[发明专利]一种水环真空泵机组高效运行控制方法和控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及流体机械节能降耗领域，具体而言，涉及一种水环真空泵机组高效运行控制方法和控制系统。

背景技术

水环真空泵是一种粗真空泵，在石油、化工、机械、矿山、轻工、食品及医药等相关工业部门得到广泛应用，如真空引水、真空过滤、真空蒸馏、真空消毒和脱水脱气等。由于水环真空泵特有的运行原理，使其在造纸行业真空脱水、煤矿瓦斯抽放中的应用越来越居于突出的地位，水环真空泵正向大型化、成套化等方向发展。但是国内外对水环真空泵的研究仍然不够充分，多集中于叶轮等部件的结构优化方面，对机组的精细操作研究较少。专利ZL 201520861562.5、ZL201120260488.3等提出了结构优化的节能型水环真空泵。专利ZL201310521032.1提出了用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组，降低系统循环水温度，提高水环真空泵效率，由于水环真空泵的效率较低，降低循环水温度，需增加换热器和热泵装置，整体效益较低。专利ZL201520072683.1提出了一种基于PLC实现水环真空泵节能控制的装置，通过电磁流量计和真空度传感器实时监测并调控水环真空泵内的水流量和真空度，降低水环真空泵的功耗。但专利ZL201520072683.1根据电磁流量计测得的水流量数据与预设的流量标准值之间的差值控制供水管道内水的流量优化水环真空的运行，并不能很好地实现工作效率的优化，一是因为最佳补水量随水环真空泵机组的运行转速、吸气压力、吸气量、工作液的性质而有较大变化，难于对所有工况设置合适的标准值，所谓标准值是在厂内测定的额定转速下几个工况的补水量；二是水力损失在水环真空泵功耗组成中占很大比例，理论上来说，补水量越小，总功耗最低，然而补水量与吸气量又相互影响，最佳水量不容易预先确定。专利ZL201520072683.1应用了改变转速调节水环真空泵功耗的方法，但专利所述的调节方法稳定速度较慢，容易造成水环真空泵转速较长时间波动，不利于水环真空泵的稳定工作。

发明内容

本发明的目的在于针对目前水环真空泵机组粗放式操作的不足，提供一种水环真空泵机组高效运行控制方法和控制系统，以功耗和综合效率为评价目标，对水环真空泵机组进行实时监测和控制，实现水环真空泵机组的优化控制，达到节电和节水的目的。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案：

一种水环真空泵机组高效运行控制方法，包括以下步骤：基于水环真空泵机组的工作特性，建立水环真空泵机组高效运行控制模型，以节能降耗为优化目标，确定转速与功耗的关系，以及补充工作液流量与综合效率的关系；针对具体应用工况，输入水环真空泵机组额定参数及用户要求参数，给出工作的基本要求，为高效运行控制确定目标值；通过测量仪表获取水环真空泵机组的实时工作参数，传输到控制箱，控制箱进行运算，确定工作状态；控制箱给出反馈指令，确定调节措施和调节方向，通过预抽真空、选择最佳转速、选择最佳补液量、稳压运行、停机判断等步骤，保证水环真空泵机组在较低功率和最大综合效率下工作。

所述补充工作液流量与补充工作液调节阀开度成比例，随着补充工作液调节阀开度增大，补充工作液流量增加，用补充工作液调节阀开度表征补充工作液流量。

所述水环真空泵机组高效运行控制模型包括：消耗电功率与水环真空泵机组转速的关系，以及综合效率与工作参数的关系，随着水环真空泵机组转速增加，消耗电功率也增加；补充工作液调节阀开度从最大减小到最小值的过程中，综合效率先增加再减小，补充工作液调节阀某一开度对应综合效率最大工况。

所述水环真空泵机组额定参数及用户要求参数包括：水环真空泵机组的额定转速、补充工作液调节阀开度最大额定值、用户要求绝对压力、转速优化判断工作时间间隔、补液量选择工作时间间隔、稳压运转时间间隔、压力控制容差。

所述通过测量仪表获取水环真空泵机组的实时工作参数包括消耗电功率、排气压力、排气流量、吸气温度、排气温度、吸气气压力，依据实时参数可以确定实际抽气量大小、消耗电功率及综合效率值。综合效率η与工作参数(P₂，V₂，T₁，N_D，T₂，P₁，)的关系，