CN111524439A - 压缩机模拟工装的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压缩机模拟工装的控制方法。该压缩机模拟工装包括模拟压缩机，并且该控制方法包括：确定所述模拟压缩机的最大转速V_max和最大运行频率F_max；计算所述模拟压缩机的最小可运行频率F_min；基于所述最大转速V_max、最大运行频率F_max和最小可运行频率F_min，计算所述模拟压缩机的喘振速度V_c；获取所述模拟压缩机的实时转速V_a；以及控制所述模拟压缩机的实时转速V_a大于所述喘振速度V_c。该控制方法通过控制模拟压缩机的实时转速V_a大于经由本发明的控制方法计算得到的喘振速度V_c来确保模拟压缩机运行稳定。

Description

压缩机模拟工装的控制方法

技术领域

本发明涉及压缩机模拟工装，具体地涉及压缩机模拟工装的控制方法。

背景技术

压缩机，特别是包括多个磁悬浮压缩机的磁悬浮压缩机组，它们的控制逻辑非常繁琐复杂。这种压缩机如果控制失败会导致压缩机损坏，从而造成很大的损失。因此，贴近实际压缩机性能的压缩机模拟工装应运而生，例如包括但不限于具有一个或多个离心压缩机的模拟工装，具有一个或多个磁悬浮离心或涡旋压缩机的模拟工装。在对实际压缩机进行能效性能等实验验证前，先在压缩机模拟工装上对实际压缩机的控制逻辑进行验证，以便确保程序逻辑正确。在压缩机模拟工装的性能测试中，确定压缩机在不同转速下运行稳定是一个非常重要的指标。例如，磁悬浮离心压缩机一般是通过控制其转速来进行能量调节。然而，如果磁悬浮离心压缩机的转速进入其喘振转速的范围，该压缩机就会产生喘振现象，甚至会损害压缩机。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决压缩机模拟工装可能发生喘振的技术问题，本发明提供一种压缩机模拟工装的控制方法，所述压缩机模拟工装包括模拟压缩机，所述控制方法包括：确定所述模拟压缩机的最大转速V_max和最大运行频率F_max；计算所述模拟压缩机的最小可运行频率F_min；基于所述最大转速V_max、最大运行频率F_max和最小可运行频率F_min，计算所述模拟压缩机的喘振速度V_c；获取所述模拟压缩机的实时转速V_a；以及控制所述模拟压缩机的实时转速V_a大于所述喘振速度V_c。

在上述压缩机模拟工装的控制方法的优选技术方案中，所述模拟压缩机具有导叶阀，并且所述控制方法基于所述导叶阀的实时开度和所述模拟压缩机的实时压缩比计算所述最小可运行频率F_min。

在上述压缩机模拟工装的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法基于以下公式计算所述最小可运行频率F_min：

F_min＝a+b/x+cy+d/x²+ey²+fy/x+g/x³+hy³+iy²/x+jy/x² (公式1)

其中，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j为常数，x为导叶阀的实时开度(％)/10，y为模拟压缩机的实时压缩比。

在上述压缩机模拟工装的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法基于以下公式计算所述喘振速度V_c：

V_c＝V_max*F_min/F_max (公式2)。

在上述压缩机模拟工装的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法基于所述模拟压缩机的最大转速V_max、最大功率P_max和实时功率P使用以下公式获取所述模拟压缩机的实时转速V_a：

V_a＝V_max*P/P_max (公式3)。

在上述压缩机模拟工装的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法还包括：

设置所述模拟压缩机的完成启动转速V_set；

比较所述实时转速V_a与所述完成启动转速V_set；以及

当所述实时转速V_a大于所述完成启动转速V_set时，提供标明所述模拟压缩机启动完成的启动完成标志位。

在上述压缩机模拟工装的控制方法的优选技术方案中，所述压缩机模拟工装包括至少两个所述模拟压缩机，在所述至少两个所述模拟压缩机中的一个模拟压缩机上设置代表每个模拟压缩机的控制器接口和一个操作屏接口，所述压缩机模拟工装的控制器可通讯连接每个所述控制器接口以接收来自每个模拟压缩机的参数并集中处理所述参数，并且所述压缩机模拟工装的操作屏可通讯连接所述操作屏接口以从所述控制器读取每个模拟压缩机的经过集中处理的所述参数。

在上述压缩机模拟工装的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法将来自每个模拟压缩机的参数地址变换为连续地址。

在上述压缩机模拟工装的控制方法的优选技术方案中，所述控制方法使用MODBUS通讯协议。

在上述压缩机模拟工装的控制方法的优选技术方案中，所述模拟压缩机为模拟磁悬浮压缩机。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明压缩机模拟工装的控制方法的技术方案中，计算模拟压缩机的最小可运行频率F_min；基于模拟压缩机的最大转速V_max、最大运行频率F_max和最小可运行频率F_min，计算模拟压缩机的喘振速度V_c；然后获取模拟压缩机的实时转速V_a并且控制模拟压缩机的实时转速V_a大于喘振速度V_c。该控制方法通过控制模拟压缩机的实时转速V_a大于经由上述方法计算得到的喘振速度V_c来确保模拟压缩机运行稳定。

优选地，模拟压缩机的实时转速V_a基于模拟压缩机的实时功率P、最大功率P_max和最大转速V_max来确定，而实时功率P又可以通过实时电压V和实时电流C来确定：

P＝C*V (公式4)。

因此，通过调整模拟压缩机的实时转速V_a就可以控制模拟压缩机的实时电流C和电压V，从而防止压缩机电流/电压过大导致模拟压缩机产生故障。

优选地，给模拟压缩机设置完成启动转速V_set，并且将模拟压缩机的实时转速V_a与完成启动转速V_set进行比较。如果实时转速V_a>完成启动转速V_set，就说明模拟压缩机启动已经完成，因此给该模拟压缩机提供启动完成标志位，以便允许对模拟压缩机实施各种设定工况下的运行调节。

优选地，压缩机模拟工装包括至少两个模拟压缩机，并且在至少两个模拟压缩机中的一个模拟压缩机上设置代表每个模拟压缩机的控制器接口和一个操作屏接口。因此压缩机模拟工装的控制器可通讯连接每个控制器接口以接收来自每个模拟压缩机的参数并集中处理所述参数，并且压缩机模拟工装的操作屏可通讯连接操作屏接口以从控制器读取每个模拟压缩机的经过集中处理的所述参数。通过这种设置，将多个模拟压缩机形成一个整体后与控制器和操作屏通讯，因此能够提高压缩机模拟工装的通讯速度，避免通讯堵塞。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是本发明压缩机模拟工装的控制方法的流程图；

图2是本发明压缩机模拟工装的控制方法所应用的压缩机模拟工装示例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

为了解决现有技术压缩机模拟工装可能产生喘振的技术问题，本发明提供一种压缩机模拟工装的控制方法。压缩机模拟工装包括模拟压缩机。该控制方法包括：确定模拟压缩机的最大转速V_max和最大运行频率F_max；计算模拟压缩机的最小可运行频率F_min；基于最大转速V_max、最大运行频率F_max和最小可运行频率F_min，计算模拟压缩机的喘振速度V_c；获取模拟压缩机的实时转速V_a；以及控制模拟压缩机的实时转速V_a大于所述喘振速度V_c。这种控制方法可避免模拟压缩机因喘振而导致运行不稳定的问题。

在一种或多种实施例中，压缩机模拟工装可以为磁悬浮压缩机模拟工装或者非磁悬浮压缩机模拟工装。磁悬浮压缩机模拟工装可包括2个、3个、4个、5个、6个或更多个模拟磁悬浮压缩机。在一种或多种实施例中，该磁悬浮压缩机模拟工装可包括多个模拟磁悬浮离心压缩机。替代地，模拟磁悬浮压缩机也可为涡旋式压缩机或其它合适类型的模拟压缩机。

图1为本发明压缩机模拟工装的控制方法的流程图。如图1所示，该控制方法包括步骤S1、S2、S3、S4、和S5。在步骤S1中，本发明的控制方法确定模拟压缩机的最大转速V_max和对应该最大转速的最大运行频率F_max。然后，该控制方法在步骤S2中计算模拟压缩机的最小可运行频率F_min。在一种或多种实施例中，最小可运行频率F_min利用公式1进行计算：

F_min＝a+b/x+cy+d/x²+ey²+fy/x+g/x³+hy³+iy²/x+jy/x²

其中，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j为常数，x为模拟压缩机的导叶阀的实时开度(％)/10，y为模拟压缩机的实时压缩比。常数a、b、c、d、e、f、g、h、i、j通常与模拟压缩机的具体配置相关，例如不同型号的磁悬浮离心压缩机所对应的这些常数通常也不相同，并且可以通过实验确定。模拟压缩机的导叶阀的实时开度可以例如实施比例微积分控制(简称“PID控制”)。

在确定了模拟压缩机的最大转速V_max、最大运行频率F_max、和最小可运行频率F_min后，在步骤S3中基于这些参数计算模拟压缩机的喘振速度V_c。在一种或多种实施例中，使用公式2来计算喘振速度V_c：V_c＝V_max*F_min/F_max。然后，该控制方法前进到步骤S4，获取模拟压缩机的实时转速V_a。在一种或多种实施例中，模拟压缩机的实时转速V_a可以基于模拟压缩机的最大转速V_max、最大功率P_max和实时功率P使用公式3计算获得：V_a＝V_max*P/P_max。在一种或多种实施例中，模拟压缩机的实时功率P基于模拟压缩机的实时电压V和实时电流C通过公式4来确定：P＝C*V。基于实时转速V_a与实时电流C和实时电压V之间的这种关系，在测试例如模拟磁悬浮压缩机的时候，通过对实时转速V_a的控制还可以实施过电流/电压保护的应对策略。例如，在模拟压缩机的电流较大时，可采取预警策略，例如通过降低模拟压缩机的负荷来降低模拟压缩机的实时转速V_a，进而可减小模拟压缩机的实时电流。在替代的实施例中，模拟压缩机的实时转速V_a也可通过直接测量的手段获得。

在获得模拟压缩机的实时转速V_a后，本发明的控制方法就可以前进到步骤S5，控制模拟压缩机的实时转速V_a大于喘振速度V_c。在一种或多种实施例中，将实时转速V_a与喘振速度V_c进行比较。如果实时转速V_a小于等于喘振速度V_c，模拟压缩机的控制系统就可以发出提醒增加实时转速V_a的信号或者直接增加实时转速V_a以使其大于喘振速度V_c。在一种或多种实施例中，该模拟压缩机的控制方法可以定期重复实施，例如每5秒、10秒、20秒、或其它合适时间实施一次。

在一种或多种实施例中，本发明的控制方法还包括设置模拟压缩机的完成启动转速V_set。在模拟压缩机启动期间，该控制方法比较实时转速V_a与完成启动转速V_set。当实时转速V_a小于等于完成启动转速V_set时，该控制方法重复比较实时转速V_a与完成启动转速V_set的步骤。当实时转速V_a大于完成启动转速V_set时，则表明模拟压缩机启动已经完成，因此可以提供标明模拟压缩机启动完成的启动完成标志位并且可及时地输出该启动完成标志位。例如，在确认模拟压缩机启动完成后，模拟压缩机导叶阀的开度就能够根据不同的要求进行调整。

图2是结合了本发明的控制方法的压缩机模拟工装示例的示意图。如图2所示，该压缩机模拟工装示例包括n个模拟压缩机、控制器和操作屏，其中，n为大于等于3个的整数。在一种或多种实施例中，n个模拟压缩机为n个磁悬浮离心压缩机，n为大于等于3个的整数。如图2所示，在n个模拟磁悬浮离心压缩机的任意一个模拟磁悬浮离心压缩机上设置一个操作屏接口COM1和n个控制器接口COM21、COM22、…COM2n。每个控制器接口COM21、COM22、…COM2n都是一个从站，分别代表一个模拟磁悬浮离心压缩机的通讯接口。在一种或多种实施例中，压缩机模拟工装的控制器通过有线或无线的方式可与每个控制器接口COM21、COM22、…COM2n形成通讯连接。因此，同一个控制器能够通过这些控制器接口COM21、COM22、…COM2n接收来自每个模拟磁悬浮离心压缩机的参数，例如压缩机排气压力和/或压缩机吸气压力。控制器在接收到模拟磁悬浮离心压缩机的相关参数后，可对这些参数进行集中处理，例如将来自各个模拟磁悬浮离心压缩机的参数的寄存器地址进行转换以形成连续地址。每个参数在对应模拟磁悬浮离心压缩机中都具有初始地址，这种初始地址一般包括对应模拟磁悬浮离心压缩机的从站地址和参数在该模拟磁悬浮离心压缩机中的寄存器地址。同一参数在各个模拟压缩机中的寄存器地址可以相同。控制器能够将所有参数的初始地址变换为连续地址。结果就是通过控制器对来自各个模拟压缩机的参数的集中处理，将n个模拟磁悬浮离心压缩机形成一个整体。

在一种或多种实施例中，操作屏也可通过有线或无线的方式与操作屏接口COM1形成通讯连接，而操作屏接口COM1独立于其它的控制器接口。通过该操作屏接口COM1，操作屏与组成整体的n个模拟磁悬浮离心压缩机进行通讯以接收经过控制器集中处理的来自各个模拟磁悬浮离心压缩机的参数，在一个读取周期内就能读取到来自所有模拟压缩机的参数，因此该操作屏与n个模拟磁悬浮离心压缩机之间的通讯周期被大大缩短并且通讯速度得到显著的提高。在一种或多种实施例中，本发明压缩机模拟工装的控制方法可采用MODBUS串行通讯协议。基于MODBUS串行通讯协议，同样的数据量，连续地址地处理数据比非连续地址地处理数据的周期要快很多。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，所述压缩机模拟工装包括模拟压缩机，所述控制方法包括：

确定所述模拟压缩机的最大转速V_max和最大运行频率F_max；

计算所述模拟压缩机的最小可运行频率F_min；

基于所述最大转速V_max、最大运行频率F_max和最小可运行频率F_min，计算所述模拟压缩机的喘振速度V_c；

获取所述模拟压缩机的实时转速V_a；以及

控制所述模拟压缩机的实时转速V_a大于所述喘振速度V_c。

2.根据权利要求1所述的压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，所述模拟压缩机具有导叶阀，并且所述控制方法基于所述导叶阀的实时开度和所述模拟压缩机的实时压缩比计算所述最小可运行频率F_min。

3.根据权利要求2所述的压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，所述控制方法基于以下公式计算所述最小可运行频率F_min：

F_min＝a+b/x+cy+d/x²+ey²+fy/x+g/x³+hy³+iy²/x+jy/x²，

其中，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j为常数，x为导叶阀的实时开度(％)/10，y为模拟压缩机的实时压缩比。

4.根据权利要求1或2所述的压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，所述控制方法基于以下公式计算所述喘振速度V_c：

V_c＝V_max*F_min/F_max。

5.根据权利要求1或2所述的压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，所述控制方法基于所述模拟压缩机的最大转速V_max、最大功率P_max和实时功率P通过以下公式获取所述模拟压缩机的实时转速V_a：V_a＝V_max*P/P_max。

6.根据权利要求1或2所述的压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

设置所述模拟压缩机的完成启动转速V_set；

比较所述实时转速V_a与所述完成启动转速V_set；以及

当所述实时转速V_a大于所述完成启动转速V_set时，提供标明所述模拟压缩机启动完成的启动完成标志位。

7.根据权利要求1或2所述的压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，所述压缩机模拟工装包括至少两个所述模拟压缩机，在所述至少两个所述模拟压缩机中的一个模拟压缩机上设置代表每个模拟压缩机的控制器接口和一个操作屏接口，所述压缩机模拟工装的控制器可通讯连接每个所述控制器接口以接收来自每个模拟压缩机的参数并集中处理所述参数，并且所述压缩机模拟工装的操作屏可通讯连接所述操作屏接口以从所述控制器读取每个模拟压缩机的经过处理的所述参数。

8.根据权利要求7所述的压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，在所述控制器中，所述控制方法将来自每个模拟压缩机的参数地址变换为连续地址。

9.根据权利要求7所述的压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，所述控制方法使用MODBUS通讯协议。

10.根据权利要求1或2所述的压缩机模拟工装的控制方法，其特征在于，所述模拟压缩机为模拟磁悬浮压缩机。

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