一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术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。

Energy saving optimization control method and device for compressed air industrial system

The invention provides an energy-saving optimization control method and a device for compressed air industrial system, belonging to the field of compressed air supply and industrial process control. It can reduce energy waste and reduce resource consumption. Including through the pressure gauge access charge pressure, N branch and N branch flow pressure value, the pressure value and the filter head group of N branch filter pressure values were normalized to determine the pressure of the main branch of N and the value of normalized normalized pressure value; according to the first time in charge of the average pressure value, second in charge of time average pressure value, the first time the N branch average pressure value, second time N branch average pressure value, to determine the stability of compressed air system through the formula; according to the characteristics of N coefficient and N branch branch target pressure limit, through air duct pressure formula to determine the optimal setting value is determined; the head of the pressure value.

【技术实现步骤摘要】
一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法及装置
本专利技术属于压缩空气供给与工业过程控制领域，更具体的涉及一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法及装置。
技术介绍
压缩空气系统是指大气压力的空气被压缩并以较高的压力输给气动系统。压缩空气工业包括气源设备空气压缩机(空压机)、后处理设备、储气罐、输送管网以及管道末端气动设备。现有的气动技术中，空压机压力设定值采用手动进行设定，为满足末端气动设备压力流量需求，往往将压力设定值长期设定为较高的设定值，从而使空压机长期处于处于较高负荷状态，造成极大的能源浪费。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种压缩空气工业系统的节能优化控制装置及方法，可以降低压缩空气系统总管运行压力和空压机负载压力，从而降低了能源浪费，减少资源消耗。本专利技术实施例提供一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法，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，一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；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总管压力值进行比较，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：Pbest＝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，Pl*(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，Pbest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为所述第一支管对应的数量值，n表示采集次数。本专利技术实施例还提供一种压缩空气工业系统的节能优化控制装置，包括：空压机，主管直通管道，智能调节阀，主管压力计，和控制模块；所述空压机和所述主管直通管道连接，所述主管直通管道上设置所述智能调节阀，所述主管直通管道与所述主管压力计和至少一条支管连接；第一支管上依次设置第一支管流量计和第一支管压力计；所述控制模块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，过程数据采集模块，平稳性分析模块，支路管道特性计算模块和优化设定模块；所述过程实时控制单元包括切换控制模块，空压机压力调节模块和智能调节阀开度设定模块；所述参数设置模块用于设置节能优化初始参数；所述过程数据采集模块与所述第一支管流量计，所述第一支管压力计和所述主管压力计电联接，用于获取主管压力值，第一支管压力值和第一支管流量值；所述平稳性分析模块和所述支路管道特性计算模块分别用于根据所述主管压力值，所述第一支管压力值和所述第一支管流量值，在压缩空气系统稳定时，通过平稳性分析输出系统，确定所述第一支管的管道特性系数；所述优化设定模块用于根据所述第一支管的管道特性系数和所述节能能优化初始参数，确定气源总管压力优化设定值；所述切换控制模块用于获取所述主管压力值和所述智能调节阀的当前开度值，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连接或者与所述智能调节阀开度设定模块连接；所述空压机压力调节模块用于调节所述空压机的压力设定值；所述智能调节阀开度设定模块用于调节所述智能调节阀的开度值。本专利技术实施例中，提供了一种缩空气系统的节能优化控制方法及装置，在压缩空气工业系统气源压力控制中，气源管道压力长期处于偏高状态存在增加系统能量消耗的问题，本文提出基于气源总管压力最优的气源管道压力优化节能控制装置及方法，通过调节空压机压力设定值对主管压力进行粗调，同时控制调节阀在70％—90％开度范围内实现压力的小偏差精准调节，避免了调节阀对阀前压力的显著影响，整体装置和方法解决了气源管道压力长期处于较高压力状态造成能源较大浪费的问题，达到了气源管道压力的优化精准控制，同时降低了空压机的运行负载压力，具有良好的节能效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供了一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种压缩空气工业系统的节能优化控制装置结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的控制模块包括的压力优化给定单元结构示意图；图4为本专利技术是实施例提供的控制模块包括的过程实时控制单元结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1示例性示出本专利技术实施例提供了一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法流程示意图，图2例性示出本专利技术实施例提供的一种压缩空气工业系统的节能优化控制装置结构示意图；该方法和装置可以应用在压缩空气供给与工业过程控制领域。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种压缩空气工业系统的节能优化控制方法，包括以下步骤：步骤101，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，一条支管上设置一个支管压力计和一个流量计；步骤102，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；步骤103，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条支管平均压力值本文档来自技高网...

【技术保护点】
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：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，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；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：...

【技术特征摘要】
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：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，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；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：Pbest＝max(Ps(l),(l＝1,2,…,n))其中，为第一时间段主管平均压力值，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，Pl*(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，Pbest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为所述第一支管对应的数量值，n表示采集次数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当所述主管的稳定性为1时，根据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，包括：当所述压缩空气系统的稳定性为1时，所述第一类支管管道压力平衡状态关系式通过公式(5)确定为第二类支管管道压力平衡状态关系式，对所述第二类支管压力平衡状态关系式采用最小二乘法，通过公式(6)确定所述N条支管的特性系数；所述第一管道压力平衡状态关系式为：所述公式(5)为：所述公式(6)为：其中，Pm为主管滤波压力值，Pl为N条支管滤波压力值，Pm(i)为第i次采集到的主管压力值，Pl(i)为第i次采集到的N条支管压力值，Ql为N条支管流量值，为N条支管的特性系数，xl(i)为中间变量。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述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之前，还包括：当所述压缩空气系统的稳定性为1时，根据所述N条支管滤波流量值，通过公式(7)确定N条支管流量稳定值；根据所述N条支管流量稳定值，根据所述N条支管的特性系数，N条支管压力目标下限值，通过公式(8)确定所述N条支管流量稳定值时所需的最小总管压力值；所述公式(7)如下所示：所述公式(8)如下所示：其中，为N条支管流量稳定值，Ql为第i次采集到的N条支管流量值，Pdown(l)为支管压力目标下限值，Pmdown为气源总管压力下限值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述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，包括：当所述总管压力偏差量的绝对值大于所述切换控制条件时，确定通过调节空压机压力值控制所述主管压力值；所述根据所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭树彬，杨永宽，张江华，刘建昌，
申请(专利权)人：东北大学，深圳德尔科机电环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21