不同型号设备组成系统的整体效率优化控制方法
【专利说明】
[0001]所属技术领域本发明涉及用于系统的整体效率优化控制方法，尤其是用于不同型号设备组成系统的整体效率优化控制方法。
[0002]【背景技术】在人类社会的发展中，人类发明了各种各样的设备，如电动机、变压器、汽油机、柴油机、蒸汽机、燃气机、水泵、风机、吊车、轮船、发电机、气轮机、汽车、火车、飞机、电动机车、水轮机、锅炉、提升机、皮带输送机、变频器、调速器、液力耦合器、滑差调速器和直流调速器等，它们帮助人类利用自然和改造自然。
[0003]一台以上的机车拖动同一辆火车前进时，如何分配各机车的负荷，使系统的整体效率最高；用两架飞机运输一定量的货物，如何安排两架飞机的荷重，使整体效率最高；一台以上的汽车拖动同一物体时，如何安排各汽车的出力负荷，使整体效率最高；一台以上的轮船拖动同一物体时，如何安排各轮船的出力，使整体效率最高；一台以上的燃煤锅炉共同产生一定热量的蒸汽，如何安排各个锅炉的负荷，使整体的效率最高；一台以上的调速电动机共同拖动一条距尚很长的矿石输送带，如何分配各个电动机的出力负荷，使整体的效率最闻；如何安排两条输电线路中的输电负荷，使输电线路的整体输电效率最闻；两台以上变压器供电，如何安排每台变压器下的负荷量，使变压器组的整体运行效率最高；在大型调水工程中，由多台水泵组成的泵站大量存在，在输水量一定的情况下，如何安排每台水泵的出水量，使得泵站的整体效率最高；在大型的输气工程中，由多台风机组成的风机站大量存在，在输气量一定的情况下，如何安排每台风机的送气量，使得泵站的整体效率最高，这样的需求，在人类社会中，比比皆是，只要需要多台设备和多个人或动物来完成一件事，就存在系统的整体效率高低问题。
[0004]完成一个任务，当需要一台以上的设备投入运行时，为使这些设备构成的系统整体运行在高效率状态，就需要有高效率运行的控制方法和调度方法，在这方面，人们付出了很大的努力，也有了长足的进展，但是在更多方面，人们还在探索，如在电力输送领域，虽然已经有复杂的电力高效调度方法，由于很多方面仍没有定论，全世界还有很多的电力输送专业的科技人员一直从事这项技术的发展和探索，发表这方面的文章和论著；在机车调度方面，也有复杂的机车高效调度方法，同样，由于很多方面仍没有定论，全世界也还有很多的科技人员在从事系统整体效率优化技术的研究和探索，发表这方面的文章和论著，其它很多领域的状况也基本如此；在水泵风机站的高效运行方面，中国专利“用于调速器的水泵风机运行效率控制方法”(专利号ZL02159869.X)，“水泵风机站节能的设计测算运行方法”(专利号ZL03101326.0)，“控制调速器的水泵风机运行效率控制装置”(专利号ZL03103255.9)，“用于工业控制器和组态软件的水泵风机运行效率控制方法”(专利号ZL03103247.8)，“用于控制水泵风机并联节能运行的调速与切换方法”(专利号ZL200810099427.6)，给出了一些关于水泵站和风机站的运行效率控制方法，在通用设备整体高效率节能运行的控制和调度方面，中国专利“通用设备整体高效率节能运行的控制和调度方法”(专利申请号201010265930.1)，给出了一种通用设备整体效率节能控制方法，对于相同型号设备组成系统的控制方法，实施过程较复杂，应用不便，对于两种不同型号设备组成系统的控制方法，实施过程则更复杂，应用也更不方便。
[0005]目前对于包含两种以上不同型号设备组成系统的控制方法，尚没有简单易行并带有普遍意义的优化控制办法，在该领域仍大量存在能源浪费，有较大节能空间。
[0006]
【发明内容】
为了避免不同型号设备组成系统的运行出现能源浪费，并实现系统的整体高效运行，本发明提供一种不同型号设备组成系统的整体效率优化控制方法，用于不同型号设备组成系统的负荷调节和数量切换，在满足总负荷要求的情况下，这些控制方法能有效地保证不同型号设备组成系统运行在整体高效率节能状态。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:在控制和调度系统中，增加整体效率优化控制单元，整体效率优化控制单元对运行的不同型号的设备进行负荷调节和数量控制，整体效率优化控制单元根据实际的总负荷量和每台设备的效率特性，给出每台运行设备的最佳负荷调节方法，给出判别整体系统是否运行在整体高效率节能最佳状态的方法，给出设备数量的控制方法和最佳切换点。
[0008]对于一个系统，共有η台不同的设备，总负荷为C，有m台设备运行，O彡m彡η，第i台设备的效率曲线为H1= H1(^1), I为第i台设备的负荷，H1为第i台设备的效率，第i台设备的最高效率为Ilinax，最高效率对应的负荷为β1β，Ilinax= H1(Ple)，第i台设备的负荷率为Y1, Y1=c = β ^P2+...+Pni，每台运行设备的最佳负荷调节方法是，保持每台运行设备的负荷率相同，即Y1= Y2 =...= Ym，β l/ β Ie = β 2/β 2e =...= β m/ β me ;每台设备的最闻效率相等时，rUmiK= rI 2max =...= 1Immax，系统的整体运行效率近似为J，对于其它任意设备运行搭配方式运行台数ml，O ^ ml ^ η,如果HniWJ > Hnil(Pnil),则m是最佳运行台数，系统的设备运行数量的最佳切换点是，ηη(βη) = HnilW J，总负荷c变化时，如果出现Jlni(^ni) < Ilnil (β J，则系统的设备最佳运行数量应从m切换到ml。
[0009]η台相同设备是η台不同设备的特例，如果一个系统，共有η台相同的设备，总负荷为c,有m台设备运行,0彡m彡η,第i台设备的效率曲线为Jii= Π ( β J , β ;为第i台设备的负荷，H1为第i台设备的效率，第i台设备的最高效率为，最高效率对应的负荷为β e? rI max = Π ( β e)，弟 i 台设备的负荷率为 YpYi= β i/ β e? C = β?+β2+...+βηι，每台运行设备的最佳负荷调节方法是，保持每台运行设备的负荷率相同，即Y i = Y2 =...=Yn, β/ββ= β2/ββ =...= βη/?，系统的整体运行效率为n (βη)，对于其它任意设备运行搭配方式运行台数ml, O彡ml彡n,如果Π ( β J > η ( β ml)，贝U m是最佳运行台数；系统的设备运行数量的最佳切换点是，η(βη)= η (U，总负荷C变化时，如果出现η(βπ) < η (Pnil)，则系统的设备最佳运行数量应从m切换到ml。
[0010]本发明的有益效果是通过增加整体效率优化控制单元，在满足总负荷要求的情况下，对不同设备组成系统的负荷进行调节和数量增减切换，有效地保证系统运行在整体高效率节能状态。
[0011 ] 【附图说明】下面结合附图和实施例，对本发明进一步说明。
[0012]图1是不同设备组成系统的整体效率优化控制单元的结构框图。
[0013]图2是不同设备组成系统的整体效率优化控制单元的程序框图。
图3是另一个实施例的结构框图。
图4是另一个实施例的程序框图。
[0014]图中，c为总负荷，Il1为第I台设备的效率，η2为第2台设备的效率，ηη为第n台设备的效率，η为设备总台数，m为最佳运行设备台数，Y1为第I台设备的负荷率，\2为第2台设备的负荷率，Yni为第m台设备的负荷率，Ilni为m台设备运行时第m台设备的效率，Hnil为ml台设备运行时第ml台设备的效率，β ?为m台设备运行时第m台设备的负荷，βη1为ml台设备运行时第ml