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CN116498525A - 用于控制气体压缩设备中第一基准温度的方法 - Google Patents

用于控制气体压缩设备中第一基准温度的方法 Download PDF

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CN116498525A
CN116498525A CN202310077138.0A CN202310077138A CN116498525A CN 116498525 A CN116498525 A CN 116498525A CN 202310077138 A CN202310077138 A CN 202310077138A CN 116498525 A CN116498525 A CN 116498525A
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P·G·M·德萨默拉雷尔
B·H·勒菲弗
S·布尔廷克
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Atlas Copco Airpower NV
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Abstract

一种用于控制气体压缩设备(1)中第一基准温度的方法，气体压缩设备(1)包括：用于压缩气体的被喷油元件(2)；用于将油喷射到被喷油元件(2)中的喷油管网(6)，喷油管网包括：分配装置(8)，用于将油分配成第一部分和第二部分；由风扇(9)冷却的油冷却器(10)，用于冷却第一部分；和用于使第二部分绕开油冷却器(10)的旁路(11)；其中，首先将第一部分的分配比例控制到所需分配比例，随后可选地基于分配比例将风扇(9)的速度控制到所需速度；其特征在于，分配比例由控制单元(15)基于非模糊逻辑算法来控制。

Description

用于控制气体压缩设备中第一基准温度的方法
技术领域
本发明涉及用于将气体压缩设备中第一基准温度控制到期望温度值的方法。
本文中的“气体压缩设备”可指用于将大气气体压缩至超大气压的压缩机设备和用于真空抽吸用户网络或封闭空间的真空泵设备。
更具体地，本发明涉及一种用于将设备中第一基准温度控制到第一期望温度值的方法，其中，设备包括以下部件：
用于压缩气体的被喷油元件；
喷油管网，具有排出口，用于将油喷射到被喷油元件中，喷油管网包括：
分配装置，用于将油分配成第一部分和第二部分；
由风扇冷却的油冷却器，用于冷却第一部分；和
用于使第二部分绕开油冷却器的旁路，
其中，首先将第一部分的分配比例控制到所需分配比例，以将设备中第二基准温度引导到第二期望温度值，随后将风扇的速度控制到所需速度，以将第一基准温度引导至第一期望温度值。
本文中的“设备中基准温度”是指设备中特定基准位置处的温度，例如，在设备中气体温度通常最高的被喷油元件出口处，或在油温度对设备冷却和润滑至关重要的喷油管网排出口处。
本文中的“第一部分的分配比例”是指第一部分的流量或数量与总流量或总油量的比率。因此，该分配比例可以在0至100％的范围内。
背景技术
用于将气体压缩设备中某一基准温度控制到期望温度值的需求和方法是已知的。
一方面，基准温度不应低于最低水平，例如以避免从气体中形成冷凝液，这将对设备中油的冷却或润滑能力产生负面影响，并对设备的部件产生腐蚀性从而缩短寿命。另一方面，基准温度不应升高到最大水平以上，以避免例如由于设备中油质量退化或甚至设备中部件变形而损坏设备。
在具有用于压缩气体的被喷油元件和用于将油喷射到被喷油元件中的喷油管网的一些现有设备中，使用具有固定温度设定点的恒温控制阀和用于冷却喷油管网中油的定速风扇将基准温度控制到期望温度，其中，当基准温度低于最大水平时风扇停止。
测试表明，当使用具有固定温度设定点的恒温控制阀和具有固定速度的风扇时，设备并不总是节能的。即使基准温度没有显著超过最大水平，风扇也将始终以其固定速度启动，这会导致基准温度快速下降并且还需要再次快速停止风扇。在最坏的情况下，基准温度下降很多以至于低于最低水平，导致设备中冷凝液形成的风险增加。
其他现有设备使用由PID控制器和变速风扇控制的恒温控制阀。这种系统通常具有用于分别控制恒温控制阀和风扇的独立控制电路。
测试表明，由于各个独立控制电路之间的干扰，这些类型的设备会表现出不规则和振荡行为。负面后果包括设备可能发生紧急停机、设备的机械部件损坏、以及设备各种部件过早磨损。
WO2018/033827A1描述了一种用于控制设备出口温度的方法，该设备具有用于压缩气体的被喷油元件和用于将油喷射到被喷油元件中的喷油管网，其中，通过对出口温度测量值应用模糊逻辑算法来控制恒温控制阀的位置，并且通过应用模糊逻辑算法并且进一步基于恒温控制阀位置来控制用于冷却油的风扇的速度。
使用模糊逻辑算法的缺点是它是一种复杂的“多输入多输出”(MIMO)计算算法。
发明内容
本发明旨在解决上述和/或其他缺点中的至少一个。
更具体地，本发明的目的是提供一种用于将气体压缩设备中基准温度控制到期望温度值的简单方法，其中，一方面，尽可能多地利用具有尽可能简单计算算法的各个独立子电路，但另一方面，在设备中各个独立控制电路之间的干扰也尽可能小。
为此，本发明涉及一种用于将气体压缩设备中第一基准温度控制到第一期望温度值的方法，
其中，气体压缩设备包括以下部件：
被喷油元件，用于在气体压缩设备的入口处抽吸气体并在被喷油元件的出口处将气体压缩至工作压力；
喷油管网，具有排出口，以用于将油喷射到被喷油元件中，喷油管网包括：
分配装置，用于将油分配成第一部分和第二部分；
由风扇冷却的油冷却器，用于冷却第一部分；和
旁路，用于使第二部分绕开油冷却器，
其中，首先：
确定第一部分的所需分配比例，以将气体压缩设备中的第二基准温度引导至第二期望温度值；和
将第一部分的分配比例控制到所需分配比例，
并且其中，随后：
确定风扇的所需速度，以将第一基准温度引导至第一期望温度值，其中，如果第一基准温度与第二基准温度相同，则基于第二期望温度值和分配比例来确定所需速度；和
将风扇的速度控制到所需速度，
其特征在于，使用控制单元基于非模糊逻辑算法用以下作为输入来控制分配比例：
第二基准温度的第一当前值；和
第二期望温度值。
这样做的优点是，分配比例由标准控制单元控制，例如PID控制器或通断式控制器。因此，避免了使用WO2018/033827A1中描述的复杂的“多输入-多输出”计算算法。
然而，根据本发明的设备具有的基本优点与WO2018/033827A1中描述的相同。
更具体地，如果第一基准温度与第二基准温度相同，则根据本发明的方法还避免了控制分配比例和控制风扇速度之间的任何干扰。这与在使用单输入-单输出(SISO)控制单元控制分配比例和变速风扇的设备的情况下WO2018/033827A1第2页第18-27行中明确警示的这种干扰的危险完全相反。
在根据本发明方法的优选实施例中，基于在一个或多个温度值构成的组中的最高温度值来确定第二期望温度值。
结果，可以基于期望数量的目标来确定第二期望温度值。
此外，第二期望温度值可以被调节到适应取决于设备工作状态而定的最相关目标。
在根据本发明方法的更优选实施例中，组中的第一温度值代表使得出口处压缩气体温度等于以下时的第二基准温度的值：
出口处压缩气体第一冷凝温度；或
第一冷凝温度加上第一安全裕度。
以这种方式，当确定第二期望温度值时，考虑就避免在设备中形成冷凝液而言的第一目标。
优选地，就此而言，根据第一最小温度极限值和第一最大温度极限值之间的第一温度区间来限制第一温度值。
这意味着：
当第一温度值低于第一最小温度极限值时，将第一温度值设定为等于第一最小温度极限值；
当第一温度值高于第一最大温度极限值时，将第一温度值设定为等于第一最大温度极限值；和
当第一温度值处于第一最小温度极限值和第一最大温度极限值之间的第一温度区间时，第一温度值不改变。
通过将第一温度值限制到第一温度区间，可以考虑例如相对于设备的最小工作温度和最大工作温度而言的安全约束条件。
在根据本发明方法的另一个更优选实施例中，组中的第二温度值代表使得气体压缩设备的具体能量需求为最小时的第二基准温度的值。
以这种方式，当确定第二期望温度值时，考虑就最小化具体能量需求并因此最大化设备能量效率而言的第二目标。
优选地，至少基于以下来确定第二温度值：
代表工作压力的第二当前值；和
代表入口处气体温度的第三当前值。
在本发明的上下文中，“代表某一参数的当前值”不是必定意味着当前值等于该参数的值，而是可以从该参数的值导出当前值。
以这种方式，基于设备的两个标准状态变量来确定第二温度值，可以使用精确、相对便宜且容易获得的传感器来可靠且容易地测量这些标准状态变量的值。
更优选地，在被喷油元件由变速电机驱动的情况下，还基于代表变速电机转速的第十当前值来确定第二温度值。
结果，当确定第二温度值时，考虑变速电机转速以及由此由变速电机向气体压缩过程提供的可变功率。
此外，替代地或附加地，优选地根据第二最小温度极限值和第二最大温度极限值之间的第二温度区间来限制第二温度值。
这意味着：
当第二温度值低于第二最小温度极限值时，将第二温度值设定为等于第二最小温度极限值；
当第二温度值高于第二最大温度极限值时，将第二温度值设定为等于第二最大温度极限值；和
当第二温度值处于第二最小温度极限值和第二最大温度极限值之间的第二温度区间时，第二温度值不改变。
通过将第二温度值限制到第二温度区间，可以考虑例如相对于设备的最小工作温度和最大工作温度而言的安全约束条件，。
在根据本发明方法的另一更优选实施例中
将第二基准温度从旧温度值控制到第二期望温度值；和
为了确定第二期望温度值，根据一方面旧温度值减去最大温度降低值和另一方面旧温度值加上最大温度升高值之间的第三温度区间来限制所述最高温度值。
以这种方式，例如为了考虑与设备中温度变化相关的安全约束条件，当第二基准温度被控制到第二期望温度值时，可以限制第二基准温度的变化。
优选地，在预定时间区间内将第二基准温度从旧温度值控制到第二期望温度值，并且最大温度降低值和最大温度升高值与预定时间区间的长度是正相关的。
以此方式，例如为了考虑与设备中最大绝对温度-时间梯度相关的安全约束条件，可以根据预定时间区间限制第二基准温度的变化。
在根据本发明方法的另一个更优选实施例中，根据第一当前值和第二期望温度值之间的第一比率来确定所需分配比例。
第一比率是第一当前值相对于第二期望温度值的偏差的量度。
如果第一比率小于1，这表明第二基准温度的值过低，并且如果可能，所需分配比例应选择为低于分配比例的当前值，以便将较少的油送至油冷却器并且从而对要喷射的油冷却程度较小，这将增大第二基准温度。
如果第一比率大于1，这表明第二基准温度的值过高，并且所需分配比例应选择为高于分配比例的当前值，以便将较多的油送至油冷却器并且从而对要喷射的油冷却程度较大，这将降低第二基准温度。
优选地，在最小零值和最大值100％之间的所需分配比例根据第一单调递增函数取决于第一比率。
以这种方式，当第二基准温度和第二期望温度值之间存在较大偏差时，分配比例相对于所需分配比例的变化不会较小。
替代地，所需分配比例优选是：
当第一当前值高于第二期望温度值或第二期望温度值加上第二安全裕度时或当第一当前值在第一周期期间高于第二期望温度值或第二期望温度值加上第二安全裕度时，所需分配比例为最大值100％；否则，所需分配比例为最小零值。
这是一种简单的通断式控制，其中，当有指示表明基准温度过高时，更具体地高于第二期望温度值加上或不加上第二安全裕度时，油被完全送至油冷却器。
通过在将分配比例控制到符合油被完全送到油冷却器的状态之前应用第一周期，可以避免分配比例从最小零值到最大值100％以及返回零值的快速且不必要的切换。如果仅在比第一周期短的有限的非有害时间周期期间第二基准温度高于第二期望温度加上或不加上第二安全裕度，则会发生这种切换情况。
因此，通过应用第一周期，分配装置和设备的控制动态通常不会响应于第二基准温度的非有害短期增加或较少地响应于第二基准温度的非有害短期增加。因此，该控制动态比不应用第一周期时更稳定。
在根据本发明的方法的另一优选实施例中，第二基准温度：
是在被喷油元件的出口处的气体的温度；或
是喷油管网的排出口处的油的温度。
在被喷油元件的出口处，设备中气体压力最高。因此，冷凝液形成的危险在该出口处也是最高的。这是因为气体压力越高，气体冷凝温度越高。必须确保出口处气体温度不低于出口处气体冷凝温度。因此，为了避免在设备中形成冷凝液，被喷油元件出口处气体温度是设备中相关的第二基准温度。
喷油管网排出口处油温度则决定油的冷却能力。必须确保该冷却能力不会变得太高，以防止设备中给定位置处气体温度下降到低于该位置处气体冷凝温度。因此，为了避免在设备中形成冷凝液，喷油管网排出口处油温度也是设备中相关的第二基准温度。
在根据本发明的方法的另一优选实施例中，基于在由一个或多个速度值构成的组中的最高速度值来确定所需速度。
这允许基于期望数量的标准来确定所需速度。
此外，所需速度可被调节至取决于设备工作状态的最相关标准。
在根据本发明的方法的更优选实施例中，组中的第一速度值代表实现第二基准温度的第二期望温度值所需的风扇的速度值。
以此方式，当确定所需风扇速度时，考虑就实现第二期望温度值而言的第一标准。换言之，就此而言，对风扇控制的目的与如上所述对分配比例控制的目的相同，并且因此有助于实现控制分配比例的目标。
在根据本发明的方法的又一优选实施例中，
当第二基准温度的第四当前值高于预定最小温度时；和
当分配比例的第五当前值高于预定最小分配比例并且第四当前值高于第二期望温度值时，
至少基于以下来确定第一速度值：
代表工作压力的第六当前值；和
代表入口处气体温度的第七当前值。
以此方式，基于设备的两个标准状态变量来确定第一速度值，可以使用精确、相对便宜且容易获得的传感器来可靠且容易地测量这些标准状态变量的值。
优选地，在被喷油元件由变速电机驱动的情况下，还基于代表变速电机转速的第十一当前值来确定第一速度值。
结果，当确定第一速度值时，考虑了变速电机的转速，并因此考虑了由该变速电机提供给气体压缩过程的可变功率。
替代地或附加地，优选地，
当第四当前值高于第二期望温度值加上第一公差值时；或
当在第二周期期间第四当前值高于第二期望温度值加上第一公差值时；或
当第四当前值低于第二期望温度值减去第二公差值时；或
当在第三周期期间第四当前值低于第二期望温度值减去第二公差值时，
还基于至少以下来确定第一速度值：
分配比例的第五当前值；和
第四当前值和第二期望温度值之间的第二比率。
通过基于分配比例的第五当前值来确定第一速度值，可以在确定风扇速度时考虑分配比例，从而避免风扇速度控制和分配比例控制之间的任何干扰。
第二比率是第四当前值相对于第二期望温度值的偏差的量度。
如果第二比率小于1，这表明第二基准温度的值太低，并且所需分配比例应选择为低于分配比例的当前值，以便较少的油被送至油冷却器并且因此对要喷射的油的冷却程度较小，这将增大第二基准温度。
如果第二比率大于1，这表明第二基准温度的值过高，并且所需分配比例应选择为高于分配比例的当前值，以便较多的油被送至油冷却器并且因此对要喷射的油的冷却程度较大，这将降低第二基准温度。
更优选地，第一速度值根据第二单调递增函数取决于第二比率。
以这种方式，当第二基准温度和第二期望温度值之间存在较大偏差时，风扇速度相对于第一速度值的变化不会较小。
替代地或附加地，更优选地，第一速度值根据第三单调递增函数取决于第五当前值。
结果，当风扇速度被控制到第一速度值时，当分配比例增加时风扇速度决不会变小，而当分配比例减少时风扇转速决不会变大。
这有利于风扇速度控制的稳定性，因为当分配比例增加时风扇速度可以逐渐升高，而当分配比例减少时风扇转速可以逐渐降低。这可以防止当分配比例从零值上升时风扇突然不得不从停止状态开始高速启动或者当分配比例突然下降到零值时风扇突然从高速状态变为停止。
在另一个更优选的实施例中，当气体压缩设备设置有后冷却器以用于在被喷油元件下游冷却压缩气体时，
当后冷却器中最低可用温度的第八当前值高于所需最低可用温度值时，基于以下来确定组中的第二速度值：
第一速度值；和
第八当前值与所需最低可用温度值之间的第三比率；
否则，第二速度值被设定为等于零。
这样，当后冷却器中最低可用温度的第八当前值过高时，可以将风扇速度控制为高于第一速度值的第二速度值。这样，除了利用风扇冷却油冷却器以外，还可以利用风扇充分冷却后冷却器，从而可以控制后冷却器中气体最大温度，并将其限制在所需最低可用温度。
优选地，所需最低可用温度等于后冷却器中气体第二冷凝温度值加上补偿量。
通过补偿量可以避免在后冷却器中形成冷凝液。
替代地或附加地，第二速度值根据第四单调递增函数取决于第三比率。
在此情况下，如果最低可用温度较大地偏离高于所需最低可用温度值，则第二速度值将不会减小，使得最低可用温度不会以加速速率进一步偏离所需最低可用温度值。
在根据本发明的方法的另一个更优选实施例中，基于以下来确定组中的第三速度值：
第一基准温度的第九当前值；和
第一基准温度的预定最大值，
其中，第三速度值：
当第九当前值低于预定最大值时等于零；和
当第九当前值高于预定最大值时等于代表风扇最大速度的值。
以这种方式，风扇速度可以被调节到通过超过预定最大值而确定的第三速度值，该预定最大值例如是气体第一基准温度最大值，出于安全原因起见第一基准温度不得高于该最大值。
本发明还涉及一种计算控制组件，包括：
第一计算控制单元，具有控制单元，用于将气体压缩设备中的第二基准温度控制到第二期望温度值；和
第二计算控制单元，用于将气体压缩设备中的第一基准温度控制到第一期望温度值；
用于执行根据上述任一实施例所述的方法。
最后，本发明涉及一种气体压缩设备，配备有根据本发明的这种计算控制组件。
显然，这样的计算控制组件和这样的设备表现出与上述根据本发明实施例的方法相同的优点。
附图说明
为了更好地解释本发明的特征，以下参考附图以非限制性示例方式描述了根据本发明的方法、计算控制组件和设备的多个优选实施例，其中：
图1示出了配备有根据本发明的计算控制组件的设备；
图2示出了根据本发明的方法的示意性总体视图。
具体实施方式
图1示出了气体压缩设备1，气体压缩设备1包括被喷油元件2，被喷油元件2用于在气体压缩设备1的入口3处抽吸气体并在被喷油元件2的出口4处将该气体压缩至工作压力。
在本发明的范围内，气体压缩设备1应被解释为完整的压缩机或真空泵设备，包括但不限于呈压缩机元件或真空泵元件形式的被喷油元件2、所有典型的连接管和阀、气体压缩设备1的可选壳体、和用于驱动被喷油元件2的第一电机5。
在本发明的上下文中，被喷油元件2应被理解为元件壳体，在其中，通过旋转的转子运动或通过往复的活塞运动来压缩气体。
就此而言，作为非限制性示例，被喷油元件2可以包括一个或多个螺杆转子、齿轮转子、挡板、旋叶、或活塞。
当气体压缩设备1包括压缩机元件时，气体压缩设备1的入口3通常流体连接到气体压缩设备1的大气环境。当气体压缩设备1包括真空泵元件时，入口3通常在低于大气压下流体连接到用户网络或封闭空间。
此外，气体压缩设备1还包括喷油管网6，喷油管网6具有排出口7，用于将油喷射到被喷油元件2中。
就此而言，在本发明范围内不排除的是，喷油管网6包括多个排出口7，以用于将油喷射到被喷油元件2中。
在被喷油元件2中气体的压缩产生压缩热，该压缩热使气体加热。为了将被喷油元件2的出口4处压缩气体的温度保持为低于某一最大安全极限，喷油的温度应低于与该安全极限对应的最大水平。另一方面，出口4处压缩气体的温度也不得降至低于出口4处气体第一冷凝温度或低于第一冷凝温度加上第一安全裕度，以避免在出口4处形成冷凝液。因此，喷油的温度必须高于与该第一冷凝温度或该第一冷凝温度加上第一安全裕度对应的最低水平。因此，被喷油元件2的出口4处的气体温度以及相应的喷油管网6的排出口7处的油温度应分别相应地被控制在两端限定的温度区间内的值。
为此，喷油管网6包括：
分配装置8，用于将油分配成第一部分和第二部分，例如是恒温控制阀；
通过风扇9来冷却的油冷却器10，用于冷却第一部分；和
旁路11，用于使第二部分绕开油冷却器10。
风扇9具有可变速度并由第二电机12驱动。这使得例如可以通过调节风扇9的速度来控制待喷射油的第一部分的冷却。
更概括而言，在本发明中，将风扇9的速度调节成使得气体压缩设备1中的第一基准温度被控制到第一期望温度值。
分配装置8和旁路11设置用于把要喷射的油的第二部分绕开油冷却器10，从而通过控制油的第一部分的分配比例来或多或少地限制油冷却器10对要喷射的油的冷却。以此方式，可以将气体压缩设备1中的第二基准温度控制到第二期望温度值，其中，第二基准温度值例如是被喷油元件2的出口4处的压缩气体温度或喷油管网6的排出口7处的油温度。
由风扇9控制的第一基准温度可以与第二基准温度相同，其中，第一期望温度值因此也等于第二期望温度值。
为了控制分配比例，气体压缩设备1具有第一计算控制单元13。该第一计算控制单元13包括：
计算单元14，用于确定第二期望温度值；和
控制单元15，用于基于用于第二基准温度的第一当前值来把第一部分的分配比例调节到适应第二期望温度。
在此情况下，控制单元15设计为例如是PID控制器或通断式控制器。
在此情况下，用于第二基准温度的第一当前值是通过使用温度传感器测量来提供的，温度传感器例如是在被喷油元件2的出口4处的第一温度传感器16或在喷油管网6的排出口7处的第二温度传感器17。
第二期望温度值由计算单元14至少基于以下来确定：
代表工作压力的第二当前值，该第二当前值例如是通过在被喷油元件2的出口4处使用第一压力传感器18进行测量来提供；和
代表入口3处气体温度的第三当前值，该第三当前值例如是通过在气体压缩设备1的入口3处使用第三温度传感器19进行测量来提供。
此外，还可以考虑入口3处的大气压测量，该大气压测量例如是通过在气体压缩设备1的入口3处使用第二压力传感器20来提供。但是，也可简单地假设大气压的绝对标准值为1巴或1个大气压，这意味着大气压测量以及因此第二压力传感器20对于本发明不是严格必要的。
同样，还可以考虑在入口3处的相对湿度测量，例如在入口3使用湿度传感器21。替代地，也可以假设对于入口3处气体来说最坏情况下相对湿度值为100％。在后一种情况下，入口3处相对湿度测量以及因此湿度传感器21对于本发明不是严格必要的。
在计算单元14确定的第二期望温度值和用于第二期望温度值的第一当前值的基础上，控制单元15将确定所需分配比例并把第一部分油的分配比例控制到该所需分配比例。
在图1的情况下，分配装置8位于油冷却器10和旁路11的下游。然而，在本发明的上下文中，也不排除分配装置8位于油冷却器10和/或旁路11的上游，例如，位于通向油冷却器10和旁路11的管道彼此分支的位置处。
为了控制风扇9的速度，气体压缩设备1配备有第二计算控制单元22。
第二计算控制单元22与第一计算控制单元13一起形成根据本发明的计算控制组件。
风扇9的控制，与如上所述第一部分油分配比例的控制一样，目的可以是将第二基准温度控制到第二期望温度值。在此情况下，第一基准温度因此将与第二基准温度相同，并且第一期望温度值将等于第二期望温度值。
在此情况下，当用于第二基准温度的第四当前值高于第二期望温度值并且用于分配比例的第五当前值高于预定最小分配比例时，风扇9的所需速度则由第二计算控制单元22至少基于以下来确定：
代表工作压力的第六当前值，该第六当前值例如是通过在被喷油元件2的出口4处使用第一压力传感器18进行测量来提供；和
代表入口3处气体温度的第七当前值，该第七当前值例如是通过相应地使用第三温度传感器19进行测量来提供。
例如，可以通过使用第一温度传感器16或第二温度传感器17的测量来提供第四当前值。
第二期望温度值由第二计算控制单元22从计算单元14获得。
然后，为了能够在控制风扇9的速度时考虑第一部分油分配比例，还可以考虑用于分配比例的第五当前值来确定风扇9的所需速度的具体值。该第五当前值可以通过使用分配装置8中的位置或流量传感器23的测量来提供，通过位置或流量传感器23可以测量分配装置8的开度以及因此第一部分油分配比例。
当然，在本发明的上下文中，第二计算控制单元22也可以直接从控制单元15获得第五当前值(图1中未示出)。在此情况下，位置或流量传感器23不再是必要的并且可以省去。
图1还示出了由被喷油元件2压缩的气体可以流过例如油分离器24，在油分离器24中，通过将先前喷入被喷油元件2中的油从压缩气体分离来净化压缩气体，然后净化后的压缩气体才离开气体压缩设备1。
在此情况下，在可选的油分离器24中分离的油可以优选地经由喷油管网6重新喷射到被喷油元件2中。
可选地，压缩气体(无论是否净化)也可以在离开气体压缩设备1之前送过后冷却器25。压缩气体可以在该后冷却器25中通过与油冷却器10所用的相同风扇9来冷却。在此情况下，可以把风扇9的速度控制成使得后冷却器25中气体最低可用温度低于所需最低可用温度。在此情况下，第一基准温度因此等于后冷却器25中气体最低可用温度。基于所需最低可用温度和用于最低可用温度的第八当前值来控制风扇9，第八当前值是例如在后冷却器25中适当位置使用第四温度传感器26来测量的。
风扇9的速度也可以基于用于第一基准温度的预定最大值来控制，例如在气体压缩设备1中温度通常相对较高并且出于安全原因应该保持在最大值以下的位置。这里，第一基准温度例如是气体压缩设备1的第一电机5、第二电机12或变频器的温度。第一基准温度也可以是从后冷却器25出来的气体的温度。
然后，使用用于第一基准温度的第九当前值作为输入来控制风扇9的速度，该第九当前值则是例如使用第五温度传感器27来测量。
在本发明的上下文中，第五温度传感器27也可与例如第一温度传感器16或第二温度传感器17重合。
如果第一电机5是变速电机，则计算单元14在确定第二期望温度时也可考虑代表第一电机5转速的第十当前值，而第二计算控制单元22在确定风扇9的所需速度时也可考虑代表第一电机5转速的第十一当前值。
图2示出了根据本发明的方法的示意性总体视图。
如前所述，在计算单元14中确定用于第二基准温度的第二期望温度值。
在此情况下，基于在两个温度值构成的组中的最高温度值来确定第二期望温度值。这在图2中用第一最大化算子MAX1来表示。
因此，组中的第一温度值T1代表使得被喷油元件2的出口4处压缩气体温度等于被喷油元件2中的出口4处压缩气体第一冷凝温度或第一冷凝温度加上第一安全裕度时的第二基准温度的值。
第一冷凝温度可以通过本领域技术人员已知的方式来确定，例如在WO 2018/033827A1中描述。
当确定第一温度值时，代表第一冷凝温度加上或不加上第一安全裕度的值Tcond在此情况下仍然可以根据第一最小温度极限Tmin，1和第一最大温度极限Tmax，1之间的第一温度区间来限制。第一冷凝温度加上或不加上第一安全裕度的该限制在第一限制算子LIM1中执行。
如果第二基准温度是在被喷油元件2的出口4处的气体温度，则第一最小温度极限值Tmin，1和第一最大温度极限值Tmax，1的值可以在例如0℃和120℃之间变化，并且该值可以设定为具有例如1℃的精度。
组中的第二温度值代表使得气体压缩设备l的具体能量需求为最小时的第二基准温度值TSER。
当第一电机5是定速电机时，第二基准温度的值TSER可以根据代表工作压力的第二当前值α2和代表入口3处气体温度的第三当前值α3来计算，例如根据以下方程式：
TSER＝B·α3+C·α2+D (方程式1)
当第一电机5是变速电机时，第二基准温度的值TSER可以根据代表工作压力的第二当前值α2、代表入口3处气体温度的第三当前值α3和代表第一电机5转速的第十当前值α10来计算，例如根据以下方程式：
TSER＝A·α10+B·α3+C·α2+D (方程式2)
这里，当前值α10是用于第一电机5转速的值，该值被确定为第一电机5最大转速的百分比。
在前面的方程式1和方程式2中，第二基准温度的值TSER以℃表示，第二当前值α2被确定为工作压力(单位：巴)，第三当前值α3被确定为入口3处的气体温度(单位：℃)。
如果第二基准温度是被喷油元件2的出口4处的气体温度，则前述方程式1和方程式2中常数A、B、C和D的可能值区间为：
当确定第二温度值T2时，仍然可以根据第二最小温度极限值Tmin,2和第二最大温度极限值Tmax,2之间的第二温度区间来限制值TSER。该值TSER的限制由第二限制算子LIM2执行。
如果第二基准温度是被喷油元件2的出口4处的气体温度，则第二最小温度极限值Tmin,2和第二最大温度极限值Tmax,2的值可以在例如0℃和120℃之间变化，并且该值可以设定为具有例如1℃的精度。
可选地，当第二基准温度要从旧温度值控制到第二期望温度值时，由第一最大化算子MAX1产生的最高温度值可以根据一方面旧温度值减去最大温度降低值ΔTmax,down和另一方面旧温度值加上最大温度升高值ΔTmax,up之间的第三温度区间来限制。这样可避免第二基准温度的过度降低或增加。最高温度值的限制由第三限制算子LIM3执行。
这里，可以确定用于将旧温度值控制到第二期望温度值的预定时间区间Δt，其中，最大温度降低值ΔTmax,down和最大温度升高值ΔTmax,up与该预定时间区间Δt的长度是正相关的。
可选地，第二期望温度值仍然可以根据一方面第三最小温度极限值Tmin,3与另一方面第二最大温度极限值Tmax,3之间的第四温度区间来限制。
如果第二基准温度是被喷油元件2的出口4处的气体温度，则第三最小温度极限值Tmin,3可以设定为例如20℃和80℃之间的值，精度例如为1℃，以防止在出口4处形成冷凝液。
替代地，如果喷油管网6还配备有可以从油分离器24分离的油中把热量回收到吸热流体中的热回收系统(图1中未示出)，则第三最小温度值Tmin,3可以设定为高值，例如105℃。第三最小温度值Tmin,3的这种高值允许即使在吸热流体相对较高温度下热回收系统也能从喷油管网6中的油中回收较大量热量。
第三最大温度极限值Tmax,3可以设定为例如100℃和120℃之间的值，精度例如为1℃。
在计算单元14中如此确定的第二期望温度值进一步在控制单元15中被用于基于第二基准温度的第一当前值α1和该第二期望温度值之间的第一比率β1来确定所需分配比例。
根据第一单调递增函数取决于第一比率β1，所需分配比例可以被确定为最小零值和最大值100％之间的连续比例。
另一方面，所需分配比例也可以被确定为二元比例，在气体压缩设备1的工作期间该二元比例是以下：
当第一当前值α1高于第二期望温度值或第二期望温度值加上第二安全裕度时或在第一周期期间高于第二期望温度值或第二期望温度值加上第二安全裕度时，该二元比例最大值为100％；
否则的话，该二元比例为最小零值。
这里，第二安全裕度可以设定为例如0℃和20℃之间的值，精度例如为0.1℃。
第一周期可以设定为例如0秒到255秒之间的值。
在控制单元15确定的所需分配比例的基础上，然后驱动分配装置8以实际地实现所需分配比例。
使用第二计算控制单元22来确定用于将第一基准温度控制到第一期望温度值的风扇9的所需速度。
为此，从一组在此情况下为三个速度值中选择所需速度作为最高速度值。这在图2中用第二最大化算子MAX2表示。
在此情况下，组中的第一速度值v1代表实现第二基准温度的第二期望温度值所需的风扇9的速度值。
在气体压缩设备1尚待升温的第一工作状态中，即，当第二基准温度的第四当前值α4低于终止该第一升温工作状态所需预定最低温度(例如90℃)时，第一速度值v1等于零值。
在气体压缩设备1的第二工作状态(其中，第四当前值α4高于预定最小温度)中，当分配比例低于预定最小分配比例或第四当前值α4低于第二期望温度值时，第一速度值v1仍然等于零值。
例如，预定最小分配比例可以设定为例如0％和例如100％之间的值，精度例如为1％。
另一方面，在第二工作状态下，当分配比例的第五当前值α5高于预定最小分配比例并且第四当前值α4高于第二期望温度值时，第一速度值v1至少基于以下来确定：
代表工作压力的第六当前值α6；和
代表入口3处气体温度的第七当前值α7。
当第一电机5是变速电机时，当确定第一速度值v1时，还考虑代表第一电机5转速的第十一当前值α11，例如根据以下方程式来考虑：
v1＝v1，raw＝E·α11+F·α7+G·α6+H (方程式7)
这里，当前值α11是用于第一电机5转速的值，该值被确定为第一电机5最大转速的百分比。
在前面的方程式7中，第一速度值v1被确定为风扇9最大速度的百分比，第六当前值α6被确定为工作压力(单位：巴)，第七当前值α7被确定为入口3处的气体温度(单位：℃)。
如果第二基准温度是被喷油元件2的出口4处的气体温度，则方程式7中的常数E、F、G和H的可能值区间为：
在此情况下，
当第四当前值α4高于第二期望温度值加上第一公差值时；或
当在第二周期期间第四当前值α4高于第二期望温度值加上第一公差值时；或
当第四当前值α4低于第二期望温度值减去第二公差值时；或
当在第三周期期间第四当前值α4低于第二期望温度值减去第二公差值时；
则第一速度值v1进一步基于至少以下来确定：
分配比例的第五当前值α5；和
第四当前值α4和第二期望温度值之间的第二比率β2。
例如，第一公差值和第二公差值可以设定在例如0℃和例如20℃的值之间，精度例如为0.1℃。
例如，第二区间和第三区间可以设定在例如0秒和例如255秒的值之间。
在此情况下，第一速度值v1优选地根据第二单调递增函数取决于第二比率β2，并且替代地或附加地优选地根据第三单调递增函数取决于第五当前值α5，例如根据以下方程式：
v1＝v1，raw·α5^P·β2^Z (方程式12)
在该方程式12中，第五当前值被确定为第一部分油的百分比分配比例。
方程式12中常数P和Z的可能值区间为：
P＝0-4 (方程式13)
Z＝0-4 (方程式14)
组中的第二速度值v2确定如下：
当后冷却器25中最低可用温度的第八当前值α8高于所需最低可用温度的值时，第二速度值v2根据以下来确定：
第一速度值v1；和
第八当前值α8与所需最低可用温度值之间的第三比率β3；
否则，第二速度值v2被设定为等于零。
所需最低可用温度等于后冷却器25中气体第二冷凝温度值加上补偿量。
第二速度值v2优选根据第四单调递增函数取决于第三比率β3。当后冷却器25中最低可用温度的第八当前值α8高于所需最低可用温度值时，例如根据以下方程式计算第二速度值v2：
v2＝v1·β3^P (方程式15)
在前面的方程式15中，第二速度值v2被确定为风扇9最大速度的百分比。
常数P的可能值区间已经在方程式13中给出。
组中的第三速度值v3基于以下来确定：
第一基准温度的第九当前值α9；和
第一基准温度的预定最大值，
其中，第三速度值α9：
当第九当前值α9低于预定最大值时等于零；和
当第九当前值α9高于预定最大值时等于代表风扇9最大速度的值。
例如，预定最大值可以设定在例如90℃和例如120℃的值之间，精度例如为1℃。
最后，根据第二计算控制单元22确定的所需速度，驱动第二电机12使风扇9以所需速度实际工作。
本发明不限于作为示例描述并在图中示出的实施例，而是在不脱离权利要求书中定义的本发明范围的情况下根据本发明的方法、计算控制装置、或设备可以按各种变型实施。

Claims (26)

1.一种用于将气体压缩设备(1)中第一基准温度控制到第一期望温度值的方法，
其中，气体压缩设备(1)包括以下部件：
被喷油元件(2)，用于在气体压缩设备(1)的入口(3)处抽吸气体并在被喷油元件(2)的出口(4)处将气体压缩至工作压力；
喷油管网(6)，具有排出口(7)，以用于将油喷射到被喷油元件(2)中，喷油管网包括：
分配装置(8)，用于将油分配成第一部分和第二部分；
由风扇(9)冷却的油冷却器(10)，用于冷却第一部分；和
旁路(11)，用于使第二部分绕开油冷却器(10)，
其中，首先：
确定第一部分的所需分配比例，以将气体压缩设备(1)中的第二基准温度引导至第二期望温度值；和
将第一部分的分配比例控制到所需分配比例，
并且其中，随后：
确定风扇(9)的所需速度，以将第一基准温度引导至第一期望温度值，其中，如果第一基准温度与第二基准温度相同，则基于第二期望温度值和分配比例来确定所需速度；和
将风扇(9)的速度控制到所需速度，
其特征在于，使用控制单元(15)基于非模糊逻辑算法用以下作为输入来控制分配比例：
第二基准温度的第一当前值α1；和
第二期望温度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于在一个或多个温度值构成的组中的最高温度值来确定第二期望温度值。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，组中的第一温度值T1代表使得出口(4)处压缩气体温度等于以下时的第二基准温度的值Tcond：
出口(4)处压缩气体第一冷凝温度；或
第一冷凝温度加上第一安全裕度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据第一最小温度极限值Tmin,1和第一最大温度极限值Tmax,1之间的第一温度区间来限制第一温度值T1。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，组中的第二温度值T2代表使得气体压缩设备(1)的具体能量需求为最小时的第二基准温度的值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，至少基于以下来确定第二温度值T2：
代表工作压力的第二当前值α2；和
代表入口(3)处气体温度的第三当前值α3。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，根据第二最小温度极限值Tmin,2和第二最大温度极限值Tmax,2之间的第二温度区间来限制第二温度值T2。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于：
将第二基准温度从旧温度值控制到第二期望温度值；和
为了确定第二期望温度值，根据一方面旧温度值减去最大温度降低值ΔTmax,down和另一方面旧温度值加上最大温度升高值ΔTmax,up之间的第三温度区间来限制所述最高温度值。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，在预定时间区间Δt内将第二基准温度从旧温度值控制到第二期望温度值，并且最大温度降低值ΔTmax,down和最大温度升高值ΔTmax,up与预定时间区间Δt的长度是正相关的。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的方法，其特征在于，根据第一当前值α1和第二期望温度值之间的第一比率β1来确定所需分配比例。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在最小零值和最大值100％之间的所需分配比例根据第一单调递增函数取决于第一比率β1。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：
当第一当前值α1高于第二期望温度值或第二期望温度值加上第二安全裕度时或当第一当前值α1在第一周期期间高于第二期望温度值或第二期望温度值加上第二安全裕度时，所需分配比例为最大值100％；否则，所需分配比例为最小零值。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，第二基准温度：
是在被喷油元件(2)的出口(4)处的气体的温度；或
是喷油管网(6)的排出口(7)处的油的温度。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，基于在由一个或多个速度值构成的组中的最高速度值来确定所需速度。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，组中的第一速度值v1代表实现第二基准温度的第二期望温度值所需的风扇(9)的速度值。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，
当第二基准温度的第四当前值α4高于预定最小温度时；和
当分配比例的第五当前值α5高于预定最小分配比例并且第四当前值α4高于第二期望温度值时，
至少基于以下来确定第一速度值v1：
代表工作压力的第六当前值α6；和
代表入口(3)处气体温度的第七当前值α7。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，
当第四当前值α4高于第二期望温度值加上第一公差值时；或
当在第二周期期间第四当前值α4高于第二期望温度值加上第一公差值时；或
当第四当前值α4低于第二期望温度值减去第二公差值时；或
当在第三周期期间第四当前值α4低于第二期望温度值减去第二公差值时，
还基于至少以下来确定第一速度值v1：
分配比例的第五当前值α5；和
第四当前值α4和第二期望温度值之间的第二比率β2。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，第一速度值v1根据第二单调递增函数取决于第二比率β2。
19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，第一速度值v1根据第三单调递增函数取决于第五当前值α5。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的方法，其特征在于，当气体压缩设备(1)设置有后冷却器(25)以用于在被喷油元件(2)下游冷却压缩气体时，
当后冷却器(25)中最低可用温度的第八当前值α8高于所需最低可用温度值时，基于以下来确定组中的第二速度值v2：
第一速度值v1；和
第八当前值α8与所需最低可用温度值之间的第三比率β3；
否则，第二速度值v2被设定为等于零。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所需最低可用温度等于后冷却器(25)中气体第二冷凝温度值加上补偿量。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，第二速度值v2根据第四单调递增函数取决于第三比率β3。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的方法，其特征在于，基于以下来确定组中的第三速度值v3：
第一基准温度的第九当前值α9；和
第一基准温度的预定最大值，
其中，第三速度值v3：
当第九当前值α9低于预定最大值时等于零；和
当第九当前值α9高于预定最大值时等于代表风扇(9)最大速度的值。
24.根据权利要求6和/或16所述的方法，其特征在于，在被喷油元件(2)由变速电机驱动的情况下，还分别基于代表变速电机转速的第十当前值α10和第十一当前值α11来分别确定第二温度值T2和/或第一速度值v1。
25.一种计算控制组件，包括：
第一计算控制单元(13)，具有控制单元(15)，用于将气体压缩设备(1)中的第二基准温度控制到第二期望温度值；和
第二计算控制单元(22)，用于将气体压缩设备(1)中的第一基准温度控制到第一期望温度值；
用于执行根据权利要求1至24中任一项所述的方法。
26.一种气体压缩设备，具有根据权利要求25所述的计算控制组件。
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