一种深埋地下车站热泵压缩机寿命保护控制方法和系统与流程

本发明涉及城市轨道交通地下车站机电设备运行保护控制，尤其涉及一种深埋地下车站热泵压缩机寿命保护控制方法和系统。

背景技术：

1、深埋地下车站通常埋深较大，热泵压缩机、冷冻水泵及相关机电设备布置于地下深部空间或与深部车站运行系统强关联。与普通地面建筑或一般空气源热泵机组相比，深埋地下车站设备运行具有连续运行时间长、停机检修窗口短、维护通道长、设备更换和吊装难度高、故障恢复时间长等特点。因此，在该类场景下，压缩机频繁启停和剧烈变频造成的寿命损耗不仅表现为设备效率下降，还会进一步引发车站运营可靠性和维护可达性问题。

2、深埋地下车站的热泵压缩机在节能控制过程中，常因频繁启停、变负荷剧烈波动而加速老化。现有控制策略存在以下缺陷：

3、（1）忽视压缩机寿命损耗：传统节能控制以能耗最小化为唯一目标，忽略压缩机启停次数和负荷波动对寿命的损耗，导致节能不节钱。

4、（2）缺乏量化手段：没有将启停次数、启停间隔、运行频率波动、负荷变化及累计运行时间等寿命影响因素实时量化的方法。

5、（3）没有权衡机制：当节能策略与压缩机保护冲突时，缺乏自动权衡的优化框架。

6、另外，现有技术中已有将热泵寿命损耗纳入多目标优化函数的方案，例如cn122022880a公开的现货市场下空气源热泵基线负荷优化控制方法，其应用场景为现货市场下空气源热泵机组群的基线负荷调度，寿命损耗以机组群可调节容量的宏观损耗系数表征，其控制输出为各时段机组启停台数的优化方案，属于调度层面的负荷分配问题。该类方案未针对深埋地下车站热泵压缩机在长期连续运行及维护可达性差条件下的设备级寿命损耗进行实时量化，也未将该寿命损耗量化结果转化为独立于空调控制系统的设备级保护控制参数，无法实现对外部控制指令的实时寿命保护校核。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种深埋地下车站热泵压缩机寿命保护控制方法和系统。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明的第一方面，提供一种深埋地下车站热泵压缩机寿命保护控制方法，独立于外部空调控制系统的保护层运行，包括以下步骤：

4、步骤1：实时获取深埋地下车站热泵压缩机的运行状态数据，所述运行状态数据至少包括单位时间内压缩机启停次数、相邻两次启停之间的间隔时间、压缩机运行频率变化量、压缩机负荷变化量以及压缩机累计运行时间；同时，监听外部空调控制系统下发的压缩机启停指令、运行频率调节指令或负荷调节指令；

5、步骤2：根据所述运行状态数据计算压缩机寿命损耗指数，所述压缩机寿命损耗指数用于表征压缩机在频繁启停、启停间隔过短、运行频率波动、负荷变化以及累计运行时间共同作用下产生的设备级等效寿命损耗；

6、步骤3：根据所述压缩机寿命损耗指数与预设保护阈值的比较结果，生成对应于单台压缩机的寿命保护控制参数，所述寿命保护控制参数至少包括最小连续运行时间、最小停机间隔时间、单位时间内允许启停次数、频率变化率上限、负荷变化率上限以及启停抑制标志；

7、步骤4：在接收到外部空调控制系统下发的压缩机启停指令、运行频率调节指令或负荷调节指令时，根据所述寿命保护控制参数对所述压缩机启停指令、运行频率调节指令或负荷调节指令进行寿命保护校核；

8、步骤5：当所述压缩机启停指令、运行频率调节指令或负荷调节指令满足寿命保护控制参数时，允许所述指令执行并输出至压缩机；当所述指令不满足寿命保护控制参数时，对所述指令进行延迟执行、限制执行或替换为连续变频调节指令。

9、进一步地，所述压缩机运行频率变化量为压缩机在寿命评估周期内各相邻采样时刻运行频率差值绝对值的累计值；所述压缩机负荷变化量为压缩机在寿命评估周期内各相邻采样时刻负荷差值绝对值的累计值。

10、进一步地，所述压缩机寿命损耗指数根据单位时间内的启停次数计算，启停次数越多，所述压缩机寿命损耗指数越高；所述压缩机寿命损耗指数还根据压缩机运行频率变化量和压缩机负荷变化量计算，运行频率变化量或负荷变化量越大，所述压缩机寿命损耗指数越高。

11、进一步地，所述压缩机寿命损耗指数还根据压缩机的累计运行时间进行修正，累计运行时间越长，单位启停的寿命损耗权重越高。

12、进一步地，所述压缩机寿命损耗指数的各组成项的权重系数均为非负数，并根据压缩机历史运行数据、设备维护记录或实验测试数据确定。

13、进一步地，所述的当所述压缩机寿命损耗指数高于第一预设保护阈值时，延长压缩机最小连续运行时间并限制压缩机停机切换；当所述压缩机寿命损耗指数高于第二预设保护阈值时，禁止频繁启停并优先采用连续变频调节方式替代启停调节，其中所述第二预设保护阈值高于所述第一预设保护阈值；当所述压缩机寿命损耗指数低于所述第一预设保护阈值时，允许压缩机按照节能优先策略运行。

14、进一步地，所述启停抑制标志用于在所述压缩机寿命损耗指数高于所述第二预设保护阈值时限制压缩机执行新的启停切换指令，并优先通过调节压缩机运行频率或负荷输出实现温度控制。

15、进一步地，当压缩机剩余寿命低于预设寿命阈值或压缩机更换成本高于预设成本阈值时，提高所述压缩机寿命损耗指数在保护控制中的影响权重，并降低所述预设保护阈值。

16、进一步地，所述替换为连续变频调节指令，是指寿命保护控制模块向压缩机输出频率变化量受所述频率变化率上限约束的变频调节指令，以替代原启停指令；

17、所述独立于外部空调控制系统的保护层运行，对所述外部空调控制系统下发的压缩机启停指令、运行频率调节指令或负荷调节指令进行寿命保护校核后，再输出至压缩机执行。

18、本发明的第二方面，提供一种深埋地下车站热泵压缩机寿命保护控制系统，包括：

19、运行状态采集模块，用于实时获取深埋地下车站热泵压缩机的运行状态数据，所述运行状态数据至少包括单位时间内压缩机启停次数、相邻两次启停之间的间隔时间、压缩机运行频率变化量、压缩机负荷变化量以及压缩机累计运行时间；

20、指令监听模块，用于监听外部空调控制系统下发的压缩机启停指令、运行频率调节指令或负荷调节指令；

21、寿命损耗指数计算模块，用于根据所述运行状态数据计算压缩机寿命损耗指数，所述压缩机寿命损耗指数用于表征压缩机在频繁启停、启停间隔过短、运行频率波动、负荷变化以及累计运行时间共同作用下产生的设备级等效寿命损耗；

22、寿命保护参数生成模块，用于根据所述压缩机寿命损耗指数与预设保护阈值的比较结果，生成对应于单台压缩机的寿命保护控制参数，所述寿命保护控制参数至少包括最小连续运行时间、最小停机间隔时间、单位时间内允许启停次数、频率变化率上限、负荷变化率上限以及启停抑制标志；

23、指令校核与修正模块，用于根据所述寿命保护控制参数对所述外部空调控制系统下发的指令进行寿命保护校核，当所述指令满足寿命保护控制参数时允许所述指令执行并输出至压缩机，当所述指令不满足寿命保护控制参数时对所述指令进行延迟执行、限制执行或替换为连续变频调节指令。

24、本发明的有益效果是：

25、在本发明的一示例性实施例中，压缩机寿命损耗指数能够综合反映启停频率、启停间隔、频率波动、负荷波动和累计运行时间五个维度对压缩机寿命的叠加影响，使保护控制参数能够随压缩机实际运行状态动态调整，避免采用固定保护参数导致的保护不足或保护过度问题。独立保护层的架构设计使得本方法可直接加装于既有深埋地下车站热泵控制系统，无需对既有空调控制系统进行改造，具有良好的工程兼容性。通过对外部指令进行延迟执行、限制执行或替换为变频调节指令，能够有效避免外部节能控制策略在负荷波动期间频繁下发启停指令所导致的压缩机高寿命损耗运行状态。