[發明專利]一種流量控制系統及優化控制策略

在審

• 申請號: 201810076136.9
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108415467A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 彭志輝;鐘蓉;李凱
• 申請（專利權）人: 溫州大學激光與光電智能制造研究院
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 陳暉

本發明提供一種流量控制系統及優化控制策略。首先得到對應的流量變化值與相對穩態壓力值的關系式，通過計算出流量控制系統任意相對穩態時刻的壓力值；其次得到經過Q?H平面上點(Q,P)每臺泵的揚程特性曲線及對應的高效區間邊界的交點；最后，根據每臺泵的高效區間與(Q，P)及交點之間的位置關系得到高效運行性能參數，進而選擇性能參數最優的泵工作，確保流量控制系統處于高效運行。本發明無需壓力檢測傳感器及輔助電路即可實現流量控制系統的高效運行控制，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、運行效率更高，提高系統的壽命和可靠性，為流量控制系統安全、高效運行提供可靠保證。

技術領域

本發明屬于過程控制領域，具體涉及一種流量控制系統及優化控制策略，實現流量系統的高效運行。

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。早期流量控制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。當前主要采用調速泵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。然而，由張承慧等在控制理論與應用期刊中發表的《變頻調速給水泵站效率最優控制策略》一文可知，泵存在一個由揚程特性曲線、相似工況拋物線組成的高效運行區間。泵運行于此區間，能實現高效運行；否則，泵運行效率和壽命將大大降低。在化工、食品、醫藥等過程控制領域，泵被廣泛使用，使得效率哪怕僅僅提高1％，都會對節能和環保帶來了巨大的利益。

然而，流量控制系統運行狀態并不是恒定不變的，其輸出流量和揚程在時間上具有時變性，不能保證泵始終運行在高效率區間。一方面，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，管阻特性變差，在設定流量情況下，泵出口和管網壓力急劇增大，致使泵運行狀態發生變化，可能偏離高效區間；另一方面，由于流量控制系統液質可能輸送到不同的容器中，導致其揚程發生變化，致使泵運行狀態發生變化，可能偏離高效區間；再一方面，流量控制系統的輸出流量受制于實際系統的工作狀態或者工作階段的不同而不同，致使泵運行狀態發生變化，可能偏離高效區間；泵長時間處于非高效區間運行會導致變頻流量控制系統的效率降低，甚至導致變頻器及泵的過載/低頻運行，增加了變頻流量控制系統的故障風險。為了確保流量控制系統的高效運行，就必須對泵進行高效優化控制。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足之處，提出一種結構簡單、適用性好的流量控制系統及優化控制策略。

本發明提供一種流量控制系統及優化控制策略，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為氣壓罐額定溫度，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流量值和變頻器輸出頻率進行采樣，并獲取流量值q(k)和輸出頻率f(k)，其中k為采樣次數；