[发明专利]一种制氧厂机组负荷优化分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制氧厂各机组负荷优化分配的方法，用于对各制氧机组进行负荷优化分配。

背景技术

现代钢铁厂一般由多台制氧机组一起完成氧气、氮气和氩气的生产工作，各制氧机组容量、负荷响应速度、各产量对应的成本都是不同的，即使相同配置的机组，运行/检修一段时间后性能也会不同；而且制氧机组在钢铁厂中是耗电大户，以宝钢分公司为例，占用17%左右的电能。厂级机组负荷分配就是确定各机组的负荷，使得经济性最优。

国外制氧机容量与百万吨钢比值一般为1～1.1，据调查结果显示国内目前比值在1.3～1.5较合适，这就说明从总容量来说是有一定的调配空间的。

任何原因造成的制氧机停机，恢复生产中，氧气和氮气可在2小时内达到设计指标并送出，但氩气恢复一般要到10小时左右，因此尽量减少工控的波动，如果机组不稳定，则负荷指令保持不变；避免在纯化器切换过程中进行负荷调节，因纯化器切换时候会造成装置运行工况的波动，所以在均压前、后的10分钟内不实施变负荷操作；设定空气进下塔压力、下塔液含氧量、产品氧纯度、产品氮纯度、氩馏分量、纯氩纯度为判断点，控制系统/人工会将这些参数控制在一定范围内；一旦其中任意一个参数偏离，操作将暂停，等待子控制流程将偏差参数调节到正常后才能调节负荷。

从工艺来看，氮气作为氧气和氩气的冷却介质，三种气体之间存在相互的约束关系。氧气分配完成后，由于氮气和氩气一般不会短缺，各制氧机组承担氮气的比例和承担氧气的比例一致，氩气由于经济效益相对氧气和氮气高很多，所以按最大能力制取，本钢铁厂消耗不掉的可外卖。

目前关于制氧机组负荷优化分配技术的介绍主要侧重于优化算法，且对成本特性曲线的进行拟合处理以满足算法要求，如一些经典优化算法要求成本曲线可微等。而成本特性曲线的准确获取是进行负荷优化分配的基础及关键，进行拟合处理势必影响其真实性，进而影响其经济性。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种制氧厂机组负荷优化分配方法，其具有安全性、经济性、快速性的特点。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种制氧厂机组负荷优化分配方法，包括如下步骤：

（1）获取各制氧机组的如下特性参数：负荷最大值、负荷最小值、最大升负荷速度和最大降负荷速度；

（2）对制氧厂成本数据、制氧量和环境温度进行统计分析，得到不同环境温度下的成本特性曲线，分夏季工况和冬季工况分别统计分析，统计负荷精度配置为1%量程范围，每个量程范围的电耗取平均值；

（3）根据机组的实时数据，计算机组稳定性指标和安全性指标；

（4）根据机组稳定性指标、安全性指标和人工设定的参加负荷优化分配标记计算出机组是否参加负荷优化分配；

（5）读取机组特性参数、成本特性曲线、环境温度和参加负荷优化分配信号，进行负荷优化分配，输出在线优化分配结果和离线优化分配结果；转步骤（3）进行新一轮的负荷优化分配。

上述步骤（3）中，机组稳定性指标的确定方式是：判断是否是纯化器切换动作10分钟以内，若其为否，且空气进下塔压力、产品氧纯度、产品氮纯度、氩馏分量、纯氩纯度是否均在规定范围内，判断此时机组稳定，否则不稳定。

上述步骤（3）中，机组安全性指标的确定方式是：判断是否存在空压机振动大报警信号，若存在则表示机组不安全，否则表示机组安全。

上述步骤（4）中，计算机组是否参加负荷优化分配的方式是：判断机组稳定性指标、安全性指标和人工设定的参加负荷优化分配标记是否均达标，三者均达标才参加分配。

上述步骤（5）中，输出在线优化分配结果和离线优化分配结果后，还离线分配一次性计算出总负荷从最小值到最大值情况下各机组建议的最优负荷，以便动态响应速度比较慢的制氧机组调节到目标负荷。

采用上述方案后，本发明在成本特性曲线的获取中考虑了环境温度等外部不可控因素对其的影响，分不同季节工况进行获取，提高其准确性与代表性，并综合考虑经济、变负荷速率等多种约束条件；同时本发明采用动态规划算法处理，该算法对成本特性曲线无需拟合即可进行计算处理。本发明的有益效果是：由于考虑了机组的安全性和稳定性，分工况对成本特性曲线进行非拟合处理，更接近实际情况，更能降低总体电耗。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明中机组稳定性指标的计算原理图；

图3是本发明中机组安全性指标的计算原理图；

图4是本发明中判断机组是否参加负荷优化分配的实现原理图。