CN112761936B - 水泵系统能效分析方法和水泵控制系统 - Google Patents

水泵系统能效分析方法和水泵控制系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种水泵系统能效分析方法和水泵控制系统，其中，该方法包括：获取水泵系统的各个工作位的当前运行数据；根据外围设备仿真模型，对该运行数据进行计算，以得到该模拟外围设备的反馈数据，该模拟外围设备为该外围设备仿真模型仿真的模拟外围设备；根据该模拟外围设备的反馈数据，确定出第一水泵控制信号；根据该第一水泵控制信号控制该水泵系统的工况；以及根据该水泵系统的各个工作位的当前运行数据，计算该水泵系统在该模拟外围设备作用下的能效数据。

Description

水泵系统能效分析方法和水泵控制系统
技术领域
本申请涉及水泵系统分析技术领域，具体而言，涉及一种水泵系统能效分析方法和水泵控制系统。
背景技术
由于水泵系统存在多个不同的应用场景，导致在水泵的实际应用中，运行工况和目的各不相同。因此仅仅基于水泵系统在脱离应用场景下计算得到的能效不能表达水泵系统在具体应用场景下的能效。
在目前的现有技术中，如果需要了解水泵系统在不同应用场景下的能耗，则需要水泵系统处于具体的应用场景中时，再根据运行情况进行计算。
发明内容
本申请的目的在于提供一种水泵系统能效分析方法和水泵控制系统，能够解决目前针对水泵系统的在实际应用中的能效水平很难评估的问题。
第一方面，本发明提供一种水泵系统能效分析方法，包括：
获取水泵系统的各个工作位的当前运行数据；
根据外围设备仿真模型，对所述运行数据进行计算，以得到模拟外围设备的反馈数据，所述模拟外围设备为所述外围设备仿真模型仿真的模拟外围设备；
根据所述模拟外围设备的反馈数据，确定出第一水泵控制信号；
根据所述第一水泵控制信号控制所述水泵系统的工况；以及，
根据所述水泵系统的各个工作位的当前运行数据，计算所述水泵系统在所述模拟外围设备作用下的能效数据。
在可选的实施方式中，所述根据外围设备仿真模型，对所述运行数据进行计算，以得到所述模拟外围设备的反馈数据，包括：
获取所述外围设备的目标状态参数；
基于外围设备仿真模型，对所述目标状态参数以及所述运行数据进行计算，以得到所述模拟外围设备的反馈数据。
在上述实施方式中，通过确定出目标状态参数，可以更真地模拟水泵系统的实际应用场景，从而使确定出的能效数据能够更好地表示水泵系统实际能效。
在可选的实施方式中，所述目标状态参数包括指定回水需求温度；所述运行数据包括：冷却水流量以及干空气流量；所述基于外围设备仿真模型，对所述目标状态参数以及所述运行数据进行计算，以得到所述模拟外围设备的反馈数据，包括：
根据所述冷却水额定流量、所述冷却水流量和所述干空气流量计算冷却能力系数；
根据所述冷却能力系数以及所述指定回水需求温度计算得到冷却塔进出水温度。
在上述实施方式中，针对水泵系统用于对冷却塔中水进行冷却处理的情况进行仿真计算，能够实现对一可能的水泵系统的应用场景中的能效进行计算。
在可选的实施方式中，所述根据所述模拟外围设备的反馈数据，确定出第一水泵控制信号，包括：
根据所述模拟外围设备的反馈数据，确定出所述水泵系统的调节数据；
根据所述调节数据确定出第一水泵控制信号。
在可选的实施方式中，所述方法还包括：
获取所需的目标工况参数；
根据所述目标工况参数确定出第二水泵控制信号；
根据所述第二水泵控制信号，将所述水泵系统的当前工况切换至目标工况。
在可选的实施方式中，所述目标工况参数包括：水泵系统的出口压力；所述根据所述目标工况参数确定出第二水泵控制信号，包括：
根据接收到的所述水泵系统的出口压力确定出水泵压力控制信号。
在可选的实施方式中，所述目标工况参数包括：水泵系统的出口流量；所述根据所述运行数据确定出第二水泵控制信号，包括：
根据接收到的所述水泵系统的出口流量确定出水泵流量控制信号。
在上述实施方式中，还可以基于水泵恒流量运行的需求，对水泵系统进行调整，则可以对恒流量运行的水泵系统进行能效模拟。
在可选的实施方式中，所述方法还包括：按照设定格式显示所述泵系统的各个工作位的运行数据，以及所述能效数据。
在可选的实施方式中，所述按照设定格式显示所述泵系统的各个工作位的运行数据，以及所述多项能效数据，包括：
根据多项所述能效数据，确定多项所述能效数据在各个时间节点的能耗变化趋势；
显示所述水泵系统在各个时间节点的能耗变化趋势。
在上述实施方式中，通过对各种能效数据进行显示，可以方便用户或相关技术人员能够获知水泵系统在不同模拟应用场景下的能效分布。
第二方面，本发明提供一种水泵控制系统，包括：
采集设备，用于采集水泵系统的运行数据；
存储器，用于存储机器可读指令；
处理器，存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当水泵控制系统运行时，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如前述实施方式任一所述的方法的步骤。
本申请实施例的有益效果是：通过对外围设备进行仿真，以确定出外围设备可能的反馈数据，基于反馈数据对水泵系统进行调整，以模拟水泵系统连接外围设备时的工作状态，从而可以使水泵系统在实际使用之前就能够实现能效的计算，以为水泵系统的分析、改进提供数据基础。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的水泵控制系统的方框示意图。
图2为本申请实施例提供的水泵系统能效分析方法的流程图。
图3为本申请实施例提供的水泵系统能效分析方法的步骤202的详细流程图。
图4为本申请实施例提供的水泵系统能效分析方法的部分流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例一
为便于对本实施例进行理解，首先对执行本申请实施例所公开的一种水泵系统能效分析方法的运行环境进行详细介绍。
如图1所示，是本申请实施例提供的水泵控制系统的方框示意图。该水泵控制系统可以包括，采集设备110、存储器120、处理器130。
上述的采集设备110、存储器120、处理器130各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。上述的处理器130用于执行存储器120中存储的可执行模块。
示例性地，该采集设备110可以用于采集水泵系统中的各个工作位的运行数据。
可选地，该采集设备110可以包括：流量计、压力传感器等。
本实施例中，水泵控制系统的流量计可以用于检测水泵系统的水泵的流量。
可选地，水泵控制系统中可以包括多个压力传感器，分别安装在水泵系统的不同位置。
示例性地，该水泵系统的水泵的进口处设置有压力传感器，该压力传感器用于检测水泵进口压力。
示例性地，该水泵系统的水泵的出口处设置有压力传感器，该压力传感器用于检测水泵出口压力。
示例性地，该水泵系统的进口处设置有压力传感器，该压力传感器用于检测水泵进口压力。
示例性地，该水泵系统的出口处设置有压力传感器，该压力传感器用于检测水泵系统出口压力。
示例性地，该水泵系统的末端处设置有压力传感器，该压力传感器用于检测水泵系统末端压力。
可选地，各个采集设备110可以通过RS485接口与处理器130所在设备实现通信。
其中，存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，简称PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，简称EEPROM)等。其中，存储器120用于存储程序，所述处理器130在接收到执行指令后，执行所述程序，本申请实施例任一实施例揭示的过程定义的电子设备所执行的方法可以应用于处理器130中，或者由处理器130实现。
示例性地，该存储器120中可以存储有用于仿真水泵系统所连接的外围设备的工作。例如，该存储器120中可以存储一外围设备仿真模型。该外围设备仿真模型在接收到水泵系统的各项运行数据可以，可以仿真外围设备的工作原理，输出对应的模拟的外围设备的反馈数据。
上述的处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器130可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(digital signalprocessor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器130也可以是任何常规的处理器等。
本实施例中的水泵控制系统可以用于执行本申请实施例提供的各个方法中的各个步骤。下面通过几个实施例详细描述水泵系统能效分析方法的实现过程。
实施例二
请参阅图2，是本申请实施例提供的水泵系统能效分析方法的流程图。下面将对图2所示的具体流程进行详细阐述。
步骤201，获取水泵系统的各个工作位的当前运行数据。
可选地，水泵系统的各个工作位的当前运行数据可以由安装在水泵系统的各个工作位的采集设备采集得到。
可选地，各个工作位可以包括：水泵的进口、水泵的出口、泵系统的进口、泵系统的出口处以及水泵系统的末端。
示例性地，该运行数据可以包括各个工作位的水流量、压力、干空气流量。
在一实施方式中，水泵系统的各个工作位的采集设备可以按照设定时间规律采集水泵系统的各个工作位的运行数据。
示例性地，上述的设定时间规律可以是每隔指定时长采集水泵系统的各个工作位的运行数据。
步骤202，根据外围设备仿真模型，对所述运行数据进行计算，以得到模拟外围设备的反馈数据。
该模拟外围设备为所述外围设备仿真模型仿真的模拟外围设备。
示例性地，该外围设备仿真模型可以是包括多种应用场景下所需的计算规则。
示例性地，该外围设备仿真模型可以包括：冷却系统仿真计算模型。该冷却系统仿真计算模型可以包括冷却塔中的冷却塔的特性规则。
在一实施方式中，该外围设备仿真模型可以包括冷却系统仿真计算模型。如图3所示，步骤202可以包括以下步骤2021和步骤2022。
步骤2021，获取所述外围设备的目标状态参数。
可选地，该目标状态参数可是用户输入的需要的目标状态参数。
可选地，该目标状态参数也可以是根据不同的仿真应用场景预先设置的目标状态参数。
示例性地，仿真应用场景可以是水泵系统泵水作为传热媒介，用于带走热量。该目标状态参数在则可以是指定回水需求温度。
步骤2022，基于外围设备仿真模型，对所述目标状态参数以及所述运行数据进行计算，以得到所述模拟外围设备的反馈数据。
示例性地，该目标状态参数包括指定回水需求温度。该运行数据包括：冷却水流量以及干空气流量。
步骤2022可以包括：根据所述冷却水额定流量、所述冷却水流量和所述干空气流量计算冷却能力系数；根据所述冷却能力系数以及所述指定回水需求温度计算得到冷却塔进出水温度。
示例性地，该冷却塔的特性方程可以表示为：NK＝0.40(L/G)-0.6＝0.40(G/L)0.6。
其中，L表示冷却水流量(t/h)，G表示干空气流量(t/h)。
进一步地，该可以冷却塔的特性方程可以表示为：NK＝K(L)-0.6。
其中，K为一常数，K＝0.4*G0.6。
在一个实例中，当L/G＝1.18时，NK＝0.37。
在一个实例中，模拟冷却塔中的冷却水额定流量为30t/h时，则K＝2.85，则NK＝2.85*(L)-0.6。
基于上述特性方法，模拟冷却塔的冷却能力系数，则可以表示为：
(2.85*(L)-0.6)/0.37。
示例性地，可以根据上述冷却能力系数、冷却水流量以及冷却温差计算模拟冷却塔的冷却量。
例如，以上述实例中的数值为例，模拟冷却塔冷却量可以表示为:
((2.85*(L)-0.6)/0.37)*L*t＝(2.85*(L)0.4)*L*t，
其中，t表示冷却温差。
可选地，模拟冷却塔的进水温度可以等于冷却水回水需求温度，与冷却水量数值之和。该冷却水量数值等于给定冷却量/水的比热容/L。
例如，模拟冷却塔的进水温度＝冷却水回水需求温度+给定冷却量/水的比热容/L。
可选地，模拟冷却塔的进水温度可以等于冷却水回水需求温度，与冷却水量数值之差。
以水泵系统的应用场景为冷却塔提供冷却水为例，则该外围设备仿真模型输出的反馈数据则可以为冷却塔出水温度和冷却塔进水温度。
步骤203，根据所述模拟外围设备的反馈数据，确定出第一水泵控制信号。
可选地，步骤203可以包括：根据所述模拟外围设备的反馈数据，确定出所述水泵系统的调节数据；根据所述调节数据确定出第一水泵控制信号。
示例性地，该调节数据可以包括水泵系统的出水水流量、水泵转速、水泵系统出口阀门等。
步骤204，根据所述第一水泵控制信号控制所述水泵系统的工况。
示例性地，水泵系统可以包括：变频调速装置、工频、电动比例调节阀、电动调节阀。
该变频调速装置用于调节水泵转速，该工频用于控制水泵工频运行，该电动比例调节阀用于模拟水泵系统出口阀门，该电动调节阀用于模拟水泵的扬程及管阻。
步骤205，根据所述水泵系统的各个工作位的当前运行数据，计算所述水泵系统在所述模拟外围设备作用下的能效数据。
可选地，该能效数据可以包括：水泵的输出功率、系统的输出功率、剩余功率、有用功率、水泵效率、水泵系统效率、系统效率等。
在一个实例中，该水泵的输出功率＝流量计流量值×((水泵输出压力-水泵输入压力)+压力表安装高差)×0.102/367。
在一个实例中，系统的输出功率＝流量计流量值×((系统输出压力-水泵输入压力)+压力表安装高差)×0.102/367。
在一个实例中，剩余功率＝流量计流量值×系统末端压力×0.102/367。
在一个实例中，有用功率＝系统的输出功率-剩余功率。
在一个实例中，水泵效率＝水泵的输出功率/输入电功率。
在一个实例中，水泵系统效率＝系统的输出功率/输入电功率。
在一个实例中，系统效率＝有用功率/输入电功率。
示例性地，通过对水泵系统的应用场景的模拟，可以在水泵系统未与具体的应用场景的情况下，也能够实现对水泵系统的具体应用场景的能效的计算。
可选地，还可以对水泵系统在不同的模拟应用场景下的能效数据进行显示，以供技术人员对水泵系统的能效进行分析，也可以方便对水泵系统进行改进提供数据基础。
在上述步骤中，可以实现对需要模拟应用场景的水泵系统的能耗进行计算。但是在一些其它应用场景中，例如，水泵恒压运行、水泵恒流量运行等场景，则不需要模拟应用场景，可以直接基于水泵系统的当前运行数据对水泵系统的工况进行调整。
本实施例中，如图4所示，水泵系统能效分析方法还可以包括：步骤206至步骤208。
步骤206，获取所需的目标工况参数。
示例性地，针对不同的水泵系统的运行需求，则可以确定出不同的目标工况参数。
可选地，目标工况参数可以是用户输入的工况参数可以是预先存储的工况参数。
步骤207，根据所述目标工况参数确定出第二水泵控制信号。
在一种实施方式中，当前水泵系统可以为恒压运行状态，则目标工况参数包括：水泵系统的出口压力。在此实施方式中，步骤207可以被实施为：根据接收到的所述水泵系统的出口压力确定出水泵压力控制信号。
在另一种实施方式中，当前水泵系统可以为恒流运行状态。该目标工况参数包括：水泵系统的出口流量。在此实施方式中，步骤207可以被实施为：根据接收到的所述水泵系统的出口流量确定出水泵流量控制信号。
步骤208，根据所述第二水泵控制信号，将所述水泵系统的当前工况切换至目标工况。
示例性地，当前水泵系统可以为恒压运行状态，则可以将水泵系统的当前工况进行切换，以使水泵系统恒压运行。
示例性地，当前水泵系统可以为恒流运行状态，则可以将水泵系统的当前工况进行切换，以使水泵系统恒流运行。
通过上述步骤206-步骤208可以实现对水泵系统恒压运行和水泵系统恒流运行的场景进行模拟，以实现对水泵系统恒压运行和水泵系统恒流运行的能效进行计算。
为了方便用户了解不同模拟的不同应用场景下的水泵系统的能效数据，则可以对能效数据进行显示。可选地，水泵系统能效分析方法还可以包括：步骤209，按照设定格式显示所述泵系统的各个工作位的运行数据，以及所述能效数据。
在一实施方式中，可以根据多项所述能效数据，确定多项所述能效数据在各个时间节点的能耗变化趋势；显示所述水泵系统在各个时间节点的能耗变化趋势。
示例性地，该设定格式显示可以是表格、柱状图、坐标图等格式。
本申请实施例提供的水泵系统能效分析方法，通过对外围设备进行仿真，以确定出外围设备可能的反馈数据，基于反馈数据对水泵系统进行调整，以模拟水泵系统连接外围设备时的工作状态，从而可以使水泵系统在实际使用之前就能够实现能效的计算，以为水泵系统的分析、改进提供数据基础。
进一步地，通过真实的水泵系统运行及控制、仿真等方式，直观的展现了水泵系统在各个应用场景下，可能的实际运行过程中的运行工况，根据运行工况对水泵系统进行能效评估分析，得到真正的得到水泵系统能效，从而可以为能效评估的有效性起到一定的促进作用，同时可以根据对在水泵系统在具体的应用场景使用之前就实现水泵系统的应用场景的模拟，为水泵系统节能改造节能量预估和确定最佳改造和控制方案提供检测环境和数据支撑。
此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例中所述的水泵系统能效分析方法的步骤。
本申请实施例所提供的水泵系统能效分析方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行上述方法实施例中所述的水泵系统能效分析方法的步骤，具体可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种水泵系统能效分析方法，其特征在于，包括：
获取水泵系统的各个工作位的当前运行数据；
根据外围设备仿真模型，对所述运行数据进行计算，以得到模拟外围设备的反馈数据，所述模拟外围设备为所述外围设备仿真模型仿真的模拟外围设备，所述外围设备仿真模型包括多种场景下所需的计算规则；
根据所述模拟外围设备的反馈数据，确定出第一水泵控制信号；
根据所述第一水泵控制信号控制所述水泵系统的工况；以及，
根据所述水泵系统的各个工作位的当前运行数据，计算所述水泵系统在所述模拟外围设备作用下的能效数据；
所述根据外围设备仿真模型，对所述运行数据进行计算，以得到所述模拟外围设备的反馈数据，包括：
获取所述外围设备的目标状态参数；
基于外围设备仿真模型，对所述目标状态参数以及所述运行数据进行计算，以得到所述模拟外围设备的反馈数据；
所述目标状态参数包括指定回水需求温度；所述运行数据包括：冷却水流量以及干空气流量；所述基于外围设备仿真模型，对所述目标状态参数以及所述运行数据进行计算，以得到所述模拟外围设备的反馈数据，包括：
根据所述冷却水额定流量、所述冷却水流量和所述干空气流量计算冷却能力系数；
根据所述冷却能力系数以及所述指定回水需求温度计算得到冷却塔进出水温度；
所述根据所述模拟外围设备的反馈数据，确定出第一水泵控制信号，包括：
根据所述模拟外围设备的反馈数据，确定出所述水泵系统的调节数据；
根据所述调节数据确定出第一水泵控制信号；
所述方法还包括：
获取所需的目标工况参数；
根据所述目标工况参数确定出第二水泵控制信号；
根据所述第二水泵控制信号，将所述水泵系统的当前工况切换至目标工况。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标工况参数包括：水泵系统的出口压力；所述根据所述目标工况参数确定出第二水泵控制信号，包括：
根据接收到的所述水泵系统的出口压力确定出水泵压力控制信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标工况参数包括：水泵系统的出口流量；所述根据所述运行数据确定出第二水泵控制信号，包括：
根据接收到的所述水泵系统的出口流量确定出水泵流量控制信号。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
按照设定格式显示所述水泵系统的各个工作位的运行数据，以及所述能效数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述按照设定格式显示所述水泵系统的各个工作位的运行数据，以及所述能效数据，包括：
根据多项所述能效数据，确定多项所述能效数据在各个时间节点的能耗变化趋势；
显示所述水泵系统在各个时间节点的能耗变化趋势。
6.一种水泵控制系统，其特征在于，包括：
采集设备，用于采集水泵系统的运行数据；
存储器，用于存储机器可读指令；
处理器，存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当水泵控制系统运行时，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1至5任一所述的方法的步骤。
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