一种工业循环水系统能耗自学习优化控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及工业循环水系统节能技术，具体设及一种工业循环水系统能耗自学习 优化控制方法。
【背景技术】
[0002] 工业循环水系统一般主要包括循环水累、管网、冷却塔、电动阀口和被冷却设备， 其中，循环水累通过管路连接被冷却设备，被冷却设备通过管路连接冷却塔，冷却塔通过管 路连接水累，在管路上设置电动阀口，所有的管路构成管网，如图1所示。工业循环水系统 中的主要能耗设备为循环水累和冷却塔，可控参量为水累频率、冷却塔频率、电动阀口开 度，为被冷却设备提供足够的冷量。常规节能控制方法一般为单一考虑回水温度的水累变 频。现有的工业循环水系统具有W下4个特点：
[0003] 1.应用面广：设及烧结、焦化、炼铁、炼钢、轴钢生产全流程；
[0004] 2.能耗巨大；W中小型钢铁厂为例，仅水累年耗电量就达3亿度W上；
[0005] 3.自动化程度较低；大多使用手动操作，即使采用自动控制系统，控制要求和水 平也不高；
[0006] 4.节能空间巨大：循环水系统作为生产辅助系统，只要能满足冷却设备温度要求 即可，在控制技术与管理上比较粗放，节能潜力巨大。
【发明内容】
[0007] 鉴于工业循环水系统的从属地位，能耗大户，设备分散，自动化水平低的特点，本 发明提出一种工业循环水系统能耗自学习优化控制方法。
[000引本发明的目的在于提供一种工业循环水系统能耗自学习优化控制方法。
[0009] 本发明的工业循环水系统能耗自学习优化控制系统包括：环境传感器、控制器和 执行器；其中，环境传感器包括室外温湿度传感器、流量传感器、水温传感器和水压传感器； 执行器包括；水累的变频器、冷却塔的变频器和电动阀口。
[0010] 本发明的工业循环水系统能耗自学习优化控制方法，包括W下步骤：
[0011] 1)将需求冷量Qd和室外洽值EoW及设备控制参数索引值ID存储，组成一个W需 求冷量Qd和室外洽值Eo为索引的"工况控制参数"表格，在索引值ID中存储与需求冷量 Qd和室外洽值Eo相对应的设备控制参数，设备控制参数包括水累频率巧、冷却塔频率Ft 和电动阀口开度L;
[0012] 2)执行器接受控制器下发的设备控制参数，实现对水累的变频器、冷却塔的变频 器和电动阀口的控制；
[0013] 3)环境传感器实时采集传感器数据，传感器数据包括室外温度Tw、室外湿度Dw、 循环水进入冷却塔的供水温度Ts、循环水流出冷却塔的回水温度化、循环水系统流量V、水 累功率化和冷却塔功率Pt，并传送至控制器；
[0014] 4)控制器自动工况识别：
[00巧]当循环水系统的供回水温差化值t=化-Ts)在供回水温差设定值化。 的容差A化范围内波动，且回水温度化不超过回水温度限定值化。时，即满足 化。-A化《化《化。+A化，且化《化。，则当前被冷却设备需求冷量与循环水系统供给冷 量匹配，判定工况没有发生变化，则设备控制参数不变，返回步骤2)，反之，供给冷量与需求 冷量不匹配，则工况发生变化，则需要识别需求冷量Qd并计算实时的室外洽值Eo后进入步 骤5);
[0016] 5)匹配设备控制参数：
[0017] 当工况发生变化时，在"工况控制参数"表格中捜索需求冷量Qd及室外洽值Eo， 当需求冷量与表格已有需求冷量Qd(i)的差值的绝对值的最小值minlQd-Qd(i) |<AQd， AQd需求冷量的容差，且室外洽值Eo与已有的室外洽值Eo(j)的差值的绝对值的最小值 minlEo-Eo(j) |<AEo,AEo为室外洽值的容差，则匹配成功，W索引值ID(i，j)中的设备控 制参数值为此时的设备控制参数，返回步骤2);
[0018] 若捜索整个表格没有能够匹配的设备控制参数索引值ID，表明该工况首次出现， 则进入步骤6)开始循环水能耗自学习控制，其中，i和j分别为自然数；
[0019] 6)能耗自学习控制：
[0020] i.设备控制参数初始化：
[0021] 在自学习之前为了保证系统供给冷量达到需求冷量，对设备控制参数（水累频率 巧、冷却塔频率Ft、电动阀口开度L)进行初始化；
[0022] ii.自学习优化调节：
[0023]目的是保证供给冷量的同时，通过调整设备控制参数降低系统能耗，首先，进行电 动阀口开度L调节，队目定的速率增加电动阀口开度，直到回水温度化不再下降，保持此时 的电动阀口开度L不变；
[0024] 然后，进行设备调频优化，分为单设备调节、反向调节和同向调节，分别记录在五 种情况下调节调节水累频率巧和冷却塔频率Ft过程中冷却塔功率Pt和水累功率化的功 率之和的最低值P1~P5;
[0025] 最后，比较五种情况下功率之和的最低值P1~P5,选择最小的功率之和的最低值 min(P1…P5)，与其对应的设备控制参数（水累频率巧、冷却塔频率Ft、电动阀口开度L)设 置为此时的设备控制参数，将工况信息需求冷量Qd、室外洽值Eo及设备控制参数；循环水 累频率巧、冷却塔频率Ft和电动阀口开度L加入"工况控制参数"表格，并建立新的设备控 制参数索引值ID，完成自学习控制，返回步骤1)。
[0026] 其中，在步骤4)中，供给冷量与需求冷量不匹配，则系统工况发生变化，则需要识 别需求冷量Qd并计算实时的室外洽值Eo:
[0027]i.控制器识别需求冷量Qd，分为W下两种情况：
[002引a)当工况变化方向为需求冷量大于供给冷量，即供回水温差大于供回水温差设定 值的容差，或回水温度大于回水温度设定值，DtM)tu+A化或化〉Tb。，为了保证生产不受影 响，优先增加流量；W恒定的速率增加电动阀口开度，直到开度达到100%;若供回水温差或 回水温度变化还是上升趋势，W恒定的速率增加水累频率，直到达到水累频率的上限，同时 W恒定的速率增加冷却塔频率，直到达到冷却塔频率的上限，或供回水温差和回水温度达 限，即供给冷量不小于需求冷量，在调节过程中不断绘制循环水系统供给冷量曲线W及供 回水温差曲线和回水温度曲线，调节完成后，根据供回水温差曲线或回水温度曲线拐点时 刻查询需求冷量Qd，Qd=C*V*Td，其中，C为与流体密度成正比的常数；
[0029] b)当工况变化方向为需求冷量小于供给冷量，即回水温差小于供回水温差设定值 的容差，或回水温度小于回水温度设定值，Dt沛t。-A化或化<Tb。，系统同样为了不影响生 产，记录此时刻to的电动阀口开度L(to)，只W恒定的速率降低电动阀口开度，直到供回水 温差和回水温度达限，同时记录供回水温差曲线或回水温度曲线拐点时刻的需求冷量Qd， 识别完成后电动阀口开度反向调节至L(t0);
[0030] ii.工业循环水系统的冷源来自于大气，天气的变化是影响循环水系统供给冷量 和能耗的主要外部因素，因此工况识别的同时需要计算实时的室外洽值Eo:
[003UEo= 1.01TW+(2500+1. 84Tw)Dw (1)完成需求冷量Qd及室外洽值Eo的 计算，则工况识别工作完成。
[0032] 在步骤6)的i.设备控制参数初始化中，具体包括W下两种情况：
[0033] a)在"工况控制参数"表格中捜索需求冷量Qd与表格已有的需求冷量Q(i)差值 为