CN105864016A - 一种开式多水泵输配系统变水量运行调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，拟合出单台水泵的设备性能常数，得到单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式；根据管网阻力表达式，计算出管网阻抗；分别绘制单台水泵特性曲线、单台水泵效率曲线、多台水泵并联特性曲线及输配系统管网特性曲线，根据确定的输配系统流量值，分别采用阀门节流调节方法和水泵变速调节方法，得到不同的相应的非设计工况点和所应用的水泵台数；计算水泵效率，得到输配系统能耗值；比较不同调节方法下能耗值，选择能耗最小的调节方法作为运行调节方法。该方法有效减少输配系统能耗，节省运行费用，提高设备使用年限，节能、经济效果显著，具有很好的应用前景。

Description

一种开式多水泵输配系统变水量运行调节方法

技术领域

本发明涉及一种运行调节方法，特别是涉及一种对开式多水泵输配系统的变水量运行调节方法。

背景技术

建筑能耗作为社会总能耗的一个主要消耗终端，约占社会总能耗的28％，而其中采暖空调系统能耗约占50％，为了减少供暖系统的能源消耗，采用热泵系统进行冬季供暖的小区数量逐渐增多。随着城镇化进程的不断发展，污水处理厂所排放的二级出水水量也不断增加，由于二级出水中蕴含大量的低品位热能且水量基本恒定，因此，可将二级水作为再生水源热泵冬季供暖的热源。为了有效减少水源侧输配系统能耗，在将二级出水从污水管道输送至热泵机房时，需要应用一种开式多水泵输配系统变水量运行调节技术。

输配系统设备一般根据设计工况选型，但经过相关资料统计，实际只有不到10％的时间处在设计工况下运行，其余时间都在非设计工况下运行，如何确定非设计工况下输配系统的运行调节方法成为节能的重点。同时，由于开式管网系统水泵变速调节前后不满足相似率，且随着水泵开启台数和水泵变速比的不同，输配系统也存在不止一种运行模式，并不能简单确定哪种运行调节方法更加节能。而在实际运行时，管理人员往往根据经验来进行设备的控制，没有对输配系统进行的变水量运行调节方法的优化，看似减少了设备开启台数，但却降低了系统效率，增加输配系统能耗。

在既有代表性的关于变水量调节技术的专利中，大多是建立在闭式管网系统的基础上进行分析，并且仅给出了输配系统在设计工况下的运行调节方法，没有给出在非设计工况下的运行调节方法。例如：专利CN200810059657所公开的技术内容中，就涉及了一种循环冷却水系统输送优化方法，通过采集、分析和优化系统各环节数据，确定系统中需要的水泵型号及应改正的问题，但未对如何根据输配系统现有设备确定非设计工况下的运行调节方法进行分析；再如专利CN201410728977所公开的技术内容中，提出一种基于末端定阻抗来控制水泵变速调节的方法，但所依据的转速与功率的比例关系仅适用于闭式管道系统，而该比例关系在开式管网系统中并不满足。

发明内容

针对既有方法中存在的缺陷及不足，本发明的目的是提供一种通用的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，在满足输配系统流量需求的同时，使输配系统能耗达到最低。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，包括下述步骤：

1)根据单台水泵的详细样本参数，拟合出单台水泵的设备性能常数，得到单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式：H_pr＝f(G_pr),η_pr＝g(G_pr)；

2)根据管网阻力H表达式，计算出管网阻抗S：

H＝H₀+SQ²

式中，H为管网阻力，m；H₀为管网静扬程，m；S为管网阻抗，h²/m⁵；Q为输配系统流量，m³/h；

3)根据单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式及水泵台数，分别绘制单台水泵特性曲线、单台水泵效率曲线及多台水泵并联特性曲线，根据管网阻力H表达式绘制输配系统管网特性曲线；

4)采用阀门节流调节方法，输入确定的输配系统流量Q值，根据输配系统流量Q值确定阀门节流调节方法所应用的水泵台数n_t及采用阀门节流调节方法的非设计工况点T；

5)采用水泵变速调节方法，根据步骤4)输配系统流量Q值，确定所应用的水泵台数n_f及水泵变速调节方法的非设计工况点F；

6)根据步骤4)和5)不同的调节方法得到的非设计工况点T、F，计算相应的单台水泵效率，由输配系统能耗关系式得到不同的输配系统能耗值N；

7)比较输配系统不同运行调节方法下输配系统的能耗值N，选择能耗值最小的运行调节方法作为开式多水泵输配系统变水量的运行调节方法。

进一步，所述步骤1)中，单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的具体关系式如下：

$H_{pr}=a_1{G}_{pr}^2+a_2{G}_{pr}+a_3$

${\mathrm{\η}}_{pr}=b_1{G}_{pr}^2+b_2{G}_{pr}+b_3$

其中：H_pr为单台水泵额定转速下的扬程，m；G_pr为单台水泵额定转速下的流量，m³/h；η_pr为单台水泵额定转速下的效率，％；a₁～b₃为单台水泵的设备性能常数，a₁＜0，b₁＜0，a₃＞0。

进一步，所述步骤3)中，多台水泵并联特性曲线由若干个坐标为(nG_pr,H_pr)的点组成，其中n为水泵并联的台数。

进一步，所述步骤4)中，确定的输配系统流量Q值由下式得到：

$Q=3.6\frac{q}{c\·\mathrm{\Δ}t}$

其中，Q为输配系统流量值，m³/h；q为换热器热负荷，kW；c为介质比热容，kJ/kg℃；Δt为介质供回水温差，℃。

进一步，所述步骤4)中，阀门节流调节方法所应用的水泵台数n_t为在直线x＝Q与n台水泵并联特性曲线的多个交点中，纵坐标最小点所对应的水泵并联特性曲线的台数；该点即为输配系统采用阀门节流调节方法的非设计工况点T。

进一步，所述步骤5)中水泵变速调节方法的非设计工况点F即为直线x＝Q与输配系统管网特性曲线的交点。

进一步，所述步骤5)中的水泵台数n_f为能够满足非设计工况点F的多台水泵并联变速调节曲线的台数。

进一步，所述采用阀门节流调节方法计算单台水泵效率时，单台水泵效率η_prt随流量变化的关系式为：

${\mathrm{\η}}_{prt}=b_1{G}_{prt}^2+b_2{G}_{prt}+b_3$

式中，单台水泵额定转速下的流量G_prt通过Q_t/n_t得到，其中，Q_t为交点T处的管网流量值，m³/h。

进一步，所述多台水泵并联变速调节曲线由若干个坐标为的点组成，其中w_f为水泵转速比。

进一步，所述采用输配系统水泵变速调节方法计算单台水泵效率时，单台水泵效率η_prf随流量变化的关系式为：

${\mathrm{\η}}_{prf}=b_1{G}_{prf}^2+b_2{G}_{prf}+b_3$

式中，单台水泵额定转速下的流量G_prf通过Q_f/n_f得到，其中，Q_f通过水泵变速运行的相似工况曲线与n_f台水泵并联特性曲线的交点即相似工况点F'得到。

进一步，所述水泵变速运行的相似工况曲线通过下式得到：

H'＝S'Q'²

式中，H'为交点F处的管网阻力，m；Q'为交点F处的管网流量值，m³/h；S'为水泵变速运行的相似工况曲线的阻抗，h²/m⁵。

进一步，所述步骤6)中，输配系统不同的能耗值N由下式得到：

所述的水泵变速调节方法运行时，输配系统能耗N_f计算关系式为：

$N_f=\frac{{\mathrm{\γH}}^{\′}{Q}^{\′}}{3600{\mathrm{\η}}_{prf}{\mathrm{\η}}_{vfd}{\mathrm{\η}}_m}$

其中：γ为流体的容重，kN/m³；η_vfd为变频器效率，％；η_m为电动机效率，％；

所述的阀门节流调节方法运行时，输配系统能耗N_t计算关系式为：

$N_t=\frac{{\mathrm{\γH}}_t{Q}_t}{3600{\mathrm{\η}}_{prt}{\mathrm{\η}}_m}$

其中：H_t为非设计工况点T处的管网阻力，m。

进一步，变频器效率η_vfd通过下式计算得到：

${\mathrm{\η}}_{vfd}=50.87+1.263w_f-0.0142w_f^2+5.834\×{10}^{-5}{w}_f^3;$

电动机效率η_m通过下式计算得到：

${\mathrm{\η}}_m=94.187(1-e^{-0.0904w_f});$

若采用阀门节流调节方法运行时，w_f＝100％。

本发明的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法的优点在于：该方法考虑了在非设计工况下，由于开式管网系统水泵变速调节前后参数不满足相似率，以及多台水泵并联运行所引起输配系统运行调节方法不唯一的情况；并分别给出输配系统采用水泵变速调节及阀门节流调节的非设计工况点，通过比较不同调节方法的能耗值，合理选出该流量需求下输配系统的运行调节方法；同时，考虑了变频器效率及水泵变速调节后的效率，使水泵变速调节运行方法的能耗计算更为准确，避免了由于不当的调节方法所浪费的能源消耗和设备运行效率过低的情况；因此，该运行调节方法能很好满足实际工程的需要，有效减少输配系统能耗，节省运行费用，提高设备使用年限，节能、经济效果显著，具有很好的应用前景。

附图说明

图1为输配系统的运行调节方法流程图；

图2为某地区住宅供暖负荷频率分布图；

图3为实施例中的输配系统管道特性曲线图与额定工况下水泵特性曲线图；

图4为实施例中60％流量需求下不同运行调节方法的管道特性曲线图与水泵特性曲线图；

图5为实施例中90％流量需求下不同运行调节方法的管道特性曲线图与水泵特性曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，包括下述步骤：

1)根据单台水泵的详细样本参数，拟合出单台水泵的设备性能常数，得到单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式：H_pr＝f(G_pr),η_pr＝g(G_pr)。

单台水泵的详细样本参数包括水泵的铭牌资料及具体实验数据。

单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的具体关系式如下：

$H_{pr}=a_1{G}_{pr}^2+a_2{G}_{pr}+a_3$

${\mathrm{\η}}_{pr}=b_1{G}_{pr}^2+b_2{G}_{pr}+b_3$

其中：H_pr为单台水泵额定转速下的扬程，m；G_pr为单台水泵额定转速下的流量，m³/h；η_pr为单台水泵额定转速下的效率，％；a₁～b₃为单台水泵的设备性能常数，a₁＜0，b₁＜0，a₃＞0。

2)根据管网阻力H表达式，计算出管网阻抗S：

H＝H₀+SQ²

式中，H为管网阻力，m；H₀为管网静扬程，m；S为管网阻抗，h²/m⁵；Q为输配系统流量，m³/h。

3)根据单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式及水泵台数，分别绘制单台水泵特性曲线、单台水泵效率曲线及多台水泵并联特性曲线，根据管网阻力H表达式绘制输配系统管网特性曲线。

所述多台水泵并联特性曲线由若干个坐标为(nG_pr,H_pr)的点组成，其中n为水泵并联的台数。

4)采用阀门节流调节方法，输入确定的输配系统流量Q值，根据输配系统流量Q值确定阀门节流调节方法所应用的水泵台数n_t及采用阀门节流调节方法的非设计工况点T。

确定的输配系统流量Q值由下式得到：

$Q=3.6\frac{q}{c\·\mathrm{\Δ}t}$

其中，Q为输配系统流量值，m³/h；q为换热器热负荷，kW；c为介质比热容，kJ/kg℃；Δt为介质供回水温差，℃。

阀门节流调节方法所应用的水泵台数n_t为在直线x＝Q与n台水泵并联特性曲线的多个交点中，纵坐标最小点所对应的水泵并联特性曲线的台数；该点即为输配系统采用阀门节流调节方法的非设计工况点T。

5)采用水泵变速调节方法，根据步骤4)输配系统流量Q值，确定所应用的水泵台数n_f及水泵变速调节方法的非设计工况点F。

水泵变速调节方法的非设计工况点F即为直线x＝Q与输配系统管网特性曲线的交点；水泵台数n_f为能够满足非设计工况点F的多台水泵并联变速调节曲线的台数。

6)根据步骤4)和5)不同的调节方法得到的非设计工况点T、F，计算相应的单台水泵效率，由输配系统能耗关系式得到不同的输配系统能耗值N。

采用阀门节流调节方法计算单台水泵效率时，单台水泵效率η_prt随流量变化的关系式为：

${\mathrm{\η}}_{prt}=b_1{G}_{prt}^2+b_2{G}_{prt}+b_3$

式中，单台水泵额定转速下的流量G_prt通过Q_t/n_t得到，其中，Q_t为交点T处的管网流量值，m³/h。

由于输配系统为开式管网系统，故水泵变速调节前后的扬程、流量之间关系不满足相似定律，同一台水泵变速调节前后效率不相等。

采用输配系统水泵变速调节方法计算单台水泵效率时，单台水泵效率η_prf随流量变化的关系式为：

${\mathrm{\η}}_{prf}=b_1{G}_{prf}^2+b_2{G}_{prf}+b_3$

式中，单台水泵额定转速下的流量G_prf通过Q_f/n_f得到，其中，Q_f通过水泵变速运行的相似工况曲线与n_f台水泵并联特性曲线的交点即相似工况点F'得到。

水泵变速运行的相似工况曲线通过下式得到：

H'＝S'Q'²

式中，H'为交点F处的管网阻力，m；Q'为交点F处的管网流量值，m³/h；S'为水泵变速运行的相似工况曲线的阻抗，h²/m⁵。

输配系统不同的能耗值N由下式得到：

当采用水泵变速调节方法运行时，输配系统能耗N_f计算关系式为：

$N_f=\frac{{\mathrm{\γH}}^{\′}{Q}^{\′}}{3600{\mathrm{\η}}_{prf}{\mathrm{\η}}_{vfd}{\mathrm{\η}}_m}$

其中：γ为流体的容重，kN/m³；η_vfd为变频器效率，％；η_m为电动机效率，％。

当采用阀门节流调节方法运行时，输配系统能耗N_t计算关系式为：

$N_t=\frac{{\mathrm{\γH}}_t{Q}_t}{3600{\mathrm{\η}}_{prt}{\mathrm{\η}}_m}$

其中：H_t为非设计工况点T处的管网阻力，m。

变频器效率η_vfd通过下式计算得到：

${\mathrm{\η}}_{vfd}=50.87+1.263w_f-0.0142w_f^2+5.834\×{10}^{-5}{w}_f^3;$

电动机效率η_m通过下式计算得到：

${\mathrm{\η}}_m=94.187(1-e^{-0.0904w_f});$

若采用阀门节流调节方法运行时，w_f＝100％。

7)比较输配系统不同运行调节方法下输配系统的能耗值N，选择能耗值最小的运行调节方法作为开式多水泵输配系统变水量的运行调节方法。

两种运行调节方法中阀门节流调节及水泵变速调节，阀门节流调节指通过改变输配系统管道阀门的开度大小，即改变管道特性曲线，而不改变水泵特性曲线使系统流量满足用户需求；水泵变速调节是指通过变频器调节改变水泵的转速，即改变水泵特性曲线，而不改变管道特性曲线使系统流量满足用户需求。

下面通过具体实施例对本发明方法做进一步详细说明。

实施例：某开式管网再生水源热泵输配系统运行调节方法。

污水处理厂排出的二级出水由取水点经输配管道流入蓄水池内，再经水源侧提升泵加压后，二级出水流入宽流道换热器内并与中介水进行换热，换热后的二级出水再经管道流至退水点。

通过对该地区典型气象年室外温度的统计，得到该地区供暖期的室外温度频率分布，再结合该建筑物类型，得出供暖季热负荷频率分布图，如图2所示。从图2中可看出，时间频率最大的供暖负荷为设计负荷的60％，约为0.17。

已知换热器热负荷为7×10⁵kW，再生水侧的供回水温差Δt为7℃，输配系统流量Q为8500m³/h；管网阻力H为50m，管网静扬程H₀为10m；经计算，管网阻抗S为5.536×10^-7h²/m⁵，故管网阻力表达式为H＝10+5.536×10^-7Q²。

输配系统采用5台同型号水泵并联运行，其水泵型号为WQ1700-50-355，根据单台水泵的详细样本参数，拟合出单台水泵的设备性能常数，得到单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式为：

$H_{pr}=76.52869-0.00421G_{pr}-6.65033\×{10}^{-6}{G}_{pr}^2$

${\mathrm{\η}}_{pr}=5.14083+0.09497G_{pr}-3.21462\×{10}^{-5}{G}_{pr}^2$

根据单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式及水泵台数，分别绘制单台水泵特性曲线、单台水泵效率曲线及多台水泵并联特性曲线，根据管网阻力H表达式绘制输配系统管网特性曲线；如图3所示。下面分别选取两个代表性的非设计工况进行运行调节方法的选择。

1)当冬季供暖负荷在设计工况下的50％～60％之间时，所占的时间频率最大，因此，首先以非设计工况流量为设计工况流量的60％为例进行开式多水泵输配系统变水量运行调节方法的选择。

经计算，此时输配系统流量值Q为5100m³/h；在该流量下进行输配系统变水量运行调节方法的分析：

方法一：在该流量值下，输配系统采用阀门节流调节方法，直线x＝5100与3台水泵并联特性曲线的交点纵坐标最小，故选用3台水泵并联运行，即n_t＝3，得到输配系统非设计工况点T为(5100,50)，见图4所示，即Q_t＝5100m³/h,H_t＝50m；故单台水泵额定转速下的流量G_prt为1700m³/h，经计算，单台水泵效率η_prt及电动机的效率η_m分别为75％、94.176％，方法一所消耗的输配系统能耗

方法二：在该流量值下，输配系统采用水泵变速调节方法，通过直线x＝5100与输配系统管网特性曲线的交点，得到输配系统非设计工况点F为(5100,24.4)，见图4所示，即Q'＝5100m³/h，H'＝24.4m。由于不同的水泵台数n_f和水泵转速比w_f，使得水泵变速调节方法有多种方案均能满足流量需求。

经过分析至少有两种运行调节方案，分别为：

方案a：输配系统采用3台水泵并联同步变速调节81％运行即n_fa＝3,w_fa＝81％。

方案b：输配系统采用4台水泵并联同步变速调节72％运行即n_fb＝4,w_fb＝72％。

经计算后得出水泵变速运行的相似工况曲线为：H'＝9.37×10^-7Q'²

方案a中相似工况点F_a'的流量Q_fa＝6300m³/h，故单台水泵额定转速下的流量G_prfa＝2100m³/h，计算得单台水泵效率η_prfa、变频器效率η_vfda及电动机效率η_ma分别为62.8％、92.6％、94.125％，故方案a的输配系统能耗为

方案b中相似工况点F_b'的流量Q_fb＝7100m³/h，故单台水泵额定转速下的流量G_prfb＝1775m³/h，计算得单台水泵效率η_prfb、变频器效率η_vfdb及电动机效率η_mb分别为72.4％、91.4％、94.047％，故方案b所的输配系统能耗为

再比较N_t、N_fa、N_fb的大小后，可确定方法二中的方案b的输配系统能耗N_fb最小，较方法一减少输配系统能耗百分比为44.5％，较方法二中方案a减少输配系统能耗百分比为11.9％。

因此，在非设计工况流量为设计工况流量的60％时，输配系统应选择水泵变速调节方法，并采用4台水泵并联同步变速调节72％的方法运行，较其他运行调节方法相比，最高可减少44.5％的输配系统能耗。

2)随着供暖负荷的增大，输配系统耗能也随之增加，在图2的负荷频率分布图中，当供暖负荷在设计负荷的80％～90％之间时，尽管该负荷的时间频率较低，但结合能耗值来看，仍有选择运行调节方法的必要，因此，以非设计工况流量为设计工况流量的90％为例进行开式多水泵输配系统变水量运行调节方法的选择。

经计算，此时输配系统流量值Q为7650m³/h；在该流量下进行输配系统变水量运行调节方法的分析：

方法一：在该流量值下，输配系统采用阀门节流调节方法，直线x＝7650与4台水泵并联特性曲线的交点纵坐标最小，故选用4台水泵并联运行，即n_t＝4，得到输配系统非设计工况点T为(7650,44)，见图5所示，即Q_t＝7650m³/h,H_t＝44m；故单台水泵额定转速下的流量G_prt为1912.5m³/h，经计算，单台水泵效率η_prt及电动机的效率η_m分别为74.9％、94.176％，，方法一所消耗的输配系统能耗

方法二：在该流量值下，输配系统采用水泵变速调节方法，通过直线x＝7650与输配系统管网特性曲线的交点，得到输配系统非设计工况点F为(7650,42.4)，见图5所示，即Q'＝7650m³/h，H'＝42.4m。由于不同的水泵台数n_f和水泵转速比w_f，使得水泵变速调节方法有多种方案均能满足流量需求。

经过分析有两种运行调节方案，分别为：

方案a：输配系统采用5台水泵并联同步变速调节93％运行即n_fa＝5,w_fa＝93％。

方案b：输配系统采用4台水泵并联同步变速调节98％运行即n_fb＝4,w_fb＝98％。

经计算后得出水泵变速运行的相似工况曲线为：H'＝7.25×10^-7Q'²

方案a中相似工况点F_a'的流量Q_fa＝8400m³/h，故单台水泵额定转速下的流量G_prfa＝1680m³/h，计算得单台水泵效率η_prfa、变频器效率η_vfda及电动机效率η_ma分别为74％、94.3％、94.166％，故方案a的输配系统能耗为

方案b中相似工况点F_b'的流量Q_fb＝7700m³/h，故单台水泵额定转速下的流量G_prfb＝1925m³/h，计算得单台水泵效率η_prfb、变频器效率η_vfdb及电动机效率η_mb分别为68.5％、95.3％、94.175％，故方案b所消耗的输配系统能耗为

再比较N_t、N_fa、N_fb的大小后，可确定方法一的输配系统能耗N_t最小，较方法二中方案a减少的输配系统能耗百分比为3.3％，较方法二中方案b减少输配系统能耗百分比为9.6％。

因此，在非设计工况流量为设计工况流量的90％时，输配系统应选择阀门节流调节方法，较其他运行调节方法相比，最高可节约9.6％的输配系统能耗。

上述实例只为说明本发明的技术构思和特点，并不能以此限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，凡是根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰改进，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，包括下述步骤：

1)根据单台水泵的详细样本参数，拟合出单台水泵的设备性能常数，得到单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式：H_pr＝f(G_pr),η_pr＝g(G_pr)；

2)根据管网阻力H表达式，计算出管网阻抗S：

H＝H₀+SQ²

式中，H为管网阻力，m；H₀为管网静扬程，m；S为管网阻抗，h²/m⁵；Q为输配系统流量，m³/h；

3)根据单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式及水泵台数，分别绘制单台水泵特性曲线、单台水泵效率曲线及多台水泵并联特性曲线，根据管网阻力H表达式绘制输配系统管网特性曲线；

4)采用阀门节流调节方法，输入确定的输配系统流量Q值，根据输配系统流量Q值确定阀门节流调节方法所应用的水泵台数n_t及采用阀门节流调节方法的非设计工况点T；

5)采用水泵变速调节方法，根据步骤4)输配系统流量Q值，确定所应用的水泵台数n_f及采用水泵变速调节方法的非设计工况点F；

6)根据步骤4)和5)不同的调节方法得到的非设计工况点T、F，计算相应的单台水泵效率，由输配系统能耗关系式得到不同的输配系统能耗值N；

7)比较输配系统不同运行调节方法下的输配系统能耗值N，选择能耗值最小的运行调节方法作为开式多水泵输配系统变水量的运行调节方法。

2.根据权利要求1所述的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，所述步骤1)中，单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的具体关系式如下：

$H_{pr}=a_1{G}_{pr}^2+a_2{G}_{pr}+a_3$

${\mathrm{\η}}_{pr}=b_1{G}_{pr}^2+b_2{G}_{pr}+b_3$

其中：H_pr为单台水泵额定转速下的扬程，m；G_pr为单台水泵额定转速下的流量，m³/h；η_pr为单台水泵额定转速下的效率，％；a₁～b₃为单台水泵的设备性能常数，a₁＜0，b₁＜0，a₃＞0。

3.根据权利要求1所述的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，所述步骤4)中，确定的输配系统流量Q值由下式得到：

$Q=3.6\frac{q}{c\·\mathrm{\Δ}t}$

其中，Q为输配系统流量值，m³/h；q为换热器热负荷，kW；c为介质比热容，kJ/kg℃；Δt为介质供回水温差，℃。

4.根据权利要求1所述的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，所述步骤4)中，阀门节流调节方法所应用的水泵台数n_t为在直线x＝Q与n台水泵并联特性曲线的多个交点中，纵坐标最小点所对应的水泵并联特性曲线的台数；该点即为采用阀门节流调节方法的非设计工况点T。

5.根据权利要求1所述的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，所述水泵变速调节方法的非设计工况点F即为直线x＝Q与输配系统管网特性曲线的交点；

所述水泵台数n_f为能够满足非设计工况点F的多台水泵并联变速调节曲线的台数；

所述多台水泵并联特性曲线由若干个坐标为(nG_pr,H_pr)的点组成，其中n为水泵并联的台数；

所述多台水泵并联变速调节曲线由若干个坐标为的点组成，其中w_f为水泵转速比。

6.根据权利要求1所述的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，所述采用阀门节流调节方法计算单台水泵效率时，单台水泵效率η_prt随流量变化的关系式为：

${\mathrm{\η}}_{prt}=b_1{G}_{prt}^2+b_2{G}_{prt}+b_3$

式中，单台水泵额定转速下的流量G_prt通过Q_t/n_t得到，其中，Q_t为交点T处的管网流量值，m³/h。

7.根据权利要求1所述的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，所述采用水泵变速调节方法计算单台水泵效率时，单台水泵效率η_prf随流量变化的关系式为：

${\mathrm{\η}}_{prf}=b_1{G}_{prf}^2+b_2{G}_{prf}+b_3$

式中，单台水泵额定转速下的流量G_prf通过Q_f/n_f得到，其中，Q_f通过水泵变速运行的相似工况曲线与n_f台水泵并联特性曲线的交点即相似工况点F'得到。

8.根据权利要求7所述的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，所述水泵变速运行的相似工况曲线通过下式得到：

H'＝S'Q'²

式中，H'为交点F处的管网阻力，m；Q'为交点F处的管网流量值，m³/h；S'为水泵变速运行的相似工况曲线的阻抗，h²/m⁵。

9.根据权利要求1所述的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，所述步骤6)中，输配系统不同的能耗值N由下式得到：

所述的水泵变速调节方法运行时，输配系统能耗N_f计算关系式为：

$N_f=\frac{{\mathrm{\γH}}^{\′}{Q}^{\′}}{3600{\mathrm{\η}}_{prf}{\mathrm{\η}}_{vfd}{\mathrm{\η}}_m}$

其中：γ为流体的容重，kN/m³；η_vfd为变频器效率，％；η_m为电动机效率，％；

所述的阀门节流调节方法运行时，输配系统能耗N_t计算关系式为：

$N_t=\frac{{\mathrm{\γH}}_t{Q}_t}{3600{\mathrm{\η}}_{prt}{\mathrm{\η}}_m}$

其中：H_t为非设计工况点T处的管网阻力，m。

10.根据权利要求9所述的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，其特征在于，变频器效率η_vfd通过下式计算得到：

${\mathrm{\η}}_{vfd}=50.87+1.263w_f-0.0142w_f^2+5.834\×{10}^{-5}{w}_f^3;$

电动机效率η_m通过下式计算得到：

${\mathrm{\η}}_m=94.187(1-e^{-0.0904w_f});$

若采用阀门节流调节方法运行时，w_f＝100％。