专利名称：一种工业能量计算系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能量计算系统，具体涉及一种工业能量计算系统。
背景技术：
中国是世界上最大的能源消耗国之一，能源成本在总成本中占比例较高，因而节 能降耗已成为我国各生产企业的重点任务。许多大中型工业企业已提出了一系列方法与措 施来推进节能降耗。企业能源管理是节能降耗工作的基础，通过对企业能耗情况直观的描 述，找到在能源利用过程中的薄弱环节，提出改进方向和措施。企业能源管理是一项复杂的系统工程，其首要工作是能量数据的获取。目前，各级 工业企业主要以基于过程数据的能源计量统计为主，仅仅反映能源的综合平衡，即在数量 上反映企业各种产品的生产消耗构成。这种统计虽然可以在一定程度上反映企业的生产规 模和能耗情况，但通过过程数据难以对企业生产开展深入的用能诊断及分析等工作。通常， 用能诊断及分析所需的焓、熵、畑等数据计算过程复杂繁琐，因而能量数据的准确、快速计 算是企业用能诊断及分析工作中的一项瓶颈。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出了一种可通过建立用于输出中间计算结果的数 据结构关联数据库，来建立不同能量介质的工业能量计算模型，输出用能诊断及分析所需 的焓、熵、畑数据的工业能量计算系统。本发明的技术方案如下一种工业能量计算系统，其特征在于它包括数据结构关联数据库、计算模块、过 程数据采集模块和数据存储器，过程数据采集模块将在生产过程控制系统中采集的工业过 程数据存入数据存储器中，数据存储器将所述工业过程数据分别输入所述数据结构关联数 据库和计算模块中，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数 据，并将所述中间数据输入计算模块，计算模块包含根据工业企业能量介质的特点进行分 类所得的不同能量介质所对应的能量计算模型，根据不同能量介质所对应的能量计算模型 调用所述中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓、熵和畑；其中，所述工业过程数据包括质量参数、流量参数、电量参数、平均压力参数、平均 温度参数；所述数据结构关联数据库包括对应各能量介质的工艺过程混合气体组分表、折 标系数表、饱和蒸汽热力学数据表、过热蒸汽热力学数据表、混合气体热力学参数总表和液 体热力学参数表；计算模块中包括燃料能量计算模型、蒸汽能量计算模型、混合液体能量计 算模型、混合气体能量计算模型。当所述能量介质为燃料时，所述燃料能量计算模型中输入折标系数、流量参数和 质量参数，输出焓和畑；所述折标系数为燃料在折标系数表中的对应量。当所述能量介质为蒸汽时，所述蒸汽能量计算模型中输入流量参数、比焓和比熵， 输出焓、熵和畑；比焓和比熵为平均温度参数和平均压力参数在饱和蒸汽热力学数据表或
4过热蒸汽热力学数据表中的对应量。当所述能量介质为混合液体时，所述混合液体能量计算模型中输入流量参数、平 均温度参数、平均压力参数、密度、平均比热容，输出焓、熵和畑；密度、平均比热容为混合液 体在液体热力学参数表中的对应量。当所述混合液体的质量流量=体积X密度时，':dH = CpdT+dp； dS = CpKD dp.·.混合液体的比洽h = Cp (T-T0)混合液体的焓=流量X比焓；混合液体的比熵s = Cp In^混合液体的熵=流量X比熵混合液体的￡x = (//-//。)-7^-&) = Q(r-7;)-7^1nf
畑Iq其中，H为实际条件下液体焓；S为实际条件下液体熵；Htl为基准态液体焓为基 准态液体熵；V为液体体积流量；T为实际温度；Ttl为基准态温度。当所述能量介质为混合气体时，所述混合气体能量计算模型包括物理变化能量计 算模型和化学变化能量计算模型，其中物理变化能量计算模型输出物理焓变、物理熵变和 物理畑，化学变化能量计算模型输出化学焓、化学熵和化学畑；混合气体的焓=物理焓变+ 化学焓，混合气体的熵=物理熵变+化学熵，混合气体的畑=物理畑+化学畑。所述物理变化能量计算模型中输入流量参数、平均温度参数、组分分压、用于计算 焓的平均定压比热容及用于计算熵的平均定压比热容，输出物理焓变、物理熵变和物理畑； 组分分压为混合气体在工艺过程混合气体组分表中的对应量；用于计算焓的平均定压比热 容及用于计算熵的平均定压比热容通过混合气体热力学参数总表中的理想气体比热容系 数表计算获得物理焓变脚=C;mh(T - T0)
τ物理熵变=C*
T0 Po物理畑Exph =(H-H0)-T0(S-S0) = Cpmh(T-T0)-T0 CpmsXn^f-RXn-P-
L 丄 Q P() _其中，C^mh是混合气体用于焓计算的定压比热容，是用于熵计算的定压比热 容，τ为实际温度，T0为基准态温度，H为实际条件下混合气体的焓；S为实际条件下混合气 体的熵；H。为基准态焓为基准态熵，ρ为实际压力；P。为基准态压力；以标准状况为混合 气体的基准态。所述理想气体比热容系数表中的计算过程为混合气体T1 T2温度范围内的用于计算焓的平均定压比热容
权利要求
1.一种工业能量计算系统，其特征在于它包括数据结构关联数据库、计算模块、过程 数据采集模块和数据存储器，过程数据采集模块将在生产过程控制系统中采集的工业过程 数据存入数据存储器中，数据存储器将所述工业过程数据分别输入所述数据结构关联数据 库和计算模块中，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数 据，并将所述中间数据输入计算模块，计算模块包含根据工业企业能量介质的特点进行分 类所得的不同能量介质所对应的能量计算模型，根据不同能量介质所对应的能量计算模型 调用所述中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓、熵和畑；其中，所述工业过程数据包括质量参数、流量参数、电量参数、平均压力参数、平均温度 参数；所述数据结构关联数据库包括对应各能量介质的工艺过程混合气体组分表、折标系 数表、饱和蒸汽热力学数据表、过热蒸汽热力学数据表、混合气体热力学参数总表和液体热 力学参数表；计算模块中包括燃料能量计算模型、蒸汽能量计算模型、混合液体能量计算模 型、混合气体能量计算模型。
2.如权利要求1所述的一种工业能量计算系统，其特征在于当所述能量介质为燃料 时，所述燃料能量计算模型中输入折标系数、流量参数和质量参数，输出焓和畑；所述折标 系数为燃料在折标系数表中的对应量。
3.如权利要求1所述的一种工业能量计算系统，其特征在于当所述能量介质为蒸汽 时，所述蒸汽能量计算模型中输入流量参数、比焓和比熵，输出焓、熵和畑；比焓和比熵为平 均温度参数和平均压力参数在饱和蒸汽热力学数据表或过热蒸汽热力学数据表中的对应 量。
4.如权利要求1所述的一种工业能量计算系统，其特征在于当所述能量介质为混合 液体时，所述混合液体能量计算模型中输入流量参数、平均温度参数、平均压力参数、密度、 平均比热容，输出焓、熵和畑；密度、平均比热容为混合液体在液体热力学参数表中的对应量。
5.如权利要求4所述的一种工业能量计算系统，其特征在于当所述混合液体的质量 流量=体积X密度时，
6.如权利要求1所述的一种工业能量计算系统，其特征在于当所述能量介质为混合 气体时，所述混合气体能量计算模型包括物理变化能量计算模型和化学变化能量计算模型，其中物理变化能量计算模型输出物理焓变、物理熵变和物理畑，化学变化能量计算模型 输出化学焓、化学熵和化学畑；混合气体的焓=物理焓变+化学焓，混合气体的熵=物理熵 变+化学熵，混合气体的畑=物理畑+化学畑。
7.如权利要求6所述的一种工业能量计算系统，其特征在于所述物理变化能量计算 模型中输入流量参数、平均温度参数、组分分压、用于计算焓的平均定压比热容及用于计算 熵的平均定压比热容，输出物理焓变、物理熵变和物理畑；组分分压为混合气体在工艺过程 混合气体组分表中的对应量；用于计算焓的平均定压比热容及用于计算熵的平均定压比热 容通过混合气体热力学参数总表中的理想气体比热容系数表计算获得
8.如权利要求7所述的一种工业能量计算系统，其特征在于所述理想气体比热容系 数表中的计算过程为
9.如权利要求6所述的一种工业能量计算系统，其特征在于所述化学变化能量计算 模型中输入流量参数、平均温度参数、平均压力参数、平均定压比热容，输出化学焓、化学熵 和化学畑；平均定压比热容为混合气体在工艺过程混合气体组分表中的对应量；化学焓、 化学熵、化学畑通过所述混合气体热力学参数总表中的标准生成焓变熵变表获得。
全文摘要
本发明涉及一种工业能量计算系统，过程数据采集模块将在生产过程控制系统中采集的工业过程数据存入数据存储器中，数据存储器将所述工业过程数据分别输入所述数据结构关联数据库和计算模块中，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数据，并将所述中间数据输入计算模块，计算模块根据所述中间数据和工业过程数据输出对应的焓、熵和。本发明通过建立数据结构关联数据库输出中间计算结果，在不同的能量计算模型中进行计算，大大简化能量数据的计算过程，普遍适用于各类不同的工业企业，满足企业能源管理工作的各种需求，为企业开展深入的用能诊断及分析工作提供数据基础。
文档编号G06F19/00GK102073788SQ201010585640
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者赵昼辰, 郎娜 申请人:北京三博中自科技有限公司