CN105540745B - 一种海水淡化能量回收装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海水淡化能量回收装置的控制方法，包括：主水压缸活塞在高压行程中，通过实际运行周期与预先的设定运行周期的偏差计算出能回提升泵频率偏差，并与本次能回提升泵频率之和，作为主水压缸活塞下一次高压行程的能回提升泵的频率；副水压缸活塞在低压行程中，通过实测位置与设定的目标位置的偏差计算出能回提升泵的频率偏差，并与此时能回提升泵的频率之和，作为在切换器换向后，副水压缸活塞高压行程的能回提升泵频率。本发明采用通过对能回提升泵变频器频率的调节，避免了系统运行不稳定问题，延长了装置的使用寿命，使得切换器换向动作与水压缸活塞运行更协调，系统运行更稳定可靠。

Description

一种海水淡化能量回收装置的控制方法

技术领域

本发明涉及海水淡化技术领域，特别涉及一种海水淡化能量回收装置的控制方法。

背景技术

反渗透RO技术是当前海水淡化主流技术之一，通常反渗透海水淡化过程的系统操作压力处于5.8～8.0MPa，同时从反渗透膜堆排放出来的浓盐水压力也高达5.0～ 6.5MPa。目前大型海水淡化系统都采用能量回收装置，能量回收装置是反渗透海水淡化系统的关键装置之一，能量回收装置的作用就是把反渗透系统高压浓盐水的压力能量回收再利用,从而降低反渗透海水淡化的制水能耗和制水成本。能量回收装置是反渗透海水淡化产业链中的重要环节，绝大部分能量回收装置都采用从国外进口的，价格十分昂贵，开发出具有自主知识产权的国产能量回收装置，逐步打破国外产品的垄断，形成完整的国产反渗透海水淡化产业链，已成为我国反渗透海水淡化产业发展的关键。

能量回收装置按工作原理主要分水力涡轮式和功交换式两大类。水力涡轮式回收率约35～70％，功交换式回收率高达94％。功交换式能量回收装置主要由切换器、水压缸、止回阀组以及可编程逻辑控制器组成。功能交换水压缸式能回装置的工作原理为通过切换器将高压浓盐水流入到不同的水压缸内，通过浓盐水推动水压缸内活塞的移动使得原海水升压，进而将高压浓盐水压力能转变为低压原海水的压力能。

现有的PLC的PID调节控制方法主要根据主副水压缸高低压侧切换位置反馈信号，调节能量回收提升泵的频率，通过能量回收提升泵压力、流量变化，实现水压缸活塞运行位置与切换器协调配合。采用常规PLC的PID频率调控方式在实际运行会出现主副水压缸内水压缸活塞与切换器的配合不协调，到切换点进行切换器换向时，主副水压缸内的水压缸活塞运行出现超前或滞后，导致出现水压缸活塞与水压缸端部缸体的撞击问题。主副水压缸内活塞相对运行位置反馈信号，显示每一切换周期相向运行位置有差异，随着切换周期的累计，位置差异逐渐增大。上述位置差异的累计增加，会导致能量回收系统的运行不稳定，严重影响装置的使用寿命。

如何解决上述反渗透海水淡化系统的能量回收装置在工作过程中切换器换向动作与水压缸活塞运行配合不协调的问题，进而提高装置运行的稳定性及可靠性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水淡化能量回收装置的控制方法，采用通过对能回提升泵变频器频率的调节，避免了系统运行不稳定问题，延长了装置的使用寿命，使得切换器换向动作与水压缸活塞运行更协调，系统运行更稳定可靠。

为克服相关技术中存在的问题，本发明提供一种海水淡化能量回收装置的控制方法，其中，海水淡化系统包括：能量回收装置、设有变频器的能回提升泵、高压出水流量计、低压进水流量计；所述能量回收装置包括切换器，设置于切换器内的切换器活塞，主水压缸，副水压缸，设置于主水压缸内的主水压缸活塞，设置于副水压缸内的副水压缸活塞，设置于主水压缸和副水压缸外部的感应装置，单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d，以及可编程逻辑控制器，所述控制方法包括：

在主水压缸活塞高压行程中，可编程逻辑控制器获取主水压缸活塞高压行程实测周期T；

比较所述实测周期T与预先设定的运行周期T_SD，若实测周期T大于或等于运行周期T_SD，增加能回提升泵变频器的频率调节值ΔF；若实测周期T小于运行周期T_SD，减小能回提升泵变频器的频率调节值ΔF；所述频率调节值ΔF＝(实测周期T-运行周期T_SD)/运行周期T_SD* 主水压缸活塞在高压行程中能回提升泵变频器的频率F_n；

在副水压缸活塞低压行程中，此时，主水压缸活塞处于高压行程，当副水压缸活塞运行到低压行程终点时，可编程逻辑控制器获取副水压缸活塞实测位置P；

比较所述实测位置P和副水压缸活塞的目标位置P_LP-F，若实测位置P大于或等于目标位置P_LP-F，减小能回提升泵变频器的频率调节值Δf；若实测位置P小于目标位置P_LP-F，增加能回提升泵变频器的频率调节值Δf；所述频率调节值Δf＝(目标位置P_LP-F-实测位置P)/运行周期T_SD*副水压缸缸体内截面积S*频率与流量系数α*主水压缸活塞在高压行程中能回提升泵变频器的频率F_n。

作为优选方案之一，所述感应装置包括主水压缸活塞位置感应器A和副水压缸活塞位置感应器B，其中，所述位置感应器A设置在所述主水压缸外部预先设定的P₀处，调节所述位置感应器A，使所述位置感应器A采集到信号的范围为以P₀为中心自临界位置P₁至临界位置 P₂；所述位置感应器B设置在所述副水压缸外部预先设定的位置P₅处，调节所述位置感应器 B，使所述位置感应器B采集到信号的范围为以P₅为中心自临界位置P₃至临界位置P₄。

优选地，所述获取所述主水压缸活塞高压行程实测周期T之前还包括：

可编程逻辑控制器利用高压出水流量计累计计算主水压缸活塞开始运行起的位置理论值P_H；

自主水压缸活塞开始运行起至到达临界位置P₂时，将P_H的当前值校正为P₂；自临界位置P₂起，继续利用高压出水流量计累计计算主水压缸活塞的位置理论值P_H。

进一步优选地，所述获取所述主水压缸活塞高压行程实测周期T的步骤包括：

在主水压缸活塞高压行程中，当主水压缸活塞运行到高压行程的高位置切换点P_HP-Z时，立即调节切换器活塞向副水压缸侧运行，完成切换器换向动作；并且，可编程逻辑控制器记录从主水压缸活塞开始运行至主水压缸活塞到达P_HP-Z位置的时间，以该时间作为所述实测周期T。

优选地，所述可编程逻辑控制器获取副水压缸活塞实测位置P之前还包括：

在副水压缸活塞的高压行程中，当副水压缸活塞的运行时间达到预先设定的运行周期T_SD时，调节切换器活塞向主水压缸侧运行，实现切换器的换向。

进一步优选地，所述可编程逻辑控制器获取副水压缸活塞实测位置P之前还包括：

可编程逻辑控制器利用低压进水流量计累计计算副水压缸活塞的低压行程位置P；

当副水压缸活塞运行至位置感应器B采集到信号的临界位置P₄时，比较P与P₄；

若P大于或等于P₄，可编程逻辑控制器将P校正为P₄，之后，利用新的P值继续进行累计计算副水压缸活塞运行的位置理论值；

若P小于P₄，可编程逻辑控制器将P校正为P₄之后，利用新的P值继续进行累计计算副水压缸活塞运行的位置理论值。

进一步优选地，所述可编程逻辑控制器获取所述副水压缸活塞实测位置P的步骤包括：

在副水压缸活塞低压行程中，自副水压缸活塞开始运行起，可编程逻辑控制器利用低压进水流量计统计的流量，累计计算副水压缸活塞的低压行程的理论运行位置P，将低压行程终止时的副水压缸活塞的位置做为副水压缸活塞的实测位置P。

由以上技术方案可知，根据长时间的观察和分析，虽然主水压缸和副水压缸的长度、内径相同，但是由于受切换器结构、供液管路等因素的影响，两个水压缸内水压缸活塞在高压行程中和低压行程中存在运行差异。采用单变量的PID调节方法，控制效果不佳，系统运行不稳定。

本发明采用通过对能回提升泵变频器频率的调节，避免了系统运行不稳定问题，延长了装置的使用寿命，使得切换器换向动作与主水压缸活塞和副水压缸活塞运行更协调，系统运行更稳定可靠。

附图说明

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。

图1为本发明实施例提供的一种海水淡化能量回收装置的控制方法的流程图；

图2为本发明实施例采用的反渗透海水淡化系统的典型结构示意图；

图3为本发明实施例提供的开机启动前示意图；

图4、图5为本发明实施例提供的主水压缸活塞9第一次走高压行程示意图；

图6、图7为本发明实施例提供的副水压缸活塞10第一次走高压行程示意图；

图8、图9为本发明实施例提供的主水压缸活塞9第二次走高压行程示意图；

图10、图7为本发明实施例提供的副水压缸活塞10第二次走高压行程示意图。

上述附图中的标号说明：

增压泵1、高压泵2、反渗透膜堆3、能回提升泵4、切换器5、副水压缸6、主水压缸 7、切换器活塞8、主水压缸活塞9、副水压缸活塞10、感应装置11、高压出水流量计12、低压进水流量计13、可编程逻辑控制器14、能量回收装置15、第一支管101、第二支管102、主压缸进水支管1021、副水压缸进水支管1022、高压原海水管103、反渗透膜堆高压进水管 104、淡水产出管105、高压浓盐水管106、单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d。单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d即为本文所述的止回阀。

具体实施方式

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

首先参考附图2，附图2为本发明实施例采用的反渗透海水淡化系统的典型结构示意图。图2所示的海水淡化系统包括能量回收装置15，其中，所述能量回收装置15包括切换器5，以及设置于切换器5内的切换器活塞8、主水压缸7和副水压缸6，以及设置于主水压缸7内的主水压缸活塞9、设置于副水压缸6内的副水压缸活塞10、设置于主水压缸7和副水压缸6外部的感应装置11、单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d，以及可编程逻辑控制器14。

感应装置11包括主水压缸活塞9位置感应器A和副水压缸活塞10位置感应器B，其中，位置感应器A设置在主水压缸7外部预先设定的位置P₀处，调节所述位置感应器A，使位置感应器A采集到信号的范围为以P₀为中心自临界位置P₁至临界位置P₂，位置感应器B设置在副水压缸6外部预先设定位置P₅处，调节所述位置感应器B，使位置感应器B采集到信号的范围为以P₅为中心自临界位置P₃至临界位置P₄。

海水淡化系统还包括：增压泵1、高压泵2、能回提升泵4、反渗透膜堆3，其中，增压泵1的下游分别连接高压泵2和低压进水流量计13，高压泵2的下游分别连接能回提升泵4和反渗透膜堆3，反渗透膜堆3的下游连接切换器5，接切换器5的另一端分别连接主水压缸7和副水压缸6，主水压缸7的另一端分别连接单向阀c和单向阀d，副水压缸6的另一端分别连接单向阀a和单向阀b，单向阀a和单向阀d的另一端分别与低压进水流量计13的下游连接，单向阀b和单向阀c的另一端分别与高压出水流量计12的上游连接，高压出水流量计 12的另一端与能回提升泵4的上游连接。

设定切换器5侧为“低位置”侧，止回阀侧为“高位置”侧。对于主水压缸7或副水压缸6,其活塞从高位置侧向低位置侧运行定义为“低压行程”，其活塞从低位置侧向高位置侧运行定义为“高压行程”。高位置切换点P_HP-Z为主水压缸活塞9在高压行程中，切换器5换向时，主水压缸活塞9的位置。目标位置P_LP-F为副水压缸活塞在低压行程中的最终预期位置。S为副水压缸缸体内截面积，α为频率与流量系数，单位是：Hz/m³/h。

为了更加清楚地了解本发明实施例提供的海水淡化能量回收装置的控制方法的工作机理，现在结合附图2对本发明实施例提供的海水淡化能量回收装置的控制方法所应用的反渗透海水淡化能量回收装置的工作机理进行介绍如下。

原海水在增压泵1的作用下升压进入到第一支管101和第二支管102中，其中，第一支管101中的原海水通过设置在第一支管101上的高压泵2增压后变成高压海水进入到反渗透膜堆高压进水管104，同时第二支管102中的原海水经过能量回收装置升压后再经过高压原海水管103上的能回提升泵4进一步升压后成为高压海水进入反渗透膜堆高压进水管104。之后，高压海水通过反渗透堆3形成淡水并最终通过淡水产出管105输出，实现了淡水的生产。同时，反渗透膜堆3生成的高压浓盐水通过高压浓盐水管106进入到切换器5中。

进入到第二支管102中的原海水通过副水压缸进水支管1022或主水压缸进水支管1021 进入到副水压缸6或主水压缸7中，切换器5中的活塞8通过位置切换，实现从高压浓盐水管106输送的高压浓盐水交替进入到副水压缸6或主水压缸7中，高压浓盐水推动水压缸活塞运行进而实现低压原海水的压力提升。

下面结合附图1、图3～图10对本发明实施例提供的海水淡化能量回收装置的控制方法的具体实施步骤进行说明。

开机启动前：如图3所示，主水压缸活塞9与副水压缸活塞10均处于切换器5侧，切换器活塞8起始位置处于副水压缸6侧。

主水压缸活塞9在第一次高压行程中：如图4所示，切换器活塞8向主水压缸7侧运行，使得主水压缸7内进入高压浓盐水，高压浓盐水进而推动主水压缸活塞9向止回阀侧运行。由于副水压缸6内副水压缸活塞10停靠于切换器5侧，进而阻止低压原海水的进入，此时副水压缸6内水流速度为0m/s。此过程中，设定能回提升泵4的频率为F₁，设定运行周期为T_SD。

可编程逻辑控制器14利用高压出水流量计12统计的流量进行累计计算主水压缸活塞9 的高压行程位置P_H，设切换器5侧主水压缸活塞9的起始位置点为0米。

当主水压缸活塞9运行位置至P₂处时，通过位置信号感应器A，可编程逻辑控制器14 获知主水压缸活塞9已经运行至P₂处的信号。

自主水压缸活塞9开始运行起至到达临界位置P₂时，可编程逻辑控制器14将P_H校正为 P₂，即，使P_H＝P₂；自临界位置P₂起，利用新的P_H值继续进行累计主水压缸活塞9运行的位置理论值P_H。

在步骤S1，记录从主水压缸活塞9开始运动至第一次运行至P_HP-Z的时间，即为主水压缸活塞9第一次高压行程的实测周期，记为T₁。

在步骤S2，比较T₁与T_SD，判断T₁是否大于或等于T_SD，

若T₁大于或等于T_SD，转步骤S3，主水压缸活塞9在下一次的高压行程中，将增加能回提升泵4变频器的频率调节值ΔF；

若T₁小于T_SD，转步骤S4，主水压缸活塞9在下一次的高压行程中，将减小能回提升泵 4变频器的频率调节值ΔF。

在步骤S3和S4中，ΔF＝(T₁-T_SD)/T_SD*F₁。

主水压缸活塞9在下一次高压行程中，将采用的频率F₂为：

当主缸水压缸活塞9达到P_HP-Z处，立即调节切换器活塞8向副水压缸6侧运行。

主水压缸活塞9的高压行程按照位置控制法进行控制，即：主水压缸活塞9在高压行程中，如图5所示，当主水压缸活塞9运行至高压行程的高位置切换点P_HP-Z时，启动切换器换向动作，调节切换器活塞8向副水压缸6侧运行，在切换器换向完成后，此行程结束，开始下一个行程，主水压缸活塞9、副水压缸活塞10改变运行方向。

副水压缸活塞10在第一次高压行程中：如图6所示，

当切换器活塞8运行至副水压缸6侧后，主水压缸活塞9受到来自主水压缸进水支管1021内低压原海水水流的推动，向切换器5侧运行。在此过程中，能回提升泵频率为 f₁，设定f₁＝F₁；设定高压行程的运行时间为T_SD。

副水压缸活塞10受到来自切换器5内的高压浓盐水的推动，向止回阀侧运行。

可编程逻辑控制器14依旧时时记录高压出水流量计12的流量数据，进行时时累计计算副水压缸活塞10的位置P，设定切换器5侧副水压缸活塞10的起始位置点为0米；

可编程逻辑控制器14利用高压出水流量计12的出水量累计计算副水压缸活塞10的位置P，当副水压缸活塞运行至位置感应器B可以采集到信号的临界位置P₄时，比较P 与P₄；

若P大于或等于P₄，可编程逻辑控制器14将P校正为P₄，之后，利用新的P值继续进行累计副水压缸活塞10的位置P；

若P小于P₄，可编程逻辑控制器14将P校正为P₄，之后，利用新的P值继续进行累计副水压缸活塞10的位置P；直到当副水压缸活塞10的运行时间达到预先设定的T_SD时，调节切换器活塞8向主水压缸7侧运行。

副水压缸活塞10的高压行程按照时间控制法进行控制，即：副水压缸活塞10在高压行程中，如图6及图7所示，自副水压缸活塞10开始运行起，直到当副水压缸活塞10 的运行时间达到预先设定的T_SD时，启动切换器换向动作，调节切换器活塞8向主水压缸7 侧运行，在切换器换向完成后，此行程结束，开始下一个行程，副水压缸活塞10，主水压缸活塞9改变运行方向。

主水压缸活塞第二次走高压行程：如图8所示，

切换器活塞8运行至主水压缸7侧后，主水压缸活塞9按照位置控制法进行控制。

对于主水压缸活塞9，在高压运行过程中，能回提升泵频率为F₂：

自主水压缸活塞9开始运行起至到达临界位置P₂时，可编程逻辑控制器14将P_H校正为 P₂，即，使P_H＝P₂；自临界位置P₂起，利用新的P_H值继续进行累计主水压缸活塞9运行的位置理论值P_H。

在主水压缸活塞第二次运行至P_HP-Z的过程中：

在步骤S1，记录主水压缸活塞9第二次运行至P_HP-Z的时间，即为主水压缸活塞9第二次高压行程的实测周期，记为T₂。

在步骤S2，比较T₂与T_SD，判断T₂是否大于或等于T_SD，

若T₂大于或等于T_SD，转步骤S3，主水压缸活塞9在下一次的高压行程中，将增加能回提升泵4变频器的频率调节值ΔF；

若T₂小于T_SD，转步骤S4，主水压缸活塞9在下一次的高压行程中，将减小能回提升泵 4变频器的频率调节值ΔF。

在步骤S3和S4中，ΔF＝(T₂-T_SD)/T_SD*F₂。

主水压缸活塞9在下一次高压运行过程中，将采用的频率F₃变更为：

副水压缸活塞10在第一次低压行程中：如图8所示，此时主水压缸活塞9在如上所述的第二次高压行程过程中；

当副水压缸活塞10向切换器5侧运行至临界位置P₄处时，可编程逻辑控制器14通过位置信号感应器B获知副水压缸活塞10已经运行至P₄处的信号，可编程逻辑控制器14利用 P₄对副水压缸活塞10的理论运行位置P进行校正，使P＝P₄，之后，利用新的P继续累计计算副水压缸活塞10低压行程的理论运行位置P。

此时，在步骤S5，可编程逻辑控制器14利用低压进水流量计13统计的流量，累计计算副水压缸活塞10的位置P，将低压行程终止时的水压缸活塞10的位置P做为副水压缸活塞10的实测位置P。

在步骤S6，可编程逻辑控制器14比较P与P_LP-F，判断P是否大于或等于P_LP-F；

若P大于或等于P_LP-F，转步骤S7，副水压缸活塞10在随后相邻的高压行程中，将减小能回提升泵4变频器的频率调节值Δf；

若P小于P_LP-F，转步骤S8，副水压缸活塞10在随后相邻的高压行程中，将增加能回提升泵4变频器的频率调节值Δf。

在步骤S7和S8中，运行周期T_SD不变的情况下，Δf＝(P_LP-F-P)/T_SD*S*α*F₂。

副水压缸活塞10在随后相邻的高压运行过程中，运行时间为T_SD时能回提升泵将采用的频率f₂变更为：

当主水压缸活塞第二次运行至P_HP-Z处时，如图9所示，调节切换器活塞8向副水压缸6侧运行。

副水压缸活塞10在第二次高压行程中：如图10：

切换器活塞8运行至副水压缸6侧后，副水压缸活塞10按照时间控制法进行控制。

在此过程中，能回提升泵频率为f₂：

设定副水压缸活塞10高压行程的运行周期为T_SD，此时主水压缸活塞的低压行程运行周期也为T_SD，仍旧在P₄位置对副水压缸活塞10进行高压行程的位置校正。

当副水压缸活塞10的高压运行时间达到T_SD时，如图7所示，调节切换器活塞8向主水压缸7侧运行。

主水压缸活塞在第三次高压行程中：如图8所示，

切换器活塞8运行至主水压缸侧7后，主水压缸活塞9按照位置控制法进行控制。

对于主水压缸活塞，在高压行程中，能回提升泵采用的频率为F₃：

自主水压缸活塞9开始运行起至到达临界位置P₂时，可编程逻辑控制器14将P_H校正为P₂，即，使P_H＝P₂；自临界位置P₂起，利用新的P_H值继续进行累计主水压缸活塞9运行的位置理论值P_H。

在主水压缸活塞第三次运行至P_HP-Z的过程中：

在步骤S1，记录主水压缸活塞9第三次运行至P_HP-Z的时间，即为主水压缸活塞9第三次高压行程的实测周期，记为T₃。

在步骤S2，比较T₃与T_SD，判断T₃是否大于或等于T_SD；

若T₃大于或等于T_SD，转步骤S3，主水压缸活塞9在下一次的高压行程中，将增加能回提升泵4变频器的频率调节值ΔF；

若T₃小于T_SD，转步骤S4，主水压缸活塞9在下一次的高压行程中，将减小能回提升泵 4变频器的频率调节值ΔF。

在步骤S3和S4中，ΔF＝(T₃-T_SD)/T_SD*F₃。

主水压缸活塞9在下一次高压运行过程中，将采用的频率F₄变更为：

副水压缸活塞10在第二次低压行程中：如图8所示，此时主水压缸活塞9在如上所述的第三次高压行程过程中；

本次，依旧在P₄位置进行副水压缸活塞低压行程的位置校正。

此时，在步骤S5，可编程逻辑控制器14利用低压进水流量计13统计的流量，累计计算副水压缸活塞10的位置P，将低压行程终止时的水压缸活塞位置P做为副水压缸活塞 10的实测位置P。

在步骤S6，可编程逻辑控制器14比较P与P_LP-F，判断P是否大于或等于P_LP-F；

若P大于或等于P_LP-F，转步骤S7，副水压缸活塞10在随后相邻的高压行程中，将减小能回提升泵4变频器的频率调节值Δf；

若P小于P_LP-F，转步骤S8，副水压缸活塞10在随后相邻的高压行程中，将增加能回提升泵4变频器的频率调节值Δf。

在步骤S7和S8中，运行周期T_SD不变的情况下，Δf＝(P_LP-F-P)/T_SD*S*α*F₃。

副水压缸活塞10在随后相邻的高压运行过程中，运行周期为T_SD时能回提升泵将采用的频率f₃变更为：

当主水压缸活塞第三次运行至P_HP-Z处时，如图9所示，调节切换器活塞8向副水压缸7侧运行。

随后，主水压缸活塞9进入第三次的低压行程，副水压缸活塞10进入第三次的高压行程。

以此类推……

主水压缸活塞9在第n次高压行程中，在步骤S1，可编程逻辑控制器14记录主水压缸活塞9的高压行程运行时间T，即为实测周期T。

在步骤S2，比较T与T_SD，判断T是否大于或等于T_SD，

若实测周期T大于或等于运行周期T_SD，转步骤S3，主水压缸活塞9在下一次的高压行程中，将增加能回提升泵4变频器的频率调节值ΔF；

若实测周期T小于运行周期T_SD，转步骤S4，主水压缸活塞9在下一次的高压行程中，将减小能回提升泵4变频器的频率调节值ΔF。

在步骤S3和S4中，ΔF＝(实测周期T-运行周期T_SD)/运行周期T_SD*主水压缸活塞9在本次高压行程中能回提升泵4变频器的频率F_n。

主水压缸活塞9在下一次高压运行过程中，将采用的频率F变更为：

在主水压缸活塞9第n次的高压行程中，副水压缸活塞10处于低压行程中，在步骤S5，可编程逻辑控制器14获取副水压缸活塞10的实测位置P，

在步骤S6，比较P与P_LP-F，判断P是否大于或等于P_LP-F；

若P大于或等于P_LP-F，转步骤S7，副水压缸活塞10在随后相邻的高压行程中，将减小能回提升泵4变频器的频率调节值Δf；

若P小于P_LP-F，转步骤S8，副水压缸活塞10在随后相邻的高压行程中，将增加能回提升泵4变频器的频率调节值Δf。

在步骤S7和S8中，运行周期T_SD不变的情况下，Δf＝(目标位置P_LP-F-实测位置P)/运行周期T_SD*缸体内截面积S*频率与流量系数α*主水压缸活塞9在高压行程中能回提升泵4变频器的频率F_n。

副水压缸活塞10在随后相邻的高压运行过程中，将采用的频率f变更为：

由此，在随后的控制程序中，利用上述控制原理控制着主水压缸活塞9和副水压缸活塞10的稳定运行。这里副水压缸活塞10处于高压行程时的能回提升泵4变频器的频率调节是以主水压缸活塞9处于高压行程时(此时副水压缸活塞10处于低压行程时)的能回提升泵4变频器的频率调节为基础，体现了能量回收装置15中主水压缸活塞和副水压缸活塞在运行上相互关联的关系。

由以上技术方案可知本发明的目的在于提供一种海水淡化能量回收装置的控制方法，该方法通过对能回提升泵变频器频率的调节，避免了系统运行不稳定问题，延长了装置的使用寿命，使得切换器换向动作与水压缸活塞运行更加协调性，系统运行更加稳定可靠，为国产海水淡化能量回收装置替代进口装置打下技术基础。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (7)

1.一种海水淡化能量回收装置的控制方法，其中，海水淡化系统包括：能量回收装置(15)、设有变频器的能回提升泵(4)、高压出水流量计(12)、低压进水流量计(13)；所述能量回收装置(15)包括切换器(5)，设置于切换器(5)内的切换器活塞(8)、主水压缸(7)、副水压缸(6)，设置于主水压缸(7)内的主水压缸活塞(9)，设置于副水压缸(6)内的副水压缸活塞(10)，设置于主水压缸(7)和副水压缸(6)外部的感应装置(11)、单向阀a、单向阀b、单向阀c、单向阀d，以及可编程逻辑控制器(14)，其特征在于，所述控制方法包括：

在主水压缸活塞(9)高压行程中，可编程逻辑控制器(14)获取主水压缸活塞(9)高压行程实测周期T；

比较所述实测周期T与预先设定的运行周期T_SD，若实测周期T大于或等于运行周期T_SD，增加能回提升泵(4)变频器的频率调节值ΔF；若实测周期T小于运行周期T_SD，减小能回提升泵(4)变频器的频率调节值ΔF；所述频率调节值ΔF＝(实测周期T-运行周期T_SD)/运行周期T_SD*主水压缸活塞(9)在高压行程中能回提升泵(4)变频器的频率F_n；

在副水压缸活塞(10)低压行程中，此时，主水压缸活塞(9)处于高压行程，当副水压缸活塞(10)运行到低压行程终点时，可编程逻辑控制器(14)获取副水压缸活塞(10)实测位置P；

比较所述实测位置P和副水压缸活塞(10)的目标位置P_LP-F，若实测位置P大于或等于目标位置P_LP-F，减小能回提升泵(4)变频器的频率调节值Δf；若实测位置P小于目标位置P_LP-F，增加能回提升泵(4)变频器的频率调节值Δf；所述频率调节值Δf＝(目标位置P_LP-F-实测位置P)/运行周期T_SD*副水压缸缸体内截面积S*频率与流量系数α*主水压缸活塞(9)在高压行程中能回提升泵(4)变频器的频率F_n。

2.根据权利要求1所述的海水淡化能量回收装置的控制方法，其特征在于，所述感应装置(11)包括主水压缸活塞(9)位置感应器A和副水压缸活塞(10)位置感应器B，其中，所述位置感应器A设置在所述主水压缸(7)外部预先设定的P₀处，调节所述位置感应器A，使所述位置感应器A采集到信号的范围为以P₀为中心自临界位置P₁至临界位置P₂；所述位置感应器B设置在所述副水压缸(6)外部预先设定的位置P₅处，调节所述位置感应器B，使所述位置感应器B采集到信号的范围为以P₅为中心自临界位置P₃至临界位置P₄。

3.根据权利要求2所述的海水淡化能量回收装置的控制方法，其特征在于，所述获取所述主水压缸活塞(9)高压行程实测周期T之前还包括：

可编程逻辑控制器(14)利用高压出水流量计(12)累计计算主水压缸活塞(9)开始运行起的位置理论值P_H；

自主水压缸活塞(9)开始运行起至到达临界位置P₂时，将P_H的当前值校正为P₂；自临界位置P₂起，继续利用高压出水流量计(12)累计计算主水压缸活塞的位置理论值P_H。

4.根据权利要求3所述的海水淡化能量回收装置的控制方法，其特征在于，所述获取所述主水压缸活塞(9)高压行程实测周期T的步骤包括：

在主水压缸活塞(9)高压行程中，当主水压缸活塞(9)运行到高压行程的高位置切换点P_HP-Z时，立即调节切换器活塞(8)向副水压缸(6)侧运行，完成切换器换向动作；并且，可编程逻辑控制器(14)记录从主水压缸活塞(9)开始运行至主水压缸活塞(9)到达P_HP-Z位置的时间，以该时间作为所述实测周期T。

5.根据权利要求4所述的海水淡化能量回收装置的控制方法，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(14)获取副水压缸活塞(10)实测位置P之前还包括：

在副水压缸活塞(10)的高压行程中，当副水压缸活塞(10)的运行时间达到预先设定的运行周期T_SD时，调节切换器活塞(8)向主水压缸(7)侧运行，实现切换器(5)的换向。

6.根据权利要求5所述的海水淡化能量回收装置的控制方法，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(14)获取副水压缸活塞(10)实测位置P之前还包括：

可编程逻辑控制器(14)利用低压进水流量计(13)累计计算副水压缸活塞(10)的低压行程位置P；

当副水压缸活塞(10)运行至位置感应器B采集到信号的临界位置P₄时，比较P与P₄；

若P大于或等于P₄，可编程逻辑控制器(14)将P校正为P₄之后，利用新的P值继续进行累计计算副水压缸活塞(10)运行的位置理论值；

若P小于P₄，可编程逻辑控制器(14)将P校正为P₄，之后，利用新的P值继续进行累计计算副水压缸活塞(10)运行的位置理论值。

7.根据权利要求6所述的海水淡化能量回收装置的控制方法，其特征在于，所述可编程逻辑控制器(14)获取所述副水压缸活塞(10)实测位置P的步骤包括：

在副水压缸活塞(10)低压行程中，自副水压缸活塞(10)开始运行起，可编程逻辑控制器(14)利用低压进水流量计(13)统计的流量，累计计算副水压缸活塞(10)的低压行程的理论运行位置P，将低压行程终止时的副水压缸活塞(10)的位置做为副水压缸活塞(10)的实测位置P。