一种空压站压力优化方法、系统、介质及设备与流程

1.本发明涉及定频空压机和变频空压机混用的空压站压力设计技术领域，具体涉及一种空压站压力优化方法、系统、介质及设备。


背景技术：

2.随着自动化技术的进步，空压站都会配置联控系统。联控系统通过监控空压站出口压力的变化，控制投入的空压机数量，可以让空压站出口压力波动更小，提高空压站的运行效率。
3.但传统空压站联控系统存在以下问题：联控系统监控空压站出口压力的变化，只有当空压站出口压力变化超出设置范围才会控制空压机动作。由于空压机的投入或切出需要动作时间，因此在空压站出口压力变化比较剧烈的情况下，空压机会出现频繁加卸载的现象，同时空压站出口压力亦会超出设置的限值范围；由于站房管道的设计问题，空压站出口压力与变频空压机的出口压力相差较大，变频空压机很多情况下难以充分发挥压力调节的优势，导致空压机投入的数量较多，降低了空压站的运行效率。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种空压站压力优化方法、系统、介质及设备。
5.本发明采用如下技术方案：
6.第一方面，本公开实施例提供一种空压站压力优化方法，包括以下步骤：
7.获取当前空压站出口压力和当前空压站出口流量；
8.读取各空压机状态和运行数据；
9.给各台变频空压机输出空压站出口实际压力信号，各台变频空压机根据空压站出口实际压力运作；
10.在每个压力采样周期内读取空压站出口实际压力和实际流量，给变频空压机输出空压站出口实际压力，使各变频空压机根据空压站出口实际压力运作，并运算出空压站出口压力的变化导数和控制时间；
11.设置至少一个阈值，并结合变化导数、控制时间、当前空压站出口压力、当前空压站出口流量、空压机状态和运行数据控制各空压机工作，优化出口压力。
12.第二方面，本公开实施例提供一种定频空压机和变频空压机混用的空压站压力优化系统，包括：
13.处理装置，用于存储空压站房内空压机的数量、工频空压机的额定压力、工频空压机额定产气量、变频空压机的额定压力、变频空压机的额定产气量、变频空压机负荷率下限和压缩空气出口目标压力，还用于供工作人员设定空压站出口目标压力的波动范围、压力采样周期、空压机启动迟滞时间、空压机加载迟滞时间、空压机的默认启停顺序和空久停机时间，还用于读取机组的启停状态、变频空压机负荷率下限，并用于记录各空压机的本次加
载时间；
14.空压站出口压力传感器，用于检测压力信息并反馈给所述处理装置；以及
15.空压站出口流量计，用于检测流量信息并反馈给所述处理装置。
16.所述处理装置采用以下的工作方法：
17.获取当前空压站出口压力和当前空压站出口流量；
18.读取各空压机状态和运行数据；
19.给各台变频空压机输出空压站出口实际压力信号，各台变频空压机根据空压站出口实际压力运作；
20.在每个压力采样周期内读取空压站出口实际压力和实际流量，给变频空压机输出空压站出口实际压力，使各变频空压机根据空压站出口实际压力运作，并运算出空压站出口压力的变化导数和控制时间；
21.设置至少一个阈值，并根据变化导数、控制时间、当前空压站出口压力、当前空压站出口流量、空压机状态和运行数据控制各空压机工作，优化出口压力。
22.第三方面，本公开实施例提供一种其上存储有计算机可执行指令的非瞬态有形存储介质，所述计算机可执行指令在被计算机运行时使得计算机执行上述的空压站压力优化方法。
23.第四方面，本公开实施例提供一种用定频空压机和变频空压机混用的空压站压力优化设备，包括：
24.至少一个处理器；以及
25.至少一个存储器，其中，所述至少一个存储器中存储有计算机可执行代码，所述计算机可执行代码当由所述至少一个处理器运行时，执行上述的空压站压力优化方法。
26.本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：让空压站的出口压力波动更小，让变频空压机能更充分发挥压力调节的优势，使空压站的运行效率更高。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
28.图1为本发明一种空压站压力优化方法流程图。
29.图2为发明提供的一种定频空压机和变频空压机混用的空压站压力优化系统的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将参照附图对本发明的各个优选的实施方式进行描述。提供以下参照附图的描述，以帮助对由权利要求及其等价物所限定的本发明的示例实施方式的理解。其包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的。因此，本领域技术人员将认识到，可对这里描述的实施方式进行各种改变和修改，而不脱离本发明的范围和精神。而且，为了
使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。
31.参照图1所示，一种空压站压力优化方法，包括以下步骤：
32.s1、预先存储空压站房内空压机的数量、工频空压机的额定压力、工频空压机额定产气量、变频空压机的额定压力、变频空压机的额定产气量、变频空压机负荷率下限和压缩空气出口目标压力；
33.s2、设定空压站出口目标压力的波动范围、压力采样周期、空压机启动迟滞时间、空压机加载迟滞时间、空压机的默认启停顺序和空久停机时间，读取机组的启停状态和变频空压机负荷率下限；
34.s3、根据空压站出口目标压力运算出各台空压机的实际流量和变频机的流量下限，检测空压站出口实际压力与空压站出口实际流量；其中，实际流量和变频机的流量下限运算方法为：
35.压缩空气的压力、温度、容积的关系遵守气体状态方程：
36.pv＝nrt137.式中p为气体的压力，单位为kgf/m3；v为气体容积，单位为m3；n为物质的量；t1为绝对温度，单位为k；r表示气体常数；
38.对空压机而言，压缩相同体积空气，忽略气体温度的变化，压缩后压力与容积的变化成反比：
39.p
额定q额定
＝p
实际q实际
40.式中p
额定
为空压机的额定产气压力，q
额定
为空压机的额定压力下产气流量，p
实际
为空压机的实际产气压力，q
实际
为空压机在实际压力下产气流量；
41.变频空压机的流量下限为：
42.q
min
＝q
实际rv
43.流量下限就是实际压力下流量*最小负荷率；
44.s4、给各台变频机输出空压站出口实际压力信号，各台变频机根据空压站出口实际压力信号运作，读取各空压机启停状态、加卸载状态、负荷率，并记录各空压机的本次加载时间；
45.s5、在每个压力采样周期内读取空压站出口实际压力和空压站出口实际流量，给变频空压机输出空压站出口实际压力，并运算出空压站出口压力的变化导数p’，出口压力波动与目标压力的上限或下限的差值
△
p,并根据公式t＝
△
p/p’运算出控制时间t2，根据变化导数、控制时间、当前空压站出口压力、当前空压站出口流量、空压机状态和运行数据控制各空压机工作，优化出口压力，其中p’＝当前出口压力与上一秒的出口压力的差值。
46.具体优化方式a：当空压站出口压力＜压缩空气出口目标压力-空压站出口目标压力波动范围的差值，且变化导数≤0时，每隔一个空压机启动迟滞时间增加一台空压机，直到空压站出口实际压力＞压缩空气出口目标压力-空压站出口目标压力波动范围的差值。
47.其中，增加空压机时优先增加变频空压机。
48.具体优化方式b：当空压站出口压力＞压缩空气出口目标压力 空压站出口目标压力波动范围的和值，且变化导数≥0时，每隔一个空压机加载迟滞时间减少一台空压机，直到空压站出口压力＜压缩空气出口目标压力 空压站出口目标压力波动范围的和值。
49.其中，减少空压机时时优先减少工频空压机。
50.具体优化方式c：当空压站出口实际压力处于压缩空气出口目标压力-空压站出口目标压力波动范围的差值或压缩空气出口目标压力 空压站出口目标压力波动范围的和值，且控制时间＜空压机启动迟滞时间或空压机加载迟滞时间时，读取空压站出口实际流量，根据当前空压站出口实际压力计算出当前正在加载运行的空压机的最大流量和当前正在加载运行的空压机的最小流量，其中，最大流量＝q
实际
，最小流量＝q
实际rv
。
51.示例性地，若变化导数＜0，且正在加载运行的空压机的最大流量＜空压站出口当前实际流量时，表明当前加载运行的空压机的总流量已不能满足需求，当控制时间＜空压机启动迟滞时间时，对当前负荷率未达到100％的变频空压机输出比空压站出口压力更低的压力信号，并按照空压机启动顺序加开一台空压机，当控制时间＞空压机启动迟滞时间后，输出当前的空压站出口压力信号供各台变频空压机运作；示例性地，可以输出比空压站出口压力低20％的压力信号。
52.示例性地，若变化导数＜0，且正在加载运行的空压机的最大流量＞空压站出口当前实际流量时，表明当前加载运行的空压机未满载运行，当控制时间＜空压机加载迟滞时间时，给当前负荷率未达到100％的变频机输出比空压站出口压力更低的压力信号，当控制时间＞空压机加载迟滞时间后，输出当前的空压站出口压力给各台变频空压机运作；示例性地，可以输出比空压站出口压力低20％的压力信号
53.示例性地，若变化导数＞0，且正在加载运行的空压机的最小流量＞空压站出口当前实际流量时，表明当前加载运行的空压机最低负荷下大于当前用气需求，当控制时间＜空压机加载迟滞时间时，按照启停顺序卸载一台工频空压机，如果当前没有工频空压机运行，则停止一台变频空压机；
54.示例性地，若变化导数＞0，且正在加载运行的空压机的最小流量＜空压站出口当前实际流量，当控制时间＜空压机加载迟滞时间时，给当前负荷率未达到负荷率下限的变频机输出比空压站出口实际压力更高的压力信号，使变频空压机迅速降低负荷率，当控制时间＞空压机加载迟滞时间后，输出当前的空压站出口压力信号给各台变频空压机作为运作依据。
55.s6、当前卸载运行的工频空压机如果卸载时长超过空久停机时间，则对其进行关机操作。
56.如图2所示，本公开实施例还提供一种定频空压机和变频空压机混用的空压站压力优化系统，包括：处理装置10、空压站出口压力传感器11、空压站出口流量计12。
57.处理装置用于存储空压站房内空压机的数量、工频空压机的额定压力、工频空压机额定产气量、变频空压机的额定压力、变频空压机的额定产气量、变频空压机负荷率下限和压缩空气出口目标压力；该处理装置还用于供工作人员设定空压站出口目标压力的波动范围、压力采样周期、空压机启动迟滞时间、空压机加载迟滞时间、空压机的默认启停顺序、空久停机时间和两个阈值；该处理装置还用于读取机组的启停状态、变频空压机负荷率下限，并用于记录各空压机的本次加载时间；变频空压机的出口同样设置有压力传感器(未图示)。处理装置执行以下的方法：
58.读取各空压机状态和运行数据，给各台变频空压机输出空压站出口实际压力信号，各台空压机根据空压站出口实际压力运作；
59.在每个压力采样周期内读取空压站出口实际压力和实际流量，给变频空压机输出
空压站出口实际压力，使各变频空压机根据空压站出口实际压力运作，并运算出空压站出口压力的变化导数和控制时间；
60.根据阈值、空压站出口目标压力的波动范围、变化导数、当前空压站出口压力、变频机流量下限和控制时间控制各空压机工作，优化出口压力；
61.当前卸载运行的工频空压机卸载时长超过空久停机时间，则对其进行关机操作。
62.具体的，优化出口压力具体包括以下方法为：
63.方法a、当空压站出口压力小于至少一个阈值，且在变化导数≤0时，每隔一个空压机启动迟滞时间增加一台空压机，直到空压站出口压力大于该至少一个阈值；
64.方法b、当空压站出口压力大于至少一个阈值，且在变化导数≥0时，每隔一个空压机加载迟滞时间减少一台空压机，直到空压站出口压力小于该至少一个阈值；
65.方法c、当空压站出口压力处于至少一个阈值，且控制时间＜空压机启动迟滞时间或空压机加载迟滞时间时，读取空压站出口当前实际流量，根据当前实际压力计算出当前正在加载运行的空压机的最大流量和最小流量，然后再根据变化导数、变频空压机当前负荷率、变频空压机负荷率下限、当前正在加载运行的空压机的最大流量和最小流量控制各空压机。
66.具体的，所述方法a中增加空压机时，配置为变频空压机优先度高于度工频空压机；所述方法b中减少空压机时，配置为工频空压机优先度高于变频空压机。
67.具体的，阈值为包括：压缩空气出口目标压力-空压站出口目标压力波动范围的差值；以及压缩空气出口目标压力 空压站出口目标压力波动范围的和值。
68.本公开实施例还提供一种其上存储有计算机可执行指令的非瞬态有形存储介质，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行时可实现上述的空压站压力优化方法。
69.本公开实施例还提供一种用定频空压机和变频空压机混用的空压站压力优化设备，包括：处理器和存储器，其中，存储器中存储有计算机可执行代码，计算机可执行代码当由处理器运行时可实现上述的空压站压力优化方法。
70.最后，还需要说明的是，上述一系列处理不仅包括以这里所述的顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行或分别地、而不是按时间顺序执行的处理。
71.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，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或者实施例的某些部分所述的方法。
72.以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。