CN112822916B - 大型机电设备散热控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型机电设备散热控制方法及装置，所述方法包括：根据大型机电设备的启动命令，同步启动散热电机低频率运行；基于三相电流幅值计算出大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量；通过等效发热量，计算出散热电机的频率给定；散热电机根据频率给定调节运行转速。本发明根据大型机电设备的运行信息，计算散热损耗，通过散热损耗调节散热电机的运行频率，实现了高效散热控制的目的。

Description

大型机电设备散热控制方法及装置

技术领域

本发明涉及一种散热技术领域，尤其涉及大型机电设备散热控制方法及装置。

背景技术

大型机电普遍应用于工业各领域，如钢厂、煤矿、港口等场合，其在运行时产生大量热量，需要良好的散热方法和散热方式。若散热效果差，不仅会导致大型机电设备因过热导致绝缘损坏，更严重会导致电机因绝缘损坏而发生短路故障，造成重大的经济损失；另一方面，大型机电设备的温度过高会影响设备的寿命，造成设备可靠性降低。

现有技术中通过控制散热风机的启停进而控制机电设备散热，散热风量按照电机最大工作负荷进行核算，因此电机无论是空载或者带载情况下风道内的风量均为电机最大工作负荷时的散热风量。一般大型机电设备通风损耗占总损耗的40％以上，因此上述散热控制的问题使得电机的效率降低。现有技术中也有通过变频器控制散热电机，通过控制变频器运行频率调节散热风道的风压，进而对被散热对象散热。该方式通过被散热对象的反馈温度作为调节变频器频率的依据，在电机温度上升后才能进一步调节散热风量，因此存在较大的滞后和温度滞环，造成被散热对象在一定的温度范围内频繁的受到热冲击。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺点，本发明提供了大型机电设备散热控制方法及装置，用以解决大型机电设备散热及时散热且散热效率高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大型机电设备散热控制方法，所述方法包括：

根据大型机电设备的启动命令，同步启动散热电机低频率转速运行；

基于三相电流幅值计算出大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量；

通过等效发热量，计算出散热电机的频率给定；

散热电机根据频率给定调节运行转速。

优选的，所述散热电机低频率转速运行的设置为30％额定转速。

优选的，所述基于三相电流幅值计算出大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量，具体步骤包括：

实时采集大型机电设备的三相电流；

根据三相电流计算三相电流幅值；

计算大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量；计算等效发热量公式为：

式中，I_i为i时刻三相电流幅值，ΔT为采样周期，Q_av为n个采样周期时间内大型机电设备的等效发热量。

优选的，所述通过等效发热量获得等效发热电流具体步骤包括：

计算一个调节周期内产生等效发热量所需的等效发热电流；计算等效发热电流的公式为：

式中，I_av为等效发热电流，Q_av为等效发热量，Δt为一个调节周期。所述调节周期为相连两次计算被散热设备发热量的时间，可根据具体机电设备设定；

根据等效发热电流计算出散热电机的频率给定值；计算频率给定值的公式为：

式中，I_av为等效发热电流，I_N为散热电机额定电流，f_N为散热电机额定频率。

优选的，所述根据等效发热电流计算出散热电机的频率给定值后，还包括对散热电机的频率给定值进行修正，具体修正方法包括：

采集大型机电设备的温度；

根据大型机电设备的温度，计算散热电机频率给定的修正系数K；

根据修正系数对散热电机运行频率给定值进行修正。

优选的，所述计算散热电机频率给定的修正系数为：

当温度低于第一限定值，修正系数K＝0.5；

当温度介于第一限定值与第二限定值之间，修正系数K＝1；

当温度介于第二限定值与第三限定值之间，修正系数K＝1.2；

当高于第三限定值，修正系数K＝1.2的同时发出超温警报,并将故障信息传递给上级系统；

所述第一限定值为大型机电设备的工作温度低值；所述第二限定值为大型机电设备正常工作状态下允许长时间运行的最大温度；所述第三限定值为大型机电设备最大允许温度值。

优选的，所述大型机电设备散热控制方法还包括对散热电机进行风压监测，判断散热电机是否有故障发生，具体步骤包括：

检测散热电机的风压；

若风压低于报警值，切换散热电机供电电源，由备用电源供电；

由备用电源供电后，若风压仍低于报警值，则发出重故障报警并将故障信息传递给上级系统。

本发明还提供了一种大型机电设备散热控制装置，该散热控制装置包括：

启动运行模块，电流采集模块，等效发热量计算模块，等效发热电流计算模块，频率给定计算模块，频率调节模块，通信模块；其中，

所述启动运行模块，用于根据大型机电设备的启动命令，同步启动散热电机低频率运行；

所述电流采集模块，用于实时采集大型机电设备的三相电流；

所述等效发热量计算模块，用于根据三相电流幅值计算出大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量；

所述等效发热电流计算模块，用于计算与等效发热量对应的等效发热电流值；

所述频率给定计算模块，用于根据等效发热电流计算散热电机的频率给定；

所述频率调节模块，用于根据散热电机的频率给定调节散热电机转速；

所述通信模块，用于反馈散热系统运行信息及故障信息。

优选的，该装置还包括修正系数计算模块，所述修正系数计算模块，用于作用根据大型机电设备的温度，计算散热电机频率给定的修正系数K。

优选的，该装置还包括风压检测模块，所述风压检测模块包括检测模块、切换模块，其中，

所述风压检测模块，用于检测散热电机的风压；

所述切换模块，用于当散热电机供电电源发生异常时，切换至备用电源。本发明相比与现有技术，具有如下有益效果：

1.本发明根据大型机电设备的运行信息，计算散热损耗，通过散热损耗调节散热电机的运行频率，实现了高效散热控制的目的。

2.根据机电设备电流计算发热量，即对机电设备的发热量进行超前调节，避免了现有技术通过反馈温度进行调节存在滞后的问题，且超前调节会缩小机电设备温度冲击的幅度，降低了温度波动的冲击，提高了机电设备的可靠性及寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明一实施例提供的一种大型机电设备散热控制方法流程图；

图2为本发明一实施例提供的等效发热量计算方法流程图；

图3为本发明一实施例提供的散热电机频率给定计算方法流程图；

图4为本发明一实施例提供的散热电机频率给定修正系数计算方法流程图；

图5为本发明一实施例提供的提供一种大型机电设备散热控制装置。

图6为本发明又一实施例提供的提供一种大型机电设备散热控制装置。

具体实施方式

为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式进一步介绍本发明的技术方案。

大型机电设备散热系统由散热电机，散热风道，驱动散热电机用变频器，大型机电设备的温度监测，风道分压检测组成。为提升大型机电设备散热效率，以及提高散热及时性，降低大型机电设备的热冲击。本发明提供一种大型机电设备散热控制方法，根据大型机电设备的运行信息，计算散热损耗，通过散热损耗调节散热电机的运行频率，实现了高效散热控制的目的。该方法如图1所示，包括如下步骤：

步骤S1：根据大型机电设备的启动命令，同步启动散热电机低频率转速运行。

该步骤的作用是在大型机电设备启动前，散热系统已经以低频率转速投入工作。

可选地，散热电机低频率转速运行的设置为30％额定转速。

步骤S2：基于三相电流幅值计算出大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量。参照图2所示，实施步骤S2包括的步骤如下：

实时采集大型机电设备的三相电流；

根据采集的三相电流计算三相电流幅值；

计算大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量；所述计算等效发热量公式为：

式中，I_i为i时刻三相电流幅值，ΔT为采样周期，Q_av为n个采样周期时间内

大型机电设备的等效发热量。

步骤S3：通过等效发热量，计算出散热电机的频率给定。参照图3所示，实施步骤S3包括的步骤如下：

计算一个调节周期内产生等效发热量所需的等效发热电流；所述计算等效发热电流的公式为：

式中，I_av为等效发热电流，Q_av为等效发热量，Δt为一个调节周期。

所述调节周期为相连两次计算被散热设备发热量的时间，可根据具体机电设备设定；

根据等效发热电流计算出散热电机的频率给定值；所述计算频率给定值的公式为：

式中，I_av为等效发热电流，I_N为散热电机额定电流，f_N为散热电机额定频率。

由于散热风机额定功率按照大型机电设备在额定容量时的发热量设计，因此散热电机运行在最大频率时对应着大型机电设备的最大设计发热量。将散热电机运行频率与其散热量的关系进行线性化拟合，可将上式作为散热电机频率给定的计算公式。

步骤S4：散热电机根据频率给定调节运行转速。

可选地，根据等效发热电流计算出散热电机的频率给定值后，步骤S3还包括对散热电机的频率给定值进行修正，参照图4所示，该修正方法包括：

采集大型机电设备的温度；

根据大型机电设备的温度，计算散热电机频率给定的修正系数K；

根据修正系数对散热电机运行频率给定值进行修正。

所述散热电机频率给定修正系数为：温度低于第一限定值，修正系数K＝0.5；温度介于第一限定值与第二限定值之间，修正系数K＝1；温度介于第二限定值与第三限定值之间，修正系数K＝1.2；高于第三限定值，修正系数K＝1.2的同时发出超温警报,并将故障信息传递给上级系统。

所述第一限定值为大型机电设备的工作温度低值，此时大型机电设备仍在运行，因外界运行环境发生异常变化，只需散热风机维持较低的散热风量就可满足被控散热设备的散热。所述第二限定值为大型机电设备正常工作状态下允许长时间运行的最大温度。所述第三限定值为大型机电设备最大允许温度值，此温度下大型机电设备仅可做短时运行，无法长时运行。

对散热电机的频率给定值进行修正后，步骤S4根据修正后的散热电机频率给定，调节散热电机的运行转速。因为大型机电设备存在调节周期，为防止散热电机调节过于频繁，可将散热电机频率给定的变频通过线性函数处理后再调节散热电机的运行转速。

可选地，所述大型机电设备散热控制方法还包括对散热电机进行风压监测，判断散热电机是否有故障发生，具体步骤包括：

检测散热电机的风压；

若风压低于报警值，切换散热电机供电电源，由备用电源供电；

由备用电源供电后，若风压仍低于报警值，则发出重故障报警并将故障信息传递给上级系统。

优选地，所述大型机电设备散热控制方法还包括，将散热电机运行状态、大型机电设备温度信息、故障信息发送上级系统。

所述散热电机运行状态为运行频率。所述故障信息包括散热电机运行故障、大型机电设备温度故障等。

本发明一实施例提供的一种大型机电设备散热控制装置，如图5所示。该装置包括启动运行模块，电流采集模块，等效发热量计算模块，等效发热电流计算模块，频率给定计算模块，频率调节模块，通信模块。其中，

所述启动运行模块，用于根据大型机电设备的启动命令，同步启动散热电机低频率运行；

所述电流采集模块，用于实时采集大型机电设备的三相电流；

所述三相电流幅值计算模块，用于根据三相电流计算出三相电流幅值；

所述等效发热量计算模块，用于根据三相电流幅值计算出大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量；

所述等效发热电流计算模块，用于计算与等效发热量对应的等效发热电流值；

所述频率给定计算模块，用于根据等效发热电流计算散热电机的频率给定；

所述频率调节模块，用于根据散热电机的频率给定调节散热电机转速；

所述通信模块，用于反馈散热系统运行信息及故障信息。

可选地，一种大型机电设备散热控制装置还包括风压检测模块，如图6所示。还包括修正系数计算模块，所述修正系数计算模块，用于作用根据大型机电设备的温度，计算散热电机频率给定的修正系数K。

可选地，一种大型机电设备散热控制装置，还包括风压检测模块，所述风压检测模块包括检测模块、切换模块；其中，

所述风压检测模块，用于检测散热电机的风压；

所述切换模块，用于当散热电机供电电源发生异常时，切换至备用电源。

本发明实施例中的各个功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独的物理存在，也可以两个或者两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块可以采用硬件的形式实现也可以采用软件功能模块的方式实现。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (8)

1.一种大型机电设备散热控制方法，其特征在于：所述方法包括：

根据大型机电设备的启动命令，同步启动散热电机低频率转速运行；

基于三相电流幅值计算出大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量；

通过等效发热量，计算出散热电机的频率给定；

散热电机根据频率给定调节运行转速；

所述基于三相电流幅值计算出大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量，具体步骤包括：

实时采集大型机电设备的三相电流；

根据三相电流计算三相电流幅值；

计算大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量；计算等效发热量公式为：

式中，I_i为i时刻三相电流幅值，ΔT为采样周期，Q_av为n个采样周期时间内大型机电设备的等效发热量；

所述通过等效发热量获得等效发热电流具体步骤包括：计算一个调节周期内产生等效发热量所需的等效发热电流；计算等效发热电流的公式为：

式中，I_av为等效发热电流，Q_av为等效发热量，Δt为一个调节周期；

所述调节周期为相连两次计算被散热设备发热量的时间，可根据具体机电设备设定；

根据等效发热电流计算出散热电机的频率给定值；

计算频率给定值的公式为：

式中，I_av为等效发热电流，I_N为散热电机额定电流，f_N为散热电机额定频率。

2.根据权利要求1所述的大型机电设备散热控制方法，其特征在于：

所述散热电机低频率转速运行的设置为30％额定转速。

3.根据权利要求1所述的大型机电设备散热控制方法，其特征在于：

所述根据等效发热电流计算出散热电机的频率给定值后，还包括对散热电机的频率给定值进行修正，具体修正方法包括：

采集大型机电设备的温度；

根据大型机电设备的温度，计算散热电机频率给定的修正系数K；

根据修正系数对散热电机运行频率给定值进行修正。

4.根据权利要求3所述的大型机电设备散热控制方法，其特征在于：

所述计算散热电机频率给定的修正系数K为：

当温度低于第一限定值，修正系数K＝0.5；

当温度介于第一限定值与第二限定值之间，修正系数K＝1；

当温度介于第二限定值与第三限定值之间，修正系数K＝1.2；

当高于第三限定值，修正系数K＝1.2的同时发出超温警报,并将故障信息传递给上级系统；

所述第一限定值为大型机电设备的工作温度低值；所述第二限定值为大型机电设备正常工作状态下允许长时间运行的最大温度；所述第三限定值为大型机电设备最大允许温度值。

5.根据权利要求1所述的大型机电设备散热控制方法，其特征在于：

所述大型机电设备散热控制方法还包括对散热电机进行风压监测，具体步骤包括：

检测散热电机的风压；

若风压低于报警值，切换散热电机供电电源，由备用电源供电；

由备用电源供电后，若风压仍低于报警值，则发出故障报警并将故障信息传递给上级系统。

6.一种大型机电设备散热控制装置，其特征在于，该散热控制装置包括：启动运行模块，电流采集模块，等效发热量计算模块，等效发热电流计算模块，频率给定计算模块，频率调节模块，通信模块；其中，

所述启动运行模块，用于根据大型机电设备的启动命令，同步启动散热电机低频率运行；

所述电流采集模块，用于实时采集大型机电设备的三相电流；

所述等效发热量计算模块，用于根据三相电流幅值计算出大型机电设备在一个调节周期内的等效发热量；

计算等效发热量公式为：

式中，I_i为i时刻三相电流幅值，ΔT为采样周期，Q_av为n个采样周期时间内大型机电设备的等效发热量；

所述等效发热电流计算模块，用于计算与等效发热量对应的等效发热电流值；

计算等效发热电流的公式为：

式中，I_av为等效发热电流，Q_av为等效发热量，Δt为一个调节周期；

所述调节周期为相连两次计算被散热设备发热量的时间，可根据具体机电设备设定；

所述频率给定计算模块，用于根据等效发热电流计算散热电机的频率给定；

计算频率给定值的公式为：

式中，I_av为等效发热电流，I_N为散热电机额定电流，f_N为散热电机额定频率；

所述频率调节模块，用于根据散热电机的频率给定调节散热电机转速；

所述通信模块，用于反馈散热系统运行信息及故障信息。

7.根据权利要求6所述的大型机电设备散热控制装置，其特征在于：

该装置还包括修正系数计算模块；

所述修正系数计算模块，用于作用根据大型机电设备的温度，计算散热电机频率给定的修正系数K。

8.根据权利要求6或7所述的大型机电设备散热控制装置，其特征在于：还包括风压检测模块，所述风压检测模块包括检测模块、切换模块；其中，

所述检测模块，用于检测散热电机的风压；

所述切换模块，用于当散热电机供电电源发生异常时，切换至备用电源。

Images