專利名稱：一種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制氧廠各機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配的方法，用于對(duì)各制氧機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分配。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代鋼鐵廠一般由多臺(tái)制氧機(jī)組一起完成氧氣、氮?dú)夂蜌鍤獾纳a(chǎn)工作，各制氧機(jī)組容量、負(fù)荷響應(yīng)速度、各產(chǎn)量對(duì)應(yīng)的成本都是不同的，即使相同配置的機(jī)組，運(yùn)行/檢修一段時(shí)間后性能也會(huì)不同；而且制氧機(jī)組在鋼鐵廠中是耗電大戶，以寶鋼分公司為例，占用17%左右的電能。廠級(jí)機(jī)組負(fù)荷分配就是確定各機(jī)組的負(fù)荷，使得經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。國(guó)外制氧機(jī)容量與百萬(wàn)噸鋼比值一般為I I. 1，據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示國(guó)內(nèi)目前比值 在I. 3 I. 5較合適，這就說(shuō)明從總?cè)萘縼?lái)說(shuō)是有一定的調(diào)配空間的。任何原因造成的制氧機(jī)停機(jī)，恢復(fù)生產(chǎn)中，氧氣和氮?dú)饪稍?小時(shí)內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)并送出，但氬氣恢復(fù)一般要到10小時(shí)左右，因此盡量減少工控的波動(dòng)，如果機(jī)組不穩(wěn)定，則負(fù)荷指令保持不變；避免在純化器切換過(guò)程中進(jìn)行負(fù)荷調(diào)節(jié)，因純化器切換時(shí)候會(huì)造成裝置運(yùn)行工況的波動(dòng)，所以在均壓前、后的10分鐘內(nèi)不實(shí)施變負(fù)荷操作；設(shè)定空氣進(jìn)下塔壓力、下塔液含氧量、產(chǎn)品氧純度、產(chǎn)品氮純度、氬餾分量、純氬純度為判斷點(diǎn)，控制系統(tǒng)/人工會(huì)將這些參數(shù)控制在一定范圍內(nèi)；一旦其中任意一個(gè)參數(shù)偏離，操作將暫停，等待子控制流程將偏差參數(shù)調(diào)節(jié)到正常后才能調(diào)節(jié)負(fù)荷。從工藝來(lái)看，氮?dú)庾鳛檠鯕夂蜌鍤獾睦鋮s介質(zhì)，三種氣體之間存在相互的約束關(guān)系。氧氣分配完成后，由于氮?dú)夂蜌鍤庖话悴粫?huì)短缺，各制氧機(jī)組承擔(dān)氮?dú)獾谋壤统袚?dān)氧氣的比例一致，氬氣由于經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)氧氣和氮?dú)飧吆芏?，所以按最大能力制取，本鋼鐵廠消耗不掉的可外賣。目前關(guān)于制氧機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配技術(shù)的介紹主要側(cè)重于優(yōu)化算法，且對(duì)成本特性曲線的進(jìn)行擬合處理以滿足算法要求，如一些經(jīng)典優(yōu)化算法要求成本曲線可微等。而成本特性曲線的準(zhǔn)確獲取是進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分配的基礎(chǔ)及關(guān)鍵，進(jìn)行擬合處理勢(shì)必影響其真實(shí)性，進(jìn)而影響其經(jīng)濟(jì)性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其具有安全性、經(jīng)濟(jì)性、快速性的特點(diǎn)。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是
一種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法，包括如下步驟
(O獲取各制氧機(jī)組的如下特性參數(shù)負(fù)荷最大值、負(fù)荷最小值、最大升負(fù)荷速度和最大降負(fù)荷速度；
(2)對(duì)制氧廠成本數(shù)據(jù)、制氧量和環(huán)境溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到不同環(huán)境溫度下的成本特性曲線，分夏季工況和冬季工況分別統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)負(fù)荷精度配置為1%量程范圍，每個(gè)量程范圍的電耗取平均值；
(3)根據(jù)機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)和安全性指標(biāo)；
(4)根據(jù)機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)、安全性指標(biāo)和人工設(shè)定的參加負(fù)荷優(yōu)化分配標(biāo)記計(jì)算出機(jī)組是否參加負(fù)荷優(yōu)化分配；
(5)讀取機(jī)組特性參數(shù)、成本特性曲線、環(huán)境溫度和參加負(fù)荷優(yōu)化分配信號(hào)，進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分配，輸出在線優(yōu)化分配結(jié)果和離線優(yōu)化分配結(jié)果；轉(zhuǎn)步驟(3)進(jìn)行新一輪的負(fù)荷優(yōu)化分配。上述步驟(3)中，機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)的確定方式是判斷是否是純化器切換動(dòng)作10分鐘以內(nèi)，若其為否，且空氣進(jìn)下塔壓力、產(chǎn)品氧純度、產(chǎn)品氮純度、氬餾分量、純氬純度是否均在規(guī)定范圍內(nèi)，判斷此時(shí)機(jī)組穩(wěn)定，否則不穩(wěn)定。上述步驟(3)中，機(jī)組安全性指標(biāo)的確定方式是判斷是否存在空壓機(jī)振動(dòng)大報(bào) 警信號(hào)，若存在則表示機(jī)組不安全，否則表示機(jī)組安全。上述步驟(4)中，計(jì)算機(jī)組是否參加負(fù)荷優(yōu)化分配的方式是判斷機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)、安全性指標(biāo)和人工設(shè)定的參加負(fù)荷優(yōu)化分配標(biāo)記是否均達(dá)標(biāo)，三者均達(dá)標(biāo)才參加分配。上述步驟(5 )中，輸出在線優(yōu)化分配結(jié)果和離線優(yōu)化分配結(jié)果后，還離線分配一次性計(jì)算出總負(fù)荷從最小值到最大值情況下各機(jī)組建議的最優(yōu)負(fù)荷，以便動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度比較慢的制氧機(jī)組調(diào)節(jié)到目標(biāo)負(fù)荷。采用上述方案后，本發(fā)明在成本特性曲線的獲取中考慮了環(huán)境溫度等外部不可控因素對(duì)其的影響，分不同季節(jié)工況進(jìn)行獲取，提高其準(zhǔn)確性與代表性，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)、變負(fù)荷速率等多種約束條件；同時(shí)本發(fā)明采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法處理，該算法對(duì)成本特性曲線無(wú)需擬合即可進(jìn)行計(jì)算處理。本發(fā)明的有益效果是由于考慮了機(jī)組的安全性和穩(wěn)定性，分工況對(duì)成本特性曲線進(jìn)行非擬合處理，更接近實(shí)際情況，更能降低總體電耗。


圖I是本發(fā)明的流程 圖2是本發(fā)明中機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)的計(jì)算原理 圖3是本發(fā)明中機(jī)組安全性指標(biāo)的計(jì)算原理 圖4是本發(fā)明中判斷機(jī)組是否參加負(fù)荷優(yōu)化分配的實(shí)現(xiàn)原理圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖I所示，本發(fā)明提供一種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法，包括如下步驟
(O獲取各制氧機(jī)組的如下特性參數(shù)負(fù)荷最大值、負(fù)荷最小值、最大升負(fù)荷速度和最大降負(fù)荷速度；
(2)對(duì)制氧廠成本數(shù)據(jù)、制氧量和環(huán)境溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到不同環(huán)境溫度下的成本特性曲線，分夏季工況(環(huán)境溫度>15度)和冬季工況(環(huán)境溫度〈15度)分別統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)負(fù)荷精度配置為1%量程范圍，每個(gè)量程范圍的電耗取平均值；
(3)根據(jù)機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)和安全性指標(biāo)；
機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)的確定主要考量以下幾個(gè)參數(shù)是否在純化器切換動(dòng)作10分鐘以內(nèi)，若是，則表示機(jī)組不穩(wěn)定，否則表示機(jī)組穩(wěn)定；還分別考慮空氣進(jìn)下塔壓力、產(chǎn)品氧純度、產(chǎn)品氮純度、氬餾分量、純氬純度是否均在規(guī)定范圍內(nèi)；以上幾個(gè)參數(shù)，全部輸出穩(wěn)定，才表示機(jī)組此時(shí)穩(wěn)定，一旦有一個(gè)參數(shù)不合格，則表示機(jī)組不穩(wěn)定。在本實(shí)施例中，具體的實(shí)現(xiàn)方式可配合圖2所示，“純化器切換10分鐘內(nèi)”經(jīng)過(guò)邏輯非，與“空氣進(jìn)下塔壓力在規(guī)定范圍內(nèi)”、“下塔液含氧量在規(guī)定范圍內(nèi)”、“產(chǎn)品氧純度在規(guī)定范圍內(nèi)”、“產(chǎn)品氮純度在規(guī)定范圍內(nèi)”、“氬餾分量在規(guī)定范圍內(nèi)”、“純氬純度在規(guī)定范圍內(nèi)”進(jìn)行邏輯與運(yùn)算。機(jī)組安全性指標(biāo)取決于是否有空壓機(jī)振動(dòng)大報(bào)警信號(hào)，若有則表示機(jī)組不安全，反之表示機(jī)組安全，具體見圖3，安裝于制氧機(jī)組的空壓機(jī)上的四個(gè)振動(dòng)傳感器之一超過(guò)設(shè)定的上上限則認(rèn)為機(jī)組不安全，均低于上上限則認(rèn)為安全。(4)根據(jù)機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)、機(jī)組安全性指標(biāo)和人工設(shè)定的參加負(fù)荷優(yōu)化分配標(biāo)記計(jì)算出機(jī)組是否參加負(fù)荷優(yōu)化分配； 如圖4所示的實(shí)現(xiàn)方式，將“機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)”與“機(jī)組安全性指標(biāo)”、“人工設(shè)定的參加負(fù)荷優(yōu)化分配標(biāo)記”進(jìn)行邏輯與運(yùn)算，三者均為真才參加分配?！叭斯ぴO(shè)定的參加負(fù)荷優(yōu)化分配標(biāo)記”信號(hào)在操作畫面上可修改為真或者假來(lái)決定該機(jī)組是否參加負(fù)荷優(yōu)化分配。(5)采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法讀取機(jī)組特性參數(shù)、成本特性曲線、環(huán)境溫度和參加負(fù)荷優(yōu)化分配信號(hào)，進(jìn)行廠級(jí)負(fù)荷的優(yōu)化分配，輸出在線優(yōu)化分配結(jié)果和離線優(yōu)化分配結(jié)果，離線分配一次性計(jì)算出總負(fù)荷從最小值到最大值情況下各機(jī)組建議的最優(yōu)負(fù)荷，以便動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度比較慢的制氧機(jī)組調(diào)節(jié)到目標(biāo)負(fù)荷。本步驟完成后，可轉(zhuǎn)步驟(3)進(jìn)行新一輪的負(fù)荷優(yōu)化分配。以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于包括如下步驟 (1)獲取各制氧機(jī)組的如下特性參數(shù)負(fù)荷最大值、負(fù)荷最小值、最大升負(fù)荷速度和最大降負(fù)荷速度； (2)對(duì)制氧廠成本數(shù)據(jù)、制氧量和環(huán)境溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到不同環(huán)境溫度下的成本特性曲線，分夏季エ況和冬季エ況分別統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)負(fù)荷精度配置為1%量程范圍，每個(gè)量程范圍的電耗取平均值； (3)根據(jù)機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)和安全性指標(biāo)； (4)根據(jù)機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)、安全性指標(biāo)和人工設(shè)定的參加負(fù)荷優(yōu)化分配標(biāo)記計(jì)算出機(jī)組是否參加負(fù)荷優(yōu)化分配； (5)讀取機(jī)組特性參數(shù)、成本特性曲線、環(huán)境溫度和參加負(fù)荷優(yōu)化分配信號(hào)，進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分配，輸出在線優(yōu)化分配結(jié)果和離線優(yōu)化分配結(jié)果；轉(zhuǎn)步驟(3)進(jìn)行新ー輪的負(fù)荷優(yōu)化分配。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于所述步驟(3)中，機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)的確定方式是判斷是否是純化器切換動(dòng)作10分鐘以內(nèi)，若其為否，且空氣進(jìn)下塔壓力、產(chǎn)品氧純度、產(chǎn)品氮純度、氬餾分量、純氬純度是否均在規(guī)定范圍內(nèi)，判斷此時(shí)機(jī)組穩(wěn)定，否則不穩(wěn)定。
3.如權(quán)利要求I所述的ー種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于所述步驟(3)中，機(jī)組安全性指標(biāo)的確定方式是判斷是否存在空壓機(jī)振動(dòng)大報(bào)警信號(hào)，若存在則表示機(jī)組不安全，否則表示機(jī)組安全。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于所述步驟(4)中，計(jì)算機(jī)組是否參加負(fù)荷優(yōu)化分配的方式是判斷機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)、安全性指標(biāo)和人工設(shè)定的參加負(fù)荷優(yōu)化分配標(biāo)記是否均達(dá)標(biāo)，三者均達(dá)標(biāo)才參加分配。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法，其特征在于所述步驟(5)中，輸出在線優(yōu)化分配結(jié)果和離線優(yōu)化分配結(jié)果后，還離線分配一次性計(jì)算出總負(fù)荷從最小值到最大值情況下各機(jī)組建議的最優(yōu)負(fù)荷，以便動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度比較慢的制氧機(jī)組調(diào)節(jié)到目標(biāo)負(fù)荷。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制氧廠機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化分配方法，步驟為獲取各制氧機(jī)組的如下特性參數(shù)負(fù)荷最大值、負(fù)荷最小值、最大升負(fù)荷速度和最大降負(fù)荷速度；對(duì)制氧廠成本數(shù)據(jù)、制氧量和環(huán)境溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到不同環(huán)境溫度下的成本特性曲線，分夏季工況和冬季工況統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)負(fù)荷精度配置為1%量程范圍，每個(gè)量程范圍的電耗取平均值；根據(jù)機(jī)組的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)組穩(wěn)定性指標(biāo)和安全性指標(biāo)，再結(jié)合人工設(shè)定的參加負(fù)荷優(yōu)化分配標(biāo)記計(jì)算出機(jī)組是否參加負(fù)荷優(yōu)化分配；讀取機(jī)組特性參數(shù)、成本特性曲線、環(huán)境溫度和參加負(fù)荷優(yōu)化分配信號(hào)，進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分配，輸出在線優(yōu)化分配結(jié)果和離線優(yōu)化分配結(jié)果。此種優(yōu)化分配方法具有安全性、經(jīng)濟(jì)性、快速性的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102819250SQ20121028273
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者彭興, 郝勇生, 嚴(yán)偉, 王建勇, 何雪峰, 曹建全 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司