CN117234071A - 一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业公用工程系统、工业信息化领域,尤其涉及一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法与装置,其中,方法包括:通过自动化仪表测得循环水系统的历史运行参数和当前运行参数,基于历史运行参数得到动态调稳区间和稳态调优区间;基于优化软件平台预设定的优化调控模型,对循环水系统的当前运行参数进行处理,得到优化调控结果,将所述优化调控结果发送至终端控制器;终端控制器根据所述优化调控结果,控制执行设备使循环水系统的当前运行参数达到所述稳态调优区间。其有益效果是,该系统联动控制风机、水泵的运行工况,达到了对循环水系统进行精细化管理,以节能状态运行,从而优化能源浪费问题。
Description
技术领域
本发明涉及工业公用工程系统、工业信息化领域,尤其涉及一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法与装置。
背景技术
水凭借其高比热容和高热传导的优良性能,可以吸收并存储大量的能量而不显著改变自身温度,使得水在许多工艺应用中成为理想的蓄热介质,广泛用于多种热交换过程。工艺生产部分环节积聚大量的热量,可能对生产流程、机械设备或产品质量等都会产生重要的不良影响,为解决此类问题,需引入循环水系统,以提供足够的冷量从而平衡多余的热量。使用过的水经降温或其余处理后再次利用于相同生产过程的系统,经冷却处理充分降温后的循环水通过换热设备将冷量传递至运行设备,同时携带多余热量再次冷却处理环节,循环往复,为工艺生产维持能量来源,并最大限度地减少对外部水源的需求。
然而,目前面向于工业循环水的节能技术通常是针对系统局部设备并采用单一技术进行优化调度的,但是工艺系统往往具有多耦合、非线性等特点,各回路之间相互关联、分别影响,仅依靠单回路的闭环控制可降低的能耗幅度极为有限,投入与产出关系较难实现高收益。由于操作人员管控不当或监管缺位,手动调控的运行模式因反应弧度与人为判断的时间滞后,容易缺少精准控制与实时优化,往往无法将用能装置及辅助设备的参数调整至生产运行的节能状态,仅能满足当前工艺要求,无法适应末端多工况运行。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足,本发明提供一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法与装置,其解决了无法实时适应末端功能需求、无法将用能装置及辅助设备的参数调整至生产运行的节能状态的技术问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
第一方面,本发明实施例提供一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法,所述循环水系统包括:自动化仪表、优化软件平台、数据库服务器、终端控制器和执行设备,所述方法包括:
S1、通过自动化仪表测得循环水系统的历史运行参数和当前运行参数,基于历史运行参数得到动态调稳区间和稳态调优区间;
S2、基于优化软件平台预设定的优化调控模型,对循环水系统的当前运行参数进行处理,得到优化调控结果,将所述优化调控结果发送至终端控制器;
S3、终端控制器根据所述优化调控结果,控制执行设备使循环水系统的当前运行参数达到所述稳态调优区间。
可选地,所述S1包括:
循环水系统通过所述自动化仪表对水泵和风机的历史运行参数进行采集,记录在数据库服务器当中,根据历史运行参数,得到动态调稳区间和稳态调优区间;
所述动态调稳区间包括:循环水系统供水温度的温度调稳区间和压力调稳区间;
所述温度调稳区间以循环水系统历史稳定工况下的温度下限与温度上限为边界;
所述压力调稳区间以循环水系统历史稳定工况下的压力下限与压力上限为边界;
所述稳态调优区间包括:循环水系统供水温度的温度调优区间和压力调优区间;
所述温度调优区间以历史循环水系统历史稳定工况下的温度上下限均值与温度上限为边界;
所述压力调优区间以循环水系统历史稳定工况下的压力下限与压力上下限均值为边界;
所述自动化仪表对水泵和风机的当前运行参数进行采集,实时记录在数据库服务器中;
所述自动化仪表包括:温度变送器、压力变送器和变频器;
所述历史运行参数包括:数据库服务器在的历史温度值集合和历史压力值集合;
所述当前运行参数包括:自动化仪表测得的当前温度值、当前压力值和当前频率值。
可选地,所述优化调控模型包括:风机计算模型和水泵计算模型;
所述风机计算模型包括:
冷却塔风机换热过程数学模型为:
;
其中,G为空气流量,kg/h;hout为冷却塔出口空气焓值;hin为冷却塔进口空气焓值;mw为循环冷却水的质量流量,kg/h;Cp为循环冷却水的比热容,kJ/kg℃;Tin为循环冷却水进口温度;Tout为循环冷却水出口温度,℃;
冷却塔变频风机功率与频率的三次方模型为:
;
其中,Pf为冷却塔风机运行的实际功率,kW;Pf,e为冷却塔风机运行的额定功率;ff为冷却塔风机运行的实际频率,Hz;ff,e为冷却塔风机运行的额定频率,Hz;a0、a1、a2、a3为拟合数据;
所述水泵计算模型包括:
变频水泵频率与流量的线性模型:
;
其中,Qw为循环水泵运行的实际流量,m3/h;Qw,e为循环水泵运行的额定流量;fw为循环水泵运行的实际频率,Hz;fw,e为循环水泵运行的额定频率,Hz;b0、b1为拟合数据;
变频水泵频率与扬程的二次方模型:
;
其中,Hw为循环水泵运行的实际扬程;Hw,e为循环水泵运行的额定扬程,bar;c0、c1、c2为拟合数据;
变频水泵功率与频率的三次方模型:
;
其中,Pw为循环水泵运行的实际功率,kW;Pw,e为循环水泵运行的额定功率,kW;d0、d1、d2、d3为拟合数据;
所述优化调控结果为:以单位降温的耗电量为指标,对风机启停顺序的第一控制指令;以单位扬程的耗电量为指标,对水泵启停排序的第二控制指令。
可选地,所述S2包括:
优化软件平台获取当前运行参数、动态调稳区间和稳态调优区间,基于预设定的优化软件模型,得到优化调控结果。
可选地,所述S3包括:
终端控制器对所述优化调控结果进行识别,将所述优化调控结果转化为模拟信号与数字信号,发送至执行设备;
若当前运行参数中的温度值不在所述温度调稳区间内,以单位降温的耗电量由低到高,按照控制风机变频风机的启停与频率调整、双速风机启停的顺序进行排序,动态调控当前运行参数中温度值至温度调稳区间,再通过变频器调整变频风机第一预设频率值,稳态调控处于温度调稳区间内的温度值至温度调优区间;
若当前运行参数中的温度值处于温度调稳区间内,通过变频器调整变频风机第一预设频率值,稳态调控处于温度调稳区间内的温度值至温度调优区间;
若当前运行参数中的压力值不在所述压力调稳区间内,以单位扬程的耗电量由低到高对水泵进行排序,控制水泵的启停与频率调整,动态调控当前运行参数中的压力值至压力调稳区间,再通过变频器调整变频水泵第二预设频率值,稳态调控处于压力调稳区间内的压力至温度调优区间;
若当前运行参数中的压力值处于压力调稳区间内,通过变频器调整变频水泵第二预设频率值,稳态调控处于压力调稳区间内的压力值至压力调优区间;
所述执行设备为风机和水泵;
终端控制器设置自动运行开关,包括:自动控制模式和现场控制模式。
可选地,所述S3还包括:
将处于稳态调优区间内的当前运行参数,写入到数据库服务器中,得到新的历史运行参数。
可选地,所述方法还包括:
优化软件平台基于优化调控模型产生的优化调控结果进行结果展示,于终端控制器对执行设备的情况进行可视化呈现,若存在异常情况,将自动控制模式调整至现场控制模式;
所述结果展示为计算过程输出数据以及历史变化趋势;
所述可视化呈现包括:工艺流程、系统运行现状、实时参数、故障情况,以及历史运行参数查询窗口。
第二方面,本发明实施例提供一种基于温压控制的循环水系统节能装置,所述装置包括:
实时数据采集模块,系统集成自动化仪表与数据库服务器对循环水系统当前运行参数进行采集存储,获取实时状态信息,记录历史运行参数;
数据存储传输模块,将实时采集的当前运行参数写入终端控制器,终端控制器判断回路接收的优化调控结果,将其传递至执行设备;
优化分析计算模块,通过四分位数法和箱线图找出由于数据传输错误,设备故障的原因引起的异常值,利用线性回归模型对空值以及异常值进行处理,加载大数据优化软件平台,使用编程语言编写算法模型模块,针对各个环节的功能模型进行开发,以实现计算的可行性;
动作执行反馈模块,通过计算程序获取优化调控模型产生的优化调控结果,并将优化调控结果回写至终端控制器,对执行设备进行实际动作,保证流程执行到位,闭环动态响应流程;
人机交互展示模块,将算法模型模块得到的优化数据整合为循环水运行策略,可视化呈现在展示平台。
第三方面,本发明实施例还提供一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器中存储计算机程序,所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时执行上述第一方面所述的一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法。
(三)有益效果
本发明的有益效果是:本发明的一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法与装置,由于采用大数据优化控制软件和智能控制算法模型,相对于现有技术而言,其可以对集成信息进行实时优化计算,通过实时数据库与DCS控制系统的自动化技术使执行机构动态响应计算结果,联动控制风机、水泵的运行工况,达到了对循环水系统进行精细化管理,以节能状态运行,从而优化能源浪费问题。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法示意图;
图2为数据网络传输架构示意图;
图3为循环水系统的工艺流程示意图;
图4为InplantIBD软件优化计算模型示意图;
图5为循环水系统优化计算结果展示平台示意图;
图6为循环水系统节能优化控制策略示意图;
图7为循环水系统工艺设备流程示意图;
图8为InplantIBD软件优化计算结果展示平台示意图;
图9为循环水出水压力变化趋势示意图;
图10为DCS‘实施监控’软件主页面示意图;
图11为本发明实施例二提供的一种基于温压控制的循环水系统节能优化设备示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面结合附图,通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
本发明实施例提出的基于温压控制的循环水系统节能优化方法与装置,通过历史运行数据确定参数调稳区间,根据参数调控频率确定循环水系统的节能功率,将生产末段出口冷却水经循环水系统处理达到参数调稳区间,实现精准控制与实时优化,达到节能效果。
为了更好的理解上述技术方案,下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例一
本实施例提供一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法,该方法执行主体可为任意计算机设备,其主要用于提高循环水系统的操作灵活性、降低循环水系统的能耗,从而实现循环水系统的精细化运行管理,如图1所示,本实施例的方法可包括下述步骤:
步骤S1、通过自动化仪表测得循环水系统的历史运行参数和当前运行参数,基于历史运行参数得到动态调稳区间和稳态调优区间。
举例来说,循环水回水自生产末段,通过温度变送器测出循环水的当前温度值,并将其存入到数据库服务器当中,根据存储在数据库服务器中的历史温度值集合,得到温度调稳区间和温度调优区间;通过压力变送器测出循环水的当前压力值,并将其存入到数据库服务器当中,根据存储在数据库服务器中的历史压力值集合,得到压力调稳区间和压力调优区间。
所述自动化仪表包括:温度变送器、压力变送器和变频器。
所述动态调稳区间包括:循环水系统供水温度的温度调稳区间和压力调稳区间。
所述稳态调优区间包括:循环水系统供水温度的温度调优区间和压力调优区间。
所述历史运行参数包括:数据库服务器在的历史温度值集合和历史压力值集合。
所述当前运行参数包括:自动化仪表测得的当前温度值、当前压力值和当前频率值。
其中,温度调稳区间以循环水系统历史稳定工况下的温度下限与温度上限为边界,温度调优区间以历史循环水系统历史稳定工况下的温度上下限均值与温度上限为边界,压力调稳区间以循环水系统历史稳定工况下的压力下限与压力上限为边界,压力调优区间以循环水系统历史稳定工况下的压力下限与压力上下限均值为边界。
循环水系统未安装流量仪表,将流入生产末端的循环水的出口压力近似转化为流量信号,用于判断循环水的供应量。
将动态调稳区间和稳态调优区间存储在数据库服务器当中。
通过双绞线电缆将实时采集的当前运行参数写入DCS控制系统。通过过程控制网将采集到的当前运行参数写入OPC服务器、工程师站、操作站,转由OPC服务器通过OPC通讯协议将当前运行参数读写至APC服务器。
通过InplantIBD制冷优化软件接通APC服务器与优化服务器,将当前运行参数存入软件内置的缓存数据库。经过InplantIBD内置算法计算后,将优化调控结果将回写至DCS控制系统并作为设定值。DCS控制系统判断回路接收信号并将其传递至执行设备,执行相应动作,实现控制过程的有效闭环,该装置数据网络传输架构如图2所示。
所述执行设备为风机和水泵。
步骤S2、基于优化软件平台预设定的优化调控模型,对循环水系统的当前运行参数进行处理,得到优化调控结果,将所述优化调控结果发送至终端控制器。
举例来说,优化软件平台获取当前运行参数、动态调稳区间和稳态调稳区间,通过四分位数法和箱线图找到由于数据传输错误、设备故障等原因引起的异常值,利用线性回归模型对空值以及异常值进行处理,得到可用值,保证数据计算的可靠性。
所述优化软件平台为InplantIBD制冷优化软件。
所述终端控制器为DCS控制系统。
InplantIBD制冷优化软件获取数据库服务器中的当前运行数据、动态调稳区间和稳态调稳区间,使用Python语言根据预设定的优化调控模型进行算法编写,得到优化调控结果,所述循环水系统工艺流程的算法编辑如图3所示。
所述优化调控模型包括:风机计算模型和水泵计算模型。
所述风机计算模型包括:
冷却塔风机换热过程数学模型为:
。
其中,G为空气流量,kg/h;hout为冷却塔出口空气焓值;hin为冷却塔进口空气焓值;mw为循环冷却水的质量流量,kg/h;Cp为循环冷却水的比热容,kJ/kg℃;Tin为循环冷却水进口温度;Tout为循环冷却水出口温度,℃。
冷却塔变频风机功率与频率的三次方模型为:
。
其中,Pf为冷却塔风机运行的实际功率,kW;Pf,e为冷却塔风机运行的额定功率;ff为冷却塔风机运行的实际频率,Hz;ff,e为冷却塔风机运行的额定频率,Hz;a0、a1、a2、a3为拟合数据。
所述水泵计算模型包括:
变频水泵频率与流量的线性模型:
。
其中,Qw为循环水泵运行的实际流量,m3/h;Qw,e为循环水泵运行的额定流量;fw为循环水泵运行的实际频率,Hz;fw,e为循环水泵运行的额定频率,Hz;b0、b1为拟合数据。
变频水泵频率与扬程的二次方模型:
。
其中,Hw为循环水泵运行的实际扬程;Hw,e为循环水泵运行的额定扬程;c0、c1、c2为拟合数据。
变频水泵功率与频率的三次方模型:
。
其中,Pw为循环水泵运行的实际功率,kW;Pw,e为循环水泵运行的额定功率,kW;d0、d1、d2、d3为拟合数据。
所述优化调控结果为:以单位降温的耗电量为指标,对风机启停顺序的第一控制指令;以单位扬程的耗电量为指标,对水泵启停排序的第二控制指令。
整理风机和水泵历史运行参数,通过分析比对与综合寻优,建立各台风机冷却容量与能耗数量的关系,建立各台水泵扬程距离与能耗数量的关系。
使用python语言将前序步骤中整理归纳完成的优化控制方案进行算法转化,算法进行模块化编写,分为数据接入、数据处理、参数整理、优化计算、数据输出共计5个主要模块。将各模块前后有序搭建为完整的先进控制算法模型,由取数模块将实时数据库数据导入模型;由数据处理模块利用线性回归模型对空值、异常值数据进行处理,避免传输过程的数据波动影响计算结果可靠性;由入参处理模块对采集数据进行整理归纳,细化为运行信号、频率信号、报警信号等输出参数,提高数据可读性,便于查找核对;由优化计算模块对预定策略方案进行实时复现,根据入参数据识别动态切换、稳态优化环节,执行相应代码流程输出计算结果;由格式转化环节输出将计算结果转化为可进行标准服务协议传输的数据格式,保证数据的有效回写,InplantIBD制冷优化软件计算模型如图4所示,所述循环水系统优化计算结果如图5所示。
步骤S3、终端控制器根据所述优化调控结果,控制执行设备使循环水系统的当前运行参数达到所述稳态调优区间。
举例来说,DCS控制系统对所述优化调控结果进行识别,将所述优化调控结果转化为模拟信号与数字信号,发送至风机和水泵。
若当前运行参数中的温度值不在所述温度调稳区间内,以单位降温的耗电量由低到高,按照控制风机变频风机的启停与频率调整、双速风机启停的顺序进行排序,动态调控当前运行参数中温度值至温度调稳区间,再通过变频器调整变频风机第一预设频率值,稳态调控处于温度调稳区间内的温度值至温度调优区间。
若当前运行参数中的温度值处于温度调稳区间内,通过变频器调整变频风机第一预设频率值,稳态调控处于温度调稳区间内的温度值至温度调优区间。
若当前运行参数中的压力值不在所述压力调稳区间内,以单位扬程的耗电量由低到高对水泵进行排序,控制水泵的启停与频率调整,动态调控当前运行参数中的压力值至压力调稳区间,再通过变频器调整变频水泵第二预设频率值,稳态调控处于压力调稳区间内的压力至温度调优区间。
若当前运行参数中的压力值处于压力调稳区间内,通过变频器调整变频水泵第二预设频率值,稳态调控处于压力调稳区间内的压力值至压力调优区间。
综合分析温度、压力变量之间的关系,发现温度与压力非独立变量,相互关联耦合,循环水温度高需匹配大扬程提高冷量,冷却温度低需匹配小扬程降低冷量,循环水系统节能优化控制过程如图6所示,风机和水泵的运行流程如图7所示。
将处于稳态调优区间内的当前运行参数,写入到数据库服务器中,得到新的历史运行参数。
DCS控制系统主要硬件部分包含核心控制器,I/0模块、输入输出模块以及保护单元等,优化调控结果回写后,通过核心控制器识别与计算,转化为模拟信号与数字信号,发送至现场设备,实现精准控制。
DCS控制系统设置自动运行开关,由操作人员手动切换自动控制模式和现场控制模式。
InplantIBD制冷优化软件基于优化调控模型产生的优化调控结果进行结果展示,于DCS控制系统对风机和水泵的情况进行可视化呈现,若存在异常情况,将自动控制模式调整至现场控制模式。
所述结果展示为计算过程输出数据以及历史变化趋势。
所述可视化呈现包括:工艺流程、系统运行现状、实时参数、故障情况,以及历史运行参数查询窗口。
为便于操作人员观察系统实际运行工况、判断优化控制系统调控的合理性,也有利于对现场设备故障、通讯失败等异常情况进行切换处理以维护设备的安全运行,形成实时的人机交互关系,需对控制过程进行实时展示。
于InplantIBD制冷优化软件展示基于优化控制模型产生的优化数据结果,数据包括计算过程输出数据以及历史变化趋势,具体展示页面如图8所示,循环水系统出水压力变化趋势如图9所示。
于DCS控制系统对设备现场情况进行可视化呈现,包括工艺流程,系统运行现状、实时参数、故障情况等,同时展示平台可提供历史数据趋势查询窗口,便于操作人员判断现场是否稳定运行,如有需紧急处理的故障信息,一键切换投用按钮,将该人机互动展示平台概括为DCS‘实施监控’软件主页面,具体展示页面如图10所示。
本实施例实时采集循环水系统的温度、压力和频率的信息,通过大数据优化控制软件和智能控制算法模型,对集成信息进行实时优化计算,通过数据库服务器与DCS控制系统的自动化技术使执行设备动态响应计算结果,对循环水系统进行精细化运作管理,从而实现循环水系统在无人值守模式下高效、安全运行,有效降低循环水系统能耗。
实施例二
本实施例提供一种基于温压控制的循环水系统节能优化装置,该优化装置结构如图11所示,该装置主要用于实现实施例一中的方法,包括:
实时数据采集模块,系统集成自动化仪表与数据库服务器对循环水系统当前运行参数进行采集存储,获取实时状态信息,记录历史运行参数。
数据存储传输模块,将实时采集的当前运行参数写入终端控制器,终端控制器判断回路接收的优化调控结果,将其传递至执行设备。
优化分析计算模块,通过四分位数法和箱线图找出由于数据传输错误,设备故障的原因引起的异常值,利用线性回归模型对空值以及异常值进行处理,加载大数据优化软件平台,使用编程语言编写算法模型模块,针对各个环节的功能模型进行开发,以实现计算的可行性。
动作执行反馈模块,通过计算程序获取优化调控模型产生的优化调控结果,并将优化调控结果回写至终端控制器,对执行设备进行实际动作,保证流程执行到位,闭环动态响应流程。
人机交互展示模块,将算法模型模块得到的优化数据整合为循环水运行策略,可视化呈现在展示平台。
本实施例通过循环水系统中各模块间联通运行,提高了循环水系统的操作灵活性、降低了循环水系统的能耗,实现了循环水系统的精细化运行管理。
实施例三
本发明实施例还提出一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储计算机程序,所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时执行上述任意实施例的方法的步骤。
通过对各种数据进行整合统一分析,大大丰富了训练所需的样本集,有效地提高了分类的准确性,并且还提高了处理速度、提高了算法的准确度,对后续循环水系统节能优化的研究具有实质性意义。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连;可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征 “上”或“下”,可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”,可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”,可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述,是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法,其特征在于,所述循环水系统包括:自动化仪表、优化软件平台、数据库服务器、终端控制器和执行设备,所述方法包括:
S1、通过自动化仪表测得循环水系统的历史运行参数和当前运行参数,基于历史运行参数得到动态调稳区间和稳态调优区间;
S2、基于优化软件平台预设定的优化调控模型,对循环水系统的当前运行参数进行处理,得到优化调控结果,将所述优化调控结果发送至终端控制器;
S3、终端控制器根据所述优化调控结果,控制执行设备使循环水系统的当前运行参数达到所述稳态调优区间。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述S1包括:
循环水系统通过所述自动化仪表对水泵和风机的历史运行参数进行采集,记录在数据库服务器当中,根据历史运行参数,得到动态调稳区间和稳态调优区间;
所述动态调稳区间包括:循环水系统供水温度的温度调稳区间和压力调稳区间;
所述温度调稳区间以循环水系统历史稳定工况下的温度下限与温度上限为边界;
所述压力调稳区间以循环水系统历史稳定工况下的压力下限与压力上限为边界;
所述稳态调优区间包括:循环水系统供水温度的温度调优区间和压力调优区间;
所述温度调优区间以历史循环水系统历史稳定工况下的温度上下限均值与温度上限为边界;
所述压力调优区间以循环水系统历史稳定工况下的压力下限与压力上下限均值为边界;
所述自动化仪表对水泵和风机的当前运行参数进行采集,实时记录在数据库服务器中;
所述自动化仪表包括:温度变送器、压力变送器和变频器;
所述历史运行参数包括:数据库服务器在的历史温度值集合和历史压力值集合;
所述当前运行参数包括:自动化仪表测得的当前温度值、当前压力值和当前频率值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述优化调控模型包括:风机计算模型和水泵计算模型;
所述风机计算模型包括:
冷却塔风机换热过程数学模型为:
;
其中,G为空气流量;hout为冷却塔出口空气焓值;hin为冷却塔进口空气焓值;mw为循环冷却水的质量流量;Cp为循环冷却水的比热容;Tin为循环冷却水进口温度;Tout为循环冷却水出口温度;
冷却塔变频风机功率与频率的三次方模型为:
;
其中,Pf为冷却塔风机运行的实际功率;Pf,e为冷却塔风机运行的额定功率;ff为冷却塔风机运行的实际频率;ff,e为冷却塔风机运行的额定频率;a0、a1、a2、a3为拟合数据;
所述水泵计算模型包括:
变频水泵频率与流量的线性模型:
;
其中,Qw为循环水泵运行的实际流量;Qw,e为循环水泵运行的额定流量;fw为循环水泵运行的实际频率;fw,e为循环水泵运行的额定频率;b0、b1为拟合数据;
变频水泵频率与扬程的二次方模型:
;
其中,Hw为循环水泵运行的实际扬程;Hw,e为循环水泵运行的额定扬程;c0、c1、c2为拟合数据;
变频水泵功率与频率的三次方模型:
;
其中,Pw为循环水泵运行的实际功率;Pw,e为循环水泵运行的额定功率;d0、d1、d2、d3为拟合数据;
所述优化调控结果为:以单位降温的耗电量为指标,对风机启停顺序的第一控制指令;以单位扬程的耗电量为指标,对水泵启停排序的第二控制指令。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述S2包括:
优化软件平台获取当前运行参数、动态调稳区间和稳态调优区间,基于预设定的优化软件模型,得到优化调控结果。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述S3包括:
终端控制器对所述优化调控结果进行识别,将所述优化调控结果转化为模拟信号与数字信号,发送至执行设备;
若当前运行参数中的温度值不在所述温度调稳区间内,以单位降温的耗电量由低到高,按照控制风机变频风机的启停与频率调整、双速风机启停的顺序进行排序,动态调控当前运行参数中温度值至温度调稳区间,再通过变频器调整变频风机第一预设频率值,稳态调控处于温度调稳区间内的温度值至温度调优区间;
若当前运行参数中的温度值处于温度调稳区间内,通过变频器调整变频风机第一预设频率值,稳态调控处于温度调稳区间内的温度值至温度调优区间;
若当前运行参数中的压力值不在所述压力调稳区间内,以单位扬程的耗电量由低到高对水泵进行排序,控制水泵的启停与频率调整,动态调控当前运行参数中的压力值至压力调稳区间,再通过变频器调整变频水泵第二预设频率值,稳态调控处于压力调稳区间内的压力至温度调优区间;
若当前运行参数中的压力值处于压力调稳区间内,通过变频器调整变频水泵第二预设频率值,稳态调控处于压力调稳区间内的压力值至压力调优区间;
所述执行设备为风机和水泵;
终端控制器设置自动运行开关,包括:自动控制模式和现场控制模式。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述S3还包括:
将处于稳态调优区间内的当前运行参数,写入到数据库服务器中,得到新的历史运行参数。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
优化软件平台基于优化调控模型产生的优化调控结果进行结果展示,于终端控制器对执行设备的情况进行可视化呈现,若存在异常情况,将自动控制模式调整至现场控制模式;
所述结果展示为计算过程输出数据以及历史变化趋势;
所述可视化呈现包括:工艺流程、系统运行现状、实时参数、故障情况,以及历史运行参数查询窗口。
8.一种基于温压控制的循环水系统节能装置,其特征在于,所述装置包括:
实时数据采集模块,系统集成自动化仪表与数据库服务器对循环水系统当前运行参数进行采集存储,获取实时状态信息,记录历史运行参数;
数据存储传输模块,将实时采集的当前运行参数写入终端控制器,终端控制器判断回路接收的优化调控结果,将其传递至执行设备;
优化分析计算模块,通过四分位数法和箱线图找出由于数据传输错误,设备故障的原因引起的异常值,利用线性回归模型对空值以及异常值进行处理,加载大数据优化软件平台,使用编程语言编写算法模型模块,针对各个环节的功能模型进行开发,以实现计算的可行性;
动作执行反馈模块,通过计算程序获取优化调控模型产生的优化调控结果,并将优化调控结果回写至终端控制器,对执行设备进行实际动作,保证流程执行到位,闭环动态响应流程;
人机交互展示模块,将算法模型模块得到的优化数据整合为循环水运行策略,可视化呈现在展示平台。
9.一种计算机设备,其特征在于,包括存储器和处理器,所述存储器中存储计算机程序,所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时执行上述权利要求1至7任一所述的一种基于温压控制的循环水系统节能优化方法。
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