[发明专利]基于通用流量-速度数学模型的离心式压缩机变速节能控制方法

说明书

本发明基于通用流量‑速度数学模型的离心式压缩机变速节能控制方法属于压缩机变速节能及相关技术，目的是根据压缩机运行的特点，研究开发与压缩机运行工况相适应的流量‑速度数学模型，以实现压缩机动态速度控制，要点是研究净压力的变化对流量与转速关系的影响，研究压缩机变速范围，根据压缩机变速运行工况的物理特性构建压缩机通用流量‑速度数学模型，解决了压缩机变速控制缺乏理论依据的问题，利用压缩机系统变速动态控制器及调速装置，构成压缩机变速节能控制系统，可以获得深层次的、精细的闭环动态节能控制，可广泛应用于新建或改造的各类离心式压缩机变速控制系统。

技术领域

本发明属于压缩机变速节能及相关技术。

背景技术

离心式压缩机属于平方转矩负荷设备，但与普通的风机设备也有某些不 同，由于离心式压缩机系统通常配有储气罐或运行在有母管压力的情况下， 所以存在反压力，其状况如同水泵系统的净扬程，以下统称为净压力。在这 种情况下，变速节能控制方面比风机系统更为复杂。特别是由于离心式压缩 机系统净压力的存在，同样适用于风机和压缩机工频运行时的比例定律，在 压缩机变速运行时已不适用，然而在这方面目前还缺乏必要的理论基础及与 之相关的应用技术。由于没有相关的理论基础，给实际的工程应用带来了技术盲区，例如，对于压缩机变速时比例定律是否还适用？适用的条件是什么？ 不适用的条件是什么？变速系统应用于压缩机时，速度变化的范围如何确 定？变速节能应用时的节能量如何估算？诸如此类的问题目前还没有理论方 法来定量分析、界定。

压缩机变速时比例定律是否还适用？根据现有技术还得不出十分明确的 结论，致使目前很多的变速节能应用中，人们还是习惯性地按照比例定律来 对变速节能系统进行分析、计算、控制及评价，大多数结果造成与实际运行情 况有较大差异。大多数的含义是，实际应用中仅在特殊的情况下才有可能应 用比例定律，即压缩机系统的反压力为0时。

同样的原因，现有技术在确定压缩机的变速范围方面也缺乏理论依据， 因而无法像风机系统那样运用自如的确定变速范围，进行节能优化控制。由 于无理论可依，现有技术在确定变速范围方面存在盲目的状态，结果对节能 控制策略产生了不正确的导向。

离心式压缩机的变速应用距今已有三十年以上的历史，但至今相关的变 速理论研究仍没有实质性进展，还局限在基于相似抛物线的图解方法上或基 于各种数理统计回归方程计算方法上，且不论两者的准确性如何，仅就实际 应用而言，图解方法基本无法在工程的动态控制中应用，而各种回归计算方 程由于存在局限性及计算结果的离散性，所以也仅仅限于定性或试验的分析 上。

离心式压缩机变速理论的空缺严重限制了变速节能的应用，现有技术在 压缩机变速节能应用中更多的是依赖工程经验，多采用所谓恒压或变压控制 技术，结果是在变速节能的深度和广度方面都损失了不少的空间。

鉴于上述情况，现有技术从根本上适应不了离心式压缩机变速节能应用 的需求，理论研究和应用技术亟待有所突破。

关于基于通用流量-速度数学模型的离心式压缩机变速节能控制方法还未 见到公开发表的出版物、文献或资料。

本发明所述压缩机系指离心式压缩机。

发明内容

本发明的目的是根据离心式压缩机运行的特点，研究开发与压缩机运行 工况相适应的流量-速度特性方程，以实现压缩机动态速度控制。

本发明的要点是研究离心式压缩机净压力的变化对流量与转速关系的影 响，根据压缩机变速运行工况的物理特性构建离心式压缩机通用流量-速度数 学模型，与现有技术的研究侧重点不同，现有技术研究的是关于实验数据数 理统计的回归方程，本发明研究的重点是压缩机变速运行时的现象和本质， 即物理意义的存在及合理性，从而构建流量-速度数学模型。

本发明构建的离心式压缩机变速运行时的通用流量-速度数学模型为式 (1)。

式中：