CN105673474B

CN105673474B - 水泵效率、流量及扬程检测方法及系统

Info

Publication number: CN105673474B
Application number: CN201610194992.5A
Authority: CN
Inventors: 李光裕; 钟如仕; 肖丹
Original assignee: SHENZHEN XINHUANNENG TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN XINHUANNENG TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2018-01-19
Anticipated expiration: 2036-03-31
Also published as: CN105673474A

Abstract

本发明涉及一种水泵效率、流量及扬程检测方法及系统，其中，方法包括：获取变频器的输出频率f和输出频率P_f，output，其中，所述变频器与所述水泵信号连接；根据所述变频器的输出频率f和输出功率P_f，output计算所述水泵的流量Q_f、扬程H_f和效率η_f。根据本发明提供的水泵效率、流量及扬程检测方法及系统，通过控制器读取变频器输出功率和输出频率，依据由变频器输出功率、输出频率，就能计算水泵的流量、扬程及效率。其结构简单、无需安装压力传感器、流量计即可测量。同时，通过PID实时控制及测量显示，测试水泵性能数据精度较高，克服了人工测试和处理所带来的误差，测试效率提高，实现了水泵性能测试的高精度和高自动化，不仅降低了水泵性能测试成本，而且缩短了测试时间。

Description

水泵效率、流量及扬程检测方法及系统

技术领域

本发明涉及水泵性能检测技术领域，特别涉及一种水泵效率、流量及扬程检测方法及系统。

背景技术

水泵作为重要的流体机械，被广泛应用于工农业和人们生活的各个部门和领域。水泵工作是以输送流量、产生压力、功率和效率来体现的，这些参数间存在相应的关系，当转速和流量变化时，会引起功率、扬程及效率等参数的相应变化。使用中必须参照水泵性能曲线来选择水泵，并确定其运行工作点，才能使其保持在高效区运行。也可以为水泵设计、生产及使用提供可靠地性能数据反馈和支持，从而合理地使用水泵，并促使水泵生产技术的提高及水泵质量的提升。可见水泵性能检测技术对水泵的研发和生产，对掌握水泵运行状况、对水泵进行养护都具有重要意义。

以往水泵性能检测与处理采用人工测试和分析的方法进行工况调整，由人工从流量计、压力传感器等仪表上读出被测参数，再进行运算，得出水泵性能参数。这样不但工况调整慢，费时费力，劳动强度大，周期长，测试效率及精度都较低，而且稳定性差。较难满足现代水泵检测与处理的要求。

因此有人提出节能型热量表流量检定技术，以克服现有的仪表检测技术存在的问题，一定程度上降低了能耗并提高了计量精度，使其更具有实用性，也有人利用水泵的特性曲线提出水泵的全扬程、出口流量的简易测定法，但仍然不能满足要求。

国内虽也有水泵性能智能检测系统，但大多存在系统庞大、接口烦杂、价格偏高、人机交互界面友好性差、操作复杂等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种水泵效率、流量及扬程检测方法及系统。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种水泵效率、流量及扬程检测方法，包括：

获取变频器的输出频率f和输出功率P_f，output，其中，所述变频器与所述水泵信号连接；

根据所述变频器的输出频率f和输出功率P_f，output计算所述水泵的流量Q_f、扬程H_f和效率η_f。

优选地，还包括：

输出并显示所述水泵的流量Q_f、扬程H_f及效率η_f。

优选地，所述获取变频器的输出频率和输出功率之前还包括：

在所述变频器的输出频率f为50HZ时，确定出表征所述水泵的功率P_50，shaft与流量Q₅₀特性关系的Q-P特性曲线以及表征扬程H_50，shaft与流量Q₅₀的特性关系的Q-H特性曲线，建立所述水泵的性能曲线图；

根据所述Q-P特性曲线计算出求出水泵功率P_50，shaft和流量Q₅₀之间的第一转换系数；

根据所述Q-H特性曲线计算出求出水泵的扬程H_50，shaft和流量Q₅₀之间的第二转换系数。

优选地，所述根据所述变频器的输出频率f和输出功率P_f，output计算所述水泵的流量Q_f、扬程H_f和效率η_f具体包括：

根据所述变频器的输出频率f和输出功率P_f，output以及所述第一转换系数、第二转换系数，利用水泵的相似定律计算出所述水泵的流量Q_f、扬程H_f和效率η_f。

优选地，所述根据所述Q-P特性曲线计算出求出水泵功率P_50，shaft和流量Q₅₀之间的第一转换系数具体包括：

根据所述水泵的功率P_50，shaft与流量Q₅₀之间的特性关系拟合得到所述输出频率f为50HZ时不同工况点对应水泵功率P_50，shaft和流量Q₅₀的关系式：

求出所述功率P_50，shaft和流量Q₅₀之间的第一转换系数b₀，b₁，b₂；

所述根据所述Q-H特性曲线计算出求出水泵的扬程H_50，shaft和流量Q₅₀之间的第二转换系数具体包括：

根据所述Q-H特性曲线拟合得到所述输出频率f为50HZ时下不同工况点对应水泵扬程H_50，shaft和流量Q₅₀的关系式：

求出所述扬程H_50，shaft和流量Q₅₀之间的第二转换系数c₀，c₁，c₂。

优选地，所述根据所述变频器的输出频率f和输出功率P_f，output以及所述第一转换系数、第二转换系数，利用水泵的相似定律计算出所述水泵的流量Q_f、扬程H_f和效率η_f具体包括：

利用相似定律依据所述输出频率f和输出功率P_f，output换算得到所述水泵的流量Q_f：

利用相似定律依据所述输出频率f和输出功率P_f，outout换算得到所述水泵的扬程H_f：

求出所述水泵的效率η_f：

其中γ为水的容重，γ＝ρ*g，ρ为水的密度，g为重力加速度。另一方面，本发明还提供了一种水泵效率、流程及扬程检测系统，包括：水泵；

变频器，所述变频器与所述水泵相连，用以对所述水泵进行变频调节；

控制器，所述控制器与所述变频器相连，用以获取变频器的输出功率和输出频率并根据所述输出功率和输出频率计算所述水泵的流量、扬程和效率。

优选地，所述水泵为多个，多个所述水泵连接于同一个所述变频器，或者多个所述水泵中的每一个连接一个所述变频器。

优选地，所述水泵的出水侧设有自动隔离阀。

优选地，所述水泵的进水侧还设有手动隔离阀。

根据本发明提供的水泵效率、流量及扬程检测方法及系统，通过控制器读取变频器输出功率和输出频率，依据由变频器输出功率、输出频率，就能计算水泵的流量、扬程及效率。其结构简单、无需安装压力传感器、流量计即可测量。同时，通过PID实时控制及测量显示，测试水泵性能数据精度较高，克服了人工测试和处理所带来的误差，测试效率提高，实现了水泵性能测试的高精度和高自动化，不仅降低了水泵性能测试成本，而且缩短了测试时间。

附图说明

图1是本发明一个实施例水泵效率、流量及扬程检测方法的流程图；

图2是本发明另一个实施例水泵效率、流量及扬程检测方法的流程图；

图3是本发明又一个实施例水泵效率、流量及扬程检测方法的流程图；

图4是本发明一个实施例水泵效率、流量及扬程检测系统的结构示意图；

图5是本发明另一个实施例水泵效率、流量及扬程检测系统的结构示意图；

图6是本发明又一个实施例水泵效率、流量及扬程检测系统的结构示意图；

图7是本发明又一个实施例水泵效率、流量及扬程检测方法中水泵性能曲线图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1所示，图1示出了本发明实施例提供的水泵效率、流量及扬程检测方法的流程图，为了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分。具体的，该水泵效率、流量及扬程检测方法，包括：

S10、获取变频器的输出频率f和输出频率P_f，output，其中，所述变频器与所述水泵信号连接。也即是，变频器用以对水泵进行变频调节。

S11、根据所述变频器的输出频率f和输出频率P_f，output计算所述水泵的流量Q_f、扬程H_f和效率η_f。

在本发明的一个实施例中，还可以包括：

S12、输出并显示所述水泵的流量Q_f、扬程H_f及效率η_f。如此，方便于实时获知和监控水泵的性能参数，即流量Q_f、扬程H_f及效率η_f。

根据本发明实施例提供的水泵效率、流量及扬程检测方法，通过控制器读取变频器输出功率和输出功率，依据由变频器输出功率、输出功率，就能计算水泵的流量、扬程及效率。其结构简单、无需安装压力传感器、流量计即可测量。同时，通过PID实时控制及测量显示，测试水泵性能数据精度较高，克服了人工测试和处理所带来的误差，测试效率提高，实现了水泵性能测试的高精度和高自动化，不仅降低了水泵性能测试成本，而且缩短了测试时间。

参照图2所示，图2示出了本发明实施例提供的水泵效率、流量及扬程检测方法的流程图，为了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分。具体的，该水泵效率、流量及扬程检测方法，包括：

S20、在所述变频器的输出频率f为50HZ时，确定出表征所述水泵的功率P_50，shaft与流量Q₅₀特性关系的Q-P特性曲线以及表征扬程H_50，shaft与流量Q₅₀的特性关系的Q-H特性曲线，建立所述水泵的性能曲线图(如图7所示)；其中，所述变频器与所述水泵信号连接，也即是，变频器用以对水泵进行变频调节。

也就是说，先将变频器的输出频率f调节至50HZ，根据此时水泵的功率、流量、扬程等数据，得到功率P_50，shaft与流量Q₅₀特性关系，扬程H_50，shaft与流量Q₅₀的特性关系，并建立水泵的性能曲线图，该性能曲线图包括表征所述水泵的功率P_50，shaft与流量Q₅₀特性关系的Q-P特性曲线以及表征扬程H_50，shaft与流量Q₅₀的特性关系的Q-H特性曲线。

S21、根据所述Q-P特性曲线计算出求出水泵功率P_50，shaft和流量Q₅₀之间的第一转换系数。

S22、根据所述Q-H特性曲线计算出求出水泵的扬程H_50，shaft和流量Q₅₀之间的第二转换系数。

也就是说，步骤S21和步骤S22是根据步骤S20中的功率P_50，shaft与流量Q₅₀特性关系，扬程H_50，shaft与流量Q₅₀的特性关系进而计算得到第一转换系数和第二转换系数的。

S23、获取变频器的输出频率f和输出频率P_f，output。也就是说，当变频器的输出频率f改变时，获取变频器当前的输出频率f和输出频率P_f，output。

S24、根据所述变频器的输出频率f和输出频率P_f，output以及所述第一转换系数、第二转换系数，利用水泵的相似定律计算出所述水泵的流量Q_f、扬程H_f和效率η_f。

在本发明的一个实施例中，还可以包括：

S25、输出并显示所述水泵的流量Q_f、扬程H_f及效率η_f。如此，方便于实时获知和监控水泵的性能参数，即流量Q_f、扬程H_f及效率η_f。

根据本发明实施例提供的水泵效率、流量及扬程检测方法，先根据水泵在频率为50HZ时的功率、流量、扬程等数据，计算出水泵功率P_50，shaft和流量Q₅₀之间的第一转换系数，扬程H_50，shaft和流量Q₅₀之间的第二转换系数。再通过控制器读取变频器输出功率和输出功率，依据由变频器输出功率、输出频率及第一转换系数和第二转换系数，就能计算水泵的流量、扬程及效率。其结构简单、无需安装压力传感器、流量计即可测量。同时，通过PID实时控制及测量显示，测试水泵性能数据精度较高，克服了人工测试和处理所带来的误差，测试效率提高，实现了水泵性能测试的高精度和高自动化，不仅降低了水泵性能测试成本，而且缩短了测试时间。

参照图3所示，图3示出了本发明实施例提供的水泵效率、流量及扬程检测方法的流程图，为了便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分。具体的，该水泵效率、流量及扬程检测方法，包括：

S30、在所述变频器的输出频率f为50HZ时，确定出表征所述水泵的功率P_50，shaft与流量Q₅₀特性关系的Q-P特性曲线以及表征扬程H_50，shaft与流量Q₅₀的特性关系的Q-H特性曲线，建立所述水泵的性能曲线图；其中，所述变频器与所述水泵信号连接，也即是，变频器用以对水泵进行变频调节。

S31、根据所述水泵的功率P_50，shaft与流量Q₅₀之间的特性关系拟合得到所述输出频率f为50HZ时不同工况点对应水泵功率P_50，shaft和流量Q₅₀的关系式：

S32、求出所述功率P_50，shaft和流量Q₅₀之间的第一转换系数b₀，b₁，b₂。也即是，变频器的输出频率f为50HZ时，功率P_50，shaft和流量Q₅₀为已知，将P_50，shaft和Q₅₀的值代入上述公式，即可计算得到第一转换系数b₀，b₁，b₂的值。

S33、根据所述Q-H特性曲线拟合得到所述输出频率f为50HZ时下不同工况点对应水泵扬程H_50，shaft和流量Q₅₀的关系式：

S34、求出所述扬程H_50，shaft和流量Q₅₀之间的第二转换系数c₀，c₁，c₂。也即是，变频器的输出频率f为50HZ时，扬程H_50，shaft和流量Q₅₀为已知，将H_50，shaft和Q₅₀的值代入上述公式，即可计算得到第二转换系数c₀，c₁，c₂的值。

S35、获取变频器的输出频率f和输出频率P_f，output。也就是说，当变频器的输出频率f改变时，获取变频器当前的输出频率f和输出频率P_f，output。

S36、利用相似定律依据所述输出频率f和输出功率P_f，output换算得到所述水泵的流量Q_f：

也就是说，当变频器的输出功率为f时，将第一转换系数b₀，b₁，b₂及变频器的输出频率f、输出功率P_f，output代入至上述公式，则可以计算出水泵在变频器的输出频率为f时的流量Q_f。

S37、利用相似定律依据所述输出频率f和输出功率P_f，output换算得到所述水泵的扬程H_f：

也就是说，当变频器的输出功率为f时，将第一转换系数b₀，b₁，b₂、第二转换系数c₀，c₁，c₂及变频器的输出频率f、输出功率P_f，output代入至上述公式，则可以计算出水泵在变频器的输出频率为f时的扬程H_f。

S38、求出所述水泵的效率η_f：

其中γ为水的容重，γ＝ρ*g，ρ为水的密度，g为重力加速度。

也即是，在计算出输出频率为f时水泵的流量Q_f、扬程H_f之后，将流量Q_f、扬程H_f及变频器的输出功率P_f，output代入至上述公式，则可以计算出水泵在变频器的输出频率为f时的效率η_f。

在本发明的一个实施例中，还可以包括：

输出并显示所述水泵的流量Q_f、扬程H_f及效率η_f。如此，方便于实时获知和监控水泵的性能参数，即流量Q_f、扬程H_f及效率η_f。

根据本发明实施例提供的水泵效率、流量及扬程检测方法，先根据水泵在频率为50HZ时的功率、流量、扬程等数据，计算出水泵功率P_50，shaft和流量Q₅₀之间的第一转换系数，扬程H_50，shaft和流量Q₅₀之间的第二转换系数。再通过控制器读取变频器输出功率和输出频率，依据由变频器输出功率、输出频率及第一转换系数和第二转换系数，就能计算水泵的流量、扬程及效率。其结构简单、无需安装压力传感器、流量计即可测量。同时，通过PID实时控制及测量显示，测试水泵性能数据精度较高，克服了人工测试和处理所带来的误差，测试效率提高，实现了水泵性能测试的高精度和高自动化，不仅降低了水泵性能测试成本，而且缩短了测试时间。

参照图4所示，图4示出了本发明另一实施例一种水泵效率、流程及扬程检测系统，包括水泵40、变频器41及控制器42。

具体的，变频器41与所述水泵40相连，用以对所述水泵40进行变频调节；控制器42与所述变频器41相连，用以获取变频器41的输出功率和输出频率并根据所述输出功率和输出频率计算所述水泵40的流量、扬程和效率。

可以理解的是，如图5所示，水泵40可以为一个，如图6所示，水泵40也可以为多个，当水泵40为多个时，多个所述水泵40连接于同一个所述变频器41，或者多个所述水泵40中的每一个连接一个所述变频器41。如此，通过变频器41的输出频率和输出功率作为对象，控制器42再根据该输出功率和输出频率计算各个水泵40的流量、扬程和效率。可以实现多个水泵40性能的群集检测，提高水泵40性能检测的效率和效果。

需要说明的是，在多个水泵40连接于同一个所述变频器41时，则多个水泵40的流量、扬程和效率是相同的，而在多个水泵40分别连接一个所述变频器41时，如果各个变频器41的输出频率及输出功率不同，则最终计算得到的各个水泵40的流量、扬程和效率则不同。

参照图4至图6所示，在本发明的一个实施例中，水泵40的出水侧设有自动隔离阀44。通过该自动隔离阀44可以控制水泵40的出水侧的开关。水泵40的进水侧还设有手动隔离阀43，通过该手动隔离阀43可以控制水泵40的进水侧的开关。

根据本发明提供的水泵效率、流量及扬程检测系统，无需安装压力传感器、流量计即可测量，监测设备简单，大大降低了初成本，将设备占用空间降到最小，降低了系统运行和维护成本。明显减少了管路系统的阻力和功率损失。通过控制器进行PID控制，极大的提高了水泵检测效率和精确度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种水泵效率、流量及扬程检测方法，其特征在于，包括：

在变频器的输出频率f为50HZ时，确定出表征所述水泵的功率P_50，shaft与流量Q₅₀特性关系的Q-P特性曲线以及表征扬程H_50，shaft与流量Q₅₀的特性关系的Q-H特性曲线，建立所述水泵的性能曲线图；

根据所述Q-H特性曲线计算出求出水泵的扬程H_50，shaft和流量Q₅₀之间的第二转换系数；

根据所述变频器的输出频率f和输出功率P_f，output以及所述第一转换系数、第二转换系数，利用水泵的相似定律计算出所述水泵的流量Q_f、扬程H_f和效率η_f；

其中，所述根据所述Q-P特性曲线计算出求出水泵功率P_50，shaft和流量Q₅₀之间的第一转换系数具体包括：

2.根据权利要求1所述的水泵效率、流量及扬程检测方法，其特征在于，还包括：

输出并显示所述水泵的流量Q_f、扬程H_f及效率η_f。

3.根据权利要求1所述的水泵效率、流量及扬程检测方法，其特征在于，所述根据所述变频器的输出频率f和输出功率P_f，output以及所述第一转换系数、第二转换系数，利用水泵的相似定律计算出所述水泵的流量Q_f、扬程H_f和效率η_f具体包括：

利用相似定律依据所述输出频率f和输出功率P_f，output换算得到所述水泵的扬程H_f：

求出所述水泵的效率η_f：

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