CN203742968U - 一种水泵运行能效在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种水泵运行能效在线监测装置，包括数据采集模块、上位机7、显示单元8及输入单元9，所述数据采集模块、显示单元及输入单元分别与上位机相连；所述数据采集模块包括第一压力传感器1、第二压力传感器3、电能检测仪2、流量计4及现场总线适配器5；该装置能够实时对每个水泵的运行工况进行在线监测，采用数字采集取样、图表显示、计算机自动处理，结果可靠性强、准确度高，有利于判断水泵装置的现场运行工况，及时发现水泵运行的异常情况，提高生产的安全可靠性。

Description

一种水泵运行能效在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种水泵运行能效在线监测装置。

背景技术

目前，泵类产品的耗电量占全国用电量的20%左右，因此水泵机组的高效运行对实现十二五规划中的节能减排指标具有重大意义。一般在水泵选型设计时，流量安全裕度取5～10%、扬程安全裕度取10～15%。而在实际工作中，设计人员往往在此基础上将安全裕度再次放大，有的高达30%，造成水泵机组严重偏离高效区运行，效率低，能耗大；其二，管道系统设计中系统阻力值均为理论计算，这也导致不能保证水泵机组实际运行时处于高效区运行。因此，经常出现水泵机组设计效率高、但运行效率偏低的情况，造成了巨大的能源浪费。

传统的水泵机组运行监测系统一般只限于电机的功率、电压、电流以及水泵的流量、压力等参数，仅用于机组的电量计量、保证机组安全运行并满足管路系统末端使用的工艺参数，不能直接反应水泵机组运行时的能效情况。授权公告号CN201475000U“灌溉泵站效能监测装置”的实用新型专利，首次提出了对泵站能效测量的概念，系统实时分析和显示问题，帮助操作人员正确操作泵站设备，提高系统的电能利用率。但该装置未监测泵站每台水泵机组的能效情况，只获得整个泵站的系统能效指标。当有不同型号水泵配套使用，尤其是配套有变频泵运行时，无法准确获得每台水泵机组的运行能效信息。且该装置只显示系统能效数据，未就单台水泵是否偏工况运行作出判断和提示。如典型偏工况一：水泵实际运行工况点基本符合水泵出厂测试的外特性曲线，但运行工况点效率已偏离了高效区；典型偏工况二：水泵机组长期运行后，由于汽蚀、磨损等原因导致水泵机械损失、容积损失及水力损失的增加，水泵实际运行的外特性曲线已严重偏离水泵出厂测试的外特性曲线，虽然仍处于高效区运行，但水泵运行效率已偏离原始设计效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种水泵运行能效在线监测装置，在线监测泵站每台水泵机组的运行参数，比对水泵实际运行效率与同流量条件下的设计效率的差值，对水泵偏离高效区运行或水泵运行的外特性曲线偏离水泵出厂测试的外特性曲线时给出判断并给出警示信号。

一种水泵运行能效在线监测装置，包括数据采集模块、上位机7、显示单元8及输入单元9，所述数据采集模块、显示单元及输入单元均与上位机相连；

所述数据采集模块包括第一压力传感器1、第二压力传感器3、电能检测仪2、流量计4及现场总线适配器5；

所述第一压力传感器1设置于水泵进水口，所述第二压力传感器3和流量计4均设置于水泵出水口，所述电能检测仪2与驱动水泵的电机相连；

所述第一压力传感器1、第二压力传感器3、电能检测仪2及流量计4均与现场总线适配器5相连，所述现场总线适配器经通信总线6与上位机通信连接。

所述数据采集模块至少包括一组。

所述电能检测仪2采用DTSD341电能检测仪。

有益效果

本实用新型提供了一种水泵运行能效在线监测装置，包括数据采集模块、上位机7、显示单元8及输入单元9，所述数据采集模块、显示单元及输入单元分别与上位机相连；所述数据采集模块包括第一压力传感器1、第二压力传感器3、电能检测仪2、流量计4及现场总线适配器5；该装置能够实时对每个水泵的运行工况进行在线监测，采用数字采集取样、图表显示、计算机自动处理，结果可靠性强、准确度高，有利于判断水泵装置的现场运行工况，及时发现水泵运行的异常情况，提高生产的安全可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

标号说明：1-第一压力传感器，2-电能检测仪，3-第二压力传感器，4-流量计，5-现场总线适配器，6-通信总线，7-上位机，8-显示单元，9-输入单元。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。

如图1所示，为本实用新型的结构示意图，一种水泵运行能效在线监测装置，包括数据采集模块、上位机7、显示单元8及输入单元9，所述数据采集模块、显示单元及输入单元分别与上位机相连；

所述数据采集模块包括第一压力传感器1、第二压力传感器3、电能检测仪2、流量计4及现场总线适配器5；

所述第一压力传感器1设置于水泵进水口，所述第二压力传感器3和流量计4均设置于水泵出水口，所述电能检测仪2与驱动水泵的电机相连；

所述第一压力传感器1、第二压力传感器3、电能检测仪2及流量计4均与现场总线适配器5相连，所述现场总线适配器经通信总线6与上位机通信相连。

本实例中，设有三组数据采集模块，分别与三个水泵相连。

现场总线适配器5将设置在水泵进口的第一压力传感器1、设置在水泵出水口压力传感器3、流量计4以及电机运行电能检测仪2采集的数据通过通信总线6传输至上位机7；

所述采集的数据包括水泵进出口压力、流量以及电机的电压、电流及功率因数。

将水泵出厂时的测试外特性曲线通过输入单元9输入至上位机7，将能效监测的结果在显示单元8显示。

根据电机运行时的电压U、电流I、功率因数效率η_电机计算水泵运行时的轴功率根据水泵进口压力P_进、出口压力P_出计算水泵扬程h=P_出-P_进，再根据体积流量q_v计算水泵的输出功率P_输出=ρgq_vh，则水泵的实际运行效率η=(P_输出/P_轴)×100%。

依据相关标准并参考水泵设计参数设定水泵运行高效区的最低效率参考值η_min，对运行工况点偏离水泵的出厂测试外特性曲线的大小设定误差参考值Δη。

水泵实际运行工况点AQ_A，H_A，P_A,η_A及水泵出厂测试时相同流量工况点A’Q_A，H_A’，P_A’,η_A’:

当水泵实际运行效率η_A与水泵出厂的测试效率η_A'的偏差程度小于Δη时，上位机提示“水泵运行未偏离测试曲线”；当水泵实际运行效率η_A与水泵出厂测试效率η_A'的偏差程度大于Δη时，上位机提示“水泵运行已偏离测试曲线，请检修”。

当水泵实际运行效率η_A大于η_min时，上位机提示“水泵运行在高效区”；当水泵实际运行效率η_A小于η_min，上位机提示“水泵运行已偏离高效区”。

水泵在转速为n_B时的实际运行工况点BQ_B，H_B，P_B,η_B，根据比例定律计算出额定转速为n时相似工况点B’Q_B，H_B’，P_B’，η_B’，绘制曲线H_B=KQ_B ²与水泵的出厂测试外特性Q-H曲线相交于H_B’，查找H_B’工况下的测试效率η_B’。

其中：

$\frac{Q_B}{Q_{B^{\′}}}=\frac{n_B}{n_{B^{\′}}}$

$\frac{H_B}{H_{B^{\′}}}={\left(\frac{n_B}{n_{B^{\′}}}\right)}^2$

$\frac{P_B}{P_{B^{\′}}}={\left(\frac{n_B}{n_{B^{\′}}}\right)}^3$

$K=\frac{H_{B^{\′}}}{{Q_{B^{\′}}}^2}$

当水泵实际运行效率η_B与水泵出厂测试效率η_B'的偏差程度小于Δη时，系统提示“水泵运行未偏离测试曲线”；当水泵实际运行效率η_B与水泵出厂测试效率η_B'的偏差程度大于Δη时，上位机提示“水泵运行已偏离测试曲线，请检修”。

当水泵实际运行效率η_B大于η_min时，上位机提示“水泵运行在高效区”；当水泵实际运行效率η_B小于η_min，上位机提示“水泵运行已偏离高效区”。

Claims (2)

1.一种水泵运行能效在线监测装置，其特征在于，包括数据采集模块、上位机(7)、显示单元(8)及输入单元(9)，所述数据采集模块、显示单元及输入单元均与上位机相连； 

所述数据采集模块包括第一压力传感器(1)、第二压力传感器(3)、电能检测仪(2)、流量计(4)及现场总线适配器(5)； 

所述第一压力传感器(1)设置于水泵进水口，所述第二压力传感器(3)和流量计(4)均设置于水泵出水口，所述电能检测仪(2)与驱动水泵的电机相连； 

所述第一压力传感器(1)、第二压力传感器(3)、电能检测仪(2)及流量计(4)均与现场总线适配器(5)相连，所述现场总线适配器经通信总线(6)与上位机通信连接； 

所述数据采集模块至少包括一组。 

2.根据权利要求1所述的水泵运行能效在线监测装置，其特征在于，所述电能检测仪(2)采用DTSD341电能检测仪。