空气分离装置的膨胀空气量的控制方法和控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空气分离装置的膨胀空气量的控制方法和控制系统，所述控制方法包括步骤S1，设定膨胀空气量与冷量需求的关系模型，所述关系模型为：F

【技术实现步骤摘要】
空气分离装置的膨胀空气量的控制方法和控制系统


[0001]本专利技术涉及空气分离领域，尤其是涉及一种空气分离装置的膨胀空气量的控制方法和控制系统。

技术介绍

[0002]空气分离装置稳定运转的必要条件是保证其冷量平衡，而压缩空气在膨胀机内膨胀制冷是其中的重要方式。膨胀空气量直接影响各段精馏工况，如果膨胀空气量过小，造成设备冷量不够，导致无法建立精馏工况；如果膨胀空气量过大，会降低整套装置氧提取率，经济性变差。因此，对空气分离装置膨胀量进行优化控制，对提高空分设备稳定性和经济性具有重要意义。
[0003]现有的空分装置膨胀量调节主要依赖人员经验，根据工况进行调节，具有下述缺点：一方面，人员调节具有主观性和不确定性，存在误操作可能性，造成工况剧烈波动、甚至装置停车等事故；另一方面，人员经验很难使膨胀机达到最优工况，造成能耗偏高等问题，从而长期运行的经济性较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出空气分离装置的膨胀空气量的控制方法，该控制方法通过优化的蚁群算法实现膨胀空气量的最优控制，保障工况稳定，同时提升装置经济性，从而产生可观的经济效益。
[0005]本专利技术还提出了一种采用空气分离装置的膨胀空气量的控制方法的控制系统。
[0006]根据本专利技术第一方面实施例的空气分离装置的膨胀空气量的控制方法，包括：
[0007]步骤S1，设定膨胀空气量与冷量需求的关系模型，所述关系模型为：F
pzj
＝a1*F
air
+a2*F
L
+a3，其中，F
pzj
表示膨胀空气量，F
air
表示空压机总空气量，F
L
表示液体产量，系数α1表示主换热器冷损系数，0≤α1≤A1；系数α2表示液体冷量系数，0≤α2≤A2；系数α3表示主塔冷损系数，0≤α3≤A3，A1、A2、A3均为1至150的常数；
[0008]步骤S2，根据空气分离装置实际运行数据，获取至少x组平稳工况下的膨胀空气量、空压机总空气量及液体产量的数据，分别为(F
1pzj
,F
2pzj
,F
3pzj
...F
xpzj
)，(F
1air
,F
2air
,F
3air
...F
xair
)，(F
1L
,F
2L
,F
3L
...F
xL
)，其中x为大于等于3的整数；
[0009]步骤S3，采用蚁群算法确定系数α1、α2、α3取值，包括：将系数α1、α2、α3进行N等分，每个系数的离散间隔为设定蚂蚁个数为m，信息素挥发系数为ρ，最大迭代次数为t
max
，设置路径[(i
‑
1，j)，(i，k)]信息素为τ
[(i
‑
1，j)，(i，k)]＝1，其中，
▽
α
i
为离散间隔，为α1，α2，α3各自取值范围内的上限，为α1，α2，α3各自取值范围内的下限，(i
‑
1,j)表示a
i
前一系数的第j离散点或起点，(i,k)表示系数a
i
的第k离散点，3N≤m≤6N，0.5≤ρ≤0.99，50≤T
max
≤150；
[0010]步骤S4，若max(
▽
a1,
▽
a2,
▽
a3)＞ε，ε≤10，则根据概率公式随机获取蚂蚁m在t
时刻由点(i
‑
1,j)向点(i,k)转移的概率，所述概率公式为通过概率公式计算结果获取
[0011]步骤S5，将步骤S2中获取的获取至少x组平稳工况下的膨胀空气量、空压机总空气量及液体产量的数据，代入蚂蚁m的目标函数J
m
为该系数计算出的实际膨胀空气量偏差值；
[0012]步骤S6，对步骤S4中蚂蚁m转移路径的信息素进行更新：
[0013]其中，Q为信息素常量，1≤Q≤100；
[0014]步骤S7，若J
m
＜J
best
，则更新最优解若J
m
≥J
best
，则不更新最优解其中J
best
≥106；
[0015]步骤S8，若迭代次数t＜t
max
，重复步骤S4至步骤S7，若t＝t
max
，则按照下列公式调整和
[0016]如果
[0017]如果
[0018]其他；
[0019]步骤S9，将步骤S8调整后的和代入步骤S3，重复步骤S3
‑
步骤S8，得到最优解
[0020]步骤S10，若max(
▽
a1,
▽
a2,
▽
a3)≤ε，输出当前最优解跳转到步骤S11；
[0021]步骤S11，将最优解代入步骤S1的关系模型中，通过将当前工况下空压机总空气量F
air
、液体产量F
L
代入关系模型中，计算得到膨胀空气量F
pzj
。
[0022]根据本专利技术实施例的空气分离装置的膨胀空气量的控制方法，通过设定膨胀空气量与冷量需求的关系模型，利用优化后的蚁群算法计算出系数最优解，进而根据系数最优解代入后的膨胀空气量与冷量需求的关系模型，进一步计算出当前工况下膨胀空气量的数值。本专利技术实施例的空气分离装置的膨胀空气量的控制方法根据负荷和液体产品需求，自动调节膨胀机的进气量，并实现膨胀机的最优控制，保障工况稳定，同时提升装置经济性，从而产生可观的经济效益。
[0023]根据本专利技术的一些实施例，其中步骤S1中，常数A1、A2、A3均为100。
[0024]根据本专利技术的一些实施例，步骤S3中蚂蚁个数为m为4.5N，信息素挥发系数ρ为0.95。
[0025]根据本专利技术的一些实施例，步骤S2中，X为五组，步骤S9中公式为：
[0026][0027]根据本专利技术第二方面实施例的空气分离装置的膨胀空气量的控制系统，采用根据本专利技术第一方面实施例的空气分离装置的膨胀空气量的控制方法，具有实现膨胀空气量的最优控制，保障工况稳定，同时提升装置经济性，从而产生可观的经济效益的优势。
[0028]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0029]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0030]图1是根据本专利技术实施例的空气分离装置的膨胀空气量的控制方法的寻优示意图；
[0031]图2是根据本专利技术实施例的空气分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气分离装置的膨胀空气量的控制方法，其特征在于，包括：步骤S1，设定膨胀空气量与冷量需求的关系模型，所述关系模型为：F
pzj
＝a1*F
air
+a2*F
L
+a3，其中，F
p2j
表示膨胀空气量，F
air
表示空压机总空气量，F
L
表示液体产量，系数α1表示主换热器冷损系数，0≤α1≤A1；系数α2表示液体冷量系数，0≤α2≤A2；系数α3表示主塔冷损系数，0≤α3≤A3，A1、A2、A3均为1至150的常数；步骤S2，根据空气分离装置实际运行数据，获取至少x组平稳工况下的膨胀空气量、空压机总空气量及液体产量的数据，分别为(F
1pzj
，F
2pzj
，F
3pzj
...F
xpzj
)，(F
1air
，F
2air
，F
3air
...F
xair
)，(F
1L
F
2L
F
3L
...F
XL
)，其中x为大于等于3的整数；步骤S3，采用蚁群算法确定系数α1、α2、α3取值，包括：将系数α1、α2、α3进行N等分，每个系数的离散间隔为设定蚂蚁个数为m，信息素挥发系数为ρ，最大迭代次数为t
max
，设置路径[(i
‑
1，j)，(i，k)]信息素为τ
[(i
‑
1，j)，(i，k)
]＝1，其中，α
i
为离散间隔，为α1，α2，α3各自取值范围内的上限，为α1，α2，α3各自取值范围内的下限，(i
‑
1，j)表示a
i
前一系数的第j离散点或起点，(i，k)表示系数a
i
的第k离散点，3N≤m≤6N，0.5≤ρ≤0.99，50≤t
max
≤150；步骤S4，若ε≤10，则根据概率公式随机获取蚂蚁m在t时刻由点(i

【专利技术属性】
技术研发人员：任复明，田曙光，胡海，唐炜鸿，李丰，
申请(专利权)人：杭州福斯达深冷装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：