高硝盐水纳滤双缸压力能回收的换向稳压控制方法及系统与流程

本发明涉及海水淡化控制，尤其涉及一种高硝盐水纳滤双缸压力能回收的换向稳压控制方法及系统。

背景技术：

1、在膜法海水淡化水处理工艺中，高压纳滤脱盐工序是海水预脱盐及淡化纯化的核心单元。海水经高压增压后进入纳滤膜组件实现盐分截留，截留产生的高盐渗余浓水通常携带2.0-6.5mpa的高压流体势能。若直接对高压浓水泄压排放，不仅会造成海量压力势能浪费，还会拉高整套海水淡化系统的吨水能耗，是制约海水淡化节能增效的关键瓶颈。

2、现有技术采用双缸联动式压力能回收装置回收余压能量，两缸交替换向工作，但受活塞升压滞后影响，缸体切换时存在断流死区，易引发总管压力瞬时跌落，导致能量回收工况不稳定；以上问题会使得压力能回收效率衰减，抵消部分海水淡化节能改造收益；长期周期性压力冲击还会造成膜组件疲劳损耗、管路密封老化及增压设备工况偏移等问题，提升海水淡化系统运维成本与停机故障概率，严重制约海水淡化系统长期稳定及低能耗运行。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高硝盐水纳滤双缸压力能回收的换向稳压控制方法及系统，可有效解决背景技术中的问题。

2、本发明所提供的技术方案如下：

3、高硝盐水纳滤双缸压力能回收的换向稳压控制方法，包括：

4、建立两缸体活塞的机械联动关系，两所述缸体交替执行高压做功行程与低压回程行程，每一所述缸体由活塞分隔为浓水腔与盐水腔，所述浓水腔对应设置高压入口阀与低压出口阀，所述盐水腔对应设置低压入口阀与高压出口阀；

5、接收并解析换向控制指令，得到阀门的调节参数，包括预建压触发行程阈值及目标预压力阈值；

6、实时判断所述活塞的位移是否达到所述预建压触发行程阈值，若是，则针对回程缸的盐水腔和浓水腔同步执行建压过程，并保持两侧压力值相等，在所述活塞行程继续完成至90％-95％时，使得所述回程缸两侧压力到达所述目标预压力阈值的80％-95％，完成建压。

7、进一步地，阀门的所述调节参数还包括换向时序基准值；

8、换向稳压控制方法还包括：

9、建压完成后，调取所述高压出口阀的有效关断时间及有效全开时间，换算得到指令偏移量，叠加所述指令偏移量及换向时序基准值作为指令间隔；

10、按照所述指令间隔分别输出做功缸所述高压出口阀的关闭指令，以及，回程缸所述高压出口阀的开启指令，使得所述活塞抵达行程端点时，做功缸与回程缸的所述高压出口阀完成全关及全开的时间差在设定阈值范围内。

11、进一步地，针对回程缸的盐水腔和浓水腔同步执行建压过程，并保持两侧压力值相等，包括：

12、控制所述浓水腔的高压入口阀以初始开度将高压渗余浓水引入并作为压力基准；所述初始开度根据所述活塞的总行程及所述预建压触发行程阈值进行预设；

13、保持所述盐水腔的高压出口阀及低压入口阀关闭，通过外部补压源向所述盐水腔注入海水进行补压；

14、实时采集所述浓水腔和盐水腔压力，闭环调整所述外部补压源的补压压力，使所述盐水腔压力跟随浓水腔压力变化，保持两腔压力相等。

15、进一步地，对所述浓水腔的高压入口阀开度执行动态修正，包括：

16、建压过程中实时采集所述活塞的位移及所述浓水腔的压力，并计算实际升压速率；

17、实时获取所述活塞的剩余行程，并计算理论期望升压速率；

18、将实际升压速率与所述理论期望升压速率进行比对，得到开度修正量，对所述高压入口阀开度进行调整。

19、进一步地，闭环调整所述外部补压源的补压压力，采用以下公式：

20、；

21、；

22、；

23、；

24、；

25、式中，k为采样周期序号；为所述浓水腔和盐水腔的实时压力偏差；和分别为第k采样周期所述浓水腔和盐水腔的实时压力；为经过死区滤波后的有效压力偏差；为预设压力死区阈值；为自适应积分加权系数；为所述目标预压力阈值；为第k采样周期所述外部补压源的压力调节增量；和分别为第k和第（k-1）采样周期所述外部补压源的实时输出补压压力；、、分别为比例、积分及微分调节系数。

26、高硝盐水纳滤双缸压力能回收的换向稳压控制系统，包括双缸压力能回收单元与主控单元；

27、所述双缸压力能回收单元包括两缸体，两缸体活塞机械联动，两所述缸体交替执行高压做功行程与低压回程行程，每一所述缸体由活塞分隔为浓水腔与盐水腔，所述浓水腔对应设置高压入口阀与低压出口阀，所述盐水腔对应设置低压入口阀与高压出口阀；

28、所述主控单元包括参数解析模块及预建压控制模块；

29、所述参数解析模块接收并解析换向控制指令，提取阀门的调节参数，包括预建压触发行程阈值及目标预压力阈值；

30、所述预建压控制模块实时采集活塞位移信号，并判断活塞的位移是否达到所述预建压触发行程阈值；若判定达到，则控制回程缸的盐水腔和浓水腔同步执行建压过程，并保持两侧压力值相等；在所述活塞行程继续完成至 90％-95％时，控制所述回程缸两侧压力到达所述目标预压力阈值的 80％-95％，完成建压。

31、进一步地，阀门的所述调节参数还包括换向时序基准值；

32、所述主控单元还包括时序补偿控制模块；

33、所述时序补偿控制模块在建压完成后，调取所述高压出口阀的有效关断时间及有效全开时间，换算得到指令偏移量，将所述指令偏移量与所述换向时序基准值叠加生成指令间隔；

34、依据所述指令间隔，分别向做功缸所述高压出口阀下发关闭指令，以及，向回程缸所述高压出口阀下发开启指令，使得所述活塞抵达行程端点时，做功缸与回程缸的所述高压出口阀完成全关及全开的时间差在设定阈值范围内。

35、进一步地，还包括外部补压源；

36、所述预建压控制模块包括基准配压模块、封闭补压模块及双腔压力闭环跟随模块；

37、所述基准配压模块控制所述浓水腔的高压入口阀以初始开度通入高压渗余浓水，以高压渗余浓水构建压力基准；所述初始开度根据所述活塞的总行程及所述预建压触发行程阈值进行预设；

38、所述封闭补压模块控制所述盐水腔的高压出口阀及低压入口阀关闭，以及控制所述外部补压源向所述盐水腔注入海水进行补压；

39、所述双腔压力闭环跟随模块实时采集所述浓水腔和盐水腔压力，闭环调整所述外部补压源的补压压力，使所述盐水腔压力跟随浓水腔压力变化，保持两腔压力相等。

40、进一步地，所述预建压控制模块还包括开度修正模块；

41、所述开度修正模块在建压过程中实时采集所述活塞的位移及所述浓水腔的压力，并计算实际升压速率；实时计算活塞剩余行程，并计算理论期望升压速率；以及，比对所述实际升压速率与所述理论期望升压速率，计算得到开度修正量，对所述高压入口阀开度进行调整。

42、进一步地，所述双腔压力闭环跟随模块内嵌以下公式：

43、；

44、；

45、；

46、；

47、；

48、式中，k为采样周期序号；为所述浓水腔和盐水腔的实时压力偏差；和分别为第k采样周期所述浓水腔和盐水腔的实时压力；为经过死区滤波后的有效压力偏差；为预设压力死区阈值；为自适应积分加权系数；为所述目标预压力阈值；为第k采样周期所述外部补压源的压力调节增量；和分别为第k和第（k-1）采样周期所述外部补压源的实时输出补压压力；、、分别为比例、积分及微分调节系数。

49、本发明的有益效果为：

50、本发明中通过保持两侧压力值相等，可避免对做功缸活塞的动作造成影响，盐水腔预建压可提前抬升待输出盐水的压力，使该缸盐水腔高压出口阀开启后，瞬间输出达标高压盐水，消除两缸切换过程中的高压盐水断流空档，抑制总管压力瞬时跌落；通过本发明实施可稳定海水淡化纳滤系统的压力能回收工况，提升能量回收效率，降低海水淡化吨水能耗，避免膜组件、管路及增压设备的周期性压力冲击损耗，保障海水淡化系统长期低能耗、稳定高效运行。