不同型號(hào)設(shè)備組成系統(tǒng)的整體效率優(yōu)化控制方法
【專利說(shuō)明】
[0001]所屬技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于系統(tǒng)的整體效率優(yōu)化控制方法，尤其是用于不同型號(hào)設(shè)備組成系統(tǒng)的整體效率優(yōu)化控制方法。
[0002]【背景技術(shù)】在人類社會(huì)的發(fā)展中，人類發(fā)明了各種各樣的設(shè)備，如電動(dòng)機(jī)、變壓器、汽油機(jī)、柴油機(jī)、蒸汽機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、水泵、風(fēng)機(jī)、吊車、輪船、發(fā)電機(jī)、氣輪機(jī)、汽車、火車、飛機(jī)、電動(dòng)機(jī)車、水輪機(jī)、鍋爐、提升機(jī)、皮帶輸送機(jī)、變頻器、調(diào)速器、液力耦合器、滑差調(diào)速器和直流調(diào)速器等，它們幫助人類利用自然和改造自然。
[0003]一臺(tái)以上的機(jī)車拖動(dòng)同一輛火車前進(jìn)時(shí)，如何分配各機(jī)車的負(fù)荷，使系統(tǒng)的整體效率最高；用兩架飛機(jī)運(yùn)輸一定量的貨物，如何安排兩架飛機(jī)的荷重，使整體效率最高；一臺(tái)以上的汽車拖動(dòng)同一物體時(shí)，如何安排各汽車的出力負(fù)荷，使整體效率最高；一臺(tái)以上的輪船拖動(dòng)同一物體時(shí)，如何安排各輪船的出力，使整體效率最高；一臺(tái)以上的燃煤鍋爐共同產(chǎn)生一定熱量的蒸汽，如何安排各個(gè)鍋爐的負(fù)荷，使整體的效率最高；一臺(tái)以上的調(diào)速電動(dòng)機(jī)共同拖動(dòng)一條距尚很長(zhǎng)的礦石輸送帶，如何分配各個(gè)電動(dòng)機(jī)的出力負(fù)荷，使整體的效率最聞；如何安排兩條輸電線路中的輸電負(fù)荷，使輸電線路的整體輸電效率最聞；兩臺(tái)以上變壓器供電，如何安排每臺(tái)變壓器下的負(fù)荷量，使變壓器組的整體運(yùn)行效率最高；在大型調(diào)水工程中，由多臺(tái)水泵組成的泵站大量存在，在輸水量一定的情況下，如何安排每臺(tái)水泵的出水量，使得泵站的整體效率最高；在大型的輸氣工程中，由多臺(tái)風(fēng)機(jī)組成的風(fēng)機(jī)站大量存在，在輸氣量一定的情況下，如何安排每臺(tái)風(fēng)機(jī)的送氣量，使得泵站的整體效率最高，這樣的需求，在人類社會(huì)中，比比皆是，只要需要多臺(tái)設(shè)備和多個(gè)人或動(dòng)物來(lái)完成一件事，就存在系統(tǒng)的整體效率高低問(wèn)題。
[0004]完成一個(gè)任務(wù)，當(dāng)需要一臺(tái)以上的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)，為使這些設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)整體運(yùn)行在高效率狀態(tài)，就需要有高效率運(yùn)行的控制方法和調(diào)度方法，在這方面，人們付出了很大的努力，也有了長(zhǎng)足的進(jìn)展，但是在更多方面，人們還在探索，如在電力輸送領(lǐng)域，雖然已經(jīng)有復(fù)雜的電力高效調(diào)度方法，由于很多方面仍沒(méi)有定論，全世界還有很多的電力輸送專業(yè)的科技人員一直從事這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和探索，發(fā)表這方面的文章和論著；在機(jī)車調(diào)度方面，也有復(fù)雜的機(jī)車高效調(diào)度方法，同樣，由于很多方面仍沒(méi)有定論，全世界也還有很多的科技人員在從事系統(tǒng)整體效率優(yōu)化技術(shù)的研究和探索，發(fā)表這方面的文章和論著，其它很多領(lǐng)域的狀況也基本如此；在水泵風(fēng)機(jī)站的高效運(yùn)行方面，中國(guó)專利“用于調(diào)速器的水泵風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率控制方法”(專利號(hào)ZL02159869.X)，“水泵風(fēng)機(jī)站節(jié)能的設(shè)計(jì)測(cè)算運(yùn)行方法”(專利號(hào)ZL03101326.0)，“控制調(diào)速器的水泵風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率控制裝置”(專利號(hào)ZL03103255.9)，“用于工業(yè)控制器和組態(tài)軟件的水泵風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率控制方法”(專利號(hào)ZL03103247.8)，“用于控制水泵風(fēng)機(jī)并聯(lián)節(jié)能運(yùn)行的調(diào)速與切換方法”(專利號(hào)ZL200810099427.6)，給出了一些關(guān)于水泵站和風(fēng)機(jī)站的運(yùn)行效率控制方法，在通用設(shè)備整體高效率節(jié)能運(yùn)行的控制和調(diào)度方面，中國(guó)專利“通用設(shè)備整體高效率節(jié)能運(yùn)行的控制和調(diào)度方法”(專利申請(qǐng)?zhí)?01010265930.1)，給出了一種通用設(shè)備整體效率節(jié)能控制方法，對(duì)于相同型號(hào)設(shè)備組成系統(tǒng)的控制方法，實(shí)施過(guò)程較復(fù)雜，應(yīng)用不便，對(duì)于兩種不同型號(hào)設(shè)備組成系統(tǒng)的控制方法，實(shí)施過(guò)程則更復(fù)雜，應(yīng)用也更不方便。
[0005]目前對(duì)于包含兩種以上不同型號(hào)設(shè)備組成系統(tǒng)的控制方法，尚沒(méi)有簡(jiǎn)單易行并帶有普遍意義的優(yōu)化控制辦法，在該領(lǐng)域仍大量存在能源浪費(fèi)，有較大節(jié)能空間。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
為了避免不同型號(hào)設(shè)備組成系統(tǒng)的運(yùn)行出現(xiàn)能源浪費(fèi)，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體高效運(yùn)行，本發(fā)明提供一種不同型號(hào)設(shè)備組成系統(tǒng)的整體效率優(yōu)化控制方法，用于不同型號(hào)設(shè)備組成系統(tǒng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)和數(shù)量切換，在滿足總負(fù)荷要求的情況下，這些控制方法能有效地保證不同型號(hào)設(shè)備組成系統(tǒng)運(yùn)行在整體高效率節(jié)能狀態(tài)。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:在控制和調(diào)度系統(tǒng)中，增加整體效率優(yōu)化控制單元，整體效率優(yōu)化控制單元對(duì)運(yùn)行的不同型號(hào)的設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)和數(shù)量控制，整體效率優(yōu)化控制單元根據(jù)實(shí)際的總負(fù)荷量和每臺(tái)設(shè)備的效率特性，給出每臺(tái)運(yùn)行設(shè)備的最佳負(fù)荷調(diào)節(jié)方法，給出判別整體系統(tǒng)是否運(yùn)行在整體高效率節(jié)能最佳狀態(tài)的方法，給出設(shè)備數(shù)量的控制方法和最佳切換點(diǎn)。
[0008]對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)，共有η臺(tái)不同的設(shè)備，總負(fù)荷為C，有m臺(tái)設(shè)備運(yùn)行，O彡m彡η，第i臺(tái)設(shè)備的效率曲線為H1= H1(^1), I為第i臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷，H1為第i臺(tái)設(shè)備的效率，第i臺(tái)設(shè)備的最高效率為Ilinax，最高效率對(duì)應(yīng)的負(fù)荷為β1β，Ilinax= H1(Ple)，第i臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷率為Y1, Y1=c = β ^P2+...+Pni，每臺(tái)運(yùn)行設(shè)備的最佳負(fù)荷調(diào)節(jié)方法是，保持每臺(tái)運(yùn)行設(shè)備的負(fù)荷率相同，即Y1= Y2 =...= Ym，β l/ β Ie = β 2/β 2e =...= β m/ β me ;每臺(tái)設(shè)備的最聞效率相等時(shí)，rUmiK= rI 2max =...= 1Immax，系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率近似為J，對(duì)于其它任意設(shè)備運(yùn)行搭配方式運(yùn)行臺(tái)數(shù)ml，O ^ ml ^ η,如果HniWJ > Hnil(Pnil),則m是最佳運(yùn)行臺(tái)數(shù)，系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)量的最佳切換點(diǎn)是，ηη(βη) = HnilW J，總負(fù)荷c變化時(shí)，如果出現(xiàn)Jlni(^ni) < Ilnil (β J，則系統(tǒng)的設(shè)備最佳運(yùn)行數(shù)量應(yīng)從m切換到ml。
[0009]η臺(tái)相同設(shè)備是η臺(tái)不同設(shè)備的特例，如果一個(gè)系統(tǒng)，共有η臺(tái)相同的設(shè)備，總負(fù)荷為c,有m臺(tái)設(shè)備運(yùn)行,0彡m彡η,第i臺(tái)設(shè)備的效率曲線為Jii= Π ( β J , β ;為第i臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷，H1為第i臺(tái)設(shè)備的效率，第i臺(tái)設(shè)備的最高效率為，最高效率對(duì)應(yīng)的負(fù)荷為β e? rI max = Π ( β e)，弟 i 臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷率為 YpYi= β i/ β e? C = β?+β2+...+βηι，每臺(tái)運(yùn)行設(shè)備的最佳負(fù)荷調(diào)節(jié)方法是，保持每臺(tái)運(yùn)行設(shè)備的負(fù)荷率相同，即Y i = Y2 =...=Yn, β/ββ= β2/ββ =...= βη/?，系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率為n (βη)，對(duì)于其它任意設(shè)備運(yùn)行搭配方式運(yùn)行臺(tái)數(shù)ml, O彡ml彡n,如果Π ( β J > η ( β ml)，貝U m是最佳運(yùn)行臺(tái)數(shù)；系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行數(shù)量的最佳切換點(diǎn)是，η(βη)= η (U，總負(fù)荷C變化時(shí)，如果出現(xiàn)η(βπ) < η (Pnil)，則系統(tǒng)的設(shè)備最佳運(yùn)行數(shù)量應(yīng)從m切換到ml。
[0010]本發(fā)明的有益效果是通過(guò)增加整體效率優(yōu)化控制單元，在滿足總負(fù)荷要求的情況下，對(duì)不同設(shè)備組成系統(tǒng)的負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)和數(shù)量增減切換，有效地保證系統(tǒng)運(yùn)行在整體高效率節(jié)能狀態(tài)。
[0011 ] 【附圖說(shuō)明】下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]圖1是不同設(shè)備組成系統(tǒng)的整體效率優(yōu)化控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。
[0013]圖2是不同設(shè)備組成系統(tǒng)的整體效率優(yōu)化控制單元的程序框圖。
圖3是另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是另一個(gè)實(shí)施例的程序框圖。
[0014]圖中，c為總負(fù)荷，Il1為第I臺(tái)設(shè)備的效率，η2為第2臺(tái)設(shè)備的效率，ηη為第n臺(tái)設(shè)備的效率，η為設(shè)備總臺(tái)數(shù)，m為最佳運(yùn)行設(shè)備臺(tái)數(shù)，Y1為第I臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷率，\2為第2臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷率，Yni為第m臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷率，Ilni為m臺(tái)設(shè)備運(yùn)行時(shí)第m臺(tái)設(shè)備的效率，Hnil為ml臺(tái)設(shè)備運(yùn)行時(shí)第ml臺(tái)設(shè)備的效率，β ?為m臺(tái)設(shè)備運(yùn)行時(shí)第m臺(tái)設(shè)備的負(fù)荷，βη1為ml臺(tái)設(shè)備運(yùn)行時(shí)第ml