[发明专利]一种工业压缩机过程快速建模方法

说明书

本发明提供一种工业压缩机过程快速建模方法，主要包括可以满足动态仿真精度要求的实际工质的物性模型、压缩机特性模型、管路子模型和阀门模型，并根据PID算法建立动力机子模型，以及第一环境边界子模型和第二环境边界子模型。所述物性模型是根据目标子模型的物性数据，确定所需工质在应用范围内的状态参数，所述状态参数包括：温度、压力、焓值、密度、声速热力学能和等温多变系数；并根据所述状态参数建立表格，并根据其中任意两个参数计算出其他参数。本发明提出一种有效的工业压缩机动态建模方法，将对压缩机特性模型、管路子模型和阀门模型进行详细描述，并提供数据传递过程。

技术领域

本发明公开涉及压缩机建模技术领域，尤其涉及一种工业压缩机过程快速建模方法。

背景技术

压缩机作为一种压力提升装置已被广泛应用于化工、能源各领域，其主要利用叶片做功来提高气体压力满足反应要求及实现可燃气体远距离输送。压缩机作为流程工艺的核心设备，压缩机系统的精细设计及合理控制是系统安全、可靠运行的基础。压缩机系统包括多级压缩机、管路、阀门和换热器。

压缩机全生命周期的运行状态包括稳态运行和动态运行。其中，稳态运行时间占据绝大部分时间，因此在过去一段时间压缩机生产商主要关注压缩机的稳态运行效果。但随着工艺流程逐步复杂，用户要求更加严格，以及成本控制倒逼精细化设计，使得压缩机生产商逐步关注压缩机的动态过程控制及其部件设计。对压缩机进行动态仿真是实现压缩机动态过程控制及其部件设计的有效方法。

然而，现有公开的文献没有完整有效的可以用于压缩机动态系统仿真的建模方法。本发明提出一种针对工业压缩机系统的动态建模方法。本发明提出了以实际气体为工质的压缩机动态建模、管路动态建模、阀门动态建模、电机模型和转轴模型。

发明内容

本发明为解决现有技术中没有完整的用于压缩机动态的建模方法的问题，提出一种模型准确、稳定、周期短的工业压缩机过程快速建模方法，方法包括：根据PID算法建立动力机子模型，所述动力机子模型被配置为：获取第一输入参数根据所述第一输入参数计算得到第一输出数据；

建立第一环境边界子模型，所述第一环境边界子模型被配置为：输出第一环境参数；

建立第二环境边界子模型，所述第二环境边界子模型被配置为：输出第二环境参数；

根据物性建模方法及管路特性建立第一管路子模型，所述第一管路子模型被配置为：输出第一初始参数；

根据物性建模方法及管路特性建立第二管路子模型，所述第二管路子模型被配置为：输出第二初始参数；

根据物性建模方法及压缩机特性参数建立压缩机子模型，所述压缩机子模型配置为：根据所述第一管路子模型输出的所述第一初始参数、所述第二管路边界子模型输出的所述第二初始参数和转轴子模型输出的第二输出数据，计算得到第三输出数据；

根据物性建模方法及阀门特性参数建立阀门子模型，所述阀门子模型被配置为：根据第二环境边界子模型输出的所述第二环境参数和所述第二管路子模型输出的所述第二初始参数，计算得到第四输出数据；

根据物性建模方法及转轴特性参数建立转轴子模型，所述转轴子模型被配置为：根据第一时刻从所述压缩机子模型获取到的所述第三输出数据，以及从所述动力机子模型获取到的第一输出数据，计算得到第二时刻的所述第二输出数据；所述第二时刻为所述第一时刻后间隔预设时长的时刻。

进一步的，所述第一管路子模型还被配置为：

根据第一时刻从所述压缩机子模型获取到的所述第三输出数据，以及从所述第一环境边界子模型获取的所述第一环境参数，计算得到所述第二时刻的所述第一初始参数。

进一步的，所述第二管路子模型还被配置为：