压缩空气工业螺杆式空压机群控系统的节能控制方法

摘要

本发明公开了一种压缩空气工业螺杆式空压机群控系统的节能控制方法，包括空压机台数自动控制及螺杆机自动加卸载控制，系统采用对运行总流量进行灰度预测来进行空压机的启停控制，克服了空压机频繁启停的缺点，大大提高了系统运行的稳定性；同时对螺杆式空压机进行自动加卸载控制，系统运行压力稳定，降低了压力波动范围，避免了对空压机组进行变频控制改造而增加变频器本身耗能的缺陷。本发明具有能源利用效率高、系统操作灵活、系统运行稳定等特点。

主权项

压缩空气工业螺杆式空压机群控系统的节能控制方法，其特征在于，包括空压机台数自动控制及螺杆机自动加卸载控制，所述的空压机台数自动控制包括如下步骤：S11、设置初始参数，所述的初始参数包括：系统压力下限值P_Ldown；空压机启动延时时间Ts和空压机停机延时时间Te；S12、通过以下公式计算空压机组所能提供的运行总流量Q_供：式中，n为空压机组台数，k_(i)为第i台空压机组的运行状态，Q_(i)为第i台空压机组的额定流量，k_(i)满足：S13、采集储气罐后压缩空气总管流量值Q_需，取n个连续时间流量值生成随机序列：X_i⁽⁰⁾(i＝1，2，…，n)；S14、对随机序列进行一次累加之后，生成序列X_i⁽¹⁾(i＝1，2，…，n)，其中${X_i}^{\left(1\right)}=\underset{k=1}{\overset{i}{\Sigma }}{X_k}^{\left(0\right)};$S15、按照X_i⁽¹⁾的指数增长规律，可知X_i⁽¹⁾满足下列一阶线性微分方程：式中，X⁽¹⁾是时间t的函数，a，u参数待求解；记待定；经离散化处理，得：Y_n＝BA，使用最小二乘法求A的近似解：其中：S16、通过以下公式计算X_i⁽¹⁾的预测值：S17、通过以下公式计算压缩空气总管流量预测值Q_需′：S18、比较储气罐输出总管压力值P_总与系统压力下限值P_Ldown，如果P_总＜P_Ldown，对运行时间最短的空压机组进行启动操作，执行S111；如果P_总≥P_Ldown，执行S19；S19、比较Q_需′和Q_供，若Q_供＞Q_需′+Q，即空压机运行的供气量比预测的系统压缩空气需求量多一台机的供气量，对运行时间最长的空压机组进行停机操作，执行S111；若Q_供＜Q_需′，对运行时间最短的空压机组进行启动操作，执行S111；若Q_需′＜Q_供＜Q_需′+Q，执行S110；S110、设定系统目标压力上下限值，按照螺杆式空压机自动加卸载控制方法进行螺杆空压机自动加卸载控制，使储气罐输出总管压力值维持在系统目标压力上下限值范围内；S111、结束；所述的螺杆式空压机自动加卸载控制包括如下步骤：S21、设置初始参数，所述的初始参数包括螺杆式空压机加载设定值最大值PLoad_max，螺杆式空压机加载设定值最小值PLoad_min，螺杆式空压机卸载设定值最大值PUnLoad_max，螺杆式空压机卸载设定值最小值PUnLoad_min，系统目标压力上限P_up和系统目标压力下限P_down；S22、采集各空压机的机组运行时间，确定正在运行的空压机机组中运行时间最大的空压机N_MaxRunning，将其卸载压力值设定为PUnLoad_max‑θ(θ＞0)，加载压力值设定为PLoad_max+θ(θ＞0)，其他运行的空压机卸载压力值设定为螺杆式空压机卸载设定值最大值PUnLoad_max加载压力值设定为螺杆式空压机加载设定值最大值PLoad_max；S23、采集储气罐总管运行压力上限值P_max，当空压机由加载运行转为卸载运行时，此时储气罐总管压力为运行压力上限制P_max；S24、通过以下公式计算卸载压力设定值的调节增量ΔP_UnLoad：ΔP_UnLoad＝k₁(P_up‑P_max)，k₁为增益系数；S25、读取N_MaxRunning号空压机的当前卸载压力设定值PUnLoad，通过以下公式计算空压机下一周期卸载压力设定值PUnLoad_next：PUnLoad_next＝PUnLoad+ΔP_UnLoadS26、更新N_MaxRunning号空压机的卸载压力设定值为PUnLoad_next′，PUnLoad_next′为对PUnLoad_next进行限幅输出，则满足以下关系：${{\mathrm{PUnLoad}}_{next}}^{\prime }=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{PUnLoad}}_{max},{\mathrm{PUnLoad}}_{next}>{\mathrm{PUnLoad}}_{max}\\ {\mathrm{PUnLoad}}_{next},{\mathrm{PUnLoad}}_{\min }\le {\mathrm{PUnLoad}}_{next}\le {\mathrm{PUnLoad}}_{max}\\ {\mathrm{PUnLoad}}_{\min },{\mathrm{PUnLoad}}_{next}<{\mathrm{PUnLoad}}_{\min }\end{array}\right.$S27、统计储气罐总管运行压力下限值P_min，当空压机由卸载运行转为加载运行时，此时储气罐总管压力为运行压力下限值P_min；S28、通过以下公式计算加载压力设定值的调节增量ΔP_Load：ΔP_Load＝k₂(P_down‑P_min)，k₂为增益系数；S29、读取N_MaxRunning号空压机的当前加载压力设定值PLoad，通过以下公式计算空压机下一周期加载压力设定值PLoad_next：PLoad_next＝PLoad+ΔP_LoadS210、更新N_MaxRunning号空压机的下一周期加载压力设定值为PLoad_next′，PLoad_next′为对PLoad_next进行限幅输出，则满足以下关系：${{\mathrm{PLoad}}_{next}}^{\prime }=\left\{\begin{array}{c}{\mathrm{PLoad}}_{\max },{\mathrm{PLoad}}_{next}>{\mathrm{PLoad}}_{\max }\\ {\mathrm{PLoad}}_{next},{\mathrm{PLoad}}_{\min }\le {\mathrm{PLoad}}_{next}\le {\mathrm{PLoad}}_{\max }\\ {\mathrm{PLoad}}_{\min },{\mathrm{PLoad}}_{next}<{\mathrm{PLoad}}_{\min }\end{array}\right.$S211、结束。