專利名稱：一種制氧廠機組負荷優(yōu)化分配方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種制氧廠各機組負荷優(yōu)化分配的方法，用于對各制氧機組進行負荷優(yōu)化分配。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代鋼鐵廠一般由多臺制氧機組一起完成氧氣、氮氣和氬氣的生產(chǎn)工作，各制氧機組容量、負荷響應速度、各產(chǎn)量對應的成本都是不同的，即使相同配置的機組，運行/檢修一段時間后性能也會不同；而且制氧機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。廠級機組負荷分配就是確定各機組的負荷，使得經(jīng)濟性最優(yōu)。國外制氧機容量與百萬噸鋼比值一般為I I. 1，據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示國內(nèi)目前比值 在I. 3 I. 5較合適，這就說明從總?cè)萘縼碚f是有一定的調(diào)配空間的。任何原因造成的制氧機停機，恢復生產(chǎn)中，氧氣和氮氣可在2小時內(nèi)達到設計指標并送出，但氬氣恢復一般要到10小時左右，因此盡量減少工控的波動，如果機組不穩(wěn)定，則負荷指令保持不變；避免在純化器切換過程中進行負荷調(diào)節(jié)，因純化器切換時候會造成裝置運行工況的波動，所以在均壓前、后的10分鐘內(nèi)不實施變負荷操作；設定空氣進下塔壓力、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，控制系統(tǒng)/人工會將這些參數(shù)控制在一定范圍內(nèi)；一旦其中任意一個參數(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)負荷。從工藝來看，氮氣作為氧氣和氬氣的冷卻介質(zhì)，三種氣體之間存在相互的約束關(guān)系。氧氣分配完成后，由于氮氣和氬氣一般不會短缺，各制氧機組承擔氮氣的比例和承擔氧氣的比例一致，氬氣由于經(jīng)濟效益相對氧氣和氮氣高很多，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)于制氧機組負荷優(yōu)化分配技術(shù)的介紹主要側(cè)重于優(yōu)化算法，且對成本特性曲線的進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確獲取是進行負荷優(yōu)化分配的基礎及關(guān)鍵，進行擬合處理勢必影響其真實性，進而影響其經(jīng)濟性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種制氧廠機組負荷優(yōu)化分配方法，其具有安全性、經(jīng)濟性、快速性的特點。為了達成上述目的，本發(fā)明的解決方案是
一種制氧廠機組負荷優(yōu)化分配方法，包括如下步驟
(O獲取各制氧機組的如下特性參數(shù)負荷最大值、負荷最小值、最大升負荷速度和最大降負荷速度；
(2)對制氧廠成本數(shù)據(jù)、制氧量和環(huán)境溫度進行統(tǒng)計分析，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)計分析，統(tǒng)計負荷精度配置為1%量程范圍，每個量程范圍的電耗取平均值；
(3)根據(jù)機組的實時數(shù)據(jù)，計算機組穩(wěn)定性指標和安全性指標；
(4)根據(jù)機組穩(wěn)定性指標、安全性指標和人工設定的參加負荷優(yōu)化分配標記計算出機組是否參加負荷優(yōu)化分配；
(5)讀取機組特性參數(shù)、成本特性曲線、環(huán)境溫度和參加負荷優(yōu)化分配信號，進行負荷優(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)進行新一輪的負荷優(yōu)化分配。上述步驟(3)中，機組穩(wěn)定性指標的確定方式是判斷是否是純化器切換動作10分鐘以內(nèi)，若其為否，且空氣進下塔壓力、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)，判斷此時機組穩(wěn)定，否則不穩(wěn)定。上述步驟(3)中，機組安全性指標的確定方式是判斷是否存在空壓機振動大報 警信號，若存在則表示機組不安全，否則表示機組安全。上述步驟(4)中，計算機組是否參加負荷優(yōu)化分配的方式是判斷機組穩(wěn)定性指標、安全性指標和人工設定的參加負荷優(yōu)化分配標記是否均達標，三者均達標才參加分配。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算出總負荷從最小值到最大值情況下各機組建議的最優(yōu)負荷，以便動態(tài)響應速度比較慢的制氧機組調(diào)節(jié)到目標負荷。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其的影響，分不同季節(jié)工況進行獲取，提高其準確性與代表性，并綜合考慮經(jīng)濟、變負荷速率等多種約束條件；同時本發(fā)明采用動態(tài)規(guī)劃算法處理，該算法對成本特性曲線無需擬合即可進行計算處理。本發(fā)明的有益效果是由于考慮了機組的安全性和穩(wěn)定性，分工況對成本特性曲線進行非擬合處理，更接近實際情況，更能降低總體電耗。


圖I是本發(fā)明的流程 圖2是本發(fā)明中機組穩(wěn)定性指標的計算原理 圖3是本發(fā)明中機組安全性指標的計算原理 圖4是本發(fā)明中判斷機組是否參加負荷優(yōu)化分配的實現(xiàn)原理圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。如圖I所示，本發(fā)明提供一種制氧廠機組負荷優(yōu)化分配方法，包括如下步驟
(O獲取各制氧機組的如下特性參數(shù)負荷最大值、負荷最小值、最大升負荷速度和最大降負荷速度；
(2)對制氧廠成本數(shù)據(jù)、制氧量和環(huán)境溫度進行統(tǒng)計分析，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)計分析，統(tǒng)計負荷精度配置為1%量程范圍，每個量程范圍的電耗取平均值；
(3)根據(jù)機組的實時數(shù)據(jù)，計算機組穩(wěn)定性指標和安全性指標；
機組穩(wěn)定性指標的確定主要考量以下幾個參數(shù)是否在純化器切換動作10分鐘以內(nèi)，若是，則表示機組不穩(wěn)定，否則表示機組穩(wěn)定；還分別考慮空氣進下塔壓力、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)；以上幾個參數(shù)，全部輸出穩(wěn)定，才表示機組此時穩(wěn)定，一旦有一個參數(shù)不合格，則表示機組不穩(wěn)定。在本實施例中，具體的實現(xiàn)方式可配合圖2所示，“純化器切換10分鐘內(nèi)”經(jīng)過邏輯非，與“空氣進下塔壓力在規(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)”進行邏輯與運算。機組安全性指標取決于是否有空壓機振動大報警信號，若有則表示機組不安全，反之表示機組安全，具體見圖3，安裝于制氧機組的空壓機上的四個振動傳感器之一超過設定的上上限則認為機組不安全，均低于上上限則認為安全。(4)根據(jù)機組穩(wěn)定性指標、機組安全性指標和人工設定的參加負荷優(yōu)化分配標記計算出機組是否參加負荷優(yōu)化分配； 如圖4所示的實現(xiàn)方式，將“機組穩(wěn)定性指標”與“機組安全性指標”、“人工設定的參加負荷優(yōu)化分配標記”進行邏輯與運算，三者均為真才參加分配。“人工設定的參加負荷優(yōu)化分配標記”信號在操作畫面上可修改為真或者假來決定該機組是否參加負荷優(yōu)化分配。(5)采用動態(tài)規(guī)劃算法讀取機組特性參數(shù)、成本特性曲線、環(huán)境溫度和參加負荷優(yōu)化分配信號，進行廠級負荷的優(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，離線分配一次性計算出總負荷從最小值到最大值情況下各機組建議的最優(yōu)負荷，以便動態(tài)響應速度比較慢的制氧機組調(diào)節(jié)到目標負荷。本步驟完成后，可轉(zhuǎn)步驟(3)進行新一輪的負荷優(yōu)化分配。以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制氧廠機組負荷優(yōu)化分配方法，其特征在于包括如下步驟 (1)獲取各制氧機組的如下特性參數(shù)負荷最大值、負荷最小值、最大升負荷速度和最大降負荷速度； (2)對制氧廠成本數(shù)據(jù)、制氧量和環(huán)境溫度進行統(tǒng)計分析，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)計分析，統(tǒng)計負荷精度配置為1%量程范圍，每個量程范圍的電耗取平均值； (3)根據(jù)機組的實時數(shù)據(jù)，計算機組穩(wěn)定性指標和安全性指標； (4)根據(jù)機組穩(wěn)定性指標、安全性指標和人工設定的參加負荷優(yōu)化分配標記計算出機組是否參加負荷優(yōu)化分配； (5)讀取機組特性參數(shù)、成本特性曲線、環(huán)境溫度和參加負荷優(yōu)化分配信號，進行負荷優(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)進行新ー輪的負荷優(yōu)化分配。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種制氧廠機組負荷優(yōu)化分配方法，其特征在于所述步驟(3)中，機組穩(wěn)定性指標的確定方式是判斷是否是純化器切換動作10分鐘以內(nèi)，若其為否，且空氣進下塔壓力、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)，判斷此時機組穩(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組負荷優(yōu)化分配方法，其特征在于所述步驟(3)中，機組安全性指標的確定方式是判斷是否存在空壓機振動大報警信號，若存在則表示機組不安全，否則表示機組安全。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種制氧廠機組負荷優(yōu)化分配方法，其特征在于所述步驟(4)中，計算機組是否參加負荷優(yōu)化分配的方式是判斷機組穩(wěn)定性指標、安全性指標和人工設定的參加負荷優(yōu)化分配標記是否均達標，三者均達標才參加分配。
5.如權(quán)利要求I所述的ー種制氧廠機組負荷優(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算出總負荷從最小值到最大值情況下各機組建議的最優(yōu)負荷，以便動態(tài)響應速度比較慢的制氧機組調(diào)節(jié)到目標負荷。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制氧廠機組負荷優(yōu)化分配方法，步驟為獲取各制氧機組的如下特性參數(shù)負荷最大值、負荷最小值、最大升負荷速度和最大降負荷速度；對制氧廠成本數(shù)據(jù)、制氧量和環(huán)境溫度進行統(tǒng)計分析，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)計分析，統(tǒng)計負荷精度配置為1%量程范圍，每個量程范圍的電耗取平均值；根據(jù)機組的實時數(shù)據(jù)，計算機組穩(wěn)定性指標和安全性指標，再結(jié)合人工設定的參加負荷優(yōu)化分配標記計算出機組是否參加負荷優(yōu)化分配；讀取機組特性參數(shù)、成本特性曲線、環(huán)境溫度和參加負荷優(yōu)化分配信號，進行負荷優(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)濟性、快速性的特點。
文檔編號G05B19/418GK102819250SQ20121028273
公開日2012年12月12日 申請日期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, 嚴偉, 王建勇, 何雪峰, 曹建全 申請人: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