CN102635920A - 变工况通风系统风量自动调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种变工况通风系统风量自动调节方法，属于通风除尘技术领域。技术方案是：将除尘管网的信息和各收尘点要求风量输入管网特性计算控制系统，根据现工况下通风除尘系统中各收尘点需要风量确定风机风压、风量；变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统根据管网特性计算控制系统提供的风压、风量作为基准，来自动调整电机频率或风机转数，根据除尘管网上的测量传感器反馈的风压、风量信号实现对风机的闭环控制。本发明将管网特性计算控制系统和变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统分开，各自形成单独功能模块便于施工和管理，实现了根据除尘管网工况变化按需调整风机特性和除尘管网特性，在确保除尘效果的前题下最大化实现节能。
Description
技术领域
本发明涉及一种变工况通风系统风量自动调节方法，特别是根据各个吸尘点阀门开关情况，利用变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统对风机转速进行调整，根据需要风量调整风机参数的方法，属于通风除尘技术领域。
背景技术
通风除尘系统，在设计时要满足最大除尘风量要求并且考虑管网和除尘器本体漏风等影响，一般选取风机风量要比设计风量大15%以上。随着通风除尘系统大型化，有些除尘系统有100多个收尘点位已是常见之事。而这么多除尘点位并不是同时使用，而是根据工作状况进行开关，实际需要风量远远小于设计的最大风量。一般较大型通风除尘系统有15%—40%节能空间。随着人们节能意识的提高，有些厂矿已经逐渐意识到这种浪费，有个别除尘系统安装变频器等来实现节能的目标。但是，目前并没有实现根据各个收尘点工况自动控制风机参数，因此存在以下几个问题：1、片面追求节电效果风机转速调整过低，导致收尘点烟尘收集效果差，岗位烟尘含量严重超标；2、收尘点位过多，各点阀门开启频繁，不能根据实际情况进行风机参数调整；3、除尘管网复杂，管网中任意阀门调整开度整个管网特性均发生变化，不能实现适量提供通风风量。换句话，因管网特性变化频繁而且复杂，各个收尘点风量也随着变化。
发明内容
本发明目的是提供一种变工况通风系统风量自动调节方法，能够根据各个吸尘点阀门开关情况利用特殊的控制系统通过对变频器或调速液力耦合器参数调整实现对风机转速调整，以满足复杂工况变化的需要，实现按需提供风量，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
变工况通风系统风量自动调节方法，包含如下步骤：①将除尘管网的信息和各收尘点要求风量输入管网特性计算控制系统，作为数据处理的依据；②根据各收尘阀门工况由管网特性计算控制系统自动确定整套通风除尘系统的工况，再根据现工况下通风除尘系统中各收尘点需要风量，计算出风机需要提供的风压、风量；③变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统根据管网特性计算控制系统提供的风压、风量作为基准，来自动调整电机频率或风机转数，PLC控制系统根据除尘管网上的测量传感器反馈的风压、风量信号实现对风机的闭环控制。
所述的管网特性计算控制系统和变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统，是相互独立的，管网特性计算控制系统只向变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统提供需要提供通风除尘系统需要的风压、风量，作为控制的基准；除尘管网上的测量传感器反馈的风压、风量信号只针对变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统，不针对管网特性计算控制系统，各自形成单独功能模块便于施工和管理。
所述的通风除尘系统，包含除尘管网、各收尘点阀门、管网特性计算控制系统、变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统和风机。
所述管网特性计算控制系统：是单独针对除尘管网特性情况计算和控制的系统；根据对除尘管网特性控制要求的精度不同，分为两种：一种是简单管网特性计算控制系统，另一种是精确管网特性计算控制系统。根据除尘管网的已知状况和对控制内容的要求，所述管网特性计算控制系统的建立是本领域公知的技术内容。变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统，根据要求对风机的具体控制技术也是本领域公知的技术内容。
所述除尘管网的信息，包括各节点管道直径、弯头、三通、阀门、收尘罩等的基本情况。
所述的测量传感器包括压力传感器、流量计。
本发明的积极效果：本发明将管网特性计算控制系统和变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统分开，各自形成单独功能模块便于施工和管理，实现了根据除尘管网工况变化按需调整风机特性和除尘管网特性，在确保除尘效果的前题下最大化实现节能。
附图说明
附图1是本发明实施例一示意图；
附图2是本发明实施例二示意图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
由于管网特性计算控制系统是根据现场情况和要求确定的，考虑到实际工程中对管网各节点风量控制精度要求不同，管网特性计算控制系统为两种
实施例一，采用简单管网特性计算控制系统，参照附图1。
变工况通风系统风量自动调节方法，具体步骤如下：
先将除尘管网的信息（如：各节点管道直径、弯头、三通、阀门、收尘罩等）和各收尘点要求风量输入计算机除尘管网特性模拟计算软件；计算机除尘管网特性模拟计算软件是一种使用PC平台的管网特性模拟计算软件，可以计算出不同工况下除尘管网中各节点、收尘点等处风量、风速、动风压、静风压、沿程阻力、局部阻力等信息，能够模拟出在管网中风压、风量的分布情况；利用此软件模拟计算出各工况点管网风量匹配情况，枚举出不同工况点对风压、风量的要求，形成逻辑控制图，并将逻辑控制图输入管网特性计算控制系统；本实施例的精度要求相对不高，控制系统相对比较简单，管网特性计算控制系统仅有逻辑控制单元；各收尘点阀门位置反馈信号传递到逻辑控制单元，逻辑控制单元确定除尘管网当前工况，从逻辑控制单元预存的逻辑控制图中找到此工况点对应的风压、风量要求，并由逻辑控制单元将风压、风量数据传递给变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统；PLC控制系统调整风机转数，通过对风机叶轮转数变化实现对除尘管网风压、风量参数调整；通过除尘管网的测量传感器（压力和流量测量设备）将反馈信号传递给PLC控制系统，PLC控制系统依反馈数值与逻辑控制单元给定的目标值进行比对后确定对风机转数的进一步调整，风机转数调整实现闭环控制。
本实施例优点：①实现了变工况下风机风量自动调整；②收尘点阀门仅需要带反馈信号的普通阀门。③管网特性计算控制系统比较简单，仅有一个逻辑控制单元。
本实施例缺点：①因为工况变化，除尘管网的特性参数也发生变化，各收尘点风量随之也发生变化；②风量调整比较粗犷，没有对管网特性精确调整而造成部分风量的浪费。
实施例二，采用精确管网特性计算控制系统，参照附图2。
由于精确调节需要对管网的特性实时动态模拟，对除尘管网进行二次调节重新分配局部阻力实现精确风量调整；因此，本实施例控制要求复杂，本实施例中管网特性计算控制系统由管网特性计算服务器和管网特性控制系统组成；管网特性计算服务器实现对除尘管网工况变化实时模拟计算，确定在当前工况下确保各收尘点风量的前提下最小主管道压力和风量参数，并将这些参数传递给变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统，同时管网特性计算服务器计算出各个收尘点阀门调整的量，并将这些数据传递给管网特性控制系统；管网特性控制系统是对除尘管网特性二次精确调整的控制系统，管网特性计算服务器传递的除尘管网中收尘点阀门调整量作为对应阀门的调整目标值，管网特性控制系统将这些目标值传输给对应的阀门，阀门电动执行机构按照给定值进行调整并将调整后的开度反馈给管网特性控制系统，管网特性控制系统对反馈的数据进行核实，如果符合误差要求确认调整成功，否则将对其进行下一轮调整。
先将通风除尘管网按照节点和各收尘点最小风量输入管网特性计算服务器中做为数据计算的基础数据；各除尘点阀门具备两路控制：第一路控制由操作人员或工艺系统控制，其控制阀门的开关，称为位置量控制；第二路控制由管网特性控制系统控制，可以实现控制系统对各除尘点阀门开度的精确控制，此控制称为模拟量控制；各除尘点阀门第一路控制（位置量控制）由岗位工或工艺系统负责控制，控制阀门开关的同时，将信号传递给管网特性计算服务器，通知其此处收尘点阀门的工作状态（开启或关闭）；第二路控制（模拟量控制）由管网特性控制系统负责控制，管网特性控制系统对除尘管网特性二次调整是以此路控制（模拟量控制）完成的；而且阀门两路控制系统之间并不是独立的，第一路控制（位置量控制）是第二路（模拟量控制）控制的先决条件，当第一路控制阀门未处于关到位时第二路控制才起到作用，同时第一路控制（位置量控制）是管网特性计算服务器判断除尘管网工况是否发生变化的依据；每当除尘管网中内有一个或多个收尘点阀门第一路控制（位置量控制）发生变化时，管网特性计算服务器均会以各收尘点阀门第一路控制（位置量控制）开关信号反馈给管网特性计算服务器作为此处收尘点工作状态，并触发管网特性计算服务器重新对除尘管网工况变化进行模拟计算；管网特性计算服务器根据实际除尘管网的工况先确定最不利收尘点，以此为计算除尘管网最小负压基数数据，并以此为基本条件计算出各收尘点阀门开度以及除尘管网需要风量、风压的参数；管网特性计算服务器分别将数据传递给管网特性控制系统和变频器或调速液力耦合器及PLC系统。管网特性控制系统将各收尘点阀门开度分别传递给各自阀门第二路控制（模拟量控制）完成阀门开度调整，同时阀门执行机构通过此阀门的第二路控制（模拟量控制）将阀门开度反馈到管网特性控制系统，管网特性控制系统对反馈的数据进行核实，如果符合误差要求确认调整成功，否则将对其进行下一轮调整；这样就实现工况变化后根据需求二次对管网特性进行调整；由管网特性计算服务器传递给变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统的风压、风量参数做为风机转数调整的目标值，PLC控制系统调整风机转数，风机因叶轮转数变化导致管网风压、风量变化，通过除尘管网测量传感器（压力和流量测量设备）将反馈信号传递给PLC控制系统，PLC控制系统依据测量系统反馈数值与管网特性计算服务器给定的目标值进行比对后确定对风机转数的进一步调整，风机转数调整实现闭环控制。
本实施例优点：①实现了变工况下风机风量自动调整；②因工况变化后根据需求二次对管网特性进行调整，实现最小风量和最小压力的控制。
本实施例缺点：①控制系统十分复杂；②对管网特性计算服务器硬件要求很高；③安装制作成本高。
Claims (6)
1.一种变工况通风系统风量自动调节方法，其特征在于包含如下步骤：①将除尘管网的信息和各收尘点要求风量输入管网特性计算控制系统，作为数据处理的依据；②根据各收尘阀门工况由管网特性计算控制系统自动确定整套通风除尘系统的工况，再根据现工况下通风除尘系统中各收尘点需要风量，计算出风机需要提供的风压、风量；③变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统根据管网特性计算控制系统提供的风压、风量作为基准，来自动调整电机频率或风机转数，PLC控制系统根据除尘管网上的测量传感器反馈的风压、风量信号实现对风机的闭环控制。
2.根据权利要求1所述之变工况通风系统风量自动调节方法，其特征在于所述的管网特性计算控制系统和变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统，是相互独立的，管网特性计算控制系统只向变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统提供需要提供通风除尘系统需要的风压、风量，作为控制的基准；除尘管网上的测量传感器反馈的风压、风量信号只针对变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统，不针对管网特性计算控制系统，各自形成单独功能模块便于施工和管理。
3.根据权利要求1或2所述之变工况通风系统风量自动调节方法，其特征在于所述的通风除尘系统，包含除尘管网、各收尘点阀门、管网特性计算控制系统、变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统和风机。
4.根据权利要求1或2所述之变工况通风系统风量自动调节方法，其特征在于先将除尘管网的信息和各收尘点要求风量输入计算机除尘管网特性模拟计算软件，此软件模拟计算出各工况点管网风量匹配情况，枚举出不同工况点对风压、风量的要求，形成逻辑控制图，并将逻辑控制图输入管网特性计算控制系统；管网特性计算控制系统仅有逻辑控制单元；各收尘点阀门位置反馈信号传递到逻辑控制单元，逻辑控制单元确定除尘管网当前工况，从逻辑控制单元预存的逻辑控制图中找到此工况点对应的风压、风量要求，并由逻辑控制单元将风压、风量数据传递给变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统；PLC控制系统调整风机转数，通过对风机叶轮转数变化实现对除尘管网风压、风量参数调整；通过除尘管网的测量传感器将反馈信号传递给PLC控制系统，PLC控制系统依反馈数值与逻辑控制单元给定的目标值进行比对后确定对风机转数的进一步调整，风机转数调整实现闭环控制。
5.根据权利要求1或2所述之变工况通风系统风量自动调节方法，其特征在于管网特性计算控制系统由管网特性计算服务器和管网特性控制系统组成；管网特性计算服务器实现对除尘管网工况变化实时模拟计算，确定在当前工况下确保各收尘点风量的前提下最小主管道压力和风量参数，并将这些参数传递给变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统，同时管网特性计算服务器计算出各个收尘点阀门调整的量，并将这些数据传递给管网特性控制系统；管网特性控制系统是对除尘管网特性二次精确调整的控制系统，管网特性计算服务器传递的除尘管网中收尘点阀门调整量作为对应阀门的调整目标值，管网特性控制系统将这些目标值传输给对应的阀门，阀门电动执行机构按照给定值进行调整并将调整后的开度反馈给管网特性控制系统，管网特性控制系统对反馈的数据进行核实，如果符合误差要求确认调整成功，否则将对其进行下一轮调整。
6.根据权利要求5所述之变工况通风系统风量自动调节方法，其特征在于先将通风除尘管网按照节点和各收尘点最小风量输入管网特性计算服务器中做为数据计算的基础数据；各除尘点阀门具备两路控制：第一路控制由操作人员或工艺系统控制，其控制阀门的开关，称为位置量控制；第二路控制由管网特性控制系统控制，实现控制系统对各除尘点阀门开度的精确控制，此控制称为模拟量控制；各除尘点阀门第一路控制由岗位工或工艺系统负责控制，控制阀门开关的同时，将信号传递给管网特性计算服务器，通知其此处收尘点阀门的工作状态；第二路控制由管网特性控制系统负责控制，管网特性控制系统对除尘管网特性二次调整是以此路控制完成的；而且阀门两路控制系统之间并不是独立的，第一路控制是第二路控制的先决条件，当第一路控制阀门未处于关到位时第二路控制才起到作用，同时第一路控制是管网特性计算服务器判断除尘管网工况是否发生变化的依据；每当除尘管网中内有一个或多个收尘点阀门第一路控制发生变化时，管网特性计算服务器均会以各收尘点阀门第一路控制开关信号反馈给管网特性计算服务器作为此处收尘点工作状态，并触发管网特性计算服务器重新对除尘管网工况变化进行模拟计算；管网特性计算服务器根据实际除尘管网的工况先确定最不利收尘点，以此为计算除尘管网最小负压基数数据，并以此为基本条件计算出各收尘点阀门开度以及除尘管网需要风量、风压的参数；管网特性计算服务器分别将数据传递给管网特性控制系统和变频器或调速液力耦合器及PLC系统；管网特性控制系统将各收尘点阀门开度分别传递给各自阀门第二路控制完成阀门开度调整，同时阀门执行机构通过此阀门的第二路控制将阀门开度反馈到管网特性控制系统，管网特性控制系统对反馈的数据进行核实，如果符合误差要求确认调整成功，否则将对其进行下一轮调整；这样就实现工况变化后根据需求二次对管网特性进行调整；由管网特性计算服务器传递给变频器或调速液力耦合器及PLC控制系统的风压、风量参数做为风机转数调整的目标值，PLC控制系统调整风机转数，风机因叶轮转数变化导致管网风压、风量变化，通过除尘管网测量传感器将反馈信号传递给PLC控制系统，PLC控制系统依据测量系统反馈数值与管网特性计算服务器给定的目标值进行比对后确定对风机转数的进一步调整，风机转数调整实现闭环控制。
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