调节同步变速变流量供热系统中水泵台数的节能控制方法技术方案

调节同步变速变流量供热系统中水泵台数的节能控制方法。它涉及变流 量供热系统的控制领域。它针对现有方法中所存在的能耗高、调节不合理和 不变应用的缺点。步骤如下：首先对控制器进行初始化；其次计算m-1个切 换点；最后进行运行水泵台数切换；随着管网流量的变化，若某一时刻管网 的总流量值等于计算所得到的切换点处的流量值，则控制器向水泵变频调速 器发出指令，进行切换，否则就继续进行多台泵并联同步变频调速运行。本 发明专利技术适用于采用多台循环水泵并联运行的变流量供热系统。该方式是以水泵 的总体能耗作为目标函数的，保证了水泵始终在能耗最低的工况下运行，所 以按照该方式运行可使能耗达到最小，并且实现方法简便易行。与传统的相 比较节能10％-15％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及变流量供热系统的控制领域。
技术介绍
对于变流量供热系统，水泵并联采用定速运行，存在着能量的大量浪费。 非同步变速方案虽然在一定程度上可以减小对变频器的投资，但是其运行相当复杂，如果操作不当，不但不会节能，反而会使系统能耗更高。在整个供暖季中始终采用多台水泵变频调速也是不合理的，不节能的。 在采用变速调节和运行台数控制的协同调节方法中，当单台水泵提供流量满足要求就采用单台水泵运行的调节方式存在不合理性。根据流量-功率曲线确定并联水泵运行点的方法，解法复杂，不便应用。
技术实现思路
本专利技术针对变流量供热系统中，循环水泵采用变转速和变台数协同调节的 运行方法中所存在的能耗高、调节不合理和不变应用的缺点，而提出了调节同 步变速变流量供热系统中水泵台数的节能控制方法。本专利技术的步骤如下步骤一对控制器进行初始化；将所选型号水泵样本中提供的单台水泵在 额定转速 下运行工况点的流量、扬程、功率和效率值输入到控制器中，控制 器通过数学方法拟合得到单台水泵的特性曲线；控制器再分别得到/台水泵并 联同步变频调速时的特性曲线；然后将热网管网的设定流量和设定流量下的管 网阻力输入到控制器中，控制器计算得到管网的阻力特性曲线；最后将水泵电 机和水泵变频器的效率输入到控制器中，完成控制器的初始化，其中1S^7台， /是正在运行的水泵的台数，附为热网管网中水泵的总台数；步骤二计算m-l个切换点；将步骤一中得到的/台水泵并联同步变频调速 时的特性曲线和管网的阻力特性曲线、以及水泵台数切换点处的约束条件联立 求解获得水泵的附-l个切换点，及每个切换点处的参数；步骤三进行运行水泵台数切换；在运行过程中，控制器通过流量计实时 采集管网的循环流量值，并从水泵变频调速器中采集并记录水泵的流量、转速、5电流、电压、运行台数值；随着管网流量的变化，若某一时刻管网的总流量值等于计算所得到的切换点处的流量值，则控制器向水泵变频调速器发出指令， 进行台数切换，否则就继续进行多台泵并联同步变频调速运行。本专利技术适用于采用多台循环水泵并联运行的变流量供热系统。通过对水 泵、电机、变频器、管网系统的已知参数的处理，得到各流量下水泵的最佳运 行状态，指导水泵的运行，使管网循环水泵的能耗达到最低。该运行控制方式 是以水泵的总体能耗作为目标函数的，与现在通用的各种调节方式相比较，在 不增加投资的情况下，保证了水泵始终在能耗最低的工况下运行，所以按照该 方式进行运行可使能耗达到最小，并且实现方法简便易行。与传统的调节方式相比较，节能达到10%-15%。 附图说明图l为调节同步变速变流量供热系统的结构示意图；图2为单台水泵1变速 调节和两台并联变速泵的能耗对比图。 具体实施例方式具体实施方式二 结合图1说明本实施方式，本实施方式的步骤如下 步骤一对控制器4进行初始化；将所选型号水泵l样本中提供的单台水泵 l在额定转速"。下运行工况点的流量、扬程、功率和效率值输入到控制器4中， 控制器4通过数学方法拟合得到单台水泵1的特性曲线；控制器4再分别得到Z' 台水泵l并联同步变频调速时的特性曲线；然后将热网管网的设定流量和设定 流量下的管网阻力输入到控制器4中，控制器4计算得到管网的阻力特性曲线；最后将水泵电机和水泵变频器的效率输入到控制器4中，完成控制器4的初始 化，其中lSSm台，/是正在运行的水泵的台数，m为热网管网中水泵l的总台数；步骤二计算m-l个切换点；将步骤一中得到的z'台水泵l并联同步变频调 速时的特性曲线和管网的阻力特性曲线、以及水泵l台数切换点处的约束条件 联立求解获得水泵l的m-l个切换点，及每个切换点处的参数；步骤三进行运行水泵l台数切换；在运行过程中，控制器4通过流量计3 实时采集管网的循环流量值，并从水泵变频调速器2中采集并记录水泵1的流 量、转速、电流、电压、运行台数值；随着管网流量的变化，若某一时刻管网 的总流量值等于计算所得到的切换点处的流量值，则控制器4向水泵变频调速器2发出指令，进行台数切换，否则就继续进行多台泵并联同步变频调速运行。具体实施方式三本实施方式是对于具体是实施方式一中的步骤一的进 一步说明，步骤一是将所选型号水泵1样本中提供的单台水泵1在额定转速"。 下运行工况点的流量、扬程、功率和效率值输入到控制器4中；控制器4用最 小二乘法对输入的数据进行多项式拟合，多项式的形式如公式hA^A^ +啦+ 5^2 (1)通过上述拟合就可以得到式中系数4、 4、 A、 A、 q、 c,、 q的值，从而 得到所选型号的单台水泵l在额定转速"。下的特性曲线，然后根据相似定律得到单台水泵l在任意转速"下的的g-7/、 0-7V、7特性曲线，如公式2:式中2——单台水泵变频调速运行的流量值，m3/h; //——单台水泵变频调速运行的扬程，mH20 TV——单台水泵变频调速运行的功率，kW; //——单台水泵变频调速运行的效率，％;(2)-调速比，"0控制器4从水泵变频调速器2中采集水泵1运行台数值为/(1SSm)台，然 后根据多台水泵1并联运行的特点就能得到/(KSm)台同型号水泵1并联同步 变频调速的特性曲线如下式所示式中2——/台水泵并联同步变频调速运行的总流量，m3/h; ——z'台水泵并联同步变频调速运行的扬程，mH20 W ,——/台水泵并联同步额定转速运行的总功率，kW; 7 ——Z台水泵并联同步额定转速运行的效率，％;(3)k——调速比，/^ =上；<formula>formula see original document page 8</formula>公式2和公式3中的系数4、 4、 A、 52、 C。、 C,、 C;采用公式l得到的系 数值；管网的阻力特性曲线公式77,=/^+祖2 (4) /^一对于采用末端压差控制的管网，应保证的末端压差值，为一常数。 S—管网的阻力特性系数 水泵电机的效率公式^ = 0.94187 x(l-e掘) (5)水泵变频器的效率公式W = 0.5087 +1.283A: -1.42A;2 + 0.5834A:3 (6) 输入信息完成控制器4的初始化；其它步骤与具体实施方式一相同。具体实施方式四本实施方式是对于具体是实施方式一中的步骤二的进 一步说明，步骤二是将管网的设计工况点参数输入到控制器4，根据公式4可 以得到管网的阻力特性曲线公式中的管网的阻力特性系数S，再将公式5得到 的水泵电机的效率和公式6得到水泵变频器的效率的输入到水泵变频调速器2 中，水泵1进行切换时应满足流量、扬程和效率相等的条件<A = l (7) 联立公式3、公式4、公式5、公式6、公式7并求解就能得到第/(lS^m)台与第/-1 (1S^2)台切换点的流量值，式中a、 ——/、 台切换点处变频泵并联运行提供的流量； 7/,、 //M——/、 f-l台切换点处变频泵并联运行提供的扬程； M、 WM——/、 z'-l台切换点处变频泵并联运行的能耗； ^,、 ——z'、 H台水泵并联变频调速时电机的效率； ^,、 ^-,——z'、 z'-l台水泵并联变频调速时变频器的效率。 由于系统总的水泵l台数为m台，随着系统流量的减少，水泵l的运行台数 可由m台减少到l台，所以存在着附本文档来自技高网...

【技术保护点】
调节同步变速变流量供热系统中水泵台数的节能控制方法，其特征在于它的步骤如下：　步骤一：对控制器（４）进行初始化；将所选型号水泵（１）样本中提供的单台水泵（１）在额定转速ｎ↓［０］下运行工况点的流量、扬程、功率和效率值输入到控制器（４）中，控制器（４）通过数学方法拟合得到单台水泵（１）的特性曲线；控制器（４）再分别得到ｉ台水泵（１）并联同步变频调速时的特性曲线；然后将热网管网的设定流量和设定流量下的管网阻力输入到控制器（４）中，控制器（４）计算得到管网的阻力特性曲线；最后将水泵电机和水泵变频器的效率输入到控制器（４）中，完成控制器（４）的初始化，其中１≤ｉ≤ｍ台，ｉ是正在运行的水泵的台数，ｍ为热网管网中水泵（１）的总台数；　步骤二：计算ｍ－１个切换点；将步骤一中得到的ｉ台水泵（１）并联同步变频调速时的特性曲线和管网的阻力特性曲线、以及水泵（１）台数切换点处的约束条件联立求解获得水泵（１）的ｍ－１个切换点，及每个切换点处的参数；　步骤三：进行运行水泵（１）台数切换；在运行过程中，控制器（４）通过流量计３实时采集管网的循环流量值，并从水泵变频调速器（２）中采集并记录水泵（１）的流量、转速、电流、电压、运行台数值；随着管网流量的变化，若某一时刻管网的总流量值等于计算所得到的切换点处的流量值，则控制器（４）向水泵变频调速器（２）发出指令，进行台数切换，否则就继续进行多台泵并联同步变频调速运行。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王昭俊，姜永成，董立华，张治菊，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93