CN113050450A - 一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法 - Google Patents

一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法 Download PDF

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CN113050450A CN202110303265.9A CN202110303265A CN113050450A CN 113050450 A CN113050450 A CN 113050450A CN 202110303265 A CN202110303265 A CN 202110303265A CN 113050450 A CN113050450 A CN 113050450A
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Abstract

本发明公开了一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,包括步骤S1:定义并联管网中所有变频泵的性能参数以及输入变频泵的输入变量,并选择控制模式;步骤S2:根据步骤S1定义的参数计算管网阻抗,建立管网特征曲线公式,计算各变频泵的最小输出流量与最大输出流量,判断各变频泵期望输出流量是否在最小、最大输出流量之间;步骤S3:计算各变频泵转速比,输出频、效率、输入功率、输出温度;步骤S4:根据步骤S1、S2和S3使用C++在TRNSYS仿真平台上开发并联变频泵输配系统仿真模块,得出不同变频泵在并联管网系统中全年各种运行工况下空调能耗的变化规律。

Description

一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法
技术领域
本发明涉及涉及一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法。
背景技术
TRNSYS(Transient System Simulation Program)是由美国威斯康星大学太阳能实验室开发的一款瞬时系统模拟程序,近年来,在暖通空调系统运行优化与节能方面以得到了较为广泛的应用。
但在使用TRNSYS进行空调机组变流量仿真时,发现其中的变速泵模块均存在一定问题。TRNSYS虽然提供了丰富的变速泵模块如Type110、Type741、 Type742、Type743、Type748等。但Type110、Type743不适合变频调速的水泵; Type741、Type742需要设置外部公式对水泵进行外部建模;Type748不能用于多台水泵并联仿真。
山东建筑大学开发的变频泵Type271对上述变速泵模块的缺点进行了改进,Type271适用于多台同型号的变频泵并联管路仿真,但不适用于不同型号的变频泵并联仿真建模。
实际工程中经常会应用到“大机配小机”的情况,对应的水泵需求有所不同,但目前还没能准确模拟不同变频泵并联运行的变频泵仿真模块。
发明内容
为了克服现有技术中的不足,本发明提供一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,能够得出不同变频泵在并联管网系统中全年各种运行工况下空调能耗的变化规律。
为了达到上述发明目的,解决其技术问题所采用的技术方案如下:
一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,包括以下步骤:
步骤S1:定义并联管网中所有变频泵的性能参数以及输入变频泵的输入变量,并选择控制模式;
步骤S2:根据步骤S1定义的参数计算管网阻抗,建立管网特征曲线公式,计算各变频泵的最小输出流量与最大输出流量,判断各变频泵期望输出流量是否在最小、最大输出流量之间;
步骤S3:计算各变频泵转速比,输出频、效率、输入功率、输出温度;
步骤S4:根据步骤S1、S2和S3使用C++在TRNSYS仿真平台上开发并联变频泵输配系统仿真模块。
进一步的,步骤S1中,所述性能参数有:各台水泵的流量-扬程曲线方程中的系数a1、a2、a3,各台水泵的流量-效率曲线方程中的系数b1、b2、b3,电机效率曲线方程中的系数c1、c2,变频器效率曲线方程中的系数d1、d2、d3、d4,单台水泵的性能可由式(1)~(4)表示:
变频泵流量-扬程曲线方程为:
Figure RE-GDA0003035252560000021
变频泵流量-效率曲线方程为:
Figure RE-GDA0003035252560000022
变频泵电机效率曲线方程为:
Figure RE-GDA0003035252560000023
变频泵变频器效率曲线方程为:
ηp=d1I3+d2I2+d3I+d4 (4)
管网中各台水泵对应的空调机组阻抗si,空调机组侧管道阻抗sg,管网中用户侧管道与末端的阻抗sm,供回水管干管恒定设计压差△H,阀门最小开度k 与额定流量Mr,变频泵的变频器工频fmax,变频泵的机械传动效率ηc
所述输入变量有:通过TRNSYS其他模块输入某一时刻的期望流量M,某一时刻的各台水泵开启情况,由ni表示,ni=0表示关闭,ni=1表示开启,某一时刻设定的变频器最小输出频fmin,某一时刻的输入水温度T0
所述控制模式为末端是否有电动调节阀与压差旁通阀进行流量调节:末端有无电动调节阀与压差旁通阀的选择可由对k值进行设定,k<0末端无电动调节阀与压差旁通阀,k=k1(0≤k1<1),末端有电动调节阀与压差旁通阀且最小开度为k1
进一步的,步骤S2包括以下步骤:
步骤S21:在无电动调节阀与压差旁通阀时管网阻抗由各台水泵对应的空调机组阻抗sj,热泵机组侧管道阻抗sg,管网中用户侧管道与末端的阻抗sm组成,分别对sj、sg、sm进行计算,在有电动调节阀与压差旁通阀时干管压差为恒定值△H,需计算sj、sg以及设定供回水管干管恒定设计压差△H;
管网阻抗由各台水泵对应的空调机组阻抗sj计算表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000031
管网中用户侧管道与末端分为两种情况:在程序编写时,可在无末端调节阀时,阻抗sm为定值;有末端调节阀时,输入设计干管压差△H;
步骤S22:建立管网特征曲线方程,建立方法为:
在无末端调节阀时计算管网的总阻抗,总阻抗表达式为:
s=sm+sj+sg (6)
管网特征曲线方程表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000032
其中,式(7.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的管网特征,式(7.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的管网特征;
步骤S23:计算各变频泵的最小输出流量与最大输出流量,计算方法为:
计算水泵的最小转速比,最小转速比计算表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000033
根据水泵与风机相似定律有:
Figure RE-GDA0003035252560000041
Figure RE-GDA0003035252560000042
带入式(1)有:
H=a1M2+a2MI+a3I2 (11)
对该方程进行求解有:
Figure RE-GDA0003035252560000043
Figure RE-GDA0003035252560000044
代入每个水泵的最小转速比、最大转速比与管网特征方程到式(12)中,通过数值计算方法求解每个水泵在其他水泵以期望流量运行时该水泵的最小流量与最大流量;
若所有水泵中只有一种水泵的期望流量不在最小流量与最大流量之间,则令其期望流量等于最小最大流量;若存在多种水泵的期望流量均不在最小流量与最大流量之间,需计算除了期望流量满足要求的水泵之外的管网中水泵的整体的最小流量、最大流量,即:
根据水泵并联时,扬程相等,流量相加有:
Figure RE-GDA0003035252560000045
其中,编号1~n的水泵为期望流量不在最大最小之间的水泵,编号n~m的水泵期望流量在最大最小之间的水泵;
将管网特征方程、最小转速比、最大转速比带入上式,利用数值计算方法可计算期望流量不在最小、最大值中间的水泵的整体最小流量、最大流量,即
Figure RE-GDA0003035252560000051
其中,式(15.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的流量计算,式(15.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的流量计算;
根据管网的最小流量、最大流量可通过式(7)计算管网的阻力H,将管网阻力带入式(12)可计算每个变频泵的最大流量、最小流量。
进一步的,步骤S2还包括以下步骤:
步骤S24,判断各变频泵期望输出流量是否在最小、最大输出流量之间,若期望输出流量大于各变频泵最大输出流量则令变频泵期望输出流量等于最大输出流量,期望输出流量小于各变频泵最小输出流量则令变频泵期望输出流量等于最小输出流量。
进一步的,步骤S3包括以下步骤:
步骤S31:计算各变频泵转速比,计算方法为:先计算各个水泵的期望流量总和,带入式(13)可得到各变频泵转速比I,计算表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000052
可通过式(16)计算每个变频泵的转速比I,其中,式(16.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的转速比计算,式(16.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的转速比计算;
步骤S32:计算变频泵的输出频,变频泵效率,变频泵输入功率,变频泵输出温度,计算方法为:
输出频的计算表达式为:
f=fmaxI (17)
变频泵效率的计算表达式为:
η=ηcηlηdηp (18)
变频泵的输入功率的计算表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000061
变频泵的输出水温度为:
Figure RE-GDA0003035252560000062
其中floss在电机外置时取0,在电机内置时取1。
进一步的,步骤S4具体包括:将步骤S1、S2、S3通过C++编写为TRNSYS 模块,在TRNSYS平台上进行不同变频泵并联的管网系统仿真。
本发明由于采用以上技术方案,使之与现有技术相比,具有以下的优点和积极效果:
本发明充分考虑了并联管网中各个变频泵的相互作用,将并联管网与各个变频泵的计算集成到一个模块中,对不同并联管网中有不同变频泵的工况模拟有指导作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,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的附图。附图中:
图1是本发明一实施例中变频泵程序流程图;
图2是本发明一实施例变频泵仿真模块在TRNSYS中使用的示意性框图;
图3是本发明在TRNSYS中变流量仿真的系统模型第一示意图;
图4是本发明在TRNSYS中变流量仿真的系统模型第二示意图。
具体实施方式
以下将结合本发明的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论,显然,这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例,并不是全部的实例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
如图1所示,本实施例公开了一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,包括以下步骤:
步骤S1:定义并联管网中所有变频泵的性能参数以及输入变频泵的输入变量,并选择控制模式;
步骤S2:根据步骤S1定义的参数计算管网阻抗,建立管网特征曲线公式,计算各变频泵的最小输出流量与最大输出流量,判断各变频泵期望输出流量是否在最小、最大输出流量之间;
步骤S3:计算各变频泵转速比,输出频、效率、输入功率、输出温度;
步骤S4:根据步骤S1、S2和S3使用C++在TRNSYS仿真平台上开发并联变频泵输配系统仿真模块。
一实施例中,步骤S1中,所述性能参数有:各台水泵的流量-扬程曲线方程中的系数a1、a2、a3,各台水泵的流量-效率曲线方程中的系数b1、b2、b3,电机效率曲线方程中的系数c1、c2,变频器效率曲线方程中的系数d1、d2、d3、d4,单台水泵的性能可由式(1)~(4)表示:
变频泵流量-扬程曲线方程为:
Figure RE-GDA0003035252560000071
变频泵流量-效率曲线方程为:
Figure RE-GDA0003035252560000072
变频泵电机效率曲线方程为:
Figure RE-GDA0003035252560000073
变频泵变频器效率曲线方程为:
ηp=d1I3+d2I2+d3I+d4 (4)
管网中各台水泵对应的空调(热泵)机组阻抗si,空调(热泵)机组侧管道阻抗sg,管网中用户侧管道与末端的阻抗sm(用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的情况),供回水管干管恒定设计压差△H,阀门最小开度k与额定流量 Mr(用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的情况),变频泵的变频器工频fmax,变频泵的机械传动效率ηc
所述输入变量有:通过TRNSYS其他模块输入某一时刻的期望流量M,某一时刻的各台水泵开启情况,由ni表示,ni=0表示关闭,ni=1表示开启,某一时刻设定的变频器最小输出频fmin,某一时刻的输入水温度T0
所述控制模式为末端是否有电动调节阀与压差旁通阀进行流量调节:末端有无电动调节阀与压差旁通阀的选择可由对k值进行设定,k<0末端无电动调节阀与压差旁通阀,k=k1(0≤k1<1),末端有电动调节阀与压差旁通阀且最小开度为k1
一实施例中,步骤S2包括以下步骤:
步骤S21:在无电动调节阀与压差旁通阀时管网阻抗由各台水泵对应的空调机组阻抗sj,热泵机组侧管道阻抗sg,管网中用户侧管道与末端的阻抗sm组成,分别对sj、sg、sm进行计算,在有电动调节阀与压差旁通阀时干管压差为恒定值△H,需计算sj、sg以及设定供回水管干管恒定设计压差△H。
其中热泵机组侧管道阻抗sg变化较小可认为是定值,管网阻抗由各台水泵对应的空调(热泵)机组阻抗sj计算表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000081
管网中用户侧管道与末端分为两种情况:在程序编写时,可在无末端调节阀时,阻抗sm为定值;有末端调节阀时,输入设计干管压差△H;
步骤S22:建立管网特征曲线方程,建立方法为:
在无末端调节阀时计算管网的总阻抗,总阻抗表达式为:
s=sm+sj+sg (6)
管网特征曲线方程表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000091
其中,式(7.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的管网特征,式(7.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的管网特征;
步骤S23:计算各变频泵的最小输出流量与最大输出流量,计算方法为:
计算水泵的最小转速比,最小转速比计算表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000092
根据水泵与风机相似定律有:
Figure RE-GDA0003035252560000093
Figure RE-GDA0003035252560000094
带入式(1)有:
H=a1M2+a2MI+a3I2 (11)
对该方程进行求解有:
Figure RE-GDA0003035252560000095
Figure RE-GDA0003035252560000096
代入每个水泵的最小转速比、最大转速比与管网特征方程到式(12)中,通过数值计算方法求解每个水泵在其他水泵以期望流量运行时该水泵的最小流量与最大流量;
若所有水泵中只有一种水泵的期望流量不在最小流量与最大流量之间,则令其期望流量等于最小最大流量;若存在多种水泵的期望流量均不在最小流量与最大流量之间,需计算除了期望流量满足要求的水泵之外的管网中水泵的整体的最小流量、最大流量,即:
根据水泵并联时,扬程相等,流量相加有:
Figure RE-GDA0003035252560000101
其中,编号1~n的水泵为期望流量不在最大最小之间的水泵,编号n~m的水泵期望流量在最大最小之间的水泵;
将管网特征方程、最小转速比、最大转速比带入上式,利用数值计算方法可计算期望流量不在最小、最大值中间的水泵的整体最小流量、最大流量,即
Figure RE-GDA0003035252560000102
其中,式(15.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的流量计算,式(15.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的流量计算;
根据管网的最小流量、最大流量可通过式(7)计算管网的阻力H,将管网阻力带入式(12)可计算每个变频泵的最大流量、最小流量。
进一步的,步骤S2还包括以下步骤:
步骤S24,判断各变频泵期望输出流量是否在最小、最大输出流量之间,若期望输出流量大于各变频泵最大输出流量则令变频泵期望输出流量等于最大输出流量,期望输出流量小于各变频泵最小输出流量则令变频泵期望输出流量等于最小输出流量。
一实施例中,步骤S3包括以下步骤:
步骤S31:计算各变频泵转速比,计算方法为:先计算各个水泵的期望流量总和,带入式(13)可得到各变频泵转速比I,计算表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000111
可通过式(16)计算每个变频泵的转速比I,其中,式(16.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的转速比计算,式(16.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的转速比计算;
步骤S32:计算变频泵的输出频,变频泵效率,变频泵输入功率,变频泵输出温度,计算方法为:
输出频的计算表达式为:
f=fmaxI (17)
变频泵效率的计算表达式为:
η=ηcηlηdηp (18)
变频泵的输入功率的计算表达式为:
Figure RE-GDA0003035252560000112
变频泵的输出水温度为:
Figure RE-GDA0003035252560000113
其中floss在电机外置时取0,在电机内置时取1。
一实施例中,步骤S4,编写模块的平台为C++,编写模块用于TRNSYS,在 TRNSYS平台上进行不同变频泵并联的管网系统仿真。如图2所示,TRNSYS模块一般由四个子模块构成,有:固定参数模块、输入变量模块、计算模块、输出变量模块。
其中,固定参数由用户定义,为S1中所述的管网中各台水泵的流量-扬程曲线方程中的系数a1、a2、a3,各台水泵的流量-效率曲线方程中的系数b1、b2、 b3,电机效率曲线方程中的系数c1、c2,变频器效率曲线方程中的系数d1、d2、 d3、d4,管网中各台水泵对应的空调(热泵)机组阻抗si,空调(热泵)机组侧管道阻抗sg。管网中用户侧管道与末端的阻抗sm,供回水管干管恒定设计压差△H,阀门最小开度k与额定流量Mr,变频泵的变频器工频fmax,变频泵的机械传动效率ηc,末端有无电动调节阀与压差旁通阀的选择的k值。
其中,输入变量由其他TRNSYS中的其他模块输入,为S1中所述的某一时刻的期望流量M,某一时刻的各台水泵开启情况(可由ni表示,ni=0表示关闭, ni=1表示开启),某一时刻设定的变频器最小输出频fmin,某一时刻的输入水温度T0
其中,输出变量输出到TRNSYS的其他模块中进行计算,输出参数有各个变频泵的输出流量M、输出温度T1、功率P、变频泵频率f。以便工程人员阅读。
其中,计算模块的计算过程为上述步骤S2~S3。
本发明的并联变频泵输配系统仿真模块编写方法一实施例中,对冷水机组并联进行变流量仿真,如图3所示,假设冷水机组,变频泵全部开启,将空调末端回水温度、计算期望流量输入变频泵输配系统仿真模块,变频泵输配系统仿真模块将温度与流量输出给冷水机组,从而达到冷水机组变流量仿真平台的建设。其中,期望流量可由末端负荷与期望供回水温差计算的方式进行模拟,如图3所示,建模逻辑是:通过负荷和期望供回水温差计算期望流量后分配给各台水泵。然后变频泵模块读出能耗等数据;也可通过PID模块与Type110连接的方式稳定供回水温差的方式进行模拟,如图4所示。建模逻辑是:通过负荷和初始流量计算供回水温差,传入PID模块,再由PID模块计算干管变流量的控制量即总流量/额定总流量的值,将百分率传入Type110,Type110输出的总期望流量分配给各台冷水机组。然后变频泵模块计算出能耗等数据。其中,图3 所示模型的优势为建模简单,模型计算较为准确,能有效防止PID模块发散的情况发生;图4所示模型的优势为更符合实际空调系统运行情况,该模型计算更加准确。
具体工作原理:
并联变频泵中的阻抗,阻力会随着管网中各个变频泵的运行状态变化。故将管网中所有水泵集成到一个模块中进行计算,考虑管网中各个变频泵的互相作用,以步骤S2进行计算各个变频泵的输出流量。以步骤S3计算变频泵的转速比、输出频、变频泵效率、变频泵输入功率、变频泵输出温度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1:定义并联管网中所有变频泵的性能参数以及输入变频泵的输入变量,并选择控制模式;
步骤S2:根据步骤S1定义的参数计算管网阻抗,建立管网特征曲线公式,计算各变频泵的最小输出流量与最大输出流量,判断各变频泵期望输出流量是否在最小、最大输出流量之间;
步骤S3:计算各变频泵转速比,输出频、效率、输入功率、输出温度;
步骤S4:根据步骤S1、S2和S3使用C++在TRNSYS仿真平台上开发并联变频泵输配系统仿真模块。
2.根据权利要求1所述的一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,其特征在于,步骤S1中,所述性能参数有:各台水泵的流量-扬程曲线方程中的系数a1、a2、a3,各台水泵的流量-效率曲线方程中的系数b1、b2、b3,电机效率曲线方程中的系数c1、c2,变频器效率曲线方程中的系数d1、d2、d3、d4,单台水泵的性能可由式(1)~(4)表示:
变频泵流量-扬程曲线方程为:
Figure FDA0002987111890000011
变频泵流量-效率曲线方程为:
Figure FDA0002987111890000012
变频泵电机效率曲线方程为:
Figure FDA0002987111890000013
变频泵变频器效率曲线方程为:
ηp=d1I3+d2I2+d3I+d4 (4)
管网中各台水泵对应的空调机组阻抗si,空调机组侧管道阻抗sg,管网中用户侧管道与末端的阻抗sm,供回水管干管恒定设计压差△H,阀门最小开度k与额定流量Mr,变频泵的变频器工频fmax,变频泵的机械传动效率ηF
所述输入变量有:通过TRNSYS其他模块输入某一时刻的期望流量M,某一时刻的各台水泵开启情况,由ni表示,ni=0表示关闭,ni=1表示开启,某一时刻设定的变频器最小输出频fmin,某一时刻的输入水温度T0
所述控制模式为末端是否有电动调节阀与压差旁通阀进行流量调节:末端有无电动调节阀与压差旁通阀的选择可由对k值进行设定,k<0末端无电动调节阀与压差旁通阀,k=k1(0≤k1<1),末端有电动调节阀与压差旁通阀且最小开度为k1
3.根据权利要求2所述的一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,其特征在于,步骤S2包括以下步骤:
步骤S21:在无电动调节阀与压差旁通阀时管网阻抗由各台水泵对应的空调机组阻抗sj,热泵机组侧管道阻抗sg,管网中用户侧管道与末端的阻抗sm组成,分别对sj、sg、sm进行计算,在有电动调节阀与压差旁通阀时干管压差为恒定值△H,需计算sj、sg以及设定供回水管干管恒定设计压差△H;
管网阻抗由各台水泵对应的空调机组阻抗sj计算表达式为:
Figure FDA0002987111890000021
管网中用户侧管道与末端分为两种情况:在程序编写时,可在无末端调节阀时,阻抗sm为定值;有末端调节阀时,输入设计干管压差△H;
步骤S22:建立管网特征曲线方程,建立方法为:
在无末端调节阀时计算管网的总阻抗,总阻抗表达式为:
s=sm+sj+sg (6)
管网特征曲线方程表达式为:
Figure FDA0002987111890000031
其中,式()适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的管网特征,式()适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的管网特征;
步骤S23:计算各变频泵的最小输出流量与最大输出流量,计算方法为:
计算水泵的最小转速比,最小转速比计算表达式为:
Figure FDA0002987111890000032
根据水泵与风机相似定律有:
Figure FDA0002987111890000033
Figure FDA0002987111890000034
带入式(1)有:
H=a1M2+a2MI+a3I2 (11)
对该方程进行求解有:
Figure FDA0002987111890000035
Figure FDA0002987111890000036
代入每个水泵的最小转速比、最大转速比与管网特征方程到式(12)中,通过数值计算方法求解每个水泵在其他水泵以期望流量运行时该水泵的最小流量与最大流量;
若所有水泵中只有一种水泵的期望流量不在最小流量与最大流量之间,则令其期望流量等于最小最大流量;若存在多种水泵的期望流量均不在最小流量与最大流量之间,需计算除了期望流量满足要求的水泵之外的管网中水泵的整体的最小流量、最大流量,即:
根据水泵并联时,扬程相等,流量相加有:
Figure FDA0002987111890000041
其中,编号1~n的水泵为期望流量不在最大最小之间的水泵,编号n~m的水泵期望流量在最大最小之间的水泵;
将管网特征方程、最小转速比、最大转速比带入上式,利用数值计算方法可计算期望流量不在最小、最大值中间的水泵的整体最小流量、最大流量,即
Figure FDA0002987111890000042
其中,式(15.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的流量计算,式(15.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的流量计算;
根据管网的最小流量、最大流量可通过式(7)计算管网的阻力H,将管网阻力带入式(12)可计算每个变频泵的最大流量、最小流量。
4.根据权利要求3所述的一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,其特征在于,步骤S2还包括以下步骤:
步骤S24,判断各变频泵期望输出流量是否在最小、最大输出流量之间,若期望输出流量大于各变频泵最大输出流量则令变频泵期望输出流量等于最大输出流量,期望输出流量小于各变频泵最小输出流量则令变频泵期望输出流量等于最小输出流量。
5.根据权利要求3所述的一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,其特征在于,步骤S3包括以下步骤:
步骤S31:计算各变频泵转速比,计算方法为:先计算各个水泵的期望流量总和,带入式(13)可得到各变频泵转速比I,计算表达式为:
Figure FDA0002987111890000051
可通过式(16)计算每个变频泵的转速比I,其中,式(16.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的转速比计算,式(16.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的转速比计算;
步骤S32:计算变频泵的输出频,变频泵效率,变频泵输入功率,变频泵输出温度,计算方法为:
输出频的计算表达式为:
f=fmaxI (17)
变频泵效率的计算表达式为:
η=ηcηlηdηp (18)
变频泵的输入功率的计算表达式为:
Figure FDA0002987111890000052
变频泵的输出水温度为:
Figure FDA0002987111890000053
其中floss在电机外置时取0,在电机内置时取1。
6.根据权利要求1所述的一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法,其特征在于,步骤S4具体包括:将步骤S1、S2、S3通过C++编写为TRNSYS模块,在TRNSYS平台上进行不同变频泵并联的管网系统仿真。
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