一种基于变频调速的城市供气方法及系统与流程

本发明属于供气方法驱动技术领域，尤其涉及一种基于变频调速的城市供气方法，同时，还提供一种基于变频调速的城市供气系统。

背景技术：

城市燃气供应系统所属现代词，指的是城市公用事业的组成部分；由气源、输配管网和应用设施三部分组成，城市中供应居民生活和部分供应生产用燃气的工程设施系统，是城市公用事业的组成部分，城市使用燃气代替煤作为燃料，对发展生产、方便居民生活、节约能源、减轻大气污染等都有重要意义，城市燃气供应系统由气源、输配管网和应用设施三部分组成，气源是指人工制气厂或天然气从干线进入城市管网的配气站(又称门站)，输配管网是气源到用户之间的一系列燃气输送、分配和储存设施，包括管网、储气库(站)、储配站和调压室等，应用设施由入户管、燃气表和燃具等组成，现有技术存在由于煤气随时间不同流量变化很大，若不能及时调整会造成煤气压力不稳定，影响使用质量的问题。

技术实现要素：

本发明提供一种基于变频调速的城市供气方法及系统，以解决上述背景技术中提出现有技术存在由于煤气随时间不同流量变化很大，若不能及时调整会造成煤气压力不稳定，影响使用质量的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于变频调速的城市供气方法，包括：

获得供气出口压力并获得变频器的控制频率；

若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率小于变频器调压的上限相应的控制频率，则比例增加供气供气风机转速；

若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率大于等于变频器调压的上限相应的控制频率，则按序启动供气风机并关闭相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；

若供气出口压力大于系统压力给定且变频器的控制频率小于等于变频器调压的下限相应的控制频率，则比例减小供气供气风机转速并打开相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；

若供气出口压力等于系统压力给定，则保持原状态不变。

进一步，所述获得供气出口压力包括对其进行pid优化补偿。

进一步，所述比例增加供气供气风机转速包括比例提高变频器的频率并相应增加供气供气风机转速且相应增大供气压力。

所述比例减小供气供气风机转速包括比例降低变频器的频率并相应减小供气供气风机转速且相应降低供气压力。

进一步，所述供气出口压力和变频器的控制频率分别通过高精度数模转换器获取。

进一步，所述比例减小供气供气风机转速和打开相应泵阀之间具有一延时间隔；

所述按序启动供气风机并关闭相应泵阀之间具有一超前间隔。

进一步，所述变频器调压的上限相应的控制频率和变频器调压的下限相应的控制频率非变频器相应的最大最小频率。

进一步，所述系统压力给定根据实际生产需要和在保证供气质量的最低值上确定。

进一步，所述变频器所配供气风机的功率适合整个系统的调速。

同时，本发明还提供一种基于变频调速的城市供气系统，包括控制器，所述控制器包括供气控制模块；

所述供气控制模块用于获得供气出口压力并获得变频器的控制频率；

若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率小于变频器调压的上限相应的控制频率，则比例增加供气供气风机转速；

若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率大于等于变频器调压的上限相应的控制频率，则按序启动供气风机并关闭相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；

若供气出口压力大于系统压力给定且变频器的控制频率小于等于变频器调压的下限相应的控制频率，则比例减小供气供气风机转速并打开相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；

若供气出口压力等于系统压力给定，则保持原状态不变。

进一步，所述控制器输入输出连接于变频器，所述变频器输出连接于风机组，所述风机组输入输出连接于控制器，风机组供气输出连接于供气出口。

本发明的有益效果为：

1、本专利采用获得供气出口压力并获得变频器的控制频率；若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率小于变频器调压的上限相应的控制频率，则比例增加供气供气风机转速；若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率大于等于变频器调压的上限相应的控制频率，则按序启动供气风机并关闭相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；若供气出口压力大于系统压力给定且变频器的控制频率小于等于变频器调压的下限相应的控制频率，则比例减小供气供气风机转速并打开相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；若供气出口压力等于系统压力给定，则保持原状态不变，由于该自动控制系统的调节过程为，控制器接收母管出口压力信号p，并进行pid优化补偿，同时接收变频器的频率信号f，当p＜po，f＜fm(po为系统压力给定值，fm为变频器调压的上限相应频率信号)时，控制器发出控制信号调节变频器的频率，增加风机转速，增大压力p，当p＜po，f≥fm时，控制器再按序启动风机并打开相应泵阀，同时按设定程序变频调节，保持系统压力稳定。当p＞po，f＞fn(fn为变频器调压的下限相应频率信号)时，控制器发出控制信号调节变频器的频率，减小风机转速，降低压力。当p＞po，f≤fn时，控制器再按序关停风机并关闭相应泵阀，同时按设定程序变频调节，保持系统压力稳定。当p＝po时，系统保持原状态不变，由于传统手动调节母管出口阀开度的方式会引起压力不稳定，甚至喘振，不能保证供气质量，而且存在能量的大量浪费，在调速过程中，由于控制器接收的压力信号p和变频器频率信号f精度较好，可达到0.1％，因此整个系统调节性能非常高，可有效消除喘振，因此，煤气随时间不同流量变化很大的情况下，由于及时调整会造成煤气压力不稳定，提高使用质量。

2、本专利采用所述比例减小供气供气风机转速和打开相应泵阀之间具有一延时间隔，所述按序启动供气风机并关闭相应泵阀之间具有一超前间隔，由于另外，风机的启停顺序已由控制器程序设定，而且在启停风机时，并非同时打开或关闭泵阀，而是有一定延时或超前时间，以保证系统稳定。

3、本专利采用所述变频器调压的上限相应的控制频率和变频器调压的下限相应的控制频率非变频器相应的最大最小频率，由于变频器调压的上限相应的控制频率和变频器调压的下限相应的控制频率，是风机工作在高效区时上下限所对应的变频器的频率，而非变频器最大最小频率，视具体的风机而定，提高了变频器的调整域度。

4、本专利采用所述系统压力给定根据实际生产需要和在保证供气质量的最低值上确定，由于给定压力po可根据生产需要来定，而且po应选定在保证供气质量的最低值上，以利于节能。

5、本专利采用所述变频器所配供气风机的功率适合整个系统的调速，由于在整个系统的设计中，变频器所配风机的功率也应适合整个系统的调速过程，其功率应能与其它风机相配合以实现变压调节过程的稳定连续。

6、本专利同时提供一种基于变频调速的城市供气系统，因此，城市供气系统的负载现在主要是风机，而风机类负载适于变频调速，并且节能显著，因此，变频调速在城市供气系统中推广非常快，但对较复杂的系统，变频调速设计很难取得最佳的效果。本文正是针对这一问题，结合本地气站的变频调速技术改造而进行的研究。该系统以控制器为核心，实现了变频器与多风机的有机配合，抗干扰能力强，节能效率高，供气质量好，并降低了成本。

附图说明

图1是本发明一种基于变频调速的城市供气方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

图中：

s101-获得供气出口压力；

s102-获得变频器的控制频率；

s103-供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率小于变频器调压的上限相应的控制频率；

s104-比例增加供气供气风机转速风机转速；

s105-供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率大于等于变频器调压的上限相应的控制频率；

s106-按序启动供气风机并关闭相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；

s107-供气出口压力大于系统压力给定且变频器的控制频率小于等于变频器调压的下限相应的控制频率；

s108-比例减小供气供气风机转速并打开相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；

s109-供气出口压力等于系统压力给定；

s110-保持原状态不变；

实施例：

本实施例：如图1所示，一种基于变频调速的城市供气方法，包括：获得供气出口压力s101并获得变频器的控制频率s102；

若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率小于变频器调压的上限相应的控制频率s103，则比例增加供气供气风机转速；

若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率大于等于变频器调压的上限相应的控制频率s105，则按序启动供气风机并关闭相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机s106；

若供气出口压力大于系统压力给定且变频器的控制频率小于等于变频器调压的下限相应的控制频率s107，则比例减小供气供气风机转速并打开相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机s108；

若供气出口压力等于系统压力给定s109，则保持原状态不变s110。

由于采用获得供气出口压力并获得变频器的控制频率；若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率小于变频器调压的上限相应的控制频率，则比例增加供气供气风机转速；若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率大于等于变频器调压的上限相应的控制频率，则按序启动供气风机并关闭相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；若供气出口压力大于系统压力给定且变频器的控制频率小于等于变频器调压的下限相应的控制频率，则比例减小供气供气风机转速并打开相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；若供气出口压力等于系统压力给定，则保持原状态不变，由于该自动控制系统的调节过程为，控制器接收母管出口压力信号p，并进行pid优化补偿，同时接收变频器的频率信号f，当p＜po，f＜fm(po为系统压力给定值，fm为变频器调压的上限相应频率信号)时，控制器发出控制信号调节变频器的频率，增加风机转速，增大压力p，当p＜po，f≥fm时，控制器再按序启动风机并打开相应泵阀，同时按设定程序变频调节，保持系统压力稳定。当p＞po，f＞fn(fn为变频器调压的下限相应频率信号)时，控制器发出控制信号调节变频器的频率，减小风机转速，降低压力。当p＞po，f≤fn时，控制器再按序关停风机并关闭相应泵阀，同时按设定程序变频调节，保持系统压力稳定。当p＝po时，系统保持原状态不变，由于传统手动调节母管出口阀开度的方式会引起压力不稳定，甚至喘振，不能保证供气质量，而且存在能量的大量浪费，在调速过程中，由于控制器接收的压力信号p和变频器频率信号f精度较好，可达到0.1％，因此整个系统调节性能非常高，可有效消除喘振，因此，煤气随时间不同流量变化很大的情况下，由于及时调整会造成煤气压力不稳定，提高使用质量。

所述获得供气出口压力s101包括对其进行pid优化补偿。

所述比例增加供气供气风机转速包括比例提高变频器的频率并相应增加供气供气风机转速且相应增大供气压力。

所述比例减小供气供气风机转速包括比例降低变频器的频率并相应减小供气供气风机转速且相应降低供气压力。

所述供气出口压力和变频器的控制频率分别通过高精度数模转换器获取。

所述比例减小供气供气风机转速和打开相应泵阀之间具有一延时间隔；

所述按序启动供气风机并关闭相应泵阀之间具有一超前间隔。

由于采用所述比例减小供气供气风机转速和打开相应泵阀之间具有一延时间隔，所述按序启动供气风机并关闭相应泵阀之间具有一超前间隔，由于另外，风机的启停顺序已由控制器程序设定，而且在启停风机时，并非同时打开或关闭泵阀，而是有一定延时或超前时间，以保证系统稳定。

所述变频器调压的上限相应的控制频率和变频器调压的下限相应的控制频率非变频器相应的最大最小频率。

由于采用所述变频器调压的上限相应的控制频率和变频器调压的下限相应的控制频率非变频器相应的最大最小频率，由于变频器调压的上限相应的控制频率和变频器调压的下限相应的控制频率，是风机工作在高效区时上下限所对应的变频器的频率，而非变频器最大最小频率，视具体的风机而定，提高了变频器的调整域度。

所述系统压力给定根据实际生产需要和在保证供气质量的最低值上确定。

由于采用所述系统压力给定根据实际生产需要和在保证供气质量的最低值上确定，由于给定压力po可根据生产需要来定，而且po应选定在保证供气质量的最低值上，以利于节能。

所述变频器所配供气风机的功率适合整个系统的调速。

一种基于变频调速的城市供气系统，包括控制器，所述控制器包括供气控制模块；

所述供气控制模块用于获得供气出口压力s101并获得变频器的控制频率s102；

若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率小于变频器调压的上限相应的控制频率s103，则比例增加供气供气风机转速；

若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率大于等于变频器调压的上限相应的控制频率s105，则按序启动供气风机并关闭相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机s106；

若供气出口压力大于系统压力给定且变频器的控制频率小于等于变频器调压的下限相应的控制频率s107，则比例减小供气供气风机转速并打开相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机s108；

若供气出口压力等于系统压力给定s109，则保持原状态不变s110。

由于采用所述变频器所配供气风机的功率适合整个系统的调速，由于在整个系统的设计中，变频器所配风机的功率也应适合整个系统的调速过程，其功率应能与其它风机相配合以实现变压调节过程的稳定连续。

所述控制器输入输出连接于变频器，所述变频器输出连接于风机组，所述风机组输入输出连接于控制器，风机组供气输出连接于供气出口。

同时，提供一种基于变频调速的城市供气系统，因此，城市供气系统的负载现在主要是风机，而风机类负载适于变频调速，并且节能显著，因此，变频调速在城市供气系统中推广非常快，但对较复杂的系统，变频调速设计很难取得最佳的效果。本文正是针对这一问题，结合本地气站的变频调速技术改造而进行的研究。该系统以控制器为核心，实现了变频器与多风机的有机配合，抗干扰能力强，节能效率高，供气质量好，并降低了成本。

工作原理：

本专利通过获得供气出口压力并获得变频器的控制频率；若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率小于变频器调压的上限相应的控制频率，则比例增加供气供气风机转速；若供气出口压力小于系统压力给定且变频器的控制频率大于等于变频器调压的上限相应的控制频率，则按序启动供气风机并关闭相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；若供气出口压力大于系统压力给定且变频器的控制频率小于等于变频器调压的下限相应的控制频率，则比例减小供气供气风机转速并打开相应泵阀且按设定程序变频调节供气风机；若供气出口压力等于系统压力给定，则保持原状态不变，由于该自动控制系统的调节过程为，控制器接收母管出口压力信号p，并进行pid优化补偿，同时接收变频器的频率信号f，当p＜po，f＜fm(po为系统压力给定值，fm为变频器调压的上限相应频率信号)时，控制器发出控制信号调节变频器的频率，增加风机转速，增大压力p，当p＜po，f≥fm时，控制器再按序启动风机并打开相应泵阀，同时按设定程序变频调节，保持系统压力稳定。当p＞po，f＞fn(fn为变频器调压的下限相应频率信号)时，控制器发出控制信号调节变频器的频率，减小风机转速，降低压力。当p＞po，f≤fn时，控制器再按序关停风机并关闭相应泵阀，同时按设定程序变频调节，保持系统压力稳定。当p＝po时，系统保持原状态不变，由于传统手动调节母管出口阀开度的方式会引起压力不稳定，甚至喘振，不能保证供气质量，而且存在能量的大量浪费，在调速过程中，由于控制器接收的压力信号p和变频器频率信号f精度较好，可达到0.1％，因此整个系统调节性能非常高，可有效消除喘振，本发明解决了现有技术存在由于煤气随时间不同流量变化很大，若不能及时调整会造成煤气压力不稳定，影响使用质量的问题，具有提高使用质量、保证系统稳定、变频器的调整域度大、稳定连续、成本低的有益技术效果。

利用本发明的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。