水泵站的计算机优化控制制造技术

本发明专利技术涉及一种采用计算机程序控制水厂泵站的方法，特别是水泵站的优化控制，计算机根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时用水率数据库，并根据变速泵每小时所需要的送水量以及变速泵的逐时水压，对变速泵的转速或频率进行调整，该优化控制能满足用户对水量与水压的要求，并能降低制水成本中的电耗，平均降低电耗为５～１５％。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种采用计算机程序控制水泵站运行的方法，特别是一种水泵定速与变速运行的优化控制。在城镇供水的原水与净水厂，废水与污水处理厂，通常没有水泵站，泵站一般有定这与变速水泵并联同时运行工作。目前我国水厂泵站设计与运行基本上是采用台数控制方式，根据用户对水量与水压需要，凭经验对水泵分成二级或三级送水，也就是一天分成二次或三次改变水泵运行台数，使送水量与水压能接近用户的要求 该种控制方式最简单，设备费用小，但是该控制方式压力变化大，流量与压力不能实现连续控制。有时出现管道损失小于水泵实际送水扬程很多，造成电耗过高；有时也可能出现水泵实际送水扬程小于管道水头损失，则满足不了用户对水压与水量的需要。在一些中小型净水厂，也有的采用阀门开启程度控制方式，该种控制方式水泵效率最差，不宜采用，目前国外净水厂泵站很少采用这种控制方式，出口压力衡定控制方式，适用于用户的管道损失比较小，用户允许水压变化，用户需水量小，变化也较小的供水条件。该控制方式需要采用调速自动控制系统，才能使出厂压力恒定，较前面只靠开启水泵台数方式，能降低电耗，能接近用户对水量与水压的需要，在有前置水池或水塔时，也采用水池或水塔水位恒定控制方式，该种控制方式，在一些发达国家净水厂泵站控制应用较多，并有实用性。我国由于大部分城市缺水，并且净水厂水池容量较小，很难实现这种控制方式。管网末端(稍)压力恒定控制，适用于管网损失大的城市，该种控制方式需要采用调速自动控制系统，实现末稍压力恒定。该种控制方式能满足用户对水量与水压的需要，能较好降低电耗，但需要水压传感器具有远程通讯，把远距离连续检测水压，及时送到净水泵站，以便实现调速反馈控制。目前国外一些发达国家有的净水厂泵站，采用这种自动控制方式。我国大部分城市由于水量供需矛盾较大，再加之远距离水压传感器的遥测可靠性较差，很难实现该种控制方式。水泵站的计算机优化控制是一项专利技术专利，经过DIALOG系统的数据检索，查看文摘，未发现国际上有与本
技术实现思路
相同的文献，国内中文数据库中检出相关文件0篇。本专利技术的目的是提供一种采用计算机程序控制水泵站运行的方法，使定速泵变速泵的台数以及其工作参数达到最优化控制，在满足用户对水压与水量的要求同时，降低电耗，减少制水成本。水泵站的计算机优化控制，是根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时用水率数据库，计算机根据变速泵每小时所需要的送水量Q变，以及变速泵的逐时所需的送水扬压H，确定变速泵的频率转速，如附图说明图1所示。计算机控制程序如下；(1).系统开始输入变速泵与定速泵在高效区工作的最大送水量，它们为d1～d2；d3～d4；d5～d6；d7～d8；d9～d10；d11～d12。(2).计算机根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时用水率X数据库；设每天送水量为Q，可以得到逐时送水量Qi＝XQ。(3).判断逐时送水量Qi是否属于d1～d2区间，如果满足d1～d2区间，则为2台变速泵运行，每台变速泵送水量为 如果Qi不满足d1～d2区间，则继续判断Qi是否满足Qi＜di，如果满足Qi＜di，则为1台变速泵运行，送水量Q变＝Qi，如果Qi不满足Qi＜di，则进行下一步，(4).根据管网特性曲线公式Hi＝Ho+KQ2i(1)得到逐时送水水压Hi,K-系数，Ho--提供用户的压力水头。(5).输入计算机的定速泵特性曲线求定速泵流量Q定。(6).计算机根据多台定速水泵与两台变速水泵并联工作时，逐时送水量Qi＝YQ定+2Q变的关系，确定变速泵的逐时所需送水量 当Qi在(d3～d4)时，Y＝1 当Qi在(d5～d6)时，Y＝2 当Qi在(d7～d8)时，Y＝3 当Qi在(d9～d10)时，Y＝4 当Qi在(d11～d12)时，Y＝5 当Qi不在(d11～d12)时，系统报警并返回，Y一定速泵台数。(7).计算机根据函数式n＝F(Q变、H变)(8)关系，并由前面选择的变速泵所需水量Q变和变速泵水压H变，得出变速泵所需转速n。(8).将变速泵所需转速n输出到变速泵上，以达到调整水量，满足管网要求的目的。在以上的工作步骤中，实际是将计算机分析得到的逐时送水量Qi与已经设定的送水量范围进行比较，并最终得到变速泵所需水量Q变，对于设定的送水量域可分为六个区域，且用水量递增为d1＜d2＜d3……＜d12，当逐时用水量Qi＜d1时，开一台变速泵满足逐时送水量Qi。当逐时送水量增加时，Qi满足d1～d2区间，此时开二台变速泵满足Qi。当逐时送水量进一步增加时，Qi＞d2，此时再增加变速泵是不经济的，可以用增加定速泵来增加水量，然后再通过变速泵调整供水量。也就是采用以定速泵控制宏观水量，以两台变速泵进行微调水量 如果系统超出d11～d12区间，即5台定速泵与两台变速泵同时启动也不能满足水量要求，系统认为这是一个不可能事件，如果出现这种情况一定是系统故障，则返回并报警。实际控制步骤是这样进行的。具体根据管网特性曲线公式得到逐时送水水压Hi，计算机根据已知的Hi和输入计算机的定速泵特性曲线，得到定速泵流量Q定。计算机根据多台定速水泵与两台变速水泵并联工作时，逐时送水量Qi＝YQ定+2Q变的关系，确定变速泵的所需送水量 再根据逐时送水量Qi的大小，计算机就可以确定定速泵的台数Y。计算出所需送水量Q变，送水扬程Hp，就可通过改变电机频率，使水泵转速发生变化，以满足所需送水量及扬程的要求。图1为计算机程序控制水厂泵站的程序框图；图2为水泵的特性曲线及管路特性曲线图；图3为水泵调速曲线图。1.多台水泵并联工作中的最佳调速泵台数水泵在实际运行中往往是多台泵并联工作的，若通过开停泵的台数以调节流量，工况点不能连续变化，致使能量浪费很大。当采用水泵调速后，往往是选择调速泵与定速泵并联工作的方案，利用开，停定速泵台数进行粗调，利用变速泵进行细调。那么如何确定调速泵的台数呢？全调当然是可以的，但由于目前调速装置价格很贵，加之调速装置本身也要耗能，也有个经济问题，所以不现实，也无此必要。下面通过分析水泵并联工作过程来加以说明。从图2可以看出，当流量Q＝QA时，可开启两台泵，当Q＝QB时，可开启三台泵。但当Q＝Qx(QA＜Qx＜QB)时，在无调速泵的情况下，就得开三台泵，此时工况点就会上移至C点，而使提供给用户的水头从HST上升到HST，造成了能量浪费。当采用调速泵后，则通过降低调速泵的转数，使工况点从C点下降到X点，从而节约多余的水头。假如只采用一台调速泵，则流量q′T由定速泵提供，而流量q′x则由调速泵提供。如果单从调节流量的角度来讲，一台调速泵完全可以，但是水泵调速的目的是为了节能。由于管网的工况点是任意的，也就是说Qx可以是QA与QB之间任一数值，当Qx无限靠近QA时，则调速泵的出水量qx将接近于零，其效率极低，反而造成能量浪费，因此单靠一台泵调速是达不到预期节能效果的。怎么办？解决的办法就是采用两台泵调速，如图2所示，当Q＝Qx(QA＜Qx＜QB)时开启一台定速泵和两台调速泵，此时定速泵提供流量qT，而两台调速泵共同提供流量qx，则单台调速泵为 当流量减少到Q≤QA时，此时停掉一台定速泵，由两台调速泵供水；当流量Q＞QB时，则再开启一台定速泵。依此类推，两台调速泵一直处于本文档来自技高网...

【技术保护点】
水泵站的计算机优化控制，是根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时用水率数据库，计算机根据变速泵每小时所需要的送水量Ｑ↓［变］，以及变速泵的逐时水压Ｈ↓［变］对变速泵的转速或频率进行调整，其特征在于：计算机控制方式采用如下控制步骤：（１）. 系统开始输入变速泵与定速泵在高效区工作的最大送水量，它们为：ｄ↓［１］～ｄ↓［２］；ｄ↓［３］～ｄ↓［４］；ｄ↓［５］～ｄ↓［６］；ｄ↓［７］～ｄ↓［８］；ｄ↓［９］～ｄ↓［１０］；ｄ↓［１１］～ｄ↓［１２］。（ ２）. 计算机根据传感器反馈到的相关因素，分析得到相关区域的每小时用水率数据库；设每天送水量为Ｑ，可以得到逐时送水量Ｑ↓［ｉ］＝ＸＱ。（３）. 判断逐时送水量Ｑ↓［１］是否属于ｄ↓［１］～ｄ↓［２］区间，如果满足ｄ↓［１］～ｄ↓［２］区间， 则为２台变速泵运行，每台变速泵送水量为Ｑ↓［变］＝Ｑ↓［ｉ］／２。如果Ｑ↓［１］不满足ｄ↓［１］～ｄ↓［２］区间，则继续判断Ｑ↓［ｉ］是否满足Ｑ↓［ｉ］＜ｄ↓［ｉ］，如果满足Ｑ↓［ｉ］≤ｄ↓［ｉ］，则Ｑ↓［变］＝Ｑ↓［ｉ］，如果Ｑ↓［ｉ］不满足Ｑ↓［ｉ］＜ｄ↓［ｉ］，则进行下一步。（４）. 根据管网特性曲线公式Ｈ↓［ｉ］＝Ｈ↓［ｏ］＋ＫＱ↓［ｉ］↑［２］（１）得到逐时送水水压Ｈ↓［ｉ］。Ｋ－系数，Ｈ↓［ｏ］－提供用户的压力水头。（５）. 输入计算机的定速泵特性曲线求定速泵 流量Ｑ↓［定］。（６）. 计算机根据多台定速水泵与两台变速水泵并联工作时，逐时送水量Ｑ↓［ｉ］＝ＹＱ↓［定］＋２Ｑ↓［变］的关系，确定变速泵的逐时所需送水量Ｑ↓［变］＝Ｑ↓［ｉ］－ＹＱ↓［定］／２（２）为下的情况之一。当Ｑ↓［ｉ］在（ ｄ↓［３］～ｄ↓［４］）时，Ｙ＝１ Ｑ↓［变］＝Ｑ↓［ｉ］－Ｑ↓［定］／２ （３）当Ｑ↓［ｉ］在（ｄ↓［５］～ｄ↓［６］）时，Ｙ＝２ Ｑ↓［变］＝Ｑ↓［ｉ］－２Ｑ↓［定］／２ （４）当Ｑ↓［ｉ］在（ｄ↓［７］～ｄ↓［８］）时，Ｙ＝３ Ｑ↓［变］＝Ｑ↓［ｉ］－３Ｑ↓［定］／２ （５）当Ｑ↓［ｉ］在（ｄ↓［９］～ｄ↓［１０］）时，Ｙ＝４ Ｑ↓［变］＝Ｑ↓［ｉ］－４Ｑ↓［定］／２ （６）当Ｑ↓［ｉ］在（ｄ↓［１１］～ｄ↓［１２］）时，Ｙ＝５ Ｑ↓［变］＝Ｑ↓［ｉ］－ Ｑ↓［定］／２ （７）当Ｑ↓［ｉ］不在（ｄ↓［１１］～ｄ↓［１２］）时，系统报警并返回，Ｙ－定速泵台数。（７）. 计算机根据函...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王大志，付强，
申请(专利权)人：王大志，付强，
类型：发明
国别省市：23[中国|黑龙江]