CN116771711B - 一种磁悬浮风机工作效率优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁悬浮风机工作效率优化方法，本发明涉及磁悬浮风机技术领域，解决了未将对应的耗能参数考虑在内，导致虽然对应风机转速能达到最高，但耗能参数也过高的问题，本发明通过将电磁力逐步提升，记录对应的耗能曲线以及风速曲线，再对耗能曲线进行分析，从所选取的耗能平稳段内确认所对应的电磁力区间，再从电磁力区间内选取风速区间，将风速参数与耗能参数进行结合分析，保障耗能参数最为平稳状态下，保障风速能达到最佳，确定对应的最佳的电磁力区间，采用此种方式依次进行处理，从其中依次分析对应的参数，将耗能参数进行充分考虑，保障此风机的工作效率达到最佳状态下，其耗能参数最为平稳，属于最优化状态。

Description

一种磁悬浮风机工作效率优化方法

技术领域

本发明涉及磁悬浮风机技术领域，具体为一种磁悬浮风机工作效率优化方法。

背景技术

磁悬浮鼓风机是一种输送气体的机械设备，其采用磁悬浮轴承、三元流叶轮、高速永磁同步电机、高效变频器调速、智能化监测控制等核心技术，启动时先悬浮后旋转，无摩擦，无需润滑，三元流叶轮与转子直联，传动零损失；

专利申请号为CN113935126B的申请公开了一种磁悬浮风机工作效率优化方法，首先使用CFD测算磁悬浮风机在额定转速Nset下，不同叶轮间隙下，最小的工作流量Q以及对应的叶轮压力P；建立三维坐标系，将每组间隙C、流量Q和叶轮压力P在三维坐标系标定，根据标定的点进行拟合，得到在额定转速下，叶轮间隙C与压力P、流量Q的线性回归方程，将线性回归方程扩展到全转速范围内的通用方程，计算出对应工况下效率最佳的理论叶轮间隙值，由控制器配合位移传感器进行叶轮间隙的调整，以实现能够实施依据压力与流量信号变化改变叶轮的周向悬浮位置，在不发生喘振的前提下，获得最优的工作效率；

磁悬浮风机在进行效率优化过程中，需将对应的电磁力进行提升，但在提升过程中，未将对应的耗能参数考虑在内，导致虽然对应风机转速能达到最高，但耗能参数也过高，其所产生的工作效率并不高，未将耗能参数考虑在内，其优化的效果并不好，并不能达到最佳状态。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种磁悬浮风机工作效率优化方法，解决未将对应的耗能参数考虑在内，导致虽然对应风机转速能达到最高，但耗能参数也过高的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种磁悬浮风机工作效率优化方法，包括以下步骤：

S1、优先确认此磁悬浮风机的正常工作最低磁场力，采用此最低磁场力作为此磁悬浮风机的工作磁场力，使磁悬浮风机在此工作磁场力下进行正常工作；

S2、对工作磁场力进行逐步提高，并同时记录对应磁悬浮风机的实时转速以及耗能参数，后续，根据对应工作磁场力所对应的不同参数，构建实时转速曲线以及耗能参数曲线，具体方式为：

S21、将工作磁场力标记为CL_i，其中i代表不同的磁悬浮风机，每过一秒，使工作磁场力提高Y1，直至工作磁场力提升至极限值时停止，其中极限值和Y1均为预设值；

S22、工作磁场力在逐步提高过程中，记录对应磁悬浮风机的实时转速以及耗能参数，根据不同磁场力所对应的不同参数，建立对应磁悬浮风机的实时转速曲线以及耗能参数曲线，其中，磁场力为横向坐标轴，实时转速值或耗能参数为竖向坐标轴，确认二维坐标系内指定的点位，再将点位相连，确认对应的实时转速曲线以及耗能参数曲线；

S3、从所构建的实时转速曲线以及耗能参数曲线内，优先对耗能参数曲线进行分析，锁定耗能平稳段，再根据耗能平稳段所对应的电磁力锁定实时转速曲线的实时转速段，再将耗能平稳段与实时转速段进行合并分析，确定最佳电磁力区间，最佳方式为：

S31、提取耗能参数曲线，对曲线内部每个相邻点位之间的趋势参数进行确认，其中趋势参数=相邻点位的耗能参数差值÷相邻点位的电磁力差值，并将所确认的若干个趋势参数标记为QS_k,其中k代表不同的趋势参数；

S32、将趋势参数QS_k与预设参数YS进行比对，其中YS为预设值，分析趋势参数QS_k是否满足QS_k＞YS，若满足，则无需进行任何处理，若不满足，将对应的趋势参数标定为平稳参数，将处于平稳参数线段两端的端值进行确认，确认对应的耗能平稳区间；

S33、根据所确认的耗能平稳区间，确认对应的电磁力区间，后续，根据电磁力区间的端值，从实时转速曲线内锁定对应的风速区间；

S34、从风速区间内选定最大值以及最小值，并将最大值标记为FS_imax，将最小值标记为FS_imin，再将最大值FS_imax与耗能参数区间对应的参数进行确认，将所确认的耗能参数标记为HN_i，采用FS_imax÷HN_i=CL_imax得到最大值处理参CL_imax，再采用相同的方式：FS_imin÷NN_i=CL_imin得到最小值处理参CL_imin，其中NN_i为FS_imin所对应的耗能参数，将最大值处理参CL_imax与最小值处理参CL_imin进行均值处理，得到此风速区间的标准值；

S35、再采用步骤S34相同的方式依次对其他风速区间的标准值进行确认，从若干个标准值内，选定最大值，并将最大值所对应的风速区间标定为标佳区间，并将对应的电磁力标定为最佳电磁力区间；

S4、从所确认的最佳电磁力区间内，依次选用此区间内不同的电磁力进行周期测试处理，并对磁悬浮风机所产生的转速数值进行记录，并生成波形记录曲线，再将所记录的波形记录曲线进行下一步处理，具体方式为：

S41、从最佳电磁力区间内，从最小值始逐步依次选用对应的电磁力直至最大值时止，将所选用的电磁力运行指定周期T，其中T为预设值；

S42、对周期T内所产生的转速数值进行记录，并按照时间的具体走向以及所对应的不同转速数值，构建对应的波形记录曲线；

S5、将波形记录曲线按照内部的波动形式，将不同的波形记录曲线划分为波动曲线和无波动曲线，具体方式为：

确认对应的波形记录曲线内是否存在转折点位：若存在转折点，则判定此转折点位两端线段的走向趋势是否一致，若一致，则将此波形记录曲线划分为无波动曲线，若不一致，则将此波形记录曲线划分为波动曲线；

若不存在对应的转折点，将对应的波形记录曲线划分为无波动曲；

S6、对若干个无波动曲线内选取最大风速值，将其作为此无波动曲线的标准参，再对若干个波动曲线内确认波动差值，优先根据波动差值，筛分部分波动曲线，保留部分，再进行综合分析，确认最佳电磁力点位，具体方式为：

S61、从若干个波动曲线内，确认相邻波动点之间的间距转速差值，其间距转速差值为正值，并选取若干个间距转速差值的最大值，将最大值标记为ZS_t，其中t代表不同的波动曲线，将ZS_t与预设参数SY进行比对，分析ZS_t是否满足ZS_t＞SY，若满足，将对应的波动曲线进行剔除，若不满足，保留对应的波动曲线；

S62、从所保留的波动曲线内选取转速最大值，并将所选取的转速最大值标记为此波动曲线的标准参；

S63、将波动曲线的标准参以及无波动曲线的标准参进行确认，从若干个标准参内，选定最大值，将所选取的曲线标定为最佳曲线，并同时确认对应的电磁力，将其作为最佳电磁力点位。

有益效果

本发明提供了一种磁悬浮风机工作效率优化方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

本发明通过将电磁力逐步提升，记录对应的耗能曲线以及风速曲线，再对耗能曲线进行分析，选定平稳段，从所选取的耗能平稳段内，确认所对应的电磁力区间，再从电磁力区间内选取对应的风速区间，将风速参数与耗能参数进行结合分析，保障耗能参数最为平稳状态下，保障风速能达到最佳，从而确定对应的最佳的电磁力区间；

再从电磁力区间内依次确认对应的电磁力，再选用此区间内不同的电磁力进行周期测试处理，并对磁悬浮风机所产生的转速数值进行记录，并生成波形记录曲线，后续剔除部分的剧烈波动曲线，从所保留的波动曲线内选取转速最大值，再确认对应的电磁力，将其作为最佳的电磁力，采用此种方式依次进行处理，从其中依次分析对应的参数，将耗能参数进行充分考虑，保障此风机的工作效率达到最佳状态下，其耗能参数最为平稳，属于最优化状态，以此提升磁悬浮风机工作效率的整体优化效果。

附图说明

图1为本发明方法流程示意图。

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。

实施例一

请参阅图1，本申请提供了一种磁悬浮风机工作效率优化方法，包括以下步骤：

S1、优先确认此磁悬浮风机的正常工作最低磁场力，采用此最低磁场力作为此磁悬浮风机的工作磁场力，使磁悬浮风机在此工作磁场力下进行正常工作，具体的，磁悬浮风机在进行工作过程中，优先根据所确定的电磁力，对风机内部的电磁场强弱进行控制，根据永磁体以及电磁体的相互配合，带动所悬浮的风机转子进行转动，风机转子在转动过程中，便可带动扇叶产生风力，使磁悬浮风机进行鼓风；

S2、对工作磁场力进行逐步提高，并同时记录对应磁悬浮风机的实时转速以及耗能参数，后续，根据对应工作磁场力所对应的不同参数，构建实时转速曲线以及耗能参数曲线：

S21、将工作磁场力标记为CL_i，其中i代表不同的磁悬浮风机，每过一秒，使工作磁场力提高Y1，直至工作磁场力提升至极限值时停止，其中极限值和Y1均为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定，使工作磁场力逐步提高，例：间隔时长为1秒时，工作磁场力提升至CL_i+Y1，间隔时长为2秒时，工作磁场力提升至CL_i+2Y1，以此类推，使工作磁场力逐步提升；

S22、工作磁场力在逐步提高过程中，记录对应磁悬浮风机的实时转速以及耗能参数，根据不同磁场力所对应的不同参数，建立对应磁悬浮风机的实时转速曲线以及耗能参数曲线，其中，磁场力为横向坐标轴，实时转速值或耗能参数为竖向坐标轴，确认二维坐标系内指定的点位，再将点位相连，确认对应的实时转速曲线以及耗能参数曲线，例：所构建的曲线均为对应磁悬浮风机的正常工作曲线，故选取过程中，要选用正常工作的磁悬浮风机，若对应的风机工作不正常，在进行后续分析时，所分析的结果也不准确，故选用时，需提前确认此类磁悬浮风机工作正常，内部器件均可正常运行，不存在器件损坏或老化的情况；

S3、从所构建的实时转速曲线以及耗能参数曲线内，优先对耗能参数曲线进行分析，锁定耗能平稳段，再根据耗能平稳段所对应的电磁力锁定实时转速曲线的实时转速段，再将耗能平稳段与实时转速段进行合并分析，确定最佳电磁力区间，其中，确定最佳电磁力区间的最佳方式为：

S31、提取耗能参数曲线，对曲线内部每个相邻点位之间的趋势参数进行确认，其中趋势参数=相邻点位的耗能参数差值÷相邻点位的电磁力差值，其中相邻点位的耗能参数差值为后一点位的耗能参数减去前一点位的耗能参数，并将所确认的若干个趋势参数标记为QS_k,其中k代表不同的趋势参数；

S32、将趋势参数QS_k与预设参数YS进行比对，其中YS为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定，分析趋势参数QS_k是否满足QS_k＞YS，若满足，则无需进行任何处理，若不满足，将对应的趋势参数标定为平稳参数，将处于平稳参数线段两端的端值进行确认，确认对应的耗能平稳区间；

S33、根据所确认的耗能平稳区间，确认对应的电磁力区间，后续，根据电磁力区间的端值，从实时转速曲线内锁定对应的风速区间；

S34、从风速区间内选定最大值以及最小值，并将最大值标记为FS_imax，将最小值标记为FS_imin，再将最大值FS_imax与耗能参数区间对应的参数进行确认，将所确认的耗能参数标记为HN_i，采用FS_imax÷HN_i=CL_imax得到最大值处理参CL_imax，再采用相同的方式：FS_imin÷NN_i=CL_imin得到最小值处理参CL_imin，其中NN_i为FS_imin所对应的耗能参数，将最大值处理参CL_imax与最小值处理参CL_imin进行均值处理，得到此风速区间的标准值；

S35、再采用步骤S34相同的方式依次对其他风速区间的标准值进行确认，从若干个标准值内，选定最大值，并将最大值所对应的风速区间标定为标佳区间，并将对应的电磁力标定为最佳电磁力区间；

具体的，根据电磁力与耗能参数和风速之间的相互关联关系，优先在电磁力爬升时，其耗能参数趋于平稳时，代表在此爬升状态下，其对应的耗能参数并未进行过于明显的增长，那么此类数值便就是能耗平稳的区间，此种情况下，能耗数值未进行增长，但电磁力得到了上升，风速得到了加强，就是能源所用最少，其效率最大化，所产生的效果较好，再从其中确认对应的区间，根据所确认的区间，确认对应电磁力所对应的风速区间，再将风速区间内确定最大值以及最小值，将风速与耗能参数进行结合分析处理，便可确认其比对值，故，耗能参数最小，风速最大化，那么此类数值便会很高，代表此参数最佳，通过依次筛选分析，便可从其中确认数值最好的一组区间，并将所确认的电磁力标定为标佳电磁力区间；

结合实际应用场景分析，在正常应用过程中，并不是电磁力过大，所造成的风速越高，其工作效率就会越高，其耗损的能源损耗也过高，就算工作效率高，所产生的效果也不好，得不偿失，故在进行综合分析是，如何使工作效率提升至最高，同时对能源损耗进行控制，使数值最优化，从而提升整个系统的使用效果；

S4、从所确认的最佳电磁力区间内，依次选用此区间内不同的电磁力进行周期测试处理，并对磁悬浮风机所产生的转速数值进行记录，并生成波形记录曲线，再将所记录的波形记录曲线进行下一步处理，其中，生成波形记录曲线的具体方式为：

S41、从最佳电磁力区间内，从最小值始逐步依次选用对应的电磁力直至最大值时止，将所选用的电磁力运行指定周期T，其中T为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定，且T一般取值3min；

S42、对周期T内所产生的转速数值进行记录，并按照时间的具体走向以及所对应的不同转速数值，构建对应的波形记录曲线，具体的，每个电磁力均运行一定的周期T，对周期T内所产生的转速数值进行记录，并生成对应的波形，其中点位选取在对应的二维坐标系内，再将点位相连，便可确认对应的波形记录曲线；

S5、将波形记录曲线按照内部的波动形式，将不同的波形记录曲线划分为波动曲线和无波动曲线，其中，进行划分的具体方式为：

S51、确认对应的波形记录曲线内是否存在转折点位；

S511、若存在转折点，则判定此转折点位两端线段的走向趋势是否一致，若一致，则将此波形记录曲线划分为无波动曲线，若不一致，则将此波形记录曲线划分为波动曲线；

S512、若不存在对应的转折点，将对应的波形记录曲线划分为无波动曲线；

S6、对若干个无波动曲线内选取最大风速值，将其作为此无波动曲线的标准参，再对若干个波动曲线内确认波动差值，优先根据波动差值，筛分部分波动曲线，保留部分，再进行综合分析，确认最佳电磁力点位，其中，进行综合分析的具体方式为：

S61、从若干个波动曲线内，确认相邻波动点之间的间距转速差值，其间距转速差值为正值，并选取若干个间距转速差值的最大值，将最大值标记为ZS_t，其中t代表不同的波动曲线，将ZS_t与预设参数SY进行比对，分析ZS_t是否满足ZS_t＞SY，若满足，将对应的波动曲线进行剔除，若不满足，保留对应的波动曲线，具体的，波动曲线，内部的波动过于剧烈时，代表此电磁力在使用时，并不能达到更好的使用效果，会导致对应风机在转动过程中，转速波动过于剧烈，会影响对应风机的正常使用，故，此种电磁力参数不建议采用；

S62、从所保留的波动曲线内选取转速最大值，并将所选取的转速最大值标记为此波动曲线的标准参；

S63、将波动曲线的标准参以及无波动曲线的标准参进行确认，从若干个标准参内，选定最大值，将所选取的曲线标定为最佳曲线，并同时确认对应的电磁力，将其作为最佳电磁力点位；

在此区间内，所确认的转速波动曲线中，可通过内部所出现的最大值进行比对，其数值最大时，便代表对应的电磁力所产生的效果最好，那么采用此电磁力进行工作时，便能使磁悬浮风机的工作效率达到最优状态，完成对磁悬浮风机的工作效率优化处理工作。

上述公式中的部分数据均是去其纲量进行数值计算，同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。

Claims (6)

1.一种磁悬浮风机工作效率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、优先确认此磁悬浮风机的正常工作最低磁场力，采用此最低磁场力作为此磁悬浮风机的工作磁场力，使磁悬浮风机在此工作磁场力下进行正常工作；

S2、对工作磁场力进行逐步提高，并同时记录对应磁悬浮风机的实时转速以及耗能参数，后续，根据对应工作磁场力所对应的不同参数，构建实时转速曲线以及耗能参数曲线；

S3、从所构建的实时转速曲线以及耗能参数曲线内，优先对耗能参数曲线进行分析，锁定耗能平稳段，再根据耗能平稳段所对应的电磁力锁定实时转速曲线的实时转速段，再将耗能平稳段与实时转速段进行合并分析，确定最佳电磁力区间；

S4、从所确认的最佳电磁力区间内，依次选用此区间内不同的电磁力进行周期测试处理，并对磁悬浮风机所产生的转速数值进行记录，并生成波形记录曲线，再将所记录的波形记录曲线进行下一步处理；

S5、将波形记录曲线按照内部的波动形式，将不同的波形记录曲线划分为波动曲线和无波动曲线；

S6、对若干个无波动曲线内选取最大风速值，将其作为此无波动曲线的标准参，再对若干个波动曲线内确认波动差值，优先根据波动差值，筛分部分波动曲线，保留部分，再进行综合分析，确认最佳电磁力点位。

2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮风机工作效率优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，构建实时转速曲线以及耗能参数曲线的具体方式为：

S21、将工作磁场力标记为CL_i，其中i代表不同的磁悬浮风机，每过一秒，使工作磁场力提高Y1，直至工作磁场力提升至极限值时停止，其中极限值和Y1均为预设值；

S22、工作磁场力在逐步提高过程中，记录对应磁悬浮风机的实时转速以及耗能参数，根据不同磁场力所对应的不同参数，建立对应磁悬浮风机的实时转速曲线以及耗能参数曲线，其中，磁场力为横向坐标轴，实时转速值或耗能参数为竖向坐标轴，确认二维坐标系内指定的点位，再将点位相连，确认对应的实时转速曲线以及耗能参数曲线。

3.根据权利要求1所述的一种磁悬浮风机工作效率优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，确定最佳电磁力区间的最佳方式为：

S31、提取耗能参数曲线，对曲线内部每个相邻点位之间的趋势参数进行确认，其中趋势参数=相邻点位的耗能参数差值÷相邻点位的电磁力差值，并将所确认的若干个趋势参数标记为QS_k,其中k代表不同的趋势参数；

S32、将趋势参数QS_k与预设参数YS进行比对，其中YS为预设值，分析趋势参数QS_k是否满足QS_k＞YS，若满足，则无需进行任何处理，若不满足，将对应的趋势参数标定为平稳参数，将处于平稳参数线段两端的端值进行确认，确认对应的耗能平稳区间；

S33、根据所确认的耗能平稳区间，确认对应的电磁力区间，后续，根据电磁力区间的端值，从实时转速曲线内锁定对应的风速区间；

S34、从风速区间内选定最大值以及最小值，并将最大值标记为FS_imax，将最小值标记为FS_imin，再将最大值FS_imax与耗能参数区间对应的参数进行确认，将所确认的耗能参数标记为HN_i，采用FS_imax÷HN_i=CL_imax得到最大值处理参CL_imax，再采用相同的方式：FS_imin÷NN_i=CL_imin得到最小值处理参CL_imin，其中NN_i为FS_imin所对应的耗能参数，将最大值处理参CL_imax与最小值处理参CL_imin进行均值处理，得到此风速区间的标准值；

S35、再采用步骤S34相同的方式依次对其他风速区间的标准值进行确认，从若干个标准值内，选定最大值，并将最大值所对应的风速区间标定为标佳区间，并将对应的电磁力标定为最佳电磁力区间。

4.根据权利要求1所述的一种磁悬浮风机工作效率优化方法，其特征在于，所述步骤S4中，生成波形记录曲线的具体方式为：

S41、从最佳电磁力区间内，从最小值始逐步依次选用对应的电磁力直至最大值时止，将所选用的电磁力运行指定周期T，其中T为预设值；

S42、对周期T内所产生的转速数值进行记录，并按照时间的具体走向以及所对应的不同转速数值，构建对应的波形记录曲线。

5.根据权利要求1所述的一种磁悬浮风机工作效率优化方法，其特征在于，所述步骤S5中，将不同的波形记录曲线划分为波动曲线和无波动曲线的具体方式为：

确认对应的波形记录曲线内是否存在转折点位：若存在转折点，则判定此转折点位两端线段的走向趋势是否一致，若一致，则将此波形记录曲线划分为无波动曲线，若不一致，则将此波形记录曲线划分为波动曲线；

若不存在对应的转折点，将对应的波形记录曲线划分为无波动曲线。

6.根据权利要求1所述的一种磁悬浮风机工作效率优化方法，其特征在于，所述步骤S6中，进行综合分析的具体方式为：

S61、从若干个波动曲线内，确认相邻波动点之间的间距转速差值，其间距转速差值为正值，并选取若干个间距转速差值的最大值，将最大值标记为ZS_t，其中t代表不同的波动曲线，将ZS_t与预设参数SY进行比对，分析ZS_t是否满足ZS_t＞SY，若满足，将对应的波动曲线进行剔除，若不满足，保留对应的波动曲线；

S62、从所保留的波动曲线内选取转速最大值，并将所选取的转速最大值标记为此波动曲线的标准参；

S63、将波动曲线的标准参以及无波动曲线的标准参进行确认，从若干个标准参内，选定最大值，将所选取的曲线标定为最佳曲线，并同时确认对应的电磁力，将其作为最佳电磁力点位。