[發(fā)明專利]一種壓縮空氣工業(yè)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611010940.4
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106764445B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚樹彬;楊永寬;張江華;劉建昌
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué);深圳德爾科機(jī)電環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: F17D3/01
• 分類號: F17D3/01;F04B49/08
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

1.一種壓縮空氣工業(yè)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括：空壓機(jī)(101)，主管直通管道(103)，智能調(diào)節(jié)閥(106)，主管壓力計(108)，和控制模塊(113)；

所述空壓機(jī)(101)和所述主管直通管道(103)連接，所述主管直通管道(103)上設(shè)置所述智能調(diào)節(jié)閥(106)，所述主管直通管道(103)與所述主管壓力計(108)和至少一條支管連接；

第一類支管(114)上依次設(shè)置第一類支管流量計(115)和第一類支管壓力計(116)；

所述控制模塊(113)包括壓力優(yōu)化給定單元和過程實(shí)時控制單元；

所述壓力優(yōu)化給定單元包括參數(shù)設(shè)置模塊(201)，過程數(shù)據(jù)采集模塊(202)，平穩(wěn)性分析模塊(203)，支路管道特性計算模塊(204)和優(yōu)化設(shè)定模塊(205)；所述過程實(shí)時控制單元包括切換控制模塊(301)，空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)模塊(302)和智能調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定模塊(303)；

所述參數(shù)設(shè)置模塊(201)用于設(shè)置節(jié)能優(yōu)化初始參數(shù)；所述過程數(shù)據(jù)采集模塊(202)與所述第一類支管流量計(115)，所述第一類支管壓力計(116)和所述主管壓力計(108)電聯(lián)接，用于獲取主管壓力值，第一類支管壓力值和第一類支管流量值；所述平穩(wěn)性分析模塊(203)和所述支路管道特性計算模塊(204)分別用于根據(jù)所述主管壓力值，所述第一類支管壓力值和所述第一類支管流量值，在壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)定時，通過平穩(wěn)性分析輸出系統(tǒng)，確定所述第一類支管的管道特性系數(shù)；所述優(yōu)化設(shè)定模塊(205)用于根據(jù)所述第一類支管的管道特性系數(shù)和所述節(jié)能優(yōu)化初始參數(shù)，確定氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值；

所述切換控制模塊(301)用于獲取所述主管壓力值和所述智能調(diào)節(jié)閥(106)的當(dāng)前開度值，根據(jù)所述主管壓力值，所述當(dāng)前開度值和所述節(jié)能優(yōu)化初始參數(shù)之間的大小關(guān)系，確定與所述空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)模塊(302)連接或者與所述智能調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定模塊(303)連接；所述空壓機(jī)壓力調(diào)節(jié)模塊(302) 用于調(diào)節(jié)所述空壓機(jī)(101)的壓力設(shè)定值；所述智能調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定模塊(303)用于調(diào)節(jié)所述智能調(diào)節(jié)閥(106)的開度值；

還包括儲氣罐(102)，氣體入口端(111)，氣體出口端(112)，第一手動調(diào)節(jié)閥(105)，逆止閥(104)，第二手動調(diào)節(jié)閥(107)；

所述儲氣罐(102)設(shè)置在所述空壓機(jī)(101)和所述主管直通管道(103)之間；

所述氣體入口端(111)設(shè)置在所述儲氣罐(102)與所述主管直通管道(103)之間；

所述氣體出口端(112)設(shè)置在所述主管直通管道(103)與所述主管壓力計(108)之間；

所述第一手動調(diào)節(jié)閥(105)，所述逆止閥(104)和所述第二手動調(diào)節(jié)閥(107)依次設(shè)置在所述主管直通管道(103)上，且所述逆止閥(104)和所述第二手動調(diào)節(jié)閥(107)之間還包括所述智能調(diào)節(jié)閥(106)；

還包括旁通管道(109)和旁通閥(110)；

所述旁通管道(109)的一端與所述氣體入口端(111)相連，所述旁通管道(109)的另一端與所述氣體出口端(112)相連；所述旁通閥(110)設(shè)置在所述旁通管道(109)上；

所述控制方法包括以下步驟：

獲取主管壓力值，N條支管壓力值和N條支管流量值，對所述主管壓力值，N條支管壓力值和N條支管流量值分別進(jìn)行濾波，確定主管濾波壓力值，N條支管濾波壓力值和N條支管濾波流量值；其中，主管上設(shè)置一個主管壓力計，每條支管上設(shè)置一個支管壓力計和一個流量計；

對多組所述主管濾波壓力值和多組所述N條支管濾波壓力值進(jìn)行歸一化處理，確定主管歸一化壓力值和N條支管歸一化壓力值；

將所述主管歸一化壓力值按照采集時間分為兩段，通過公式(1)確定第一時間段主管平均壓力值和第二時間段主管平均壓力值；將所述N條支管歸一化壓力值按照采集時間分為兩段，通過公式(2)確定第一時間段N條支管平均壓力值和第二時間段N條支管平均壓力值；

根據(jù)所述第一時間段主管平均壓力值，所述第二時間段主管平均壓力值，所述第一時間段N條支管平均壓力值，所述第二時間段N條支管平均壓力值，通過公式(3)確定壓縮空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

當(dāng)所述壓縮空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性為1時，根據(jù)第一類支管管道壓力平衡狀態(tài)關(guān)系式和最小二乘法確定N條支管的特性系數(shù)，其中第一類支管管道壓力平衡狀態(tài)關(guān)系式為：

式中，Pm為主管濾波壓力值，P_l為N條支管濾波壓力值，Q_l為N條支管流量值，為待確定的N條支管的特性系數(shù)；

根據(jù)所述N條支管的特性系數(shù)和N條支管壓力目標(biāo)下限值，通過公式(4)確定氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值；

將所述氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值和主管壓力值進(jìn)行比較，確定總管壓力偏差量，根據(jù)所述總管壓力偏差量和切換控制條件之間的大小關(guān)系，確定通過調(diào)節(jié)空壓機(jī)壓力值控制所述主管壓力值；或者確定通過調(diào)節(jié)智能調(diào)節(jié)閥的開度控制所述主管壓力值；

公式(1)如下所示：

公式(2)如下所示：

公式(3)如下所示：

公式(4)如下所示：

P_best＝max(Ps(l),(l＝1,2,…,n))

其中，為第一時間段主管平均壓力值，Pm^*(i)為主管歸一化壓力值，為第二時間段主管平均壓力值，為第一時間段N條支管平均壓力值，為第二時間段N條支管平均壓力值，P_l^*(i)為支管歸一化壓力值，S為壓縮空氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性，k為穩(wěn)定閾值，取值范圍0.02～0.05，P_best為氣源總管壓力優(yōu)化設(shè)定值；Ps(l)為系統(tǒng)穩(wěn)定時對應(yīng)的最小總管壓力值，N為所述支管對應(yīng)的數(shù)量值，n表示采集次數(shù)。