CN111008731B - 一种智能泵站叶片机构流量调控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能泵站叶片机构流量调控方法，包括对泵站机组的运行数据进行采集；对采集到的运行数据信息进行分析得出泵站机组性能数据；调节叶片机构并确定流量、扬程和叶片角度的关系；通过泵站机组性能数据与流量、扬程和叶片角度的关系确定最佳叶片角度；将最佳叶片角度进行实际运行，并将得到的实际流量与预设流量进行对比后确定实际叶片角度；采集最佳叶片角度下泵站机组的运行数据进行分析并优化最佳叶片角度。本发明通过对泵站运行状态的历史数据进行分析从而生成最优的叶片机构，消除了各类算法的偏差，并能随着历史数据的不断累积使得推荐的叶片机构日趋最佳。
Description
技术领域
本发明涉及泵站技术领域，具体涉及一种智能泵站叶片机构流量调控方法。
背景技术
随着我国跨流域调水工程的兴建，国内学者针对跨流域调水也进行了相应研究，国内的研究主要分为单机泵站和梯级泵站两个方向，目前有学者提出了单机组优化运行叶片全调节、变频变速、叶片全调节与变频变速组合运行和站内多机组优化运行数学模型及其求解方法，包括单机组叶片全调节优化、变频变速优化运行数学模型，采用动态规划方法求解单机组叶片全调节与变频组合优化运行数学模型，采用各时段叶片安放角试验选优、机组转速动态规划优化的组合优化方法站内多机组优化运行数学模型，采用叶片安放角试验选优、机组开机台数线性整数规划的组合优化方法。另有部分学者提出采用大系统分解-动态规划聚合法求解，对泵站机组提水量离散化求解。
采用求解优化问题的一般算法，存在“维数灾难”问题，从而使得计算工作量很大，采用大系统分解-动态规划聚合法求解在离散化求解过程中可能漏掉最优的提水量。
发明内容
本发明提供一种智能泵站叶片机构流量调控方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
对泵站机组的运行数据进行采集；
对采集到的运行数据信息进行分析得出泵站机组性能数据；
调节叶片机构并确定流量、扬程和叶片角度的关系；
通过泵站机组性能数据与流量、扬程和叶片角度的关系确定最佳叶片角度；
将最佳叶片角度进行实际运行，并将得到的实际流量与预设流量进行对比后确定实际叶片角度；
采集最佳叶片角度下泵站机组的运行数据进行分析并优化最佳叶片角度。
进一步地，所述对泵站机组的运行数据进行采集的具体方法为：在泵站机组运行的过程中，对间隔24小时泵站机组的运行数据进行采集。
进一步地，所述运行数据具体包括转速、流量、扬程和轴功率。
进一步地，所述对采集到的运行数据信息进行分析得出泵站机组性能数据的具体方法为：将收集到的转速、流量、扬程和轴功率计算出泵站效率，并确定在不同运行时间下泵站效率与运行数据的关系，得出泵站机组性能数据。
进一步地，所述泵站效率的计算公式为：
式中：η为某时段内的泵站机组效率，P1为同一时段内泵站的输入功率，Q为同一时段内泵站的平均流量，Hst为同一时段内泵站的平均净扬程；P为水的密度，g为每千克水所受的重力，g＝9.8N/kg。
进一步地，所述调节叶片机构并确定流量、扬程和叶片角度的关系的具体方法为：调节叶片角度后并根据采用克里金法插值算法得到流量、扬程和叶片角度性能曲面数据。
进一步地，所述通过泵站机组性能数据与流量、扬程和叶片角度的关系确定最佳叶片角度的具体方法为：从泵站机组性能数据确定能达到最优的泵站机组性能的扬程，根据流量、扬程和叶片角度的关系计算出该扬程下的流量和叶片角度，从而确定最佳叶片角度。
进一步地，所述将得到的实际流量与预设流量进行对比后确定实际叶片角度的具体方法为：
若泵站为C级时，则实际流量与预设流量的偏差在±8％，即为实际叶片角度，反之则重新通过泵站机组性能数据与流量、扬程和叶片角度的关系确定最佳叶片角度，根据最佳叶片角度重新计算实际流量与预设流量的误差，直至误差在偏差范围内。
若泵站为B级时，则实际流量与预设流量的偏差在±4.5％，即为实际叶片角度，反之则重新通过泵站机组性能数据与流量、扬程和叶片角度的关系确定最佳叶片角度，根据最佳叶片角度重新计算实际流量与预设流量的误差，直至误差在偏差范围内。
进一步地，所述采集最佳叶片角度下泵站机组的运行数据进行分析并优化最佳叶片角度的具体方法为：采集最佳叶片角度运行下泵站机组的运行数据，得到最新泵站机组性能数据，获取各时间点的泵站高效率区间，根据最佳叶片角度下的实际流量与预设流量的偏差，校验流量、扬程和叶片角度的关系，从而获取流量、扬程和叶片角度下的最佳叶片角度。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
该智能泵站叶片机构流量调控方法通过对泵站运行状态的历史数据进行分析从而生成最优的叶片机构，使原本需要通过各类算法进行演算的叶片机构能通过大量的泵站运行数据分析得出，消除了各类算法的偏差，并能随着历史数据的不断累积使得推荐的叶片机构日趋最佳。
附图说明
图1为本发明流程结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1所示，一种智能泵站叶片机构流量调控方法，包括：
步骤一、在泵站机组运行的过程中，对间隔24小时泵站机组的转速、流量、扬程和轴功率进行采集；
步骤二、将收集到同一时间下的转速、流量、扬程和轴功率计算出该时间下泵站效率，并确定在不同运行时间下泵站效率与运行数据的关系，得出泵站机组性能数据，绘制以累计运行时间为自变量，效率为因变量的累计运行时间的效率曲线，并将转速、流量、扬程和轴功率均放入效率曲线图中，泵站效率的计算公式为：
式中：η为某时段内的泵站机组效率，P1为同一时段内泵站的输入功率，Q为同一时段内泵站的平均流量，Hst为同一时段内泵站的平均净扬程；P为水的密度，g为每千克水所受的重力，g＝9.8N/kg；
步骤三、调节叶片角度后根据采用克里金法插值算法得到流量、扬程和叶片角度性能曲面数据，克里金法插值算法为；
其中是点(x0y0)处的估计值，即z0＝z(x0y0)，λi是权重系数。
权重系数是用空间上所有已知点的数据加权求和来估计未知点的值，但权重系数并非距离的倒数，而是能够满足点(x0y0)处的估计与真实值z0的差最小的一套最优系数，即
同时满足无偏估计的条件：
步骤四、从泵站机组性能数据确定能达到最优的泵站机组性能的扬程，根据流量、扬程和叶片角度性能曲面数据确定该扬程下的流量和叶片角度，则该叶片角度为最佳叶片角度；
步骤五、将最佳叶片角度进行实际运行，若泵站为C级时，则实际流量与预设流量的偏差在±8％，即为实际叶片角度，反之则重新确定流量、扬程和叶片角度性能曲面数据并确定最佳叶片角度，根据最佳叶片角度重新计算实际流量与预设流量的误差，直至误差在偏差范围内；
若泵站为B级时，则实际流量与预设流量的偏差在±4.5％，即为实际叶片角度，反之则重新确定流量、扬程和叶片角度性能曲面数据并确定最佳叶片角度，根据最佳叶片角度重新计算实际流量与预设流量的误差，直至误差在偏差范围内。
步骤六、采集最佳叶片角度运行下泵站机组的运行数据，得到最新泵站机组性能数据，获取各时间点的泵站高效率区间，根据高效率区间的扬程重新确定该扬程下的流量和叶片角度(泵站机组性能与扬程相关)，根据最佳叶片角度下的实际流量与预设流量的偏差，不断校验流量、扬程和叶片角度性能曲面数据，从而获得扬程-流量区间内的最佳叶片角度。
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种智能泵站叶片机构流量调控方法，其特征在于，包括：
对泵站机组的运行数据进行采集；
对采集到的运行数据信息进行分析得出泵站机组性能数据；
调节叶片机构并确定流量、扬程和叶片角度的关系；
通过泵站机组性能数据与流量、扬程和叶片角度的关系确定最佳叶片角度；
将最佳叶片角度进行实际运行，并将得到的实际流量与预设流量进行对比后确定实际叶片角度；
采集最佳叶片角度下泵站机组的运行数据进行分析并优化最佳叶片角度；
所述对采集到的运行数据信息进行分析得出泵站机组性能数据的具体方法为：将收集到的转速、流量、扬程和轴功率计算出泵站效率，并确定在不同运行时间下泵站效率与运行数据的关系，得出泵站机组性能数据，所述泵站效率的计算公式为：
式中：为某时段内的泵站机组效率，/>为同一时段内泵站的输入功率，/>为同一时段内泵站的平均流量，/>为同一时段内泵站的平均净扬程；/>为水的密度，/>为每千克水所受的重力，/>=9.8N/kg；
调节叶片角度后根据采用克里金法插值算法得到流量、扬程和叶片角度性能曲面数据，克里金法插值算法为；
其中是点/>)处的估计值，即/>=z/>)，/>是权重系数；
权重系数是用空间上所有已知点的数据加权求和来估计未知点的值，但权重系数并非距离的倒数，而是能够满足点)处的估计/>与真实值/>的差最小的一套最优系数，即
同时满足无偏估计的条件：
E()=0”；
所述通过泵站机组性能数据与流量、扬程和叶片角度的关系确定最佳叶片角度的具体方法为：从泵站机组性能数据确定能达到最优的泵站机组性能的扬程，根据流量、扬程和叶片角度的关系计算出该扬程下的流量和叶片角度，从而确定最佳叶片角度；所述将得到的实际流量与预设流量进行对比后确定实际叶片角度的具体方法为：若泵站为C级时，则实际流量与预设流量的偏差在±8%，即为实际叶片角度，反之则重新通过泵站机组性能数据与流量、扬程和叶片角度的关系确定最佳叶片角度，根据最佳叶片角度重新计算实际流量与预设流量的误差，直至误差在偏差范围内；若泵站为B级时，则实际流量与预设流量的偏差在±4.5%，即为实际叶片角度，反之则重新通过泵站机组性能数据与流量、扬程和叶片角度的关系确定最佳叶片角度，根据最佳叶片角度重新计算实际流量与预设流量的误差，直至误差在偏差范围内；
所述采集最佳叶片角度下泵站机组的运行数据进行分析并优化最佳叶片角度的具体方法为：采集最佳叶片角度运行下泵站机组的运行数据，得到最新泵站机组性能数据，获取各时间点的泵站高效率区间，根据最佳叶片角度下的实际流量与预设流量的偏差，校验流量、扬程和叶片角度的关系，从而获取流量、扬程和叶片角度下的最佳叶片角度。
2.根据权利要求1所述的智能泵站叶片机构流量调控方法，其特征在于，所述对泵站机组的运行数据进行采集的具体方法为：在泵站机组运行的过程中，对间隔24小时泵站机组的运行数据进行采集。
3.根据权利要求1或2所述的智能泵站叶片机构流量调控方法，其特征在于，所述运行数据具体包括转速、流量、扬程和轴功率。
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