及其传播方式

每个被测信号都有自己的不确定度。那么系统误差对测量效率有什么影响呢?让我们看一个简单的例子。我们要检查一台44kw的机器满负荷运转时的效率。我们使用了一个功率表(±1%读数)和一个流量计(±5%读数)。效率的最大误差是多少?

	最大读数	名义上的阅读	分钟阅读	单位
流动	262.5	250	237.5	SCFM
权力	43.6	44	44.4	千瓦
效率	16．6	17.6	18.7	千瓦/ 100 scfm
错误	-6%		6％

如表所示，将系统误差取极值，观测效率可为16.6、17.6或18.7 kW/ 100 SCFM。这是+/- 6%现在假设压缩机制造商测试了250 CFM压缩机，允许的效率偏差也是6%(参见CAGI表)。最坏的情况，你可能已经购买了一个压缩机有-6%的偏差输出流量。当用插入探针(+/-5%)测量时，你应该小心不要得出压缩机是错误的结论，或者流量计是正确的，反之亦然。

错误的效率数字对预期的年成本有什么影响?在本例中，以0.06美元/kWh的成本和8760年运行小时计算，该压缩机的“货币公差”为+/- 1400美元/年。这可能会对你的决策产生影响:任何基于节省能量少于+/- 1400美元的(主要)决策都可能是基于系统错误，所以这可能是一个“错误”的决策。如果这是一架飞机的高度表，而你是驾驶那架飞机的飞行员，当高度表正负140英尺时，你会怎么做?你可能想保持在280英尺的最小(2倍的误差)。这也适用于压缩机的决策;如果由于低效率造成的预计成本将超过2800美元/年，那么是时候采取行动了。

如何考虑测量误差

最重要的是要诚实和透明，总有错误需要考虑。您是否应该始终投资于最精确的测量设备？是的，如果您需要根据ISO1217验证输出。在这种情况下，甚至建议聘请外部专家，因为需要查看的参数远不止流量和功率。在对效率进行趋势分析时，系统测量误差是可以接受的。您可以看到效率随时间的变化，并监控服务作业是否达到预期效果。在这些情况下，比较的是相对数，而不是绝对数。

最重要的是，传感器要得到适当的维护，并保持长期的稳定性。传感器应该稳定一段时间，超过10倍的时间(经验法则)，才能看到由于系统退化造成的效率差异。因此，当你的资产在一年之内减少5%时，传感器的漂移值应该小于每年0.5%。当流量传感器暴露在潮湿和肮脏的空气中时，应小心，这些空气可能会污染或堵塞传感器。这样可以缩短传感器的维护间隔。

安装效果也很重要。有些技术，如插入式探头和涡流计，需要特定的管道才能精确。其他技术可能容易在流动中产生振动和脉动。这些因素加在一起会对测量不确定度产生巨大影响，其超过规定的5%的准确度，因此，在现场，通常难以满足ISO1217的要求。我们还看到孔板流量计编程错误，导致效率数值错误30%。这是一个简单的人为错误，对制造商和最终客户之间的关系造成了巨大影响。

KPI:压力损失

另一个关键的KPI是压力损失，因为低的系统压力可能会导致由压缩空气驱动的机器和部件停止工作。因此，为了监测压力水平，在电站的不同位置测量是很重要的。特别是当压缩空气分配管网经过多年的扩展和/或使用的管道太小时。因此，建议在压缩空气管道系统的开始、中间和末端安装压力/流量计。

生产停工期的成本总是很高，这就是为什么为了安全起见，通常会将系统压力设置在一个(太)高的值。然而，请记住，对于正排量空压机，压力每增加一巴(14.5 psi)，能源成本将增加7%。我们今天仍然可以看到，当机器层面出现压力问题时，往往会增加一个空压机，以提高压缩空气的容量和压力，这进一步增加(能源)成本。然而，压力问题通常可以在压缩空气网络内部通过优化管道直径、安装接收器和限制流量到不需要它的特定区域来解决。压力损失的恶名是过滤器。由于过滤器的阻力不断增加，不及时更换过滤器将导致压降不断增加。

为了能够进行可靠的分析，流量测量与压力测量相结合是合适的方法。这使得准确确定压力损失发生的位置和损失的大小变得容易。压力损失可能是由管道太小(造成高速)或过多的流量消耗造成的。考虑“多变量”流量计，因为他们提供了一个压力信号的设计。

KPI:泄漏

泄漏探测器是发现压缩空气泄漏的伟大工具，但它们仍然需要一个人在核电站周围走动。确定泄漏百分比的最简单的方法之一，是查看工厂不运行时的压缩空气使用量和/或流量，并将其除以平均生产流量。例如，在午餐休息时间，下班后和周末。现代能源管理软件内置了自动计算的检测算法，所以你可以不用看就能休息。

泄漏=[停机时总流量]/[生产时总流量]*100%

这也很有意义，例如，比较维修工作之前和之后的气流，这样你就可以立即看到维修行动的财务结果。泄漏量乘以总运行小时数和总成本，计算出每年的泄漏总成本。

由于泄漏百分比是一个相对数字，流量计的绝对精度就不那么重要了。只要你有一个稳定可靠的传感器和线性信号输出，你总是可以计算百分比。如果传感器稳定，则绝对值无关。如果主控制器能够保持压缩机在相同的效率水平下运行，主集管上的流量减少百分之四（4%）意味着能源减少百分之四。此外，流量计的动态范围也很重要，这就是为什么不应在此应用中使用涡街流量计和差压计的原因。Thermal mass具有优越的测距能力，能够正确检测泄漏。

结论

在监控kpi时，所需的传感器和传感器精度取决于应用程序。了解传感器精度对计算KPI的影响是很重要的，以便正确地解释它们。在选择传感器时，需要知道它们对总误差预算的影响，以便做出正确的选择。对于一些kpi，如泄漏百分比，流量传感器的绝对准确性并不重要。此外，热质量流量计比差压或涡流流量计更适合于泄漏监测。当kpi开始偏离目标水平时，先进的监控系统可以帮助自动计算和报警。

关于作者

Pascal van Putten是VPInstruments的首席执行官和创始人。他在代尔夫特理工大学学习机械工程，在流量测量、压缩空气监测和工业能源管理方面有20年的经验。

关于VPInstruments

vpininstruments为工业客户提供方便的能源流洞察。成立于1999年，为压缩空气流量、气体流量、电能消耗监控提供完整的解决方案。其产品遍布世界各地，广泛应用于汽车、玻璃制造、金属加工、食品饮料和消费品等工业市场。

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