一種基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻泵控制方法及其裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻泵控制方法及其裝置，該方法包括以下步驟：計算單個冷卻泵的工作效率；統(tǒng)計至少兩個以上并聯(lián)冷卻泵的工作效率；根據(jù)不同組合方式的工作效率曲線進行比較，獲取相應的并聯(lián)冷卻泵的組合方式。該方法及其裝置在中央空調系統(tǒng)運行過程中，根據(jù)冷卻泵在不同水流量下的工作效率的變化，采用基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻泵控制方法可以更加準確地確定在不同水流量下并聯(lián)冷卻泵的最優(yōu)組合方式，使并聯(lián)冷卻泵組實時處于能耗最低的狀態(tài)。本技術方案不僅可以在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)安裝前根據(jù)冷卻泵廠家提供的數(shù)據(jù)進行預設，還可以通過在運行過程中對其運行數(shù)據(jù)采集進行實時修正、優(yōu)化，從而實現(xiàn)對并聯(lián)冷卻泵組的節(jié)能效果。
【專利說明】
一種基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻泵控制方法及其裝置
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及建筑節(jié)能領域中的中央空調節(jié)能領域，更具體地說，涉及一種基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法及其裝置。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發(fā)展，人們對建筑舒適性的要求越來越高。據(jù)統(tǒng)計，近年來中國的建筑能耗已經(jīng)占社會總能耗的30%以上。其中，大型建筑的中央空調系統(tǒng)往往占建筑能耗的65%左右。所以，中央空調的節(jié)能就成了建筑節(jié)能的重中之重。中央空調系統(tǒng)有三個循環(huán):主機循環(huán)，冷卻水循環(huán)和冷凍水循環(huán)，且有四個重要耗電設備:空調主機壓縮機、冷凍栗、冷卻栗、冷卻塔。而中央空調的主機控制一般由廠家決定，所以對冷落栗、冷卻栗和冷卻塔的控制方法就成為了系統(tǒng)節(jié)能的關鍵。
[0003]大部分空調系統(tǒng)采用多栗并聯(lián)的組合，對于可變頻的冷凍栗，現(xiàn)階段采用的普通的控制方法為單純的加減機控制，即當運行功率大于預設最大功率一段時間后，啟動另一個栗;當運行功率小于預設最小功率一段時間后，停止其中一個栗。
[0004]這種方法雖然達到了變頻節(jié)能的目的，但是并不是最優(yōu)控制方法。中央空調系統(tǒng)的設定是按照建筑最大負荷值所設計的，但全年滿負荷運行時間不足全年空調運行時間的5%。長期的單栗運行將會減少栗的壽命，從而影響到建筑中央空調系統(tǒng)的能效比。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述單純的加減機控制方法會使栗的壽命減少并影響建筑中央空調系統(tǒng)的能效比的缺陷，提供一種基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法及其裝置。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:構造一種基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法，包括以下步驟:
[0007]S1:計算單個冷卻栗的工作效率；
[0008]S2:統(tǒng)計至少兩個以上并聯(lián)冷卻栗的工作效率；
[0009]S3:根據(jù)不同組合方式的工作效率曲線進行比較，獲取相應的并聯(lián)冷卻栗的組合方式。
[0010]優(yōu)選地，所述步驟SI包括以下步驟:
[0011 ] S10:保持單個冷卻栗定頻，其他冷卻栗關閉；
[0012]Sll:調節(jié)冷卻水循環(huán)中管路的閥門，采集當前的水流量；
[0013]S12:基于所述步驟Sll采集的水流量，根據(jù)工作效率公式計算單個冷卻栗與所述當前的水流量對應的工作效率并保存；
[0014]S13:調節(jié)冷卻水循環(huán)中管路的閥門，使其處于不同的開度，測量對應開度的水流量并計算單個冷卻栗在不同水流量下的工作效率并保存相應的工作效率數(shù)據(jù)；
[0015]S14:根據(jù)所述步驟S11-S13得到的工作效率數(shù)據(jù)獲取相應的工作效率曲線。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟S12中的冷卻栗的工作效率公式為:
[0017]n = PgQ Η/Pin
[0018]其中:
[0019]η:冷卻栗的工作效率，％
[0020]P:水的密度，kg/m3
[0021]g:重力加速度，m/s2
[0022]Q:水流量，m3/s
[0023]H:冷卻栗揚程，m
[0024]?仏:冷卻栗的輸入電功率，w
[0025]優(yōu)選地，所述步驟S14包括:
[0026]將所述工作效率數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型，且應用遺傳算法對所述數(shù)學模型進行計算驗證，獲取單個冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線。
[0027]優(yōu)選地，所述步驟S2包括以下步驟:
[0028]S20:保持兩個以上冷卻栗并聯(lián)，同時處于相同定頻，其他冷卻栗關閉；
[0029]S21:根據(jù)所述步驟S11-S13的原理計算兩個以上并聯(lián)冷卻栗的工作效率并保存對應的工作效率數(shù)據(jù)；
[0030]S22:根據(jù)所述步驟S21獲取的工作效率數(shù)據(jù)建立相應的數(shù)學模型，并基于遺傳算法算出兩個以上并聯(lián)冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線。
[0031]優(yōu)選地，所述步驟S3包括以下步驟:
[0032]比較不同組合方式的并聯(lián)冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線，獲取與高工作效率相對應的并聯(lián)冷卻栗的組合方式。
[0033]本發(fā)明還提供一種基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制裝置，包括:
[0034]計算模塊，用于計算單個冷卻栗的工作效率；
[0035]統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計至少兩個以上并聯(lián)冷卻栗的工作效率；
[0036]比較模塊，用于根據(jù)不同組合方式的工作效率曲線進行比較，獲取相應的并聯(lián)冷卻栗的組合方式。
[0037]實施本發(fā)明基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法及其裝置，具有以下有益效果:中央空調系統(tǒng)運行過程中，根據(jù)冷卻栗在不同水流量下的工作效率的變化，采用基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法可以更加準確地確定在不同水流量下并聯(lián)冷卻栗的最優(yōu)組合方式，使并聯(lián)冷卻栗組實時處于能耗最低的狀態(tài);并且遺傳算法對復雜函數(shù)進行計算時更加迅速，可快速調節(jié)并聯(lián)冷卻栗組的組合情況。另外，本技術方案不僅可以在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)安裝前根據(jù)冷卻栗廠家提供的數(shù)據(jù)進行預設，同時還可以通過在運行過程中對其運行數(shù)據(jù)采集進行實時修正、優(yōu)化，從而實現(xiàn)對并聯(lián)冷卻栗組的節(jié)能效果。
【附圖說明】
[0038]下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中:
[0039]圖1是本發(fā)明基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法一實施例的流程示意圖；
[0040]圖2是本發(fā)明基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法一實施例在某一流量下的性能曲線不意圖；
[0041]圖3是本發(fā)明基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法一實施例在不同流量下的性能曲線不意圖；
[0042]圖4是本發(fā)明基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法另一實施例在不同流量下的性能曲線不意圖。
【具體實施方式】
[0043]如圖1所示，為本發(fā)明一實施例的流程示意圖，在圖1示出的本發(fā)明的基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法一實施例的流程示意圖中，該基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法包括以下步驟:
[0044]S1:計算單個冷卻栗的工作效率;具體地，步驟SI包括以下步驟:
[0045]S10:保持單個冷卻栗定頻(即對單個冷卻栗的工作頻率進行設置，使其保持在某一固定頻率，如30Hz，40Hz等，具體的工作頻率根據(jù)需求選擇)，其他冷卻栗關閉，即先設置冷卻栗組的一種工作模式，在該工作模式下，只有一個冷卻栗工作，其他冷卻栗處于關閉狀
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[0046]Sll:調節(jié)冷卻水循環(huán)中管路的閥門，采集當前的水流量;具體地，調節(jié)冷卻水循環(huán)，使管路中閥門處于某一開度，這里所說的開度，指的是閥門開啟的大小，不同的開度，冷卻水循環(huán)中管路的流量不同，同時冷卻栗也有與所設定的開度對應的揚程；當使管路中閥門處于某一開度時，待管路中水流量穩(wěn)定后，測量并記錄該時刻冷卻水循環(huán)中管路的流量。
[0047]S12:基于步驟Sll采集的水流量，且根據(jù)冷卻栗的工作效率公式計算單個冷卻栗與當前的水流量對應的工作效率并保存;具體地，根據(jù)步驟SI I記錄的該時刻的水流量，并利用冷卻栗的工作效率公式計算單個冷卻栗在該流量下的工作效率，該工作效率公式為:
[0048]n = pgQ H/Pin
[0049]其中:
[0050]Tl:冷卻栗的工作效率，％
[0051 ] P:水的密度，kg/m3
[0052]g:重力加速度，m/s2
[0053]Q:7jC 流量，m3/s
[0054]H:冷卻栗揚程，m
[0055]?仏:冷卻栗的輸入電功率，w
[0056]S13:調節(jié)冷卻水循環(huán)中管路的閥門，使閥門處于不同的開度，并測量記錄與各個開度對應的流量，同時根據(jù)記錄的流量計算在不同流量下單個冷卻栗與流量相對應的工作效率，可以理解地，當冷卻水循環(huán)中管路的閥門開度為Al，則對應的冷卻栗揚程為Hl，待流量穩(wěn)定后，測得該時刻的流量Q1，則根據(jù)冷卻栗的工作效率計算公式，可以算得此時單個冷卻栗在流量Ql下的工作效率為nl，同理，當閥門開度為A2時，可算得冷卻栗在此開度下的對應的流量的工作效率為n2。換句話說，調節(jié)冷卻水循環(huán)中管路的閥門開度可調整水流量的大小，從而獲得不同的水流量，并計算出與水流量對應的冷卻栗的工作效率。
[0057]S14:根據(jù)步驟S11-S13得到工作效率數(shù)據(jù)獲取相應的效率曲線。具體地，將記錄的冷卻栗的工作效率數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型，并應用遺傳算法對數(shù)學模型進行計算驗證，并根據(jù)計算驗證結果得到單個冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線。
[0058]S2:統(tǒng)計至少兩個以上并聯(lián)冷卻栗的工作效率;具體地，步驟S2包括以下步驟:
[0059]S20:保持兩個以上冷卻栗并聯(lián)，同時處于相同定頻，其他冷卻栗關閉；可以理解地，保持并聯(lián)冷卻栗的頻率相同時可以使并聯(lián)冷卻栗組運行更穩(wěn)定，當并聯(lián)冷卻栗組各個冷卻栗在運行過程中所設定的頻率不相同，則會導致并聯(lián)冷卻栗組運行不穩(wěn)定的現(xiàn)象，所以，通常并聯(lián)冷卻栗組的頻率保持相同。同時，由于冷卻栗的工作效率與冷卻栗的頻率無關，所以通常保持某個頻率不變，得到該頻率下的效率曲線，同理可以得到其他頻率時的效率曲線(即不同頻率的效率曲線相同)。
[0060]S21:根據(jù)步驟S11-S13的原理計算兩個以上并聯(lián)冷卻栗的工作效率并保存對應的工作效率數(shù)據(jù);即重復步驟S11-S13，計算兩個以上并聯(lián)冷卻栗在不同流量下的工作效率。
[0061]S22:根據(jù)步驟S21獲取的工作效率數(shù)據(jù)建立相應的數(shù)學模型，并基于遺傳算法算出兩個以上并聯(lián)冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線，即將記錄的并聯(lián)冷卻栗組的工作效率數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型，并應用遺傳算法對數(shù)學模型進行計算驗證，根據(jù)計算驗證結果得到兩個以上冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線?？梢岳斫獾兀z傳算法(GeneticAlgorithm)是一類借鑒生物界的進化規(guī)律(適者生存，優(yōu)勝劣汰遺傳機制)演化而來的隨機化搜索方法。其主要特點是直接對結構對象進行操作，不存在求導和函數(shù)連續(xù)性的限定;具有內在的隱并行性和更好的全局尋優(yōu)能力;采用概率化的尋優(yōu)方法，能自動獲取和指導優(yōu)化的搜索空間，自適應地調整搜索方向，不需要確定的規(guī)則。因此，采用遺傳算法可以更加迅速地計算出并聯(lián)冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線，可快速調節(jié)栗組的組合情況。
[0062]S3:比較不同組合方式的并聯(lián)冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線，獲取相應的并聯(lián)冷卻栗的組合方式;具體地，通過使用遺傳算法得出的不同組合方式的工作效率曲線的計算可以得出N條(N為并聯(lián)冷卻栗組合方式的數(shù)量)工作效率曲線的交點，根據(jù)該交點判斷哪種冷卻栗的組合方式的工作效率高，并根據(jù)判斷結果選擇工作效率高的組合方式。
[0063]如圖2所示，在圖2中示出了單個冷卻栗在某一時刻流量下的工作效率。
[0064]在圖3中示出了基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法一實施例的工作效率性能曲線圖，即采用單個冷卻栗時，單個冷卻栗在不同流量下的工作效率曲線。
[0065]圖4示出了單個冷卻栗的組合方式與兩個冷卻栗并聯(lián)的組合方式在不同流量下的工作效率的性能曲線，如圖4所示，通過對使用遺傳算法得出的兩種組合(單個冷卻栗運行的組合方式和兩個冷卻栗并聯(lián)同時運行的組合方式)方式的工作效率曲線的計算，可以得出兩條工作效率曲線的交點，該交點即作為選擇兩種組合方式中其中的一種組合方式的判斷依據(jù)。如圖4所示，圖4為兩種組合方式的工作效率性能曲線圖，兩個種組合方式的工作效率曲線的交點為30m3/h，從圖中可以看出，當冷卻水循環(huán)管路中的水流量小于30m3/h時，單個水栗的運行工作效率較高，此時可以建議采用單個冷卻栗的組合方式;而當冷卻水循環(huán)管路中的水流量大于30m3/h時，采用兩個冷卻栗并聯(lián)的組合方式運行的工作效率較高，此時建議采用兩個冷卻栗并聯(lián)的組合方式。以此類推，可以得到在不同流量時下并聯(lián)冷卻栗的最佳組合方式。
[0066]以上實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據(jù)此實施，并不能限制本發(fā)明的保護范圍。凡跟本發(fā)明權利要求范圍所做的均等變化與修飾，均應屬于本發(fā)明權利要求的涵蓋范圍。
[0067]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法，其特征在于，包括以下步驟: S1:計算單個冷卻栗的工作效率； S2:統(tǒng)計至少兩個以上并聯(lián)冷卻栗的工作效率； S3:根據(jù)不同組合方式的工作效率曲線進行比較，獲取相應的并聯(lián)冷卻栗的組合方式。2.根據(jù)權利要求1所述的基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法，其特征在于，所述步驟SI包括以下步驟: SlO:保持單個冷卻栗定頻，其他冷卻栗關閉； SII:調節(jié)冷卻水循環(huán)中管路的閥門，采集當前的水流量； S12:基于所述步驟Sll采集的水流量，根據(jù)工作效率公式計算單個冷卻栗與所述當前的水流量對應的工作效率并保存； S13:調節(jié)冷卻水循環(huán)中管路的閥門，使其處于不同的開度，測量對應開度的水流量并計算單個冷卻栗在不同水流量下的工作效率并保存相應的工作效率數(shù)據(jù)； S14:根據(jù)所述步驟SI 1-S13得到的工作效率數(shù)據(jù)獲取相應的工作效率曲線。3.根據(jù)權利要求2所述的基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法，其特征在于，所述步驟S12中的工作效率公式為: n=PgQ H/Pin 其中: η:冷卻栗的工作效率，％ P:水的密度，kg/m3 g:重力加速度，m/s2 Q:水流量，m3/s H:冷卻栗揚程，m Pin:冷卻栗的輸入電功率，w。4.根據(jù)權利要求3所述的基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法，其特征在于，所述步驟S14包括: 將所述工作效率數(shù)據(jù)建立數(shù)學模型，且應用遺傳算法對所述數(shù)學模型進行計算驗證，獲取單個冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線。5.根據(jù)權利要求4所述的基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法，其特征在于，所述步驟S2包括以下步驟: S20:保持兩個以上冷卻栗并聯(lián)，同時處于相同定頻，其他冷卻栗關閉； S21:根據(jù)所述步驟SI 1-S13的原理計算兩個以上并聯(lián)冷卻栗的工作效率并保存對應的工作效率數(shù)據(jù)； S22:根據(jù)所述步驟S21獲取的工作效率數(shù)據(jù)建立相應的數(shù)學模型，并基于遺傳算法算出兩個以上并聯(lián)冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線。6.根據(jù)權利要求5所述的基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下步驟: 比較不同組合方式的并聯(lián)冷卻栗在不同水流量下的工作效率曲線，獲取與高工作效率相對應的并聯(lián)冷卻栗的組合方式。7.一種基于遺傳算法的并聯(lián)冷卻栗控制裝置，其特征在于，包括: 計算模塊，用于計算單個冷卻栗的工作效率； 統(tǒng)計模塊，用于統(tǒng)計至少兩個以上并聯(lián)冷卻栗的工作效率； 比較模塊，用于根據(jù)不同組合方式的工作效率曲線進行比較，獲取相應的并聯(lián)冷卻栗的組合方式。
【文檔編號】F24F11/00GK106016605SQ201610357223
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】孫天, 薛雪, 匡付華
【申請人】深圳達實智能股份有限公司