空压站“找漏—定损—复测”一体化超声夹具

1 · 创新命题

中 面向珠三角五金与电子小厂的空压泄漏审计夹具，把超声定位、孔口流量定损、维修工单和修后复测合成一次两小时巡检， 使每个已修漏点的估算气损与实测总功率下降闭合到 ±20%，替代只给热像/声像照片、不证明节能量的巡检。 EN A two-hour find–price–verify workflow for small factories that combines ultrasonic leak location, orifice-based loss costing, repair tickets and post-fix power verification, closing estimated leak savings against measured compressor savings within ±20%.

2 · 背景与空白

压缩空气泄漏审计是成熟节能服务。Fluke ii900 声学成像仪、UE Systems Ultraprobe 与美国能源部 AIRMaster+ 都能支持检测或系统分析；问题不是“没人会找漏”， 而是小厂很少把定位照片、维修动作和总表节能量连成闭环。空白在：一套适配低成本深圳超声模组、能用可控孔径校准并在真实多支路管网闭合的公开流程。 中国优势是一个园区内可一天覆盖多家小厂、五金接头可快速加工、维修班组可当场更换接头，从而得到国外学生很难拿到的修前—修后工序证据。 执行时还要把“发现漏点”和“促成维修”分开记账：前者是传感性能，后者受备件、停机窗口与班组意愿影响。若不记录从工单开出到复测的转化率，商业模式会把理论节能量误当成实际节能量。

3 · 可检验假设

H1 对经皂液确认的泄漏点，低成本超声夹具在 3 m 距离的召回 ≥ 0.90、每小时误报 ≤ 2 个；按孔口模型估算的总泄漏功率与修后总表实测下降量相差 ≤ 20%。 H2 小厂泄漏损失呈重尾分布，按估算损失排序的前 20% 漏点贡献至少 50% 可回收气损，因此“先修大漏”比按路线顺序维修更有效。

4 · 量化验收标准

1. 【方法学校验 · 硬门槛】 用自建夹具复现 ≥ 6 个已知孔径、表压与流量计实测的人工漏孔，估算流量偏差 ≤ 15%。此条不过，后续全部结论无效。
2. 至少 2 家工厂、合计 ≥ 60 个候选点；20 个盲测点由另一人用皂液给真值。
3. 极不平衡检测口径：报 PR-AUC、召回、精确率和每小时误报数，明确不报 accuracy，因为绝大多数扫描时刻没有泄漏。
4. 能耗按同产量或同机器小时归一化；修前后各 ≥ 5 个工作日，报告中位数与四分位距，不报受停机影响的简单均值。
5. 估算漏损总和与空压机分项电表差值做闭合；未闭合部分单列为控制策略/负载变化，不强行归因。
6. 开源夹具 CAD、标定曲线、工单字段与去标识化结果。

5 · 数据与工具

用途	来源 / 工具
超声采集	40 kHz 压电接收头 + 低噪声放大 + Teensy 4.1；具体响应曲线与价格需核实
真值	SMC AS 系列针阀/激光孔板 + SMC PF3A 流量计（量程需按现场核实）+ 皂液
总能耗	正泰 DDSU666/厂内电表 Modbus；采样同步误差需测
压力与工况	WIKA A-10 压力变送器或同级；产量/机器小时由工厂日志导出
软件	Python 信号处理 + DOE AIRMaster+；AIRMaster+ 内置系统估算，不替代自建漏点模型
对照基准	Fluke ii900、UE Ultraprobe 与 DOE AIRMaster+ 公开案例——仅用于校验与对比，不计入本项目数据贡献

能力边界：低成本 40 kHz 单点探头不能像 ii900 一样直接成像；它只能沿预定路线筛查并靠几何接近定位。 致命错误是把修后总功率下降全归给堵漏，却没有按产量、压力设定和开机小时归一化。

6 · 赛季执行路径

1. 第 1–2 周：联系园区与设备主管，锁定安全巡检路线。
2. 第 3–4 周：制作人工漏孔台架，完成流量硬门槛校验。
3. 第 5 周：盲测 20 点，冻结检测阈值后不再用测试集调参。
4. 第 6–7 周：第一厂全线巡检、排序、开维修工单。
5. 第 8–9 周：修后复测与五日能耗记录，做估算—总表闭合。
6. 第 10–11 周：第二厂外部验证；分析重尾分布和优先维修策略。
7. 第 12–15 周：成本、回收期区间、便携演示板与答辩材料。
8. 第 16 周后：预留区域决赛演示，现场只展示安全低压人工漏孔。

7 · 新颖性边界

已有工作：Fluke ii900 和 UE Ultraprobe 做超声检漏，DOE AIRMaster+ 做空压系统分析，Atlas Copco 等厂商提供泄漏管理服务。 不声称首创超声检漏、孔口方程或空压节能，也不声称低成本夹具性能等同声学相机。 本项目贡献是把低成本定位、具名维修工单与总表复测闭合成面向小厂的可审计工作流，并公开“估算为什么没闭合”的残差。 护城河类型：工作流替换（D）+ 存量改造（C）；多厂泄漏部位—接头型谱和维修响应数据是第二层数据资产（E）。

8 · go/no-go

第 5 周末盲测召回须 ≥ 0.80 且误报 ≤ 4 个/小时；不足则具名降级为“皂液真值 + 超声近距离优先级排序器”，不再声称独立检出，只研究定损排序，主结论仍是找漏—定损—复测闭环。 第 7 周末若工厂不允许维修，则降级到同园区 学校空压实验台/汽修店管网，至少修复 15 个可控漏点并做总表闭合；不把未经维修的照片包装成节能成果。