CN111980952B - 旋转流体机械运行边界的控制方法、装置及系统 - Google Patents

旋转流体机械运行边界的控制方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种旋转流体机械运行边界的控制方法、装置及系统，获取旋转流体机械所处位置的气压，生成环境气压数据；基于环境气压数据以及预设的流量数据生成性能曲线数据，性能曲线数据中流量数据为自变量、性能曲线数据为因变量；确定性能曲线数据的左边界拟合常数和右边界拟合常数；获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值；获取流量数据，当流量数据不在边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据。本发明能够严格控制设备运行范围，防止设备非正常停机或者由于不能阻止喘振发生引起损坏。并且控制方法简单，只要获得几个拟合常数即可对旋转流体机械的运行范围实现精准控制。

Description

旋转流体机械运行边界的控制方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及自动控制技术，尤其涉及一种旋转流体机械运行边界的控制方法、装置及系统。
背景技术
旋转流体机械运行边界包括喘振左边界和堵塞右边界，分别对应喘振流量和堵塞流量。喘振左边界是指当流量减小到一定值时，由于叶轮内部流动恶化不能正常对气体做功，导致出口压力小于管网阻力，设备和管网系统之间会引发气流振荡。堵塞右边界是指当流体机械背压或管网阻力不断下降时，设备流量和通道内的气流速度便不断增加，当流道喉部截面气流速度达到声速时，达到最大流量。由于流量很大时效率会大幅降低，运行单位不会允许设备在效率很低的大流量运行。
不同旋转机械在不同转速下运行时，通常有不同的喘振流量和堵塞流量。但是对任何一台在一定转速下运行的机器，如何保证实际运行的流量范围在喘振流量和堵塞流量之间，是精准控制的一大难题。
现有技术中的控制方法是针对特定转速设置鼓风机的最大和最小流量范围。但是由于流体机械的性能特点，当进气温度不同时，相同转速下流量和压力性能曲线是不同的。因此，根据转速对设备运行边界进行控制，不能达到精准控制，会导致设备非正常停机或者不能阻止喘振发生。
发明内容
本发明实施例提供一种旋转流体机械运行边界的控制方法、装置及系统，根据定型试验测试的性能曲线，对左右边界的流量和压力进行线性拟合，然后通过进行控制，使得流体机械严格运行在左右边界之内，并且不受温度、气压环境条件的影响。
本发明实施例的第一方面，提供一种旋转流体机械运行边界的控制方法，包括：
获取旋转流体机械所处位置的气压，生成环境气压数据；
基于所述环境气压数据以及预设的流量数据生成性能曲线数据，所述性能曲线数据中流量数据为自变量、性能曲线数据为因变量；
确定所述性能曲线数据的左边界拟合常数和右边界拟合常数；
获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值；
获取当前时刻旋转流体机械的流量数据，当所述流量数据不在所述左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值包括：
在旋转流体机械的出口设置出口压力检测表，基于所述出口压力检测表检测旋转流体机械的出口表压，生成当前时刻的气压数据；
将所述当前时刻的气压数据带入至性能曲线数据，获得当前时刻气压下的左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述获取当前时刻旋转流体机械的流量数据，当所述流量数据不在所述左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据包括：
在旋转流体机械处设置流量检测装置，用于检测旋转流体机械的气体当前时刻旋转流体机械的流量数据；
判断当前时刻旋转流体机械的流量数据是否在左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内；
若不在，则输出提醒数据。
可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述旋转流体机械为通风机、鼓风机以及压缩机中的任意一种或多种。
本发明实施例的第二方面，提供一种旋转流体机械运行边界的控制装置，包括：
气压获取装置：用于获取旋转流体机械所处位置的气压，生成环境气压数据；
曲线生成装置：用于基于所述环境气压数据以及预设的流量数据生成性能曲线数据，所述性能曲线数据中流量数据为自变量、性能曲线数据为因变量；
确定装置：用于确定所述性能曲线数据的左边界拟合常数和右边界拟合常数；
获取装置，用于获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值；
提醒装置：用于获取当前时刻旋转流体机械的流量数据，当所述流量数据不在所述左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据。
可选地，在第二方面的一种可能实现方式中，所述获取装置包括：
在旋转流体机械的出口设置出口压力检测表，基于所述出口压力检测表检测旋转流体机械的出口表压，生成当前时刻的气压数据；
处理装置，用于将所述当前时刻的气压数据带入至性能曲线数据，获得当前时刻气压下的左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值。
可选地，在第二方面的一种可能实现方式中，所述提醒装置包括：
在旋转流体机械处设置流量检测装置，用于检测旋转流体机械的气体当前时刻旋转流体机械的流量数据；
处理装置，用于判断当前时刻旋转流体机械的流量数据是否在左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内；
若不在，则输出提醒数据。
本发明实施例的第三方面，提供一种旋转流体机械运行边界的控制系统，包括上述的控制装置，还包括服务器和显示终端；
所述服务器与所述控制装置通过通讯模块连接，所述服务器用于对所述性能曲线数据、当前时刻的气压数据以及提醒数据进行显示。
可选地，在第三面的一种可能实现方式中，所述旋转流体机械为通风机、鼓风机以及压缩机中的任意一种或多种。
本发明实施例的第四方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现本发明第一方面及第一方面各种可能设计的所述方法。
本发明提供的一种旋转流体机械运行边界的控制方法、装置及系统，根据定型试验测试的性能曲线，对左右边界的流量和压力进行线性拟合，然后通过进行控制，使得流体机械严格运行在左右边界之内，并且不受温度、气压环境条件的影响。
本发明能够严格控制设备运行范围，防止设备非正常停机或者由于不能阻止喘振发生引起损坏。并且控制方法简单，只要获得几个拟合常数即可对旋转流体机械的运行范围实现精准控制。
本发明以流量和出口表压对旋转流体机械运行范围进行控制，不会受到外界环境条件的影响。可以在不同季节对旋转流体机械运行范围实现精确控制。
本发明采用了拟合技术，可以实现对旋转流体机械的任何出口表压下的流量运行范围进行控制，进一步实现了旋转流体机械的流量的连续控制。
附图说明
图1为旋转流体机械运行边界的控制方法的第一种实施方式的流程图；
图2为性能曲线数据的函数示意图；
图3为左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间示意图；
图4为旋转流体机械运行边界的控制方法的第二种实施方式的流程图；
图5为旋转流体机械运行边界的控制装置的结构图；
图6为旋转流体机械运行边界的控制系统的结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。
应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。
取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
本发明提供一种旋转流体机械运行边界的控制方法，如图1所示其流程图，包括：
S110、获取旋转流体机械所处位置的气压，生成环境气压数据。此时的环境气压数据为随机的。
S120、基于所述环境气压数据以及预设的流量数据生成性能曲线数据，所述性能曲线数据中流量数据为自变量、性能曲线数据为因变量，如图2所示。
S130、确定所述性能曲线数据的左边界拟合常数和右边界拟合常数。通过以上方式分别对左右边界进行线性拟合，出口表压为自变量，流量为因变量。分别获得左边界拟合常数，和右边界拟合常数。上述的步骤可以看做是性能曲线的调试、生成的步骤。
S140、获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值。此时获取当前时刻旋转流体机械的当前时刻的气压数据。由于季节、位置等原因，使得当前时刻的气压数据与环境气压数据可能会不同，所以通过当前时刻的气压数据生成新的左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值。
S150、获取当前时刻旋转流体机械的流量数据，当所述流量数据不在所述左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据。如图3所示左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间。当当前时刻旋转流体机械的流量数据在区间内时，证明此时流量处于适宜的区间内，旋转流体机械能够进行正常工作。其中旋转流体机械为通风机、鼓风机以及压缩机中的任意一种或多种
旋转流体机械运行边界的控制方法、装置及系统，根据定型试验测试的性能曲线，对左右边界的流量和压力进行线性拟合，然后通过进行控制，使得流体机械严格运行在左右边界之内，并且不受温度、气压环境条件的影响。以流量和出口表压对旋转流体机械运行范围进行控制，不会受到外界环境条件的影响。可以在不同季节对旋转流体机械运行范围实现精确控制。并且本发明采用了拟合技术，可以实现对旋转流体机械的任何出口表压下的流量运行范围进行控制，进一步实现了旋转流体机械的流量的连续控制。
在一个实施例中，获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值包括：
在旋转流体机械的出口设置出口压力检测表，基于所述出口压力检测表检测旋转流体机械的出口表压，生成当前时刻的气压数据；
将所述当前时刻的气压数据带入至性能曲线数据，获得当前时刻气压下的左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值。
在一个实施例中，如图4所示，获取当前时刻旋转流体机械的流量数据，当所述流量数据不在所述左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据包括：
在旋转流体机械处设置流量检测装置，用于检测旋转流体机械的气体当前时刻旋转流体机械的流量数据。
判断当前时刻旋转流体机械的流量数据是否在左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内。
若不在，则输出提醒数据。其中提醒数据可以是报警数据。当当前时刻旋转流体机械的流量数据不在左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，旋转流体机械可能会发生异常，此时进行提醒、报警，使工作人员进行相应的修改、控制。
本发明实施例的第二方面，如图5所示，提供一种旋转流体机械运行边界的控制装置，包括：
气压获取装置：用于获取旋转流体机械所处位置的气压，生成环境气压数据；
曲线生成装置：用于基于所述环境气压数据以及预设的流量数据生成性能曲线数据，所述性能曲线数据中流量数据为自变量、性能曲线数据为因变量；
确定装置：用于确定所述性能曲线数据的左边界拟合常数和右边界拟合常数；
获取装置：用于获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值；
提醒装置：用于获取当前时刻旋转流体机械的流量数据，当所述流量数据不在所述左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据。
进一步的，所述获取装置包括：
在旋转流体机械的出口设置出口压力检测表，基于所述出口压力检测表检测旋转流体机械的出口表压，生成当前时刻的气压数据；
处理装置，用于将所述当前时刻的气压数据带入至性能曲线数据，获得当前时刻气压下的左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值。
进一步的，所述提醒装置包括：
在旋转流体机械处设置流量检测装置，用于检测旋转流体机械的气体当前时刻旋转流体机械的流量数据；
处理装置，用于判断当前时刻旋转流体机械的流量数据是否在左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内；
若不在，则输出提醒数据。
本发明实施例的第三方面，如图6所示，提供一种旋转流体机械运行边界的控制系统，包括上述的控制装置，还包括服务器和显示终端；
所述服务器与所述控制装置通过通讯模块连接，所述服务器用于对所述性能曲线数据、当前时刻的气压数据以及提醒数据进行显示。所述旋转流体机械为通风机、鼓风机以及压缩机中的任意一种或多种。
本发明提供的一种旋转流体机械运行边界的控制方法、装置及系统，根据定型试验测试的性能曲线，对左右边界的流量和压力进行线性拟合，然后通过进行控制，使得流体机械严格运行在左右边界之内，并且不受温度、气压环境条件的影响。
本发明以流量和出口表压对旋转流体机械运行范围进行控制，不会受到外界环境条件的影响。可以在不同季节对旋转流体机械运行范围实现精确控制。
本发明采用了拟合技术，可以实现对旋转流体机械的任何出口表压下的流量运行范围进行控制，进一步实现了旋转流体机械的流量的连续控制。
本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述的各种实施方式提供的方法。
其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。
本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的方法。
在上述终端或者服务器的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：Digital Signal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application SpecificIntegrated Circuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种旋转流体机械运行边界的控制方法，其特征在于，包括：
获取旋转流体机械所处位置的气压，生成环境气压数据；
基于所述环境气压数据以及预设的流量数据生成性能曲线数据，所述性能曲线数据中流量数据为自变量、性能曲线数据为因变量；
确定所述性能曲线数据的左边界拟合常数和右边界拟合常数；
获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值；
获取当前时刻旋转流体机械的流量数据，当所述流量数据不在所述左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值包括：
在旋转流体机械的出口设置出口压力检测表，基于所述出口压力检测表检测旋转流体机械的出口表压，生成当前时刻的气压数据；
将所述当前时刻的气压数据带入至性能曲线数据，获得当前时刻气压下的左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，
所述获取当前时刻旋转流体机械的流量数据，当所述流量数据不在所述左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据包括：
在旋转流体机械处设置流量检测装置，用于检测旋转流体机械的气体当前时刻旋转流体机械的流量数据；
判断当前时刻旋转流体机械的流量数据是否在左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内；
若不在，则输出提醒数据。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，
所述旋转流体机械为通风机、鼓风机以及压缩机中的任意一种或多种。
5.一种旋转流体机械运行边界的控制装置，其特征在于，包括：
气压获取装置：用于获取旋转流体机械所处位置的气压，生成环境气压数据；
曲线生成装置：用于基于所述环境气压数据以及预设的流量数据生成性能曲线数据，所述性能曲线数据中流量数据为自变量、性能曲线数据为因变量；
确定装置：用于确定所述性能曲线数据的左边界拟合常数和右边界拟合常数；
获取装置，用于获取当前时刻的气压数据确定左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值；
提醒装置：用于获取当前时刻旋转流体机械的流量数据，当所述流量数据不在所述左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内时，输出提醒数据。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，
所述获取装置包括：
在旋转流体机械的出口设置出口压力检测表，基于所述出口压力检测表检测旋转流体机械的出口表压，生成当前时刻的气压数据；
处理装置，用于将所述当前时刻的气压数据带入至性能曲线数据，获得当前时刻气压下的左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值。
7.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，
所述提醒装置包括：
在旋转流体机械处设置流量检测装置，用于检测旋转流体机械的气体当前时刻旋转流体机械的流量数据；
处理装置，用于判断当前时刻旋转流体机械的流量数据是否在左边界拟合常数的数值和右边界拟合常数的数值的区间内；
若不在，则输出提醒数据。
8.一种旋转流体机械运行边界的控制系统，包括权利要求5至7中任意一项所述的控制装置，其特征在于，还包括服务器和显示终端；
所述服务器与所述控制装置通过通讯模块连接，所述服务器用于对所述性能曲线数据、当前时刻的气压数据以及提醒数据进行显示。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，
所述旋转流体机械为通风机、鼓风机以及压缩机中的任意一种或多种。
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现权利要求1至4中任一所述的方法。
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