CN116036809A - 一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法及系统 - Google Patents

一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于物联控制技术领域，提供了一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法及系统。其中，电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法包括控制电厂压缩空气净化设备中的双塔轮流进入吸附阶段；其中，吸附阶段占半个控制周期，加热再生阶段、冷吹阶段、均压阶段和待机阶段占另半个控制周期；依次控制加热再生阶段中的再生温度不小于第一温度，控制冷吹阶段中的冷吹温度控制不大于第二温度，在均压阶段中均压设定时间后，进入待机阶段，在待机阶段采用露点控制。

Description

一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法及系统
技术领域
本发明属于物联控制技术领域，尤其涉及一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
空气具有可压缩性，经空气压缩机做机械功使气体体积缩小、压力提高后的空气叫压缩空气。与其它能源比，压缩空气具有以下特点：清晰透明、输送方便，无起火的危险，不怕超负荷，能在许多不利的环境下工作，来源充足。但空压机排出的压缩气体中含有水、油和固态物质等杂质。对于这些压缩空气杂质的处理就需要设置空气净化设备。而压缩空气净化设备一旦故障，对后端用气需求和用气品质产生严重影响，严重时甚至造成停机。
现有的电厂压缩空气系统设立了DCS控制系统，仅简单的将空气净化设备的远程启停、运行停机状态、故障状态和远程/就地状态通过硬接线的方式纳入远方控制系统，没有对空气净化设备进行细分管理控制，而且硬接线缆铺设成本高，费时费工。发明人发现，DCS控制系统对吸附式压缩空气干燥器利用时序控制方式时，当入口压缩空气条件波动时，设备仍按固定周期强制切换，将会在很大程度上降低设备性能，进气温度升高、压力降低，会造成吸附、再生效果不佳；而温度降低、压力升高，会造成负荷过低，能耗增高。而露点控制在吸附式干燥器的应用目前也仅仅是在设备吸附的后半周期进行判断，并不能实现真正的全面调节。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法及系统，其通过对吸附器进出口空气压力、进口温度、出口露点温度及再生温度的在线实时监测，实现了整个吸附过程的全自动调节。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供了一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法。
一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法，其包括：
控制电厂压缩空气净化设备中的吸收塔轮流进入吸附阶段；其中，吸附阶段在整个控制周期的前半周期；
在整个控制周期的后半周期中，在加热再生阶段中，获取实时再生温度并与再生温度阈值比较，以确定再生是否合格，从而得到加热再生阶段的时间；
当再生合格后，控制相应吸收塔进入冷吹阶段，获取实时冷吹温度并与冷吹温度阈值比较，以确定冷吹是否合格，从而得到冷吹阶段的时间；
当冷吹合格后，控制相应吸收塔均压设定时间后进入待机阶段；
在待机阶段，获取实时露点温度并与露点温度阈值比较，以确定待机阶段是否结束，若结束则重新进入吸附阶段。
作为一种实施方式，所述控制周期的最大值的确定过程为：
实时获取电厂压缩空气净化设备的吸附器入口的进气参数；
根据进气参数与吸附性能的预设关系，确定出电厂压缩空气净化设备的最长工作周期时间，即为控制周期的最大值。
作为一种实施方式，所述进气参数包括进气温度和进气压力。
作为一种实施方式，电厂压缩空气净化设备的最长工作周期时间为空气净化设备额定周期工作时间、吸附器进口温度修正系数和吸附器进气压力系数的三者的乘积；
吸附器进口温度修正系数由吸附器入口的进气温度决定；
吸附器进口进气压力修正系数由吸附器入口的进气压力决定。
作为一种实施方式，在加热再生阶段，当再生温度不小于再生温度阈值时，判断再生合格，控制相应吸收塔轮进入冷吹阶段。
作为一种实施方式，在冷吹阶段，当冷吹温度不大于冷吹温度阈值时，判断冷吹合格，控制相应吸收塔轮进入均压阶段。
作为一种实施方式，在待机阶段，当露点温度不大于露点温度阈值时，判断待机结束，控制相应吸收塔轮进入吸附阶段。
本发明的第二个方面提供了一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制系统。
一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制系统，包括：
前半周期控制模块，其用于控制电厂压缩空气净化设备中的吸收塔轮流进入吸附阶段；其中，吸附阶段在整个控制周期的前半周期；
后半周期控制模块，其用于：
在整个控制周期的后半周期中，在加热再生阶段中，获取实时再生温度并与再生温度阈值比较，以确定再生是否合格，从而得到加热再生阶段的时间；
当再生合格后，控制相应吸收塔进入冷吹阶段，获取实时冷吹温度并与冷吹温度阈值比较，以确定冷吹是否合格，从而得到冷吹阶段的时间；
当冷吹合格后，控制相应吸收塔均压设定时间后进入待机阶段；
在待机阶段，获取实时露点温度并与露点温度阈值比较，以确定待机阶段是否结束，若结束则重新进入吸附阶段。
本发明的第三个方面提供了一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法中的步骤。
本发明的第四个方面提供了一种电子设备。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过对空气净化设备进出口空气压力、温度、流量、露点的在线实时监测，实现了整个吸附过程的全自动调节；多参数自适应动态调节解决了时序控制方式强制转换周期带来的诸多问题，确保设备稳定输出高品质压缩空气，减少再生气耗量，降低设备故障率。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是多台空气净化设备通过通讯方式接入智慧物联控制柜；
图2是典型的电厂压缩空气系统工艺流程图；
图3是电厂压缩空气系统常用的空气净化设备工艺流程图；
图4是本发明实施例的一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1给出了多台空气净化设备通过通讯(RS485、以太网)方式接入智慧物联控制柜，智慧物联控制柜通过WIFI、4G/5G的方式将设备运行数据上传至私有云，私有云通过宽带将数据回传至手机APP和呼叫中心电脑。将多台空气净化设备的运行数据通过以太网或通讯等方式接入智慧物联控制柜，向上通过WIFI、4G/5G的方式，将所有的运行数据上传至云服务器，数据再回传至手机APP和呼叫中心电脑，最终可以实现空气净化设备的数据集中采集、报警自动推送、历史数据曲线查看、在线故障诊断和维护、能耗优化等功能；智慧物联控制柜中包含IP54电气控制箱、PLC、通讯模块、网络交换机和物联网屏。通讯模块和网络交换机支持RS485、以太网等通讯方式，向下将除灰仪用的多台空气净化设备的运行数据收集上来，并接入PLC。PLC内置编程软件，做为输出指令和数据中转用。物联网屏具备信号发射器和组态软件，屏幕上完成多台空气净化设备的系统组态图，实现人机交互界面。物联网屏可以内置SIM卡，信号发射器支持WIFI、4G/5G等方式，向上将数据传输至云服务器。云服务器依托大平台服务器阿里云，在服务器基础上开发自己的私有云。
图2为典型的电厂压缩空气系统工艺流程图，1-1至1-8是螺杆空压机，2-1至2-3是仪用气空气净化设备，3-1至3-5是输送用气空气净化设备，4是仪用气储气罐，5是输送用气储气罐。仪用气空气净化设备和输送用气空气净化设备通过通讯方式接入智慧物联控制柜，由智慧物联控制柜来收集空气净化设备的运行数据，数据实时上传云服务器，实现以下内容：
1)实时数据监控，形成数据曲线；2)故障前：提醒用户保养；故障中：故障报警自动推送(短信或者APP推送)，提醒用户和制造厂及时备件备货；故障后：设备维修记录，形成设备病历。3)历史数据曲线查看；4)发生故障时显示产生故障的原因或者解决办法；5)分析数据，比对各机组运行情况，分析能耗的优化点。
其中，发生故障时显示产生故障的原因或者解决办法如下：
当系统提示故障信息：V7阀门关闭不到位；故障原因：V7阀门故障；解决办法：更换V7阀门。
当系统提示故障信息：设备出口露点高；故障原因：进口压力低、进口温度高；解决办法：a对于进气压力低，请提高空压机排气压力；b对于进气温度高，请及时清洗冷却器。
图3是电厂压缩空气系统常用的空气净化设备工艺流程图，①、②、⑦是过滤器压差值，③是进气压力，④是进气温度，⑤是出口压力，⑥是出口温度，⑧是再生气再生温度。①、②、⑦过滤器压差值上传至智慧物联控制柜，当压差值＞0.35bar时，报警信息自动推送(短信或者APP推送)，实现定向精确更换滤芯，减少维护量。③、④、⑤、⑥、⑧上传至智慧物联控制柜，进行全阶段多参数自适应控制。
吸附式压缩空气干燥器利用时序控制方式(如表1所示的典型的时间控制模式)时，当入口压缩空气条件波动时，设备仍按固定周期强制切换，将会在很大程度上降低设备性能。进气温度升高、压力降低，会造成吸附、再生效果不佳；而温度降低、压力升高，会造成负荷过低，能耗增高。
表1典型的时间控制模式
Figure BDA0004108913960000071
其中：每个塔的工作过程分为四个阶段：吸附——加热再生——冷吹——均压。
如表2所示，露点控制在吸附式干燥器的应用目前也仅仅是在设备吸附的后半周期进行判断，并不能实现真正的全面调节。因此，为更好的提高压缩空气干燥器性能、降低耗能，结合大数据，本发明提供了一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法及系统。本发明的控制系统通过对空气净化设备进出口空气压力、温度、露点的在线实时监测，实现整个吸附过程的全自动调节。多参数自适应动态调节解决了时序控制方式强制转换周期带来的诸多问题确保设备稳定输出高品质压缩空气，减少再生气耗量，降低设备故障率。
表2典型的露点控制模式
Figure BDA0004108913960000081
其中：每个塔的工作过程分为五个阶段：吸附——加热再生——冷吹——均压——待机。露点控制模式只在后半周期有作用。
下面结合具体实施例来详细说明本发明的具体实施过程。
实施例一
参照图4，本实施例提供了一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法，其包括：
步骤1：控制电厂压缩空气净化设备中的吸收塔轮流进入吸附阶段；其中，吸附阶段在整个控制周期的前半周期；
步骤2：在整个控制周期的后半周期中，在加热再生阶段中，获取实时再生温度并与再生温度阈值比较，以确定再生是否合格，从而得到加热再生阶段的时间；
步骤3：当再生合格后，控制相应吸收塔进入冷吹阶段，获取实时冷吹温度并与冷吹温度阈值比较，以确定冷吹是否合格，从而得到冷吹阶段的时间；
步骤4：当冷吹合格后，控制相应吸收塔均压设定时间(如表3中的2分钟)后进入待机阶段；
步骤5：在待机阶段，获取实时露点温度并与露点温度阈值比较，以确定待机阶段是否结束，若结束则重新进入吸附阶段。
在具体实施过程中，在加热再生阶段，当再生温度不小于再生温度阈值(如表3中的60℃)时，判断再生合格，控制相应吸收塔轮进入冷吹阶段。
在冷吹阶段，当冷吹温度不大于冷吹温度阈值(如表3中的50℃)时，判断冷吹合格，控制相应吸收塔轮进入均压阶段。
在待机阶段，当露点温度不大于露点温度阈值(如表3中的-40℃)时，判断待机结束，控制相应吸收塔轮进入吸附阶段。
本实施例的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法如表3所示：
表3电厂压缩空气净化设备智能物联控制方式
Figure BDA0004108913960000091
其中：本实施例的控制方式属于自适应控制模式，其通过再生温度、冷吹温度、出口露点控制加热再生、冷吹阶段和待机阶段的时间，最终实现全阶段的自适应控制。
在具体实施过程中，所述控制周期的最大值的确定过程为：
实时获取电厂压缩空气净化设备的吸附器入口的进气参数；
根据进气参数与吸附性能的预设关系，确定出电厂压缩空气净化设备的最长工作周期时间，即为控制周期的最大值。
其中，所述进气参数包括进气温度和进气压力。
电厂压缩空气净化设备的最长工作周期时间为空气净化设备额定周期工作时间、吸附器进口温度修正系数和吸附器进气压力系数的三者的乘积；
吸附器进口温度修正系数由吸附器入口的进气温度决定；
吸附器进口进气压力修正系数由吸附器入口的进气压力决定。
进口温度修正系数表如表4所示。
表4进口温度修正系数表
Figure BDA0004108913960000101
其中：温度越高，空气净化设备处理能力越低。
进气压力系数表如表5所示：
表5进气压力系数表
Figure BDA0004108913960000111
其中：压力越低，空气净化设备处理越低。
实施例二
本实施例提供了一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制系统，包括：
前半周期控制模块，其用于控制电厂压缩空气净化设备中的吸收塔轮流进入吸附阶段；其中，吸附阶段在整个控制周期的前半周期；
后半周期控制模块，其用于：
在整个控制周期的后半周期中，在加热再生阶段中，获取实时再生温度并与再生温度阈值比较，以确定再生是否合格，从而得到加热再生阶段的时间；
当再生合格后，控制相应吸收塔进入冷吹阶段，获取实时冷吹温度并与冷吹温度阈值比较，以确定冷吹是否合格，从而得到冷吹阶段的时间；
当冷吹合格后，控制相应吸收塔均压设定时间后进入待机阶段；
在待机阶段，获取实时露点温度并与露点温度阈值比较，以确定待机阶段是否结束，若结束则重新进入吸附阶段。
此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
实施例三
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法中的步骤。
实施例四
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法中的步骤。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法，其特征在于，包括：
控制电厂压缩空气净化设备中的吸收塔轮流进入吸附阶段；其中，吸附阶段在整个控制周期的前半周期；
在整个控制周期的后半周期中，在加热再生阶段中，获取实时再生温度并与再生温度阈值比较，以确定再生是否合格，从而得到加热再生阶段的时间；
当再生合格后，控制相应吸收塔进入冷吹阶段，获取实时冷吹温度并与冷吹温度阈值比较，以确定冷吹是否合格，从而得到冷吹阶段的时间；
当冷吹合格后，控制相应吸收塔均压设定时间后进入待机阶段；
在待机阶段，获取实时露点温度并与露点温度阈值比较，以确定待机阶段是否结束，若结束则重新进入吸附阶段。
2.如权利要求1所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法，其特征在于，所述控制周期的最大值的确定过程为：
实时获取电厂压缩空气净化设备的吸附器入口的进气参数；
根据进气参数与吸附性能的预设关系，确定出电厂压缩空气净化设备的最长工作周期时间，即为控制周期的最大值。
3.如权利要求2所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法，其特征在于，所述进气参数包括进气温度和进气压力。
4.如权利要求3所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法，其特征在于，电厂压缩空气净化设备的最长工作周期时间为空气净化设备额定周期工作时间、吸附器进口温度修正系数和吸附器进气压力系数的三者的乘积；
吸附器进口温度修正系数由吸附器入口的进气温度决定；
吸附器进口进气压力修正系数由吸附器入口的进气压力决定。
5.如权利要求1所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法，其特征在于，在加热再生阶段，当再生温度不小于再生温度阈值时，判断再生合格，控制相应吸收塔轮进入冷吹阶段。
6.如权利要求1所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法，其特征在于，在冷吹阶段，当冷吹温度不大于冷吹温度阈值时，判断冷吹合格，控制相应吸收塔轮进入均压阶段。
7.如权利要求1所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法，其特征在于，在待机阶段，当露点温度不大于露点温度阈值时，判断待机结束，控制相应吸收塔轮进入吸附阶段。
8.一种电厂压缩空气净化设备智能物联控制系统，其特征在于，包括：
前半周期控制模块，其用于控制电厂压缩空气净化设备中的吸收塔轮流进入吸附阶段；其中，吸附阶段在整个控制周期的前半周期；
后半周期控制模块，其用于：
在整个控制周期的后半周期中，在加热再生阶段中，获取实时再生温度并与再生温度阈值比较，以确定再生是否合格，从而得到加热再生阶段的时间；
当再生合格后，控制相应吸收塔进入冷吹阶段，获取实时冷吹温度并与冷吹温度阈值比较，以确定冷吹是否合格，从而得到冷吹阶段的时间；
当冷吹合格后，控制相应吸收塔均压设定时间后进入待机阶段；
在待机阶段，获取实时露点温度并与露点温度阈值比较，以确定待机阶段是否结束，若结束则重新进入吸附阶段。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法中的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的电厂压缩空气净化设备智能物联控制方法中的步骤。
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