CN109031940A - 多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，本发明通过控制多套设备协调动作，从而实现设备绿色、高效利用，该控制方法可以查找多套设备的共同运行的最优运行方式，减小设备动力系统、电气系统的配置能力，从而达到减少机电设备的投资、节能、减少设备运行维护量的目的。

Description

多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法及系统

技术领域

本发明涉及控制技术领域，具体的说，是涉及多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法。

背景技术

生产工艺中，同一车间有多套相同的设备或机组(如步进梁式加热炉或热处理线)，按一定的工作周期并行工作的情况有很多。常见有两种情况：(1)每套设备或机组在一个工作周期的不同阶段，最大负荷和最小负荷相差很大；(2)每套设备或机组在一个工作周期内，每个负荷大小没变化，但各个负荷是周期间断出现的。

目前，采用常规控制方法，对上述(1)这种情况，如图1(a)所示都是按每套设备或机组配置一个动力源，且每个动力源的能力都按最大负荷配备；对上述(2)这种情况，如图1(b)所示动力源的能力是按各负荷同时出现配备。这样配备的主要缺点：动力源数量增加，增加了设备投资；动力源设备能力不能有效发挥，多数时间处于轻载状态；相应的电气设备数量增加，电气设备能力不能高效利用，无功功率大，浪费能源。

因此，如何设计一种控制方法，使多套动力源类型相同的设备或机组共用一个动力源和相应的电气设备，满足设备运行的动力要求的同时，减少动力源和电气设备的数量，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，本发明通过控制多套设备协调动作，从而实现设备绿色、高效利用，该控制方法可以查找多套设备的共同运行的最优运行方式，减小设备动力系统、电气系统的配置能力，从而达到减少机电设备的投资、节能、减少设备运行维护量的目的。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、确定共用一个动力源的设备或机组，所述设备或机组的所需的动力源类型相同；

步骤2、分析每个设备或机组每个运行周期内的运行负荷变化情况；

步骤3、采用错峰控制方法，将每个设备或机组在不同的时刻投入运行，查找设备或机组同时运行的最优运行方式。

步骤4、设定动力源的容量为所述最优运行方式下每一时刻所有设备或机组运行负荷的叠加值的最大值。

进一步的，所述步骤3的采用错峰控制方法，查找设备或机组同时运行的最优运行方式的方法为：控制每个设备或机组在不同的时刻投入运行，使得每个设备或机组的最大运行负荷不重叠。

进一步的，所述步骤3的采用错峰控制方法，查找设备或机组同时运行的最优运行方式的方法为：按照所属设备或机组运行周期内运行负荷的大小，选择所述设备或机组的投入运行的时刻，在所述设备或机组的在运行周期最长的设备或机组的运行周期内，使得每个时刻的所有设备或机组的运行负荷的叠加值的最大值最小。

进一步的，所述设备或机组为相同的设备或机组，所述设备或机组在一个工作周期的不同阶段，负荷呈阶梯性变化。

进一步的，所述设备或机组为相同的设备或机组，所述设备或机组在一个工作周期的不同阶段，负荷大小不变间断出现。

进一步的，所述设备或机组的数量为两个，当第一个设备或投入运行后，在第一个设备或机组运行到运行周期中的负荷最低点将第二个设备投入运行。

一种控制器，采用上述的多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法。

多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制系统，包括动力源、电气设备、电气设备控制器、驱动器和驱动器控制器，所述电气设备控制器与电气设备连接，驱动器和驱动器控制器连接，所述电气设备与动力源、驱动器依次连接，所述动力源用于为设备或机组的运行提供动力或电能，所述电气设备用于为动力源供电，所述驱动器控制器采用上述的多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法的控制器。

进一步的，所述动力源为液压站、水泵站或电源设备，所述电气设备包括变压器、开关设备、控制器。动力源为设备的运行提供能源的设备，如液压站、水泵站、电源设备等。电气设备主要是指工业上使用的与电有关的设备、发电设备、输电设备、还有一些控制设备的控制系统、元件等，只要是与电有关的设备都可以称为电气设备。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明通过多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法来控制多套设备协调动作，该控制方法可以避免多套设备的最大负荷同时出现的情况，或者能够寻求多个设备共用一个动力源共同运行时的最优运行方式，从而实现设备绿色、高效利用，减小设备动力系统、电气系统的配置能力，减少机电设备的投资，减少设备运行的维护工作量，从而达到了节约能源的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1(a)和图1(b)是本发明的现有技术的控制方法的示意图；

图2是本发明的控制方法流程图；

图3(a)和图3(b)是本发明实施例1的控制方法示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

下述实施例为本申请的一种典型的实施方式，如图2所示，多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，包括如下步骤：

步骤1、确定共用一个动力源的设备或机组，所述设备或机组的所需的动力源类型相同；

步骤2、分析每个设备或机组每个运行周期内的运行负荷变化情况；

步骤3、采用错峰控制方法，将每个设备或机组在不同的时刻投入运行，查找设备或机组同时运行的最优运行方式。

步骤4、设定动力源的容量为所述最优运行方式下每一时刻所有设备或机组运行负荷的叠加值的最大值。

进一步的，所述步骤3的采用错峰控制方法，查找设备或机组同时运行的最优运行方式的方法为：控制每个设备或机组在不同的时刻投入运行，使得每个设备或机组的最大运行负荷不重叠。

进一步的，所述步骤3的采用错峰控制方法，查找设备或机组同时运行的最优运行方式的方法为：按照所属设备或机组运行周期内运行负荷的大小，选择所述设备或机组的投入运行的时刻，在所述设备或机组的在运行周期最长的设备或机组的运行周期内，使得每个时刻的所有设备或机组的运行负荷的叠加值的最大值最小。

所述动力源类型是指运行设备或机组所使用的能源的形式，能源形式可以为直流电源、交流电源、动能等。

当共用动力源的设备或机组的数量为2组时，如图1(a)所示对于背景技术里所述(1)情况，A设备和B设备通过两个动力源和两套电气设备分别对A设备和B设备进行能量供给。采用本发明改进后的方法通过控制器C和控制器D实现本发明的控制算法，实行错峰控制，实现A设备在最大负荷LA1时，B设备在最小负荷LB3，A设备和B设备为相同的设备，需要的能源形式相同，使A设备和B设备一个动力源和一套电气设备，控制A设备和B设备的运行投入点，如图3(a)所示，图示横向的长度代表负荷大小，图示纵向代表时间的变化，从上到下代表了每个设备的从周期1到周期n的运行。A设备和B设备具有相同的运行周期，即A设备最大负荷LA1投入运行时，B设备在当A设备运行到最小负荷LA3投入运行，此时A设备和B设备同时运行，计算每个周期中的负荷变化后的时间点的负荷总和，设定动力源的容量为负荷之和的最大值，从而避免A、B同时出现最高负荷，因此A、B两套设备或机组只需配备一套动力源、电气设备及控制器，设备能力按A或B其中一套设备的最大能力配置即可。

计算每个周期中的负荷变化后的时间点的负荷总和的计算过程如下：

为了方便说明将负荷的数值设定如下：LA1＝LB1＝L1，LA2＝LB2＝L2，LA3＝LB3＝L3，LA4＝LB4＝L4，每个负荷下设备的运行时长都是相等的，每个周期内有四个不同的运行负荷，按照上述本发明的方法错峰控制后每个时间段的负荷之和为：

LA1+LB3＝L1+L3；

LA2+LB4＝L2+L4；

LA3+LB1＝L3+L1；

LA4+LB2＝L4+L2；

比较(L1+L3)与(L4+L2)的大小，将比较后大的值设定为动力源的容量。

如图3(b)所示，对于背景技术中所述(2)情况,设备的运行负荷最大值和最小值交替出现的情况，通过控制器C和控制器D实现本发明的控制方法，使两套设备最大负荷LA的动作不同时出现，使得当A设备运行在最大负荷时，B设备运行在最小负荷，即t2≠t1，避免了两套设备最大负荷的叠加，使其动力源、电气设备及控制器都小于图1(b)中的配置能力及容量。动力源的的容量设定为设备的最大运行负荷La与最小负荷之和。

实施例2

本实施例用于说明数量大于2组的设备或者机组共用一个动力源时，本发明的控制方法。

具体的控制方法为：控制每个设备或机组在不同的时刻投入运行，使得每个设备或机组的最大运行负荷不重叠；或者为，按照所属设备或机组运行周期内运行负荷的大小，选择所述设备或机组的投入运行的时刻，在所述设备或机组的在运行周期最长的设备或机组的运行周期内，使得每个时刻的所有设备或机组的运行负荷的叠加值的最大值最小。

当相同的设备或机组共用同一动力源，并且运行工艺相同的情况：

同如图3的控制方法，与实施例1的负荷的数值设定相同，LA1＝LB1＝L1，LA2＝LB2＝L2，LA3＝LB3＝L3，LA4＝LB4＝L4，每个负荷下设备的运行时长都是相等的，每个周期内有四个不同的运行负荷。

当设备数小于周期内的不同的运行负荷的个数时，控制每个设备的最大负荷不同时出现，图3中LA1＝LB1＝L1是最大负荷，有4个不同的负荷数值，即公用一个动力源的设备或机组的数量小于等于4时，控制设备的投入运行时间，使得各设备的最大负荷值不会同时出现。当那个设备的数量大于4时运行负荷对应表如表1所示

表1

如表1所示，当共用动力源的设备的数量小于等于一个运行周期内出现不同负荷的数量时，采用错峰控制方法使得最大负荷不同时出现，即为多个设备或机组共同运行共用一个动力源的最优运行方式。

在最优运行方式下,当其中的设备的运行负荷发生变化时，计算所有设备或机组同时运行的运行负荷的叠加值，在所有设备或机组都运行完一个周期的时间内得到多个叠加值，动力源的容量设定为叠加值的最大值。

当相同的设备或机组共用同一动力源，运行工艺不同的情况：

将各设备按不同的时刻投入运行，当其中至少一个设备的运行负荷变化时采集各设备的运行负荷并求和，计算后查找运行负荷之和的最大值。

再变换各设备投入运行的时间，例如，表1中按照表1中的运行后得到A-E设备在负荷变化的时刻计算的负荷之和的最大值为L_MAX1,A-D设备投入运行时的时间按照表保持不变，调整E设备的投入运行时间，t₁时刻E设备的运行负荷可以变更为LE2、LE3或者为LE4,每种变更运行方式下，分别计算至少一个设备的运行负荷变化时采集各设备的运行负荷并求和，查找E设备的每种变更运行方式下对应运行负荷之和最大值对应为L_MAX2、L_MAX3或者为L_MAX4，比较L_MAX1、L_MAX2、L_MAX3和L_MAX4四个值的大小，找到其中的最小值，最小值对应的E设备的投入运行方式组合成的A-E设备的共同运行方式为最优运行方式，将最优运行方式下各设备运行负荷之和的最大值设为动力源的容量值。

按照上述A-D设备的投入运行确定的情况下，添加设备E寻求最优运行方式的方法，可以在现有的设备投入运行状态确定的情况下，添加任一设备并寻求添加设备后的最优运行方式。如果设备的周期时长不同，计算设备运行负荷之和的时间长度范围为设备或机组的最长运行周期。例如，A设备运行的一个周期长度为5分钟，B设备运行的一个周期长度为10分钟，C设备运行的一个周期长度为15分钟，D设备运行的一个周期长度为5分钟；则监控时间为15分钟，在15分钟时间内只要有运行设备的负荷变化就计算各设备运行负荷之和，找出运行负荷之和的最大值。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、确定共用一个动力源的设备或机组，所述设备或机组的所需的动力源类型相同；

步骤2、分析每个设备或机组每个运行周期内的运行负荷变化情况；

步骤3、采用错峰控制方法，将每个设备或机组在不同的时刻投入运行，查找设备或机组同时运行的最优运行方式。

步骤4、设定动力源的容量为所述最优运行方式下每一时刻所有设备或机组运行负荷的叠加值的最大值。

2.如权利要求1所述的多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，其特征在于：所述步骤3的采用错峰控制方法，查找设备或机组同时运行的最优运行方式的方法为：控制每个设备或机组在不同的时刻投入运行，使得每个设备或机组的最大运行负荷不重叠。

3.如权利要求1所述的多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，其特征在于：所述步骤3的采用错峰控制方法，查找设备或机组同时运行的最优运行方式的方法为：按照所属设备或机组运行周期内运行负荷的大小，选择所述设备或机组的投入运行的时刻，在所述设备或机组的在运行周期最长的设备或机组的运行周期内，使得每个时刻的所有设备或机组的运行负荷的叠加值的最大值最小。

4.如权利要求1所述的多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，其特征在于：所述设备或机组为相同的设备或机组，所述设备或机组在一个工作周期的不同阶段，负荷呈阶梯性变化。

5.如权利要求1所述的多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，其特征在于：所述设备或机组为相同的设备或机组，所述设备或机组在一个工作周期的不同阶段，负荷大小不变间断出现。

6.如权利要求4或5所述的多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法，其特征在于：所述设备或机组的数量为两个，当第一个设备或投入运行后，在第一个设备或机组运行到运行周期中的负荷最低点将第二个设备投入运行。

7.一种控制器，其特征在于：采用如权利要求1-6任一项所述的多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制方法。

8.多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制系统，其特征在于：包括动力源、电气设备、电气设备控制器、驱动器和驱动器控制器，所述电气设备控制器与电气设备连接，驱动器和驱动器控制器连接，所述电气设备与动力源、驱动器依次连接，所述动力源用于为设备或机组的运行提供动力或电能，所述电气设备用于为动力源供电，所述驱动器控制器控制器采用如权利要求7所述的一种控制器。

9.如权利要求8所述的多套设备或机组共用一个动力源驱动的协调控制系统，其特征在于：所述动力源包括液压站、水泵站或电源设备，所述电气设备包括但不限于变压器、开关设备和电气设备控制器。