一种MVR蒸发系统中离心式压缩机的过热温度控制方法与流程

本发明涉及一种过热温度控制方法，特别是一种mvr蒸发系统中离心式压缩机的过热温度控制方法，属于压缩机控制。

背景技术：

1、机械蒸汽再压缩(mechanical vapor recompression,mvr)蒸发系统根据工艺的不同会有所差异，但主要设备包括预热器、蒸发器、分离器、蒸汽压缩机、温度调节装置和循环泵等，如图1所示。将蒸发器产生的二次蒸汽进入分离器去除夹带液滴，之后进入离心压缩机绝热压缩，压缩后的蒸汽焓值增大，产生过热蒸汽。若直接使用过热蒸汽换热器的换热面积需要更大，过热蒸汽直接用于制程换热影响设备出力，进而影响生产产量，根据实际经验，过热度每增加2℃则换热器需增加1％的换热面积。因此需要温度调节装置将过热的蒸汽转换为饱和蒸汽，该蒸汽作为热量来源进入蒸发器壳程等压冷凝，排出冷凝水，如此反复循环，不断排出冷凝水，使原液浓缩或者结晶。因此，由过热蒸汽转换为饱和蒸汽，是mvr蒸发系统中不可或缺的环节。若是喷淋减温量不够(少喷)，压缩后的蒸汽温度过高，优先占用换热器面积与料液热交换变成饱和蒸汽，导致蒸发量减少降低换热效率，需要的换热面积更多，意味着换热设备更高的设计参数，更高的制造费用，不仅如此，温度过高的过热蒸汽还会在换热面上形成温度梯度，产生热应力，使设备容易损坏，增加设备检修频次、停机率和维护费用，换热器使用过热蒸汽时换热面积更多，意味着换热设备更高的设计参数，更高的制造费用；过度喷淋减温后(多喷)，会导致进入换热器前已经不是饱和蒸汽，传递到料液中的热量会减少，破坏了蒸发系统热平衡，严重时会影响蒸发系统稳定性。因此精确控制压缩后的蒸汽温度直接影响到蒸发器的换热效率和整个蒸发系统的蒸发效率和节能效果。

2、目前，大部分厂家依然通过手动控制水泵喷水量实现蒸汽降温，部分虽然采用了自动化的调节方案，但是自动调节效果不理想，仍然会出现减温力度不够或者过度减温，降低了蒸发系统的产量，严重的甚至损毁设备，或是增加了制造成本，其操作仍然需要人工频繁干预，控制效果差。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种mvr蒸发系统中离心式压缩机的过热温度控制方法，能够自动、快速、分阶段的控制减温水泵的雾化喷水量从而实现过热蒸汽降温。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种mvr蒸发系统中离心式压缩机的过热温度控制方法，其特征在于包含以下步骤：

4、s1、分别获取mvr蒸发系统中离心压缩机的出口管道的压力测量值pc和喷水减温后温度测量值tc；

5、s2、根据出口管道的压力测量值pc计算出口管道对应的饱和蒸汽温度tb，对饱和蒸汽设置过热值tg，则出口管道饱和温度的目标温度值tm＝tb+tg；

6、s3、根据出口过热蒸汽焓值h2，出口饱和蒸汽焓值h1和减温水焓值h0，结合设计工况的mvr系统的蒸发质量流量m1确定冷却水的质量流量m0，并根据冷却水的质量流量m0选择合适流量量程的变频水泵；

7、s4、根据变频水泵的工作特性曲线，设置变频水泵的频率设定值，变频水泵的流量随着变频水泵的频率的增加而增加；

8、s5、在mvr蒸发系统中，离心式蒸汽压缩机工作后才允许启动变频水泵，当出口管道温度测量值tc＞tm时，变频水泵允许启动，同时变频水泵接收到启动指令，变频水泵合闸工作；若tc＜tm，则变频水泵停止工作；发出启动指令5s内，判断是否接收到变频水泵运行信号，有运行信号表示变频水泵正常工作，否则判断为减温装置故障；

9、s6、根据实际工况，由蒸发温度、冷却水温度及变频水泵响应速度确定调节参数v，调节参数v同时也是被控对象的量化因子；

10、s7、比较喷水减温后温度测量值tc与目标温度值tm，求出误差ei和误差率eci，然后制定误差ei和误差率eci的控制规则矩阵r，输入矩阵ui1和控制规则矩阵r结合输出相应的控制量u，u直接作用于被控对象变频水泵；

11、s8、输入矩阵ui1表示对于任意误差ei和误差率eci的变化对应变频器给定值定量关系，由量化因子v控制，v表示对于不同误差ei和误差率eci对于变频器应对不同超调量的调节速度，其中，k1，k2，...ki表示不同误差ei和误差率eci下的比例因子，满足且关系；

12、s9、被控对象误差ei和误差率eci的控制规则可以总结为n条“if...then”语句，n＝i·i，每一条规则可以表示为控制关系rii，即：

13、rii＝rii(ei∪eci→u′

14、rii表示误差ei和误差率eci与输出u之间的映射关系；由此确认控制矩阵r，即：

15、

16、对于任意给定输入量(e*，ec*)都可以计算控制量u：

17、u＝r×ui1；

18、s10、根据计算的蒸汽温度误差和误差率，在频率特征模态库中选取符合条件的特征状态，并由特征状态确定变频器的频率给定值，将频率给定值通过模数转换模块传输给变频器的输入通道；

19、s11、根据当前变频水泵的频率测量值和由特征状态修正的变频器的频率设定值，实时补偿变频水泵升频值或者降频值，从而控制减温水泵的雾化喷水量，从而调节出口蒸汽温度到饱和温度的微过热目标温度值。

20、进一步地，所述步骤s2中饱和蒸汽温度tb的计算过程为：预先采集多组出口管道的压力测量值pc，并通过查表方式得到每一组出口管道的压力测量值pc所对应的饱和蒸汽温度tb，用excel数据拟合方法得到饱和蒸汽温度tb与出口管道的压力测量值pc的函数关系式tb＝f(pc)，通过该函数关系式计算出任意出口管道的压力测量值pc所对应的饱和蒸汽温度tb。

21、进一步地，所述步骤s3中，分别输入减温前、后出口管道的蒸汽温度和管道压力到水蒸气特性软件查询得到出口过热蒸汽焓值h2、出口饱和蒸汽焓值h1和减温水焓值h0，结合设计工况的mvr系统的蒸汽质量流量m1，计算出冷却水的质量流量并由m0确定变量水泵的选型。

22、进一步地，所述步骤s7中，误差ei＝tc-tm，误差率实际mvr蒸发系统允许误差范围|ei|＜1℃。

23、本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

24、1、本发明的控制方法通过建立输入变量与输出变量的特征模态库，实时跟踪输入状态在特征模态库中对应的输出状态，无需精确的数学建模，易于在线实现，在保证不过度减温喷水的情况下，提高机组的稳定性，即能实现系统的温度调节，且可以投入自动控制；

25、2、本发明的控制方法可以根据不同蒸发量及蒸发温度工况的mvr蒸发系统，设定量化因子和比例因子，该控制方法不会因负荷变化导致对象特征变化使控制效果变差，增强了系统的鲁棒性和自适应能力。

技术特征：

1.一种mvr蒸发系统中离心式压缩机的过热温度控制方法，其特征在于包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种mvr蒸发系统中离心式压缩机的过热温度控制方法，其特征在于：所述步骤s2中饱和蒸汽温度tb的计算过程为：预先采集多组出口管道的压力测量值pc，并通过查表方式得到每一组出口管道的压力测量值pc所对应的饱和蒸汽温度tb，用excel数据拟合方法得到饱和蒸汽温度tb与出口管道的压力测量值pc的函数关系式tb＝f(pc)，通过该函数关系式计算出任意出口管道的压力测量值pc所对应的饱和蒸汽温度tb。

3.根据权利要求1所述的一种mvr蒸发系统中离心式压缩机的过热温度控制方法，其特征在于：所述步骤s3中，分别输入减温前、后出口管道的蒸汽温度和管道压力到水蒸气特性软件查询得到出口过热蒸汽焓值h2、出口饱和蒸汽焓值h1和减温水焓值h0，结合设计工况的mvr系统的蒸汽质量流量m1，计算出冷却水的质量流量并由m0确定变量水泵的选型。

4.根据权利要求1所述的一种mvr蒸发系统中离心式压缩机的过热温度控制方法，其特征在于：所述步骤s7中，误差ei＝tc-tm，误差率实际mvr蒸发系统允许误差范围|ei|＜1℃。

技术总结
本发明的一种MVR蒸发系统中离心式压缩机的过热温度控制方法，采用PLC自动化控制技术，实时跟踪温度变化，根据出口蒸汽温度偏差和偏差变化率调节变频水泵的抽水流量，并从特征模态库中选取相应条件的特征状态，并由特征状态确定变频器的频率给定值，由模数转换模块传输给变频器的输入通道，实时跟踪出口蒸汽温度与目标温度的偏差，补偿变频水泵升频值或者降频值，完成变频器频率自动调节，从而改变变频水泵的抽水流量，达到过热蒸汽温度降至接近所要求的饱和蒸汽的微过热状态。本发明的控制方法实现了过热温度的自动控制，且具有良好的鲁棒性和自适应能力。

技术研发人员：陈玲,季啸天,金小波
受保护的技术使用者：金通灵科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13