CN116201758A - 空压机的控制方法、***、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空压机的控制方法、***、设备及存储介质。控制方法包括以下步骤：获取空压机的喘振区间；当空压机的工作状态处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机脱离喘振区间；当空压机的工作状态不处于喘振区间时，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。通过本方法，能够在空压机出现喘振时使空压机脱离喘振区间，在空压机将要出现喘振时，远离喘振区间，并使空压机运行在目标效率区间。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种空压机的控制方法、***、设备及存储介质。
背景技术
喘振是指当空压机在一定转速下流量减小到一定程度时所发生的一种非正常工况下的振动。当喘振发生时，空压机的出口压力最初先升高，继而急剧下降，并呈现周期性大幅波动；空压机流量也会急剧下降，并大幅波动，严重时甚至出现空气倒灌至吸气管道；同时空压机的电流和功率也会不稳定，机器产生强烈的振动，并伴有异常的气流噪声，由此加速空压机内轴承和密封及叶轮的损坏，影响燃料电池***的正常运行。
现有的燃料电池空气***出现空压机喘振的原有大都因为控制***的压力控制和流量控制相互独立，没有考虑到压力和流量的耦合关系，或者考虑到耦合关系但没有很好控制算法处理好压力和流量的影响，造成空压机偏离最佳效率曲线，不仅增加了***的能耗，甚至导致运行过程中喘振发生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中空压机脱离喘振区间较为困难，且容易偏离目标效率区间的缺陷，提供一种空压机的控制方法、***、设备及存储介质。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
控制方法包括以下步骤：
获取空压机的喘振区间；
当空压机的工作状态处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机脱离喘振区间；
当空压机的工作状态不处于喘振区间时，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
优选地，控制方法还包括：
当空压机处于喘振区间时，控制节气门开合参数后的第一时间段后，若空压机仍处于喘振区间，则增大节气门的开合程度。
优选地，在增大节气门的开合程度的第二时间段后，若空压机仍处于喘振区间，则降低空压机的转速。
优选地，获取空压机的喘振区间的步骤后，控制方法还包括：
获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下的喘振流量，和/或，获取空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下的喘振压比；
根据当前流量以及喘振流量，和/或，根据当前压比以及喘振压比确定空压机是否处于喘振区间。
优选地，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度的步骤具体包括：
获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，获取据空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下目标效率区间的目标压比；
根据当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，根据当前压比以及目标压比控制节气门的开合程度。
作为本发明的第二方面，本发明提供一种空压机的控制***，控制***包括获取模块、喘振脱离模块以及目标效率控制模块；
获取模块用于获取空压机的喘振区间；
喘振脱离模块用于当空压机的工作状态处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机脱离喘振区间；
目标效率控制模块用于当空压机的工作状态不处于喘振区间时，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
优选地，喘振脱离模块用于当空压机处于喘振区间时，控制节气门开合参数后的第一时间段后，若空压机仍处于喘振区间，则增大节气门的开合程度。
优选地，喘振脱离模块用于在增大节气门的开合程度的第二时间段后，若空压机仍处于喘振区间，则降低空压机的转速。
优选地，获取模块还用于获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下的喘振流量，和/或，获取空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下的喘振压比；
并根据当前流量以及喘振流量，和/或，根据当前压比以及喘振压比确定空压机是否处于喘振区间。
优选地，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度具体包括：
获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，获取据空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下目标效率区间的目标压比；
根据当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，根据当前压比以及目标压比控制节气门的开合程度。
作为本发明的第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明第一方面中的空压机的控制方法。
作为本发明的第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权本发明第一方面中的空压机的控制方法。
本发明的积极进步效果在于：当空压机处于喘振区间时，通过控制节气门的开合程度，使得空压机脱离喘振区间，当空压机处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
附图说明
图1为本发明实施例1中的空压机的控制方法的流程示意图。
图2为本发明实施例1中的空压机流量-压比示意图。
图3本本发明实施例2中空压机的控制***的结构示意图。
图4为本发明的实施例3的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
本实施例提供一种空压机的控制方法，请参见图1以及图2，空压机的控制方法包括以下步骤：
S1、获取空压机的喘振区间；
S2、当空压机的工作状态处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机脱离喘振区间；
S3、当空压机的工作状态不处于喘振区间时，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
在本实施例中，可以在空压机处于喘振区间(具体请参见图2中喘振线左侧的区域为喘振区间)时，通过控制节气门的开合程度，使得空压机脱离喘振区间，当空压机处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
在本实施例中，空压机的工作状态可以通过空压机的压比和流量确定。图2是不同空压机在不同转速下的流量与压比的示意图。空压机在一定的转速下，空压机的流量和压比满足图2中的空压机工作曲线(例如图2中的第一转速空压机工作曲线、第二转速空压机工作曲线以及第三转速空压机工作曲线)，当空压机工作曲线满足压比和流量的条件时，空压机出现喘振。此时，就可以确定空压机处于喘振状态。目标效率区间(例如图2中的第一目标工作效率区间以及第二目标工作效率区间)指的是，在一定转速下的空压机工作曲线中，此时空压机满足一定的目标流量区间(或一定的目标压比区间)，确定的空压机的目标效率区间。
在上述实施例中，步骤S3的步骤中，当空压机的工作状态不处于喘振区间时可以具体包括当空压机的工作状态在空压机喘振临界区间时(例如空压机的流量与出现喘振的喘振流量之差小于预设流量差；亦或是空压机的压比和出现喘振的喘振压比之差小于预设压比差)，控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
在上述实施例中，控制节气门的开合程度不应该局限于理解为，节气门持续进行控制，还包括在一定的时间间隔时，控制节气门的开合程度。以开合程度为每秒打开10％的节气门，第0秒开合程度为10％，第1秒的开合程度是20％。上述实施例中的开合程度可以是从第0秒到第1秒中持续不断的在变化，也可以是在第1秒给节气门一个信号，使节气门直接在第1秒的开合程度为20％。
在本实施例中，还可以固定步长增大节气门的开合程度，按固定步长调整，直至退出喘振区间。
在一个可选的实施例中，控制方法还包括：
当空压机处于喘振区间时，控制节气门开合参数后的第一时间段后，若空压机仍处于喘振区间，则增大节气门的开合程度。
在本实施例中，可以防止空压机难以脱离喘振区间，加快空压机脱离喘振区间的概率。需要注意的是，在本实施例中，第一时间段中还可以包括有若干个第一子时间段，满足某个第一子时间段，进而增加节气门开合程度中的打开子速度。
在一个可选的实施例中，在增大节气门的开合程度的第二时间段后，若空压机仍处于喘振区间，则降低空压机的转速。
在本实施例中，通过降低空压机的转速，降低在相同压比下，空压机达到喘振的流量。由于本实施例中，由于节气门打开以及关闭对于空压机的作用是非常迅速的，但是通过改变空压机的转速是相对缓慢的，所以都是先改变节气门，再对空压机的转速进行改变。来达到使空压机脱离喘振区间。
在一个可选的实施例中，获取空压机的喘振区间的步骤后，控制方法还包括：
获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下的喘振流量，和/或，获取空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下的喘振压比；
根据当前流量以及喘振流量，和/或，根据当前压比以及喘振压比确定空压机是否处于喘振区间。
本实施例中，若当前流量小于喘振流量或者当前压比小于喘振压比，那么就可以确定空压机处于喘振区间。
在本实施例中，还可以通过压力喘振系数以及流量喘振系数来确定空压机是否处于喘振状态以及空压机距离出现喘振的接近程度。
其中，压力喘振系数＝(喘振时压比-实际压力)/(喘振时压比-峰值效率时压比)；
流量喘振系数＝(实际流量-喘振时流量)/(峰值效率时流量-喘振时流量)。
在一个可选的实施例中，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度的步骤具体包括：
获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，获取据空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下目标效率区间的目标压比；
根据当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，根据当前压比以及目标压比控制节气门的开合程度。
在本实施例中，可以根据开合程度的控制，使得空压机准确地能够运行在目标效率区间。
本实施例当空压机处于喘振区间时，通过控制节气门的开合程度，使得空压机脱离喘振区间，当空压机处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
实施例2
本实施例提供一种空压机的控制***，请参见图3。
空压机的控制***包括获取模块201、喘振脱离模块202以及目标效率控制模块203；
获取模201块用于获取空压机的喘振区间；
喘振脱离模202块用于当空压机的工作状态处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机脱离喘振区间；
目标效率控制模块203用于当空压机的工作状态不处于喘振区间时，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
在本实施例中，空压机的工作状态可以通过空压机的压比和流量确定。
在上述实施例中，目标效率控制模块203还可以用于当空压机的工作状态不处于喘振区间时可以具体包括：当空压机的工作状态在空压机喘振临界区间时(例如空压机的流量与出现喘振的喘振流量之差小于预设流量差；亦或是空压机的压比和出现喘振的喘振压比之差小于预设压比差)，控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
在上述实施例中，控制节气门的开合程度不应该局限于理解为节气门的一直进行控制，还包括在一定的时间间隔时，控制节气门的开合程度。以开合程度为每秒打开10％的节气门，第0秒开合程度为10％，第1秒的开合程度是20％。上述实施例中的开合程度可以是从第0秒到第1秒中持续不断的在变化，也可以是在第1秒给节气门一个信号，使节气门直接在第1秒的开合程度为20％。
在本实施例中，喘振脱离模202还可以固定步长增大节气门的开合程度，按固定步长调整，直至退出喘振区间。
在一个可选的实施例中，喘振脱离模块202用于当空压机处于喘振区间时，控制节气门开合参数后的第一时间段后，若空压机仍处于喘振区间，则增大节气门的开合程度。
在一个可选的实施例中，喘振脱离模块202用于在增大节气门的开合程度的第二时间段后，若空压机仍处于喘振区间，则降低空压机的转速。
在一个可选的实施例中，获取模块201还用于获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下的喘振流量，和/或，获取空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下的喘振压比；
并根据当前流量以及喘振流量，和/或，根据当前压比以及喘振压比确定空压机是否处于喘振区间。
本实施例中，若当前流量小于喘振流量或者当前压比小于喘振压比，那么就可以确定空压机处于喘振区间。
在本实施例中，还可以通过压力喘振系数以及流量喘振系数来确定空压机是否处于喘振状态以及空压机离出现喘振的接近程度。
其中，压力喘振系数＝(喘振时压比-实际压力)/(喘振时压比-峰值效率时压比)；
流量喘振系数＝(实际流量-喘振时流量)/(峰值效率时流量-喘振时流量)。
根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度具体包括：
获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，获取据空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下目标效率区间的目标压比；
根据当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，根据当前压比以及目标压比控制节气门的开合程度。
本实施例当空压机处于喘振区间时，通过控制节气门的开合程度，使得空压机脱离喘振区间，当空压机处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
实施例3
图4为本实施例提供的一种电子设备的结构示意图。电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现实施例1的空压机的控制方法。图4显示的电子设备30仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图4所示，电子设备30可以以通用计算设备的形式表现，例如其可以为服务器设备。电子设备30的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器31、上述至少一个存储器32、连接不同***组件(包括存储器32和处理器31)的总线33。
总线33包括数据总线、地址总线和控制总线。
存储器32可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)321和/或高速缓存存储器322，还可以进一步包括只读存储器(ROM)323。
存储器32还可以包括具有一组(至少一个)程序模块324的程序/实用工具325，这样的程序模块324包括但不限于：操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
处理器31通过运行存储在存储器32中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明实施例1的空压机的控制方法。
电子设备30也可以与一个或多个外部设备34(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口35进行。并且，模型生成的设备30还可以通过网络适配器36与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器36通过总线33与模型生成的设备30的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的设备30使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。
实施例4
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现实施例1的空压机的控制方法。
其中，可读存储介质可以采用的更具体可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。
在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现实施例1的空压机的控制方法。
其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种空压机的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
获取空压机的喘振区间；
当所述空压机的工作状态处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机脱离所述喘振区间；
当所述空压机的工作状态不处于所述喘振区间时，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
2.如权利要求1所述的空压机的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：
当所述空压机处于喘振区间时，控制节气门开合参数后的第一时间段后，若所述空压机仍处于喘振区间，则增大节气门的开合程度。
3.如权利要求2所述的空压机的控制方法，其特征在于，在增大节气门的开合程度的第二时间段后，若所述空压机仍处于喘振区间，则降低空压机的转速。
4.如权利要求1所述的空压机的控制方法，其特征在于，所述获取空压机的喘振区间的步骤后，所述控制方法还包括：
获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下的喘振流量，和/或，获取空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下的喘振压比；
根据所述当前流量以及所述喘振流量，和/或，根据所述当前压比以及所述喘振压比确定所述空压机是否处于喘振区间；
和/或，
所述根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度的步骤具体包括：
获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，获取据空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下目标效率区间的目标压比；
根据所述当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，根据所述当前压比以及所述目标压比控制节气门的开合程度。
5.一种空压机的控制***，其特征在于，所述控制***包括获取模块、喘振脱离模块以及目标效率控制模块；
所述获取模块用于获取空压机的喘振区间；
所述喘振脱离模块用于当所述空压机的工作状态处于喘振区间时，控制节气门的开合程度，以使空压机脱离所述喘振区间；
所述目标效率控制模块用于当所述空压机的工作状态不处于所述喘振区间时，根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度，以使空压机运转在目标效率区间。
6.如权利要求5所述的空压机的控制***，其特征在于，所述喘振脱离模块用于当所述空压机处于喘振区间时，控制节气门开合参数后的第一时间段后，若所述空压机仍处于喘振区间，则增大节气门的开合程度。
7.如权利要求6所述的空压机的控制***，其特征在于，所述喘振脱离模块用于在增大节气门的开合程度的第二时间段后，若所述空压机仍处于喘振区间，则降低空压机的转速。
8.如权利要求5所述的空压机的控制***，其特征在于，所述获取模块还用于获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下的喘振流量，和/或，获取空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下的喘振压比；
并根据所述当前流量以及所述喘振流量，和/或，根据所述当前压比以及所述喘振压比确定所述空压机是否处于喘振区间；
和/或，
所述根据空压机的工作状态以及目标效率区间控制节气门的开合程度具体包括：
获取空压机当前转速下的当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，获取据空压机当前转速下的当前压比以及当前转速下目标效率区间的目标压比；
根据所述当前流量以及当前转速下目标效率区间的目标工作流量，和/或，根据所述当前压比以及所述目标压比控制节气门的开合程度。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4中任一项所述的空压机的控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的空压机的控制方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105543443A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-05-04 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种转炉煤气加压机防喘振控制***及方法 |
| JP2016094882A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンの制御装置 |
| CN109424575A (zh) * | 2017-09-01 | 2019-03-05 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种流量控制方法、装置及车载设备 |
| CN115621508A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-17 | 新源动力股份有限公司 | 一种燃料电池***阴极气体的压力和流量控制方法 |
-
2023
- 2023-02-20 CN CN202310137627.0A patent/CN116201758A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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