[發明專利]一種流量控制系統壓力預測方法

有效

• 申請號: 201810076123.1
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108319137B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 彭志輝;鐘蓉;李凱
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 張利靖

本發明提供一種流量控制系統壓力預測方法，建立流量控制系統在穩態時的壓力值P與t∈[0,T_d]的流量變化量Δq₁(t)的關系式，通過獲取系統在f(t)＝F+ΔF₁下的流量變化曲線Δq₁(t)和f(t)＝F+ΔF₂下的流量變化曲線Δq₂(t)，通過獲取兩個曲線的相交點，并獲得與流量Q對應的壓力P，無需壓力檢測傳感器及輔助電路即可實現管網壓力預測，省去了壓力傳感器及輔助處理電路的安裝調試所需時間和成本，使得系統結構更加簡單，系統成本更低。

技術領域

本發明屬于測控領域，具體涉及一種流量控制系統壓力預測方法，尤其適用恒流量控制系統的壓力在線預測。

背景技術

流量調節控制在化工、食品、醫藥、供水等領域具有廣泛的應用。早期流量調節主要通過調節控制閥門的開度開對輸出流量進行調節，但存在能耗高、調節范圍不大等不足。當前主要采用變頻調速的方案實現輸出流量的調節，其原理主要通過檢測輸出流量與設定流量之間的偏差，并對該偏差進行反饋補償控制算法，進而調節變頻器的輸出頻率，改變泵的轉速，實現輸出流量的穩定控制。在化工，食品，醫藥、供水等領域，由于輸送的液體長時間在管道中運行，可能會存在污垢沉積，致使整個管路有效截面積變小，管阻變大，在設定流量情況下，泵出口和管網壓力急劇增大，導致輸送管道及相關連接元件故障風險升高。除此之外，由于泵出口壓力的急劇增大，致使變頻流量控制系統的功率急劇增加，導致變頻器及泵的過載運行，增加了變頻流量控制系統的故障風險。為了防范該故障，一般在泵出口處或者管網關鍵節點處增加壓力傳感器，用于實時檢測管網中的壓力，確保系統安全穩定運行。但該方案由于需要增加壓力檢測傳感器，一方面增加了管網的復雜性和硬件成本，另一方面變頻流量控制系統需要在軟硬件方面增加相應的功能模塊，比如信號調理電路、采樣電路、軟件處理程序等。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明提供一種結構簡單、適用性好的流量控制系統壓力預測方法。

本發明提供一種流量控制系統壓力預測方法，其步驟如下：

1)建立流量控制系統在穩態時的壓力值P與t∈[0,T_d]的流量變化量Δq₁(t)的關系式：其中；P為管網壓力值，F為變頻器輸出頻率，Q為進出液體流量，T為環境溫度，T_b為壓力罐額定溫度，V_b為氣壓罐氣室額定體積，P_b為氣壓罐氣室額定壓力，t為時間變量，T_d為預先定義的觀測時間長度，ΔF為頻率擾動增量；

2)以采樣周期T_s為間隔對流量控制系統的流量值和變頻器的輸出頻率進行采樣，并獲取流量值q(k)和輸出頻率f(k)，其中k為采樣次數；

3)并根據采樣到的流量值q(k)和輸出頻率f(k)，建立由N個元素構成的流量值數組{q(i)}，以及變頻器輸出頻率數組{f(i)}，其中i＝{k-N+1,k-N+2,...k}，N為預先設定的大于1的正整數，q(i)|_i＜＝0＝0，f(i)|_i＜＝0＝0；

4)判斷流量控制系統是否處于穩定狀態，并在確定其處于穩定狀態時，獲取變頻器輸出頻率數組{f(i)}的平均值并將該時刻標記為t＝0時刻，給輸出頻率一個固定的擾動量ΔF₁，f(mT_s)＝F+ΔF₁；