一种透平货油泵的能效优化方法及装置制造方法及图纸

一种透平货油泵的能效优化方法，先在透平的进气口上设置气体流量调节阀，在货油泵的出液口上设置液体流量调节阀，再同时监测透平数据与货油泵数据，然后依据透平数据计算获得透平的输出功率，并依据货油泵数据计算获得液货通过货油泵前后的能量增量，再计算透平货油泵的实时能效，然后将实时能效及其对应的调节阀开度存储，以此类推，获得多组实时能效及对应的阀门开度，再构建并训练数学模型，然后采用自动寻优智能算法从训练成熟的数学模型中寻找最优工况点，再依据最优工况点对应的调节阀开度对调节阀进行控制。本设计不仅能从整体上体现透平货油泵的能效优化，而且易于操作。而且易于操作。而且易于操作。

【技术实现步骤摘要】
一种透平货油泵的能效优化方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种透平货油泵的能效优化设计，属于油化运输船和海洋油气平台中液货装卸装备领域，尤其涉及一种透平货油泵的能效优化方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，透平货油泵利用锅炉产生的饱和蒸汽驱动透平，透平再通过齿轮箱降速后带动离心泵运转，从而实现原油或其他液货装卸作业。透平货油泵通过用于大型原油运输船舶与海洋工程装备，实现原油等液货的船内液货转驳或对外输送等功能，因而透平货油泵的排量一般较大，功率也相对较高。为此，透平货油泵的能效对于节能减排、降低成本至关重要。
[0003]但是，目前对于透平货油泵的能效评估主要依赖货油泵出厂时提供的离心泵特性曲线，离心泵特性曲线体现的是某一转速下离心泵效率随液货流量的关系，但在实际应用中，离心泵性能与扬程、流量、转速等密切相关。同时，透平的性能与转速、蒸汽的流量、温度、压力等密切相关。因而，透平货油泵的整体能效无法简单通过货油泵的离心泵特性曲线给出，它还受透平、齿轮箱的影响，因而，必须对透平货油泵进行整体考虑，才能为透平货油泵的能效优化控制提供依据，目前还缺乏这方面的能效优化设计，无法实现透平货油泵高效运行。
[0004]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不能从整体上体现透平货油泵的能效优化的缺陷与问题，提供一种能从整体上体现透平货油泵的能效优化的透平货油泵的能效优化方法及装置。
[0006]为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种透平货油泵的能效优化方法，所述透平货油泵是指高温高压蒸汽进入透平进行膨胀做功，以驱动透平旋转，再由旋转的透平经齿轮箱带动货油泵旋转进行泵油，所述能效优化方法包括以下步骤：
[0007]监测数据步骤：先在透平的进气口上设置气体流量调节阀，并在货油泵的出液口上设置液体流量调节阀，再同时监测透平数据与货油泵数据，所述透平数据包括透平上饱和蒸汽的出口压力、入口压力、出口温度、入口温度、质量流速、透平的转速、气体流量调节阀的开度，所述货油泵数据包括货油泵的出口压力、入口压力、出口液货的质量流量、入口液货的质量流量、液体流量调节阀的开度；
[0008]数据处理步骤：先依据透平数据计算获得透平的输出功率Pt，同时，依据货油泵数据计算获得液货通过货油泵前后的能量增量为W，再计算透平货油泵的实时能效ηr：
[0009]ηr＝W/Pt；
[0010]然后将实时能效ηr及其对应的液体流量调节阀开度、气体流量调节阀开度进行存
储，以此类推，将不同工况下的实时能效ηr、液体流量调节阀开度、气体流量调节阀开度进行存储，以形成能效历史数据，再构建透平货油泵能效多目标优化数学模型如下：
[0011]Maxηr＝f(kL，kt)，0≤kL≤1；0≤kt≤1；
[0012]式中，kL为液体流量调节阀的开度，kt为气体流量调节阀的开度；然后采用能效历史数据对数学模型进行训练，直至训练成熟；
[0013]优化控制步骤：先采用自动寻优智能算法从训练成熟的数学模型中寻找最优工况点，再依据最优工况点对应的液体流量调节阀开度、气体流量调节阀开度分别对待优化的透平货油泵上的液体流量调节阀、气体流量调节阀进行控制，以实现待优化的透平货油泵运行状况的优化。
[0014]所述自动寻优智能算法为遗传算法、神经网络算法、模拟退火算法中的任意一种。
[0015]所述能量增量W的获取方法如下：
[0016]W＝H*QL；
[0017]其中，H为扬程，QL为液货的质量流量。
[0018]所述扬程H的获取方法如下：
[0019][0020]其中，ρ为液货的密度，g为重力加速度，ΔZ为货油泵的出、入口之间的垂直高度差；Pout为货油泵的出口压力值，Pin为货油泵的入口压力值；V1为液货经货油泵入口的流速，V2为液货经油泵出口的流速。
[0021]所述V1、V2的获取方法如下：
[0022][0023][0024]其中，D1、D2分别为液货经货油泵入口、出口时的管路直径。
[0025]所述输出功率Pt的获取方法如下：
[0026]先根据时间平均后的入口压力、入口温度查饱和蒸汽热物性参数表，以获得入口焓值hin，再根据时间平均后的出口压力、出口温度查饱和蒸汽热物性参数表，以获得出口焓值hout，然后依据下述计算方法获得透平的输出功率Pt：
[0027]P
t
＝Q
w
(h
in
‑
h
out
)；
[0028]其中，Qw为饱和蒸汽时间平均后的质量流速。
[0029]所述时间平均后的入口压力、入口温度是指入口压力的时间平均值、入口温度的时间平均值，所述时间平均后的出口压力、出口温度是指出口压力的时间平均值、出口温度的时间平均值；所述时间平均值依据下述计算方法获得：
[0030]假设要测量时间T范围内的出口压力的时间平均值，则每隔Δt时间测一个数据
Pi，一共有n＝T/Δt个数据，此时，要获得的时间平均值则为：
[0031][0032]一种上述透平货油泵的能效优化方法所在的能效优化装置，所述能效优化装置包括货油泵监测模块、透平监测模块、实时数据存储模块、数据计算模块、能效历史数据存储模块与能效优化计算模块；
[0033]所述货油泵监测模块、透平监测模块的输出端与实时数据存储模块的输入端信号连接，实时数据存储模块的输出端与数据计算模块的输入端信号连接，数据计算模块的输出端与能效历史数据存储模块的输入端信号连接，能效历史数据存储模块的输出端与能效优化计算模块的输入端信号连接，能效优化计算模块的输出端与气体流量调节阀、液体流量调节阀的控制端信号连接；
[0034]所述透平监测模块的监测对象为透平上饱和蒸汽的出口压力、入口压力、出口温度、入口温度、质量流速、透平的转速、气体流量调节阀的开度；
[0035]所述货油泵监测模块的监测对象为货油泵的出口压力、入口压力、出口液货的质量流量、入口液货的质量流量、液体流量调节阀的开度；
[0036]所述实时数据存储模块的存储数据包括货油泵监测模块、透平监测模块监测的全部数据；
[0037]所述数据计算模块根据实时数据存储模块中的存储数据进行计算，以获得透平的输出功率Pt、货油泵前后的能量增量W，再计算获得透平货油泵的实时能效ηr，然后将获得的实时能效ηr存储进能效历史数据存储模块中；
[0038]所述能效优化计算模块先根据能效历史数据存储模块中存储的能效历史数据，构建透平货油泵能效多目标优化数学模型，并进行训练，直至获得成熟的数学模型，再采用自动寻优智能算法从训练成熟的数学模型中寻找最优工况点，然后获得最优工况点对应的液体流量调节阀开度、气体流量调节阀开度，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透平货油泵的能效优化方法，所述透平货油泵是指高温高压蒸汽进入透平进行膨胀做功，以驱动透平旋转，再由旋转的透平经齿轮箱带动货油泵旋转进行泵油，其特征在于所述能效优化方法包括以下步骤：监测数据步骤：先在透平的进气口(11)上设置气体流量调节阀(1)，并在货油泵的出液口(21)上设置液体流量调节阀(2)，再同时监测透平数据与货油泵数据，所述透平数据包括透平上饱和蒸汽的出口压力、入口压力、出口温度、入口温度、质量流速、透平的转速、气体流量调节阀(1)的开度，所述货油泵数据包括货油泵的出口压力、入口压力、出口液货的质量流量、入口液货的质量流量、液体流量调节阀(2)的开度；数据处理步骤：先依据透平数据计算获得透平的输出功率Pt，同时，依据货油泵数据计算获得液货通过货油泵前后的能量增量为W，再计算透平货油泵的实时能效ηr：ηr＝W/Pt；然后将实时能效ηr及其对应的液体流量调节阀(2)开度、气体流量调节阀(1)开度进行存储，以此类推，将不同工况下的实时能效ηr、液体流量调节阀(2)开度、气体流量调节阀(1)开度进行存储，以形成能效历史数据，再构建透平货油泵能效多目标优化数学模型如下：Maxηr＝f(kL，kt)，0≤kL≤1；0≤kt≤1；式中，kL为液体流量调节阀(2)的开度，kt为气体流量调节阀(1)的开度；然后采用能效历史数据对数学模型进行训练，直至训练成熟；优化控制步骤：先采用自动寻优智能算法从训练成熟的数学模型中寻找最优工况点，再依据最优工况点对应的液体流量调节阀(2)开度、气体流量调节阀(1)开度分别对待优化的透平货油泵上的液体流量调节阀(2)、气体流量调节阀(1)进行控制，以实现待优化的透平货油泵运行状况的优化。2.根据权利要求1所述的一种透平货油泵的能效优化方法，其特征在于：所述自动寻优智能算法为遗传算法、神经网络算法、模拟退火算法中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的一种透平货油泵的能效优化方法，其特征在于：所述能量增量W的获取方法如下：W＝H*QL；其中，H为扬程，QL为液货的质量流量。4.根据权利要求3所述的一种透平货油泵的能效优化方法，其特征在于：所述扬程H的获取方法如下：其中，ρ为液货的密度，g为重力加速度，ΔZ为货油泵的出、入口之间的垂直高度差；Pout为货油泵的出口压力值，Pin为货油泵的入口压力值；V1为液货经货油泵入口的流速，V2为液货经油泵出口的流速。5.根据权利要求4所述的一种透平货油泵的能效优化方法，其特征在于：所述V1、V2的获取方法如下：
其中，D1、D2分别为液货经货油泵入口、出口时的管路直径。6.根据权利要求1或2所述的一种透平货油泵的能效优化方法，其特征在于：所述输出功率Pt的获取方法如下：先根据时间平均后的入口压力、入口温度查饱和蒸汽热物性参数表，以获得入口焓值hin，再根据时间平均后的出口压力、出口温度查饱和蒸汽热物性参数表，以获得出口焓值hout，然后依据下述计算方法获得透平的输出功率Pt：P
t
＝Q
w
(h
in
...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿佳东，卢明剑，胡欣蓉，汤敏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：