專(zhuān)利名稱(chēng)：：一種天然氣汽車(chē)加氣母站壓縮機(jī)組的變頻控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種壓縮機(jī)組控制方法，尤其涉及一種適用于天然氣汽車(chē)加氣母站壓縮機(jī)組的變頻控制方法。
背景技術(shù)：
：壓縮天然氣作為城市公共交通和短途運(yùn)輸?shù)奶娲剂希航?jīng)在國(guó)內(nèi)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在許多沒(méi)有本地氣源的地方，需發(fā)展母子站模式在天然氣主干管道開(kāi)口處設(shè)立母站，將管輸天然氣壓縮至20MPa并充灌到槽車(chē)上的儲(chǔ)氣瓶組，再由槽車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)到城市子站；在子站，槽車(chē)?yán)米诱驹O(shè)備給用氣車(chē)輛加氣，當(dāng)槽車(chē)瓶組內(nèi)壓力卸至2MPa時(shí)，再返回母站加氣。當(dāng)前運(yùn)行的母站，其壓縮機(jī)平均加氣能力為2000-2500NmVh，相當(dāng)于日均標(biāo)準(zhǔn)供氣量3X104-3.5X104NmVd，僅能滿(mǎn)足4-6個(gè)子站用氣。隨著城市天然氣加氣子站的迅速發(fā)展，子站的數(shù)量和布局日趨合理，壓縮天然氣汽車(chē)數(shù)量及用氣量顯著增加，母站的供氣能力顯得不足，尤其用氣高峰期供不應(yīng)求的矛盾已影響到子站的正常供氣。因此，充分發(fā)掘現(xiàn)有母站的供氣潛力具有重要意義。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的不斷進(jìn)步，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于壓縮機(jī)的氣量調(diào)節(jié)。這些壓縮機(jī)服務(wù)于空氣動(dòng)力或暖通空調(diào)行業(yè)，例如專(zhuān)利200610044264.2，公開(kāi)了一種應(yīng)用變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的技術(shù)，將輸出壓力控制在設(shè)定值附近的一個(gè)較小范圍內(nèi)；又如專(zhuān)利申請(qǐng)200710041566.9，公開(kāi)了一種變頻率變流量熱泵熱水器，利用變頻器改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)熱泵的制熱量。在天然氣汽車(chē)加氣站領(lǐng)域，也有變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，如專(zhuān)利00244644.8，公開(kāi)了一種由兩套壓縮機(jī)組構(gòu)成的加氣站系統(tǒng)，其中一套機(jī)組為工頻運(yùn)行，另一組為變頻運(yùn)行當(dāng)用氣量需求較小時(shí)開(kāi)啟變頻機(jī)組；當(dāng)其不能滿(mǎn)足用氣需求時(shí)，則開(kāi)啟工頻機(jī)組，而以變頻機(jī)組做補(bǔ)充，直至也達(dá)到工頻?？傮w而言，上述技術(shù)利用變頻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的，是為適應(yīng)工藝需要，降低富余的供氣量以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。顯然，這與母站壓縮機(jī)增加加氣能力的需求不一致。另一方面，母站壓縮機(jī)是母站運(yùn)行最主要的耗能設(shè)備，與一般工藝壓縮機(jī)不同，母站壓縮機(jī)給槽車(chē)加氣時(shí)，其排氣壓力不斷變化，負(fù)荷變動(dòng)范圍大，使得電機(jī)運(yùn)行很多時(shí)間遠(yuǎn)離設(shè)計(jì)工況，電機(jī)效率及性能下降。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種天然氣汽車(chē)加氣母站壓縮機(jī)組的變頻控制方法，以提高現(xiàn)有母站壓縮機(jī)的日均標(biāo)準(zhǔn)供氣量，并降低系統(tǒng)運(yùn)行的功耗，從而提高母站的運(yùn)行效八rrft。本發(fā)明所述壓縮機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)供氣量(以下簡(jiǎn)稱(chēng)供氣量，Nm7h)，是指以入口處吸入的氣量換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)即1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、(TC的值，是表征母站加氣能力的主要指標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所依據(jù)的原理為由壓縮機(jī)的工作原理可知，壓縮機(jī)的功耗和供氣量隨轉(zhuǎn)速、吸氣壓力和排氣壓力變化而變化。對(duì)母站壓縮機(jī)而言，轉(zhuǎn)速由拖動(dòng)的電機(jī)決定；吸氣壓力接近于天然氣管道的供氣壓力，基本保持不變；而排氣壓力近似等于槽車(chē)壓力，其變化范圍很大，排氣壓力越高功耗越高，但是供氣量變化不大。當(dāng)改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速后，在相同的吸、排氣壓力下，壓縮機(jī)的供氣量和功耗與轉(zhuǎn)速近似成正比的變化，而需要的轉(zhuǎn)矩不變。又由電機(jī)學(xué)可知，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要由電機(jī)的供電頻率決定，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響不大。進(jìn)一步研究表明，當(dāng)提高供電頻率時(shí)的電機(jī)效率比工頻時(shí)也有所提高，降低供電頻率則相反。這樣，當(dāng)壓縮機(jī)和異步電機(jī)組成壓縮機(jī)組時(shí)，機(jī)組的轉(zhuǎn)速主要取決于供電頻率，機(jī)組的轉(zhuǎn)矩主要取決于槽車(chē)壓力，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的乘積即是功率。壓縮機(jī)在槽車(chē)壓力較低時(shí)，需要轉(zhuǎn)矩較小，此時(shí)可以將轉(zhuǎn)速提升到較高水平，提高功率，也提高了供氣量；隨著槽車(chē)壓力升高，轉(zhuǎn)矩升高，功率也升高，這段時(shí)間是恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行；當(dāng)功率接近電機(jī)的額定功率后，再逐漸降低轉(zhuǎn)速；直至槽車(chē)壓力升至最高時(shí)，轉(zhuǎn)速也降至額定轉(zhuǎn)速，這段時(shí)間是恒功率運(yùn)行。在連續(xù)給槽車(chē)加氣時(shí)，一方面，由于槽車(chē)就位、接入以及脫開(kāi)等調(diào)度需要時(shí)間，另一方面，前一輛車(chē)加滿(mǎn)時(shí)壓縮機(jī)組轉(zhuǎn)速較低而新車(chē)開(kāi)始加氣時(shí)轉(zhuǎn)速較高，機(jī)組加速也需要一段時(shí)間。為了使這兩個(gè)時(shí)間能夠復(fù)合利用，母站需配置站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶，在槽車(chē)調(diào)度、壓縮機(jī)加速時(shí)向該儲(chǔ)氣瓶加氣。當(dāng)沒(méi)有槽車(chē)時(shí)壓縮機(jī)需要停機(jī)；槽車(chē)到達(dá)后又要開(kāi)機(jī)。開(kāi)、停機(jī)階段都可以通過(guò)變頻器控制，且這些時(shí)間內(nèi)壓縮機(jī)功耗都可以用來(lái)向站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶加氣。因此，本發(fā)明的技術(shù)方案為-一種天然氣汽車(chē)加氣母站壓縮機(jī)組的變頻控制方法，所述壓縮機(jī)組包括母站壓縮機(jī)、變頻異步電機(jī)和變頻器，以及上位控制計(jì)算機(jī)，并配備站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶，該變頻壓縮機(jī)組在上位控制計(jì)算機(jī)指揮下，按下述方式工作(1)、確定變頻控制的工藝參數(shù)，并存儲(chǔ)于上位控制計(jì)算機(jī)內(nèi)，這些參數(shù)包括(l.a)變頻壓縮機(jī)組的最高轉(zhuǎn)速u(mài)取壓縮機(jī)的工頻轉(zhuǎn)速仏的1.11.3倍作為變頻運(yùn)行的限定轉(zhuǎn)速，即"羅=(1.11.3)w"，則變頻器最高輸出頻率為/■=50X(/7,//7);(l.b)變頻壓縮機(jī)組的限定功率尸皿以變頻異步電機(jī)的額定功率A的9398%作為變頻運(yùn)行的限定功率；(l.c)確定壓縮機(jī)工頻運(yùn)行曲線(xiàn)在工頻供電情況下，運(yùn)行壓縮機(jī)組對(duì)槽車(chē)加氣，記錄槽車(chē)壓力A和電機(jī)功率尸的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)，并擬合成函數(shù)表達(dá)式A尸(A);(1.d)變頻壓縮機(jī)組的轉(zhuǎn)折壓力A:利用上述函數(shù)表達(dá)式反求限定功率所對(duì)應(yīng)的槽車(chē)壓力，即解方程尸加尸尸(A.)，即為轉(zhuǎn)折壓力A;(2)、壓縮機(jī)組的變頻啟動(dòng)(2.a)使壓縮機(jī)接通站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶；(2.b)以20Hz啟動(dòng)壓縮機(jī)，維持IOs;(2.c)以0.5lHz/s的增量逐漸提高供電頻率，直至達(dá)到工頻50Hz，此過(guò)程中壓縮機(jī)組逐漸加速到仏；(2.d)以0.1Hz/s的增量逐漸提高供電頻率，直到達(dá)到最高頻率/皿，此過(guò)程中壓縮機(jī)組逐漸加速到仏;(3)、對(duì)槽車(chē)加氣過(guò)程(3.a)槽車(chē)就緒后，使壓縮機(jī)組接通槽車(chē)；(3.b)以固定的采樣周期檢測(cè)槽車(chē)壓力a，采樣周期取為510s;(3.c)若檢測(cè)到/^A時(shí)，保持機(jī)組供電頻率^i^;若檢測(cè)到A〉A(chǔ)后，調(diào)整機(jī)組的供電頻率為f50X[/L/戶(hù)(A)];(3.d)每個(gè)采樣周期重復(fù)步驟(3.b)、(3.c)，直到槽車(chē)壓力達(dá)到充滿(mǎn)壓力；(3.e)若還有槽車(chē)等待加氣，則轉(zhuǎn)至步驟(4);若沒(méi)有槽車(chē)，則轉(zhuǎn)至步驟(5);(4)、槽車(chē)切換(4.a)將壓縮機(jī)接通站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶；(4.b)按步驟(2.d)加速壓縮機(jī)，同時(shí)調(diào)度新的槽車(chē)就緒;(4.C)轉(zhuǎn)步驟(3)對(duì)槽車(chē)加氣；(5)、壓縮機(jī)組的變頻停車(chē)(5.a)使壓縮機(jī)接通站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶；(5.b)以0.51Hz/s的遞減量逐漸降低供電頻率直至達(dá)到20Hz;;(5.c)以0Hz(直流電)注入電機(jī)，維持IOs;(5.d)切斷機(jī)組供電，慣性停車(chē)；(6)、當(dāng)新的槽車(chē)到達(dá)后等待加氣時(shí)，若站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶壓力高于該槽車(chē)壓力，則將站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶接通槽車(chē)，向槽車(chē)加氣。在上述步驟中，步驟(l.c)所述的壓縮機(jī)工頻運(yùn)行曲線(xiàn)也即槽車(chē)壓力-電機(jī)功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也可以用表格形式存儲(chǔ)于上位控制計(jì)算機(jī)中，表格中槽車(chē)壓力的間隔可取為lMPa或O.5MPa;在步驟(l.d)和步驟(3.c)需要進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算時(shí)，以查表后再作插值運(yùn)算獲得所需數(shù)值。本發(fā)明的有益效果是按照以上方案，通過(guò)提高壓縮機(jī)向槽車(chē)加氣的平均轉(zhuǎn)速，進(jìn)而提高壓縮機(jī)組的平均供氣量，從而有效增加母站日均供氣量；同時(shí)由于轉(zhuǎn)速提升，機(jī)組的功率利用飽滿(mǎn)，電機(jī)的效率提高，損耗降低，機(jī)組單位產(chǎn)氣的耗電有所減少，具有明顯的節(jié)能效果。圖1是某臺(tái)母站壓縮機(jī)不同轉(zhuǎn)速下功率尸。與槽車(chē)壓力A的對(duì)應(yīng)關(guān)系，吸氣壓力為1.5MPa;其中，縱坐標(biāo)表示壓縮機(jī)功率尸。，橫坐標(biāo)表示槽車(chē)壓力A。圖2是該母站壓縮機(jī)不同轉(zhuǎn)速下供氣量C與槽車(chē)壓力A的對(duì)應(yīng)關(guān)系，吸氣壓力為1.5MPa;其中，縱坐標(biāo)表示壓縮機(jī)供氣量"橫坐標(biāo)表示槽車(chē)壓力a。圖3是某變頻異步電機(jī)的效率"隨負(fù)載率A的變化關(guān)系，負(fù)載率為電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值；其中，縱坐標(biāo)表示變頻異步電機(jī)的效率"，橫坐標(biāo)表示負(fù)載率h圖4是母站壓縮機(jī)組工頻運(yùn)行時(shí)的槽車(chē)壓力^隨時(shí)間time的變化歷程；其中，縱坐標(biāo)表示槽車(chē)壓力A，橫坐標(biāo)表示時(shí)間time。圖5是母站壓縮機(jī)組工頻運(yùn)行時(shí)的壓縮機(jī)功率尸。和電機(jī)功率&隨時(shí)間time的變化歷程；其中，縱坐標(biāo)表示壓縮機(jī)功率尸。和電機(jī)功率&，橫坐標(biāo)表示時(shí)間time。圖6是母站壓縮機(jī)組變頻運(yùn)行時(shí)的槽車(chē)壓力A和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速/7隨時(shí)間time的變化歷程；其中，縱坐標(biāo)表示槽車(chē)壓力A和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速/，橫坐禾示表示表示時(shí)間time。圖7是母站壓縮機(jī)組變頻運(yùn)行時(shí)的壓縮機(jī)功率A和電機(jī)功率&隨時(shí)間time的變化歷程；其中，縱坐標(biāo)表示壓縮機(jī)功率尸。和電機(jī)功率&，橫坐標(biāo)表示時(shí)間time。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的原理和技術(shù)方案。參見(jiàn)圖1、圖2:由壓縮機(jī)的工作原理知，壓縮機(jī)的功耗和供氣量隨轉(zhuǎn)速、吸氣壓力和排氣壓力變化而變化。對(duì)母站壓縮機(jī)而言，轉(zhuǎn)速由拖動(dòng)的電機(jī)決定；吸氣壓力接近于天然氣管道的供氣壓力，其波動(dòng)范圍一般只有幾個(gè)kPa，相對(duì)于MPa級(jí)別的平均供氣壓力，可近似視為不變；排氣壓力近似等于槽車(chē)壓力，在加氣過(guò)程中，槽車(chē)壓力由2MPa逐漸升高至20MPa，因此排氣壓力變化的范圍很大。進(jìn)一步研究表明，定轉(zhuǎn)速下，排氣壓力越高功耗越高，但是供氣量變化不大。當(dāng)改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速后，在相同的吸、排氣壓力下，壓縮機(jī)的供氣量和功耗基本與轉(zhuǎn)速成正比的變化，而需要的轉(zhuǎn)矩不變。以某臺(tái)三級(jí)兩列母站壓縮機(jī)為例，取轉(zhuǎn)速分別為600r/min、740r/min、900r/min，吸氣壓力固定為1.5MPa，排氣壓力在2MPa25MPa范圍，壓縮機(jī)的功率和供氣量隨排氣壓力和轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系分別如圖1、圖2所示。在740r/min轉(zhuǎn)速下，該母站壓縮機(jī)供氣量在22202150Nm7h，變化的幅度不大；但是軸功率范圍75275kW，變化幅度非常大。槽車(chē)最高壓力為20MPa，此時(shí)的供氣量為2160Nm7h，軸功率峰值為253kW，因此需要選配280kW的電機(jī)，負(fù)載率為26.790.4%。值得一提的是，母站壓縮機(jī)較高的負(fù)載出現(xiàn)在槽車(chē)壓力20MPa階段，因此，母站機(jī)組大部分時(shí)間會(huì)處于輕載運(yùn)行的狀況。圖1和圖2還說(shuō)明，當(dāng)提高或降低轉(zhuǎn)速時(shí)，壓縮機(jī)的供氣量和功耗與轉(zhuǎn)速近似成正比變化。參見(jiàn)圖3:由電機(jī)學(xué)可知，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速主要由電機(jī)的供電頻率決定，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響不大。當(dāng)提高供電頻率時(shí)的電機(jī)效率比工頻時(shí)也有所提高，降低供電頻率則相反。如圖3所示，在工頻供電下，滿(mǎn)載時(shí)電機(jī)效率非常高，而隨著負(fù)載率降低，電機(jī)效率有所下降；當(dāng)負(fù)載率降至50%時(shí)，效率已低于90%;負(fù)載率進(jìn)一步減小，效率開(kāi)始迅速下降。采用變頻器供電后，雖然不能改變這種變化趨勢(shì)，但頻率提高后，相同轉(zhuǎn)矩下的電機(jī)效率有不同程度的提高；降低頻率的效果則相反。例如，20%額定轉(zhuǎn)矩時(shí)，70Hz供電仍然能夠提供90%以上的電機(jī)效率；而采用25Hz供電，即使額定轉(zhuǎn)矩下效率也僅有85%左右。那么，當(dāng)電機(jī)和壓縮機(jī)兩者組成拖動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，整個(gè)機(jī)組的特性是壓縮機(jī)的排氣壓力即槽車(chē)壓力決定拖動(dòng)所需的轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的供電頻率決定機(jī)組的轉(zhuǎn)速，兩者相互作用決定整個(gè)機(jī)組的功耗、效率和供氣量，并決定了加氣過(guò)程特性。以前述三級(jí)兩列母站壓縮機(jī)為例，吸氣壓力/,瀏Pa，排氣壓力(等于拖車(chē)壓力)2iVMPa，電機(jī)工頻轉(zhuǎn)速仏二7^r/min，額定功率尸e二么知kW，比較現(xiàn)有工頻拖動(dòng)和本發(fā)明所述變頻拖動(dòng)兩種方案的效果。1.工頻拖動(dòng)參見(jiàn)圖4和圖5，是在工頻電機(jī)拖動(dòng)下的加氣過(guò)程曲線(xiàn)。加滿(mǎn)一輛槽車(chē)用時(shí)卯min，平均加氣速度i7<$7Nm7h;壓縮機(jī)耗能i^kWh，電機(jī)耗電Ji》.5kWh，電機(jī)平均效率S&2劣，負(fù)載率低于70%的時(shí)間42min，占運(yùn)行時(shí)間的4尸/。。2.變頻拖動(dòng)的實(shí)施例采用本發(fā)明所述變頻控制方案。變頻壓縮機(jī)組包括母站壓縮機(jī)、變頻異步電機(jī)和變頻器，以及上位控制計(jì)算機(jī)(plc或工控機(jī))，并配備站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶。該變頻壓縮機(jī)組在上位控制計(jì)算機(jī)指揮下，按下述方式工作(1)、確定變頻控制的工藝參數(shù)，并存儲(chǔ)于上位控制計(jì)算機(jī)內(nèi)，這些參數(shù)包括(l.a)變頻壓縮機(jī)組的限定轉(zhuǎn)速以壓縮機(jī)的工頻轉(zhuǎn)速仏的1.1~1.3倍作為變頻后的限定轉(zhuǎn)速，本例中二^Wr/min,則限定頻率為二尸50X(900/740)二6A<5*Hz;(l.b)變頻壓縮機(jī)組的限定功率尸一以變頻異步電機(jī)的額定功率尺的95%作為變頻后的限定功率，/^:么知X(l.c)確定壓縮機(jī)的工頻運(yùn)行曲線(xiàn)在工頻供電情況下，運(yùn)行壓縮機(jī)組對(duì)槽車(chē)加氣，記錄槽車(chē)壓力a和電機(jī)功率尸的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)，此曲線(xiàn)即為圖2中740r/min曲線(xiàn)?？梢詳M合成函數(shù)表達(dá)式盧尸二一ftW777^a4+。.^79傘/一么i7<a2+j^.7/^+76147;(l.d)變頻壓縮機(jī)組的轉(zhuǎn)折壓力a:利用上述函數(shù)表達(dá)式反求限定功率所對(duì)應(yīng)的槽車(chē)壓力，此即為轉(zhuǎn)折壓力，A二".7MPa;(2)、壓縮機(jī)組的變頻啟動(dòng)(2.a)使壓縮機(jī)接通站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶；(2.b)以20Hz啟動(dòng)壓縮機(jī)，維持10s;(2.c)以0.5lHz/s的增量逐漸提高供電頻率直至達(dá)到工頻50Hz，此過(guò)程中壓縮機(jī)組逐漸加速到MOr/min;(2.d)以0.IHz/s的增量逐漸提高供電頻率，直到達(dá)到最高頻率^.甜z，此過(guò)程中壓縮機(jī)組逐漸加速到r/min;(3)、對(duì)槽車(chē)加氣過(guò)程-(3.a)槽車(chē)就緒后，使壓縮機(jī)組接通槽車(chē)；(3.b)以固定的采樣周期檢測(cè)槽車(chē)壓力A，采樣周期一般取為510s;(3.C)若檢測(cè)到A〈A時(shí)，保持機(jī)組供電頻率SHz;若檢測(cè)到A〉A(chǔ)后，調(diào)整機(jī)組的供電頻率為盧50X(A)];(3.d)每個(gè)采樣周期重復(fù)步驟(3.b)、(3.c)，直到槽車(chē)壓力達(dá)到充滿(mǎn)壓力；(3.e)若還有槽車(chē)等待加氣，則轉(zhuǎn)至(4);若沒(méi)有槽車(chē)，則轉(zhuǎn)至(5);(4)、槽車(chē)切換(4.a)將壓縮機(jī)接通站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶；(4.b)按(2.d)加速壓縮機(jī)，同時(shí)調(diào)度新的槽車(chē)就緒；(4.C)轉(zhuǎn)(3)對(duì)槽車(chē)加氣；(5)、壓縮機(jī)組的變頻停車(chē)(5.a)使壓縮機(jī)接通站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶；(5.b)以0.5lHz/s的遞減量逐漸降低供電頻率直至達(dá)到20HZ;;(5.c)以0Hz(直流電)注入電機(jī)，維持10s;(5.d)切斷機(jī)組供電，慣性停車(chē)；(6)、當(dāng)新的槽車(chē)到達(dá)后等待加氣時(shí)，若站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶壓力高于該槽車(chē)壓力，則將站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶接通槽車(chē)，向槽車(chē)加氣。參見(jiàn)圖6和圖7，是在上述變頻控制下的加氣過(guò)程曲線(xiàn)。加滿(mǎn)--輛槽車(chē)用時(shí)"min，平均加氣速度^^斜Nm7h;壓縮機(jī)耗能i^i"kWh，電機(jī)耗電《傲6kWh，電機(jī)平均效率W.鄉(xiāng)，負(fù)載率低于70%的時(shí)間"min，占運(yùn)行時(shí)間的^m。在上述步驟中，步驟(l.c)所述的壓縮機(jī)工頻運(yùn)行曲線(xiàn)，也即槽車(chē)壓力-電機(jī)功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也可以用表格形式存儲(chǔ)于上位控制計(jì)算機(jī)中，表格中槽車(chē)壓力的間隔可取lMPa或0.5MPa;在(l.d)和(3.c)需要進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算時(shí)，以査表后再作插值運(yùn)算獲得所需數(shù)值。3.兩種方案的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。首先，依照本發(fā)明所述技術(shù)方案，可使母站的日均標(biāo)準(zhǔn)供氣量增加。母站壓縮機(jī)變頻運(yùn)行，由于增加了平均加氣速度，減小了每一輛槽車(chē)的加氣時(shí)間，因而增加了日加氣槽車(chē)的數(shù)量，即增加了日均標(biāo)準(zhǔn)供氣量。對(duì)于本實(shí)施例，母站按每天工作16h計(jì)算，車(chē)輛就位、接入以及脫離按5min計(jì)算，母站天然氣進(jìn)銷(xiāo)差價(jià)按每標(biāo)準(zhǔn)立方米0.5元、工業(yè)用電平均價(jià)格按每度電0.6元計(jì)算，則兩種方案下母站壓縮機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析如表1所示。從對(duì)比可見(jiàn)，本發(fā)明所述技術(shù)方案可使母站日均供氣能力提高20%，若增購(gòu)變頻器及改造費(fèi)用需資金32萬(wàn)元左右，則100天即可回收投資。表1母站不同運(yùn)行方案的經(jīng)濟(jì)性分析<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>其次，依照本發(fā)明所述技術(shù)方案，母站壓縮機(jī)組因變頻驅(qū)動(dòng)使電機(jī)效率提高而節(jié)能。對(duì)于本實(shí)施例，加滿(mǎn)一輛槽車(chē)，電機(jī)耗電有所降低，節(jié)能效果為:(，j識(shí)。+，.5xioo%=;%即使計(jì)入變頻器的損耗(其效率約9698%),實(shí)際的節(jié)能效果仍有歷以上。權(quán)利要求1.一種天然氣汽車(chē)加氣母站壓縮機(jī)組的變頻控制方法，所述壓縮機(jī)組包括母站壓縮機(jī)、變頻異步電機(jī)和變頻器，以及上位控制計(jì)算機(jī)并配備站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶，其特征在于，該變頻壓縮機(jī)組在上位控制計(jì)算機(jī)指揮下，按下述方式工作(1)確定變頻控制的工藝參數(shù)，并存儲(chǔ)于上位控制計(jì)算機(jī)內(nèi)，這些參數(shù)包括(1.a)變頻壓縮機(jī)組的最高轉(zhuǎn)速nmax取壓縮機(jī)的工頻轉(zhuǎn)速nn的1.1～1.3倍作為變頻運(yùn)行的限定轉(zhuǎn)速，即nmax＝(1.1～1.3)nn，則變頻器最高輸出頻率為fmax＝50×(nmax/nn)；(1.b)變頻壓縮機(jī)組的限定功率Pmax以變頻異步電機(jī)的額定功率Pe的93～98％作為變頻運(yùn)行的限定功率；(1.c)確定壓縮機(jī)工頻運(yùn)行曲線(xiàn)在工頻供電情況下，運(yùn)行壓縮機(jī)組對(duì)槽車(chē)加氣，記錄槽車(chē)壓力pt和電機(jī)功率P的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)，并擬合成函數(shù)表達(dá)式P＝P(pt)；(1.d)變頻壓縮機(jī)組的轉(zhuǎn)折壓力pc利用上述函數(shù)表達(dá)式反求限定功率所對(duì)應(yīng)的槽車(chē)壓力，即解方程Pmax＝P(pc)，即為轉(zhuǎn)折壓力pc；(2)壓縮機(jī)組的變頻啟動(dòng)(2.a)使壓縮機(jī)接通站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶；(2.b)以20Hz啟動(dòng)壓縮機(jī)，維持10s；(2.c)以0.5～1Hz/s的增量逐漸提高供電頻率，直至達(dá)到工頻50Hz，此過(guò)程中壓縮機(jī)組逐漸加速到nn；(2.d)以0.1Hz/s的增量逐漸提高供電頻率，直到達(dá)到最高頻率fmax，此過(guò)程中壓縮機(jī)組逐漸加速到nmax；(3)對(duì)槽車(chē)加氣過(guò)程(3.a)槽車(chē)就緒后，使壓縮機(jī)組接通槽車(chē)；(3.b)以固定的采樣周期檢測(cè)槽車(chē)壓力pd，采樣周期一般取為5～10s；(3.c)若檢測(cè)到pd<pc時(shí)，保持機(jī)組供電頻率f＝fmax；若檢測(cè)到pd>pc后，調(diào)整機(jī)組的供電頻率為f＝50×[Pmax/P(pd)]；(3.d)每個(gè)采樣周期重復(fù)步驟(3.b)、(3.c)，直到槽車(chē)壓力達(dá)到充滿(mǎn)壓力；2.如權(quán)利要求書(shū)1所述的天然氣汽車(chē)加氣母站壓縮機(jī)組的變頻控制方法，其特征在于，步驟(l.c)所述的壓縮機(jī)工頻運(yùn)行曲線(xiàn)，也即槽車(chē)壓力-電機(jī)功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也可以用表格形式存儲(chǔ)于上位控制計(jì)算機(jī)中，在(l.d)和(3.c)需要進(jìn)行函數(shù)運(yùn)算時(shí)，以查表后再作插值運(yùn)算獲得所需數(shù)值。3.如權(quán)利要求書(shū)2所述的天然氣汽車(chē)加氣母站壓縮機(jī)組的變頻控制方法，其特征在于，表格中槽車(chē)壓力的間隔可取為lMPa或0.5MPa。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種天然氣汽車(chē)加氣母站壓縮機(jī)組的變頻控制方法，所述壓縮機(jī)組包括母站壓縮機(jī)、變頻異步電機(jī)和變頻器，以及上位控制計(jì)算機(jī)，并配備站內(nèi)儲(chǔ)氣瓶，該變頻壓縮機(jī)組在上位控制計(jì)算機(jī)指揮下，根據(jù)槽車(chē)壓力的變化實(shí)時(shí)控制和改變母站壓縮機(jī)組的轉(zhuǎn)速當(dāng)槽車(chē)壓力較低時(shí)恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行，在槽車(chē)壓力較高時(shí)轉(zhuǎn)為恒功率運(yùn)行。本發(fā)明可以提高母站平均加氣速度，增加日均供氣量，提高現(xiàn)有母站壓縮機(jī)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；同時(shí)由于轉(zhuǎn)速提升，機(jī)組的功率利用的比較飽滿(mǎn)，電機(jī)的效率提高，損耗降低，機(jī)組單位產(chǎn)氣的耗電有所減少，具有明顯的節(jié)能效果。文檔編號(hào)F04B49/00GK101451523SQ20081023649公開(kāi)日2009年6月10日申請(qǐng)日期2008年12月26日優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日發(fā)明者侯雄坡,馮詩(shī)愚,云李,郁永章,郭良盛,顧兆林,高秀峰申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)