CN110454372B - 一种空压站预测性控制的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空压站预测性控制的方法，适用于空压机行业，是针对空压站联控场景，根据实际用气变化，进行预测性控制的方法。由于母管压力在加/卸载延迟的这段时间，其下降/上升的走势受多个因素影响，是个不确定的复杂模型；通过分析近期历史数据，计算调节点到谷/峰值的压力差，从而提前干预，进行预测性调节，将母管压力控制在联控上下限压力内，一方面降低压力波动带来的压力过低过高风险，另一方面，可进一步降低安全余量，拉低母管平均压力，进一步降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及空压机行业技术领域，具体为一种空压站预测性控制的方法。
背景技术
空压站各空压机按照各自控制器设定的参数运行，存在设备加载率低，管网压力波动大，从而导致能耗偏高的情况。目前解决的主要方法是采用空压站联控，通过协同各设备启停和加卸载来提升设备加载率，降低管网平均压力，从而达到节能的效果。基本原理是：实时监测母管压力，并设置母管压力的上限值和下限值，当母管压力低于下限值时，控制某一台设备启动加载，当母管压力高于上限值时，控制某一台设备卸载停机。该联控方法存在一个问题，即控制存在滞后性，因为空压机存在一个加载延迟和停机延时。以加载延迟为例，如附图1，当联控系统发出启动命令时，需要先启动电机，然后逐渐打开进气阀，产生压缩气体。如果延迟3秒，就会导致母管压力在3秒内持续下降，从而出现母管压力低于联控下限压力的情况。一般情况下，为了保证母管压力高于最低要求压力，下限压力设置一般都会考虑安全余量，波动越大，安全余量越高，母管平均压力越高，空压站能耗浪费就越严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空压站预测性控制的方法，根据实际用气情况，进行预测性控制，从而降低母管压力超过联控上下限压力的风险，以解决母管压力波动不可控的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种空压站预测性控制的方法，通过分析空压站母管压力近期历史数据，计算调节点到谷/峰值的压力差，从而提前干预，进行预测性调节，将母管压力控制在联控上下限压力内，具体包括以下步骤：
步骤1)：预测性控制加载时，统计前3个周期调节点到谷值的压力差，求平均值，记为Δp，该值表示当前用气工况下，加载控制延迟导致的平均波动量；
步骤2)：在步骤1)中假设联控下限压力为Pmin，则下个周期，母管压力P<(Pmin+Δp)时，提前下达加载命令，减少甚至消除波动量；
步骤3)：预测性控制卸载时，统计前3个周期调节点到峰值的压力差，求平均值，记为Δp，该值表示当前用气工况下，卸载控制延迟导致的平均波动量；
步骤4)：在步骤3)中假设联控上限压力为Pmax，则下个周期，母管压力P>(Pmax-Δp)时，提前下达卸载命令。
更进一步地，统计前3个周期波动量的具体方法为：联控系统开启，空压机连续启动，母管压力逐渐上升，直至达到上限压力，联控系统发出卸载停机命令，此时由于卸载延迟，出现第一个周期的卸载波动量ΔpMax1，随着用气量的上升，母管压力逐渐下降，直至达到下限压力，联控系统发出启动加载命令，此时由于启动加载延迟，出现第一个周期的加载波动量ΔpMin1；按此逻辑，连续统计三个周期的加卸载波动量，依次为依次为ΔpMax1，ΔpMin1，ΔpMax2，ΔpMin2，ΔpMax3，ΔpMin3，计算前三个周期的平均卸载波动量ΔpMax＝(ΔpMax1+ΔpMax2+ΔpMax3)/3，计算前三个周期的平均加载波动量ΔpMin＝(ΔpMin1+ΔpMin2+ΔpMin3)/3。
更进一步地，在第4个周期波动量控制方法：当母管压力逐步上升，并超过(Pmax-ΔpMax)时，提前发出卸载命令，控制第四周期母管最大压力，随着用气量上升，母管压力逐步下降，当母管压力低于(Pmin+ΔpMin)时，提前发出启动加载命令，控制第四周期母管最低压力；后续周期按此逻辑，持续执行，降低母管压力相对上下限压力的波动量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种空压站预测性控制的方法，适用于空压机行业，是针对空压站联控场景，根据实际用气变化，进行预测性控制，通过分析近期历史数据，计算调节点到谷/峰值的压力差，从而提前干预，进行预测性调节，将母管压力控制在联控上下限压力内，一方面降低压力波动带来的压力过低过高风险，另一方面，可进一步降低安全余量，拉低母管平均压力，进一步降低能耗。
附图说明
图1为现有技术对母管压力控制延迟示意图；
图2为本发明的母管压力预测性控制示意图。
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、完整地描述，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做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。
本发明实施例中：提供一种空压站预测性控制的方法，通过分析空压站母管压力近期历史数据，计算调节点到谷/峰值的压力差，从而提前干预，进行预测性调节，将母管压力控制在联控上下限压力内；
以提前控制加载和卸载为例，请参阅图2，具体包括以下步骤：
步骤一：预测性控制加载时，统计前3个周期调节点到谷值的压力差，求平均值，记为Δp，该值表示当前用气工况下，加载控制延迟导致的平均波动量；
步骤二：在步骤一中假设联控下限压力为Pmin，则下个周期，母管压力P<(Pmin+Δp)时，提前下达加载命令，减少甚至消除波动量；
步骤三：预测性控制卸载时，统计前3个周期调节点到峰值的压力差，求平均值，记为Δp，该值表示当前用气工况下，卸载控制延迟导致的平均波动量；
步骤四：在步骤三中假设联控上限压力为Pmax，则下个周期，母管压力P>(Pmax-Δp)时，提前下达卸载命令。
在上述实施例中，统计前3个周期波动量的具体方法为：联控系统开启，空压机连续启动，母管压力逐渐上升，直至达到上限压力，联控系统发出卸载停机命令，此时由于卸载延迟，出现第一个周期的卸载波动量ΔpMax1，随着用气量的上升，母管压力逐渐下降，直至达到下限压力，联控系统发出启动加载命令，此时由于启动加载延迟，出现第一个周期的加载波动量ΔpMin1；按此逻辑，连续统计三个周期的加卸载波动量，依次为依次为ΔpMax1，ΔpMin1，ΔpMax2，ΔpMin2，ΔpMax3，ΔpMin3，计算前三个周期的平均卸载波动量ΔpMax＝(ΔpMax1+ΔpMax2+ΔpMax3)/3，计算前三个周期的平均加载波动量ΔpMin＝(ΔpMin1+ΔpMin2+ΔpMin3)/3。
在上述实施例中，在第4个周期波动量控制方法：当母管压力逐步上升，并超过(Pmax-ΔpMax)时，提前发出卸载命令，控制第四周期母管最大压力，随着用气量上升，母管压力逐步下降，当母管压力低于(Pmin+ΔpMin)时，提前发出启动加载命令，控制第四周期母管最低压力；后续周期按此逻辑，持续执行，降低母管压力相对上下限压力的波动量。
通过上述实施步骤，一方面降低了压力波动带来的压力过低过高风险，另一方面，可进一步降低安全余量，拉低母管平均压力，进一步降低能耗。
工作原理：本发明提供的一种空压站预测性控制的方法，适用于空压机行业，是针对空压站联控场景，根据实际用气变化，进行预测性控制，针对母管压力在加/卸载延迟的这段时间，其下降/上升的走势与两个因素有关，一是加/卸载延迟时间，这个时间与空压机相关，不同空压机由于工艺的差异，延迟时间会有不同；二是用气量变化，用气量变大，则下降/上升的趋势更加明显，用气量变小，则下降/上升的趋势会变缓；综合可知，母管压力在加/卸载延迟的这段时间，其下降/上升的走势受多个因素影响，是个不确定的复杂模型，本发明通过分析近期历史数据，计算调节点到谷/峰值的压力差，从而提前干预，进行预测性调节，将母管压力控制在联控上下限压力内，从而保证母管压力波动可控，以降低能耗的方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种空压站预测性控制的方法，其特征在于，通过分析空压站母管压力近期历史数据，计算调节点到谷/峰值的压力差，从而提前干预，进行预测性调节，将母管压力控制在联控上下限压力内，具体包括以下步骤：
步骤1)：预测性控制加载时，统计前3个周期调节点到谷值的压力差，求平均值，记为Δp，该值表示当前用气工况下，加载控制延迟导致的平均波动量；
步骤2)：在步骤1)中假设联控下限压力为Pmin，则下个周期，母管压力P<(Pmin+Δp)时，提前下达加载命令，减少甚至消除波动量；
步骤3)：预测性控制卸载时，统计前3个周期调节点到峰值的压力差，求平均值，记为Δp，该值表示当前用气工况下，卸载控制延迟导致的平均波动量；
步骤4)：在步骤3)中假设联控上限压力为Pmax，则下个周期，母管压力P>(Pmax-Δp)时，提前下达卸载命令。
2.如权利要求1所述的一种空压站预测性控制的方法，其特征在于，统计前3个周期波动量的具体方法为：联控系统开启，空压机连续启动，母管压力逐渐上升，直至达到上限压力，联控系统发出卸载停机命令，此时由于卸载延迟，出现第一个周期的卸载波动量ΔpMax1，随着用气量的上升，母管压力逐渐下降，直至达到下限压力，联控系统发出启动加载命令，此时由于启动加载延迟，出现第一个周期的加载波动量ΔpMin1；按此逻辑，连续统计三个周期的加卸载波动量，依次为ΔpMax1，ΔpMin1，ΔpMax2，ΔpMin2，ΔpMax3，ΔpMin3，计算前三个周期的平均卸载波动量ΔpMax＝(ΔpMax1+ΔpMax2+ΔpMax3)/3，计算前三个周期的平均加载波动量ΔpMin＝(ΔpMin1+ΔpMin2+ΔpMin3)/3。
3.如权利要求2所述的一种空压站预测性控制的方法，其特征在于，在第4个周期波动量控制方法：当母管压力逐步上升，并超过(Pmax-ΔpMax)时，提前发出卸载命令，控制第四周期母管最大压力，随着用气量上升，母管压力逐步下降，当母管压力低于(Pmin+ΔpMin)时，提前发出启动加载命令，控制第四周期母管最低压力；后续周期按此逻辑，持续执行，降低母管压力相对上下限压力的波动量。
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