一种降低氧气管网输配系统能耗的节能方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种降低氧气管网输配系统能耗的节能方法与系统，能够达到减少氧气放散量所节省的制氧能耗与降低氧压机压缩能耗的节能目的。所述方法包括：S101，建立氧气管网输配系统的主动放散节能模型；S102，根据用户侧的用氧需求，通过建立的主动放散节能模型，调节控制参数进行放散模拟，得到氧气管网输配系统中氧压机出口压力与中压管道放散阀入口压力在运行过程中的时间变化；S103，若放散模拟得到的结果满足输配系统运行的约束条件，则执行S104；S104，计算节省能耗总量，输出节省能耗总量最大值对应的控制参数，根据最大值对应的控制参数输配氧气。本发明专利技术涉及节能技术领域。

An energy saving method and system for reducing energy consumption of oxygen distribution system

【技术实现步骤摘要】
一种降低氧气管网输配系统能耗的节能方法与系统
本专利技术涉及节能
，特别是指一种降低氧气管网输配系统能耗的节能方法与系统。
技术介绍
近年来，随着世界范围内能源危机的日趋严重，各国政府都在为经济可持续发展积极地推广节能降耗技术，能源紧张问题同样成为制约我国经济发展的重要因素。钢铁工业属于流程工业，为高耗能行业，空气分离系统为高炉、转炉等工序提供高纯度的氧气、氮气、氩气等气体。气体公司的空气分离系统为供气系统，各工序的气体均通过输送管网输送至各气体用户。气体用户的用量随工序生产工况的变化而变化，为了保证生产的正常进行，气体公司一般会超量生产，通过提高输送管网压力的方法适应气体用户用量的波动，这就造成了压缩能耗的增加。为了确保输送管网的安全，氧气管网输配系统设置有安全放散阀，一旦管网压力超标，则开启放散阀，这种被动的放散方式不仅浪费了氧压机压缩消耗的能量，还浪费了制备氧气所消耗的电能，存在较大的节能空间。研发氧气输送管网系统的新型节能技术是实现氧气管网系统节能的重要方向。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种降低氧气管网输配系统能耗的节能方法与系统，以解决现有技术所存在的被动放散方式，导致氧压机压缩能耗和制氧能耗高的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种降低氧气管网输配系统能耗的节能方法，包括：S101，建立氧气管网输配系统的主动放散节能模型；S102，根据用户侧的用氧需求，通过建立的主动放散节能模型，调节控制参数进行放散模拟，得到氧气管网输配系统中氧压机出口压力与中压管道放散阀入口压力在运行过程中的时间变化；其中，所述控制参数包括：氧压机入口导叶开度、开度调节时刻、开度调节时长及中压管道放散阀开启时长；S103，若放散模拟得到的结果满足输配系统运行的约束条件，则执行S104；S104，计算节省能耗总量，输出节省能耗总量最大值对应的控制参数，根据最大值对应的控制参数输配氧气。进一步地，所述根据用户侧的用氧需求，通过建立的主动放散节能模型，调节控制参数进行放散模拟，得到氧气管网输配系统中氧压机出口压力与中压管道放散阀入口压力在运行过程中的时间变化包括：S1021，根据用户侧的用氧需求，通过建立的主动放散节能模型，调节氧压机入口导叶开度k、开度调节时刻t1和开度调节时长Δt1，得到氧压机出口压力Pa和中压管道放散阀入口压力Pb在运行过程中的时间变化；S1022，判断放散模拟得到的结果是否满足输配系统运行的约束条件，若不满足，则开启中压管道放散阀，返回S1021进行混合放散模拟；否则，则执行S103。进一步地，所述判断放散模拟得到的结果是否满足输配系统运行的约束条件包括：判断氧压机出口最大压力Pa、中压管道放散阀最大压力Pb及氧压机入口导叶开度的调节范围Δk是否满足：Pa≤第一阈值、Pb≤第二阈值、Δk≤第三阈值。进一步地，中压管道放散阀开启时刻为首次Pb＞第二阈值时刻，中压管道放散阀开启时长Δt2从最短时长逐渐增加。进一步地，节省的能耗包括：氧压机的氧气流量变化引起的氧压机压缩能耗的变化和减少的氧气放散量所节省的制氧能耗。进一步地，氧压机的氧气流量变化引起的氧压机压缩能耗的变化表示为：ΔW＝W1-W2W1、W2的计算公式为：Ni＝-7.1931*10-6*Qn2-0.96632*k2+0.0047768Qn*k+0.63358*Qn-159.56*k-4902.9其中，ΔW表示Δt1时间内所降低的氧压机压缩能耗，W表示氧压机总能耗，W1表示Δt1时间内超压放散氧压机总能耗，W2表示Δt1时间内模拟放散氧压机总能耗，Ni表示在Δt1时间内时刻i的氧压机的轴功率，Qn表示时刻i的体积流量，k是时刻i氧压机入口导叶开度值，t0表示起始时刻，tn表示结束时刻。进一步地，减少的氧气放散量所节省的制氧能耗表示为：ΔQvi＝Qva-Qvi其中，ΔE表示模拟放散减少的氧气放散量所节省的制氧能耗，η表示制氧单耗，ΔQvi表示Δt1时间内i时刻超压放散氧压机入口流量Qva与模拟放散氧压机入口流量Qvi的差值，Qva表示超压放散中i时刻氧压机入口流量，Qvi表示模拟放散中i时刻氧压机入口流量。进一步地，节省能耗总量表示为：E总＝ΔE+ΔW其中，E总表示节省能耗总量。本专利技术实施例还提供一种降低氧气管网输配系统能耗的节能系统，包括：建立模块，用于建立氧气管网输配系统的主动放散节能模型；模拟模块，用于根据用户侧的用氧需求，通过建立的主动放散节能模型，调节控制参数进行放散模拟，得到氧气管网输配系统中氧压机出口压力与中压管道放散阀入口压力在运行过程中的时间变化；其中，所述控制参数包括：氧压机入口导叶开度、开度调节时刻、开度调节时长及中压管道放散阀开启时长；校验模块，用于若放散模拟得到的结果满足输配系统运行的约束条件，则执行分配模块；分配模块，用于计算节省能耗总量，输出节省能耗总量最大值对应的控制参数，根据最大值对应的控制参数输配氧气。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，根据用户侧的用氧需求，结合输配系统运行的约束条件，通过主动放散节能模型对氧压机入口导叶开度值、开度调节时刻、开度调节时长及中压管道放散阀开启时长这四个控制参数进行调节，得到氧气管网输配系统中氧压机出口压力与中压管道放散阀入口压力在运行过程中的时间变化，直至放散模拟得到的结果满足输配系统运行的约束条件，计算节省能耗总量，输出节省能耗总量最大值对应的控制参数；计算节省能耗总量，输出节省能耗总量最大值对应的控制参数，根据最大值对应的控制参数输配氧气。这样，在保证用户需求与输配系统安全稳定运行的前提下，能够充分利用空气分离系统生产的氧气，提高氧气利用率，降低输配系统特别是氧压机的压缩能耗，保证输配系统的安全节能运行，达到减少氧气放散量所节省的制氧能耗与降低氧压机压缩能耗的节能目的。附图说明图1为本专利技术实施例提供的降低氧气管网输配系统能耗的节能方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的某钢铁企业气体公司氧气管网输配系统的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的降低该钢铁企业气体公司氧气管网输配系统能耗的最优控制参数确定方法的流程示意图；图4为本专利技术实施例提供的氧气管网输配系统的主动放散节能模型示意图；图5为本专利技术实施例提供的具有可调入口导叶的离心压缩机进口段的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的混合放散开启点位置示意图；图7为本专利技术实施例提供的降低氧气管网输配系统能耗的节能系统的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有的被动放散方式，导致氧压机压缩能耗和制氧能耗高的问题，提供一种降低氧气管网输配系统能耗的节能方法与系统。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低氧气管网输配系统能耗的节能方法，其特征在于，包括：/nS101，建立氧气管网输配系统的主动放散节能模型；/nS102，根据用户侧的用氧需求，通过建立的主动放散节能模型，调节控制参数进行放散模拟，得到氧气管网输配系统中氧压机出口压力与中压管道放散阀入口压力在运行过程中的时间变化；其中，所述控制参数包括：氧压机入口导叶开度、开度调节时刻、开度调节时长及中压管道放散阀开启时长；/nS103，若放散模拟得到的结果满足输配系统运行的约束条件，则执行S104；/nS104，计算节省能耗总量，输出节省能耗总量最大值对应的控制参数，根据最大值对应的控制参数输配氧气。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低氧气管网输配系统能耗的节能方法，其特征在于，包括：
S101，建立氧气管网输配系统的主动放散节能模型；
S102，根据用户侧的用氧需求，通过建立的主动放散节能模型，调节控制参数进行放散模拟，得到氧气管网输配系统中氧压机出口压力与中压管道放散阀入口压力在运行过程中的时间变化；其中，所述控制参数包括：氧压机入口导叶开度、开度调节时刻、开度调节时长及中压管道放散阀开启时长；
S103，若放散模拟得到的结果满足输配系统运行的约束条件，则执行S104；
S104，计算节省能耗总量，输出节省能耗总量最大值对应的控制参数，根据最大值对应的控制参数输配氧气。


2.根据权利要求1所述的降低氧气管网输配系统能耗的节能方法，其特征在于，所述根据用户侧的用氧需求，通过建立的主动放散节能模型，调节控制参数进行放散模拟，得到氧气管网输配系统中氧压机出口压力与中压管道放散阀入口压力在运行过程中的时间变化包括：
S1021，根据用户侧的用氧需求，通过建立的主动放散节能模型，调节氧压机入口导叶开度k、开度调节时刻t1和开度调节时长Δt1，得到氧压机出口压力Pa和中压管道放散阀入口压力Pb在运行过程中的时间变化；
S1022，判断放散模拟得到的结果是否满足输配系统运行的约束条件，若不满足，则开启中压管道放散阀，返回S1021进行混合放散模拟；否则，则执行S103。


3.根据权利要求2所述的降低氧气管网输配系统能耗的节能方法，其特征在于，所述判断放散模拟得到的结果是否满足输配系统运行的约束条件包括：
判断氧压机出口最大压力Pa、中压管道放散阀最大压力Pb及氧压机入口导叶开度的调节范围Δk是否满足：Pa≤第一阈值、Pb≤第二阈值、Δk≤第三阈值。


4.根据权利要求2所述的降低氧气管网输配系统能耗的节能方法，其特征在于，中压管道放散阀开启时刻为首次Pb>第二阈值时刻，中压管道放散阀开启时长Δt2从最短时长逐渐增加。


5.根据权利要求1所述的降低氧气管网输配系统能耗的节能方法，其特征在于，节省的能耗包括：氧压机的氧气流量变化引起的氧压机压缩能耗的变化和减少的氧气放散量所节省的制氧能耗。

【专利技术属性】
技术研发人员：童莉葛，孔福林，王立，尹少武，刘传平，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11