CN1040680C - 水泵站的计算机优化控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用计算机程序控制水厂泵站的方法，特别是水泵站的优化控制，计算机根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时用水率数据库，并根据变速泵每小时所需要的送水量以及变速泵的逐时水压，对变速泵的转速或频率进行调整，该优化控制能满足用户对水量与水压的要求，并能降低制水成本中的电耗，平均降低电耗为5～15%。

Description

水泵站的计算机优化控制

本发明涉及一种采用计算机程序控制水泵站运行的方法，特别是一种水泵定速与变速运行的优化控制。

在城镇供水的原水与净水厂，废水与污水处理厂，通常设有水泵站，泵站一般有定速与变速水泵并联同时运行工作，目前我国水厂泵站设计与运行基本上是采用台数控制方式，根据用户对水量与水压需要，凭经验对水泵分成二级或三级送水，也就是一天分成二次或三次改变水泵运行台数，使送水量与水压能接近用户的要求。该种控制方式最简单，设备费用小，但是该控制方式压力变化大，流量与压力不能实现连续控制。有时出现管道损失小于水泵实际送水扬程很多，造成电耗过高；有时也可能出现水泵实际送水扬程小于管道水头损失，则满足不了用户对水压与水量的需要。在一些中小型净水厂，也有的采用阀门开启程度控制方式，该种控制方式水泵效率最差，不宜采用，目前国外净水厂泵站很少采用这种控制方式。出口压力衡定控制方式，适用于用户的管道损失比较小，用户允许水压变化，用户需水量小，变化也较小的供水条件。该控制方式需要采用调速自动控制系统，才能使出厂压力恒定，较前面只靠开启水泵台数方式，能降低电耗，能接近用户对水量与水压的需要，在有前置水池或水塔时，也采用水池或水塔水位恒定控制方式，该种控制方式，在一些发达国家净水厂泵站控制应用较多，并有实用性，我国由于大部分城市缺水，并且净水厂水池容量较小，很难实现这种控制方式，管网末端(稍)压力恒定控制，适用于管网损失大的城市，该种控制方式需要采用调速自动控制系统，实现末稍压力恒定。该种控制方式能满足用户对量与水压的需要，能较好降低电耗，但需要水压传感器具有远程通讯，把远距离连续检测水压，及时送到净水泵站，以便实现调速反馈控制。目前国外一些发达国家有的净水厂泵站，采用这种自动控制式。我国大部分城市由于水量供需矛盾较大，再加之远距离水压传感器的遥测可靠性较差，很难实现该种控制方式。水泵站的计算机优化控制是一项发明专利，经过DIA-LOG系统的数据检索，查看文摘，未发现国际上有与本发明内容相同的文献，国内中文数据库中检出相关文件0篇。

本发明的目的是提供一种采用计算机程序控制水泵站运行的方法，使定速泵变速泵的台数以及其工作参数达到最优化控制，在满足用户对水压与水量的要求同时，降低电耗，减少制水成本。

水泵站的计算机优化控制，是根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时用水率数据库，计算机根据变速泵每小时所需要的送水量Q_变，以及变速泵的逐时所需的送水扬程H，确定变速泵的频率转速，如图1所示，计算机控制程序如下：

(1)系统开始输入变速泵与定速泵在高效区工作的最大送水量，它们为：

d₁～d₂；d₃～d₄；d₅～d₆；d₇～d₈；

d₉～d₁₀；d₁₁～d₁₂。

(2)计算机根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时送水率X数据库；设每天送水量为Q，可以得到逐时送水量Q_i＝XQ，X—根据城市送水曲线，得到水泵站逐时送水率；

(3)判断逐时送水量Q_i是否属于d₁～d₂区间，如果满足d₁～d₂区间，则为2台变速泵运行，每台变速泵送水量为Q_变 。如果Q_i不满足d₁～d₂区间，则继续判断Q_i是否满足Q_i＜d₁，如果满足Q_i＜d₁，则为1台变速泵运行，送水量Q_变＝Q_i，如果Q_i不满足Q_i＜d₁，则进行下一步；

(4)根据管网特性曲线公式H_i＝H₀+KQ_i ²(1)得到逐时送水水压H_i。K—系数，H₀—提供用户的压力水头；

(5)输入计算机的定速泵特性曲线求定速泵流量Q_定；

(6)计算机根据多台定速水泵与两台变速水泵并联工作时，逐时送水量Q_i＝mQ_定+2Q_变的关系，确定变速泵的逐时所需送水量

当Q_i在(d₃～d₄)时，m＝1

当Q_i在(d₅～d₆)时，m＝2

当Q_i在(d₇～d₈)时，m＝3

当Q_i在(d₉～d₁₀)时，m＝4

当Q_i在(d₁₁～d₁₂)时，m＝5 当Q_i不在(d₁₁～d₁₂)时，系统报警并返回，m—定速泵台数；

(7)计算机根据函数式n＝F(Q_变，H_变)    (8)关系，并由前面选择的变速泵所需水量Q_变和变速泵水压H_变，得出变速泵所需转速n；

(8)将变速泵所需转速n输出到变速泵上，以达到调速水量，满足管网要求的目的；

在以上的工作步聚中，实际是将计算机分析得到的逐时送水量Q_i与已经设定的送水量范围进行比较，并最终得到变速泵所需水量Q_变，对于设定的送水量域可分为六个区域，且用水量递增为d₁＜d₂＜d₃……＜d₁₂，当逐时用水量Q_i＜d₁时，开一台变速泵满足逐时送水量Q_i。当逐时送水量增加时，Q_i满足d₁～d₂区间，此时开二台变速泵满足Q_i，当逐时送水量进一步增加时，Q_i＞d₂，此时再增加变速泵是不经济的，可以用增加定速泵来增加水量，然后再通过变速泵调整供水量。也就是采用以定速泵控制宏观水量，以两台变速泵进行微调水量。如果系统超过d₁₁～d₁₂区间，即5台定速泵与两台变速泵同时启动也不能满足水量要求，系统认为这是一个不可能事件，如果出现这种情况一定是系统故障，则返回并报警。实际控制步聚是这样进行的。具体根据管网特性曲线公式得到逐时送水水压H_i，计算机根据已知的H_i和输入计算机的定速泵特性曲线，得到定速泵流量Q_定。计算机根据多台定速水泵与两台变速水泵并联工作时，逐时送水量Q_i＝mQ_定+2Q_变的关系，确定变速泵的所需送水量 。再根据逐时送水量Q_i的大小，计算机就可以确定定速泵的台数m。计算出所需送水量Q_变，送水扬程H_p，就可通过改变电机频率，使水泵转速发生变化，以满足所需送水量及扬程的要求。

图1为计算机程序控制水厂泵站的程序框图；

图2为水泵的特性曲线及管路特性曲线图；

图3为水泵调速曲线图。

1.多台水泵并联工作中的最佳调速泵台数

水泵在实际运行中往往是多台泵并联工作的，若通过开停泵的台数以调节流量，工况点不能连续变化，致使能量浪费很大。当采用水泵调速后，往往是选择调速泵与定速泵并联工作的方案，利用开、停定速泵台数进行粗调，利用变速泵进行细调。那么如何确定调速泵的台数呢？全调当然是可以的，但由于目前调速装置价格很贵，加之调速装置本身出要耗能，也有个经济问题，所以不现实，也无此必要。下面通过分析水泵并联工作过程来加以说明。从图2可以看出，当流量Q＝Q_A时，可开启两台泵，当Q＝Q_B时，方可开启三台泵。但当Q＝Q_x(Q_A＜Q_x＜Q_B)时，在无调速泵的情况下，就得开三台泵，此时工况点就会上移至C点，而使提供给用户的水头从H_st上升到H_st′，造成了能量浪费。当用调速泵后，则通过降低调速泵的转数，使工况点从C点下降到X点，从而节约多余的水头。假如只采用一台调速泵，则流量q_T′由定速泵提供，而流量q_x′则由调速泵提供。如果单从调节流量的角度来讲，一台调速泵完全可以，但是水泵调速的目的是为了节能。由于管网的工况点是任意的，也就是说Q_X可以是Q_A与Q_B之间任一数值，当Q_X无限靠近Q_A时，则调速泵的出水量q_x将接近于零，其效率极低，反而造成能量浪费，因此单靠一台泵调速是达不到预期节能效果的。怎么办？解决的办法就是采用两台泵调速，如图2所示，当Q＝Q_X(Q_A＜Q_X＜Q_B)时开启一台定速泵和两台调速泵，此时定速泵提供流量q_x，而两台调速泵共同提供流量q_X，则单台调速泵为 当流量减少到Q≤Q_A时，此时停掉一台定速泵，由两台调速泵供水；当流量Q＞Q_B时，则再开启一台定速泵，依此类推，两台调速泵一直处于运转状态，显然按照这种运行方式，调速泵的供水量q_x将在大于一台定速泵的供水量而小于两台定速泵的供水量之间变化，从而保证调速泵在调速运转中一直处于高效区工作，达到节能的目的。另外采用两台泵调速，还可以使单台泵的调速范围缩小，对调速装置的要求条件降低。调速泵是否可考虑备用呢？目前由于调速装置，特别是变频调速装置价格昂贵，因此没必要考虑备用，当调速装置出故障时，可改为定速运转，或启用备用定速泵。虽然此时会造成能量浪费，但总是比备用一台价格昂贵的调速装置，平时闲置着要合算。设置超过两台以上的调速泵是没有必要的，当调速泵超过两台以上时，则单台调速泵的调速范围很小，加之调速装置本身还有个效率问题，节能效果并不见得好，因此水泵的最佳调速台数为两台。

2.多台水泵并联工作中调速泵最大调速范围

调速泵的最大调速范围就是调速泵运行到最不利情况时所需调速比，水泵的调速一般采用下调。如图3所示，当流量Q＞Q_s时，两台调速泵全部投入运用，当流量Q≤Q_s时，可采用一台调速泵工作。当水泵运行到Q＝Q_s时，调速泵情况最不利，调速范围最大。此时单台调速泵的出水量为

，其扬程为H_s即图中B点。依据此点的流量和扬程，求其工况相似抛物线的K值，即： $K=\frac{H_s}{{\left(\frac{Q_s}{2}\right)}^2}=\frac{4H_s}{{Q_s}^2}----\left(9\right)$ $H={\mathrm{KQ}}^2=\frac{4H_s}{{Q_s}^2}\·Q^2----\left(10\right)$ 将该抛物线点绘在图上，求出其与调速泵在额定转数n_O时的水泵特性曲线的交点C(Q_C，H_C)，则该点与B点为工况相似点。依据B、C两点的流量或杨程即可求得调速水泵的最大调速范围(下调速度比)： $K_n=\frac{Q_s/2}{Q_c}=\frac{Q_s}{2Q_C}----\left(11\right)$ $K_n=\sqrt{\frac{H_s}{H_C}}----\left(12\right)$ 当最注流量Q_min小于单台泵出水量的一半，即 时，则要以Q_min和H_min代替上述B点求最大调速比。在实际设计中，考虑到水泵吸井水位变化及控制的灵活性，调速范围可在计算基础上适当放宽到5～10％，一般水泵的调速范围在80～100％。

3.水泵站定速泵与变速泵工作参数的确定

实现泵站优化控制，合理确定定速泵与变速泵工作台数，使其运行工况连续变化，满足用户对水压与水量的要求，并使各种水泵运行效率高，达到降低电耗目的。决定水泵运行主要参数是净水厂出厂流量与水压，远方用户压力控制点压力，净水厂清水池水位等。要想实现这种多参数的优化控制是比较难，需要对定速泵与变速泵建立一些控制准则，使复杂问题得到简化，从而得到优化控制数学模型，以便生产中实现优化控制的目的。

1)定速泵与变速泵连续连续运行工况，应满足各用户对水量与水压的要求，并能降低电耗。

2)确定该净水厂供水范围是最不利控制点，也就是说只要满足该控制点水压要求，就能满足该水厂供水范围各用户对水量与水压的需要。

3)在满足最不利控制点对水压要求的条件下，绘制城市或该地区的每小时用水曲线。

4)我们认为净水厂净水工艺每小时处理水量变化很小，可以视为恒定不变的，这样每小时净水量是全天净水量4.17％。

5)根据前面每小时用水曲线与原水泵站每小时送水量4.17％，校核实际需要的清水池容积。如果实际所需要的清水池容积小于或等于设计清水池容积，我们可以说清水池水位变化满足优化控制需要。

6)定速水泵变速水泵工作台数的确定，以及其送水量与用水量的相互关系。

a.一台变速水泵工作时，其每小时送水量Q_变，等于每小时用水量Q_i：Q_变＝Q_i

b.  当两台变速水泵工作时，设每台变速水泵送水量为Q_变，每小时用水量为Q_i，则有：2Q_变＝Q_i

c.当一台定速水泵与两台变速水泵并联工作时，设定速泵送水量为Q_定，则有：Q_定+2Q_变＝Q_i

d.当二台定速水泵与两台变速水泵并联工作时，则有：2Q_定+2Q_变＝Q_i

e.当多台定速水泵与两台变速水泵并联时，设定速水泵台数为m台，则有：mQ_定+2Q_变＝Q_i

7)做出管网特性曲线，并写出描述其特性曲线公式：

H_i＝H₀+KQ_i ²

这里：H₀—管网压力控制点所需服务水头高度与水池水面的高度差(m)。

H_i—水泵站逐时送水压力(m)

这里Q_i是净水泵站每小时送水水量，应等于每小时需用水量。

8)根据管网平差与实际生产试验得到管道特性曲线方程，这样就可以根据每小时需用水量，计算出该小时所需要送水水压：H_i＝H₀+KQ_i ²

这里H_i就是该泵站逐时送水所需压力，其常数H₀与系数K可以通过生产实验，用数量统计法求得。

9)我们用逐时送水压力H_i通过定速水泵特性曲线，可以得每台定速水泵送水量Q_定。这样不难得变速水泵送水量：2Q_变＝Q_i-mQ_定

10)已知某一时间内变速泵台数、送水量Q_变、送水扬程H_i，就得到其运行规律要求。要想实现要求，可以通过改变电机频率使水泵转速发生变化，水泵转速变化可以达到变速泵对送水流量以及扬程的要求。在实际控制中，可通过反馈控制方式，改变上述运行参数，达到所需要送水流量与扬程的要求。

本发明根据用户对水量与压力，出厂水的水量与水压，水库的水位等参数，及时准确定量计算出所需供水的流量与压力，并确定定速泵与变速泵工作台数，以及调速泵的工作参数，对水泵的运行实现优化控制，从而避免了水压过低时，管网末端有的用户没有水，或者水压过高发生管网爆管，需要停水修复的发生，挽回了经济损失。在保证用户对水量与水压需要的前提下，可以降低制水成本中的电耗，平均降低总电耗量的5％-15％，本发明实现了自动控制，提供了水厂的管理质量和工作效率，同时减轻了操作人员的工作强度；本发明的另一特征是打破常规，首先启动变速泵进行水量控制，而不是先启动定速泵，并确定了变速泵台数为一台或者两台时，节能效果为最佳；在此基础上再启动定速泵，以定速泵对管网的水量进行宏观水量进行调控，以变速泵接受反馈信息对管网水量进行微观调控。

实施例：

哈尔滨市沙曼屯水厂新建净水泵站，设计能力为45万m³/d，共设有七台水泵，其中四台定速泵，三用一备；三台变速泵，二用一备，第一期供水量Q＝25万m³/d，根据该泵站的出厂流量与扬程、清水池的水位、管网压力等参数，得到哈尔滨市的0-24小时的随时用水率X，把X数值输入计算机，根据日送水量Q＝25m³/d，可以得到逐时送水量Q_i＝XQ，也输入计算机，把定速泵特性曲线(根据水泵的设计样本)，并根据该定速泵与变速泵高效区工作范围确定(d₁，d₂)、(d₃，d₄)、(d₅，d₆)分别为(3900，7800)、(7850，11200)、(11210，15000)。同时也把管网特性曲线H＝H₀+KQ_i输入计算机，这样就可以采用计算机从0点到24点随时控制变速泵与定速泵工作台数，以及其工作的扬程与各自送水量，现做如下介绍。

(1)当0～1时，送水率X＝3.0％，需要送水量为Q_i＝7725m³/h，则这时送水量Q_i在(3900，7800)区间，应为两台变速泵并联工作运行，每台变速泵送水量

3863m³/h。在这一时刻可以通过改变电机频率，使变速泵转速也相应的改变，最终达到变速泵送水量做相应的变化(可以通过控制硬件，采用逐渐逼近法实现)。

(2)当1～2时，送水率X＝3.03％，所需要送水量为Q_i＝7525m³/h。这时的送水量Q_i在(3900，7800)区间，应为两台变速泵并联工作运行，每台变速泵送水量为Q_变＝3763m³/h。然后根据(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(3)当2～3时，送水率X＝3.15％，需要送水量为Q_i＝7875m³/h。这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝48.29m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程48.29m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3900m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(4)当3～4时，送水率X＝3.20％，需要送水量Q_i＝8000m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝48.35m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程48.35m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3850m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量Q_定 $=\frac{8000-3850}{2}=2075m^3/h$ 。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(5)当4～5时，送水率X＝3.31％，需要送水量Q_i＝8275m³/h，这时的送水量在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝48.64m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程48.64m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3810m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量Q_变 $\frac{8275-3810}{2}=2233m^3/h$ 。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(6)当5～6时，送水率X＝3.75％，需要送水量Q_i＝9450m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝49.96m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程49.96m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3750m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量Q_定 $=\frac{9450-3750}{2}={2850m}^3/h$ 。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(7)当6～7时，送水率X＝4.96％，需要送水量Q_i＝12400m³/h，这时的送水量Q_i在(11210，15000)区间，应为两台变速泵与两台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝54.02m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程54.02m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3300m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(8)当7～8时，送水率X＝5.18％，需要送水量Q_i＝12950m³/h，这时的送水量Q_i在(11210，15000)区间，应为两台变速泵与两台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝54.92m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程54.92m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3250m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(9)当8～9时，送水率X＝4.98％，需要送水量Q_i＝12450m³/h，这时的送水量Q_i在(11210，15000)区间，应为两台变速泵与两台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝54.12m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程54.12m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3290m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(10)当9～10时，送水率X＝4.71％，需要送水量Q_i＝11775m³/h，这时的送水量Q_i在(11210，15000)区间，应为两台变速泵与两台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝53.08m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程53.08m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3550m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(11)当10～11时，送水率X＝4.04％，需要送水量Q_i＝10100m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝52.82m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程52.82m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3580m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(12)当11～12时，送水率X＝4.41％，需要送水量Q_i＝11025m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝52.00m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程52.00m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3700m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(13)当12～13时，送水率X＝4.34％，需要送水量Q_i＝10850m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝51.72m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程51.72m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3720m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(14)当13～14时，送水率X＝4.36％，需要送水量Q_i＝10900m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝51.83m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程51.83m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3710m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(15)当14～15时，送水率X＝4.35％，需要送水量Q_i＝10875m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝51.79m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程51.79m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3715m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(16)当15～16时，送水率X＝4.49％，需要送水量Q_i＝11225m³/h，这时的送水量Q_i在(11210，15000)区间，应为两台变速泵与两台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝52.28m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程52.28m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3650m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(17)当16～17时，送水率X＝5.15％，需要送水量Q_i＝12875m³/h，这时的送水量Q_i在(11210，15000)区间，应为两台变速泵与两台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝54.80m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程54.80m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3250m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(18)当17～18时，送水率X＝4.90％，需要送水量Q_i＝12250m³/h，这时的送水量Q_i在(11210，15000)区间，应为两台变速泵与两台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝53.81m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程53.81m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3400m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(19)当18～19时，送水率X＝4.80％，需要送水量Q_i＝12000m³/h，这时的送水量Q_i在(11210，15000)区间，应为两台变速泵与两台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝53.42m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程53.42m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3450m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(20)当19～20时，送水率X＝4.56％，需要送水量Q_i＝11400m³/h，这时的送水量Q_i在(11210，15000)区间，应为两台变速泵与两台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝52.53m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程52.53m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3590m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(21)当20～21时，送水率X＝4.18％，需要送水量Q_i＝10450m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝51.29m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程51.29m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3750m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(22)当21～22时，送水率X＝4.04％，需要送水量Q_i＝10100m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝5.76m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程50.76m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3790m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量Q_变 $=\frac{10100-3790}{2}={3155m}^3/h$ 。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(23)当22～23时，送水率X＝3.35％，需要送水量Q_i＝8375m³/h，这时的送水量Q_i在(7850，11200)区间，应为两台变速泵与一台定速泵并联运行。根据H_i＝H₀+KQ_i ²，可以得到该时送水扬程H_i＝49.71m。然后根据定速泵送水特性曲线，已知该时送水扬程49.71m，可以得到定速泵的送水量Q_定＝3800m³/h。这样就可以求出每台变速泵送水量

。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

(24)当23～24时，送水率X＝3.04％，需要送水量Q_i＝7600m³/h，这时的送水量Q_i在(3900，7800)区间，应为两台变速泵并联运行。每台变速泵送水量

3800m³/h。下面可以用(1)中控制方式，最终达到所需要送水量的要求。

Claims (2)

1.水泵站的计算机优化控制，是根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时送水率数据库，计算机根据变速泵每小时所需要的送水量Q_变，以及变速泵的逐时水压H_变对变速泵的转速或频率进行调整，其特征在于：计算机控制方式采用如下控制步骤：

(1)系统开始输入变速泵与定速泵在高效区工作的最大送水量，它们为：

d₁～d₂；d₃～d₄；d₅～d₆；

d₇～d₈；d₉～d₁₀；d₁₁～d₁₉；

(2)计算机根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时用水率数据库；设每天送水量为Q，可以得到逐时送水量Q_i＝XQ，X—根据城市送水曲线，得到水泵站逐时送水率；

(3)判断逐时送水量Q_i是否属于d₁～d₂区间，如果满足d₁～d₂区间，则为2台变速泵运行，每台变速泵送水量为Q_变

；如果Q_i不满足d₁～d₂区间，则继续判断Q_i是否满足Q_i＜d₁，如果满足Q_i≤d₁，则Q_变＝Q_i，如果Q_i不满足Q_i＜d₁，则进行下一步；

(4)根据管网特性曲线公式H_i＝H₀+KQ_i ²    (1)得到逐时送水水压H_i，K—系数，H₀—提供用户的压力水头；

(5)输入计算机的定速泵特性曲线求定速泵流量Q_定；

(6)计算机根据多台定速水泵与两台变速水泵并联工作，逐时送水量Q_i＝mQ_定+2Q_变的关系，确定变速泵的逐时

所需送水量

为下面的情况之一：

当Q_i在(d₃～d₄)时，m＝1

当Q_i在(d₅～d₆)时，m＝2

当Q_i在(d₇～d₈)时，m＝3

当Q_i在(d₉～d₁₀)时，m＝4

当Q_i在(d₁₁～d₁₂)时，m＝5

当Q_i不在(d₁₁～d₁₂)时，系统报警并返回，m—定速泵台数；

(7)计算机根据函数式n＝F(Q_变，H_变)    (8)并由前面选择的变速泵所需水量Q_变和变速泵水压H_变，得出变速泵所需转速n；

(8)将变速泵所需转速n输出到变速泵上，以达到调整水量，满足管网要求的目的。

2.根据权利要求1所述的水泵站的计算机优化控制，其特征在于：所述的传感器反馈的因素为：出厂水流量，出厂水压力，市区配水管网压力，市区配水管网压力控制点的压力，清水池水位及水量。

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