一种用于VPSA系统的离心机组控制方法及系统与流程

本发明涉及真空变压吸附气体分离，具体涉及一种用于vpsa系统的离心机组控制方法及系统。

背景技术：

1、vpsa系统依靠双吸附塔交替完成加压吸附、真空解吸循环以连续产出产品气，鼓风机、真空泵作为系统核心能耗设备，其运行匹配度直接决定装置产气能力与单位能耗；受分子筛填充、管路阻力、设备加工偏差、数据采集延时等多重因素影响，机组压力流量特性与吸附塔周期性压力曲线天然存在时序错位。

2、目前行业内针对vpsa系统离心机组的控制方式和调试手段，使用cn200980111038.3中的闭式控制方法，代价高昂且容易导致系统发散失控，才有单纯的时序法，则仅单独依靠机组高低运行频率完成产能匹配，仅将变频转速作为唯一调节变量。现有调试方式无分层参数优化逻辑，全部参数同步随机试调，未建立压力、电流曲线闭环迭代校验流程，仅依靠瞬时运行数据单次整定参数，缺少针对管路传输、plc采集带来时序滞后的补偿调节手段。

3、现有单一频率调控、无分层迭代的调试方案存在多重弊端：仅依靠转速调节调节范围受限，无法同步校正机组与吸附塔之间的压力时序偏差，压力曲线易出现鼓包、陡峰、末端振荡畸变，机组频繁进入喘振、失速不稳定工况；多参数无顺序盲目试调，调试周期长、收敛难度大，难以同时实现满产与低能耗双重目标。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供及一种用于vpsa系统的离心机组控制方法及系统。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于vpsa系统的离心机组控制方法，所述vpsa系统配备带可调变几何扩压器的鼓风机、真空泵，包括以下步骤：

3、提取鼓风机、真空泵和扩压器控制参数；

4、将控制参数分为强响应参数和弱响应参数；

5、通过整定强响应控制参数匹配系统周期性工况，使装置产气量达到预设产能标准；

6、根据系统运行曲线，逐步调整弱响应参数校正压力曲线时序偏差。

7、采用本发明技术方案的有益效果是：将控制参数划分为强响应参数与弱响应参数，优先整定强响应参数快速实现装置产能匹配，再依托系统运行曲线对弱响应参数进行分步调节以校正压力曲线时序偏差，适配vpsa无稳态的周期性波动工况，改善离心机组与吸附塔之间的工况适配性，缓解压力波形畸变现象，规避机组喘振、失速风险，缩短调试迭代周期，在保障装置产气能力的同时降低系统整体能耗。

8、进一步，所述强响应参数包括鼓风机低点频率、鼓风机高点频率、真空泵低点频率、真空泵高点频率。

9、采用上述进一步方案的有益效果是将鼓风机、真空泵的高低运行频率划分为强响应参数并优先整定，可快速、直观地匹配vpsa双塔交替波动的周期性工况，仅通过调整转速即可快速将装置产气量拉升至预设产能标准，无需改动其余弱调控参数，大幅降低基础产能调试的操作复杂度，快速完成装置产能基线标定，为后续精细化能耗优化奠定稳定工况基础。

10、进一步，所述弱响应参数包括鼓风机扩压器角度、真空泵扩压器角度、鼓风机加减速时长、真空泵加减速时长、鼓风机加减速延时、真空泵加减速延时。

11、采用上述进一步方案的有益效果是将扩压器角度、机组加减速时长与加减速延时统一设置为弱响应参数，可在基础产能达标后开展精细化优化，借助扩压器角度拓宽机组高效运行区间，依靠加减速时长与延时补偿管路气流、plc数据采集产生的时序滞后，修正吸附塔与机组进出口压力的相位偏差，抑制压力曲线畸变、规避机组喘振失速，实现机组工作点持续贴合效率岛中心，在保障满产前提下进一步降低系统整体能耗。

12、进一步，所述分步调节弱响应参数校正压力时序偏差，包括：

13、加减速延时调节；

14、扩压器角度粗调；

15、机组电流校验微调。

16、采用上述进一步方案的有益效果是按照加减速延时调节、扩压器角度粗调、机组电流校验微调的固定顺序分步优化弱响应参数，能够有序消除管路与数据采集造成的时序偏差，先通过延时调节消除压力曲线鼓包、振荡异常，再依靠扩压器角度校正时序滞后，最后结合电流曲线校验规避机组喘振、失速风险，循序渐进完成压力匹配优化，避免多参数同步调整带来的工况紊乱，保障机组稳定运行在高效区间，在不降低产气量的前提下进一步压缩系统能耗。

17、进一步，所述加减速延时调节，包括：

18、实时观测系统运行曲线中的压力曲线，若压力曲线产生鼓包、陡峰异常形态，则增大鼓风机加速延时、真空泵加速延时；

19、若压力曲线末端出现低谷振荡，则增大鼓风机减速延时、真空泵减速延时。采用上述进一步方案的有益效果是通过实时监测压力曲线对应调整机组加减速延时，可针对性消除工况切换时出现的鼓包、陡峰与末端振荡等压力畸变，补偿管路气流传输、控制系统采集带来的时序差，平稳抑制流量突变带来的工况冲击，避免机组转速骤变引发的运行失稳，为后续扩压器角度精细化调节提供平整、贴合理论标准的压力曲线基础。

20、进一步，所述扩压器角度粗调，包括：

21、将实际压力曲线与理论标准压力曲线对比，若正压段时序滞后则调大鼓风机扩压器角度，真空段时序滞后则调大真空泵扩压器角度。

22、采用上述进一步方案的有益效果是通过对比实测压力曲线与理论标准曲线针对性调节扩压器角度，能够精准补偿正压吸附阶段、真空解吸阶段各自存在的时序滞后问题，对齐机组输出压力与双塔交替循环的压力变化节奏，充分发挥可调变几何扩压器适配变工况的特性，缩小实际压力曲线与理论曲线的偏差，让机组运行工况更贴合vpsa周期性波动需求，为后续电流校验消除机组失稳隐患打下基础。

23、进一步，所述机组电流校验微调，包括：

24、实时观测系统运行曲线中的电流曲线，若电流曲线存在尖峰、振荡特征，判定机组存在喘振、失速风险，对应调小鼓风机或真空泵扩压器角度。

25、采用上述进一步方案的有益效果是通过采集机组电流曲线判断喘振、失速风险并反向微调扩压器角度，能够在压力时序匹配完成后消除机组运行异常工况，避免电流尖峰、振荡带来的设备损耗与能耗上升，约束机组工作点稳定落在离心机组效率岛内，兼顾vpsa周期性变工况下的压力匹配精度与机组运行安全，进一步降低装置长期运行电耗。

26、一种用于vpsa系统的离心机组控制系统，用于执行如上任一项所述的用于vpsa系统的离心机组控制方法，包括数据采集模块、参数分层调度模块和迭代运算模块；

27、所述数据采集模块用于实时采集吸附塔压力、鼓风机进出口压力、真空泵进出口压力、机组运行电流，并生成压力、电流曲线；

28、所述参数分层调度模块用于存储并区分强响应参数、弱响应参数，优先输出频率整定指令完成产能匹配；

29、所述迭代运算模块内置弱响应参数分步调节逻辑，依据压力、电流曲线输出延时、扩压器角度的弱响应参数修正量；

30、所述参数分层调度模块用于接收所述弱响应参数修正量，更新弱响应参数配置。

31、采用本发明技术方案的有益效果是：基于vpsa时序开环运行架构，通过数据采集模块得到系统压力、电流曲线，迭代运算模块依托曲线计算输出弱响应参数修正量，由参数分层调度模块完成弱响应参数配置更新，仅对后续工艺周期生效，不会干预当前工艺循环的时序执行；实现强、弱响应参数的分层处理，有针对性地补偿机组与吸附塔之间的时序相位偏差，减少盲目调试，促使离心机组工作点向高效工作区间靠拢，降低机组喘振、失速风险，在保障vpsa装置产气能力的前提下，有效降低系统整体能耗。

32、进一步，所述迭代运算模块预存离心机组压力-流量效率图谱，结合已完成工艺周期的压力、电流曲线，量化评估机组工作点相对高效区间的偏离程度，输出所述弱响应参数修正量。

33、采用上述进一步方案的有益效果是通过预存的离心机组压力-流量效率图谱，结合压力、电流曲线量化识别机组工作点相对于高效区间的偏离程度，并输出对应的弱响应参数修正量，能够为弱响应参数的迭代调整提供客观参照依据，使扩压器角度、加减速延时等参数的调节更具靶向性，避免盲目试调，促使离心机组工作点向图谱的高效区域靠拢，进一步优化机组运行工况，降低喘振失速风险，助力vpsa系统在实现目标产能的同时减少能耗损耗。

34、进一步，所述用于vpsa系统的离心机组控制系统配置人机交互单元，实时展示全周期压力曲线、机组电流曲线，可视化展示每轮迭代前后的产气量、整机耗电量对比数据。

35、采用上述进一步方案的有益效果是可直观可视化展示全周期压力、电流曲线以及每轮迭代的产气、耗电对比数据，便于操作人员直观判断系统优化效果，同时支持全部核心控制参数本地存储与一键调取，既能降低现场调试人员的操作门槛，快速定位压力畸变、机组电流异常等问题，又能在工况复刻、装置重启时直接复用最优参数，省去重复调试流程，大幅缩短调试工时，保障装置长期稳定维持高效高产的运行状态。