间接空冷塔循环水温度调控方法技术

本发明专利技术公开了一种间接空冷塔循环水温度调控方法，针对环境温度大于等于2℃情形，仅保留传统PID调控方法中的比例项和积分项，并采用与百叶窗散热性能系数、百叶窗开度相关的比例增益Kp、积分增益Ki的确定方法，根据水温偏差与调控量之间的非线性关系，可以实现实时、多因素参数对空冷系统进行智能控制，达到降低能耗、有效调节等目标。与传统PID调控方法相比，本发明专利技术设计的间接空冷塔循环水温度调控方法，减少了冷却塔控制实施过程中的调试配置工作，结合了热力学百叶窗的散热性能，克服了空冷塔在传统PID控制中微分控制过于灵敏的特点。该系统能够在间接空冷塔系统更新换代中得到广泛使用，提高其经济性和使用安全性。提高其经济性和使用安全性。提高其经济性和使用安全性。

【技术实现步骤摘要】
间接空冷塔循环水温度调控方法


[0001]本专利技术属于间接空冷塔
，具体涉及间接空冷塔循环水温度调控方法。

技术介绍

[0002]间接空冷塔一般通过调节百叶窗的开度实现循环水温度调控。较早的百叶窗调节为人工调节或定时阶梯式半自动调节，即夏季工况(本专利技术定义为环境温度大于等于2℃情形)正常情况下，夏天百叶窗一般保持全开状态，不进行实时调节，春秋天早晚和夜间会对百叶窗进行少量调节；而冬季工况下一般依据温度或时间设置调节原则，但由于环境温度有时很低，易出现循环水温度过低，从而造成散热器局部异常。因此，工程中对间接空冷塔循环水温度实时自动调节需求迫切。
[0003]当前使用较为成熟的自动调节技术是利用PID(proportional比例、integral积分、derivative微分)技术进行调节，可以实现一年四季统一的智能控制。但在温度调节过程中一般仅使用前后固定周期内的冷/热水母管循环水水温差计算累积误差和百叶窗开度调控量，并进行调控，其PID系数比例增益Kp、积分增益Ki、微分增益Kd通常固定不变。
[0004]传统PID调节输入和输出的关系为：
[0005][0006]离散化后得到
[0007][0008]其中，e(t)为t时刻水温偏差，u(t)为t时刻百叶窗开关速率(即单位时间开关幅度变化量，本项目以30s为控制量的一个单位时间)，e(k)、u(k)为k采样时刻对应值，Δt为采样间隔。
[0009]由于间接空冷塔在实际运行中，外界环境特别是环境温度、被控对象百叶窗散热片的实际散热性能曲线等因素各不一样，传统的PID控制效果并不理想，温度难以调节到位，有时即使温度能够调节到位，但时间也偏长、能量损耗较大、有时容易产生振荡。特别是夏季工况下，百叶窗调节调节要保证汽轮机的背压最低(背压是指水在管束中流动所受到的阻力)，使散热效率最大化，而传统PID过大过频的调解易使背压增高，造成能耗的增高(可用单位时间消耗的标准煤计量)，也会造成执行器损坏。同时考虑到夏季工况环境温度明显偏高，百叶窗散热片的散热性能与冬季差异明显，与冬季工况固定一致的调节系数和PID调节方法难以实现间接空冷塔循环水温度的有效、经济调节。

技术实现思路

[0010]针对以上问题，本专利技术设计了一种间接空冷塔循环水温度调控方法，针对环境温度大于等于2℃情形，可以实现实时、多因素参数对空冷系统智能控制，达到降低能耗、有效调节等目标。
[0011]本专利技术设计的间接空冷塔循环水温度调控方法，间接空冷塔循环水温度调控方法，其特征在于，针对环境温度大于等于2℃情形，调节项包括比例项和积分项，其中比例增益Kp、积分增益Ki的确定与百叶窗散热性能系数、百叶窗开度相关，所述百叶窗散热性能系数包括比例性能系数Cp、积分性能系数Ci；
[0012][0013][0014][0015]其中，
[0016]为当前时刻t百叶窗开度，为大小开度转换点，也称为转折点，均以百分数表示；
[0017]dt为积分时间，也称为采样时间；
[0018]e(t)为t时刻水温偏差，即当前水温与设定的目标水温的温度差；
[0019]C
T
为水温偏差非线性调节修正系数；
[0020]u(t)为t时刻积分时间内百叶窗开关幅度，即为百叶窗开关速率，或单位时间开关幅度变化量；关于调节方向问题，实际工程调节时根据水温偏差的正负确定百叶窗开度调节方向，当水温偏差为正即水温偏高时，百叶窗开度应向变大的方向调节，当水温偏差为负即水温偏低时，百叶窗开度应向变小的方向调节。
[0021]需注意的是本专利技术此处所述单位时间为自定义的积分时间，实时计算出u(t)后发送到百叶窗控制系统，与其他调控规则组合，可以实现基于环境感知的百叶窗智能控制，从而达到间接空冷塔循环水温度有效调控的目的。
[0022]关于公式1、公式2的设计思路原理：根据百叶窗开度对换热性能的影响特性(即百叶窗开关速率对换热性能的敏感度)，大开度时，开关速率对性能影响较小；小开度时，开关速率对性能影响较大，同时考虑实测曲线的指数函数特性，并以40％开度作为大小变化的转换点具有合理性，且实测结果与预期基本一致。
[0023]关于公式3的设计思路原理：一般微分项对减少控制器短期的改变很有帮助，在常规的pid控制器中，速率为秒级控制，水温不能及时得到反馈，需要微分项的一阶导数进行误差计算，但此种方法易产生控制过速、百叶窗振荡现象。同时考虑到本专利技术的方法实现系统中，结合水温变化频率，采用的是30s数据周期，系统有足够的时间在控制后得到反馈，可以不需要微分项。事实上项目组在进行保留微分项测试时，其微分增益Kd只有很小时才能获得较好的调控效果。因此公式3仅保留了比例项和积分项。另一方面，考虑偏差温度值对调控量的非线性特点，根据经验在传统PID控制对偏差温度线性特性的基础上调试增加了与偏差绝对值相关的分母调节因子，即|e(t)|+C
T
，可以起到较好的调节效果。
[0024]所述比例性能系数Cp、积分性能系数Ci、大小开度转换点水温偏差非线性调节修正系数C
T
的取值根据经验确定或实验测定或仿真测定。所述仿真测定即通过建立环境及间接空冷塔的换热模型，通过有限数值寻优的方法确定最佳的参数组合，必要时通过实物实验验证，以修正原始模型。
[0025]进一步的，所述比例性能系数Cp的取值范围为2.0～5.5、积分性能系数Ci的取值范围为0.05～0.4。一般比例性能系数Cp、积分性能系数Ci通过实验测试得到，属于经验系
数。
[0026]进一步的，所述比例性能系数Cp取值4.2、积分性能系数Ci取值0.18。
[0027]进一步的，所述比例性能系数Cp取值5.0、积分性能系数Ci取值0.2。
[0028]进一步的，所述比例性能系数Cp取值3.2、积分性能系数Ci取值0.2。
[0029]进一步的，所述大小开度转换点的取值范围为0.3～0.6。
[0030]进一步的，所述大小开度转换点取值0.4。
[0031]进一步的，所述水温偏差非线性调节修正系数C
T
的取值参考允许水温偏差。
[0032]进一步的，所述水温偏差非线性调节修正系数C
T
的取值范围为0.2～0.5。
[0033]进一步的，所述水温偏差非线性调节修正系数C
T
的取值为0.3。
[0034]本专利技术的优点和有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术设计的间接空冷塔循环水温度调控方法，根据现代控制论，采用与间接空冷塔实际运行相吻合的多因素参数控制代替原有仅考虑水温偏差的单一曲线的参数设定，通过对空冷塔温度场的历史数据挖掘分析，得出经验参数。减少了冷却塔控制实施过程中的调试配置工作，结合热力学百叶窗的散热性能，克服了空冷塔在传统PID控制中微分控制过于灵敏的特点。该系统能够在间接空冷塔系统更新换代中得到广泛使用，时间短，百叶窗变化频次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.间接空冷塔循环水温度调控方法，其特征在于，针对环境温度大于等于2℃情形，调节项包括比例项和积分项，其中比例增益Kp、积分增益Ki的确定与百叶窗散热性能系数、百叶窗开度相关，所述百叶窗散热性能系数包括比例性能系数Cp、积分性能系数Ci；叶窗开度相关，所述百叶窗散热性能系数包括比例性能系数Cp、积分性能系数Ci；叶窗开度相关，所述百叶窗散热性能系数包括比例性能系数Cp、积分性能系数Ci；其中，为当前时刻t百叶窗开度，为大小开度转换点，均以百分数表示；dt为积分时间；e(t)为t时刻水温偏差；C
T
为水温偏差非线性调节修正系数；u(t)为t时刻积分时间内百叶窗开关幅度；所述比例性能系数Cp、积分性能系数Ci、大小开度转换点水温偏差非线性调节修正系数C
T
的取值根据实验测定或仿真测定。2.根据权利要求1所述的间接空冷塔循环水温度调控方法，其特征在于，所述比例性能系数Cp的取值范围为2.0～5.5、积分性能系数Ci的取值范围为0.05～0.4。...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜永永，李杨，翟叶龙，余喆，
申请(专利权)人：双良节能系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：