[发明专利]一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法及装置

摘要

本发明提供一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法及装置，属于压缩空气供给与工业过程控制领域。可以降低能源浪费，减少资源消耗。包括通过压力计获取主管压力值，N条支管压力值和N条支管流量值，对多组主管滤波压力值和多组N条支管滤波压力值进行归一化处理，确定主管归一化压力值和N条支管归一化压力值；根据第一时间段主管平均压力值，第二时间段主管平均压力值，第一时间段N条支管平均压力值，第二时间段N条支管平均压力值，通过公式确定压缩空气系统的稳定性；根据N条支管的特性系数和N条支管压力目标下限值，通过公式确定气源总管压力优化设定值；确定控制所述主管压力值。

主权项

1.一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法，其特征在于，包括：空压机(101)，主管直通管道(103)，智能调节阀(106)，主管压力计(108)，和控制模块(113)；所述空压机(101)和所述主管直通管道(103)连接，所述主管直通管道(103)上设置所述智能调节阀(106)，所述主管直通管道(103)与所述主管压力计(108)和至少一条支管连接；第一类支管(114)上依次设置第一类支管流量计(115)和第一类支管压力计(116)；所述控制模块(113)包括压力优化给定单元和过程实时控制单元；所述压力优化给定单元包括参数设置模块(201)，过程数据采集模块(202)，平稳性分析模块(203)，支路管道特性计算模块(204)和优化设定模块(205)；所述过程实时控制单元包括切换控制模块(301)，空压机压力调节模块(302)和智能调节阀开度设定模块(303)；所述参数设置模块(201)用于设置节能优化初始参数；所述过程数据采集模块(202)与所述第一类支管流量计(115)，所述第一类支管压力计(116)和所述主管压力计(108)电联接，用于获取主管压力值，第一类支管压力值和第一类支管流量值；所述平稳性分析模块(203)和所述支路管道特性计算模块(204)分别用于根据所述主管压力值，所述第一类支管压力值和所述第一类支管流量值，在压缩空气系统稳定时，通过平稳性分析输出系统，确定所述第一类支管的管道特性系数；所述优化设定模块(205)用于根据所述第一类支管的管道特性系数和所述节能优化初始参数，确定气源总管压力优化设定值；所述切换控制模块(301)用于获取所述主管压力值和所述智能调节阀(106)的当前开度值，根据所述主管压力值，所述当前开度值和所述节能优化初始参数之间的大小关系，确定与所述空压机压力调节模块(302)连接或者与所述智能调节阀开度设定模块(303)连接；所述空压机压力调节模块(302) 用于调节所述空压机(101)的压力设定值；所述智能调节阀开度设定模块(303)用于调节所述智能调节阀(106)的开度值；还包括储气罐(102)，气体入口端(111)，气体出口端(112)，第一手动调节阀(105)，逆止阀(104)，第二手动调节阀(107)；所述储气罐(102)设置在所述空压机(101)和所述主管直通管道(103)之间；所述气体入口端(111)设置在所述储气罐(102)与所述主管直通管道(103)之间；所述气体出口端(112)设置在所述主管直通管道(103)与所述主管压力计(108)之间；所述第一手动调节阀(105)，所述逆止阀(104)和所述第二手动调节阀(107)依次设置在所述主管直通管道(103)上，且所述逆止阀(104)和所述第二手动调节阀(107)之间还包括所述智能调节阀(106)；还包括旁通管道(109)和旁通阀(110)；所述旁通管道(109)的一端与所述气体入口端(111)相连，所述旁通管道(109)的另一端与所述气体出口端(112)相连；所述旁通阀(110)设置在所述旁通管道(109)上；所述控制方法包括以下步骤：获取主管压力值，N条支管压力值和N条支管流量值，对所述主管压力值，N条支管压力值和N条支管流量值分别进行滤波，确定主管滤波压力值，N条支管滤波压力值和N条支管滤波流量值；其中，主管上设置一个主管压力计，每条支管上设置一个支管压力计和一个流量计；对多组所述主管滤波压力值和多组所述N条支管滤波压力值进行归一化处理，确定主管归一化压力值和N条支管归一化压力值；将所述主管归一化压力值按照采集时间分为两段，通过公式(1)确定第一时间段主管平均压力值和第二时间段主管平均压力值；将所述N条支管归一化压力值按照采集时间分为两段，通过公式(2)确定第一时间段N条支管平均压力值和第二时间段N条支管平均压力值；根据所述第一时间段主管平均压力值，所述第二时间段主管平均压力值，所述第一时间段N条支管平均压力值，所述第二时间段N条支管平均压力值，通过公式(3)确定压缩空气系统的稳定性；当所述压缩空气系统的稳定性为1时，根据第一类支管管道压力平衡状态关系式和最小二乘法确定N条支管的特性系数，其中第一类支管管道压力平衡状态关系式为：式中，Pm为主管滤波压力值，P_l为N条支管滤波压力值，Q_l为N条支管流量值，为待确定的N条支管的特性系数；根据所述N条支管的特性系数和N条支管压力目标下限值，通过公式(4)确定气源总管压力优化设定值；将所述气源总管压力优化设定值和主管压力值进行比较，确定总管压力偏差量，根据所述总管压力偏差量和切换控制条件之间的大小关系，确定通过调节空压机压力值控制所述主管压力值；或者确定通过调节智能调节阀的开度控制所述主管压力值；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，为第一时间段主管平均压力值，Pm^*(i)为主管归一化压力值，为第二时间段主管平均压力值，为第一时间段N条支管平均压力值，为第二时间段N条支管平均压力值，P_l^*(i)为支管归一化压力值，S为压缩空气系统的稳定性，k为稳定阈值，取值范围0.02～0.05，P_best为气源总管压力优化设定值；Ps(l)为系统稳定时对应的最小总管压力值，N为所述支管对应的数量值，n表示采集次数。