一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法与流程

本申请涉及冷库，尤其涉及一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法。

背景技术：

1、氨制冷系统因其优异的制冷效率和良好的经济性，长期以来在大型冷库、食品加工及冷链物流等行业中占据主导地位。在大型氨制冷系统中，氨泵供液是最为普遍采用的供液方式，其通过氨泵将低压循环桶中的低温液氨强制输送至各库房蒸发器，以维持冷库的稳定低温环境。氨泵作为整个供液循环的核心动力设备，其运行可靠性直接关系到冷库的制冷效果和运行安全。氨泵的正常运行依赖于其入口处具备足够的有效净正吸入压头，即氨泵入口处液体的总压头与氨液在当前温度下饱和蒸汽压头之差。当npsha低于氨泵的必需汽蚀余量时，氨泵即发生气蚀——泵入口处的液氨因压力低于其饱和蒸汽压而部分汽化，形成气泡，气泡进入高压区域后迅速溃灭，产生高频冲击力，导致泵叶轮及壳体受损，同时泵的扬程、流量和效率急剧下降。

2、现有技术对氨泵气蚀的防范措施主要集中在设计阶段和设备选型层面。在系统设计时，通过将氨泵安装在低压循环桶正常液位以下足够距离，利用液位高度差产生的静压来保证npsha满足氨泵的必需汽蚀余量要求。在设备选型时，优先选用具有较低npshr值的氨泵型号，或在泵入口增设增压装置，以扩大安全运行范围。在运行阶段，少数系统配置了压差控制器或液位低限报警装置，当氨泵进出口压差低于设定值或循环桶液位过低时发出报警或停止氨泵运行。然而，上述方法的共同局限在于：所有防范措施均为基于固定设计工况的静态保障或事后的被动响应，无法对制冷负荷动态变化导致的npsha波动进行预判和主动干预。在实际冷库运行中，制冷负荷随货物入库量、库门开启频率、环境温度变化及除霜周期等因素频繁波动——负荷升高时氨泵流量增大，吸入管路阻力损失呈平方级增加，同时氨泵的必需汽蚀余量随流量增大而升高，二者叠加导致npsha快速下降；负荷骤降时循环桶液位波动同样威胁吸入压头。现有技术无法预判这种动态变化，只能依靠保守的设计裕量来被动应对，这不可避免地导致氨泵长期偏离最优运行区间，造成不必要的电能浪费。此外，因气蚀导致的频繁维修和非计划停机也进一步增加了系统运行的综合能耗和运维成本。

3、综上所述，现有技术存在无法对制冷负荷动态变化条件下的氨泵气蚀风险进行提前预判和主动规避的技术问题，导致冷库氨制冷系统在安全性和经济性之间难以实现协调统一，过度保守的设计裕量造成常年能耗浪费，而安全裕量不足又面临气蚀损坏风险。因此亟需一种方法解决上述问题。

技术实现思路

1、本公开提供了一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法，用以解决现有技术中存在无法对制冷负荷动态变化条件下的氨泵气蚀风险进行提前预判和主动规避的技术问题。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法，包括：

3、构建多源数据获取体系，获取实时运行数据、制冷负荷预测数据、系统固化参数及历史数据，形成多源输入数据集；

4、基于多源输入数据集计算有效净正吸入压头以及有效净正吸入压头的变化速率；

5、基于历史数据建立制冷负荷与氨泵流量之间的线性回归关系，获取未来时段的预测npsha曲线，构建npshr-q动态修正关系，基于预测npsha曲线与npshr-q动态修正关系，获得剩余时间；

6、基于有效净正吸入压头、变化速率及剩余时间确定风险判定指标，构建多维风险量化与分级体系，判定综合风险等级并生成对应的预警颜色信号；

7、根据综合风险等级选定控制路径，生成实际控制指令并下发至执行机构，所述控制路径包括节能优化控制路径、预备性微调控制路径、主动预调节干预控制路径、紧急保护控制路径。

8、本公开中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：构建多源数据获取体系，获取实时运行数据、制冷负荷预测数据、系统固化参数及历史数据，形成多源输入数据集；基于多源输入数据集计算有效净正吸入压头以及有效净正吸入压头的变化速率；基于历史数据建立制冷负荷与氨泵流量之间的线性回归关系，获取未来时段的预测npsha曲线，构建npshr-q动态修正关系，基于预测npsha曲线与npshr-q动态修正关系，获得剩余时间；基于有效净正吸入压头、变化速率及剩余时间确定风险判定指标，构建多维风险量化与分级体系，判定综合风险等级并生成对应的预警颜色信号；根据综合风险等级选定控制路径，生成实际控制指令并下发至执行机构，所述控制路径包括节能优化控制路径、预备性微调控制路径、主动预调节干预控制路径、紧急保护控制路径。解决了现有技术中存在无法对制冷负荷动态变化条件下的氨泵气蚀风险进行提前预判和主动规避的技术问题。达到了在有效预防气蚀的前提下显著降低氨泵运行能耗的技术效果。

9、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

1.一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法，其特征在于，形成多源输入数据集，包括：

3.如权利要求1所述的一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法，其特征在于，基于多源输入数据集计算有效净正吸入压头以及有效净正吸入压头的变化速率，包括：

4.如权利要求1所述的一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法，其特征在于，基于历史数据建立制冷负荷与氨泵流量之间的线性回归关系，获取未来时段的预测npsha曲线，构建npshr-q动态修正关系，基于预测npsha曲线与npshr-q动态修正关系，获得剩余时间，包括：

5.如权利要求4所述的一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法，其特征在于，获得剩余时间，包括：

6.如权利要求1所述的一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法，其特征在于，判定综合风险等级并生成对应的预警颜色信号，包括：

7.如权利要求1所述的一种基于制冷负荷预测的氨系统冷库节能控制方法，其特征在于，根据综合风险等级选定控制路径，生成实际控制指令并下发至执行机构，包括：