一种变转速节能空压机获取三挡转速方法与流程

1.本发明涉及节能空压机领域，特别是指一种变转速节能空压机获取三挡转速方法。


背景技术：

2.空压机用电量往往占据工厂支出的较高份额，过大的电量损耗不但拉底了工厂效益，还会照成多余的能源消耗，因此，节能空压机市场也逐渐被开发出来。对于变转速喷油回转空气压缩机，机组比功率需要测试三档数值加以权重获取综合能效数据。以确定最终比功率，更低的机组比功率意味着整机越为节能，就意味着更大的市场份额，因此，关于节能空压机的开发一直是市场关注的焦点。
3.现有技术方案对机头进行大范围粗测，选定三挡大致转速，然后通过试算、测试反馈、再试算，不断缩小转速范围，以获取最佳的三档转速，需要测试数据多、效率低、准确性差、多靠经验选择，损失了空压机性能更多的可能性。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种变转速节能空压机获取三挡转速方法，实现变转速喷油回转空气压缩机最佳能效转速值的快速、准确计算。
5.本发明采用如下技术方案：
6.一种变转速节能空压机获取三挡转速方法，包括：
7.根据变转速节能空压机的整机总功率的限定，确定总功率转速范围以及占满负荷运转时机组100％容积流量范围；
8.根据容积流量与转速的关系，确定100％容积流量范围对应的第一转速范围，同样确定70％容积流量范围对应的第二转速范围，确定40％容积流量范围对应的第三转速范围；
9.根据总功率转速范围和第一转速范围确定基准转速范围；
10.设定基准转速范围的步长，根据步长选取基准转速范围中的基准转速值，通过使得综合比功率最大，获取对应的第二转速范围中的第二转速值，第三转速范围中的第三转速值；循环获取多组三挡转速值，所述三挡转速值包括基准转速值，第二转速值和第三转速值；
11.通过冒泡法从多组，获取最优三挡转速值。
12.具体地，所述容积流量范围还包括：
13.占满负荷运转时机组70％容积流量范围100％满负荷机组容积流量时，实测机组容积流量与满负荷的机组容积流量偏差不大于
±
5％；
14.占满负荷运转时机组40％容积流量范围100％满负荷机组容积流量时，实测机组容积流量与满负荷的机组容积流量偏差不大于
±
5％。
15.综合比功率计算具体为：
16.y＝y1*0.25 y2*0.5 y3*0.25
17.其中，y为综合比功率，y1为基准转速值下对应的基准比功率，y2为第二转速值下对应的第二比功率，y3为第三转速值下对应的第三比功率。
18.由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
19.本发明提供一种变转速节能空压机获取三挡转速方法，包括：根据变转速节能空压机的整机总功率的限定，确定总功率转速范围以及占满负荷运转时机组100％容积流量范围；根据容积流量与转速的关系，确定100％容积流量范围对应的第一转速范围，同样确定70％容积流量范围对应的第二转速范围，确定40％容积流量范围对应的第三转速范围；根据总功率转速范围和第一转速范围确定基准转速范围；设定基准转速范围的步长，根据步长选取基准转速范围中的基准转速值，通过使得综合比功率最大，获取对应的第二转速范围中的第二转速值，第三转速范围中的第三转速值；循环获取多组三挡转速值，所述三挡转速值包括基准转速值，第二转速值和第三转速值；通过冒泡法从多组综合比功率数值，获取最优三挡转速值。本发明提供方法，所需测试数据少，无需反复调整三挡转速，能够实现变转速喷油回转空气压缩机最佳能效转速值的快速、准确计算。
附图说明
20.图1为本发明实施例提供的方法流程图；
21.图2为本发明实施例提供的功率-转速拟合关系曲线图；
22.图3为本发明实施例提供的容积流量-转速拟合关系曲线图。
23.图4为本发明实施例提供的比功率-转速拟合关系曲线图。
24.图5为本发明实施例提供的空压机快速获取三挡转速方法算法流程图。
25.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
26.如下表为gb 19153-2019对空压机的能效测试标准，根据gb 19153-2019对空压机的能效测试标准，对于变转速喷油回转空气压缩机机组比功率计算，需要获取100％、70％、40％机组满负荷容积流量工况下的实验数据，按25％、50％、25％权重进行计算获取机组综合比功率，且机组容积流量偏差应不大于
±
5％；更低的机组比功率意味着整机越为节能，如何快速准确地获取对应的转速使得综合比功率最小就是本发明方案的主要关键点。
27.占满负荷运转时机组容积流量的百分比权重系数100％25％70％50％40％25％
28.本方案首先通过获取大区间内少量排量、功率、转速数据，借助于数值运算工具进行插值拟合，根据gb19153-2019对于变转速节能空压机比功率计算方法中允许对三档转速的调节范围对最佳转速进行选择，最后通过冒泡法选择最佳的机组比功率，对于节能样机要求其总功率不大于下一档电机功率，因此要求最终机组总功率小于整机下一档电机的功率。如图1，为本发明方案的流程图，具体包括：
29.s101：根据变转速节能空压机的整机总功率的限定，确定总功率转速范围以及占
满负荷运转时机组100％容积流量范围；
30.对于节能样机要求其总功率不大于下一档电机功率，因此要求最终机组总功率小于整机下一档电机的功率；功率相应的影响转速以及占满负荷运转时机组100％容积流量范围；
31.s102：根据容积流量与转速的关系，确定100％容积流量范围对应的第一转速范围，同样确定70％容积流量范围对应的第二转速范围，确定40％容积流量范围对应的第三转速范围；
32.具体地，所述容积流量范围还包括：
33.占满负荷运转时机组70％容积流量范围为70％满负荷机组容积流量时，实测机组容积流量与满负荷的机组容积流量偏差不大于
±
5％；
34.占满负荷运转时机组40％容积流量范围40％满负荷机组容积流量时，实测机组容积流量与满负荷的机组容积流量偏差不大于
±
5％。
35.值得注意的是，偏差不大于
±
5％的范围是相对于容积流量范围百分比，如占满负荷运转时机组70％容积流量范围时的偏差为
±
(70％*5％)＝
±
3.5％；占满负荷运转时机组40％容积流量范围时的偏差为
±
(40％*5％)＝2％。
36.s103：根据总功率转速范围和第一转速范围确定基准转速范围；
37.s104：设定基准转速范围的步长，根据步长选取基准转速范围中的基准转速值，通过使得综合比功率最大，获取对应的第二转速范围中的第二转速值，第三转速范围中的第三转速值；循环获取多组三挡转速值，所述三挡转速值包括基准转速值，第二转速值和第三转速值；
38.s105：通过冒泡法从多组，获取最优三挡转速值。
39.综合比功率计算具体为：
40.y＝y1*0.25 y2*0.5 y3*0.25
41.其中，y为综合比功率，y1为基准转速值下对应的基准比功率，y2为第二转速值下对应的第二比功率，y3为第三转速值下对应的第三比功率。
42.对于排量-转速、功率-转速、比功率-转速关系，本发明实施例采取三次b样条插值的方法来获取其函数关系，该插值拟合数据的基本思路是，根据已知型值点(以排量-转速关系举例，实施例以转速数据作为型值点x坐标值，以排量数据作为型值点y坐标值)，采用数学方法，得到b样条的基的具体表达式，利用逼近思想构造出三对角矩阵，利用追赶法反求出控制点，最后拟合出所要求的曲线。根据数值实验和误差分析，该方法构造的曲线能很好的满足项目要求，较好地应用在空压机模拟最佳三档转速地工程实践中。值得注意的是，该方法采用分段插值的方法，要得出整体的函数表达式较为麻烦，可以通过数学工具计算获取。
43.在展开描述之前，需要先说明几个基本参数的含义
44.b样条函数的定义：给定n 1个控制点pi(i＝0,1,
…
n)，定义如下的p次b样条曲线方程为
45.46.式中，n
i,p
(u)pi式p次b样条基函数，u＝[u0,u1,
…
,un]为节点矢量。(采用均匀参数法构造)
[0047]
其中，对p次b样条曲线，有m＝n 1 p，以均匀参数法构造节点矢量形式如下
[0048][0049]
型值点:v＝{v0,v1,
…
,vr}；
[0050]
节点矢量：u＝{u0,u1,
…
,un}；
[0051]
实施例选取3次b样条曲线作为插值曲线，当p＝3时，b样条曲线方程为：
[0052][0053]
节点矢量为:
[0054][0055]
基函数为：
[0056][0057][0058][0059][0060]
其中，3次b样条控制点的计算中，u0＝u1＝u2＝u3＝0，u
m-3
＝u
m-2
＝u
m-1
＝um＝1，它们分别于第一个型值点v0和最后一个型值点vr对应，内部型值点与定义域内的节点一一对应，所以v
i-3
与节点值ui(i＝3,4,
…
r 3)一一对应，相应的，插值曲线的定义域为[u3,u
r 3
],节点矢量存在区间为[u3,u
m-3
]，m＝n 4，故有r＝m-6＝n-2。此时由插值条件确定方程
[0061][0062]
从插值方程可以看出，现有n 1个未知数，n-1个方程，要反求控制点，需要补充两
个方程，这里采用非节点条件，即再将首末型值点对应于参数ε1∈[u3,u4]和ε2∈[un,u
n 1
]上的点，要尽量使取得的参数分别逼近u3,un。有
[0063]
p0n
0,3
(ε1) p1n
1,3
(ε1) p2n
2,3
(ε1) p3n
3,3
(ε1)＝v0[0064]
p
n-3nn-3,3
(ε2) p
n-2nn-2,3
(ε2) p
n-1nn-1,3
(ε2) pnn
n,3
(ε2)＝v
n-2
[0065]
由以上方程可得到矩阵：
[0066][0067]
其中
[0068]
将上式进一步化为三对角矩阵并通过追赶法进行求解，矩阵方程组可化为如下形式
[0069][0070]
其中，
[0071][0072]bi
＝1-a
i-ci，i＝2,3,
…
,n-2
[0073][0074]
是经过行变化后的值，通过追赶法便反求出控制点，由控制点和基函数便得到每个区间上3次b样条曲线方程的具体表达式。
[0075]
如图2为本发明实施例提供的功率-转速拟合关系曲线图；如图3为本发明实施例提供的排量-转速拟合关系曲线图；图4为本发明实施例提供的比功率-转速拟合关系曲线图；图5为本发明实施例提供的空压机快速获取三挡转速方法算法流程图。
[0076]
本发明提供一种变转速节能空压机获取三挡转速方法，包括：根据变转速节能空压机的整机总功率的限定，确定总功率转速范围以及占满负荷运转时机组100％容积流量范围；根据容积流量与转速的关系，确定100％容积流量范围对应的第一转速范围，同样确定70％容积流量范围对应的第二转速范围，确定40％容积流量范围对应的第三转速范围；根据总功率转速范围和第一转速范围确定基准转速范围；设定基准转速范围的步长，根据
步长选取基准转速范围中的基准转速值，通过使得综合比功率最大，获取对应的第二转速范围中的第二转速值，第三转速范围中的第三转速值；循环获取多组三挡转速值，所述三挡转速值包括基准转速值，第二转速值和第三转速值；通过冒泡法从多组，获取最优三挡转速值。本发明提供方法，所需测试数据少，无需反复调整三档转速，能够实现变转速喷油回转空气压缩机最佳能效转速值的快速、准确计算；可以根据空压机变频器及电机极对数最低调整范围低至0.15转；人工计算量少，只需将原始测试数据录入，即可根据数据获取最佳比功率转速及相应比功率，机组比功率等数据。
[0077]
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。