一种锅炉给水泵集群转速均衡控制方法和系统与流程

1.本发明实施例涉及锅炉热力系统技术领域，尤其涉及一种锅炉给水泵集群转速均衡控制方法和系统。


背景技术：

2.为获得快速的响应时间、更高的控制精度等传统单执行机构系统无法达到的性能指标，多执行机构在现代控制系统中获得广泛应用，如采用多台给水泵为蒸发器上水，保证蒸发器水位保持在合理的范围。另外，采用多执行机构还可以为系统提供必要的冗余度,提高控制系统的可靠性。给水泵控制技术较为成熟，如给水泵的智能转速调节、运行数据网络化。而传统的给水泵组联合控制技术中常采用顺序方式控制给水泵的运行与停止，或者根据负载能力进行大小负载能力组合调节转速。当前随着控制精度与工程应用限制的诸多问题，常采用数量较多的集群给水泵进行锅炉上水，为保证各给水泵寿命均衡性，必须按照单机运行时间进行启停分配，同时多给水泵组的转速差必须控制在较小的范围内。
3.在船用锅炉中，锅炉负荷变化较大，且变化迅速，常采用恒压差给水控制法保证锅炉供水稳定在合理范围。为保证动力系统可靠运行，锅炉给水泵采用数台给水泵，其中至少包含一台备用泵。而多台给水泵的启停控制、转速控制直接影响锅炉的安全可靠运行，避免出现干锅、满水等危险情况发生。常见的多给水泵启停控制和转速均衡控制采用枚举法，将所有的给水泵组合列举，控制其启停，且控制运行泵转速均衡。当给水泵数量较多时，给水泵启停逻辑和转速均衡控制逻辑复杂性将成倍增长，罗列的给水泵组合可能因丢失，增大控制安全隐患。
4.为保证锅炉安全可靠运行，锅炉给水系统中最少运行2台给水泵，同时必须有备用给水泵随时切换。运行的给水泵一旦发出报警，可能会引起泵组安全故障，则需要停止该泵的运行；新启动的给水泵必须无安全隐患，保证运行的给水泵不带病运行。同时给水泵的运行还需考虑整个锅炉汽水循环的系统状态，给水泵出口水压力、温度等一系列参数状态，防止锅炉系统异常损伤给水泵机组健康状态。
5.给水泵集群控制，各给水泵在健康状态下运行，保证锅炉给水充足，同时满足动力系统快速机动性要求。


技术实现要素：

6.本发明实施例提供一种锅炉给水泵集群转速均衡控制方法和系统，能够实现给水泵集群控制，各给水泵在健康状态下运行，保证锅炉给水充足，同时满足动力系统快速机动性要求。
7.第一方面，本发明实施例提供一种锅炉给水泵集群转速均衡控制方法，包括：
8.步骤s1、确定给水系统中当前时刻正在运行的给水泵中转速差最大的两台给水泵，并作为待调节给水泵组合；
9.步骤s2、若判断获知所述转速差大于预设阈值，则基于预设调节参数增加待调节
给水泵组合中转速最大的给水泵的转速，降低待调节给水泵组合中转速最小的给水泵的转速；返回步骤s1。
10.作为优选的，所述步骤s1之前，还包括：
11.对给水泵进行数字化编号，并对给水泵的止回阀状态进行数字化处理，若给水泵正在运行则对应值置1，若给水泵停止运行则对应值置0；
12.对给水泵的运行状态、止回阀状态、转速、给水泵编号进行多维数据组合，以组成对应给水泵的数字化编码。
13.作为优选的，所述步骤s1具体包括：
14.确定给水系统中当前时刻正在运行的所有给水泵的转速，确定其中转速最大和转速最小的给水泵；
15.确定转速最大和转速最小的给水泵组合作为待调节给水泵组合。
16.作为优选的，所述步骤s1具体包括：
17.基于给水系统中所有给水泵的数字化编码中的运行状态数值，确定当前时刻正在运行的所有给水泵的编号及转速；
18.基于当前时刻正在运行的所有给水泵的编号及转速确定转速最大和转速最小的给水泵。
19.作为优选的，所述步骤s2中，若判断获知所述转速差不大于预设阈值，则不对待调节给水泵组合中水泵转速进行调节。
20.第二方面，本发明实施例提供一种锅炉给水泵集群转速均衡控制系统，还包括：
21.转速确定模块，确定给水系统中当前时刻正在运行的给水泵中转速差最大的两台给水泵，并作为待调节给水泵组合；
22.转速均衡模块，若判断获知所述转速差大于预设阈值，则基于预设调节参数增加待调节给水泵组合中转速最大的给水泵的转速，降低待调节给水泵组合中转速最大的给水泵的转速；返回步骤s1。
23.作为优选的，还包括编码模块，所述编码模块用于对给水泵进行数字化编号，对给水泵的止回阀状态进行数字化处理，对给水泵的运行状态、转速、给水泵编号进行多维数据组合，以组成对应给水泵的数字化编码：在求取最大转速时，若给水泵正在运行则对应运行状态位置1，若给水泵停止运行则对应运行状态位置0；在求取最小转速时，若检测到给水泵的运行状态位为0，则将对应给水泵的数字化编码的所有位均置1。
24.所述转速确定模块具体用于基于给水系统中所有给水泵的数字化编码中的运行状态数值，确定当前时刻正在运行的所有给水泵的编号及转速。
25.基于当前时刻正在运行的所有给水泵的编号及转速确定转速最大和转速最小的给水泵。
26.作为优选的，所述转速确定模块具体用于确定给水系统中当前时刻正在运行的所有给水泵的转速，确定其中转速最大和转速最小的给水泵；
27.确定转速最大和转速最小的给水泵组合作为待调节给水泵组合。
28.第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面实施例所述锅炉给水泵集群转速均衡控制方法的步骤。
29.第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述锅炉给水泵集群转速均衡控制方法的步骤。
30.本发明实施例提供的一种锅炉给水泵集群转速均衡控制方法和系统，给水系统的转速均衡控制目标是各运行的给水泵最大转速差不大于预设阈值，当给水泵转速高于阈值预设时，最大转速给水泵的转速应降低，最小转速给水泵的转速应升高，使最大转速给水泵与最低转速给水泵之间的转速差不大于与设阈值；在计算进行给水泵综合信息编码最小值过程中，微处理器数据处理速度大幅度提高，数值比较运算在整个控制周期中占用的时间比例极小，即使较多的数据比较亦无法影响整个控制逻辑运算速度，对过程控制程序无实际影响。能够实现给水泵集群控制，各给水泵在健康状态下运行，保证锅炉给水充足，同时满足动力系统快速机动性要求。避免了程序多层嵌套给控制系统带来的安全隐患；程序扩展性强，可移植性强，代码量极少、风格简洁。在将各泵的综合信息编码后，只需要对各编码进行求最大值或者求最小值的运算，寻找到该调速的给水泵。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为根据本发明实施例的锅炉给水泵集群转速均衡控制方法流程框图；
33.图2为根据本发明实施例的实体结构示意图。
具体实施方式
34.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.本技术实施例中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
36.本技术实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本技术的描述中，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列部件或单元的系统、产品或设备没有限定于已列出的部件或单元，而是可选地还包括没有列出的部件或单元，或可选地还包括对于这些产品或设备固有的其它部件或单元。本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
37.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和
隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
38.由于选用的给水泵型号相同，各给水泵性能参数一致，同时，各给水泵安装方式一致，安装位置均处于同一水平面，因此基于安全与寿命等因素最优化考虑，各运行给水泵转速应处于相同转速。由于安装误差以及各给水泵性能参数非绝对的一致性问题，在锅炉给水系统实际运行过程中，即使各给水泵转速设定值一致，但实际运行转速会有所偏差，导致给水泵间转速差值过大，给水泵的性能状态差别较大。
39.因此，本发明实施例提供一种锅炉给水泵集群转速均衡控制方法和系统，能够实现给水泵集群控制，各给水泵在健康状态下运行，保证锅炉给水充足，同时满足动力系统快速机动性要求。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。
40.图1为本发明实施例提供一种锅炉给水泵集群转速均衡控制方法，包括：
41.步骤s1、确定给水系统中当前时刻正在运行的给水泵中转速差最大的两台给水泵，并作为待调节给水泵组合；
42.步骤s2、若判断获知所述转速差大于预设阈值，则基于预设调节参数增加待调节给水泵组合中转速最大的给水泵的转速，降低待调节给水泵组合中转速最小的给水泵的转速；返回步骤s1。
43.给水系统的转速均衡控制目标是各运行的给水泵最大转速差小于阈值α，当给水泵转速高于阈值α时，最大转速给水泵的转速应降低，最小转速给水泵的转速应升高，使最大转速给水泵与最低转速给水泵之间的转速差小于α。
44.在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述步骤s1之前，还包括：
45.对给水泵进行数字化编号，并对给水泵的止回阀状态进行数字化处理，若给水泵正在运行则对应值置1，若给水泵停止运行则对应值置0；
46.对给水泵的运行状态、止回阀状态、转速、给水泵编号进行多维数据组合，以组成对应给水泵的数字化编码。
47.获得运行过程中最大转速给水泵编号时，将给水泵运行状态、转速、泵编号等(多维度，本实施例中仅列举3项作为示例)数据进行数据融合，形成如下编码信息：
[0048][0049]
对给水泵的止回阀状态进行数字化处理，对给水泵的运行状态、转速、给水泵编号进行多维数据组合，以组成对应给水泵的数字化编码：在求取最大转速时，若给水泵正在运行则对应运行状态位置1，若给水泵停止运行则对应运行状态位置0；在求取最小转速时，若检测到给水泵的运行状态位为0，则将对应给水泵的数字化编码的所有位均置1。
[0050]
在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，提供一种枚举法转速均衡求解方法，所述步骤s1具体包括：
[0051]
确定给水系统中当前时刻正在运行的所有给水泵的转速，确定其中转速最大和转速最小的给水泵；
[0052]
确定转速最大和转速最小的给水泵组合作为待调节给水泵组合。
[0053]
现有技术中，给水泵运行数量为m台时，运行泵组合为：
[0054]
x
m1
(q1,q2,
…
,qm)；
[0055]
x
m2
(q2,q3,
…
,q
m 1
)；
[0056]
……
[0057][0058]
m台给水泵运行时，需配置种比较组合求解最大转速与最小转速给水泵的编号。
[0059]
因此给水泵运行数量为2～n-1台时的总组合数为
[0060][0061]
当给水系统所使用的给水泵总数量较多时，上式结果极大，不利于程序编写，同时容易漏掉运行泵的组合项。
[0062]
在后续求解最大转速给水泵与最小转速给水泵的计算过程中，各组合中元素一一比较求解最大值和最小值，进而获得相应给水泵的编号，再对相关给水泵转速进行迭代调速。
[0063]
在上述实施例的基础上，作为又一种优选的实施方式，提供一种多信息融合转速均衡控制方法，所述步骤s1具体包括：
[0064]
基于给水系统中所有给水泵的数字化编码中的运行状态数值，确定当前时刻正在运行的所有给水泵的编号及转速；
[0065]
基于当前时刻正在运行的所有给水泵的编号及转速确定转速最大和转速最小的给水泵。
[0066]
a)将所有给水泵的综合信息编码进行组合，求解综合信息数据的最大值，即可求得最大转速泵，进而可求取该泵的编号。进一步减少泵的转速控制信号量，降低泵的转速。
[0067]
b)获得运行过程中最小转速给水泵编号时，将给水泵运行状态、止回阀状态编码进行取反，即给水泵运行时，dn＝0，给水泵停止时，dn＝1。同理可求出最低转速给水泵的编号，进而增大该泵转速控制信号，增加该泵的转速。
[0068]
c)判断转速差是否超出设定值范围。超出，则转速最小泵增加转速，转速最大泵降低转速。当转速差在设定值范围内，则无需进行转速差的调节。
[0069]
a)、b)、c)步骤结合，系统最大转速差即可降低。
[0070]
在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，所述步骤s2中，若判断获知所述转速差不大于预设阈值，则不对待调节给水泵组合中水泵转速进行调节。
[0071]
综上，最大的特点是给水泵数量确定后，求给水泵最小运行时间过程中比较的数据个数确定，且唯一，无多种组合。在计算进行给水泵综合信息编码最小值过程中，首先选用了全部给水泵进行比较，组合数为种。随着电子技术的飞速发展，微处理器数据处理速度大幅度提高，数值比较运算在整个控制周期中占用的时间比例极小，即使较多的数据比较亦无法影响整个控制逻辑运算速度，对过程控制程序无实际影响。
[0072]
本发明实施例还提供一种锅炉给水泵集群转速均衡控制系统，基于上述各实施例中的锅炉给水泵集群转速均衡控制方法，包括：
[0073]
转速确定模块，确定给水系统中当前时刻正在运行的给水泵中转速差最大的两台给水泵，并作为待调节给水泵组合；
[0074]
转速均衡模块，若判断获知所述转速差大于预设阈值，则基于预设调节参数增加
待调节给水泵组合中转速最大的给水泵的转速，降低待调节给水泵组合中转速最小的给水泵的转速；返回步骤s1。
[0075]
在上述实施例的基础上，作为又一种优选的实施方式，提供一种多信息融合转速均衡控制方法，还包括编码模块，所述编码模块用于对给水泵进行数字化编号，对给水泵的止回阀状态进行数字化处理，对给水泵的运行状态、转速、给水泵编号进行多维数据组合，以组成对应给水泵的数字化编码：在求取最大转速时，若给水泵正在运行则对应运行状态位置1，若给水泵停止运行则对应运行状态位置0；在求取最小转速时，若检测到给水泵的运行状态位为0，则将对应给水泵的数字化编码的所有位均置1；
[0076]
所述转速确定模块具体用于基于给水系统中所有给水泵的数字化编码中的运行状态数值，确定当前时刻正在运行的所有给水泵的编号及转速；
[0077]
基于当前时刻正在运行的所有给水泵的编号及转速确定转速最大和转速最小的给水泵。
[0078]
获得运行过程中最大转速给水泵编号时，将给水泵运行状态、转速、泵编号等(多维度，本实施例中仅列举3项作为示例)数据进行数据融合，形成如下编码信息：
[0079][0080]
对给水泵的止回阀状态进行数字化处理，对给水泵的运行状态、转速、给水泵编号进行多维数据组合，以组成对应给水泵的数字化编码：在求取最大转速时，若给水泵正在运行则对应运行状态位置1，若给水泵停止运行则对应运行状态位置0；在求取最小转速时，若检测到给水泵的运行状态位为0，则将对应给水泵的数字化编码的所有位均置1；
[0081]
a)将所有给水泵的综合信息编码进行组合，求解综合信息数据的最大值，即可求得最大转速泵，进而可求取该泵的编号。进一步减少泵的转速控制信号量，降低泵的转速。
[0082]
b)获得运行过程中最小转速给水泵编号时，将给水泵运行状态、止回阀状态编码进行取反，即给水泵运行时，dn＝0，给水泵停止时，dn＝1。同理可求出最低转速给水泵的编号，进而增大该泵转速控制信号，增加该泵的转速。
[0083]
c)判断转速差是否超出设定值范围。超出，则转速最小泵增加转速，转速最大泵降低转速。当转速差在设定值范围内，则无需进行转速差的调节。
[0084]
a)、b)、c)步骤结合，系统最大转速差即可降低。
[0085]
在上述实施例的基础上，作为一种优选的实施方式，提供一种枚举法转速均衡求解方法，所述转速确定模块具体用于确定给水系统中当前时刻正在运行的所有给水泵的转速，确定其中转速最大和转速最小的给水泵；
[0086]
确定转速最大和转速最小的给水泵组合作为待调节给水泵组合。
[0087]
现有技术中，给水泵运行数量为m台时，运行泵组合为：
[0088]
x
m1
(q1,q2,
…
,qm)；
[0089]
x
m2
(q2,q3,
…
,q
m 1
)；
[0090]
……
[0091]
[0092]
m台给水泵运行时，需配置种比较组合求解最大转速与最小转速给水泵的编号。
[0093]
因此给水泵运行数量为2～n-1台时的总组合数为
[0094][0095]
当给水系统所使用的给水泵总数量较多时，上式结果极大，不利于程序编写，同时容易漏掉运行泵的组合项。
[0096]
在后续求解最大转速给水泵与最小转速给水泵的计算过程中，各组合中元素一一比较求解最大值和最小值，进而获得相应给水泵的编号，再对相关给水泵转速进行迭代调速。
[0097]
基于相同的构思，本发明实施例还提供了一种实体结构示意图，如图2所示，该服务器可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行如上述各实施例所述锅炉给水泵集群转速均衡控制方法的步骤。例如包括：
[0098]
步骤s1、确定给水系统中当前时刻正在运行的给水泵中转速差最大的两台给水泵，并作为待调节给水泵组合；
[0099]
步骤s2、若判断获知所述转速差大于预设阈值，则基于预设调节参数增加待调节给水泵组合中转速最大的给水泵的转速，降低待调节给水泵组合中转速最小的给水泵的转速；返回步骤s1。
[0100]
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0101]
基于相同的构思，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序包含至少一段代码，该至少一段代码可由主控设备执行，以控制主控设备用以实现如上述各实施例所述锅炉给水泵集群转速均衡控制方法的步骤。例如包括：
[0102]
步骤s1、确定给水系统中当前时刻正在运行的给水泵中转速差最大的两台给水泵，并作为待调节给水泵组合；
[0103]
步骤s2、若判断获知所述转速差大于预设阈值，则基于预设调节参数增加待调节给水泵组合中转速最大的给水泵的转速，降低待调节给水泵组合中转速最小的给水泵的转速；返回步骤s1。
[0104]
基于相同的技术构思，本技术实施例还提供一种计算机程序，当该计算机程序被主控设备执行时，用以实现上述方法实施例。
[0105]
所述程序可以全部或者部分存储在与处理器封装在一起的存储介质上，也可以部分或者全部存储在不与处理器封装在一起的存储器上。
[0106]
基于相同的技术构思，本技术实施例还提供一种处理器，该处理器用以实现上述方法实施例。上述处理器可以为芯片。
[0107]
综上所述，本发明实施例提供的一种锅炉给水泵集群转速均衡控制方法和系统，给水系统的转速均衡控制目标是各运行的给水泵最大转速差不大于预设阈值，当给水泵转速高于阈值预设时，最大转速给水泵的转速应降低，最小转速给水泵的转速应升高，使最大转速给水泵与最低转速给水泵之间的转速差不大于与设阈值；在计算进行给水泵综合信息编码最小值过程中，微处理器数据处理速度大幅度提高，数值比较运算在整个控制周期中占用的时间比例极小，即使较多的数据比较亦无法影响整个控制逻辑运算速度，对过程控制程序无实际影响。能够实现给水泵集群控制，各给水泵在健康状态下运行，保证锅炉给水充足，同时满足动力系统快速机动性要求。避免了程序多层嵌套给控制系统带来的安全隐患；程序扩展性强，可移植性强，代码量极少、风格简洁。在将各泵的综合信息编码后，只需要对各编码进行求最大值或者求最小值的运算，寻找到该调速的给水泵。
[0108]
本发明的各实施方式可以任意进行组合，以实现不同的技术效果。
[0109]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid statedisk)等。
[0110]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：rom或随机存储记忆体ram、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
[0111]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。