一种工频和变频组合式空冷器的智能控制方法与流程

1.本发明涉及空冷器领域，具体来讲，涉及一种工频和变频组合式空冷器的智能控制方法。


背景技术：

2.目前国内长输天然气管道一般设计有压气站进行增压，经压缩机增压后的天然气温度急剧上升，为保证天然气输送效率和运行安全，需要将增压后的天然气进行降温。目前有较多压气站使用的为空气冷却器，通过电机带动轴流风机对空冷器翅片管进行冷却，从而冷却天然气。
3.本发明针对的变频和工频组合式空冷器，一般为2n个(常见的是6个或者8个)风机组成，其中一半(n个)为工频风机、一半(n个)为变频风机，空冷器的启停由冷却后温度变送器tt进行pid控制(记tt的设定值t1),tt的实时温度记为t℃。
4.当前工频和变频组合式空冷器的控制方法通常有三种：
5.①
自动启动n个工频风机，延时m秒后，如介质冷却后温度t满足要求(t≤t1)，则保持现状，如果介质冷却后温度仍不能满足要求(t﹥t1)，则逐步根据温变tt的pid输出启动1个变频风机。延时m秒后，如果t﹥t1，继续根据温变tt的pid输出启1台变频风机，如此直至t接近t1。
6.②
自动启n个工频风机，延时m秒后，如t≤t1，则保持现状。如t﹥t1，全启n台变频风机，并根据温变tt的pid输出调整n个变频风机转速，直至t接近t1。
7.③
手动启x个工频风机(x≤n)，延时m秒后，人工判断介质冷却后温度是否满足要求(t≤t1)，满足则保持现状，如不满足(t﹥t1)，则手动启动变频风机，根据pid控制逐步启动单个变频风机，直至t接近t1。
8.第
①
、
②
种方法的缺点在于，在部分工况(低流量、低增压等)和气候条件下(尤其是冬季)，启动n个工频风机后，介质冷却后温度t可能远远小于设定值t1，此时将导致能源浪费，还存在较大的节能空间。同时，工频风机的使用频度将远远大于变频风机，设备使用不均衡。
9.第
③
种方法的缺点在于，该方法为半自动化控制，需要人工判断、选择和干预，不符合全自动化控制要求。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，能够在部分工况(低流量、低增压等)和气候条件下(尤其是冬季)不浪费能源，均衡使用设备。再例如，能够提供一种不需人工、符合全自动化控制要求且能够在快速冷却天然气的同时最大限度节约能源的工频和变频组合式空冷器的智能控制方法。
11.为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种工频和变频组合式空冷器的智能控制方法。所述工频和变频组合式空冷器包括n台工频风机和n台变频风机，n为自然数且≥
2，所述方法包括以下步骤：s11：设自然数i≤n-1，i的初始值为1；s12：延时m秒；s13：获取实时温度t和设定温度t1，若t＞t1，则使用温控pid控制第i变频风机运行，若t≤t1，则回到步骤s12；s14：延时m秒；s15：获取实时温度t、设定温度t1和第i变频风机转速，若t＞t1且第i变频风机转速达到全速，则启动第i工频风机，若t≤t1，则回到步骤s14；s21：延时m秒；s22：获取实时温度t、设定温度t1和第i变频风机转速，若t＞t1，则转至步骤s221，若t≤t1，则转至步骤s222；s221：切换温控pid控制第i 1变频风机并使第i变频风机全速运行；s222：关闭第i工频风机，温控pid仍控制第i变频风机，回到步骤s14；s31：延时m秒；s32：获取实时温度t、设定温度t1和第i 1变频风机转速，若t＞t1且第i 1变频风机转速达到全速，则启动第i 1工频风机，若t≤t1且第i 1变频风机转速为0，则切换温控pid控制第i变频风机并关闭第i 1变频风机，回到步骤s21，若t≤t1且第i 1变频风机转速不为0，温控pid仍控制第i 1变频风机，回到步骤s31；s41：延时m秒；s42：获取实时温度t、设定温度t1和第i 1变频风机转速，若t＞t1且第i 1变频风机转速达到全速，则判断i 1是否等于n，若i 1＝n，则回到步骤s41，若i 1≠n，则将i 1的值赋给i，回到步骤s221，若t≤t1，则关闭第i 1工频风机，回到步骤s31。
12.在本发明的一个示例性实施例中，所述n为3、4、5或6。
13.在本发明的一个示例性实施例中，所述m为100～140。
14.在本发明的一个示例性实施例中，所述设定温度t1≤50℃。
15.在本发明的一个示例性实施例中，所述设定温度t1为20～40℃。
16.在本发明的一个示例性实施例中，所述实时温度t由温度变送器获取。
17.本发明的又一方面提供了一种机器可读存储介质，存储有一条或多条计算机指令，当一条或多条所述计算机指令在被处理器执行时，使得所述工频和变频组合式空冷器执行上述智能控制方法。
18.在本发明的一个示例性实施例中，机器可读存储介质中存储有计算机程序或计算机指令，在计算机程序或指令被执行时可以实现本发明的工频和变频组合式空冷器的智能控制方法。该计算机可读存储介质可以是任意数据存储装置，该数据存储装置中存储有能够被计算机系统读出的数据。例如，计算机可读存储介质的示例可包括：只读存储器、随机存取存储器、只读光盘、磁带、软盘、光数据存储装置和载波(诸如经有线或无线传输路径通过互联网的数据传输)。
19.本发明的又一方面提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，一条或多条计算机所述指令被所述处理器执行时实现上述的工频和变频组合式空冷器的智能控制方法。
20.在本发明的一个示例性实施例中，本发明的工频和变频组合式空冷器的智能控制方法能够被编译为相应的程序代码或指令，并被编程为计算机程序。当程序代码或指令被处理器执行时，能够实现工频和变频组合式空冷器的智能控制方法中的步骤s11至s42，以对工频和变频组合式空冷器进行智能控制。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：
22.(1)能够在快速冷却天然气的同时最大限度节约能源；
23.(2)能够均衡使用工频风机和变频风机，利于设备维护维修管理。
附图说明
24.图1示出了本发明的一个示例性实施例中所述工频和变频组合式空冷器的示意图。
25.图中标记：
26.1-入口管道，2-空冷器，3-出口管道，4-温度变送器，5-变频风机，51-第1变频风机，52-第2变频风机，53-第3变频风机，54-第4变频风机，6-工频风机，61-第1工频风机，62-第2工频风机，63-第3工频风机，64-第4工频风机，7-控制器。
具体实施方式
27.在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的工频和变频组合式空冷器的智能控制方法。
28.实施例1
29.在本发明的一个示例性实施例中，所述工频和变频组合式空冷器包括n台工频风机和n台变频风机，n为自然数且≥2。
30.所述工频和变频组合式空冷器的智能控制方法包括步骤s1、步骤s2、步骤s3和步骤s4。
31.步骤s1可包括以下子步骤：
32.s11：设自然数i≤n-1，i的初始值为1。
33.s12：延时m秒。
34.s13：获取实时温度t和设定温度t1，并判断实时温度t是否大于设定温度t1，
35.若t＞t1，则使用温控pid控制第i变频风机运行，此时，i＝1。
36.若t≤t1，则回到步骤s12。
37.s14：延时m秒；
38.s15：获取实时温度t和设定温度t1，
39.若t＞t1且第i变频风机转速达到全速，则启动第i工频风机，此时，温控pid仍控制第i变频风机，这里，由于第i变频风机由温控pid控制，当实时温度t＞设定温度t1时，第i变频风机转速必然达到全速；
40.若t≤t1，则回到步骤s14。
41.步骤s2可包括以下子步骤：
42.s21：延时m秒。
43.s22：获取实时温度t、设定温度t1和第i变频风机转速。
44.若t＞t1，则转至步骤s221，这里，由于第i变频风机由温控pid控制，若t＞t1则第i变频风机转速必然达到全速；
45.若t≤t1，则转至步骤s222。
46.s221：切换温控pid控制第i 1变频风机并使第i变频风机全速运行。
47.s222：关闭第i工频风机，温控pid仍控制第i变频风机，回到步骤s14。
48.步骤s3可包括以下子步骤：
49.s31：延时m秒。
50.s32：获取实时温度t、设定温度t1和第i 1变频风机转速，
51.若t＞t1，且第i 1变频风机转速达到全速，则启动第i 1工频风机，此时，温控pid仍控制第i 1变频风机，
52.若t≤t1且第i 1变频风机转速为0，则切换温控pid控制第i变频风机并关闭第i 1变频风机，回到步骤s21。这里，当t≤t1时，证明被冷却介质的温度已被有效控制，此时，为了节约能源，将转速为0的第i 1变频风机关闭，使用温控pid控制第i变频风机。
53.若t≤t1且第i 1变频风机转速不为0，温控pid仍控制第i 1变频风机，回到步骤s31。
54.步骤s4可包括以下子步骤：
55.s41：延时m秒。
56.s42：获取实时温度t、设定温度t1和第i 1变频风机转速，
57.若t＞t1且第i 1变频风机转速达到全速，则判断i 1是否等于n，
58.若i 1＝n，则回到步骤s41，
59.若i 1≠n，则将i 1的值赋给i，回到步骤s221，
60.若t≤t1，则关闭第i 1工频风机，温控pid仍控制第i 1变频风机，回到步骤s31。
61.在本发明的一个示例性实施例中，n＝3或4。
62.在本发明的一个示例性实施例中，m为100～140。
63.在本发明的一个示例性实施例中，m＝120。
64.在本发明的一个示例性实施例中，t1≤50℃，例如t1＝20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃或50℃。
65.实施例2
66.在本发明的一个示例性实施例中，例如图1所示，所述工频和变频组合式空冷器包括4台变频风机(第1变频风机51、第2变频风机53、第3变频风机53和第4变频风机54)和4台工频风机(第1工频风机61、第2工频风机62、第3工频风机63和第4工频风机64)。被冷却介质从入口管道1进入，通过分支管道进入空冷器2的翅片管中，变频风机5和工频风机6运转后，产生空气流对翅片进行冷却，从而冷却管道内的被冷却介质，冷却后的被冷却介质从被出口管道3流出。出口管道3上设置有温度变送器4用于获取被冷却介质温度的实时温度t。温度变送器4获取被冷却介质的实时温度t并上传到控制器7中。
67.控制器7内包含一个温控pid，实时温度t为温控pid的控制参数，变频风机转速为温控pid的被控制参数，变频风机的实时转速为r。控制器7能够设置设定温度t1、能够获取被冷却介质的实时温度t、能够获取温控pid所控制的变频风机的实时转速r，还能够输出控制信号启动或停止风机。
68.当实时温度t大于控制器的设定温度t1时，控制器会根据所述智能控制方法启动风机或提高变频风机转速等。当实时温度t小于控制器设定的温度t1时，控制器会根据所述智能控制方法停止风机或降低变频风机转速。所述控制器7为可编程逻辑控制器。例如，被冷却介质从入口管道1进入，通过空冷器2，并从出口管道3流出，所述智能控制方法可以采用如下步骤进行：
69.s11
′
：设自然数i≤n-1，i的初始值为1；
70.s12
′
：延时120秒，等待温度变送器4获取被冷却介质的实时温度t；
71.s13
′
：获取设定温度t1和被冷却介质的实时温度t并比较实时温度t与其设定温度
t1，比较结果为t＞t1，由于此时i＝1，则使用温控pid控制第1变频风机运行；
72.s14
′
：延时120秒，等待第1变频风机运行；
73.s15
′
：获取设定温度t1、被冷却介质的实时温度t和第1变频风机转速r1，比较实时温度t与设定温度t1，若比较结果为t＞t1，判断第1变频风机转速r1是否为第1变频风机的全速，若判断结果为达到全速，则启动第1工频风机，此时，第1变频风机仍由控pid控制运行；
74.s21
′
：延时120秒，等待第1工频风机和第1变频风机运行；
75.s22
′
：获取实时温度t、设定温度t1和第i变频风机转速r1，比较实时温度t与设定温度t1，若比较结果为t＞t1，判断第1变频风机转速r1是否为第1变频风机的全速，若判断结果为达到全速，转至步骤s221；
76.s221
′
：切换温控pid控制第2(此时i＝1，i 1＝2)变频风机，并使第1(此时i＝1)变频风机全速运行；
77.s31
′
：延时120秒，等待第1工频风机、第1变频风机和第2变频风机运行；
78.s32
′
：获取实时温度t、设定温度t1和第2(此时，i＝1，i 1＝2)变频风机转速r2，比较实时温度t与设定温度t1，若比较结果为t＞t1，判断第2变频风机转速r2是否为第2变频风机的全速，若判断结果为达到全速，则启动第2工频风机，此时，第2变频风机仍由控pid控制运行；
79.s41
′
：延时120秒，等待第1工频风机、第1变频风机、第2工频风机和第2变频风机运行；
80.s42
′
：获取实时温度t、设定温度t1和第2(此时，i＝1，i 1＝2)变频风机转速，比较实时温度t与设定温度t1，若比较结果为t＞t1，判断第2变频风机转速r2是否为第2变频风机的全速，若判断结果为达到全速，判断i 1是否等于n，此时i＝1，i 1＝2，n＝4，i 1≠4，则将i 1的值赋予i，此时i＝2，回到步骤s221；
81.s221
″
：切换温控pid控制第3(此时i＝2，i 1＝3)变频风机并使第2(此时i＝2)变频风机全速运行；
82.s31
″
：延时120秒，等待第1工频风机、第1变频风机、第2工频风机、第2变频风机和第3变频风机运行；
83.s32
″
：获取实时温度t、设定温度t1和第3(此时，i＝2，i 1＝3)变频风机转速r3，比较实时温度t与设定温度t1，若比较结果为t＞t1，判断第3变频风机转速r3是否为第3变频风机的全速，若判断结果为达到全速，则启动第3工频风机，此时，第3变频风机仍由控pid控制运行；
84.s41
″
：延时120秒，等待第1工频风机、第1变频风机、第2工频风机、第2变频风机、第3工频风机和第3变频风机运行；
85.s42
″
：获取实时温度t、设定温度t1和第3(此时，i＝2，i 1＝3)变频风机转速，比较实时温度t与设定温度t1，若比较结果为t＞t1，判断第3变频风机转速r3是否为第3变频风机的全速，若判断结果为达到全速，判断i 1是否等于n，此时i＝2，i 1＝3，n＝4，i 1≠4，则将i 1的值赋予i，此时i＝3，回到步骤s221；
86.s221
″′
：切换温控pid控制第4(此时i＝3，i 1＝4)变频风机并使第3(此时i＝3)变频风机全速运行；
87.s31
″′
：延时120秒，等待第1工频风机、第1变频风机、第2工频风机、第2变频风机、第3变频风机和第4变频风机运行；
88.s32
″′
：获取实时温度t、设定温度t1和第4(此时，i＝3，i 1＝4)变频风机转速r4，比较实时温度t与设定温度t1，若比较结果为t＞t1，判断第4变频风机转速r4是否为第4变频风机的全速，若判断结果为达到全速，则启动第4工频风机，此时，第4变频风机仍由控pid控制运行；
89.s41
″′
：延时120秒，等待第1工频风机、第1变频风机、第2工频风机、第2变频风机、第3工频风机、第3变频风机、第4工频风机和第4变频风机运行；
90.s42
″′
：获取实时温度t、设定温度t1和第4(此时，i＝3，i 1＝4)变频风机转速，比较实时温度t与设定温度t1，若比较结果为t＞t1，判断第4变频风机转速r3是否为第4变频风机的全速，判断结果为达到全速，判断i 1是否等于n，此时i＝3，i 1＝4，n＝4，i 1＝4，则转至步骤s41。
91.实施例3
92.在实施例2的基础上，若步骤s22
′
中，实时温度t与设定温度t1的比较结果为t≤t1，则转跳至步骤s222
′
：关闭第1(此时，i＝1)工频风机，温控pid仍控制第1(此时，i＝1)变频风机，回到步骤s14
′
。
93.在实施例2的基础上，若步骤s42
′
中，实时温度t与设定温度t1的比较结果为t≤t1，则关闭第2(此时i＝1，i 1＝2)工频风机，回到步骤s31
′
。
94.实施例4
95.在本发明的一个示例性实施例中，当n≥2时，所述方法可以为以下步骤：
96.判断实时温度t是否大于设定温度t1，若t＞t1，则启动1号变频风机并由温控pid控制1号变频风机；
97.延时，判断实时温度t是否大于设定温度t1，若t≤t1，则不再继续启动其它风机，若t＞t1且1号变频风机转速达到全速，则启动1号工频风机，由温控pid控制1号变频风机；
98.延时，判断实时温度t是否大于设定温度t1，若t≤t1，则不再继续启动其它风机，若t＞t1且n-1号变频风机转速达到全速，则启动n号变频风机，由温控pid控制n号变频风机；
99.延时，判断实时温度t是否大于设定温度t1，若t≤t1，则不再继续启动其它风机，若t＞t1且n号变频风机转速达到全速，则启动n号工频风机，由温控pid控制n号变频风机。
100.实施例5
101.在本发明的一个示例性实施例中，所述工频和变频组合式空冷器的智能控制方法包括变频和工频组合式空冷器启动控制方法和变频和工频组合式空冷器停止控制方法。
102.所述启动控制方法包括以下步骤：
103.(1)启动第1变频风机，根据温控pid输出对第1变频风机进行调速。
104.(2)第1变频风机启动后，延时m秒，获取实时温度t和设定温度t1，如果t＞t1且第1变频风机转速达到全速，启动第1工频风机，由温控pid控制第1变频风机；如果t≤t1，则不再继续启动其它风机，由温控pid控制第1变频风机。
105.(3)第1工频风机启动后，延时m秒，获取实时温度t和设定温度t1，如果t＞t1且第1变频风机转速达到全速，启动第2变频风机，由温控pid控制第2变频风机；如果t≤t1，则不
再继续启动其它风机，由温控pid控制第1变频风机。
106.(4)第2变频风机启动后，延时m秒：如果t＞t1且第2变频风机转速达到全速，启动第2工频风机，由温控pid控制第2变频风机；如果t≤t1，则不再继续启动其它空冷器，由温控pid控制第2变频风机。
107.(5)第n-1工频风机启动后，延时m秒：如果t＞t1且第n-1变频风机转速达到全速，启动第n变频风机，由温控pid控制第n变频风机；如果t≤t1，则不再继续启动其它风机，由温控pid控制第n-1变频风机。
108.(6)第n变频风机启动后，延时m秒：如果t＞t1且第n变频风机转速达到全速，启动第2工频风机，由温控pid控制第n变频风机；如果t≤t1，则不再继续启动其它风机，由温控pid控制第n变频风机。
109.(7)重复上述步骤，直到温度t和设定值t1接近。
110.整个过程中，为实现最大限度节能、全自动化、可以精准控制介质冷却后温度、变频风机和工频风机均衡使用的目的，仅使运行的最后一台变频风机被温控pid控制、速度可调，其余运行的变频风机保持全速运转。本发明所述方法能够同时兼顾最大限度节和精准控制介质冷却后温度，可应用于长输管道、炼油、化工等领域，具有广阔的使用前景，有利于设备维护维修管理。
111.运行一段时间后，当经过空冷器的介质温度逐步下降，t《t1，最后被温控pid控制的变频风机(假设为第a变频风机)转速逐渐下降(假设此时工频风机最高编号为第b工频风机)，所述停止控制方法包括以下步骤：
112.(1)当第a变频风机转速下降为0：如果a≤b，停止第b工频风机；如果a》b，则停止第a变频风机。
113.(2)若第b工频风机停止后，使b＝b-1，也就是将b-1的值赋予b，使用温控pid仍然控制第a变频风机。
114.(3)若第a变频风机停止后，使a＝a-1，也就是将a-1的值赋予a，使用温控pid控制第a-1变频风机。
115.(4)重复前面步骤，直到温度t和设定值t1接近。
116.整个过程中，风机的停止过程和启动过程相反。整个过程中，仅运行的最后一台变频风机被温控pid控制、速度可调，其余运行的变频风机保持全速运转，适用于各类工频和变频组合式空冷器的智能运行控制，能够使得变频风机和工频风机均衡使用。
117.综上所述，本发明的有益效果可包括：
118.(1)适用于各类工频和变频组合式空冷器的智能运行控制；
119.(2)变频空冷器和工频空冷器均衡使用，有利于设备维护维修管理；
120.(3)能够最大限度节能、全自动化、精准控制介质冷却后温度。
121.尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。