使多个压缩机机组的运行最优化的方法和用于此方法的装置的制作方法

专利名称：使多个压缩机机组的运行最优化的方法和用于此方法的装置的制作方法
使多个压缩机机组的运行最优化的方法 和用于此方法的装置本发明涉及一种用于控制一压缩设备的方法，该压缩设备具有至少 两个可以分开地*接通和/或断开的压缩枳^几组，有多个用于改变压缩枳4几 组的工作功率的装置并且有 一控制设备。本发明还涉及一种用于控制压缩设备的控制设备，该压缩设备具有 至少两个可以分开地*接通和/或断开的压缩机才几组，并具有多个用于改变 压缩机机组工作功率的装置。用于气体运输和/或气体存储的压缩设备，例如天然气压缩设备是国 内和国际能源供给方面的主要装置。用于气体运输的系统包括有多个压 缩设备，它们可以各由多个压缩机机组组成。压缩机机组这里的任务是 给输送介质补充足够多的机械能，以补偿摩擦损失，并确保所要求的工 作压力或者说工作流量。压缩机机组常常具有很不相同的驱动装置和叶 轮，这是因为它们例如设计用于基本载荷的运行或者峰值载荷的运行。 压缩机机组例如包括有至少一个驱动装置和至少一个压缩机。设备自动化尤其对于成本优化的运行方式来说具有重要意义。设备 自动化控制过程的能力和使压缩设备在生产约束之内进行优化的能力 有决定性的经济方面的优越性。一种压缩设备的压缩机常由涡轮驱动，它们直接从管路满足了它们 的燃料需求。压缩机备选地可以通过电动机来驱动。成本最优的运行方式意味着涡轮或者说电驱动的能耗在给定的压缩功率、输送功率、输 送能力和/或在给定的流量时达到最小化。压缩机的可利用的运行部位受到内部流动过程的不利作用的限 制。由此得出运行极限，例如一种温度极限、局部声速的超越(压缩冲 击、通流极限)、气流在叶轮上循环冲刷或者泵送极限。压缩设备的自动化首要的任务是实现由调度中心事先给定的理论 值、如可选的一种经过气体压缩站的流量，或者实现一种在输出侧上的 终压力作为实际值。此处不允许超过在输入侧上抽吸压力的规定极限 值、在输出侧上的终压力的极限值以及在设备出口处的最终温度。由WO 03/036 096 Al已知了 一种用于4吏一个天然气压缩站的多个
压缩机机组的运^亍实现优化的方法。在这方法中，在一个第二或者i兌另 外 一 个压缩机机组起动之后，运行的压缩机机组的转速相对于对于每个 压缩机机组所存储的特性曲线数据呈一种固定的转速比。为使能耗首先 减小，在一个附带的压缩机起动之后，通过相同百分比的流量调整来如此改变所有处于运行的机组的转速， 一直到如果可能的话，设备的所 有泵送防护阀门都关闭。只有在所有泵送防护阀门都关闭之后，压缩机 机组在其特性曲线里的工作点就尽可能地移近至最大效率的一条线。按照EP 0 769 624 Bl已知了 一种方法，用于使多个压缩机之间的负 荷平衡，并用于控制压缩机的工作功率，以便在所有的压缩机之间保持 一种预先规定的关系，如果所有压缩机的工作点作为一个详述的值远离 泵送极限的话。由EP 0 576 238 Bl已知了用于实现负载分配的一种方法和一种装 置。用一设计成导向压缩机的压缩机产生一个调节信号，它作为一个参 照参数用于非导向的压缩机。上面所述的方法还不能令人满意地降低整个压缩设备的能耗。本发明的任务在于提出一种方法和一种装置，用于使一压缩设备中 多个压缩机机组的运行的能耗进一步优化。此任务按照本发明通过如下方法来解决在设定新的理论值或改变 压缩设备的当前状态时，借助于 一种优化计算由压缩机机组的 一种当前 的转换配置就压缩设备的优化的总能源需求量而言计算出 一 种新的转 换配置，而且通过控制设备自动地对所述新的转换配置进行调整。按照本发明有利的是在进行优化时可以从所有在各自压缩设备上 可供使用或准备好运行的压缩机机组出发，而与其各自的运行状态或转 换状态独立无关。与已知的用于压缩设备的控制系统不同，尤其是作为 优化的结果，本发明允许一种以前未投入运行的压缩机机组自动地4妄通 或者允许一种压缩机机组完全断开。"自动地"此处尤其意味着"在线"，也就是说"自动地"例如 可以意味着应用转换配置，而没有压缩设备操作人员的人工帮助，优 选为实时地，"实时"意味着计算的结果在某一时间段里是有保证的， 这就是说，在一种确定的时间界限之前达到。在这种情况下，所述优化 计算在一分开的数据处理设备上进行，此设备将其计算数据自动地传输 给控制设备。
本发明由已知的顺序的方法出发，也就是说在一从外面预先给定 的、附带的机组起动之后才关闭泵送防护阀门，并然后使压缩机机组的 工作点就其效率而言进行优化。按照本发明，优先在每个优化计算中考 察所述全部压缩设备，并对压缩设备的转换配置进行计算，也就是说设 定各个压缩机机组的转换状态。可以通过一种经过压缩机机组最小的流 量在优化时确保这个或所有泵送防护阀门的关闭。压缩设备的首次起动 可以用一种就优化的总能源需求而言有利的转换配置来实现。所谓一种压缩设备的、优选为可以电控的转换配置就是指各个压缩 机机组各自的开关状态。转换配置可以用开关状态"0"代表关或者"1" 代表开，这种状态例如按二进制方式存入在一种整数的变量里。所谓开关转换过程是指从一种、尤其是电的开关状态至另 一种状态 的变换。更有利地可以借助于优化计算为至少 一个、优选为多个今后的时刻 求出一种预测。因为所述方法允许进行直至一规定时刻的预测，因此可 以应用有关气体压缩站正常运行方式的认识，也就是说例如一种通常的 载荷变化，以便使压缩机机组的转换频率最小化。适宜的是，对压缩机机组特有的数据记录(Datensatz )和/或压缩机 机组特有的特性曲线进行分析处理，并为各个压缩机机组规定工作点， 这些工作点取决于质量流量的以及一种特定的输送功(F6rderarbeit)的 预先规定的或者说经过变化的数值，其中这样来设定所述工作点，使压 缩设备的总能量需求最优化。有利地将数据记录和/或特性曲线表示为各个压缩机机组的质量流 量和一种特定的输送功的函数。在优化计算时，除了转换配置之外还有利地计算出一种载荷分配， 也就是说在压缩机机组之间的一种转速比，并在必要时使之改变。另外一种重要的优点在于所述优化的辅助条件，例如不损害泵送 极限，已经可以在对于各个压缩机站的转速理论值的效率最优的计算中 加以考虑。适宜的是所述优化计算利用一种调节循环、尤其是自动触发地进行。有利地作为优化计算的起始参数，利用每个调节循环都为控制设备 提供了转速理论值和/或新的转换配置。 适宜的是对于调节循环的持续时间来说 一 它尤其是控制设备的一 种调节系统的循环时间的多倍 一 使转速理论值和/或转换配置保持恒定。在本发明的一种特别的设计方案中，使转速理论值用 一个共同的因 子来标度，并用来作为一压缩机机组调节器的理论值。设备运行有效性的进一步提高如下来实现具有新的转换配置的控 制设备在调节循环结束之前就使压缩机机组的加热状态激活，用于随后 4妾通 一 以前并不运4于的压缩积4几组。在一种特别的实施方式中，随着控制设备的加热状态的结束，对于 下面的调节循环传达了载荷准备就序(Lastbereitschaft)。如果例如一 种正在起动的压缩枳4几组的转速充分地高，而且对于涡4仑的加热状态结 束了的话，那就产生一信号"载荷准备好，，。这意味着压缩机机组参 与了载荷分配的方法，并在优化计算中对于处在正在运行的机组之间的 最有利的载荷分配进行了考虑。在另 一种优先的实施方式中，作为优化计算的输入对以下参数进行 分析处理-各个压缩机机组的一种模型，和/或-全部压缩设备的模型数据库(Modellbibliothek),和/或-各个压缩机机组的一种当前的特有的输送功，和/或-压缩设备的当前特有的输送功，和/或-经过各个压缩机机组、尤其是经过一个单独的压缩机的当前的质 量流量，和/或-经过压缩设备的一种当前的质量流量，和/或-当前的转换配置，和/或-在压缩设备输入侧上的抽吸压力，和/或-在各个压缩机机组输入侧上的抽吸压力，和/或-在压缩设备输出侧上的终压力，和/或-在各个压缩机机组的输出侧上的终压力，和/或-在压缩设备输出侧上的温度，和/或-在压缩设备输入侧上的温度，和/或-在各个压缩机机组的输出侧上的温度，和/或-在各个压缩机机组输入侧上的温度，和/或
-各个压缩机才几组的当前转速。按照模型预测调节的原理，借助于预测计算，所述优化计算使这直 至较晚时刻所预料到的总能量需求适宜地最小化。在另外 一种优选的实施方式中，在优化计算时考虑开关过程的能耗。所述开关过程的能耗更为适宜地由压缩机机组的数据记录和/或特 性曲线来计算。有关用于开关过程的所分摊的能耗的认识，可以更加精 确地确定压缩设备的最小总能耗。本发明的一种优选的变型方案是压缩设备的特有的输送功对于调 节循环来说认为是恒定的，尤是在压缩机机组并联时。本发明的一种可替换的有利变型方案在于压缩设备的质量流量对 于调节循环来说认为是恒定的，尤其是在压缩机机组串联时。一有效的压缩机机组有利地至少利用一种可以预先规定的或者已被预先规定了的最小流量来驱动。更为有利地借助于一种分支定界算法(Branch-and-Bound )算法进 行所述优化计算。用于所述分支定界算法的一种极限以另外一种有利的方式通过解 决 一 种随意问题(relaxierte Problem )借助于序歹'j 二次规划 (Sequential-Quadratic-Programming)来确定。计算方法的效率通过以下方法来进一步提高所述优化计算借助于 一种动态编程来解决局部问题，尤其是在串联时。有关装置方面的任务涉及到开头所列的控制设备通过一种优化模 块并且通过一种调整模块来解决，用所述优化模块在设定压缩设备的新 的理论值或当前状态的变化时，借助于一种优化计算可以从压缩机机组 的一种当前的转换配置，就压缩设备的一种优化的总能量需求而言，计 算出一种新的转换配置；用所述调整模块可以自动地调整设定新的转换 配置。用于使所述能耗优化的优化模块尤其为此而建立它与控制设备和 /或调度中心相结合地将规定的总负载如此分配到各个压缩机机组上，以 致于在尽可能小的能耗下、也就是说以最大的总效率使压气站理论值得 以实现。这例如既包括要判断哪些压缩机机组是活性接通的，哪些是非 活性接通的；也包括应该设定多少个有效机组而有助于总功率，也就是
说设定载荷分配。在本发明的 一种特殊实施方式中，优化模块与控制设备在空间上远 距离地进行布置，尤其是多个千米。按照 一种适宜的设计方案，建立了优化模块用于考虑一种开关过程 的能耗。另 一种设计方案是建立优化模块用于为多个压缩设备的多个控制 设备进行优化计算。一种用于实施按权利要求1至21中之一所述方法的、包含有一种计算机程序产品的软件也属于本发明。用 一种在数据载体上机器可读的程序编码可以有利地建立用于一优化模块的DV (数据处理)设备。 以下根据一种实施例对于本发明进行详细说明，其中图中所示为

图1: 一种用于使压缩设备运行优化的方法的框图； 图2: —种压缩机机组的压缩机特有的特性曲线； 图3:用于控制压缩设备的一控制设备； 图4:方法步骤的运行图。单个的压缩机机组3， 4， 5的特性利用一种特性曲线20来模拟， 特性曲线20说明了其效率和其转速作为其工作点22的函数。工作点22 借助于一种状态变量* (该状态变量描述了通过压缩机机组的质量流) 和一用方程1可以确定的特有的输送功来说明，<formula>formula see original document page 11</formula>[Gl,l]其中R —种特有的气体常数 K等熵指数， Z实际气体系数，cE,cA在压缩机机组入口或者出口的速度， Za,Ze高度差 pE拍p及压力 Pa乡冬压力，和 TE入口温度。
特性曲线20并不通过一推导的公式提供使用。从测量求出一种输 送特性曲线21和一种效率特性曲线23。当转速不变时，可以确定输送 功和效率7与体积流量、或质量流量m在支承位置上的关系。为了模拟一种压缩机机组3,4，5的特性，必须取决于转速地附带地 采用运行极限，例如一种泵送极限36,这种极限受到压缩机中某些流动 现象的出现的限制。由这些支承位置和附属的用于不同转速的数值可以 通过适合的解题途径，例如象逐段地多项式内插或B-样条，建立特性曲 线20作为质量流量、的函数和特有的输送功 、 和其规定的范围。在压缩机机组3,4,5串联时，使全部输送功在能量上最优地分配到 各个压缩机机组3,4,5上，其中经过压缩机的质量流量假定为相同的。 对于一种最小化问题的表达，尤其是在串联时适用方程2:<formula>formula see original document page 12</formula>[G1.2]为了应用数学的程序编制，将方程式3看作为方程辅助条件 -串联的结果在于压缩机的特有输送功之和任何时候必须等于压 气站的输送功<formula>formula see original document page 12</formula> [G1,3]当压缩才几并耳关时，可以将总的流量分配于各个压缩枳4几组3,4,5上， 其中压缩设备的特有的输送功对于一优化循环R来说被设定为给定 的。尤其在串联时用方程式4来表达一种最小化的问题为了应用 一 种数学的程序编制，将方程式5看作为方程辅助条件:<formula>formula see original document page 12</formula>(G1.4]-在并联时，必须使各个流量之和在任何时刻都等于所要求的总流曰里=i < , ^《(^ ^…《(3V,) [G1'5]因为要使总能耗最小化，最小化问题就是所有压缩机机组3,4,5的 能耗之和。另外一项是累加地与最小化问题进行逻辑联接，这最小化问题是一 种目标函数。转换的成本、也就是说开关过程的能耗因此被加以考虑。 在给定的抽吸压力Ps、终压力Pe、温度T和质量流量m时，可以由所 述特性曲线计算出对于一压缩机机组3,4,5的开关过程所分摊的能耗。 在对目标函数进行优化时，遵守以下的不等辅助条件 - 一活性的压缩机机组必须保持一种最小的流量、尤其是一种最小 的质量流量0"1,以便不损坏泵送极限。这种最小流量取决于压缩设备眼前的输送功。质量流量同样也必须保持在一种最大许可值气 r之下。-完全类似于质量流量，若是串联的压缩机时，上和下极限适合于 特定的输送功<n和y,T。具有并联和串联联结的机组的压缩设备的处理被统一地实现，并且 并不要求对最小化问题进行完全不同的表述。直接由数学表达作为优化 问题得出一种解决办法。图1表示了一种用于使压缩设备的运行实现优化的方法的框图。压 缩设备很简略地表示出有三个压缩机机组3，4和5。压缩机机组3,4和5 的连接采用了并联。压缩机机组3,4和5通过一控制设备10进行控制和 调节。控制设备10包括控制设备12的一调节机构、 一第一压缩机机组 调节器13、 一第二压缩机机组调节器14和一第三压缩机机组调节器 15。 一种优化模块11与控制设备IO处于双向连接。借助于优化模块11 使一种非线性的混合整数的优化问题得到解决。所述优化问题的数学表 述在优化模块11里执行。应用方程式4,压缩机机组3,4和5的数量 N=3，并有一系列的输入参数，使优化模块11就一种已被优化的总能耗 而言提供控制设备12调节的被优化的输出参数32。输入参数33由一模 型数据库36组成，后者具有一用于每个压缩机机组3,4,5的模型24a,24b,24c和压缩设备的过程参数。通过实际值30和理论值31使控制设备12的调节提供以下数据-在压缩设备输出侧上的当前温度Tg,A,-在压缩设备输入侧上的当前温度Tg,e,-在压缩设备输出侧上的当前终压力Pg,A， -在压缩设备输入侧上的当前抽吸压力Pg,e,-压缩机机组的入口和出口的当前温度分别为T,，e和T,，a时1=1...3的当前的体积流量A,-各个压缩机机组3,4和5的当前压力RE和RA作为实际值30。 控制设备12的调节用的理论值或者极限值31由在压缩设斧输出侧上的 一种最高温度Tg,A,max、 一种压力Pg,A(S。ll)和一种体积流量^ (阔以及 在压缩设备的输入侧或者输出侧上的 一 种最大抽吸压力Pg,e(max)或 Pg,A(max)组成。用作为过程参数的实际值30和基本方程Gl.l使用于优化模块11 的输入参数33变完整。在优化模块11中计算出一种最小的总能量需求。对于平行布置的压缩机机组3,4和5来说，借助于一种分支定界算法(L.A.Wolsey "整 体编程，，(Integer programming) , John Wiley & Sons,纽约，1998 )来解决 最小化问题，这种算法使不连续的变量在一种二进制的方块图里运行。 为了不必对二进制选择方块图的所有分支进行分析处理，通过借助于序 列二次规划(P.E.Gill, W.Murray, M.H.Wright，"实用优化"("Practical Optimization"),学院出版社(Academic Press)，伦敦，1995 )对一种 随意问题的解决来确定用于最小值的一下限G。在优化模块11里，还执行了专门的问题分类和适应的问题表述以 及有效的算法，正如它们可以在以下文献中见到的那样T.Jenicek, J. Kralik,"广义的压气站的优化控制'，("Optimized Control of Generalized Compressor Station");S.Wright, M. Somani, C. Ditzel，"压气站优化"("Compressor Station Optimization"),管路模拟利益集团(Pipeline Simulation Interest Group), Denver, Colorado, 1998;K.Ehrhardt, M.C. Steinbach,"气体网路中的非线性优化" ("Nonlinear Optimization in Gas Networks"), ZIB國才艮告03-46,柏才木，2003以及R.G. Carter,"压气站优化计算的精度和速度，，，("Compressor Station Optimization: Computational Accuracy and Speed",) , 1996。由压缩设备的一种连续运行方式出发，压缩机机组3,4和5的特性 曲线20(见图2)中的工作点22保持在其最佳范围里。当压缩设备的体积流量A (阔变化时，借助于在优化模块11里的优 化计算由压缩机机组3,4和5的一种当前的转换配置Si,w,就压缩设备 的已被优化的总能量需求来说，算出一种新的转换配置S1;t。压缩设备的体积流量力,加)降低一半，就引起一种优化的计算结果， 它规定了以下新的转换配置压缩机机组5通过设定值S5,t=0而下降。 因为压缩设备的所要求的体积流量可以用两个或三个压缩机机组来达 到，因此压缩机机组5为非活性的连接。所有运行的压缩机机组3和4一直连续地运行，直至体积流量的变化或者与理论值的偏差重新又引起 利用一种改变了的转换配置的优化计算。连续运行方式意味着运行着 的压缩机机组用一种优化的载荷分配并用一种其工作点22在特性曲线 20里的优化的调节来工作。优化模块11的输出参数32因此除了目前所 要调整的压缩设备转换状态之外，也还包括用于各个压缩机机组3,4和5 的转速理论值设定A。由下置的压气站调节机构(它比优化更高循环地运行)使转速理论 值A,在它被给定在压缩机机组调节器上之前，以一个共同的因子oc来 标度，以便调整理论值。所述优化计算以一种调节循环R在优化模块11 里自触发地实施。在优化计算时，也就是周期性地除了计算一种可能有 的转换配置Si,t之外，循环地实施压缩机机组之间的载荷分配，也就是 说用于各个压缩机机组3,4和5的效率最佳的转速理论值A 。对于调节 循环R的持续时间来说，转速理论值A'和转换配置S^保持不变。如果 根据载荷的变化使总设备的体积流量、M)加倍，那么下一调节循环R 的优化计算将规定一种新的转换配置Su、一种新的载荷分配和效率最佳 的工作点22的一种新位置。新的转换配置就是使现在三个压缩机机组中的三个运行。因为优化 计算的结果还在调节循环结束之前就已知了 ，因此对于第三要起动的压 缩机机组5来说就开始了一种加热阶段。随着调节循环R的结束，给控 制设备10和尤其是压缩机机组调节器13,14,15准备好了新的数值。所
述以前以一种加热阶段来准备的压缩机机组5则可以无缝地接通用于新 的调节循环R,并重新为所要求的输送功率或所要求的体积流量K(阔给 定最佳的总能耗。图2表示了一压缩机机组3的压缩机特有的特性曲线20。压缩机特 性曲线20表示出压缩机的与转速有关的输送特性曲线21和效率特性曲 线23,表示了在x轴上的在压缩机入口处的体积流量A.f和在y轴上的 压缩积4lr送才几功.v3 (v> = A/& 5 =密度)的关系。附带有一泵送极限36。效率最优的工作点22位于泵送极限36附近 在一条具有高效率仏.隨的效率特性曲线23上。对于用图所描述的方法， 给出了特性曲线20作为各个压缩机机组的一种质量流量(或体积流量) 和一种特定的输送机功的数学函数。特性曲线20作为计算函数的数学 表达是优化模块11或者说优化计算的组成部分。图3表示了用于控制压缩设备1的一控制设备10。所述通过优化模 块11求出的最优的转速理论值A和新的转换配置S1>t，与控制设备10共 同作用，通过一在压缩机机组3,4和5上的调整模块S进行设定和/或调 下。作为用于调节控制设备10的调节参数尤其是应用了那些包括流 量、抽吸压力、终压力和终温度的具有最小的正的调节偏差的参数。控 制设备10的调节作为输出与优化模块一起为各个单个的压缩机机组调 节器13,14,15提供理论值，见图2。图4表示了方法步骤40,42,44和46的运行图。由一种第一方法步 骤40出发，循环地推动所述优化方法。用一种第二方法步骤42求出压 缩机站l的当前状态。为此检测以下数值实际值30、理论值31、极 限值和边界条件37以及由模型数据库26所得到的模型24a、24b和24c。 附带地按照本发明求出压缩设备1的当前转换状态S,w。 一第三方法步 骤44是一判定位置。利用该第三方法步骤44决定是在一第四方法步骤 中进行优化计算46还是在48中结束所述方法。根据此处的实际值30 和理论值31可以判定是否必需进行优化计算。如果第三方法步骤的 判定为Y,那么所述方法就用第四方法步骤46继续工作。在第四方法 步骤46中使所述混合整数的优化问题得到解决。第四方法步骤46的输 入参数又是实际值30、理论值31、极限值和边界条件37和来自模型数 据库26的模型。作为第四方法步骤46的结果，输出转速理论值义,.和新
的转换状态S,t。在48处，方法结束。用来自第一方法步骤40的循环推 动使方法重新进行。
权利要求
1.用于控制一种压缩设备(1)的方法，此压缩设备具有至少两个分开地可以接通和/或断开的压缩机机组(i＝1，...，N)，具有多个用于改变压缩机机组(i＝1，...，N)的工作功率的装置，并具有一控制设备(10)，其特征在于，在设定新的理论值或改变压缩设备(1)当前状态时借助于一种优化计算由压缩机机组(i＝1，...，N)的当前转换配置(Si，t-1)就压缩设备(1)的已被优化的总能量需求(EG)而言计算出一种新的转换配置(Si，t)，而且该新的转换配置(Si，t)通过控制设备(10)自动地进行调整。
2. 按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于优化计算对于 至少一个、优选为多个将来的时刻(t)求出一种预测。
3. 按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对压缩机机组特 有的数据记录和/或压缩机机组特有的特性曲线(20)进行分析处理，并 对于各个压缩机机组(i=l,...,N)规定了工作点(22),这些工作点取 决于质量流量^的和一特有输送功(y)的预先规定了的或者改变了的 数值，其中工作点(22)这样来设定，使得压缩设备(1)的总能量需 求(Eg)实现优化。
4. 按权利要求3所述的方法，其特征在于，数据记录和/或特性曲 线(20)规定作为各个压缩机机组(i=l,...,N)的一质量流量( )或 一相应的体积流量(A)和一特定的输送机功(&)的函数。
5. 按权利要求1至4中之一所述的方法，其特征在于，在优化计 算时除了转换配置(S,，t)之外还计算出一种在压缩机机组(尸1,…,N) 之间的载荷分配，并必要时使之改变。
6. 按权利要求1至5中之一所述的方法，其特征在于，利用一调 节循环(R)、尤其是自触发地进行优化计算。
7. 按权利要求6所述的方法，在此方法中作为具有每个调节循环 (R)的优化计算的输出参数(32)为控制设备提供准备了转速理论值 (& )和/或新的转换配置(S1>t)。
8. 按权利要求7所述的方法，其特征在于，对于调节循环(R)的 持续时间来说，使转速理论值(A )和/或转换配置(S1;t)保持不变，所 述调节循环尤其是控制设备(10)的一调节机构(12)的循环时间(Z) 的多倍。
9. 按权利要求7或8所述的方法，在此方法中，转速理论值(头) 用一个共同的因子(a)来标出，并被用作为一压缩机机组调节器(13,14,15)的理论值。
10. 按权利要求1至9中之一所述的方法，此方法中，具有新的转 换配置(Si,产l)的控制设备(10)在调节循环(R)结束之前就触发压 缩机机组(i=l,...,N)的一种加热阶段，用于随后接通一以前未运行的 压缩机机组(Si,t—产0 )。
11. 按权利要求IO所述的方法，其特征在于，随着控制设备(IO) 的加热阶段的结束，对于下面的调节循环(R)来说传达了载荷准备就 序。
12. 按权利要求1至11中之一所述的方法，在此方法中作为用于 优化计算的输入(23)对以下进行分析处理-所述各个压缩机机组(尸1,…,N)的一模型(24),和/或 -整个压缩设备(1 )的模型数据库(26),和/或 -各个压缩机机组(尸1,…,N)的当前特有的输送功U.,卜P，和/或 -压缩设备(1 )的当前特有的输送功(、,卜i )，和/或 -经过各个压缩机机组(尸1,…,N)、尤其是经过一个单个压缩机 的当前的质量流量( m )，和/或画经过压缩设备(1)的当前的质量流量(、,,-。，和/或 -当前的转换配置(Sw),和/或-在压缩设备(1 )输入侧(E)上的抽吸压力(Pg,e),和/或-在各个压缩机机组输入侧上的抽吸压力(pt,e)，和/或-在压缩设备(1)输出侧(A)上的终压力(Pg,a),和/或-在各个压缩机机组(i=l,...,N)输出侧上的终压力(Ra),和/ 或-在压缩设备(1)的输出侧(A)上的温度(Tg,a),和/或 -在压缩设备(1 )输入侧(E)上的温度(Tg,e),和/或 -在各个压缩机机组(i=l,...,N)输出侧上的温度(T1>A),和/或 -在各个压缩机机组(i=l, — ,N)输入侧上的温度(U ,和/或 -各个压缩机机组(产1,…,N)的当前转速。
13. 按权利要求1至12中之一所述的方法，其中所述优化计算按 照模型预测调节的原理借助于预测计算使所述直至较晚时刻(t)所预料 到的总能量需求最小化。
14. 按权利要求1至13中之一所述的方法，其特征在于，在优化 计算时考虑一种开关过程的能耗(Es)。
15. 按权利要求14所述的方法，其特征在于，所述开关过程的能 耗(Es)由压缩机机组(i=l,...,N)的数据记录和/或特性曲线(20)来 进行计算。
16. 按权利要求1至15中之一所述的方法，其特征在于，压缩设 备U)的特有的输送功(yg)对于调节循环(R)来说认为是恒定的， 尤其是在压缩机机组(尸1,…,N)并联时。
17.按权利要求1至l5中之一所述的方法，其特征在于，压缩设 备(l)的质量流量(^)对于调节循环来说认为是恒定的，尤其是在压 缩机机组(i=l,...,N)串联时。
18. 按权利要求1至17中之一所述的方法，其中一活性的压缩机 机组(S产l)至少用一种可以预先规定的或者已被预先规定了的最小流量(^.min)来驱动。
19. 按权利要求1至18中之一所述的方法，其中借助于一种分支 定界算法来进行优化计算。
20. 按权利要求19所述的方法，其中用于分支定界算法的极限(G) 通过借助于序列二次规划而对 一 种随意问题的解决来确定。
21. 按权利要求1至20中之一所述的方法，其中所述优化计算借 助于一种动态编程来解决局部问题，尤其是在串联时。
22. 用于控制一压缩设备(1)的控制设备(10)，此压缩设备具 有至少两个分开地可以，接通和/或断开的压缩枳4几组(i-l,…,N)，并具 有多个用于改变压缩机机组(i=l,...,N)的工作功率的装置，其特征在 于- 一优化模块(11),用此优化模块在设定新的理论值或在改变压 缩设备的当前状态时，借助于一种优化计算可以由压缩机机组(i=l,...,N)的一当前的转换配置(Sy-0里就压缩设备(1)的已被优 化的总能量需求(EG)计算出一新的转换配置(S1;t);以及- 一调整模块(S)，用此调整模块可以自动地调整所述新的转换 配置(S1>t)。
23. 按权利要求22所述的控制设备(10)，其特征在于，优化模 块(11 )与控制设备(10)布置成有空间距离，尤其是多个Km。
24. 按权利要求22至23中之一所述的控制设备，其特征在于，建立了优化模块用于考虑一开关过程的能耗(Es)。
25. 按权利要求22至24中之一所述的控制设备，其特征在于，建 立了优化模块(11)用于为多个压缩设备的多个控制设备进行优化计算。
26. 用于实施一种按权利要求1至21中之一所述方法的、包含有 计算机编程产品的 一种软件。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制一压缩设备(1)的方法，此设备具有至少两个可以分开地接通和/或断开的压缩机机组(i＝1…N)，具有多个用于改变压缩机机组的工作功率的装置，并且还涉及一种用于此的控制设备(10)。已知的方法和装置就整个压缩设备的能耗而言还不是最佳的。为了使一压缩设备(1)的多个压缩机机组(i＝1…N)的运行的能耗(EG)进一步优化，提出了一种方法和一种装置，这种装置计算出一种新的转换配置(Si，t)而且使这新的转换配置(Si，t)通过一控制设备(10)自动地进行调整。压缩设备(1)、例如天然气压缩设备，用于气体运输和/或气体存储，它们是国内和国际能源供给方面的主要设备。
文档编号F04D27/02GK101155995SQ200680011518
公开日2008年4月2日 申请日期2006年2月2日 优先权日2005年2月11日
发明者H·利波尔德, M·梅茨格 申请人:西门子公司