CN110469893B - 一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法 - Google Patents

一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110469893B
CN110469893B CN201910787702.1A CN201910787702A CN110469893B CN 110469893 B CN110469893 B CN 110469893B CN 201910787702 A CN201910787702 A CN 201910787702A CN 110469893 B CN110469893 B CN 110469893B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circulating pump
curve
pressure
variable
proportional pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910787702.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110469893A (zh
Inventor
吴登昊
任芸
谷云庆
周佩剑
徐茂森
牟介刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Jiliang University
Original Assignee
China Jiliang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Jiliang University filed Critical China Jiliang University
Priority to CN201910787702.1A priority Critical patent/CN110469893B/zh
Publication of CN110469893A publication Critical patent/CN110469893A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110469893B publication Critical patent/CN110469893B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/02—Hot-water central heating systems with forced circulation, e.g. by pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/10—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system
    • F24D3/1058—Feed-line arrangements, e.g. providing for heat-accumulator tanks, expansion tanks ; Hydraulic components of a central heating system disposition of pipes and pipe connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Abstract

一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，所述方法包括步骤：1.针对双管供热系统，分析系统管网特性；2.基于循环泵初始设定比例压力曲线，计算系统特性参数KH，KL，Kref，Ksys，TA，TB；3.比较TA和TB的大小，自动调整循环泵比例压力运行曲线；4.基于逐步迭代算法，求解并选定系统最佳比例压力运行曲线；5.基于流量‑扬程和流量‑轴功率曲线，计算循环泵系统运行功耗。本发明利用一种基于比例压力调节的自适应控制方法能够快速地获取供热系统所需的最佳比例压力工作曲线，以保证供热系统平衡及出水温度的稳定性，降低循环泵的运行能耗，系统节电率最高可达40％。

Description

一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法
技术领域
本发明属于离心泵变频控制方法领域，具体涉及一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，主要用于快速有效的对供热系统中的循环泵进行自适应控制，在保证泵提供适宜的压力和流量，以提升供热系统运行过程的稳定性及可控性，进一步降低循环泵的运行能耗。
背景技术
供热系统中循环泵的控制是一项复杂的工程，为了实现供热系统的按需供给，需要选择与系统所需流量、扬程相匹配的循环泵，同时需要针对不同的管网特性设定合理的运行参数。传统的供热系统通常采用频率固定的工频泵作为热源输送单元，而工频泵存在的主要问题在于其输出的流量和扬程只能通过管路中的阀门进行调节，当系统所需的流量偏离高效点时，循环泵大量的压能会消耗在阀门中，造成大量的能量损失，同时过高的压力会诱发系统的振动和噪声，影响设备的使用寿命。随着变频泵的发展，其技术被用于供热系统，逐步取代工频泵，张法琪在其论文《混合回路比例压力控制》中提出了供热系统两种典型循环泵控制方法，分别为变频恒压变流量控制方法和变频变压变流量控制方法(即比例压力控制方法)，其中变频恒压变流量控制方法解决了部分压力过高问题，但是循环泵在小流量工况下工作时，仍存在压力过高问题，能量损失仍较为突出；而变频变压变流量方法则通过初始设定的比例压力控制曲线，使得供热系统中循环泵的压力随着流量的变化而变化，但由于循环泵基于初始设定的控制曲线进行运行，当系统管网特性发生改变时，初始设置的运行曲线将无法匹配新的系统，使得系统易出现温度过高或温度过低问题，无法保证系统供热的稳定性和可控性。
发明内容
已有的供热系统循环泵控制方法存在以下几类缺点：1)循环泵易偏离设计工况下运行，系统存在压力过高、能耗过大，并伴随水力噪声和振动问题；2)初始设定比例压力曲线无法适应实时变化的管网特性，系统易出现温度过高或过低问题，为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，通过计算和比较系统特性参数，确定循环泵最佳运行曲线，以保证供热系统出水温度的稳定性，降低循环泵的运行能耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，包括以下步骤：
步骤1.针对双管供热系统，分析系统管网特性
所述双管供热系统包括：锅炉B1、变频循环泵B2、温控阀B3和B4、暖气片B5和B6；锅炉B1将水进行加热，为整个系统提供热水；热水经过进水管由变频循环泵B2对其进行增压，增压后的热水经过温控阀B3和B4达到暖气片B5和B6，带有高温热水的暖气片B5和B6与外界进行换热，内部的水温逐渐变小，低温水再经回水管回流至锅炉B1；
供热系统的管网阻力包括特定流量下管路的压力损失、锅炉的压力损失以及温控阀的局部压力损失，其中管路的压力损失由流速和管路的阻力系数决定，温控阀的局部压力损失由阀门的开度决定，阀门开度越大，阻力越小；为了实现对供热系统的自适应控制，这里采用系统水力输送系数Ksys来描述给定流量下系统输出的扬程值，其对应的表达式如公式(1)所示；
Figure BDA0002178579800000021
式中，Ksys为系统水力输送系数，Q为变频循环泵的输出流量，H为变频循环泵的输出扬程，即泵出口压力与进口压力的差值；
步骤2.计算供热系统管网特性系数
供热系统的管网特性系数包括系统水力输送系数最大值KH，系统水力输送系数最小值KL，系统水力输送系数中间参考值Kref，系统水力输送系数Ksys；基于初始设定的变频循环泵比例压力运行曲线，通过实时监测变频循环泵的输出流量和扬程，计算实时的系统水力输送系数Ksys值，KH为实时水力输送系数Ksys的最大值，KL为实时水力输送系数Ksys的最小值，基于KH和KL可以计算出水力输送系数中间参考值Kref，其计算公式如公式(2)所示；
Figure BDA0002178579800000031
供热系统会存在以下三种典型运行状态，分别为欠饱和状态、过饱和状态和平衡状态；欠饱和状态时，系统水力输送系数Ksys在整个运行周期内，大部分时间处于区域B，即采用TB来表示Ksys处于区域B中的时间，小部分时间处于区域A，即采用TA来表示Ksys处于区域A中的时间，即TB>TA；过饱和状态时，系统水力输送系数Ksys在整个运行周期内，大部分时间处于区域A，小部分时间处于区域B，即TA>TB；平衡状态时，系统水力输送系数Ksys在整个运行周期内，处于区域B的时间接近或等于处于区域A的时间，即
Figure BDA0002178579800000032
步骤3.比较TA和TB的大小，自动调整循环泵比例压力运行曲线
基于步骤2的计算结果，通过比较整个运行周期内TA和TB的大小，自动调整循环泵的比例压力运行曲线，实现系统平衡；变频循环泵B2的最高工作运行曲线对应的转速为100％n，变频循环泵B2的最低工作运行曲线对应的转速为25％n；当TB>TA时，则变频循环泵B2输出压力低于系统正常工作所需的压力，温控阀B3和B4处于接近全开状态，对应的系统特性曲线为C1，供热系统无法提供足够的热量，为此，需要将初始设置的比例压力曲线P1适当调高，即增大比例压力曲线Hmax值，其他参数保持不变，调整后的运行曲线为P3，此时需要将全开状态的温控阀的开度适当调小，系统特性曲线变成C2，以实现温度的精确控制；当TA>TB时，则变频循环泵B2输出压力高于系统正常工作所需的压力，温控阀B3和B4处于接近全闭状态，对应的系统特性曲线为C1，供热系统提供过多的热量，为此，需要将初始设置的比例压力曲线P1适当调低，即减小比例压力曲线Hmax值，其他参数保持不变，调整后的运行曲线为P2，此时需要将全闭状态的温控阀的开度适当调大，系统特性曲线变成C3，以实现温度的精确控制；当
Figure BDA0002178579800000041
时，则变频循环泵B2输出压力接近或等于系统正常工作所需的压力，温控阀B3和B4处于正常工作状态，供热系统提供适量的热量，为此，无需调整初始设置的比例压力曲线P1，保持运行曲线为P1不变；
步骤4.选定系统最佳比例压力运行曲线
基于初始设置的Hmax值，通过不断增大或减小Hmax值，Hmax的增加量或减少量为0.05Hmax，即每迭代一步，Hmax＝Hmax±0.05Hmax，然后，重新计算TA和TB值，直到
Figure BDA0002178579800000042
即0.95＜TB/TA＜1.05时，则结束对系统的迭代计算，选定系统变频循环泵最佳的比例压力运行曲线，当锁定变频循环泵最佳比例压力运行曲线时，则根据外界温度的变化，系统所需的热量会发生变化，即系统的流量会在特定的工作曲线上上下移动；当外界温度降低时，则工作点沿着工作曲线向上移动；当外界温度升高时，则工作点的移动方向正好相反；基于上述过程实现系统按需供热，降低系统运行能耗；
步骤5.计算变频循环泵系统运行功耗
基于选定的最佳比例压力工作曲线，计算循环泵的总体运行功耗，根据供热系统负载曲线，即在变频循环泵整个工作周期内，流量为100％Q所对应的工作时间所占比例为6％，流量为75％Q所对应的工作时间所占比例为15％，流量为50％Q所对应的工作时间所占比例为35％，流量为25％Q所对应的工作时间所占比例为44％，根据该负载曲线，变频循环泵的平均运行功耗计算公式如公式(3)所示：
Pavg＝0.06P100％+0.15P75％+0.35P50％+0.44P25％ (3)式中，Pavg为变频循环泵平均运行功耗；P100％为100％Q所对应的轴功率；P75％为75％Q所对应的轴功率；P50％为50％Q所对应的轴功率；P25％为25％Q所对应的轴功率；
通过上述公式的计算，可以获取整个运行周期内循环泵所消耗的能量，以此评估系统的节电率和指导系统后续的运行规划。
进一步，所述步骤1中的双管供热系统，随着热负荷的增加，其对应的温控阀和暖气片数目增加到3个及3个以上，温控阀设定温度可以人为调节，温控阀会按设定要求自动控制和调节散热器水量，来达到控制室内温度目的。
再进一步，所述步骤3中，规定的变频循环泵初始设置比例压力曲线的最大扬程值Hmax控制在100％转速所对应流量-扬程曲线上的最佳效率点所对应的扬程HBEP附近。
更进一步，所述步骤4中，规定的扬程增加量或减少量根据实际系统进行增加或减小，以平衡系统迭代计算的精度和时间。
本发明的有益效果主要表现在：1)基于供热系统管网特性系数的计算与分析，能够实现快速准确地诊断供热系统的运行状态；2)基于逐步迭代的算法，实现循环泵比例压力控制曲线的自动调整，以自动适应系统的管网特性，实现按需供热；3)与传统工频泵供热系统相比，基于比例压力自适应控制方法的系统节电率最高可达40％。
附图说明
图1为基于比例压力调节的自适应控制方法流程图。
图2为双管供热系统示意图。
图3为供热系统欠饱和运行状态示意图。
图4为供热系统过饱和运行状态示意图。
图5为供热系统平衡状态示意图。
图6为变频循环泵比例压力曲线自动调整示意图。
图7为循环泵工频控制和比例压力控制流量-扬程示意图。
图8为循环泵工频控制和比例压力控制流量-轴功率示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图8，一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，图1为基于比例压力调节的自适应控制方法流程图，整个控制方法的流程包括步骤A1分析供热系统管网特性；步骤A2基于循环泵初始设定比例压力曲线，计算系统特性参数KH，KL，Kref，Ksys，TA，TB；步骤A3比较TA和TB的大小，自动调整循环泵比例压力运行曲线；步骤A4基于逐步迭代算法，求解并选定系统最佳比例压力运行曲线；步骤A5基于流量-扬程和流量-轴功率曲线，计算循环泵系统运行功耗。
所述基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，包括如下步骤：
步骤1.针对双管供热系统，分析系统管网特性
图2为一典型的双管供热系统，整个系统包括：锅炉B1，其热功率为30kW；变频循环泵B2，其对应的额定流量Q为25m3/h，额定扬程H为7.5m，额定转速n为3000r/min，额定轴功率为650W，变频器的调速范围为50Hz至12.5Hz，分别对应100％n和25％n；温控阀B3和B4；暖气片B5和B6；锅炉B1将水进行加热，为整个系统提供热水；热水经过进水管由变频循环泵B2对其进行增压，增压后的热水经过温控阀B3和B4达到暖气片B5和B6，带有高温热水的暖气片B5和B6与外界进行换热，内部的水温逐渐变小，低温水再经回水管回流至锅炉B1；为保证整个系统的正常运行，变频循环泵B2所提供的压力需要克服系统的管网阻力，如果变频循环泵B2提供的压力过高，则经过温控阀B3和B4时产生的压降越大，即温控阀B3和B处于接近关闭状态，这会导致无法实现温度的有效控制，反之，当变频循环泵B2提供的压力过低时，则经过温控阀B3和B4时产生的压降越小，即温控阀B3和B4处于接近全开状态，这也会导致无法实现温度的有效控制；
供热系统的管网阻力(即管网特性)包括特定流量下管路的压力损失、锅炉的压力损失以及温控阀的局部压力损失，其中管路的压力损失由流速和管路的阻力系数决定，温控阀的局部压力损失主要由阀门的开度决定，阀门开度越大，阻力越小；为了实现对供热系统的自适应控制，这里采用系统水力输送系数Ksys来描述给定流量下系统输出的扬程值，其对应的表达式如公式(1)所示；
Figure BDA0002178579800000071
式中，Ksys为系统水力输送系数，Q为变频循环泵的输出流量，H为变频循环泵的输出扬程(即泵出口压力与进口压力的差值)；
步骤2.计算供热系统管网特性系数
供热系统的管网特性系数包括系统水力输送系数最大值KH，系统水力输送系数最小值KL，系统水力输送系数中间参考值Kref，系统水力输送系数Ksys；基于初始设定的变频循环泵比例压力运行曲线，通过实时监测变频循环泵的输出流量和扬程，可以计算实时的系统水力输送系数Ksys值，KH为实时水力输送系数Ksys的最大值，KL为实时水力输送系数Ksys的最小值，基于KH和KL可以计算出水力输送系数中间参考值Kref，其计算公式如公式(2)所示；
Figure BDA0002178579800000072
通常，供热系统会存在以下三种典型运行状态，分别为欠饱和状态(即系统在大部分时间内，泵的输出压力过低，温控阀处于接近全开状态)、过饱和状态(即系统在大部分时间内，泵的输出压力过高，温控阀处于接近关闭状态)和平衡状态(即泵输出压力适中，温控阀开度适中，系统平衡)；图3为欠饱和状态示意图，系统水力输送系数Ksys在整个运行周期内，大部分时间处于区域B(即采用TB来表示Ksys处于区域B中的时间)，小部分时间处于区域A(即采用TA来表示Ksys处于区域A中的时间)，即TB＞TA；图4为过饱和状态示意图，系统水力输送系数Ksys在整个运行周期内，大部分时间处于区域A，小部分时间处于区域B，即TA＞TB；图5为平衡状态示意图，系统水力输送系数Ksys在整个运行周期内，处于区域B的时间接近或等于处于区域A的时间，即
Figure BDA0002178579800000081
步骤3.比较TA和TB的大小，自动调整循环泵比例压力运行曲线
基于步骤2的计算结果，通过比较整个运行周期内TA和TB的大小，自动调整循环泵的比例压力运行曲线，实现系统平衡；图6为变频循环泵比例压力曲线自动调整示意图，该曲线图是流量Q和扬程H的方程，变频循环泵B2的最高工作运行曲线对应的转速为100％n，变频循环泵B2的最低工作运行曲线对应的转速为25％n；当TB＞TA时，则变频循环泵B2输出压力低于系统正常工作所需的压力，温控阀B3和B4处于接近全开状态，对应的系统特性曲线为C1，供热系统无法提供足够的热量，为此，需要将初始设置的比例压力曲线P1适当调高，即增大比例压力曲线Hmax值，其他参数保持不变，调整后的运行曲线为P3，此时需要将全开状态的温控阀的开度适当调小，系统特性曲线变成C2，以实现温度的精确控制；当TA＞TB时，则变频循环泵B2输出压力高于系统正常工作所需的压力，温控阀B3和B4处于接近全闭状态，对应的系统特性曲线为C1，供热系统提供过多的热量，为此，需要将初始设置的比例压力曲线P1适当调低，即减小比例压力曲线Hmax值，其他参数保持不变，调整后的运行曲线为P2，此时需要将全闭状态的温控阀的开度适当调大，系统特性曲线变成C3，以实现温度的精确控制；当
Figure BDA0002178579800000082
时，则变频循环泵B2输出压力接近或等于系统正常工作所需的压力，温控阀B3和B4处于正常工作状态，供热系统提供适量的热量，为此，无需调整初始设置的比例压力曲线P1，保持运行曲线为P1不变；
步骤4.选定系统最佳比例压力运行曲线
基于初始设置的Hmax值，该值大小为7.5m，通过不断增大或减小Hmax值，Hmax的增加量或减少量ΔH为0.05Hmax，即ΔH＝0.375m，即每迭代一步，Hmax＝Hmax±ΔH，然后，重新计算TA和TB值，直到
Figure BDA0002178579800000092
(即0.95<TB/TA＜1.05)时，则结束对系统的迭代计算，选定系统变频循环泵最佳的比例压力运行曲线，当锁定变频循环泵最佳比例压力运行曲线时，例如P1、P2或P3，则根据外界温度的变化，系统所需的热量会发生变化，即系统的流量会在特定的工作曲线上上下移动；例如，随着外界温度的降低，针对P1曲线，其流量会逐步减小，即工作点会从①到②，针对P2曲线，其工作点会从④到③，针对P3曲线，其工作点会从⑥到⑤，当外界温度升高时，则工作点的移动方向正好相反；基于上述过程实现系统按需供热，降低系统运行能耗；
步骤5.计算变频循环泵系统运行功耗
基于选定的最佳比例压力工作曲线，计算循环泵的总体运行功耗，图7和图8分别为最佳比例压力工作曲线所对应的流量-扬程曲线和流量-轴功率曲线；根据供热系统负载曲线，即在变频循环泵整个工作周期内，流量为100％Q所对应的工作时间所占比例为6％，流量为75％Q所对应的工作时间所占比例为15％，流量为50％Q所对应的工作时间所占比例为35％，流量为25％Q所对应的工作时间所占比例为44％，根据该负载曲线，变频循环泵的平均运行功耗计算公式如公式(3)所示：
Pavg＝0.06P100％+0.15P75％+0.35P50％+0.44P25％ (3)
根据图8中的数值，可以得到不同转速下，比例压力控制和工频控制所对应的扬程和轴功率，具体数值如表1和表2所示；
Figure BDA0002178579800000091
Figure BDA0002178579800000101
表1
Figure BDA0002178579800000102
表2
采用公式(3)，计算比例压力控制下的平均能耗为261.8W(Pavg＝0.06*645+0.15*429+0.35*265+0.44*150)，计算工频控制下的平均能耗为433W(Pavg＝0.06*645+0.15*552+0.35*450+0.44*350)，即采用自适应的比例压力控制方法，与工频控制相比，循环泵平均能耗降低了171.2W，系统节电率达到了40％。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包涵本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1.针对双管供热系统，分析系统管网特性
所述双管供热系统包括：锅炉B1、变频循环泵B2、温控阀B3和B4、暖气片B5和B6；锅炉B1将水进行加热，为整个系统提供热水；热水经过进水管由变频循环泵B2对其进行增压，增压后的热水经过温控阀B3和B4达到暖气片B5和B6，带有高温热水的暖气片B5和B6与外界进行换热，内部的水温逐渐变小，低温水再经回水管回流至锅炉B1；
供热系统的管网阻力包括特定流量下管路的压力损失、锅炉的压力损失以及温控阀的局部压力损失，其中管路的压力损失由流速和管路的阻力系数决定，温控阀的局部压力损失由阀门的开度决定，阀门开度越大，阻力越小；为了实现对供热系统的自适应控制，这里采用系统水力输送系数Ksys来描述给定流量下系统输出的扬程值，其对应的表达式如公式(1)所示；
Figure FDA0002774549210000011
式中，Ksys为系统水力输送系数，Q为变频循环泵的输出流量，H为变频循环泵的输出扬程，即泵出口压力与进口压力的差值；
步骤2.计算供热系统管网特性系数
供热系统的管网特性系数包括系统水力输送系数最大值KH，系统水力输送系数最小值KL，系统水力输送系数中间参考值Kref，系统水力输送系数Ksys；基于初始设定的变频循环泵比例压力运行曲线，通过实时监测变频循环泵的输出流量和扬程，计算实时的系统水力输送系数Ksys值，KH为实时水力输送系数Ksys的最大值，KL为实时水力输送系数Ksys的最小值，基于KH和KL可以计算出水力输送系数中间参考值Kref，其计算公式如公式(2)所示；
Figure FDA0002774549210000012
供热系统会存在以下三种典型运行状态，分别为欠饱和状态、过饱和状态和平衡状态；欠饱和状态时，系统水力输送系数Ksys在整个运行周期内，大部分时间处于区域B，即采用TB来表示Ksys处于区域B中的时间，小部分时间处于区域A，即采用TA来表示Ksys处于区域A中的时间，即TB>TA；过饱和状态时，系统水力输送系数Ksys在整个运行周期内，大部分时间处于区域A，小部分时间处于区域B，即TA>TB；平衡状态时，系统水力输送系数Ksys在整个运行周期内，处于区域B的时间接近或等于处于区域A的时间，即
Figure FDA0002774549210000013
步骤3.比较TA和TB的大小，自动调整循环泵比例压力运行曲线
基于步骤2的计算结果，通过比较整个运行周期内TA和TB的大小，自动调整循环泵的比例压力运行曲线，实现系统平衡；变频循环泵B2的最高工作运行曲线对应的转速为100％n，变频循环泵B2的最低工作运行曲线对应的转速为25％n；当TB>TA时，则变频循环泵B2输出压力低于系统正常工作所需的压力，温控阀B3和B4处于全开状态，对应的系统特性曲线为C1，供热系统无法提供足够的热量，为此，需要将初始设置的比例压力曲线P1适当调高，即增大比例压力曲线Hmax值，其他参数保持不变，调整后的运行曲线为P3，此时需要将全开状态的温控阀的开度适当调小，系统特性曲线变成C2，以实现温度的精确控制；当TA>TB时，则变频循环泵B2输出压力高于系统正常工作所需的压力，温控阀B3和B4处于全闭状态，对应的系统特性曲线为C1，供热系统提供过多的热量，为此，需要将初始设置的比例压力曲线P1适当调低，即减小比例压力曲线Hmax值，其他参数保持不变，调整后的运行曲线为P2，此时需要将全闭状态的温控阀的开度适当调大，系统特性曲线变成C3，以实现温度的精确控制；当
Figure FDA0002774549210000021
时，则变频循环泵B2输出压力接近或等于系统正常工作所需的压力，温控阀B3和B4处于正常工作状态，供热系统提供适量的热量，为此，无需调整初始设置的比例压力曲线P1，保持运行曲线为P1不变；
步骤4.选定系统最佳比例压力运行曲线
基于初始设置的Hmax值，通过不断增大或减小Hmax值，Hmax的增加量或减少量为0.05Hmax，即每迭代一步，Hmax＝Hmax±0.05Hmax，然后，重新计算TA和TB值，直到
Figure FDA0002774549210000022
即0.95<TB/TA<1.05时，则结束对系统的迭代计算，选定系统变频循环泵最佳的比例压力运行曲线，当锁定变频循环泵最佳比例压力运行曲线时，则根据外界温度的变化，系统所需的热量会发生变化，即系统的流量会在特定的工作曲线上上下移动；当外界温度降低时，则工作点沿着工作曲线向上移动；当外界温度升高时，则工作点的移动方向正好相反；基于上述过程实现系统按需供热，降低系统运行能耗；
步骤5.计算变频循环泵系统运行功耗
基于选定的最佳比例压力运行曲线，计算循环泵的总体运行功耗，根据供热系统负载曲线，即在变频循环泵整个工作周期内，流量为100％Q所对应的工作时间所占比例为6％，流量为75％Q所对应的工作时间所占比例为15％，流量为50％Q所对应的工作时间所占比例为35％，流量为25％Q所对应的工作时间所占比例为44％，根据该负载曲线，变频循环泵的平均运行功耗计算公式如公式(3)所示：
Pavg＝0.06P100％+0.15P75％+0.35P50％+0.44P25％ (3)
式中，Pavg为变频循环泵平均运行功耗；P100％为100％Q所对应的轴功率；P75％为75％Q所对应的轴功率；P50％为50％Q所对应的轴功率；P25％为25％Q所对应的轴功率；
通过上述公式的计算，可以获取整个运行周期内循环泵所消耗的能量，以此评估系统的节电率和指导系统后续的运行规划。
2.如权利要求1所述的一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，其特征在于：所述步骤1中的双管供热系统，随着热负荷的增加，其对应的温控阀和暖气片数目增加到3个及3个以上，温控阀设定温度可以人为调节，温控阀会按设定要求自动控制和调节散热器水量，来达到控制室内温度目的。
3.如权利要求1或2所述的一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，其特征在于：所述步骤3中，规定的变频循环泵初始设置比例压力曲线的最大扬程值Hmax控制在100％转速所对应流量-扬程曲线上的最佳效率点所对应的扬程HBEP附近。
4.如权利要求1或2所述的一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法，其特征在于：所述步骤4中，规定的扬程增加量或减少量根据实际系统进行增加或减小，以平衡系统迭代计算的精度和时间。
CN201910787702.1A 2019-08-26 2019-08-26 一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法 Active CN110469893B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910787702.1A CN110469893B (zh) 2019-08-26 2019-08-26 一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910787702.1A CN110469893B (zh) 2019-08-26 2019-08-26 一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110469893A CN110469893A (zh) 2019-11-19
CN110469893B true CN110469893B (zh) 2021-02-09

Family

ID=68512781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910787702.1A Active CN110469893B (zh) 2019-08-26 2019-08-26 一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110469893B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111396298B (zh) * 2020-03-26 2021-07-23 河南理工大学 基于压差设定值变化的循环水泵主、被动变频联合控制法
CN112817228B (zh) * 2020-12-30 2022-10-18 中国长江电力股份有限公司 基于变频压力维持设备的液压维持系统及自适应控制方法
CN113883579B (zh) * 2021-10-29 2022-11-22 青岛海信日立空调系统有限公司 一种水系统空调

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009050083A1 (de) * 2009-10-20 2011-04-28 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Verfahren zur Bestimmung eines Volumenstroms in einer mit einer Strömungsmaschine und mit einer Regelungseinheit versehenen, geschlossenen Strömungsanlage
CN107655057A (zh) * 2017-09-07 2018-02-02 华电电力科学研究院 网源一体协调供热系统及控制方法
CN108988356A (zh) * 2018-07-03 2018-12-11 上海交通大学 基于虚拟储能的电热微网联络线功率波动平抑方法
CN109185972A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 哈尔滨顺易天翔热力技术开发有限公司 热力站循环泵优化调节方法
CN109376925A (zh) * 2018-10-23 2019-02-22 青岛理工大学 供水管网节点流量动态自适应优化方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101196311B (zh) * 2008-01-07 2012-05-02 张伟 一种供暖系统控制装置
FR2961017B1 (fr) * 2010-06-02 2013-10-11 Commissariat Energie Atomique Puce electronique, composants electroniques et bras de commutation incorporant cette puce electronique
CN103742425B (zh) * 2014-01-22 2017-01-18 江苏双轮泵业机械制造有限公司 水循环系统节能修正方法
US9470217B2 (en) * 2014-03-27 2016-10-18 Mohsen Taravat Method and device for measuring and controlling amount of liquid pumped
JP6290119B2 (ja) * 2015-02-25 2018-03-07 株式会社東芝 運転効率推定システム、運転効率推定方法、運転効率推定装置及びコンピュータプログラム
ITUB20153497A1 (it) * 2015-09-09 2017-03-09 Fimcim Spa Impianto di condizionamento e/o riscaldamento e processo di controllo dello stesso impianto
JP6683462B2 (ja) * 2015-11-30 2020-04-22 株式会社荏原製作所 ポンプ装置
EP3321595B1 (en) * 2016-11-09 2020-06-03 Schneider Electric Controls UK Limited Zoned radiant heating system and method
IT201700088388A1 (it) * 2017-08-01 2019-02-01 Ariston Thermo Spa Metodo di caratterizzazione di uno scaldaacqua ad accumulo e di apprendimento del profilo dei prelievi
CN107559182A (zh) * 2017-08-31 2018-01-09 广东工业大学 一种水泵控制方法及控制系统
CN108319137B (zh) * 2018-01-26 2019-11-12 温州大学 一种流量控制系统压力预测方法
CN109059216B (zh) * 2018-06-20 2020-08-04 广东美的暖通设备有限公司 空调系统及其水泵的控制方法和装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009050083A1 (de) * 2009-10-20 2011-04-28 Viessmann Werke Gmbh & Co Kg Verfahren zur Bestimmung eines Volumenstroms in einer mit einer Strömungsmaschine und mit einer Regelungseinheit versehenen, geschlossenen Strömungsanlage
CN107655057A (zh) * 2017-09-07 2018-02-02 华电电力科学研究院 网源一体协调供热系统及控制方法
CN108988356A (zh) * 2018-07-03 2018-12-11 上海交通大学 基于虚拟储能的电热微网联络线功率波动平抑方法
CN109185972A (zh) * 2018-09-11 2019-01-11 哈尔滨顺易天翔热力技术开发有限公司 热力站循环泵优化调节方法
CN109376925A (zh) * 2018-10-23 2019-02-22 青岛理工大学 供水管网节点流量动态自适应优化方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110469893A (zh) 2019-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110469893B (zh) 一种基于比例压力调节的循环泵自适应控制方法
CN108662735B (zh) 一种中央空调系统末端设备节能优化控制系统及方法
CN103133319B (zh) 一种凝汽发电机组凝结水泵变频控制方法及系统
JP4594276B2 (ja) 冷温熱源機の冷温水制御方法及びこれに用いる空調システム
CN109185972B (zh) 热力站循环泵优化调节方法
CN103868190B (zh) 一种适用于中央空调冷却水系统的节能控制方法
CN107120677B (zh) 一种加热炉助燃风压力自动控制的方法及系统
CN104613651A (zh) 一种变频热泵热水器频率调节方法
CN115823706B (zh) 一次泵自适应变压差节能控制系统及方法
JP5284295B2 (ja) 熱源制御システムおよび熱源制御方法
CN114576806A (zh) 一种基于变频控制的中央空调冷却水系统节能优化方法
CN109519360A (zh) 一种化工循环冷却水系统水泵机组最优运行方案比较确定方法
CN115451600A (zh) 一种组合风冷模块机组及其能调控制方法
CN105066341A (zh) 适用于空调二级泵系统的变水温控制系统
CN204436677U (zh) 水轮发电机组冷却供水温控调节装置
CN111396298B (zh) 基于压差设定值变化的循环水泵主、被动变频联合控制法
CN117515634A (zh) 热泵系统控制方法及热泵系统
CN204943786U (zh) 适用于空调二级泵系统的变流量控制系统
KR101852187B1 (ko) 복수기의 운전을 위한 냉각수 유량제어 방법
CN113154553A (zh) 一种内置末端二次泵的水冷空调
RU2415348C1 (ru) Способ автоматического регулирования тепловой нагрузки здания и устройство для его осуществления
CN107676973B (zh) 变频双级压缩热泵热水器动态加热频率优化及控制方法
CN111473542A (zh) 一种适用于单台空气源热泵机组冷热调节系统及调节方法
CN114877421B (zh) 空调水系统、控制方法及空调机组
CN111256202B (zh) 一种集中供热系统热源热侧变频循环泵群控方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant