專利名稱：一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量計算系統(tǒng)，具體涉及一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中國是世界上最大的能源消耗國之一，能源成本在總成本中占比例較高，因而節(jié) 能降耗已成為我國各生產(chǎn)企業(yè)的重點任務(wù)。許多大中型工業(yè)企業(yè)已提出了一系列方法與措 施來推進節(jié)能降耗。企業(yè)能源管理是節(jié)能降耗工作的基礎(chǔ)，通過對企業(yè)能耗情況直觀的描 述，找到在能源利用過程中的薄弱環(huán)節(jié)，提出改進方向和措施。企業(yè)能源管理是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其首要工作是能量數(shù)據(jù)的獲取。目前，各級 工業(yè)企業(yè)主要以基于過程數(shù)據(jù)的能源計量統(tǒng)計為主，僅僅反映能源的綜合平衡，即在數(shù)量 上反映企業(yè)各種產(chǎn)品的生產(chǎn)消耗構(gòu)成。這種統(tǒng)計雖然可以在一定程度上反映企業(yè)的生產(chǎn)規(guī) 模和能耗情況，但通過過程數(shù)據(jù)難以對企業(yè)生產(chǎn)開展深入的用能診斷及分析等工作。通常， 用能診斷及分析所需的焓、熵、畑等數(shù)據(jù)計算過程復(fù)雜繁瑣，因而能量數(shù)據(jù)的準確、快速計 算是企業(yè)用能診斷及分析工作中的一項瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種可通過建立用于輸出中間計算結(jié)果的數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫，來建立不同能量介質(zhì)的工業(yè)能量計算模型，輸出用能診斷及分析所需 的焓、熵、畑數(shù)據(jù)的工業(yè)能量計算系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于它包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫、計算模塊、過 程數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)存儲器，過程數(shù)據(jù)采集模塊將在生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中采集的工業(yè)過 程數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲器中，數(shù)據(jù)存儲器將所述工業(yè)過程數(shù)據(jù)分別輸入所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù) 據(jù)庫和計算模塊中，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫根據(jù)所述工業(yè)過程數(shù)據(jù)計算出對應(yīng)的中間數(shù) 據(jù)，并將所述中間數(shù)據(jù)輸入計算模塊，計算模塊包含根據(jù)工業(yè)企業(yè)能量介質(zhì)的特點進行分 類所得的不同能量介質(zhì)所對應(yīng)的能量計算模型，根據(jù)不同能量介質(zhì)所對應(yīng)的能量計算模型 調(diào)用所述中間數(shù)據(jù)和工業(yè)過程數(shù)據(jù)計算并輸出對應(yīng)的焓、熵和畑；其中，所述工業(yè)過程數(shù)據(jù)包括質(zhì)量參數(shù)、流量參數(shù)、電量參數(shù)、平均壓力參數(shù)、平均 溫度參數(shù)；所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫包括對應(yīng)各能量介質(zhì)的工藝過程混合氣體組分表、折 標系數(shù)表、飽和蒸汽熱力學(xué)數(shù)據(jù)表、過熱蒸汽熱力學(xué)數(shù)據(jù)表、混合氣體熱力學(xué)參數(shù)總表和液 體熱力學(xué)參數(shù)表；計算模塊中包括燃料能量計算模型、蒸汽能量計算模型、混合液體能量計 算模型、混合氣體能量計算模型。當所述能量介質(zhì)為燃料時，所述燃料能量計算模型中輸入折標系數(shù)、流量參數(shù)和 質(zhì)量參數(shù)，輸出焓和畑；所述折標系數(shù)為燃料在折標系數(shù)表中的對應(yīng)量。當所述能量介質(zhì)為蒸汽時，所述蒸汽能量計算模型中輸入流量參數(shù)、比焓和比熵， 輸出焓、熵和畑；比焓和比熵為平均溫度參數(shù)和平均壓力參數(shù)在飽和蒸汽熱力學(xué)數(shù)據(jù)表或
4過熱蒸汽熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中的對應(yīng)量。當所述能量介質(zhì)為混合液體時，所述混合液體能量計算模型中輸入流量參數(shù)、平 均溫度參數(shù)、平均壓力參數(shù)、密度、平均比熱容，輸出焓、熵和畑；密度、平均比熱容為混合液 體在液體熱力學(xué)參數(shù)表中的對應(yīng)量。當所述混合液體的質(zhì)量流量=體積X密度時，':dH = CpdT+dp； dS = CpKD dp.·.混合液體的比洽h = Cp (T-T0)混合液體的焓=流量X比焓；混合液體的比熵s = Cp In^混合液體的熵=流量X比熵混合液體的￡x = (//-//。)-7^-&) = Q(r-7;)-7^1nf
畑Iq其中，H為實際條件下液體焓；S為實際條件下液體熵；Htl為基準態(tài)液體焓為基 準態(tài)液體熵；V為液體體積流量；T為實際溫度；Ttl為基準態(tài)溫度。當所述能量介質(zhì)為混合氣體時，所述混合氣體能量計算模型包括物理變化能量計 算模型和化學(xué)變化能量計算模型，其中物理變化能量計算模型輸出物理焓變、物理熵變和 物理畑，化學(xué)變化能量計算模型輸出化學(xué)焓、化學(xué)熵和化學(xué)畑；混合氣體的焓=物理焓變+ 化學(xué)焓，混合氣體的熵=物理熵變+化學(xué)熵，混合氣體的畑=物理畑+化學(xué)畑。所述物理變化能量計算模型中輸入流量參數(shù)、平均溫度參數(shù)、組分分壓、用于計算 焓的平均定壓比熱容及用于計算熵的平均定壓比熱容，輸出物理焓變、物理熵變和物理畑； 組分分壓為混合氣體在工藝過程混合氣體組分表中的對應(yīng)量；用于計算焓的平均定壓比熱 容及用于計算熵的平均定壓比熱容通過混合氣體熱力學(xué)參數(shù)總表中的理想氣體比熱容系 數(shù)表計算獲得物理焓變腳=C;mh(T - T0)
τ物理熵變=C*
T0 Po物理畑Exph =(H-H0)-T0(S-S0) = Cpmh(T-T0)-T0 CpmsXn^f-RXn-P-
L 丄 Q P() _其中，C^mh是混合氣體用于焓計算的定壓比熱容，是用于熵計算的定壓比熱 容，τ為實際溫度，T0為基準態(tài)溫度，H為實際條件下混合氣體的焓；S為實際條件下混合氣 體的熵；H。為基準態(tài)焓為基準態(tài)熵，ρ為實際壓力；P。為基準態(tài)壓力；以標準狀況為混合 氣體的基準態(tài)。所述理想氣體比熱容系數(shù)表中的計算過程為混合氣體T1 T2溫度范圍內(nèi)的用于計算焓的平均定壓比熱容
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于它包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫、計算模塊、過程 數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)存儲器，過程數(shù)據(jù)采集模塊將在生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中采集的工業(yè)過程 數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲器中，數(shù)據(jù)存儲器將所述工業(yè)過程數(shù)據(jù)分別輸入所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù) 庫和計算模塊中，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫根據(jù)所述工業(yè)過程數(shù)據(jù)計算出對應(yīng)的中間數(shù) 據(jù)，并將所述中間數(shù)據(jù)輸入計算模塊，計算模塊包含根據(jù)工業(yè)企業(yè)能量介質(zhì)的特點進行分 類所得的不同能量介質(zhì)所對應(yīng)的能量計算模型，根據(jù)不同能量介質(zhì)所對應(yīng)的能量計算模型 調(diào)用所述中間數(shù)據(jù)和工業(yè)過程數(shù)據(jù)計算并輸出對應(yīng)的焓、熵和畑；其中，所述工業(yè)過程數(shù)據(jù)包括質(zhì)量參數(shù)、流量參數(shù)、電量參數(shù)、平均壓力參數(shù)、平均溫度 參數(shù)；所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫包括對應(yīng)各能量介質(zhì)的工藝過程混合氣體組分表、折標系 數(shù)表、飽和蒸汽熱力學(xué)數(shù)據(jù)表、過熱蒸汽熱力學(xué)數(shù)據(jù)表、混合氣體熱力學(xué)參數(shù)總表和液體熱 力學(xué)參數(shù)表；計算模塊中包括燃料能量計算模型、蒸汽能量計算模型、混合液體能量計算模 型、混合氣體能量計算模型。
2.如權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于當所述能量介質(zhì)為燃料 時，所述燃料能量計算模型中輸入折標系數(shù)、流量參數(shù)和質(zhì)量參數(shù)，輸出焓和畑；所述折標 系數(shù)為燃料在折標系數(shù)表中的對應(yīng)量。
3.如權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于當所述能量介質(zhì)為蒸汽 時，所述蒸汽能量計算模型中輸入流量參數(shù)、比焓和比熵，輸出焓、熵和畑；比焓和比熵為平 均溫度參數(shù)和平均壓力參數(shù)在飽和蒸汽熱力學(xué)數(shù)據(jù)表或過熱蒸汽熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中的對應(yīng) 量。
4.如權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于當所述能量介質(zhì)為混合 液體時，所述混合液體能量計算模型中輸入流量參數(shù)、平均溫度參數(shù)、平均壓力參數(shù)、密度、 平均比熱容，輸出焓、熵和畑；密度、平均比熱容為混合液體在液體熱力學(xué)參數(shù)表中的對應(yīng)量。
5.如權(quán)利要求4所述的一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于當所述混合液體的質(zhì)量 流量=體積X密度時，
6.如權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于當所述能量介質(zhì)為混合 氣體時，所述混合氣體能量計算模型包括物理變化能量計算模型和化學(xué)變化能量計算模型，其中物理變化能量計算模型輸出物理焓變、物理熵變和物理畑，化學(xué)變化能量計算模型 輸出化學(xué)焓、化學(xué)熵和化學(xué)畑；混合氣體的焓=物理焓變+化學(xué)焓，混合氣體的熵=物理熵 變+化學(xué)熵，混合氣體的畑=物理畑+化學(xué)畑。
7.如權(quán)利要求6所述的一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于所述物理變化能量計算 模型中輸入流量參數(shù)、平均溫度參數(shù)、組分分壓、用于計算焓的平均定壓比熱容及用于計算 熵的平均定壓比熱容，輸出物理焓變、物理熵變和物理畑；組分分壓為混合氣體在工藝過程 混合氣體組分表中的對應(yīng)量；用于計算焓的平均定壓比熱容及用于計算熵的平均定壓比熱 容通過混合氣體熱力學(xué)參數(shù)總表中的理想氣體比熱容系數(shù)表計算獲得
8.如權(quán)利要求7所述的一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于所述理想氣體比熱容系 數(shù)表中的計算過程為
9.如權(quán)利要求6所述的一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，其特征在于所述化學(xué)變化能量計算 模型中輸入流量參數(shù)、平均溫度參數(shù)、平均壓力參數(shù)、平均定壓比熱容，輸出化學(xué)焓、化學(xué)熵 和化學(xué)畑；平均定壓比熱容為混合氣體在工藝過程混合氣體組分表中的對應(yīng)量；化學(xué)焓、 化學(xué)熵、化學(xué)畑通過所述混合氣體熱力學(xué)參數(shù)總表中的標準生成焓變熵變表獲得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種工業(yè)能量計算系統(tǒng)，過程數(shù)據(jù)采集模塊將在生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中采集的工業(yè)過程數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲器中，數(shù)據(jù)存儲器將所述工業(yè)過程數(shù)據(jù)分別輸入所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫和計算模塊中，所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫根據(jù)所述工業(yè)過程數(shù)據(jù)計算出對應(yīng)的中間數(shù)據(jù)，并將所述中間數(shù)據(jù)輸入計算模塊，計算模塊根據(jù)所述中間數(shù)據(jù)和工業(yè)過程數(shù)據(jù)輸出對應(yīng)的焓、熵和。本發(fā)明通過建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫輸出中間計算結(jié)果，在不同的能量計算模型中進行計算，大大簡化能量數(shù)據(jù)的計算過程，普遍適用于各類不同的工業(yè)企業(yè)，滿足企業(yè)能源管理工作的各種需求，為企業(yè)開展深入的用能診斷及分析工作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
文檔編號G06F19/00GK102073788SQ201010585640
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者趙晝辰, 郎娜 申請人:北京三博中自科技有限公司