CN105674060A - 一种压缩空气系统压力流量联合控制节能装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压缩空气系统压力流量联合控制节能装置及方法，属于工业过程控制领域，包括控制装置和直通管道，直通管道上设置有智能调节阀和流量计，智能调节阀靠近直通管道的气体入口端，流量计靠近直通管道的气体出口端，还包括设置在直通管道外且与直通管道的气体出口端相连通的压力变送器，控制装置分别与智能调节阀、流量计及压力变送器通过信号线连接。本发明提供的压缩空气系统压力流量联合控制节能装置结构简单，易于安装与维护，检测方便；该控制方法摒弃以往采用单回路控制对压力进行单一控制的方法，采用串级双回路闭环控制方法对压力、流量进行联合控制，大大改善压缩空气系统压力调节的控制效果。

Description

一种压缩空气系统压力流量联合控制节能装置及方法

技术领域

本发明属于工业过程控制领域，尤其是涉及一种压缩空气系统压力流量联合控制节能装置及方法。

背景技术

目前，通常采用压力调节装置和方法来保证压缩空气系统压力可调与稳定，以往的压力调节装置及方法都是单回路控制系统，采用传统的反馈控制，而传统的反馈控制是在被控变量(压力)和设定值之间产生偏差之后才起作用，具体体现在不能及时地消除干扰，这样的控制效果难以满足某些对压力稳定性要求较高的场合。压缩空气的压力与流量是两个密不可分的元素，压力的变化是由流量的变化引起的，流量变化直接影响压力。

压缩空气系统流量受扰动影响较大，具有显著的非线性和时变性，单回路控制无法满足及时消除干扰的要求，对压缩空气流量的非线性和时变性也无能为力。通常情况下，用户的用气量在一定范围内波动，压缩空气流量过低会影响用户的正常工作，而流量过大又会由于过量供给而造成能源浪费。所以采用单回路控制压力而忽略流量控制，不仅控制不及时，控制效果不好，在某些情况下还可能影响用户正常工作或者造成能源的浪费。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种压缩空气系统压力流量联合控制节能装置，以达到及时准确控制压力、保证用户用气安全、减少能源浪费、提高压力控制效果的目的，摒弃以往采用单回路控制对压力进行单一控制的方法，采用串级双回路闭环控制方法对压力、流量进行联合控制，大大改善压缩空气系统压力调节的控制效果。

本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的：

一种压缩空气系统压力流量联合控制节能装置，包括控制装置和直通管道，所述直通管道上设置有智能调节阀和流量计，所述智能调节阀靠近所述直通管道的气体入口端，所述流量计靠近所述直通管道的气体出口端，还包括设置在所述直通管道外且与所述直通管道的气体出口端相连通的压力变送器，所述控制装置分别与所述智能调节阀、所述流量计及所述压力变送器通过信号线连接。

优选地，所述直通管道上还设置有第一手动调节阀和第二手动调节阀，所述第一手动调节阀设置在所述直通管道的气体入口端与所述智能调节阀之间，所述第二手动调节阀设置在所述直通管道的气体出口端与所述流量计之间。

优选地，所述节能装置还包括旁通管道，所述旁通管道的一端与所述直通管道的气体入口端相连通，所述旁通管道的另一端与所述直通管道的气体出口端相连通，所述旁通管道上还设置有旁通阀。

优选地，所述控制装置采用串级双回路闭环控制，包括主控制单元和副控制单元，所述主控制单元由主控制器和压力-流量转换模块组成，所述副控制单元由副控制器和限幅模块组成；

所述主控制单元和所述压力变送器构成主回路，所述副控制单元、所述智能调节阀和所述流量计构成副回路；

所述主控制器用来接收所述压力变送器采集到的智能调节阀后压力值，与压力设定值作比较得到压力差值，并将压力差值输出到所述压力-流量转换模块；

所述压力-流量转换模块用来接收来自所述主控制器输出的压力差值，并将其转换为对应的流量值并将其输出到所述副控制器，作为副回路的流量设定值；

所述副控制器用来接收所述流量计采集的直通管道的流量值，并与来自压力-流量转换模块输出的流量设定值作比较，经计算得到流量输出值并将其输出给所述限幅模块；

所述限幅模块用来接收来自所述副控制器输出的流量输出值，并对其进行限幅处理后输出到所述智能调节阀，控制所述智能调节阀的开度。

优选地，所述主控制器为反作用位置式PID(比例-积分-微分)控制器。

优选地，所述智能调节阀为气关阀，所述副控制器为具有参数自整定功能正作用模糊PI(比例-积分)控制器。

优选地，所述智能调节阀为气开阀，所述副控制器为具有参数自整定功能反作用模糊PI(比例-积分)控制器。

本发明的另一目的在于提供一种压缩空气系统压力流量联合控制方法，本发明所涉及的控制方法为串级双回路闭环控制，所谓串级控制是指除了被控变量构成的反馈回路外，选择第二测量点构成第二个反馈回路的控制方法，两个控制回路分别为主回路(外环)和副回路(内环)。被控变量为主控制对象(本发明中的压力)，其与主控制器构成主回路；第二测量点提供副控制对象(本发明中的流量)的反馈值，与副控制器构成副回路。本发明中通过压力、流量串级控制，流量控制回路(副回路)可以在干扰对主控制对象产生很大影响之前通过副回路的反馈控制迅速克服干扰的影响，最终实现系统压力更加稳定。

具体控制方法包括以下步骤：

主控制器接收压力变送器采集到的智能调节阀后压力值，与压力设定值作比较得到压力差值，并将压力差值输出到压力-流量转换模块；

压力-流量转换模块接收来自主控制器输出的压力差值，将压力差值转换成对应的流量值并将其输出到副控制器，作为副回路的流量设定值；

副控制器接收来自流量计采集的直通管道的流量值，并与来自压力-流量转换模块输出的流量设定值作比较，经计算得到流量输出值并将其输出给限幅模块；

限幅模块接收来自副控制器输出的流量输出值，对其进行限幅处理后得到开度调节输出值，并将其输出到智能调节阀；

所述限幅模块中设置了流量阈值，即最大值和最小值，当所述智能调节阀关闭过程中所述流量计检测到所述直通管道的流量小于最小阈值时，所述智能调节阀不再继续关闭而往回震荡，直至系统重新平衡；当所述智能调节阀打开过程中所述流量计检测到所述直通管道的流量大于最大阈值时，所述智能调节阀不再继续打开而往回震荡，直至系统重新平衡；

智能调节阀接收来自限幅模块输出的开度调节输出值，将其作为控制命令，迅速准确地动作到开度调节输出值对应的位置；

循环执行以上步骤，实现直通管道中智能调节阀后压力稳定在设定值附近。

优选地，在进行压力流量联合控制之前需对所述主控制器参数进行整定，整定方法有经验法、临界比例度法、衰减震荡法和响应曲线法。

本发明提供的压缩空气系统压力流量联合控制节能装置，结构简单，易于安装与维护。本装置既能实时读取管道中压缩空气的压力值和流量值，又能自动控制调节阀开度已达到管道中压缩空气压力稳定的效果。另外，本装置还可为用户提供系统升级改造的空间，用户可以在本发明的基础上增加触摸屏、数据采集归档、手动操作等功能。同时，本发明提供的压缩空气系统压力流量联合控制方法摒弃以往压缩空气系统控制中单独控制压力的方式，采用串级双回路闭环控制的方法对压力、流量进行联合控制。压缩空气系统流量受扰动影响较大，具有显著的非线性和时变性，因此，将流量控制至于副回路，充分利用串级系统副回路快速响应的特性，能够更好地抑制扰动，最终实现更好的压力控制效果。另外，采用压力、流量联合控制的方法，也彻底消除了以往控制方式只求压力平稳而带来的流量不足或者能源浪费的现象。因此，本发明的提出是压缩空气控制领域的突破，也为用户提供了安全保障和更大的经济效益。

附图说明

图1为本发明实施例的压缩空气系统压力流量联合控制节能装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的压缩空气系统压力流量联合控制方法整体控制框图；

图3为本发明实施例的压缩空气系统压力流量联合控制方法调试流程图；

图4为本发明实施例的压缩空气系统压力流量联合控制方法流程图；

图5为限幅模块的应用效果对比图；

图6为主控制器参数整定方法示意图；

图7为本发明控制方法应用效果对比图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明提供了一种压缩空气系统压力流量联合控制节能装置，具体如图1所示，包括控制装置2和直通管道1，直通管道1上设置有智能调节阀5和流量计6，智能调节阀5靠近直通管道1的气体入口端10，流量计6靠近直通管道1的气体出口端11，还包括设置在直通管道1外且与直通管道1的气体出口端11相连通的压力变送器3，控制装置2分别与智能调节阀5、流量计6及压力变送器3通过信号线连接；从空压站出来的气体通过直通管道1上的气体入口端10进入直通管道1，并依次经过智能调节阀5和流量计6，最后通过直通管道1的气体出口端11进入用气设备中；

压力变送器3用于实时检测智能调节阀5后压力值，流量计6用于实时检测直通管道1的流量值，并分别将检测值反馈给控制装置2，控制装置2根据反馈值控制智能调节阀5的开度来调节直通管道1的流量，进而调节智能调节阀5后压力。

在整个装置中，控制装置2采用串级双回路闭环控制，包括主控制单元和副控制单元，主控制单元由主控制器12和压力-流量转换模块13组成，副控制单元由副控制器14和限幅模块15组成；主控制单元和压力变送器3构成主回路，副控制单元、智能调节阀5和流量计6构成副回路。

主控制器12：采用反作用位置式PID控制器，用来接收压力变送器3采集到的智能调节阀5后压力值，与压力设定值作比较得到压力差值，并将压力差值输出到压力-流量转换模块13；

压力-流量转换模块13：用来接收来自主控制器12输出的压力差值，并将压力差值转换为对应的流量值并将其输出到副控制器，作为副回路的流量设定值；本发明中主控制器12输出的压力差值不能直接作为副回路流量控制的流量设定值，需要增加压力-流量转换模13块将压力差值转换成相应流量值，经压力-流量转换模块13转换后的数值输出到副回路，作为副回路的流量设定值。

本发明的主被控对象是智能调节阀5后的压缩空气压力，副回路是为了通过对流量的控制来更加及时、准确地控制管道压力，得到更好的控制效果。因此，压力-流量转换模块就是将压力转换成流量的模型，能根据智能调节阀5和直通管道1的特性得到系统压力与流量间的对应关系，压力-流量模型推导过程如下所述：

如图1所示，图中Q_入为智能调节阀5入口的气体流量，Q_出为智能调节阀5出口的气体流量，P₁、P₂、P₃分别为智能调节阀5前、智能调节阀5后及压力变送器3检测点的气体压力。智能调节阀5的阻力系数描述为R＝dP/dQ，表示气体压力对流量的导数；被控对象的容量系数描述为C＝dV/dP，表示气体体积对压力的导数。

由dQ＝dV/dt，根据对象阻力系数和容量系数两个概念的定义，可知dQ＝CdP/dt；又根据气体流量的动态平衡方程关系式dQ＝Q_入-Q_出，可得到dQ＝Q_入-Q_出＝CdP/dt。气体流过智能调节阀5时，通过智能调节阀5的气体流量与压差之间有近似线性关系由此可以建立气体的动态平衡方程：

直通管道1中压缩空气流量与压力的关系可描述为其中，Q为智能调节阀5后流量，Δp为该段管道的首尾压力差，k为该段管道的阻力系数，k与管道的长度、口径、管壁摩擦系数等有关。由此可得，从空压站进入管道的空气体积流量其中k₁为从空压站到智能调节阀5前的管道阻力系数，P₀为空压站的压力。而智能调节阀5后空气流量其中k₂为智能调节阀5后和压力变送器3压力检测点之间管道的阻力系数，

所以，式(1)可变为：

$C\frac{{\mathrm{dP}}_1}{dt}=k_1\sqrt{P_0-P_1}-\frac{P_1-P_2}{R}---\left(2\right)$

由式(2)可知上述动态平衡方程具有较强的非线性，而当气源系统稳定运行时，直通管道1中气体流量近似相同，即Q_入＝Q_出＝Q，此时我们假定智能调节阀5前的压力是一个定值，因此有：

$k_1\sqrt{P_0-P_1}-\frac{P_1-P_2}{R}=0---\left(3\right)$

由以上，可得如下方程组：

$\left\{\begin{array}{c}{k}_1\sqrt{P_0-P_1}=Q\\ \frac{P_1-P_2}{R}=Q\\ k_2\sqrt{P_2-P_3}=Q\end{array}\right.---\left(4\right)$

式中，Q为智能调节阀5后流量，P₀为空压站压力，为已知值，k₁、k₂可以根据直通管道1具体情况查阅相关文献计算得出，只要得到调节阀阻力特性R，就能得到直通管道1压力值与智能调节阀5后的流量值Q的关系。

在本发明中，使用上述压力-流量模型得到主控制器12输出的压力差值与副回路流量给定值的关系。使用时只需将P₃改为主控制器12输出的压力差值，便能得到副回路的流量给定值。

副控制器14：采用具有参数自整定功能的模糊PI控制器，用来接收流量计6采集的直通管道1的流量值，并与来自压力-流量转换模块13输出的流量设定值作比较，经计算得到流量输出值并将其输出给限幅模块15；由于副回路被控对象是流量，开环静态增益比较小，副控制器14中如果没有积分作用，会产生比较大的余差，而在串级系统中副回路有时会断开主回路而单独运行，此时大的余差会造成不良效果，又因为流量副回路构成的等效环节比主被控对象(压力)的动态滞后要小很多，主回路性能不会太受副控制器增加积分作用影响。因此，本发明的副控制器14采用比例积分(PI)控制器。又因为压缩空气系统工况变化莫测，气体流量变化具有很大的不确定性，采用普通的PI控制器难以满足变化工况对PI控制器参数的不同要求，所以本发明副控制器14最终采用具有参数自整定功能的模糊PI控制器。根据智能调节阀5特性来选择副控制器14的具体形式，如果智能调节阀5为气关阀，则副控制器14为具有参数自整定功能的正作用模糊PI控制器；如果智能调节阀5为气开阀，则副控制器14为具有参数自整定功能的反作用模糊PI控制器。

限幅模块13：用来接收来自副控制器14输出的流量输出值，并对其进行限幅处理后输出到智能调节阀5，控制智能调节阀5的开度；

生产车间在正常生产时，在压缩空气压力正常的情况下，对压缩空气流量有最低要求，因为车间用气具有很大的不确定性，存在用气量突然增大的情况，此时如果流量很低，就会导致供气不足，压力瞬间大幅降低的情况，直接威胁生产安全。另外，根据长时间的生产经验，车间用气量也会有峰值，如果流量大于此峰值就会造成空气的过量供给造成能源的浪费。当系统受到干扰后，副控制器会立刻做出反应使智能调节阀5动作来调节流量使系统重新回到稳态，而在系统调节初期会存在超调，智能调节阀5的大幅动作会使流量出现过小或过大的现象。为了避免类似情况发生，本发明在副回路中加入限幅模块13，限幅模块13中设置了流量阈值，即最大值和最小值，当智能调节阀5关闭过程中检测到流量小于最小阈值时，智能调节阀5不再继续关闭而往回震荡，直至系统重新平衡；当智能调节阀5打开过程中检测到流量大于最大阈值时，智能调节阀5不再继续打开而往回震荡，直至系统重新平衡。这样，就可以实现无论智能调节阀5如何动作，管道流量不会过小或过大，既可以保证车间生产安全又可以避免不必要的浪费。

为了方便维修和保证生产安全，在直通管道1上还设置了第一手动调节阀4和第二手动调节阀7，第一手动调节阀4设置在直通管道1的气体入口端10与智能调节阀5之间，第二手动调节阀7设置在直通管道1的气体出口端11与流量计6之间；同时设置了旁通管道8，旁通管道8的一端与直通管道1的气体入口端10相连通，旁通管道8的另一端与直通管道1的气体出口端11相连通，旁通管道8上还设置有旁通阀9。

维修时，关闭第一手动调节阀4和第二手动调节阀7，打开旁通阀9，此时直通管道1处于封闭状态，从空压站出来的压缩空气通过旁通管道8进入用气设备，此时就可以对直通管道1进行维修或故障排查。

本发明的另一目的在于提供一种压缩空气系统压力流量联合控制方法，使用本发明的控制方法，在系统运行前，为保证无扰动切换，采用先副回路后主回路的调试方式，如图4，调试过程包括以下步骤：

S10：将主控制器12和副控制器14都置于手动控制状态，并将副控制器14置于外给定状态；

S20：用副控制器14控制智能调节阀5，使智能调节阀5后压力接近设定值，且工况较平稳；

S30：调节主控制器12的输出，使副控制器14的偏差为“零”，然后将副控制器14切换到自动状态；

S40、修改主回路设定值强制使偏差为“零”，然后将主控制器12切换到自动状态，再逐步改变主回路设定值使其恢复到目标值；如果压力在主控制器12切换到自动状态之前，压力存在较大偏差，则要手动改变主控制器12输出，使偏差减小后再重复步骤40。

同时，本发明在进行压力流量联合控制之前需对主控制器12参数进行整定，在进行参数整定时，采用先副回路后主回路的整定方式。但是由于副回路采用具有参数自整定功能的PI控制器，无需整定，所以只需对主控制器12进行参数整定。

本实施例主控制器12为反作用位置式PID控制器，采用响应曲线法进行参数的整定，响应曲线法是一种根据广义对象的时间特性来整定参数的方法。如图6所示，采用阶跃响应方法建立广义对象的一阶惯性加纯滞后模型：

$G_p\left(s\right)=\frac{K_P{e}^{-\mathrm{\τ}S}}{T_{p}s+1}---\left(5\right)$

注意广义对象的静态增益必须作无因次化处理，其关系式为：

$K_p=\frac{\frac{y_1-y_0}{y_{max}-y_{min}}}{\frac{u_1-u_0}{u_{\max }-u_{min}}}---\left(6\right)$

式中，p为步长，τ为纯滞后时间常数，K为系统静态增益，T为系统时间常数，[u₀，u₁]为控制信号(本发明所述的压缩空气压力值)的给定值和测定值，[u_min，u_max]为控制信号(本发明所述的压缩空气压力值)的上下限；[y₀，y₁]为测量变送单元(本发明所述的压力变送器)的给定值和最终测量值，[y_min，y_max]为测量变送单元(本发明所述的压力变送器)的量程上下限。然后，可按照如下公式确定主控制器的PID最佳参数值：

$\left\{\begin{array}{c}{K}_c=1.2T_p/K_p\mathrm{\τ}\\ T_i=2\mathrm{\τ}\\ T_d=0.5\mathrm{\τ}\end{array}\right.---\left(7\right)$

式中，K_c、T_i、T_d分别为模拟PID控制器的比例增益(放大系数)、积分时间和微分时间。

调试完成后，可对整个系统实施压力流量联合控制，如图2和图3所示，包括以下步骤：

S1：主控制器12接收压力变送器3采集到的智能调节阀5后压力值，与压力设定值作比较得到压力差值，并将压力差值输出到压力-流量转换模块13；

主控制器12采用反作用位置式PID控制器，模拟PID控制算式为：

$u\left(t\right)=K_c\[e\left(t\right)+\frac{1}{T_i}{\∫}_0^{t}e\left(t\right)dt+T_d\frac{de\left(t\right)}{dt}\]+u_0---\left(5\right)$

式中，u₀是模拟PID控制器的初始输出值；u(t)是控制器在t时间时刻的输出值，T_i是积分时间常数；e(t)是t时刻设定值与测量值之间的差值，即偏差值。由于本发明所使用的控制模块处理的是数字信号，需要对式(5)进行离散化，令：

${\∫}_0^{t}e\left(t\right)dt\≈T_s\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}e\left(i\right)---\left(6\right)$

$\frac{de\left(t\right)}{dt}\≈\frac{e\left(k\right)-e(k-1)}{T_s}---\left(7\right)$

式中，T_s为计算机采样周期，将式(6)和式(7)代入式(5)，可得数字位置式PID控制算式在k采样时刻的输出为：

$u\left(k\right)=K_c\{e\left(k\right)+\frac{T_s}{T_i}\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}e\left(i\right)+\frac{T_d}{T_s}\[e\left(k\right)-e(k-1)\]\}+u_0---\left(8\right)$

若是单回路控制系统，式(8)计算得到的值对应于执行机构的实际位置。但由于本发明采用的是串级双回路控制，所以这里主控制器12采用式(8)计算得到的值给到压力-流量转换模块13，经转换后作为副回路的流量给定值。

S2：压力-流量转换模块13接收来自主控制器12输出的压力差值，将压力差值转换成对应的流量值并将其输出到副控制器14，作为副回路的流量设定值；

S3：副控制器14接收来自流量计6采集的直通管道1流量值，并与来自压力-流量转换模块13输出的流量设定值作比较，经计算得到流量输出值并将其输出给限幅模块15；

设计副回路中具有参数自整定功能的模糊PI控制器，将模糊推理控制器的输入参数误差e，误差变化率ec和输出参数ΔK_p、ΔK_i模糊化，将它们的模糊子集确定为[PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NB]，共七个档级。其中，子集中的元素依次代表副大、副中、副小、零、正大、正中、正小，确定它们的论域均为{-33}，并选择三角形隶属函数。再根据实际情况为输入和输出添加量化因子，以方便对其中某些参数单独调整。针对隶属度函数对模糊模型的精度影响和控制算法的特点，编写了改进模糊隶属度函数规则，如表1、表2所示：

表1ΔK_p的模糊推理规则

表2ΔK_i的模糊推理规则

S4：限幅模块15接收来自副控制器14输出的流量输出值，并对其进行限幅处理后得到开度调节输出值，并将其输出到智能调节阀5；

限幅模块15限幅处理效果如图5所示，其中，曲线1为不带限幅环节的流量变化曲线，从图中可以看出由于超调会出现流量很大或很小的情况；曲线2是普通限幅环节作用后的流量变化曲线，普通限幅环节在检测到流量达到阈值时使调节阀开度保持不变，当检测到流量再次回到正常范围后才继续动作；曲线3为本发明限幅模块15中的限幅环节，其特点是当检测到流量达到阈值时，不是使智能调节阀5开度保持不变，而是通过改变副控制器16参数，使智能调节阀5向相反方向动作，这样既能避免流量超过阈值，又能使系统更快地达到稳定；

所以，本发明的限幅模块15可以实现无论调节阀如何动作，管道流量不会过小或过大，既可以保证车间生产安全又可以避免不必要的浪费；

S5：智能调节阀5接收来自限幅模块15输出的开度调节输出值，将其作为控制命令，迅速准确地动作到开度调节输出值对应的位置；

循环执行步骤S1-S5，实现直通管道1中智能调节阀5后压力稳定在设定值附近。

图7为本发明实施例所得到的压缩空气压力控制效果图，横坐标为时间，纵坐标为系统压力，细曲线为未应用本发明前的车间压力-时间曲线，粗曲线为应用本发明后的压力-时间曲线，由图可看出本发明大大改善压缩空气系统压力调节的控制效果。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种压缩空气系统压力流量联合控制节能装置，其特征在于，包括控制装置(2)和直通管道(1)，所述直通管道(1)上设置有智能调节阀(5)和流量计(6)，所述智能调节阀(5)靠近所述直通管道(1)的气体入口端(10)，所述流量计(6)靠近所述直通管道(1)的气体出口端(11)，还包括设置在所述直通管道(1)外且与所述直通管道(1)的气体出口端(11)相连通的压力变送器(3)，所述控制装置(2)分别与所述智能调节阀(5)、所述流量计(6)及所述压力变送器(3)通过信号线连接。

2.根据权利要求1所述的节能装置，其特征在于，所述直通管道(1)上还设置有第一手动调节阀(4)和第二手动调节阀(7)，所述第一手动调节阀(4)设置在所述直通管道(1)的气体入口端(10)与所述智能调节阀(5)之间，所述第二手动调节阀(7)设置在所述直通管道(1)的气体出口端(11)与所述流量计(6)之间。

3.根据权利要求1所述的节能装置，其特征在于，所述节能装置还包括旁通管道(8)，所述旁通管道(8)的一端与所述直通管道(1)的气体入口端(10)相连通，所述旁通管道(8)的另一端与所述直通管道(1)的气体出口端(11)相连通，所述旁通管道(8)上还设置有旁通阀(9)。

4.根据权利要求1所述的节能装置，其特征在于，所述控制装置(2)采用串级双回路闭环控制，包括主控制单元和副控制单元，所述主控制单元由主控制器(12)和压力-流量转换模块(13)组成，所述副控制单元由副控制器(14)和限幅模块(15)组成；

所述主控制单元和所述压力变送器(3)构成主回路，所述副控制单元、所述智能调节阀(5)和所述流量计(6)构成副回路；

所述主控制器(12)用来接收所述压力变送器(3)采集到的智能调节阀(5)后压力值，与压力设定值作比较得到压力差值，并将压力差值输出到所述压力-流量转换模块(13)；

所述压力-流量转换模块(13)用来接收来自所述主控制器(12)输出的压力差值，将压力差值转换为对应的流量值并将其输出到所述副控制器(14)，作为副回路的流量设定值；

所述副控制器(14)用来接收所述流量计(6)采集的直通管道(1)的流量值，并与来自压力-流量转换模块(13)输出的流量设定值作比较，经计算得到流量输出值并将其输出给所述限幅模块(15)；

所述限幅模块(15)用来接收来自所述副控制器(14)输出的流量输出值，并对其进行限幅处理后输出到所述智能调节阀(5)，控制所述智能调节阀(5)的开度。

5.根据权利要求4所述的节能装置，其特征在于，所述主控制器(12)为反作用位置式PID控制器。

6.根据权利要求4所述的节能装置，其特征在于，所述智能调节阀(5)为气关阀，所述副控制器(14)为具有参数自整定功能的正作用模糊PI控制器。

7.根据权利要求4所述的节能装置，其特征在于，所述智能调节阀(5)为气开阀，所述副控制器(14)为具有参数自整定功能的反作用模糊PI控制器。

8.一种压缩空气系统压力流量联合控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

主控制器(12)接收压力变送器(3)采集到的智能调节阀(5)后压力值，与压力设定值作比较得到压力差值，并将压力差值输出到压力-流量转换模块(13)；

压力-流量转换模块(13)接收来自主控制器(12)输出的压力差值，将压力差值转换成对应的流量值并将其输出到副控制器(14)，作为副回路的流量设定值；

副控制器(14)接收来自流量计(6)采集的直通管道(1)的流量值，并与来自压力-流量转换模块(13)输出的流量设定值作比较，经计算得到流量输出值并将其输出给限幅模块(15)；

限幅模块(15)接收来自副控制器(14)输出的流量输出值，对其进行限幅处理后得到开度调节输出值，并将其输出到智能调节阀(5)；

智能调节阀(5)接收来自限幅模块(15)输出的开度调节输出值，将其作为控制命令，迅速准确地动作到开度调节输出值对应的位置；

循环执行以上步骤，实现直通管道(1)中智能调节阀(5)后压力稳定在设定值附近。

9.根据权利要求8所述控制方法，其特征在于，在进行压力流量联合控制之前需对所述主控制器(12)参数进行整定，整定方法有经验法、临界比例度法、衰减震荡法和响应曲线法。