一种辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统及方法与流程

文档序号:32347642发布日期:2022-11-26 11:53阅读:30来源:国知局
一种辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统及方法与流程

1.本发明属于辅机间接空冷机组喷雾装置技术领域,特别涉及一种辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统及方法。


背景技术:

2.辅机间接空冷机组在夏季高温时段,冷却效果受阻会影响主机及整个机组出力,极端情况下,环境温度高于机组设计温度时会使机组的背压超限而导致机组出力下降甚至停机,严重影响机组的经济性和安全运行。为保证辅机间接空冷机组在夏季正常运行,需开发一套辅机喷雾降温装置。喷雾可快速降低冷却风的温度,提升散热器热交换效率,从而可以降低机组背压,提升机组出力能力,降低煤耗。
3.传统的辅机间接空冷机组喷雾装置常采用恒速泵,对应的控制系统仅能控制水泵普通三相异步电机的启动和停止,而不能对水泵进行变频调速,夏季喷雾时不管环境温度高低仅能满流量作业,这对于水资源严重短缺的西北地区无疑是很大的浪费。亦或是有些空冷机组通过控制阀门的方式来调节流量,这样不但造成电能的浪费,而且流量减小的同时管路压力增大,造成机械设备磨损加剧,维护工作量大。


技术实现要素:

4.针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统及方法。
5.发明所采用的技术方案是:一种辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统,其技术要点是,用于控制通过管路连接的喷雾装置,包括在管路上依次设有与本地控制柜电气连接的水泵机组、压力变送器、流量计及电动阀,所述水泵机组由离心泵和变频电机组成,用于将水送入管网;所述的本地控制柜包括变频器、频率调节电位器和智能数显仪,所述变频器与频率调节电位器电气连接用于接收频率调节电位器输出的调频信号,并根据调频信号来调整输出频率使水泵机组转速改变以便根据智能数显仪上显示的数据将水泵流量和压力值调整至喷雾装置所需数值;同时,所述的本地控制柜还与dcs控制系统电气连接,用于向dcs控制系统传递水泵运行状态信号,并由dcs控制系统利用pid控制算法产生调整变频器输出频率的 4~20ma电流控制信号,使水泵机组转速改变从而自动将水泵流量和压力值调整至喷雾装置所需数值。
6.上述方案中,所述的dcs控制系统与电动阀连接,用于远程监控电动阀开启状态及控制电动阀开度,与水泵机组变频调速共同配合调整喷雾装置的喷雾水流量。
7.上述方案中,所述的本地控制柜可将水泵的运行、停止、故障信号,以及水泵频率信号、电机电流信号、水泵压力信号、水泵流量信号反馈给dcs控制系统,可接收并执行来自于 dcs控制系统的各种控制信号。
8.上述方案中,所述的智能数显仪可接收并显示压力变送器和流量计传来的水压力和流量信号,同时将水压力和流量信号传出给dcs控制系统,并为压力变送器和流量计提供
24v 电源输出,当水压力值或流量值超出上限时可提供报警输出。
9.上述方案中,所述的频率调节电位器输出的调频信号为0~10v电压信号。
10.一种辅机间接空冷机组喷雾装置的控制方法,采用辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统,其技术要点是,包括以下步骤:
11.步骤1、首先根据环境温度选择喷雾管束开启数量;
12.步骤2、设备上电,在本地控制柜上选择本地或远方dcs控制系统控制喷雾泵和水泵出口电动阀;
13.步骤3、在水泵出口电动阀处于全闭状态下,通过本地控制柜或远方dcs控制系统启动喷雾泵;
14.步骤4、待水泵转速一定后,立即通过电动阀的本地旋钮或远方dcs控制系统缓慢打开水泵机组出口电动阀门,观察压力值的变化,使水泵机组运行在设计压力下;
15.步骤5、本地手动可通过调节本地控制柜上的电位器来调节变频器频率,通过调节智能一体化电动阀门上的旋钮来调节阀门开度,进而来调节水泵出口的压力和流量;
16.步骤6、远方dcs控制系统可根据反馈的4~20ma水泵流量和压力信号利用pid控制算法自动调节电动阀门开度和变频器频率,使压力和流量保持在需要的数值;
17.步骤7、开始喷雾作业,作业完成后可通过本地控制柜或远方dcs控制系统停止喷雾泵,关闭电动阀。
18.本发明的有益效果是:该辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统及方法,可实现远程自动及本地手动启停控制及流量调节,从而可以根据环境温度的高低,开启不同数量的喷雾管束,选择适当的流量,利用变频调速原理和阀门控制相结合的方法调节流量,控制管路压力稳定在允许的范围内,优化系统的运行,可以有效节约水资源和降低能耗。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例中辅机间接空冷机组喷雾装置的结构示意图;
21.图2为本发明实施例中辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统流程图。
具体实施方式
22.使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图1~图2和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
23.本实施例采用的一种辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统,包括执行机构、信号检测机构、本地控制柜和dcs控制系统。本实施例的执行机构包括水泵机组1和电动阀2,水泵机组1采用离心泵和变频电机,用于将水送入管网。电动阀2用于调节水流量。信号检测机构包括压力变送器3和流量计4,用于实时监测管路的水压力和流量,并将水压力值和流量值反馈给本地控制柜5,本地控制柜5用于对系统中的水压力、流量和报警信号进行采集以及手动控制水泵的启停和流量调节。变频器安装于本地控制柜5中。dcs控制系统6与本地
控制柜5连接,用于实现水泵机组1的启停和流量调节的自动控制。
24.本实施例采用的电动阀门2是一体化智能型调节阀,可本地通过旋钮或远程通过给定 4~20ma电流信号调节阀门开度,并将阀门开度转换成4~20ma电流信号反馈给远程dcs控制系统6。本实施例的压力变送器3和流量计4可将水压力和流量值转换成4~20ma的电流信号传递给本地控制柜5。
25.本地控制柜5中包含变频器、频率调节电位器、智能数显仪和其它电控设备,可对水泵机组1进行启停控制,并根据智能数显仪显示的水压力和流量值通过频率调节电位器对变频器进行在线调频,结合调节电动阀2的开度,将流量和压力调节到所需数值,实现对辅机间接空冷机组喷雾装置的本地手动控制。同时本地控制柜5可将水泵机组的运行、停止、故障信号以及水泵频率信号、电机电流信号、水泵压力信号、水泵流量信号等反馈给dcs控制系统6,可接收并执行来自于dcs控制系统6的各种控制信号。
26.dcs控制系统6可远程监控水泵运行状态,并远程控制水泵的启动和停止,可根据接收到的水泵压力信号、水泵流量信号利用pid控制算法自动调节电动阀开度和变频器频率,实现对辅机间接空冷机组喷雾装置的远程自动控制。
27.本实施例中的采用的pid控制算法,具体调节过程如下:
28.pid控制器根据设定压力值与反馈压力值之间的偏差来调节输出,它的偏差公式为:e(n)=sv(n)-pv(n),pid的主要作用就是尽可能地使e(n)趋向0,最大程度上减小误差,理想目标是彻底消除误差。
29.本实施例采用数字计算机代替模拟调节器来实现pid控制算法,具有更大的灵活性和可靠性。pid位置控制算法表达式为:
[0030][0031]
式中,kp为回路增益;ti为积分时间常数;td为微分时间常数;t为采样周期;n为采样序号;e(n)为第n时刻的偏差信号;e(n-l)为第n-1时刻的偏差信号;us为初始值。
[0032]
具体地,通过以上计算,当系统检测到反馈压力值低于设定压力值时,将增大输出量,也就是控制变频器往增大输出频率的方向变化,提高水泵机组的转速,在管阻特性不变的情况下,水泵输出端的压力和流量值将会增大,直到达到设定值。反之当系统检测到反馈压力值高于设定压力值时,将减少输出量,控制变频器往减小输出频率的方向变化,降低水泵机组的转速,水泵输出端的压力和流量值将会减小。通过以上过程,水泵输出端的压力和流量值将会稳定在设定值附近允许的范围内。
[0033]
本实施例采用现场经验整定法实现pid参数的整定,具体如下:
[0034]
本实施例主要针对压力进行控制,根据以往经验选择pi控制器。先确定一个调节器的参数值kp和ti,通过调节阀门改变反馈压力值对控制系统施加一个扰动,现场观察判断控制曲线形状。若曲线不够理想,可改变kp或ti,调试原则为:增大比例系数kp一般将加快系统的响应,在有静差的情况下有利于减小静差,但是过大的比例系数会使系统有比较大的超调,并产生振荡,使稳定性变坏;增大积分时间ti有利于减小超调,减小振荡,使系统的稳定性增加,但是系统静差消除时间变长。参考以上参数对系统控制过程的影响趋势,按照先比例后积分的步骤,根据控制过程曲线,经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止,这时的kp和ti就是最佳值。动态过程品质要求为:过渡过程曲线上第一个波峰和
第二个波峰的峰值比一般为4~10最好;余差要尽量为0;控制系统受到扰动后,重新回到新的稳态的时间越短越好。
[0035]
本实施例的智能数显仪安装于控制柜5操作面板上,可接收并显示压力变送器3和流量计4传来的水压力和流量信号,同时可将水压力和流量信号传出给dcs控制系统6,当水压力值或流量值超出上限时可提供报警输出。
[0036]
本实施例的辅机间接空冷机组喷雾装置的控制系统,其控制过程如下:
[0037]
s1、首先根据环境温度选择喷雾管束开启数量;
[0038]
s2、设备上电,在本地控制柜上选择本地或远方dcs控制系统控制喷雾泵和水泵出口电动阀;
[0039]
s3、在水泵出口电动阀处于全闭状态下,通过本地控制柜或远方dcs控制系统启动喷雾泵;
[0040]
s4、待水泵转速一定后,立即通过本地旋钮或远方dcs控制系统缓慢打开水泵机组出口电动阀门,观察压力值的变化,使水泵机组运行在设计压力下;
[0041]
s5、本地手动可通过调节本地控制柜上的电位器来调节变频器频率,通过调节智能一体化电动阀门上的旋钮来调节阀门开度,进而来调节水泵出口的压力和流量。
[0042]
s6、远方dcs控制系统可根据反馈的4~20ma水泵流量和压力信号利用pid控制算法自动调节电动阀门开度和变频器频率,使压力和流量保持在需要的数值。
[0043]
s7、开始喷雾作业,作业完成后可通过本地控制柜或远方dcs控制系统停止喷雾泵,关闭电动阀。
[0044]
实施例中的喷雾泵的本体保护都在本地控制柜内实现,当喷雾泵电机出现过热、过载、短路等故障时,或水压力和流量值超出设定的上限时,会自动停机,并将故障信号远传到dcs 控制系统。
[0045]
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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