海洋平台通风系统在线风平衡控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种海洋平台通风系统在线风平衡控制方法和控制系统。该方法通过设置每个舱室出风口的目标出风量，采集每个舱室出风口的实时出风量，计算每个出风口实际出风量与目标出风量的比值r

【技术实现步骤摘要】
海洋平台通风系统在线风平衡控制方法及控制系统


[0001]本专利技术涉及智能控制
，具体涉及一种海洋平台通风系统在线风平衡控制方法及控制系统。

技术介绍

[0002]通风系统是海洋平台的重要基础性工程，用于平衡舱室冷热负荷，提高室内空气质量，控制室内舱压、有毒气体浓度等。因此，通风系统的运行关系到人员的正常生活和平台设备的正常工作。
[0003]海洋平台通风系统具有特殊性。平台舱室种类繁多，舱室通风个性化要求高，具体的说，各个舱室都有不同的通风要求，例如厨房、中央轮机室等舱室在设备工作与关闭时其通风量需求更是差距显著。因此，海洋平台通风系统需要根据室内负荷及调控参数的变化，动态调节每个出风口送入室内的风量，以满足室内人员舒适要求与设备工作环境要求。
[0004]风平衡，即根据各个舱室的通风需求，协调控制各出风口出风量，以实现所有舱室风量的供需平衡，是实现通风系统功能中的重要一环。目前，通风系统的风平衡主要采用传统的流量等比分配法。这种方法本质上是一种经验试错法，需要反复尝试才能实现系统所有出风末端(下文所述的出风末端均指出风口)的风量平衡，并且往往精度较低。因此，传统的风量平衡费时费力，成本高，且依赖于技术人员的经验以及系统的复杂性。针对传统风平衡方法存在的缺点，有些文献提出了渐进流法、风机基压法等，用以提高风平衡的效率。然而，现有方法存在一个共同的问题，即这些方法都是“离线”调节方法，只能在通风系统调试或维护期间使用，造成极大的不便。另外，渐进流法和风机基压法都要求从所有风阀全部打开/关闭的状态开始调节，这种状态下可能会导致极端风量值，带来通风安全隐患。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述技术问题之一，提供一种适用于多舱室通风控制、可动态调节各舱室风平衡的控制方法及控制系统。
[0006]为解决以上问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种海洋平台通风系统在线风平衡控制方法，所述通风系统包括总风机，经管路连通至平台各舱室，每个舱室均设置有出风口、风阀及风阀控制器，所述风阀控制器用于控制风阀开度以控制每个出风口出风量；所述方法包括如下步骤：
[0008]S1：设置每个舱室出风口的目标出风量，采集每个舱室出风口的实时出风量，计算每个出风口实际出风量与目标出风量的比值r
x
；其中，i为出风口的数量，x∈(1，i)；
[0009]S2：判断各舱室出风口处实际出风量与目标出风量的比值r
i
是否相等，若不相等，则调节各个舱室内风阀的开度，使各个出风口实际出风量与目标出风量的比值均达到同一比值r
*
，随后执行步骤S3，并将此时通风系统总风量记为q
phase1
；若相等，则直接执行步骤S3，并将此时通风系统总风量记为q
phase1
；
[0010]S3：判断此时的通风系统总风量是否满足若不满足，则调
节总风机转速，直至随后执行步骤S4；若满足，则直接执行步骤S4；
[0011]S4：判断各舱室出风口处实际出风量是否已达到目标出风量，若未达到，则转至步骤S1；若已达到，则结束风平衡过程；
[0012]本专利技术一些实施例中，步骤S2中，调节各个舱室出风口实际出风量与目标出风量的比值均达到同一比值r
*
的方法包括：
[0013]S21：将每个风阀控制器视为一个智能体，针对多风阀控制器系统，按如下控制协议调节各风阀角度：
[0014]θ
i
(k+1)
‑
θ
i
(k)＝
‑
κ
i
sign(E
k
)|E
k
|
α
；
[0015]其中：
[0016][0017]k为采样时刻；θ
i
(k)、θ
i
(k+1)为采样时刻k、k+1时风阀i的挡板角度；T
s
为采样间隔，其具体数值根据通风系统现场系统响应时间来确定；J
ii
为雅可比矩阵J的元素，其各元素可通过测量通风系统q
‑
θ特性曲线得到，或通过直接调参κ
i
，规避J
ii
；q
i
(k)、q
j
(k)为采样时刻k时风阀i、j的实际出风量；是风阀i、j的目标出风量；a
ij
表示智能体i与通风系统中智能体j之间的通讯关系，当二者之间可以通讯时，a
ij
为1，不可通讯时为0；α是有限时间分数阶系数，取值范围为(0，1)，本方法中取5/7；
[0018]S22：定义一致性指标DoC：
[0019][0020][0021][0022]当DoC＜5％时，认为各个出风口实际出风量与目标出风量的比值均达到同一比值。
[0023]本专利技术一些实施例中，风阀智能体之间采用全连接拓扑，a
ij
构造的矩阵A为：
[0024][0025]本专利技术一些实施例中，步骤S3中，按如下控制协议调节风机电压：
[0026][0027][0028]其中：U(k)、U(k+1)为离散时刻k、k+1时的风机电压；ε
tol
(k)、ε
tol
(i)为离散时刻k、i时的通风系统总风量的相对误差；q
tol
(k)、q
tol
(i)为离散时刻k、i时通风系统实际总风量；为通风系统目标总风量；K
p
为比例控制系统，K
I
为积分控制系数；
[0029]其中，即为第一阶段结束时总风量q
phase1
的1/rw。
[0030]本专利技术一些实施例中，步骤S3中，认为当通风系统总风量误差ε
tol
满足|ε
tol
|<5％时，风机转速调节到位。
[0031]本专利技术一些实施例中，步骤S4中，认为当通风系统出风末端误差ε满足ε＜10％时，各出风口均已达到目标风量；其中，q
i
为第i个出风口实际出风量，为第i个出风口目标出风量。
[0032]本专利技术一些实施例中，进一步提供一种海洋平台通风系统在线风平衡控制系统，包括：
[0033]传感器单元：包括若干个传感器，设置在每个出风口处，用于采集出风口实时出风量；
[0034]上位机，包括：
[0035]数据采集单元：与传感器单元，用于获取其采集的出风口实际出风量数据；
[0036]风机控制单元：与总风机通信，用于根据总风机出风量目标值生成总风机的出风量控制值；
[0037]风阀控制单元：用于根据出风口出风量目标值及出风口实时出风量，生成风阀开度控制值；
[0038]所述上位机被配置为，按如下控制策略控制总风机出风控制量及风阀开度控制值：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋平台通风系统在线风平衡控制方法，其特征在于，所述通风系统包括总风机，经管路连通至平台各舱室，每个舱室均设置有出风口、风阀及风阀控制器，所述风阀控制器用于控制风阀开度以控制每个出风口出风量；所述方法包括如下步骤：S1：设置每个舱室出风口的目标出风量，采集每个舱室出风口的实时出风量，计算每个出风口实际出风量与目标出风量的比值r
x
；其中，i为出风口的数量，x∈(1，i)；S2：判断各出风口实际出风量与目标出风量的比值r
i
是否相等，若不相等，则调节各个舱室风阀的开度，使各个出风口实际出风量与目标出风量的比值均达到同一比值r
*
，随后执行步骤S3，并将此时通风系统总风量记为q
phase1
；若相等，则直接执行步骤S3，并将此时通风系统总风量记为q
phase1
；S3：判断此时的通风系统总风量是否满足若不满足，则调节总风机转速，直至随后执行步骤S4；若满足，则直接执行步骤S4；S4：判断各舱室出风口处实际出风量是否已达到目标出风量，若未达到，则转至步骤S1；若已达到，则结束风平衡过程。2.如权利要求1所述的海洋平台通风系统在线风平衡控制方法，其特征在于，步骤S2中，调节各个舱室出风口实际出风量与目标出风量的比值均达到同一比值r
*
的方法包括：S21：将每个风阀控制器视为一个智能体，针对多风阀控制器系统，按如下控制协议调节各风阀角度：θ
i
(k+1)
‑
θ
i
(k)＝
‑
κ
i
sign(E
k
)|E
k
|
α
；其中：其中：k为采样时刻；θ
i
(k)、θ
i
(k+1)为采样时刻k、k+1时风阀i的挡板角度；T
s
为采样间隔，其具体数值根据通风系统现场系统响应时间来确定；J
ii
为雅可比矩阵J的元素，其各元素可通过测量通风系统q
‑
θ特性曲线得到，或通过直接调参κ
i
，规避J
ii
；q
i
(k)、q
j
(k)为采样时刻k时风阀i、j的实际出风量；是风阀i、j的目标出风量；a
ij
表示智能体i与通风系统中智能体j之间的通讯关系，当二者之间可以通讯时...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔璨，苏明伟，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：