[發明專利]基于通用流量-速度數學模型的離心式壓縮機變速節能控制方法

有效

• 申請號: 201610367795.9
• 申請日: 2016-05-31
• 公開（公告）號: CN107448405B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 高毅夫
• 申請（專利權）人: 北京凱德中天科技發展有限公司
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明基于通用流量?速度數學模型的離心式壓縮機變速節能控制方法屬于壓縮機變速節能及相關技術，目的是根據壓縮機運行的特點，研究開發與壓縮機運行工況相適應的流量?速度數學模型，以實現壓縮機動態速度控制，要點是研究凈壓力的變化對流量與轉速關系的影響，研究壓縮機變速范圍，根據壓縮機變速運行工況的物理特性構建壓縮機通用流量?速度數學模型，解決了壓縮機變速控制缺乏理論依據的問題，利用壓縮機系統變速動態控制器及調速裝置，構成壓縮機變速節能控制系統，可以獲得深層次的、精細的閉環動態節能控制，可廣泛應用于新建或改造的各類離心式壓縮機變速控制系統。

技術領域

本發明屬于壓縮機變速節能及相關技術。

背景技術

離心式壓縮機屬于平方轉矩負荷設備，但與普通的風機設備也有某些不 同，由于離心式壓縮機系統通常配有儲氣罐或運行在有母管壓力的情況下， 所以存在反壓力，其狀況如同水泵系統的凈揚程，以下統稱為凈壓力。在這 種情況下，變速節能控制方面比風機系統更為復雜。特別是由于離心式壓縮 機系統凈壓力的存在，同樣適用于風機和壓縮機工頻運行時的比例定律，在 壓縮機變速運行時已不適用，然而在這方面目前還缺乏必要的理論基礎及與 之相關的應用技術。由于沒有相關的理論基礎，給實際的工程應用帶來了技術盲區，例如，對于壓縮機變速時比例定律是否還適用？適用的條件是什么？ 不適用的條件是什么？變速系統應用于壓縮機時，速度變化的范圍如何確 定？變速節能應用時的節能量如何估算？諸如此類的問題目前還沒有理論方 法來定量分析、界定。

壓縮機變速時比例定律是否還適用？根據現有技術還得不出十分明確的 結論，致使目前很多的變速節能應用中，人們還是習慣性地按照比例定律來 對變速節能系統進行分析、計算、控制及評價，大多數結果造成與實際運行情 況有較大差異。大多數的含義是，實際應用中僅在特殊的情況下才有可能應 用比例定律，即壓縮機系統的反壓力為0時。

同樣的原因，現有技術在確定壓縮機的變速范圍方面也缺乏理論依據， 因而無法像風機系統那樣運用自如的確定變速范圍，進行節能優化控制。由 于無理論可依，現有技術在確定變速范圍方面存在盲目的狀態，結果對節能 控制策略產生了不正確的導向。

離心式壓縮機的變速應用距今已有三十年以上的歷史，但至今相關的變 速理論研究仍沒有實質性進展，還局限在基于相似拋物線的圖解方法上或基 于各種數理統計回歸方程計算方法上，且不論兩者的準確性如何，僅就實際 應用而言，圖解方法基本無法在工程的動態控制中應用，而各種回歸計算方 程由于存在局限性及計算結果的離散性，所以也僅僅限于定性或試驗的分析 上。

離心式壓縮機變速理論的空缺嚴重限制了變速節能的應用，現有技術在 壓縮機變速節能應用中更多的是依賴工程經驗，多采用所謂恒壓或變壓控制 技術，結果是在變速節能的深度和廣度方面都損失了不少的空間。

鑒于上述情況，現有技術從根本上適應不了離心式壓縮機變速節能應用 的需求，理論研究和應用技術亟待有所突破。

關于基于通用流量-速度數學模型的離心式壓縮機變速節能控制方法還未 見到公開發表的出版物、文獻或資料。

本發明所述壓縮機系指離心式壓縮機。

發明內容

本發明的目的是根據離心式壓縮機運行的特點，研究開發與壓縮機運行 工況相適應的流量-速度特性方程，以實現壓縮機動態速度控制。

本發明的要點是研究離心式壓縮機凈壓力的變化對流量與轉速關系的影 響，根據壓縮機變速運行工況的物理特性構建離心式壓縮機通用流量-速度數 學模型，與現有技術的研究側重點不同，現有技術研究的是關于實驗數據數 理統計的回歸方程，本發明研究的重點是壓縮機變速運行時的現象和本質， 即物理意義的存在及合理性，從而構建流量-速度數學模型。

本發明構建的離心式壓縮機變速運行時的通用流量-速度數學模型為式 (1)。

式中：