CN109185213B - 一种曝气鼓风机进出口双点联动自适应调节的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曝气鼓风机进出口双点自适应调节的控制方法，S1、通过实验、数学处理得出：进口导叶开度、出口导叶开度的关系式；S2、将S1中得到的关系式转化为控制器代码，使控制器能够根据用户给定的出口导叶开度，自动运算生成进口导叶开度，并在显示面板组态仿真界面，用于曝气鼓风机现场条件下的仿真，仿真界面能够根据用户输入的现场条件及导叶出口开度自动求得进口导叶开度；S3、将仿真结果数据与用户现场试验数据对比，并修正关系式中的各参数；S4、用户设定出口开度大小，控制器自动计算出此工况下工作点相对应的进口导叶值，并传送给进口导叶、出口导叶的驱动电机，自动调节进口导叶、出口导叶的开度。

Description

一种曝气鼓风机进出口双点联动自适应调节的控制方法

技术领域

本发明涉及透平机械实验、性能、控制领域，具体涉及一种曝气鼓风机进出口双点联动自适应调节的控制方法。

背景技术

任何一台曝气鼓风机，都要求在设计工作点上工作时，有最高的效率，在实际运行中，由于管网系统的参数以及外界条件的变化，曝气鼓风机并不总是在设计点工作，这时就需要改变曝气鼓风机的性能曲线，优化工作点的效率，以满足用户要求。

传统进出口导叶调节方法主要是通过实验的方法，记录进出口导叶在不同开度下的效率与性能，找出不同工况下进出口导叶调节量的最佳值。并把进出口导叶开度值一一对应进行记录，输入控制器。这种方法不仅测量点数多，控制程序复杂，而且没有关联进口温度、进出口压差等参数的影响，还由于实际运行条件和实验条件存在差别，使得进出口调节量存在误差，导致实际中曝气鼓风机并没有工作在高效点，从而降低了曝气鼓风机的使用效率，最大可致10％的效率偏差，有些甚至在进出口导叶调节过程中发生喘振导致鼓风机的损坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种曝气鼓风机进出口双点自适应调节的控制方法，使得进出口导叶能够根据用户流量要求，自动调节进出口导叶开度，并使进出口导叶的开度自动匹配，保证曝气鼓风机在不同的工况都工作在设计工作点上，使曝气鼓风机工作在最高效率状态。

本发明的目的是这样实现的：

一种曝气鼓风机进出口双点联动自适应调节的控制方法，所述曝气鼓风机具有显示面板、控制器、可变出口导叶、可变进口导叶，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过实验、数学处理得出：不同工况下，在最高效率点时，曝气鼓风机的进口导叶开度、出口导叶开度的关系式；

S2、将S1中得到的关系式转化为控制器代码，使控制器能够根据用户给定的出口导叶开度，自动运算生成进口导叶开度，并在显示面板组态仿真界面，用于曝气鼓风机现场条件下的仿真，仿真界面能够根据用户输入的现场条件及导叶出口开度自动求得进口导叶开度；

S3、将仿真结果数据与用户现场试验数据对比，并修正关系式中的各参数，得到了与现场条件相匹配的参数；

S4、不同工况下，用户设定出口开度大小，控制器自动计算出此工况下工作点相对应的进口导叶值，并传送给进口导叶、出口导叶的驱动电机，自动调节进口导叶、出口导叶的开度。

优选地，S1包括以下步骤：

S11、将鼓风机进出口温度换算为标准状况下的温度，并设为T1，通过 CFD仿真模拟方法将曝气鼓风机的进口温度下的进出口压差折换为标准状况温度下的进出口压差，并设为ΔP，与T1、ΔP相关的无量纲参数为温压系数ω，通过多次实验，并记录ΔP和T1的值，通过函数拟合的方法，拟合出公式1-1形式的函数，并得出ω、a、b、c的值；

ω＝a*ΔP+b*T1+c

S12、设曝气鼓风机的进口导叶开度为Φ1，出口导叶开度为Φ2，整理曝气鼓风机在不同Φ2值下的历史实验数据，并生成横坐标为ω，纵坐标为Φ1 的温压系数-进口导叶开度曲线图，温压系数-进口导叶开度曲线图中的各条曲线按其延伸规律，分别包括：第一线性方程段、指数方程段、第二线性方程段、常量段，所述第一线性方程段的的方程为：Φ1＝Φ2*L+M+0.0，所述指数方程段的方程为：Φ1＝e^ω*H*I+Φ2*J+K+0.0，所述第二线性方程段的方程为：Φ1＝(ω+D)×E×(Φ2+F)+G+0.0，所述常量段Φ1＝10，表示开度为100％；

通过温压系数-进口导叶开度曲线图，直接得出或求出参数D、E、F、G、 H、I、J、K、L、M的值，从而求出实验条件下的进口导叶开度、出口导叶开度的关系式。

优选地，S3中，现场试验取得关键点数据，与仿真测试数据比较，并通过显示面板把数据输入程序进行对相关参数进行自动整定；得出符合现场条件的相关参数。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

采用进出口导叶联动进行调节，出口导叶主要用以调节流量，进口导叶主要用以调节效率，只有进出口导叶的调节量合理匹配，才能保证曝气鼓风机在不同的工作点上效率的最高。本发明使得进出口导叶能够根据用户流量要求，自动调节进出口导叶开度，并使进出口导叶的开度自动匹配，保证曝气鼓风机在不同的工况都工作在设计工作点上，使曝气鼓风机工作在最高效率状态。

附图说明

图1为温压系数-进口导叶开度曲线图；

图2为测试仿真界面图；

图3为参数自动修正生成界面图。

具体实施方式

参见图1-图3，一种曝气鼓风机进出口双点联动自适应调节的控制方法，所述曝气鼓风机具有显示面板、控制器、可变出口导叶、可变进口导叶，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过实验、数学处理得出：不同工况下，在最高效率点时，曝气鼓风机的进口导叶开度、出口导叶开度的关系式；

S1包括以下步骤：

S11、将标准状况温度设为T1(标准状况，即压强为1个标准大气压，温度为0℃的情况)，通过CFD仿真模拟方法将曝气鼓风机的进口温度下的进出口压差折换为标准状况温度下的进出口压差，并设为ΔP，与T1、ΔP相关的无量纲参数为温压系数ω，求出温压系数ω的值，ω与T1、ΔP的关系式设为：

ω＝a*ΔP+b*T1+c

通过多次实验，求得参数a、b、c的值；

S12、设曝气鼓风机的进口导叶开度为Φ1，出口导叶开度为Φ2，整理曝气鼓风机在不同Φ2值下的历史实验数据，并生成横坐标为ω，纵坐标为Φ1 的温压系数-进口导叶开度曲线图，温压系数-进口导叶开度曲线图中的各条曲线按其延伸规律，分别包括：第一线性方程段、指数方程段、第二线性方程段、常量段，所述第一线性方程段的的方程为：Φ1＝Φ2*L+M+0.0，0.0用于表明为实数关系。所述指数方程段的方程为：Φ1＝e^ω*H*I+Φ2*J+K+0.0，所述第二线性方程段的方程为：Φ1＝(ω+D)×E×(Φ2+F)+G+0.0，所述常量段为Φ1＝10；为了绘图方便，将开度百分比的分子除以10表示，即开度1 表示10％，Φ1＝10即表示100％。

通过温压系数-进口导叶开度曲线图，直接得出或求出参数D、E、F、G、 H、I、J、K、L、M的值，从而求出实验条件下的进口导叶开度、出口导叶开度的关系式。

本实施例中，从图1中可以看出，在出口导叶开度为0％时的“温压系数 -进口导叶开度曲线图”可以分成四段，分别为Start-C段、C-B段、B-A段、 A-End段。在本文中进口导叶开度用Φ1标示，出口导叶开度用Φ2标示。从实验得出的“温压系数-进口导叶开度曲线图”中可以看出：

Start-C段为线性方程，故设1-C段的方程为：Φ1＝Φ2*L+M+0.0

C-B段为指数方程，故设C-B段的方程为：Φ1＝e^ω*H*I+Φ2*J+K+0.0

B-A段为线性方程且有别于1-C段，故设B-A段的方程为：Φ1＝(ω+D) ×E×(Φ2+F)+G+0.0

A-End段进口导叶开度为常量：Φ1＝10

结合“温压系数-进口导叶开度曲线图”可以直接得出或求出所需的参数 D、E、F、G、H、I、J、K、L、M的值，从而求出实验条件下的进出口导叶开度关系。

S2、将S1中得到的关系式转化为控制器代码，使控制器能够根据用户给定的出口导叶开度，自动运算生成进口导叶开度，并在显示面板组态仿真界面，用于曝气鼓风机现场条件下的仿真，仿真界面能够根据用户输入的现场条件及导叶出口开度自动求得进口导叶开度；仿真界面的作用一是为了验证进出口导叶开度关系的正确性，二是为了根据现场条件，自动求出进口导叶的各开度，方便与用户现场试验数据做对比。

S3、将仿真结果数据与用户现场试验数据对比，并修正关系式中的各参数，得到了与现场条件相匹配的参数；现场试验取得关键点数据，与仿真测试数据比较，并通过显示面板把数据输入程序进行对相关参数进行自动整定；得出符合现场条件的相关参数。

本实施例中，曝气鼓风机在出厂前的专用试验台做了大量的试验，也根据试验数据得出了试验条件下的不同工况下的进出口导叶最佳工作点开度关系式。在用户现场不具备大量试验的条件，但是由于已经得出的试验条件下不同工况下的进出口导叶最佳关系式，在用户现场仅仅需要采集几个关键试验点的数据，即：1-C段两个数据，C-B段两个数据，B-A段两个数据。

利用仿真测试界面，在相同工况，相同条件下，同样采集1-C段两个数据，C-B段两个数据，B-A段两个数据。

以上6个数据进行对比，并把用户现场采集的数据输入显示面板，通过程序自动修正A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M的值。并把修正值自动显示在显示面板上如下图。

S4、不同工况下，用户设定出口开度大小，控制器自动计算出此工况下工作点相对应的进口导叶值，并传送给进口导叶、出口导叶的驱动电机，自动调节进口导叶、出口导叶的开度，达到自适应调节的目的。

本专利申请中的关系式，根据热力学手册上的公式假设的，或者，根据试验数据假设，从试验数据看是线性的就假设是线性方程，是近似指数形式的，就假设是指数方程，然后根据数据进行求解后者拟合。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种曝气鼓风机进出口双点联动自适应调节的控制方法，所述曝气鼓风机具有显示面板、控制器、可变出口导叶、可变进口导叶，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过实验、数学处理得出：不同工况下，在最高效率点时，曝气鼓风机的进口导叶开度、出口导叶开度的关系式；

S2、将S1中得到的关系式转化为控制器代码，使控制器能够根据用户给定的出口导叶开度，自动运算生成进口导叶开度，并在显示面板组态仿真界面，用于曝气鼓风机现场条件下的仿真，仿真界面能够根据用户输入的现场条件及出口导叶开度自动求得进口导叶开度；

S3、将仿真结果数据与用户现场试验数据对比，并修正关系式中的各参数，得到了与现场条件相匹配的参数；

S4、不同工况下，用户设定出口开度大小，控制器自动计算出此工况下工作点相对应的进口导叶开度，并传送给进口导叶、出口导叶的驱动电机，自动调节进口导叶、出口导叶的开度。

2.根据权利要求1所述的一种曝气鼓风机进出口双点联动自适应调节的控制方法，其特征在于，S1包括以下步骤：

S11、将鼓风机进出口温度换算为标准状况下的温度，并设为T1，通过CFD仿真模拟方法将曝气鼓风机的进口温度下的进出口压差折换为标准状况温度下的进出口压差，并设为ΔP，与T1、ΔP相关的无量纲参数为温压系数ω，通过多次实验，并记录ΔP和T1的值，通过函数拟合的方法，拟合出以下函数，并得出ω、a、b、c的值；

ω＝a*ΔP+b*T1+c

其中，a、b、c为拟合参数；

S12、设曝气鼓风机的进口导叶开度为Φ1，出口导叶开度为Φ2，整理曝气鼓风机在不同Φ2值下的历史实验数据，并生成横坐标为ω，纵坐标为Φ1的温压系数-进口导叶开度曲线图，温压系数-进口导叶开度曲线图中的各条曲线按其延伸规律，分别包括：第一线性方程段、指数方程段、第二线性方程段、常量段，所述第一线性方程段的的方程为：Φ1＝Φ2*L+M+0.0，所述指数方程段的方程为：Φ1＝e^ω*H*I+Φ2*J+K+0.0，所述第二线性方程段的方程为：Φ1＝(ω+D)×E×(Φ2+F)+G+0.0，所述常量段Φ1＝10，表示开度为100％；

通过温压系数-进口导叶开度曲线图，直接得出或求出参数D、E、F、G、H、I、J、K、L、M的值，从而求出实验条件下的进口导叶开度、出口导叶开度的关系式。

3.根据权利要求1所述的一种曝气鼓风机进出口双点联动自适应调节的控制方法，其特征在于，S3中，现场试验取得关键点数据，与仿真测试数据比较，并通过显示面板把数据输入程序进行对相关参数进行自动整定；得出符合现场条件的相关参数。

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