CN1995857A - 给水泵控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明关于控制向热交换器给水的给水泵的给水压力的给水泵控制系统。在本发明中，根据供给至热交换器的水的温度和自热交换器回来的水的温度差(亦即往返温度差)调整给水泵的给水压力设定值。因而，可最佳地控制给水泵的给水压力。

Description

给水泵控制系统

技术领域

本发明是关于控制向热交换器给水的给水泵的运转的给水泵控制系统。

背景技术

图8表示在专利文献1公开的以往的给水泵控制系统例的功能方块图。一次给水泵1将来自回流集流管2的冷水或温水经由冷冻机或加热器3供给一次给水集流管4。

二次给水泵5自具备变频器6的一次给水集流管4供给第二给水集流管7冷水或温水。流量传感器8测量自第二给水集流管7经由控制用双向阀9和热交换器11供给回流集流管2的冷水或温水的流量。

差压传感器12测量第二给水集流管7和回流集流管2的冷水或温水的差压。台数控制器21自流量传感器8和差压传感器12的测量值向二次给水泵5输出运转台数指令，使变成最佳运转台数。

在以上的构造，利用二次给水泵5将一次给水泵1所制造的冷水或温水向二次侧使用点的热交换器11给水。借着因应于热交换器11的必要热交换量控制控制用双向阀9，二次侧循环水量变成变流量。

此时，利用流量传感器8检测循环水流量，自台数控制器21向二次给水泵5输出运转指令，使变成最佳运转台数。同时，利用差压传感器12检测第二给水集流管7和回流集流管2的差压后，向变频器6传送转速控制信号，使变成所预设的必要差压。

本压力控制的特征为，根据流量传感器8的测量信号，及根据外部输入信号或数据储存部的表选择系统整体的固定阻力K0、管路常数K1和K2、及依据摩擦损失水压计算式的常数n的数值后，计算给水压力设定值，对本设定值和差压传感器12所测量的差压测量值的偏差进行PID计算，操作该变频器的转速。

图9是对流量Q计算的给水压力P1的特性曲线图。由输出入运算部221执行的运算是依据下式。

P1＝K0+K1  Q+K2  Qn

在此，P1是二次泵的给水压力，K0是系统整体的固定阻力，K1是管路常数，K2是管路常数，Q是二次泵的给水流量，n是依据摩擦损失水压计算式的常数(一般为2)。

在加压给水泵控制系统，具体而言例如，在空调系统，冬季在早上，而夏季在午后发生负载的尖峰。另外，在有生产设备的情况，依据运转状态，发生依据负载变动的冷温水冷却水的流量变化。

因此，参数(K0、K1、K2、n)依据负载变动、负载型式，各有最佳值。选择为外部信号输入31的例如外气温度输入信号、生产设备电力用量输入信号、或在数据储存部225所储存的各种表的例如季节变动表、运转率变动表、负载变动表等，而取得这些参数。

利用这种手法，考虑外部的环境要因等，计算出和给水流量Q相称的最佳的压力，借着以本压力为目标操作泵的转速而按照所预侧的管路阻力特性进行压力变动运转的情况，自实际的管路阻力特性的变动范围取边界，设定本管路阻力特性。

图10是对特性变动范围考虑动作边界而设定的管路阻力特性曲线图，计算比变动范围稍高的压力设定值。

在和控制向热交换器给水的给水泵的运转的给水泵控制系统相关的传统技术文献上有如下所示者。

(专利文献1)特开2003-106731号公报

在传统系统的压力设定手法，具有如下所示的问题点。

(1)管路阻力特性的变动范围大于预测值，在变成比取图10的动作边界的特性上侧的情况，给水压力就不足。此时，无法供给热交换器水量充分的冷温水，无法得到必要的热交换功能。

(2)在泵的运转台数增加或减少的情况，因产生和流量相称的压力的能源数字式地增加或减少，产生对给水泵重新指示转速的需要。因而，至到达正确的压力为止费时，无法得到最佳的控制特性。

(3)在切换管路阻力特性的组的情况，其它的控制参数(PID、SV上下限值等)原封不动时，无法得到最佳的控制特性。

发明内容

因此，本发明的目的在于实现一种给水泵控制系统，其对管路阻力特性的变动或泵的运转台数变动可提供最佳的压力控制特性。

为了实现本发明的目的，提供了一种给水泵控制系统，按照依给水流量而定的管路阻力特性的大小，而控制向热交换器给水的给水泵的给水压力，其中具有设定值调整装置，根据为供给至该热交换器的水的温度和自热交换器回来的水的温度差的往返温度差，而调整对该给水泵设定的给水压力设定值。

本发明还提供一种给水泵控制系统，按照依给水流量而定的管路阻力特性的大小，而控制向热交换器给水的给水泵的给水压力，其中具有设定值调整装置，根据该给水泵的运转台数信息而调整该给水压力设定值。

本发明又提供一种给水泵控制系统，控制向热交换器给水的给水泵的运转，其中具备参数调整装置，在变更赋予该给水泵的给水压力设定值的函数的系数组时，调整对应于此一系数组的该压力调整装置的控制参数的组。

附图说明

图1表示应用本发明的给水泵控制系统的一实施形态的功能方块图。

图2表示根据往返温度差附加补偿量的另一实施形态的功能方块图。

图3表示根据往返温度差附加补偿量的又另一实施形态的功能方块图。

图4表示根据给水泵的运转台数附加补偿量的实施形态的功能方块图。

图5表示根据给水泵的运转台数附加补偿量的另一实施形态的功能方块图。

图6表示具备参数调整装置的实施形态的功能方块图。

图7是在参数调整装置的系数计算装置的表构造图。

图8表示在专利文献1公开的以往的给水泵控制系统例的功能方块图。

图9是对流量Q计算的给水压力P1的特性曲线图。

图10是对特性变动范围考虑动作边界而设定的管路阻力特性曲线图。

主要组件符号说明

1   一次给水泵

2   回流集流管

3   热源(冷温水产生器)

4   一次给水集流管

5   二次给水泵

6   变频器

7   第二给水集流管

8   流量传感器

9   控制用双向阀

11  热交换器

12  压力传感器

13  压力调整装置

14  设定值计算装置

21  台数控制器

22  二次泵控制器

23  监视器输入信号部

24  遥控通信装置

25  外部运转终端机

26  外部信号输入

31  外部信号输入

101 第一温度传感器

102 第二温度传感器

200 设定值调整装置

201 差分计算装置

202 判定值计算装置

203 补偿量计算装置

204 系数计算装置

205 补偿量计算装置

206 补偿量定时器

207 变动比率值计算装置

208 补偿量计算装置

221 输出入运算部

222 操作显示部

223 第一外部通信部

224 第二外部通信部

225 数据储存部

300 乘法装置

400 台数变动检测装置

500 参数调整装置

501 系数计算装置

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明。图1表示应用本发明的给水泵控制系统的一实施形态的功能方块图。对于和在图8所说明的传统系统相同的组件赋与相同的符号，并省略说明。以下，说明本发明的特征。

在图1，13是压力调整装置，输入压力传感器12的测量值P，依据对和压力设定值的偏差进行PID运算的输出操作二次给水泵5的变频器6。14是设定值计算装置，输入流量传感器8的测量值Q，将其作为变量，和传统系统一样地根据下式计算压力设定值P1。

P1＝K0+K1  Q+K2 Qn

101是测量第二给水集流管7的流体温度的第一温度传感器，T1是其温度测量值。102是测量回流集流管2的流体温度的第二温度传感器102，T2是其温度测量值。

虚线的方块200是设定值调整装置，计算出对设定值计算装置14的压力设定值P1附加的补偿量K。300是乘法装置，输入压力设定值P1及补偿量K后，根据下式计算出压力调整装置13的压力设定值P2。

P2＝(1+K)×P1

在设定值调整装置200，201是差分计算装置，输入第一温度传感器101的测量值T1及第二温度传感器102的测量值T2后，计算出为其差值的往返温度差ΔT。

202是判定值计算装置，输入往返温度差ΔT、温度差上限设定值ΔTU、温度差下限设定值ΔTL后，按照如下的条件计算出判定值E。

若|ΔT|＞ΔTU，则E＝1

若|ΔT|＜ΔTL，则E＝-1

除此以外，E＝0

203是补偿量计算装置，输入判定值E、补偿量设定值K0、补偿量设定值K1后，按照如下的条件计算出补偿量K。

若E＝1，则K＝K0

若E＝-1，则K＝K1

除此以外，K＝0

在设计建筑物时设定往返温度差ΔT。在温度差远小于往返温度差ΔT的情况，大多是泵的送出压力过高的情况。在此情况，加上负的补偿量K1，以节省能源。一样地，在温度差过大的情况，有压力过低的情况。在此情况，加上正的补偿量K0，以防止压力不足，提高控制特性。

图2表示根据往返温度差ΔT附加补偿量的另一实施形态的功能方块图。说明和图1的差异，判定值计算装置202输入往返温度差ΔT及温度差的设计值后，根据下式计算出判定值E。

E＝|ΔT|-ΔTS

补偿量计算装置203具有表，根据判定值E的极性及大小，按照如下的条件参照表自出补偿量K。

若E＜-2，则K＝-0.2

若-2＜E＜2，则K＝0

若E＜2，则K＝0.2

在本实施形态，借着比较所测量的往返温度差ΔT和往返温度差的设计值ΔTS后，调整附加的补偿量，而适当地调整泵的送出压力，以提高控制性。

图3表示根据往返温度差ΔT附加补偿量的另外的实施形态的功能方块图。虽然在图2的实施形态，借着比较所测量的往返温度差ΔT和往返温度差的设计值ΔTS后，调整附加的补偿量，但是在本实施形态，不是变更补偿量，而是变更在设定值计算装置14进行函数运算的系数K0、K1、K2、n的组，根据温度差变更管路阻力的型式。

204是系数计算装置，具有预先设定系数K0、K1、K2、n的组的表，根据所输入的判定值E的值自本表读出系数的组后，交给设定值计算装置14，变更管路阻力的型式。

图4表示设置根据给水泵的运转台数计算出附加于给水压力设定值的补偿量的设定值调整装置的实施形态的方块图。21是台数控制器，是和图8的传统系统相同的功能。

400是台数变动检测装置，自在二次给水泵5所设置的极限开关装置(图上未示)取得泵起动信息后，向设定值调整装置200传送台数变动信号M。

205是在设定值调整装置200所设置的补偿量计算装置，具备表装置，若台数变动信号M是增加的信号，在补偿量K的值上读出-0.1，而若是减少的信号，在补偿量K的值上读出+0.2后，向乘法装置300输出。

206是补偿量定时器，在给水泵的运转台数变动后，经过指定的时间后输出补偿量K。

图5表示根据给水泵的运转台数计算出附加于给水压力设定值的补偿量的另一实施形态的功能方块图。和图4的实施形态相比的特征点在于，台数变动检测装置400根据给水泵的运转台数的变动比率值及灵敏度系数值，计算出附加于该给水压力设定值的补偿量的构造。

在设定值调整装置200，207是变动比率值计算装置，计算出台数变动信号M的变动前和变动后的台数变化的百分比R。208是补偿量计算装置，输入百分比R和所设定的灵敏度系数α后，向乘法装置300输出用K＝α×R所计算出的补偿量K。

补偿量定时器206的功能和图4一样，在给水泵的运转台数变动后，经过指定的时间后输出补偿量K。

在图4、图5的实施形态，在给水泵的台数增加时，可防止过大的压力作用，而且防止在泵减少段数时变成压力不足。

虽然在图4的实施形态，不考虑变动前的台数和变动后的台数，若增加一律加上补偿量XX％，而若减少一律加上补偿量YY％，但是在4台减为3台的情况，压力需要增为4/3倍，而在2台减为1台的情况，压力需要增为2/1倍。

在图5的实施形态，借着使用变动前和变动后的台数，对变动前台数/变动后台数的百分比R乘以所指定的系数α，仅在利用定时器所指定的时间，具有对压力设定值附加补偿量K的功能，实现更高级的控制性。

图6表示具备和图1至图5的设定值调整装置相异的参数调整装置500的实施形态的功能方块图。虽然在传统系统，具有变更供给至给水泵的给水压力设定值的函数的系数K0、K1、K2、n的组的功能，但是在本发明在变更系数组时，追加将对应于本系数组的该压力调整装置的PID控制参数的组调整成最佳值的功能。另外，追加因应于需要调整给水泵的转速的上限值SH及下限值SL的组的功能。

501是具备表装置的系数计算装置，在各季节变更的函数的系数组追加PID参数及SH、SL的组，将其作成表，根据来自本表的读出信息，一起变更设定值计算装置14的函数运算系数的组及压力调整装置13的PID控制参数、SH、SL的组。图7是系数计算装置501的表构造图。

虽然图1至图6的实施形态，压力传感器12表示测量第二给水集流管7的给水压力的绝对压力传感器的形态，但是如在传统系统采用的测量第二给水集流管7和回流集流管2之间的差压的差压传感器，利用本发明所得到的效果亦相同。

自如以上所说明得知，若依据本发明，具有如下的效果。

(1)借着根据为供给至热交换器的水的温度和自热交换器回来的水的温度差的往返温度差调整给水压力设定值的补偿量或函数运算的系数，对管路阻力特性的变动或泵的运转台数变动等扰乱可提高压力控制特性。

(2)借着根据给水泵的运转台数的变动或变动比率值计算出附加于给水压力设定值的补偿量，对管路阻力特性的变动或泵的运转台数变动等扰乱可提高压力控制特性。

(3)在变更供给给水压力设定值的函数的系数组时，借着对应于本系数组的压力调整装置的控制参数的组或对应于本参数的组计算出给水泵的转速的上限值及下限值，对管路阻力特性的变动或泵的运转台数变动等扰乱可提高压力控制特性。

Claims (12)

1.一种给水泵控制系统，按照依给水流量而定的管路阻力特性的大小，而控制向热交换器给水的给水泵的给水压力，其特征为：

具有设定值调整装置，根据为供给至该热交换器的水的温度和自热交换器回来的水的温度差的往返温度差，而调整对该给水泵设定的给水压力设定值。

2.根据权利要求1所述的给水泵控制系统，其特征为：

该设定值调整装置根据该往返温度差及往返温度差的上限值和下限值，计算出附加于该给水压力设定值的补偿量。

3.根据权利要求1所述的给水泵控制系统，其特征为：

该设定值调整装置根据该往返温度差及往返温度差的设计值，计算出附加于该给水压力设定值的补偿量。

4.根据权利要求1所述的给水泵控制系统，其特征为：

该设定值调整装置根据该往返温度差及往返温度差的设计值，计算出赋予该给水压力设定值的函数的系数。

5.一种给水泵控制系统，按照依给水流量而定的管路阻力特性的大小，而控制向热交换器给水的给水泵的给水压力，其特征为：

具有设定值调整装置，根据该给水泵的运转台数信息而调整该给水压力设定值。

6.根据权利要求5所述的给水泵控制系统，其特征为：

该设定值调整装置根据该给水泵的运转台数变动，计算出附加于该给水压力设定值的补偿量。

7.根据权利要求5所述的给水泵控制系统，其特征为：

该设定值调整装置根据该给水泵的运转台数的变动比率值及灵敏度系数值，而计算出附加于该给水压力设定值的补偿量。

8.根据权利要求6或7所述的给水泵控制系统，其特征为：

该设定值调整装置具备补偿量定时器，在该给水泵的运转台数变动后，经过指定的时间后输出该补偿量。

9.一种给水泵控制系统，控制向热交换器给水的给水泵的运转，其特征为：

具备参数调整装置，在变更赋予该给水泵的给水压力设定值的函数的系数组时，调整对应于此一系数组的该压力调整装置的控制参数的组。

10.根据权利要求9所述的给水泵控制系统，其特征为：

该参数调整装置对应于该压力调整装置的控制参数的组，而计算该给水泵的转速的上限值和下限值的组。

11.根据权利要求1、5、9中任一所述的给水泵控制系统，其特征为：

该压力调整装置输入向该热交换器给水的集流管的压力的测量值。

12.根据权利要求1、5、9中任一所述的给水泵控制系统，其特征为：

该压力调整装置输入向该热交换器给水的集流管的压力和自热交换器回来的水的压力的差压的测量值。

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