TWI425148B - 變頻泵浦控制裝置及其方法 - Google Patents

Description

變頻泵浦控制裝置及其方法

本發明是有關於一種泵浦控制技術，且特別是有關於一種變頻式泵浦的控制裝置及其方法。

無論是家庭及工業廠房，泵浦系統皆是重要設施之一。泵浦(pump)可利用機械能在管路系統中移動水等流體，即是對流體作功的機械設備，藉以提供使用者所需的水量。由於管路裝置的用水量會隨用途及時間不同而改變，因此如何達到用水量要求並兼顧節能省電的功效，便是現今泵浦控制技術所欲達成的目的。

圖1是一種泵浦系統100的示意圖，如圖1所示，流體(例如水)將會透過泵浦馬達110獲得能量，並經由傳輸管路120提供至多個管路裝置130中以供使用。在此將泵浦馬達110供應的能量稱作揚程(Head,簡寫H)，亦即每單位重量的液體獲得之機械能增高量。在開放式管路，傳輸管線120末端的流體可被導引至他處以進行廢水或廢棄物處理。此外，流體亦可能在密閉式管路中經由回流管線160導引回泵浦馬達110繼續進行流體循環。

在以往的變頻泵浦控制技術中，最常見者便是在傳輸管路120的末端增設末端壓力感測器140，並驅動變頻器115來調整泵浦馬達110的轉速，以使末端壓力感測器140的水壓讀數大於且接近一預設水壓值，讓每個管路裝置130皆能獲得充足的水壓，藉以省電且兼具充足水壓的提供。

由於傳輸管路的管路阻抗曲線會隨管路形狀路徑、閥門150的開啟程度及泵浦馬達的出水流量等參數而改變，因此預設水壓值亦需利用許多因素來進行判斷。然而，多數的泵浦控制技術僅以固定的預設水壓值作為參考，而無考慮其他因素來進行泵浦馬達110的變頻調整，因此仍有部分能源浪費而無法達到最佳節能效果。

本發明提供一種變頻泵浦控制裝置，其可量測並分析不同時間點的用水模式及管路阻抗曲線，藉以控制泵浦馬達位在最佳節能效果的轉速及工作條件中。

另一方面，本發明提供一種變頻泵浦控制方法，其可量測並分析不同時間點的用水模式及管路阻抗曲線，藉以控制泵浦馬達位在最佳節能效果的轉速及工作條件中。

本發明提出一種變頻泵浦控制裝置，其適用於具有泵浦馬達的泵浦系統中。變頻泵浦控制裝置包括有量測模組及變頻控制模組。量測模組可測量泵浦系統的流量及泵浦馬達的輸出揚程，並輸出流量信號及輸出揚程信號。變頻控制模組則接收上述流量信號及輸出揚程信號，藉以計算取得在不同時間點上的N個用水模式(N為正整數)，且利用上述用水模式、負載線及泵浦馬達的性能資訊來調整泵浦馬達的轉速。

從另一角度來看，本發明提出一種變頻泵浦控制方法，適用於具有一泵浦馬達的一泵浦系統。此變頻泵浦控制方法包括下列步驟：測量泵浦系統的流量及泵浦馬達的輸出揚程。並且，依據上述流量及輸出揚程以計算取得不同時間點之N個用水模式(N為正整數)。以及，利用上述用水模式、負載線及泵浦馬達的性能資訊來調整泵浦馬達的轉速。

基於上述，本發明實施例的變頻泵浦控制裝置先使泵浦馬達對流體固定輸出一初始揚程值，並在每個用水模式的時間點中量測幫浦系統的流量，以計算出每個用水模式對應的管線阻抗曲線。接著，利用負載線與管線阻抗曲線所取得的諸多運作點來調整泵浦馬達運轉在最佳節能效果的轉速與工作條件中。

此外，本實施例亦可進一步量測泵浦系統的電力消耗狀況，可藉此計算出使用此裝置後獲得的節能效益。藉此，本發明實施例充份運用管路阻抗曲線在不同負載及時間條件下會變動的特性，並藉以進行節能。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

現將詳細參考本發明之示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例之實例。另外，凡可能之處，在圖式及實施方式中使用相同標號的元件/構件/符號代表相同或類似部分。

由於難以實際量測管路內的阻抗曲線，因此一般泵浦控制技術通常使用固定參考值(例如固定末端水壓值)，因而忽略了管路阻抗會隨管路形狀、磨擦係數、管路裝置數量或閥門等因素而隨之變動。於此，本發明實施例便可針對不同的使用時間及管路裝置以手動或自動方式學習每個用水模式的管路阻抗曲線，藉以驅動變頻器來調整泵浦馬達的轉速，使其位於最佳節能效果的用水模式及工作條件中。

如圖2所示，圖2是根據本發明一實施例所述之變頻泵浦控制裝置200的方塊圖。變頻泵浦控制裝置200包括量測模組210及其裝置的主體250。量測模組210用以測量泵浦系統的諸多讀數，其包括有流量感測器215、壓差感測器220、電功率感測器230及溫度感測器235等，藉以讀取本實施例所需之相關參數。於本實施例中，上述感測器的裝設位置則可參考圖3，圖3是將圖2之變頻泵浦控制裝置200架設於泵浦系統300的示意圖。

如圖2及圖3所示，流量感測器215可裝設於泵浦系統的傳輸管線120中，以測量泵浦馬達110的輸出流量並產生流量信號SQ。壓差感測器320則裝設於泵浦馬達110的輸出管線及輸入管線處，使其可量測泵浦馬達110出入管線之間的壓力差，進而得知泵浦馬達110給予流體的能量(亦即得知泵浦馬達110給予流體的揚程值)，從而產生輸出揚程信號SH。電功率感測器230裝設於泵浦馬達110的電源供應端，以測量泵浦馬達110的消耗電功率而產生電功率信號SPP。於其他實施例中，溫度感測器235(未繪示)則可裝設於管線內及泵浦馬達110上並產生溫度信號ST，藉以得知泵浦馬達110是否消耗多餘熱能在流體，以作為判斷節能之依據。

於本實施例中，量測模組210可以更包括有末端壓力感測器225。末端壓力感測器225裝設於傳輸管線120的最末端，藉以得知管線最末端的水壓關係而產生末端壓力信號SPE。在此特別注意的是，符合本發明的另一實施例中可以不需裝設末端壓力感測器225，而可藉由泵浦系統所需的用水量及泵浦馬達所產生的流量值來作為變頻泵浦控制方法的判斷依據。

請繼續參考圖2，變頻泵浦控制裝置200的主體250中則包含有信號擷取模組260、變頻控制模組270、信號輸出介面280及人機介面290。信號擷取模組260接收上述感測器所產生的類比信號(例如本實施例的流量信號SQ、輸出揚程信號SH、末端壓力信號SPE、電功率信號SPP及溫度信號ST)並將其轉換為數位信號SD，並將這些數位信號傳輸至變頻控制模組270。

變頻控制模組270耦接至量測模組210並接收數位信號SD。於本實施例中，變頻控制模組270可利用數位信號處理器(DSP)或單晶片系統晶片來實現，其利用韌體方式執行泵浦馬達220的變頻泵浦控制方法。詳言之，變頻控制模組270藉由其中的控制單元272、記憶單元274配合時鐘單元276所顯示的時間參數以依據上述量測資訊計算取得不同時間點的N個用水模式(N為正整數)，並利用上述分析資訊來產生轉速信號S_RS ，並依據信號輸出介面280將轉速信號S_RS 轉換輸出至變頻器115，從而調整泵浦馬達110的轉速。

其中，記憶單元274亦可配合控制單元272以儲存量測模組210在不同時間、不同管路阻抗下的數據資料，及量測期間的用水模式資料，以提供控制單元272執行變頻泵浦控制方法的依據。然而，應用本實施例者亦可依其設計需求將變頻馬達控制方法以硬體或軟體方式實現，本發明不限制於此。

由於本實施例的變頻泵浦控制方法中有部分參數可讓使用者自行設定，讓節能效果能夠更為顯著(亦可使用內建於變頻控制模組270中記憶單元274的預設參數)，因此變頻泵浦控制裝置200亦包括有人機介面290，讓使用者設定或選擇上述用水模式的時間點及相關參數(例如泵浦馬達110的性能資訊、管路高度差值、泵浦馬達110的負載線等)，並可將用水模式比對泵浦馬達的性能資訊來加以進行輸出或顯示。藉此，人機介面290可為觸控螢幕、鍵盤、滑鼠、顯示螢幕或通用序列匯流排(USB)介面等等，本發明並不限制於此。

在此詳細說明對於泵浦系統的變頻泵浦控制方法，請以圖4配合圖2作為參考，圖4是根據本發明一實施例所述之變頻泵浦控制方法的流程圖。在步驟S410中，使用者先行利用人機介面290對變頻泵浦控制裝置200設定本方法所需之相關參數，諸如：用水模式的時間點、初始揚程值H₀ 、負載揚程值H_R 、管路高度差值C₀ 及泵浦馬達110的性能資訊(例如圖5繪示之泵浦馬達性能曲線L₁ ~L₄ 的揚程-流量圖等)，上述未說明的參數將會於下列步驟提及時一併說明之。

接著，變頻泵浦控制裝置200便利用量測模組210取得的相關讀數來建立起各個用水模式及其管線阻抗曲線。本實施例以四個用水模式M₁ ~M₄ 作為舉例，而每個用水模式亦對應不同的時間點T₁ ~T₄ 。此處所指的時間點T₁ ~T₄ 可為使用者自訂(例如早上、中午及晚上，或是春夏秋冬等用水模式的時間區段)，或是變頻泵浦控制裝置200利用人機介面290顯示出實際的用水分布(例如在揚程-流量圖上顯示經由統計得出的數據)後，使用者依據這些數據所呈現不同的分布群組來區別出數個代表性的用水模式及其管線的真實阻抗特性。熟悉此技術領與者應可理解，用水模式可依據使用者需求來進一步調整其設定方式與用水模式的數量，本發明不應限制於此。

藉此，於步驟S420中，變頻控制模組270調整泵浦馬達110的轉速以使泵浦馬達110在不同時間點T₁ ~T₄ 上皆輸出固定的初始揚程值H₀ (初始揚程值H₀ 可為使用者自訂)，並從量測模組210獲得多筆資訊，且運用已知之數值運算法(例如方均根法)統計得出四個初始流量值QI₁ ~QI₄ 。如圖6所示，圖6繪示用水模式M₁ ~M₄ 之管線阻抗曲線S₁ ~S₄ 的揚程-流量圖。其中，圖6的縱軸代表泵浦馬達的輸出揚程，而其橫軸則代表泵浦系統中管線的流量。管路高度差值C₀ 為傳輸管路與泵浦馬達在架設時的高度差異(使用者可自行定義)，而初始揚程值H₀ 與四個初始流量值QI₁ ~QI₄ 定義出泵浦馬達的四個初始運作點PI₁ ~PI₄ 。

於步驟S430中，變頻控制模組270便依據初始揚程值H₀ 、初始流量值QI_i 及管路高度差值C₀ ，配合管線阻抗曲線的方程式(1)(如下所示)以計算出每個用水模式M_i 中管線阻抗曲線S_i 的磨擦係數C_i (i為正整數且1≦i≦4)。

H ₀ =C ₀ +C _i ×QI _i ² ......(1)

藉此，便可在揚程-流量平面上繪示出管線阻抗曲線S_i ，如圖6所示。於其他實施例中，變頻控制模組270亦可利用步驟S420獲得的多筆資訊在步驟S430中計算出多筆磨擦係數C_i ，再利用數值運算法以統計出合適的管線阻抗曲線S_i 。

在取得管線阻抗曲線S₁ ~S₄ 後，變頻控制模組270便可依據用水模式M₁ ~M₄ 的管路阻抗曲線S₁ ~S₄ 、負載線LR及泵浦馬達的性能資訊來調整泵浦馬達的轉速。詳言之，在本實施例的步驟S450中，變頻控制模組270將負載揚程值H_R 標示在揚程-流量圖的縱軸上(如圖7所示，圖7繪示管線阻抗曲線S₁ ~S₄ 、負載線LR及最低運作點PL₁ ~PL₄ 的揚程-流量圖)，並與第4個初始運作點PI₄ 相連以決定出負載線LR。在此特別說明的是，變頻控制模組250可依據初始揚程值H₀ 來自動設定負載揚程值H_R (例如將負載揚程值H_R 自動設定為初始揚程值H₀ 的50%，但不限制於此)，或是將負載揚程值H_R 由使用者自行設定。負載揚程值H_R 必須大於管路高度差值C₀ ，藉以滿足泵浦系統對於流體的最低需求。

於步驟S450中，變頻控制模組270依據負載線LR與管路阻抗曲線S₁ ~S₄ 的四個交點以定義出4個負載運作點PR₁ ~PR₄ ，其分別位於管路阻抗曲線S₁ ~S₄ 上。基於上述，負載運作點PR₄ 及初始運作點PI₄ 表示為同一運作點。接著進入步驟S460，本實施例可依據末端壓力感測器225的末端壓力讀數及泵浦系統所需的末端揚程需求值來進行泵浦馬達的轉速調整(步驟S470~S480)，或是依據泵浦系統所需的用水量及流量的比較來進行泵浦馬達的轉速調整(步驟S490)。

當泵浦系統具有末端壓力感測器225時，便由步驟S460進入步驟S470，變頻控制模組270依據先前記錄的末端壓力資訊進行統計分析，藉以取得用水模式M₁ ~M₄ 的最低揚程值HL₁ ~HL₄ (未繪示)及其對應的最低運作點PL₁ ~PL₄ (如圖7所示)，其分別位於管線阻抗曲線S₁ ~S₄ 上。由於最低運作點PL₁ ~PL₄ 為泵浦系統在各個用水模式M₁ ~M₄ 的最低需求，因此若負載運作點PRi的揚程值小於最低運作點PL_i 時，便以最低運作點PL_i 取代負載運作點PR_i 來進行步驟S480的判斷流程。

步驟S480便將末端壓力感測器225所測得之末端揚程值的讀數與泵浦系統所需的末端揚程需求值進行比較，藉以利用管路阻抗曲線S₁ ~S₄ 、負載線LR及泵浦馬達的性能資訊來調整泵浦馬達的轉速，其詳細流程如圖8所示，圖8為圖4之步驟S480的流程圖。首先於步驟S810中，變頻控制模組270利用轉速信號S_RS 來調整泵浦馬達的轉速，藉以使運作點PC位於管線阻抗曲線Si上。

接著進入步驟S820，當末端揚程值讀數低於末端揚程需求值(步驟S820進入步驟S860)，表示需提升泵浦馬達的轉速以供應其末端壓力需求。並且，當運作點PC的揚程值H_PC 亦低於初始揚程值H₀ 時(步驟S860進入步驟S870)，表示運作點PC尚位於用水模式M_i 中，便沿著管線阻抗曲線S_i 來調升運作點PC。

而當末端揚程值讀數低於末端揚程需求值(步驟S820進入步驟S860)但是運作點PC的揚程值H_PC 高於初始揚程值H₀ 後(步驟S860進入步驟S880)，表示用水模式M_i 已不符合泵浦馬達的運作需求，因此便將運作點PC移至下一個用水模式M_(i+1) 的負載運作點PR_(i+1) ，並沿其管線阻抗曲線S_(i+1) 來調升運作點PC，直到調整至初始運作點PI₄ 為止。

相對地，當末端揚程值讀數高於末端揚程需求值(步驟S820進入步驟S830)，表示需降低泵浦馬達的轉速以節省能源消耗。並且，當運作點PC的揚程值H_PC 亦高於負載運作點PR_i 的揚程值HR_i 時(步驟S830進入步驟S840)，表示運作點PC位於用水模式M_i 中，便沿著管線阻抗曲線S_i 來調降運作點PC。

而當末端揚程值讀數高於末端揚程需求值(步驟S820進入步驟S830)但是運作點PC的揚程值H_PC 低於負載運作點PR_i 的揚程值HR_i 後(步驟S830進入步驟S850)，表示用水模式M_i 已不符合泵浦馬達的節能效果，因此便將運作點PC移至上一個用水模式M_(i-1) 的初始運作點PI_(i-1) ，並且沿其管線阻抗曲線S_(i-1) 來調降運作點PC，直到調整至第1個負載運作點PR₁ 為止。

在此舉例說明之，假設運作點PC位於管線阻抗曲線S2上(如圖9所示，圖9繪示管線阻抗曲線S₁ ~S₄ 、負載線LR及運作點PC的揚程-流量圖)，而此時末端揚程值的讀數高於末端揚程需求值(需降低泵浦馬達的轉速)且運作點PC的揚程值H_PC 高於負載運作點PR₂ 的揚程值HR₂ ，變頻控制模組270沿著管線阻抗曲線S₂ 往下調整泵浦馬達的運作點PC。若運作點PC碰到負載運作點PR₂ 時(亦即運作點PC的揚程值H_PC 低於負載運作點PR₂ 的揚程值HR₂ )，便調整泵浦馬達的運作點PC至上一個用水模式M₁ 的初始運作點PI₁ ，藉以繼續沿管線阻抗曲線S₁ 往下調整，直到末端揚程值的讀數等於末端揚程需求值，或是到達負載運作點PR₁ 為止。

另一方面，如果末端揚程值的讀數低於末端揚程需求值(需提升泵浦馬達的轉速)且運作點PC的揚程值H_PC 亦低於初始揚程值H₀ 的時候，變頻控制模組270沿著管線阻抗曲線S₂ 往上調整泵浦馬達的運作點PC。若運作點PC碰到初始運作點PI₂ 時(亦即運作點PC的揚程值H_PC 高於初始揚程值H₀ )，便調整泵浦馬達的運作點PC至下一個用水模式M₂ 的負載運作點PR₃ ，藉以繼續沿管線阻抗曲線S₃ 往上調整，直到末端揚程值的讀數等於末端揚程需求值，或是到達初始運作點PI₄ 為止。

請繼續參考圖4，當泵浦系統並無端壓力感測器225時，則由步驟S460進入步驟S490，藉以依據泵浦系統用水量及運作點PC的流量值Q_PC 進行比較(如圖9所示，其中運作點PC位於管線阻抗曲線S2上，亦即i等於2)，藉以調整泵浦馬達的轉速。詳言之，步驟S490的詳細流程請參照圖10，圖10為圖4之步驟S490的流程圖。圖8與圖10的不同之處在於，圖10的步驟S1020為判斷運作點PC的流量值Q_PC 是否大於泵浦系統的所需用水量。當運作點PC的流量值Q_PC 大於泵浦系統的所需用水量時，則表示需降低泵浦馬達的轉速以節省能源消耗，便進入步驟S1030至步驟S1050以依據運作點PC的流量值Q_PC 是否高於負載運作點PR_i 的流量值QR_i 作為調整依據。

另一方面，當運作點PC的流量值Q_PC 小於泵浦系統的所需用水量時，則表示需提高泵浦馬達的轉速以符合用水量需求，便進入步驟S1060至步驟S1080，以依據運作點PC的流量值Q_PC 是否低於初始流量值QI_i 作為調整依據。圖10之步驟S1030至步驟S1080的致動流程與步驟與圖8之步驟S830至步驟S880相類似，其差異僅在於圖10以幫浦系統的流量作為判斷依據，而圖8則為利用幫浦系統的末端壓力作為判斷依據，熟悉此技術領域者應可由圖8及上述說明而類推至圖10的流程致動方式，在此不再贅述。

彙整上述內容，本發明實施例針對泵浦系統中管路阻抗的變動性，利用變頻控制模組將量測數據進行分析處理，進一步計算其管路的狀態，以作為調整泵浦馬達轉速的依據，藉以達到最佳節能目標。除此以外，變頻泵浦控制裝置200亦可依據電功率感測器230的電功率讀數及揚程-流量圖的面積來計算出泵浦馬達的輸出流量功率，進一步顯示在不同時間下的消耗電功率與流量功率的相關資訊以及節能效益資訊。

綜上所述，本發明實施例的變頻泵浦控制裝置200先使泵浦馬達110對流體固定輸出初始揚程值H₀ ，並在每個用水模式M_i 的時間點中量測幫浦系統的流量，以計算出每個用水模式M_i 對應的管線阻抗曲線S_i 。接著，利用負載線LR與管線阻抗曲線S_i 所取得的諸多運作點，以調整泵浦馬達運轉在最佳節能效果的轉速與工作條件中。

此外，本實施例亦可進一步量測泵浦系統的電力消耗狀況，可藉此計算出使用此裝置後獲得的節能效益。藉此，本發明實施例充份運用管路阻抗曲線S_i 在不同負載及時間條件下會變動的特性，藉以達成節能效果。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、300．．．泵浦系統

110．．．泵浦馬達

115．．．變頻器

120．．．傳輸管路

130．．．管路裝置

140、225．．．末端壓力感測器

150．．．閥門

160．．．回流管路

200．．．變頻泵浦控制裝置

210．．．量測模組

215．．．流量感測器

220．．．壓差感測器

230．．．電功率感測器

235．．．溫度感測器

250．．．變頻泵浦控制裝置的主體

260．．．信號擷取模組

270．．．變頻控制模組

272．．．控制單元

274．．．記憶單元

276．．．時鐘單元

280．．．信號輸出介面

290．．．人機介面

C₀ ．．．管路高度差值

H₀ ．．．初始揚程值

H_R ．．．負載揚程值

L₁ ~L₄ ．．．泵浦馬達的性能曲線

S₁ ~S₄ ．．．管線阻抗曲線

PI₁ ~PI₄ ．．．初始運作點

PR₁ ~PR₄ ．．．負載運作點

PL₁ ~PL₄ ．．．最低運作點

PC．．．運作點

H_PC ．．．運作點的揚程值

Q_PC ．．．運作點的流量值

QI₁ ~QI₄ ．．．初始流量值

HR₁ ~HR₃ ．．．負載運作點的揚程值

QR₁ ~QR₄ ．．．負載運作點的流量值

SQ．．．流量信號

SH．．．輸出揚程信號

SPE．．．末端壓力信號

SPP．．．電功率信號

ST．．．溫度信號

SD．．．數位信號

S_RS ．．．轉速信號

S410~S490、S810~880、S1020~S1080．．．步驟

圖1是一種泵浦系統的示意圖。

圖2是根據本發明一實施例所述之變頻泵浦控制裝置的方塊圖。

圖3是將圖2之變頻泵浦控制裝置架設於泵浦系統的示意圖。

圖4是根據本發明一實施例所述之變頻泵浦控制方法的流程圖。

圖5繪示泵浦馬達性能曲線的揚程-流量圖。

圖6繪示用水模式之管線阻抗曲線的揚程-流量圖。

圖7繪示管線阻抗曲線、負載線及最低運作點的揚程-流量圖。

圖8為圖4之步驟S480的流程圖。

圖9繪示管線阻抗曲線、負載線及運作點的揚程-流量圖。

圖10為圖4之步驟S490的流程圖。

200．．．變頻泵浦控制裝置

210．．．量測模組

215．．．流量感測器

220．．．壓差感測器

225．．．末端壓力感測器

230．．．電功率感測器

235．．．溫度感測器

250．．．變頻泵浦控制裝置的主體

260．．．信號擷取模組

270．．．變頻控制模組

272．．．控制單元

274．．．記憶單元

276．．．時鐘單元

280．．．信號輸出介面

290．．．人機介面

SQ．．．流量信號

SH．．．輸出揚程信號

SPE．．．末端壓力信號

SPP．．．電功率信號

ST．．．溫度信號

SD．．．數位信號

S_RS ．．．轉速信號

Claims (23)

1. 一種變頻泵浦控制裝置，適用於具有一泵浦馬達的一泵浦系統，該變頻泵浦控制裝置包括：一量測模組，測量該泵浦系統的一流量及該泵浦馬達的一輸出揚程以輸出一流量信號及一輸出揚程信號；以及一變頻控制模組，耦接至該量測模組，接收該流量信號及該輸出揚程信號以計算取得不同時間點之N個用水模式，並利用該些用水模式、一負載線及該泵浦馬達的一性能資訊來調整該泵浦馬達的一轉速，其中N為正整數。
2. 如申請專利範圍第1項所述之變頻泵浦控制裝置，其中該變頻控制模組調整該泵浦馬達的該轉速以使該輸出揚程固定為一初始揚程值，藉以在N個用水模式中分別取得N個初始流量值及對應之N個初始運作點，並利用該初始揚程、第i個初始流量值及一管路高度差值計算產生第i個管線阻抗曲線，其中i為正整數且1≦i≦N，且第i個初始運作點位於第i個管線阻抗曲線上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之變頻泵浦控制裝置，其中該變頻控制模組利用一負載揚程值及第N個初始運作點以決定出該負載線，且該負載線與N個管線阻抗曲線定義出N個負載運作點，其中該負載揚程值大於該管路高度差值。
4. 如申請專利範圍第3項所述之變頻泵浦控制裝置，其中該量測模組更包括一末端壓力感測器以在該泵浦系統之末端測量一末端揚程值，該變頻控制模組調整該泵 浦馬達的該轉速以使一運作點位於第i個管線阻抗曲線上，並當該末端揚程值低於該泵浦系統的一末端揚程需求值且該運作點的揚程值低於該初始揚程值時，該變頻控制模組沿第i個管線阻抗曲線調升該運作點，而當該末端揚程值低於該末端揚程需求值且該運作點的揚程值高於該初始揚程值後，該變頻控制模組將該運作點移至第(i+1)個負載運作點，並沿第(i+1)個管線阻抗曲線調升該運作點，直至第N個初始運作點。
5. 如申請專利範圍第4項所述之變頻泵浦控制裝置，當該末端揚程值高於該末端揚程需求值且該運作點的揚程值高於第i個負載運作點的揚程值時，該變頻控制模組沿第i個管線阻抗曲線調降該運作點，而當該末端揚程值高於該末端揚程需求值且該運作點的揚程值低於第i個負載運作點的揚程值後，該變頻控制模組將該運作點移至第(i-1)個初始運作點，並沿第(i-1)個管線阻抗曲線調降該運作點，直至第1個負載運作點。
6. 如申請專利範圍第3項所述之變頻泵浦控制裝置，其中該變頻控制模組調整該泵浦馬達的該轉速以使一運作點位於第i個管線阻抗曲線上，並當該運作點的流量值小於一用水量且小於第i個初始流量值時，該變頻控制模組沿第i個管線阻抗曲線調升該運作點，而當該運作點的流量值小於該用水量且大於第i個初始流量值後，該變頻控制模組將該運作點移至第(i+1)個負載運作點，並沿第 (i+1)個管線阻抗曲線調升該運作點，直至第N個初始運作點。
7. 如申請專利範圍第6項所述之變頻泵浦控制裝置，當該運作點的流量值大於該用水量且大於第i個負載運作點的流量值時，該變頻控制模組沿第i個管線阻抗曲線調降該運作點，而當該運作點的流量值大於該用水量且小於第i個負載運作點的流量值後，該變頻控制模組將該運作點移至第(i-1)個初始運作點，並沿第(i-1)個管線阻抗曲線調降該運作點，直至第1個負載運作點。
8. 如申請專利範圍第3項所述之變頻泵浦控制裝置，其中該變頻控制模組設定N個最低揚程值及對應之N個最低運作點，第i個最低運作點位於第i個管線阻抗曲線上，其中當第i個負載運作點的揚程值小於第i個最低揚程值時，以第i個最低運作點取代第i個負載運作點。
9. 如申請專利範圍第1項所述之變頻泵浦控制裝置，其中該量測模組包括：一流量感測器，用以量測該泵浦系統的該流量以輸出該流量信號；以及一壓差感測器，用以量測該泵浦馬達的出入口壓力差，藉以產生該輸出揚程信號。
10. 如申請專利範圍第3項所述之變頻泵浦控制裝置，更包括：一人機介面，提供一使用者設定該些用水模式的時間點、該初始揚程值、該負載揚程值、該管路高度差值及該 性能資訊，並將該些用水模式及該泵浦馬達的該性能資訊進行輸出或顯示。
11. 如申請專利範圍第1項所述之變頻泵浦控制裝置，更包括：一信號擷取模組，耦接至該量測模組，用以將類比之該流量信號及該輸出揚程信號轉換為數位之該流量信號及該輸出揚程信號。
12. 如申請專利範圍第1項所述之變頻泵浦控制裝置，其中該變頻控制模組輸出一轉速信號，且該變頻泵浦控制裝置更包括：一信號輸出介面，耦接至該變頻控制模組，將該轉速信號轉換並輸出至該泵浦系統的一變頻器，藉以驅動該變頻器來調整該泵浦馬達的該轉速。
13. 如申請專利範圍第1項所述之變頻泵浦控制裝置，其中該量測模組更包括一電功率感測器以測量該泵浦馬達的一消耗電功率，藉以使該變頻控制模組依據該消耗電功率計算一節能效益資訊。
14. 如申請專利範圍第1項所述之變頻泵浦控制裝置，其中該變頻控制模組為一數位信號處理器或一單晶片系統晶片。
15. 一種變頻泵浦控制方法，適用於具有一泵浦馬達的一泵浦系統，該變頻泵浦控制方法包括：測量該泵浦系統的一流量及該泵浦馬達的一輸出揚程； 依據該流量及該輸出揚程以計算取得不同時間點之N個用水模式，其中N為正整數；以及利用該些用水模式、一負載線及該泵浦馬達的一性能資訊來調整該泵浦馬達的一轉速。
16. 如申請專利範圍第15項所述之變頻泵浦控制方法，測量該泵浦系統的該流量及該泵浦馬達的該輸出揚程包括下列步驟：調整該泵浦馬達的該轉速以使該輸出揚程固定為一初始揚程值，藉以在N個用水模式中分別取得N個初始流量值及對應之N個初始運作點。
17. 如申請專利範圍第16項所述之變頻泵浦控制方法，計算取得不同時間點之N個用水模式包括下列步驟：利用該初始揚程、第i個初始流量值及一管路高度差值計算產生第i個管線阻抗曲線，其中i為正整數且1≦i≦N，且第i個初始運作點位於第i個管線阻抗曲線上；利用一負載揚程值及第N個初始運作點以決定出該負載線；以及利用該負載線與N個管線阻抗曲線定義出N個負載運作點，其中該負載揚程值大於該管路高度差值。
18. 如申請專利範圍第17項所述之變頻泵浦控制方法，調整該泵浦馬達的該轉速包括下列步驟：在該泵浦系統之末端測量一末端揚程值；調整該泵浦馬達的該轉速以使一運作點位於第i個管線阻抗曲線上； 當該末端揚程值低於該泵浦系統的一末端揚程需求值且該運作點的揚程值低於第i個初始運作點的揚程值時，沿第i個管線阻抗曲線調升該運作點；以及當該末端揚程值低於該末端揚程需求值且該運作點的揚程值高於第i個初始運作點的揚程值後，將該運作點移至第(i+1)個負載運作點，並沿第(i+1)個管線阻抗曲線調升該運作點，直至第N個初始運作點。
19. 如申請專利範圍第18項所述之變頻泵浦控制方法，調整該泵浦馬達的該轉速更包括下列步驟：當該末端揚程值高於該末端揚程需求值且該運作點的揚程值高於第i個負載運作點的揚程值時，沿第i個管線阻抗曲線調降該運作點；以及當該末端揚程值高於該末端揚程需求值且該運作點的揚程值低於第i個負載運作點的揚程值後，將該運作點移至第(i-1)個初始運作點，並沿第(i-1)個管線阻抗曲線調降該運作點，直至第1個負載運作點。
20. 如申請專利範圍第16項所述之變頻泵浦控制方法，調整該泵浦馬達的該轉速包括下列步驟：調整該泵浦馬達的該轉速以使一運作點位於第i個管線阻抗曲線上；當該運作點的流量值小於一用水量且小於第i個初始流量值時，沿第i個管線阻抗曲線調升該運作點；以及當該運作點的流量值小於該用水量且大於第i個初始流量值後，將該運作點移至第(i+1)個負載運作點，並沿第 (i+1)個管線阻抗曲線調升該運作點，直至第N個初始運作點。
21. 如申請專利範圍第20項所述之變頻泵浦控制方法，調整該泵浦馬達的該轉速更包括下列步驟：當該運作點的流量值大於該用水量且大於第i個負載運作點的流量值時，沿第i個管線阻抗曲線調降該運作點；以及當該運作點的流量值大於該用水量且小於第i個負載運作點的流量值後，將該運作點移至第(i-1)個初始運作點，並沿第(i-1)個管線阻抗曲線調降該運作點，直至第1個負載運作點。
22. 如申請專利範圍第17項所述之變頻泵浦控制方法，計算取得不同時間點之N個用水模式更包括下列步驟：設定N個最低揚程值及對應之N個最低運作點，第i個最低運作點位於第i個管線阻抗曲線上；以及當第i個負載運作點的揚程值小於第i個最低揚程值時，以第i個最低運作點取代第i個負載運作點。
23. 如申請專利範圍第17項所述之變頻泵浦控制方法，更包括：測量該泵浦馬達的一消耗電功率；以及依據該消耗電功率計算一節能效益資訊。