CN113958991A - 一种分布式变频水泵控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式变频水泵控制方法,包括:控制水泵频率f,获取网管流量需求G、供水总管压力值P1以及回水总管压力值P2;根据所述供水总管压力值P1和所述回水总管压力值P2,获取供、回水总管网压差H,得到所需数据[G,H];改变所述水泵频率f,获取多组数据[G,H];基于所述多组数据[G,H],并通过最小二乘法拟合得到管网性能曲线。本发明提供的分布式变频水泵控制方法仅需要压力传感器和变频器,不会增加系统控制成本;管网特性识别阶段迅速,避免了大量测量和调试工作量;基于管网特性的识别,该方法能够较好地实现分布式变频水泵的控制。
Description
技术领域
本发明涉及热能工程技术领域,尤其涉及一种分布式变频水泵控制方法。
背景技术
集中供热系统的传统输配方式为热源处设置循环水泵驱动供、回水在整个城市一级供热管网中流动,用户处不在城市一级供热管网侧设置水泵,由于热源循环水泵扬程按整个管网的最不利环路压力损失配置,近端用户资用压力必然过大。为保证水力平衡而采取的节流措施无疑会带来输配能量的浪费。为解决这一问题,采用热源循环水泵与用户处增压水泵联合工作的分布式变频供热系统得到了广泛的应用。用户处增压水泵数量众多,各台水泵均为并联关系,其水力工况相互影响,给水泵的运行调节控制带来了较大困难。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊,而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题,提出了本发明。
因此,本发明解决的技术问题是:用户处增压水泵数量众多,各台水泵均为并联关系,其水力工况相互影响,给水泵的运行调节控制带来了较大困难的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:控制水泵频率f,获取网管流量需求G、供水总管压力值P1以及回水总管压力值P2;根据所述供水总管压力值P1和所述回水总管压力值P2,获取供、回水总管网压差H,得到所需数据[G,H];改变所述水泵频率f,获取多组数据[G,H];基于所述多组数据[G,H],并通过最小二乘法拟合得到管网性能曲线。
作为本发明所述的分布式变频水泵控制方法的一种优选方案,其中:所述供、回水总管网压差H包括,
H=P2-P1;
其中,H表示供、回水总管网压差,P1表示供水总管压力值,P2表示回水总管压力值。
作为本发明所述的分布式变频水泵控制方法的一种优选方案,其中:依次设定水泵频率f1=50Hz、f2=25Hz、f3=10Hz,并记录f1、f2、f3对应的流量需求G和供、回水总管网压差H,得到三组数据[G1,H1]、[G2,H2]、[G3,H3]。
作为本发明所述的分布式变频水泵控制方法的一种优选方案,其中:基于所述三组数据[G1,H1]、[G2,H2]、[G3,H3],得到方程组
求出a、b、c,
其中,a、b、c表示含泵管网阻力特性系数。
作为本发明所述的分布式变频水泵控制方法的一种优选方案,其中:基于所述网管流量需求G、供、回水总管网压差H和所述含泵管网阻力特性系数a、b、c,获取所述管网性能曲线,
作为本发明所述的分布式变频水泵控制方法的一种优选方案,其中:所述分布式变频水泵包括如下运行控制步骤,
作为本发明所述的分布式变频水泵控制方法的一种优选方案,其中:根据所述供水总管压力值P1和所述回水总管压力值P2,得到供、回水总管网压差H;
根据网管流量需求G和所述供、回水总管网压差H,计算得到水泵频率f;
将所述水泵频率f下发给变频器f,控制水泵运行。
作为本发明所述的分布式变频水泵控制方法的一种优选方案,其中:基于所述网管流量需求G和所述供、回水总管网压差H,获取所述水泵频率f包括,
其中,f表示水泵频率,H表示供、回水总管网压差,G表示管网流量,a、b、c表示含泵管网阻力特性系数。
本发明的有益效果:本发明提供的分布式变频水泵控制方法仅需要压力传感器和变频器,不会增加系统控制成本;管网特性识别阶段迅速,避免了大量测量和调试工作量;运行控制简单,直接给定了水泵频率。
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地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。其中:
图1为本发明一个实施例提供的一种分布式变频水泵控制方法的基本流程示意图;
图2为本发明一个实施例提供的一种分布式变频水泵控制方法的工作原理图;
图3为本发明一个实施例提供的一种分布式变频水泵控制方法和传统控制方法得到的流量控制结果图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明,显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明的保护的范围。
下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例,也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施例时,为便于说明,表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中,需要说明的是,术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定,术语“安装、相连、连接”应做广义理解,例如:可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接;同样可以是机械连接、电连接或直接连接,也可以通过中间媒介间接相连,也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1,为本发明的一个实施例,提供了一种分布式变频水泵控制方法,包括:
控制水泵频率f,获取网管流量需求G、供水总管压力值P1以及回水总管压力值P2。
根据供水总管压力值P1和回水总管压力值P2,获取供、回水总管网压差H,得到所需数据[G,H]。需要说明的是:
供、回水总管网压差H包括,
H=P2-P1;
其中,H表示供、回水总管网压差,P1表示供水总管压力值,P2表示回水总管压力值。
改变水泵频率f,获取多组数据[G,H]。需要说明的是:
依次设定水泵频率f1=50Hz、f2=25Hz、f3=10Hz,并记录f1、f2、f3对应的流量需求G和供、回水总管网压差H,得到三组数据[G1,H1]、[G2,H2]、[G3,H3]。
基于多组数据[G,H],并通过最小二乘法拟合得到管网性能曲线。需要说明的是:
基于三组数据[G1,H1]、[G2,H2]、[G3,H3],得到方程组
求出a、b、c,其中,a、b、c表示含泵管网阻力特性系数。
基于网管流量需求G、供、回水总管网压差H和含泵管网阻力特性系数a、b、c,获取管网性能曲线,
分布式变频水泵包括如下运行控制步骤,
根据供水总管压力值P1和回水总管压力值P2,得到供、回水总管网压差H。
根据网管流量需求G和供、回水总管网压差H,计算得到水泵频率f。需要说明的是:
基于网管流量需求G和供、回水总管网压差H,获取水泵频率f包括,
其中,f表示水泵频率,H表示供、回水总管网压差,G表示管网流量,a、b、c表示含泵管网阻力特性系数。
将水泵频率f下发给变频器f,控制水泵运行。
传统技术方法采用PID算法控制水泵的转速,导致管网流量波动大,达到稳定需要的时间长,本发明提供的分布式变频水泵控制方法仅需要压力传感器和变频器,不会增加系统控制成本;管网特性识别阶段迅速,避免了大量测量和调试工作量;运行控制简单,直接给定了水泵频率。
实施例2
参照图2~图3为本发明的第二个实施例,该实施例不同于第一个实施例的是,提供了一种分布式变频水泵控制方法的验证测试,为对本方法中采用的技术效果加以验证说明,本实施例采用传统技术方案与本发明方法进行对比测试,以科学论证的手段对比试验结果,以验证本方法所具有的真实效果。
传统的技术方案:不考虑含泵管网的水力特性,将水泵作为一个黑箱,采用PID算法控制水泵的转速,导致管网流量波动大,达到稳定需要的时间长。
本发明方案:根据含泵管网的水力特性,一次设定完成水泵的运行参数。
某集中供热系统含泵管网,经水力特性识别,得到含泵管网的水力特性方程为:
相应的频率控制方程为:
在正常流量范围内,10.2608H远小于G2,因此:
f=0.272G
如图2所示,本发明所提供的分布式变频水泵控制系统包括热源1、热源循环水泵2、用户换热系统3、分布式水泵4、供水压力传感器P1、回水压力传感器P2、流量计G、变频器f,其中,1、2、3、4为供热输配系统的主要设备,P1、P2、G、f为控制辅助设备。
本发明的工作过程为:
开启管网水泵4,记录三组流量和压差数据[G3,H3],得到含泵管网性能曲线;监测供水压力P1、回水压力P2,根据流量需求G确定水泵频率f,将f值下发给变频器f,完成水泵控制。
采用传统控制方法和本发明所提供的控制方法得到的流量控制结果如图3所示,其中,圆形表示传统PID调节的过程,三角形表示本发明的调节过程,从图中,我们能清晰地发现,传统PID调节过程中,压差反复跳变,调节结果较为分散,而本发明的调节过程则显得更为平稳迅速。
应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种分布式变频水泵控制方法,其特征在于,包括:
控制水泵频率f,获取网管流量需求G、供水总管压力值P1以及回水总管压力值P2;
根据所述供水总管压力值P1和所述回水总管压力值P2,获取供、回水总管网压差H,得到所需数据[G,H];
改变所述水泵频率f,获取多组数据[G,H];
基于所述多组数据[G,H],并通过最小二乘法拟合得到管网性能曲线。
2.如权利要求1所述的分布式变频水泵控制方法,其特征在于:所述供、回水总管网压差H包括,
H=P2-P1;
其中,H表示供、回水总管网压差,P1表示供水总管压力值,P2表示回水总管压力值。
3.如权利要求2所述的分布式变频水泵控制方法,其特征在于:依次设定水泵频率f1=50Hz、f2=25Hz、f3=10Hz,并记录f1、f2、f3对应的流量需求G和供、回水总管网压差H,得到三组数据[G1,H1]、[G2,H2]、[G3,H3]。
7.如权利要求1~6任一所述的分布式变频水泵控制方法,其特征在于:所述分布式变频水泵包括如下运行控制步骤,
根据所述供水总管压力值P1和所述回水总管压力值P2,得到供、回水总管网压差H;
根据网管流量需求G和所述供、回水总管网压差H,计算得到水泵频率f;
将所述水泵频率f下发给变频器f,控制水泵运行。
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