CN101975156B - 一种泵站最小电耗变频节能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泵站最小电耗变频节能控制方法，首先根据泵站的水泵配置，确定各种可能的水泵单独或组合运行模式，然后通过检测确定在各种设定的特征流量下的电耗功率，进一步建立泵站的特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库，最后，在泵站运行时，每隔采样周期△T，检测泵站的瞬时流量Qt及泵站瞬时电耗功率Pt，依据上述数据库，计算瞬时流量Qt对应的最小电耗功率Pt0，并计算Pt0与Pt的偏差，在允许的偏差范围之外，将泵站运行模式切换至至所述最小电耗数据库中比当前瞬时流量大的最接近的特征流量所对应的运行模式。该方法为智能化、可量化，不仅能够大大提高泵站运行的节电效果，而且便于操作人员判断和操作。

Description

一种泵站最小电耗变频节能控制方法

技术领域

本发明涉及一种泵站最小电耗变频节能控制方法。

背景技术

水泵作为一种通用机械，广泛应用于国民经济的各个部门，水泵用电量在社会总用电量中所占比重巨大，在世界范围内约占20~25% ，在我国约为21%。我国的泵站工程就其规模和数量来看均居世界各国之前列，但很多泵站工程普遍存在着效率不高、能源单耗大、自动化水平较低等问题，随着当前国家及企业对节能减排工作的重视，泵站的节能改造也备受关注。

在当前的泵站节能改造中，变频调速控制设备得到大力推广应用，但在实际应用中，还有不少泵站采用变频调速后未达到预计的节能指标或者节能效果不佳，甚至不节电，这其中有一个很重要的因素就是采用变频调速后对水泵组合的节能控制方法重视不够。虽然已有不少文献、成果对水泵组合的Q-H曲线拟合问题及如何使水泵组运行在高效区进行过分析研究，而且实践经验也表明，对一个泵站采用不同的泵组合模式变频运行时，其节电效果相差很大，但是在实际泵站运行中，现场操作人员很难判定泵组是否运行在高效区，在某种流量下哪种泵组合更高效、更节电。

发明内容

本发明的目的是提供一种泵站最小电耗变频节能控制方法，用以解决现有泵站变频节能控制方法的节能效果不理想的问题。

    为实现上述目的，本发明的方案是：一种泵站最小电耗变频节能控制方法，包括如下步骤：

（a），根据泵站的水泵配置，确定各种可能的水泵单独或组合运行模式，针对每种运行模式，设定对应的流量范围及压力； 

（b），在步骤（a）所述各种运行模式下，进行流量与电耗功率对应关系的测定，根据测定的关系，确定在各种设定的特征流量下的电耗功率，并建立各运行模式的特征流量——电耗功率数据库；

（c），综合步骤（b）所述各运行模式的特征流量——电耗功率数据库，建立泵站的特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库； 

（d），在泵站稳定运行，满足系统设定压力的情况下，每隔采样周期△T，检测泵站的瞬时流量Qt及泵站瞬时电耗功率Pt，依据步骤（c）所述特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库，计算瞬时流量Qt对应的最小电耗功率Pt0，并计算Pt0与Pt的偏差，在允许的偏差范围之外，将泵站运行模式切换至特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库中比当前瞬时流量Qt大的最接近的特征流量所对应的运行模式。

本发明的一种泵站最小电耗变频节能控制方法，为泵站的变频节能控制提供了一种智能化、可量化的节能运行控制方法，不仅能够大大提高泵站变频运行的节电效果，而且便于操作人员判断和操作。

进一步的，步骤（d）中：是采用数值内插法计算所述瞬时流量Qt对应的最小电耗功率Pt0,并计算电耗功率偏差|Pt-Pt0|，如果偏差不超过10% Pt0，则保持当前运行模式，否则切换至特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库中比瞬时流量Qt大的最接近的特征流量所对应的运行模式。

所述步骤（b）中，进行流量与电耗功率对应关系的测定，是通过试验方式确定，并在设备正常运行过程中，检测瞬时流量等于特征流量时对应的电耗功率及压力，不断对步骤（b）得到的特征流量——电耗功率数据库进行修正；进而修正步骤（c）得到的特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库。 

附图说明

图1是一个泵站系统的结构示意图；

图2是图1所示泵站的最小电耗变频节能控制方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示的一个自来水泵站系统，该自来水泵站设计日最大供水量2万吨，泵站配置2台辅泵，单台功率75KW，额定流量300m³/h，额定扬程60m，一用一备；另配置2台主泵，单台功率132KW，额定流量500m³/h，额定扬程60m，一用一备。1号泵1P、3号泵3P采用变频调速器控制，2号泵2P、4号泵4P采用软起动器控制。对应各泵分别设有1P变频柜、2P软起动柜、3P变频柜、4P软起动柜，另配有1台进线柜和一台自动化柜，进线柜配有总有效功率表KWz，4台变频柜、软起动柜分别配有测量各泵功率的功率仪表1KW~4KW，出水口设置有压力仪表P，流量仪表Q，自动化柜中设有主控单元CPU，采集上述仪表信息，并对各开关柜的变频器或软起动器进行控制，另配有人机界面触摸屏HMI，便于操作人员观察数据库信息及相关泵站运行参数。

如图2，该泵站最小电耗变频节能控制方法主要通过以下方法实现：

第一步：根据泵站的水泵配置，在监控设备上预置可能的水泵组合运行模式，针对每种运行模式，填写对应的流量范围及压力设定值。该泵站选定以下6种泵组合模式：①1P变频运行，流量范围0~300 m³/h；②2P工频运行，流量范围0~300 m³/h；③3P变频运行，流量范围0~500 m³/h；④4P工频运行，流量范围0~500 m³/h；⑤1P变频运行+4P工频运行，流量范围0~800 m³/h；⑥2P工频运行+3P变频运行，流量范围0~800 m³/h。

然后确认泵站所有电气控制设备、传感器、检测仪表等正确可靠连接，电控设备选择开关置于准备位置，给控制设备上电，自动化程序初始化。

第二步：将水泵控制柜“运行模式”选择开关置于“集中”控制模式，即分别选择第一步的各水泵单独或组合运行模式，通过调节旁通试验阀门调节出水流量，检测特征流量（1Q₀、2Q₀、3Q₀、4Q₀、5Q₀、6Q₀、7Q₀、……）下对应的电耗功率，建立以上6种泵站运行模式的特征流量——电耗功率数据库。这里选定特征流量幅度Q₀=30 m³/h，特征流量函数库为（1×30，2×30，3×30，4×30，……，27×30m³/h）。模式②和模式④为工频运行，出口压力不能按系统设定压力运行，按实际测定的出口压力建数据库。

第三步：根据第三步得到的6种水泵组合运行模式的特征流量——电耗功率数据库资料，建立泵站全流量范围（1×30~27×30m³/h）特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库。

第四步：泵站智能化运行，即首先按预置的开机模式，即模式③“水泵3P变频运行”，在满足系统设定的出口压力下，进入变频恒压稳定运行阶段。如果压力不满足设定值，即切换至模式⑥“2P工频运行+3P变频运行”。在稳定运行阶段，每隔采样周期△T（可设定为1-5min），检测系统的瞬时流量Qt及泵站瞬时电耗功率Pt，依据第三步得到的特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库，采用数值内插法计算瞬时流量Qt对应的理想最小电耗功率Pt0,计算电耗功率偏差值|Pt-Pt0|，如果偏差值不超过10%Pt0，则保持当前运行模式，否则切换至数据库中比当前瞬时流量Qt大的最接近的特征流量所对应的运行模式。

在设备正常运行的过程中，需要检测当前瞬流量等于特征流量时对应的电耗功率，并不断修正第二步得到的特征流量——电耗功率数据库信息，进而对第三步的特征流量——最小电耗功率——对应运行模式数据库进行修正。

Claims (3)

1.一种泵站最小电耗变频节能控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（a），根据泵站的水泵配置，确定各种可能的水泵单独或组合运行模式，针对每种运行模式，设定对应的流量范围及压力； 

（b），在步骤（a）所述各种运行模式下，进行流量与电耗功率对应关系的测定，根据测定的关系，确定在各种设定的特征流量下的电耗功率，并建立各运行模式的特征流量——电耗功率数据库；

（c），综合步骤（b）所述各运行模式的特征流量——电耗功率数据库，建立泵站的特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库； 

（d），在泵站稳定运行，满足系统设定压力的情况下，每隔采样周期△T，检测泵站的瞬时流量Qt及泵站瞬时电耗功率Pt，依据步骤（c）所述特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库，计算瞬时流量Qt对应的最小电耗功率Pt0，并计算所述最小电耗功率Pt0与瞬时功率Pt的偏差，在允许的偏差范围之外，将泵站运行模式切换至特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库中比瞬时流量Qt大的最接近的特征流量所对应的运行模式。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤（d）中：是采用数值内插法计算所述瞬时流量Qt对应的最小电耗功率Pt0,并计算电耗功率偏差|Pt-Pt0|，如果偏差不超过10% Pt0，则保持当前运行模式，否则切换至特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库中比当前瞬时流量Qt大的最接近的特征流量所对应的运行模式。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤（b）中，进行流量与电耗功率对应关系的测定，是通过试验方式确定，并在设备正常运行过程中，检测瞬时流量等于特征流量时对应的电耗功率及压力，不断对步骤（b）得到的特征流量——电耗功率数据库进行修正；进而修正步骤（c）得到的特征流量——最小电耗功率——运行模式数据库。

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