本發(fā)明涉及高爐冷卻領(lǐng)域，特別地，涉及一種高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

高爐是煉鐵廠最為核心的工藝設(shè)備，高爐的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平是煉鐵廠技術(shù)管理能力最重要的體現(xiàn)。高爐裝備有循環(huán)冷卻水系統(tǒng)用于冷卻爐壁，保護(hù)爐壁不被高溫破壞。為提供所需要的流量和溫度，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)運(yùn)行中消耗了大量的能量，這些消耗來(lái)源于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水泵和風(fēng)機(jī)。高爐的冷卻壁的冷卻是循環(huán)水和冷卻壁內(nèi)部管壁的對(duì)流換熱過(guò)程，其總的冷卻效果體現(xiàn)為換熱總功率。一般地，為提高換熱總功率需要增加水泵和風(fēng)機(jī)的流量供給，從而造成系統(tǒng)能耗的增加。因此，提高換熱總功率和降低系統(tǒng)能耗在一定程度上體現(xiàn)為技術(shù)矛盾，再加上高爐結(jié)構(gòu)和運(yùn)行工藝的復(fù)雜性，現(xiàn)有的公知的技術(shù)手段中未能提供高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能的滿意方法。

因此，對(duì)于高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能，是一個(gè)亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法及裝置，以解決高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)能耗大的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法，應(yīng)用于高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括高爐、用于存儲(chǔ)冷水的冷水池、用于將冷水池中存儲(chǔ)的冷水泵入高爐中進(jìn)行換熱的多個(gè)水泵、用于對(duì)高爐換熱后的水進(jìn)行冷卻并返回給冷水池的多個(gè)冷卻塔、依次設(shè)置于冷水池、高爐和冷卻塔之間用于循環(huán)導(dǎo)流的循環(huán)冷卻水母管、以及與多個(gè)冷卻塔對(duì)應(yīng)設(shè)置用于對(duì)送至多個(gè)冷卻塔的水進(jìn)行冷卻的多個(gè)風(fēng)機(jī)，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法包括步驟：

獲取高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布；

根據(jù)獲取的換熱總功率分布，確定合理可接受的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間；

在確定的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間內(nèi)，計(jì)算出水泵和風(fēng)機(jī)在各工況組合下的組合總功耗；

從計(jì)算出的組合總功耗中，尋找出組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)；

根據(jù)尋找出的最佳組合點(diǎn)，將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)。

進(jìn)一步地，獲取高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布的步驟包括：

獲取各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系；

根據(jù)獲取的各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率，進(jìn)而得到換熱總功率分布。

進(jìn)一步地，各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率等于各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水出入口溫差和循環(huán)水比熱三者的乘積。

進(jìn)一步地，各工況組合包括循環(huán)水流量工況和循環(huán)水出入口溫差工況，水泵和風(fēng)機(jī)在各工況組合下的組合總功耗為水泵和風(fēng)機(jī)在循環(huán)水流量工況和循環(huán)水出入口溫差工況這兩個(gè)維度的工況組合下高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)所有水泵和所有風(fēng)機(jī)的功耗的代數(shù)和。

進(jìn)一步地，最佳組合點(diǎn)包括水泵的閥門開(kāi)度、水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵的啟停狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的葉片安放角度中二者或多者的組合。

進(jìn)一步地，根據(jù)尋找出的最佳組合點(diǎn)，將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)的步驟包括：

使用調(diào)節(jié)手段將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)，調(diào)節(jié)手段包括控制水泵的閥門開(kāi)度、水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵的啟停狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的葉片安放角度。

本發(fā)明還提供一種高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置，應(yīng)用于高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括高爐、用于存儲(chǔ)冷水的冷水池、用于將冷水池中存儲(chǔ)的冷水泵入高爐中進(jìn)行換熱的多個(gè)水泵、用于對(duì)高爐換熱后的水進(jìn)行冷卻并返回給冷水池的多個(gè)冷卻塔、依次設(shè)置于冷水池、高爐和冷卻塔之間用于循環(huán)導(dǎo)流的循環(huán)冷卻水母管、以及與多個(gè)冷卻塔對(duì)應(yīng)設(shè)置用于對(duì)送至多個(gè)冷卻塔的水進(jìn)行冷卻的多個(gè)風(fēng)機(jī)，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置包括：

獲取模塊，用于獲取高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布；

確定模塊，用于根據(jù)獲取的換熱總功率分布，確定合理可接受的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間；

計(jì)算模塊，用于在確定的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間內(nèi)，計(jì)算出水泵和風(fēng)機(jī)在各工況組合下的組合總功耗；

搜索模塊，用于從計(jì)算出的組合總功耗中，尋找出組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)；

調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)尋找出的最佳組合點(diǎn)，將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)。

進(jìn)一步地，獲取模塊包括獲取單元和計(jì)算單元，

獲取單元，用于獲取各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系；

計(jì)算單元，用于根據(jù)獲取的各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率。

進(jìn)一步地，調(diào)節(jié)模塊包括控制單元，

控制單元，用于使用調(diào)節(jié)手段將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)，調(diào)節(jié)手段包括控制水泵的閥門開(kāi)度、水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵的啟停狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的葉片安放角度。

進(jìn)一步地，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置包括可編程邏輯控制器，

可編程邏輯控制器，用于控制變頻器對(duì)水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行變頻調(diào)速。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法及裝置，根據(jù)高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的大量歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將整個(gè)高爐冷卻壁視為一個(gè)由需求側(cè)和供給側(cè)組成的總系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過(guò)監(jiān)測(cè)的循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度數(shù)據(jù)，確定高爐冷卻壁換熱總功率分布；根據(jù)高爐實(shí)際爐況獲得需求側(cè)合理可接受的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)換熱總功率的分布區(qū)間，并計(jì)算各工況點(diǎn)下供給側(cè)的水泵和風(fēng)機(jī)總功耗；最后在滿足需求側(cè)總換熱功率的前提下獲得系統(tǒng)能耗最低的供給側(cè)工藝參數(shù)組合，使高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果。本發(fā)明提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法及裝置，節(jié)能效果好、自動(dòng)化程度高。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法第一優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法中高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的分布圖；

圖4是圖1中獲取高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布的步驟的細(xì)化流程示意圖；

圖5是本發(fā)明高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法第二優(yōu)選實(shí)施例的流程示意圖；

圖6是本發(fā)明高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置優(yōu)選實(shí)施例的功能框圖；

圖7是圖6中獲取模塊的功能模塊示意圖；

圖8是圖6中調(diào)節(jié)模塊的功能模塊示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

10、冷水池；20、高爐；30、冷卻塔；40、循環(huán)冷卻水母管；50、水泵；60、風(fēng)機(jī)；71、獲取模塊；72、確定模塊；73、計(jì)算模塊；74、搜索模塊；75、調(diào)節(jié)模塊；711、獲取單元；712、計(jì)算單元；751、控制單元。

具體實(shí)施方式

需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

參照?qǐng)D1，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法，應(yīng)用于高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，如圖2所示，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括高爐20、用于存儲(chǔ)冷水的冷水池10、用于將冷水池10中存儲(chǔ)的冷水泵入高爐20中進(jìn)行換熱的多個(gè)水泵50、用于對(duì)高爐20換熱后的水進(jìn)行冷卻并返回給冷水池10的多個(gè)冷卻塔30、依次設(shè)置于冷水池10、高爐20和冷卻塔30之間用于循環(huán)導(dǎo)流的循環(huán)冷卻水母管40、以及與多個(gè)冷卻塔30對(duì)應(yīng)設(shè)置用于對(duì)送至多個(gè)冷卻塔30的水進(jìn)行冷卻的多個(gè)風(fēng)機(jī)60，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法包括步驟：

步驟s100、獲取高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布。

統(tǒng)計(jì)高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，將整個(gè)高爐冷卻壁視為一個(gè)由需求側(cè)和供給側(cè)組成的總系統(tǒng)進(jìn)行研究。通過(guò)監(jiān)測(cè)母管循環(huán)水流量、循環(huán)水出入口溫差數(shù)據(jù)和循環(huán)水比熱，獲取高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布。如圖3所示，應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例獲得了高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布。其中，橫坐標(biāo)表示入口循環(huán)水流量3000～4500m³/h，縱坐標(biāo)為入口循環(huán)水溫度30～45℃，換熱總功率從左邊區(qū)域到右邊區(qū)域不斷升高10～25mw。

步驟s200、根據(jù)獲取的換熱總功率分布，確定合理可接受的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間。

根據(jù)獲取的換熱總功率分布及實(shí)際爐況，確定需求側(cè)合理可接受的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間。在本實(shí)施例中，從需求側(cè)出發(fā)，給出當(dāng)前的生產(chǎn)負(fù)荷、操作工藝、爐況和管理水平下的需求側(cè)可接收域，并預(yù)測(cè)可接受域的移動(dòng)方向，如圖3所示。

步驟s300、在確定的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間內(nèi)，計(jì)算出水泵和風(fēng)機(jī)在各工況組合下的組合總功耗。

在確定的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間內(nèi)，計(jì)算各工況組合下供給側(cè)的水泵和風(fēng)機(jī)總功率。各工況組合包括循環(huán)水流量工況和循環(huán)水出入口溫差工況，水泵和風(fēng)機(jī)在各工況組合下的組合總功耗為水泵和風(fēng)機(jī)在循環(huán)水流量工況和循環(huán)水出入口溫差工況這兩個(gè)維度的工況組合下高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)所有水泵和所有風(fēng)機(jī)的功耗的代數(shù)和。

步驟s400、從計(jì)算出的組合總功耗中，尋找出組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)。

從計(jì)算出的各工況組合下供給側(cè)的水泵和風(fēng)機(jī)總功率中，尋找出組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)。最佳組合點(diǎn)包括水泵的閥門開(kāi)度、水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵的啟停狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和組風(fēng)機(jī)的葉片安放角度中二者或多者的組合。

步驟s500、根據(jù)尋找出的最佳組合點(diǎn)，將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)。

根據(jù)尋找出的組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)，將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)。例如，在滿足需求側(cè)總換熱功率的前提下獲取系統(tǒng)能耗的供給側(cè)工藝參數(shù)組合，使高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果。具體地，請(qǐng)見(jiàn)圖3，通過(guò)短期內(nèi)的強(qiáng)化供給(如加大流量和降低溫度，加大流量和維持溫度，維持流量和降低溫度)，擴(kuò)大常態(tài)化下的需求側(cè)可接收域，起到短期內(nèi)耗能、長(zhǎng)期內(nèi)節(jié)能的有益效果。對(duì)該原理的應(yīng)用邏輯應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)發(fā)，但早期可以先建立起部分規(guī)則，譬如充分利用大氣環(huán)境和工藝班次的變化來(lái)調(diào)整供給，使之在“過(guò)需求”和“欠需求”之間循環(huán)。請(qǐng)見(jiàn)圖2，可通過(guò)配置水泵和風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)來(lái)達(dá)到統(tǒng)總能耗降低。例如，當(dāng)前需求側(cè)所處的點(diǎn)為“大流量、高溫度”時(shí)，則供給側(cè)配置為開(kāi)啟3臺(tái)水泵、2臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)；經(jīng)優(yōu)化后，需求側(cè)所處的點(diǎn)移動(dòng)至“小流量、低溫度”時(shí)，則供給側(cè)配置為開(kāi)啟2臺(tái)水泵、3臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)總能耗降低。又譬如，在清晨大氣溫度和濕度都比較低的情況下，加大冷卻塔的制冷，提高的風(fēng)機(jī)功耗；但充分利用了這段時(shí)間的優(yōu)勢(shì)降低了循環(huán)水溫度，這為白天冷卻水的流量降低打下了基礎(chǔ)，反而使得全天的總功耗降低。

本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法，根據(jù)高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的大量歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將整個(gè)高爐冷卻壁視為一個(gè)由需求側(cè)和供給側(cè)組成的總系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過(guò)監(jiān)測(cè)的循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度數(shù)據(jù)，確定高爐冷卻壁換熱總功率分布；根據(jù)高爐實(shí)際爐況獲得需求側(cè)合理可接受的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)換熱總功率的分布區(qū)間，并計(jì)算各工況點(diǎn)下供給側(cè)的水泵和風(fēng)機(jī)總功耗；最后在滿足需求側(cè)總換熱功率的前提下獲得系統(tǒng)能耗最低的供給側(cè)工藝參數(shù)組合，使高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果。本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法，節(jié)能效果好、自動(dòng)化程度高。

如圖4所示，本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法，步驟100包括：

步驟110、獲取各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系。

對(duì)于高爐而言，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間大量數(shù)據(jù)的采集，可以獲取循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度和高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，請(qǐng)見(jiàn)圖3。圖3中橫坐標(biāo)為循環(huán)水流量，縱坐標(biāo)為循環(huán)水溫度，從左到右的各個(gè)劃分區(qū)域?yàn)楦郀t冷卻壁換熱總功率。從左到右的各個(gè)劃分區(qū)域代表高爐冷卻壁換熱總功率逐漸升高，流量越大、溫度越低則散熱功率越高。圖中虛線圍成的區(qū)域代表當(dāng)前工藝上可接受的范圍，參考點(diǎn)是調(diào)度給定的參考組合，當(dāng)前點(diǎn)則是供給側(cè)實(shí)際提供的參數(shù)組合。圖2中的流量和溫度，是供給側(cè)的水泵和冷卻塔所提供的。對(duì)圖2中的每一個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)著一組或多組供給側(cè)操作配置，而每一組操作配置也對(duì)應(yīng)著一個(gè)高爐冷卻壁換熱總功率，即：供給參數(shù)(循環(huán)水流量、高爐入口水溫)～操作變量(水泵開(kāi)啟數(shù)、母管閥門開(kāi)度、冷卻塔上塔閥門開(kāi)度、風(fēng)機(jī)開(kāi)啟數(shù)、環(huán)境干濕球溫度)～高爐冷卻壁換熱總功率。

高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能的實(shí)現(xiàn)手段，從理想化穩(wěn)態(tài)情況下的角度來(lái)闡述，主要就是為滿足需求側(cè)的流量和水溫點(diǎn)，給出所有可能的供給側(cè)操作配置組合，同時(shí)求出每種配置組合所消耗的高爐冷卻壁換熱總功率，最后求出高爐冷卻壁換熱總功率最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的供給側(cè)操作配置，并發(fā)出調(diào)度指令調(diào)節(jié)至該最優(yōu)配置組合。而對(duì)實(shí)際的瞬態(tài)過(guò)程而言，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能效最優(yōu)還包括整體時(shí)間段內(nèi)的最優(yōu)，允許在合適的時(shí)間段內(nèi)“欠需求”或“過(guò)需求”供給。

步驟120、根據(jù)獲取的各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率，進(jìn)而得到換熱總功率分布。

根據(jù)獲取的各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率，各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率計(jì)算公式如下所示：

高爐冷卻壁換熱總功率＝循環(huán)水比熱*循環(huán)水流量*循環(huán)水出入口溫差(1)

循環(huán)水出入口溫差＝循環(huán)水出口溫度—循環(huán)水入口溫度(2)

本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法，通過(guò)獲取各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系；根據(jù)獲取的各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率。本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法，通過(guò)獲取的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度，即可計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率，進(jìn)而得到換熱總功率分布，以方便節(jié)能控制，獲得更佳的管控效果。

如圖5所示，本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法，步驟s500包括：

s510、根據(jù)尋找出的最佳組合點(diǎn)，使用調(diào)節(jié)手段將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)，其中，調(diào)節(jié)手段包括控制水泵的閥門開(kāi)度、水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵的啟停狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的葉片安放角度。

根據(jù)尋找出的組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)，使用調(diào)節(jié)手段將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)，其中，調(diào)節(jié)手段包括控制水泵的閥門開(kāi)度、水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵的啟停狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的葉片安放角度。在本實(shí)施例中，可采用plc(可編程邏輯控制器)控制變頻器對(duì)水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行變頻調(diào)速。

本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制方法，根據(jù)尋找出的最佳組合點(diǎn)，使用調(diào)節(jié)手段將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)，在滿足需求側(cè)高爐冷卻壁換熱總功率的前提下獲得系統(tǒng)能耗最低的供給側(cè)工藝參數(shù)組合，使高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果。

如圖6所示，本發(fā)明還提供一種高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置，應(yīng)用于高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，請(qǐng)見(jiàn)圖2，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)包括高爐20、用于存儲(chǔ)冷水的冷水池10、用于將冷水池10中存儲(chǔ)的冷水泵入高爐20中進(jìn)行換熱的多個(gè)水泵50、用于對(duì)高爐20換熱后的水進(jìn)行冷卻并返回給冷水池10的多個(gè)冷卻塔30、依次設(shè)置于冷水池10、高爐20和冷卻塔30之間用于循環(huán)導(dǎo)流的循環(huán)冷卻水母管40、以及與多個(gè)冷卻塔30對(duì)應(yīng)設(shè)置用于對(duì)送至多個(gè)冷卻塔30的水進(jìn)行冷卻的多個(gè)風(fēng)機(jī)60，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置包括：獲取模塊71，用于獲取高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布；確定模塊72，用于根據(jù)獲取的換熱總功率分布，確定合理可接受的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間；計(jì)算模塊73，用于在確定的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間內(nèi)，計(jì)算出水泵和風(fēng)機(jī)在各工況組合下的組合總功耗；搜索模塊74，用于從計(jì)算出的組合總功耗中，尋找出組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)；調(diào)節(jié)模塊75，用于根據(jù)尋找出的最佳組合點(diǎn)，將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)。

獲取模塊71統(tǒng)計(jì)高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，將整個(gè)高爐冷卻壁視為一個(gè)由需求側(cè)和供給側(cè)組成的總系統(tǒng)進(jìn)行研究。通過(guò)監(jiān)測(cè)母管循環(huán)水流量、循環(huán)水出入口溫差數(shù)據(jù)和循環(huán)水比熱，獲取高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布。如圖3所示，應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例獲得了高爐冷卻壁換熱總功率隨循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度變化的換熱總功率分布。其中，橫坐標(biāo)表示入口循環(huán)水流量3000～4500m³/h，縱坐標(biāo)為入口循環(huán)水溫度30～45℃，換熱總功率從左邊區(qū)域到右邊區(qū)域不斷升高10～25mw。

確定模塊72根據(jù)獲取的換熱總功率分布及實(shí)際爐況，確定需求側(cè)合理可接受的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間。在本實(shí)施例中，從需求側(cè)出發(fā)，給出當(dāng)前的生產(chǎn)負(fù)荷、操作工藝、爐況和管理水平下的需求側(cè)可接收域，并預(yù)測(cè)可接受域的移動(dòng)方向，如圖3所示。

計(jì)算模塊73在確定的高爐冷卻壁換熱總功率分布區(qū)間內(nèi)，計(jì)算各工況組合下供給側(cè)的水泵和風(fēng)機(jī)總功率。各工況組合包括循環(huán)水流量工況和循環(huán)水出入口溫差工況，水泵和風(fēng)機(jī)在各工況組合下的組合總功耗為水泵和風(fēng)機(jī)在循環(huán)水流量工況和循環(huán)水出入口溫差工況這兩個(gè)維度的工況組合下高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)所有水泵和所有風(fēng)機(jī)的功耗的代數(shù)和。

搜索模塊74從計(jì)算出的各工況組合下供給側(cè)的水泵和風(fēng)機(jī)總功率中，尋找出組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)。最佳組合點(diǎn)包括水泵的閥門開(kāi)度、水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵的啟停狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和組風(fēng)機(jī)的葉片安放角度中二者或多者的組合。

調(diào)節(jié)模塊75根據(jù)尋找出的組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)，將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)。例如，在滿足需求側(cè)總換熱功率的前提下獲取系統(tǒng)能耗的供給側(cè)工藝參數(shù)組合，使高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果。具體地，請(qǐng)見(jiàn)圖3，通過(guò)短期內(nèi)的強(qiáng)化供給(如加大流量和降低溫度，加大流量和維持溫度，維持流量和降低溫度)，擴(kuò)大常態(tài)化下的需求側(cè)可接收域，起到短期內(nèi)耗能、長(zhǎng)期內(nèi)節(jié)能的有益效果。對(duì)該原理的應(yīng)用邏輯應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的數(shù)據(jù)來(lái)開(kāi)發(fā)，但早期可以先建立起部分規(guī)則，譬如充分利用大氣環(huán)境和工藝班次的變化來(lái)調(diào)整供給，使之在“過(guò)需求”和“欠需求”之間循環(huán)。請(qǐng)見(jiàn)圖2，可通過(guò)配置水泵和風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟臺(tái)數(shù)來(lái)達(dá)到統(tǒng)總能耗降低。例如，當(dāng)前需求側(cè)所處的點(diǎn)為“大流量、高溫度”時(shí)，則供給側(cè)配置為開(kāi)啟3臺(tái)水泵、2臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)；經(jīng)優(yōu)化后，需求側(cè)所處的點(diǎn)移動(dòng)至“小流量、低溫度”時(shí)，則供給側(cè)配置為開(kāi)啟2臺(tái)水泵、3臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)，系統(tǒng)總能耗降低。又譬如，在清晨大氣溫度和濕度都比較低的情況下，加大冷卻塔的制冷，提高的風(fēng)機(jī)功耗；但充分利用了這段時(shí)間的優(yōu)勢(shì)降低了循環(huán)水溫度，這為白天冷卻水的流量降低打下了基礎(chǔ)，反而使得全天的總功耗降低。

本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置，根據(jù)高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的大量歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將整個(gè)高爐冷卻壁視為一個(gè)由需求側(cè)和供給側(cè)組成的總系統(tǒng)進(jìn)行研究，通過(guò)監(jiān)測(cè)的循環(huán)冷卻水母管的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度數(shù)據(jù)，確定高爐冷卻壁換熱總功率分布；根據(jù)高爐實(shí)際爐況獲得需求側(cè)合理可接受的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)換熱總功率的分布區(qū)間，并計(jì)算各工況點(diǎn)下供給側(cè)的水泵和風(fēng)機(jī)總功耗；最后在滿足需求側(cè)總換熱功率的前提下獲得系統(tǒng)能耗最低的供給側(cè)工藝參數(shù)組合，使高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果。本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置，節(jié)能效果好、自動(dòng)化程度高。

如圖7所示，本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置，獲取模塊71包括獲取單元711和計(jì)算單元712，獲取單元711，用于獲取各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系；計(jì)算單元712，用于根據(jù)獲取的各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率，進(jìn)而得到換熱總功率分布。

獲取單元711采集高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，獲取循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度和高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，請(qǐng)見(jiàn)圖3。圖3中橫坐標(biāo)為循環(huán)水流量，縱坐標(biāo)為循環(huán)水溫度，從左到右的各個(gè)劃分區(qū)域?yàn)楦郀t冷卻壁換熱總功率。從左到右的各個(gè)劃分區(qū)域代表高爐冷卻壁換熱總功率逐漸升高，流量越大、溫度越低則散熱功率越高。圖中虛線圍成的區(qū)域代表當(dāng)前工藝上可接受的范圍，參考點(diǎn)是調(diào)度給定的參考組合，當(dāng)前點(diǎn)則是供給側(cè)實(shí)際提供的參數(shù)組合。圖2中的流量和溫度，是供給側(cè)的水泵和冷卻塔所提供的。對(duì)圖2中的每一個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)著一組或多組供給側(cè)操作配置，而每一組操作配置也對(duì)應(yīng)著一個(gè)高爐冷卻壁換熱總功率，即：供給參數(shù)(循環(huán)水流量、高爐入口水溫)～操作變量(水泵開(kāi)啟數(shù)、母管閥門開(kāi)度、冷卻塔上塔閥門開(kāi)度、風(fēng)機(jī)開(kāi)啟數(shù)、環(huán)境干濕球溫度)～高爐冷卻壁換熱總功率。

高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能的實(shí)現(xiàn)手段，從理想化穩(wěn)態(tài)情況下的角度來(lái)闡述，主要就是為滿足需求側(cè)的流量和水溫點(diǎn)，給出所有可能的供給側(cè)操作配置組合，同時(shí)求出每種配置組合所消耗的高爐冷卻壁換熱總功率，最后求出高爐冷卻壁換熱總功率最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的供給側(cè)操作配置，并發(fā)出調(diào)度指令調(diào)節(jié)至該最優(yōu)配置組合。而對(duì)實(shí)際的瞬態(tài)過(guò)程而言，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)能效最優(yōu)還包括整體時(shí)間段內(nèi)的最優(yōu)，允許在合適的時(shí)間段內(nèi)“欠需求”或“過(guò)需求”供給。

計(jì)算單元712根據(jù)獲取的各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率，進(jìn)而得到換熱總功率分布。

本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置，通過(guò)獲取各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系；根據(jù)獲取的各段循環(huán)冷卻水母管中的循環(huán)水流量、循環(huán)水入口溫度與高爐冷卻壁換熱總功率之間的關(guān)系，計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率。本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置，通過(guò)獲取的循環(huán)水流量和循環(huán)水入口溫度，即可計(jì)算出各段循環(huán)冷卻水母管中的高爐冷卻壁換熱總功率，進(jìn)而得到換熱總功率分布，以方便節(jié)能控制，獲得更佳的管控效果。

如圖8所示，本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置，調(diào)節(jié)模塊75包括控制單元751，控制單元751，用于使用調(diào)節(jié)手段將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)，調(diào)節(jié)手段包括控制水泵的閥門開(kāi)度、水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵的啟停狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的葉片安放角度。

控制單元751根據(jù)尋找出的組合總功耗最低時(shí)水泵和風(fēng)機(jī)輸出的最佳組合點(diǎn)，使用調(diào)節(jié)手段將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)，其中，調(diào)節(jié)手段包括控制水泵的閥門開(kāi)度、水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵的啟停狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的葉片安放角度。在本實(shí)施例中，高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置可采用plc(可編程邏輯控制器)，可通過(guò)plc控制變頻器對(duì)水泵的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)機(jī)的配套電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行變頻調(diào)速。

本實(shí)施例提供的高爐冷卻壁循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能控制裝置，根據(jù)尋找出的最佳組合點(diǎn)，使用調(diào)節(jié)手段將水泵和風(fēng)機(jī)的輸出流量供給調(diào)節(jié)至最佳組合點(diǎn)，在滿足需求側(cè)高爐冷卻壁換熱總功率的前提下獲得系統(tǒng)能耗最低的供給側(cè)工藝參數(shù)組合，使高爐冷卻壁循環(huán)水系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的節(jié)能效果。

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。