[發明專利]新型換熱網絡柔性運行的控制方法及其裝置

無效

• 申請號: 200910199268.1
• 申請日: 2009-11-24
• 公開（公告）號: CN101718504A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 王金陽;倪錦;姜慧;崔國民;胡向柏
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: F28F27/00
• 分類號: F28F27/00
• 代理公司: 上海東創專利代理事務所(普通合伙) 31245
• 代理人: 寧芝華

技術領域

本發明涉及一種換熱網絡的控制方法及其裝置，具體涉及一種新型換熱網絡柔性運行的控制方法及其裝置。

背景技術

換熱網絡廣泛應用在石油化工、能源動力等領域，其運行的高效性、合理性直接關系到工業系統的整體性能。在實際過程中，換熱網絡常常受到各種擾動的影響，使得實際運行工況偏離設計工況，導致運行性能的大幅度遷移和運行費用的大幅攀升。工況惡劣時，換熱網絡的運行無法滿足實際需要。因此，采用合適的控制措施，使得換熱網絡的運行始終滿足工藝要求且維持較低的運行費用，具有重要意義。

以往換熱網絡主要通過調節公用工程實現物流出口參數的調節，保證目標流體出口參數的穩定。這種控制方法未能從換熱網絡內部著手抑制擾動，導致在擾動頻繁或擾動大的情形下，公用工程費用的急劇增加。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種新型換熱網絡柔性運行的控制方法及其裝置，通過設置敏感流體旁路以及采用旁通調節的控制方法，以提高換熱網絡整體的自身調節能力，減少熱和冷公用工程的消耗量，節約能源、提高運行效率。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種新型換熱網絡柔性運行的控制方法，包括以下步驟：

1)識別換熱網絡中的敏感流體，并在所述敏感流體上設置旁路調節裝置；

2)獲取入口處敏感流體的溫度和流量參數；

3)根據該溫度和流量參數的變化和預先設定換熱網絡的結構信息，求解最佳旁路開度；

4)根據求解的最佳旁路開度調節旁路調節裝置的開度。

進一步地，所述步驟1)中，所述敏感流體的識別依次包括以下步驟：

A)得到設計工況下換熱網絡的結構參數、流體參數和換熱器參數；

B)將換熱網絡的參數信息化，利用換熱網絡穩態模擬技術實現換熱網絡的模擬；

C)變動換熱網絡中流體的入口參數，利用模擬獲得流體出口參數，給定不同的入口參數，獲得相應的出口參數響應曲線；

D)根據工藝允許的區間，分析出口參數響應曲線，獲得換熱網絡的柔性特性；

E)若某個流體的柔性區間小于某一值，該流體即為敏感流體。

進一步地，在所述步驟3)中，根據換熱網絡結構參數和實時測量到的流體參數，利用蒙特卡羅隨機抽樣技術得到換熱網絡初始旁路開度，然后利用最速下降法獲得最佳旁路開度。

本發明還提供一種新型換熱網絡柔性運行控制裝置，包括：

由一個或多個換熱器組成的換熱網絡，每個換熱器的包括第一流體管路和第二流體管路，所述第一流體管路的入口處和第二流體管路的入口處均分別設有流量傳感器和溫度傳感器，所述換熱網絡中的敏感流體管路的入口處設有旁路，敏感流體管路的出口處設有一個電動三通閥，所述旁路均分別與對應的敏感流體管路的電動三通閥相連通，所述電動三通閥的控制端以及流量傳感器、溫度傳感器與一控制計算機相連接，所述控制計算機根據獲取的流量和溫度信息，結合預先設定換熱網絡的結構信息，執行最佳旁路開度計算，根據計算結果調節所述電動三通閥的開度。

進一步地，所述溫度探測器和流量探測器與所述控制計算機5之間還依次連接有模擬多路開關和A/D轉換器。

進一步地，所述控制計算機與所述模擬多路開關相連接。

進一步地，在所述電動三通閥的控制端與所述控制計算機之間還連接有D/A轉換器。

本發明與以往的換熱網絡控制系統相比，具有如下有益效果：

A、本發明結構緊湊、成本較低、應用方便，而以往的換熱網絡控制系統常采用復雜的控制系統，結構復雜，投資成本高；

B、在換熱網絡數值模擬的基礎上，通過優化程序得到了合適的旁路調節量，控制的實現只需調節電動三通閥的開度，不增加額外的控制成本，且可降低網絡的運行費用；

C、在控制速度上，換熱網絡的運行優化程序獲得的最佳旁路調節參數只需幾秒，因此從工業控制的角度而言，完全能滿足控制的速度要求；并且換熱網絡數值模擬可獲得較高的求解精度，因此獲得的旁路調節參數精度高，從而保證了控制的精度。本發明可廣泛應用于化工、石油、能源動力等場合。

附圖說明

圖1是本發明新型換熱網絡柔性運行控制裝置實施例的結構示意圖；

圖2是本發明新型換熱網絡柔性運行控制裝置中單個換熱器的旁路調節控制示意圖。

標號說明：

10、20、30換熱器????????????????????7、17、27、37溫度傳感器

11、12、21、22、31、32電動三通閥????50控制計算機