【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及循环水泵优化控制，具体涉及一种循环水泵的流量及功率预测方法、装置以及电子设备。
技术介绍
1、循环水泵是核电机组二回路的主要辅助设备之一，主要任务是向凝汽器和其他需要冷却的设备提供冷却水。核电机组出于安全考虑，其厂坪标高较高，加之核电机组凝汽器热负荷大，需要的冷却水量也就较大，相比沿海火电机组，核电机组通常配置更高扬程和更大流量的循环水泵。因此开展核电机组循环水系统节能优化运行研究，降低循环水系统的运行能耗对于核电厂节能增效具有重大的实际意义。
2、目前核电机组循环水系统通常采用多台定频泵并列运行为一台凝汽器供水，循环水泵的流量和功率可调节性不强，不能根据温度、负荷等边界条件连续调节循环水量，使机组真空维持在最佳真空，既影响了核电厂的经济效益，又从社会层面，降低了核电这种清洁能源的减碳能力，因此很多核电企业在酝酿开展循环水泵变频改造。
3、核电机组循环水系统改为变频调节后，必然面对循环水系统运行优化控制的问题。因为循环水系统的流量和功率直接影响凝汽器的真空，进一步影响机组的发电功率和净出力，特别是我国核电机组基本都是滨海机组，循环水系统属于直接从海洋取水的开式循环水系统，每日海水潮位的变化直接影响循环水泵扬程、流量、功率等特性，所以其中的一个核心技术难点是开式循环水系统的循环水泵的流量及功率预测方法。目前循环水泵流量及功率预测主要是通过对泵进行性能试验，获得某一特定转速下的性能曲线，然后基于扬程相同、流量叠加的原理绘制出多泵并联特性曲线，进而确定各泵的工况点，最终得到各泵的流量和功率，通常也
4、但是对定速泵性能试验仅能得到额定转速下的性能曲线，不能直接用于定频循环水泵开展变频改造前的经济性分析与最优方案确定。
5、对变频改造后的循环水泵，为了实现循泵实时优化控制，需要获取能够覆盖相当大转速范围的性能曲线，通过试验方法成本将非常巨大，且很难实现覆盖全部变转速工况。
6、有鉴于此，本申请的专利技术人设计了一种循环水泵的流量及功率预测方法、装置以及电子设备，以期克服上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中对定速泵性能试验仅能得到额定转速下的性能曲线，不能直接用于定频循环水泵开展变频改造前的经济性分析与最优方案确定；对变频改造后的循环水泵，为了实现循泵实时优化控制，需要获取能够覆盖相当大转速范围的性能曲线，通过试验方法成本将非常巨大，且很难实现覆盖全部变转速工况的缺陷，提供一种循环水泵的流量及功率预测方法、装置以及电子设备。
2、本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
3、本专利技术提供一种循环水泵的流量及功率预测方法，其特点在于，所述预测方法用于开式循环水系统的循环水泵流量及功率预测，所述循环水系统具有多个循环水泵且各循环水泵并联连接，所述预测方法包括步骤：s1、建立开式循环水系统的管路特性曲线：h＝h0+kq2；其中，h为管路系统扬程，h0为静扬程，k为系统管道阻力系数，q为循环水体积流量，h0＝h1-h2，h1和h2分别表示取水口水位和虹吸井堰顶水位；建立海水潮位预测模型获取h1和h2；s2、确定循环水泵在不同转速下的h-q性能曲线；s3、确定并联运行的若干台循环水泵的各自的工况点[hi,qi]；其中，hi、qi分别表示第i台循环水泵的扬程和流量；s4、计算第i台循环水泵在所述步骤s3确定的工况点[hi,qi]下的泵效率；s5、计算第i台循环水泵的功率；s6、重复执行所述步骤s4和步骤s5，依次确定循环水系统中各循环水泵在并联运行时的效率和功率。
4、根据本专利技术的一个实施例，所述步骤s1中所述海水潮位预测模型由调和分析法与支持向量机两种算法混合建立，所述海水潮位预测模型用于预测取水口潮位变化和虹吸井堰顶水位；所述支持向量机用于预测潮汐中非天文潮部分，所述调和分析法用于预测潮汐中天文潮部分；所述海水潮位预测模型的公式为其中，t为时间；m为分潮最大数量；j为分潮的序列数；y(t)为实际潮位高度；s0为平均海平面；hj为分潮振幅；θj为分潮的初位相；σj为分潮的角速度；aj＝hjcosθj；bj＝hjsinθj；fj为交点因子和uj为交点订正角。
5、根据本专利技术的一个实施例，所述海水潮位预测模型的预测步骤包括：
6、s11、获取实测潮位历史数据的时间序列；利用调和分析法得到潮位时间序列；结合所述实测潮位历史数据的时间序列，以及所述调和分析法得到的潮位时间序列，得到非天文潮部分的时间序列；s12、将所述非天文潮部分的时间序列经过所述支持向量机预测得到提前k时刻的预报值；s13、利用调和分析法得到提前k步预报的潮汐值；结合所述提前k时刻的预报值，以及提前k步预报的潮汐值，得到最终预报的结果。
7、根据本专利技术的一个实施例，所述步骤s2包括以下步骤：s21、将循环水系统中第i台循环水泵额定转速下稳定工作区的h-q性能曲线拟合为二次多项式：其中，分别表示第i台循环水泵额定转速下的扬程和对应的流量；ai、bi、ci分别表示第i台循环水泵在额定转速时的h-q曲线拟合多项式系数；s22、基于额定转速下循环水泵的h-q性能曲线拟合方程，当第i台循环水泵通过增设高压变频装置，可以连续调节转速时，将任意转速下循环水泵的h-q性能曲线由下式表示：其中，hi、qi分别表示电机变频后第i台循环水泵的扬程和流量；γi为变频泵的转速与额定转速的转速比；h0为静扬程。
8、根据本专利技术的一个实施例，所述步骤s3包括以下步骤：s31、建立开式循环水系统中并联运行的若干台循环水泵的各自的工况点[hi,qi]的方程组：其中，ai、bi、ci分别为第i台泵在额定转速时的h-q曲线拟合多项式系数；γi为第i台泵运行时的转速比；h0为静扬程；k为系统管道阻力系数；m表示一共m台循环水泵组合；s32、建立只含扬程hi的单个自变量的方程：
9、
10、其中，hi为电机变频后第i台循环水泵的扬程；h0为静扬程；k为系统管道阻力系数；m表示一共m台循环水泵组合；γi为变频泵的转速与额定转速的转速比；ai、bi、ci为第i台泵在额定转速时的h-q曲线拟合多项式系数；s33、确定扬程hi的取值区间[hmin,hmax]；s34、利用二分法在[hmin,hmax]范围内求解只含扬程hi的单个自变量的方程，确定多台循环水泵并联运行时各泵的扬程hi；s35、根据求解的各泵扬程hi，求解各泵流量，从而确定多泵并联运行时的各泵工况点[hi,qi]，将各泵流量相加获得并联运行的总流量，求解各泵流量的计算公式为：
11、
12、其中，qi为电机变频后第i台循环水泵的流量；hi为电机变频后第i台循环水泵的扬程；h0为静扬程；γi为变频泵的转速与额定转速的转速比；ai、bi、ci为第i台循环水泵在额定转速时的h-q曲线拟合多项式系数。
13、根据本专利技术的一个实施例，所述步骤s33中扬程hi的取值区间[hmin,hmax]由本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述预测方法用于开式循环水系统的循环水泵流量及功率预测，所述循环水系统具有多个循环水泵且各循环水泵并联连接，所述预测方法包括步骤：
2.如权利要求1所述的循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述步骤S1中所述海水潮位预测模型由调和分析法与支持向量机两种算法混合建立，所述海水潮位预测模型用于预测取水口潮位变化和虹吸井堰顶水位；所述支持向量机用于预测潮汐中非天文潮部分，所述调和分析法用于预测潮汐中天文潮部分；
3.如权利要求2所述的循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述海水潮位预测模型的预测步骤包括：
4.如权利要求1所述的循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
5.如权利要求1所述的循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述步骤S33中扬程Hi的取值区间[Hmin,Hmax]由以下不等式组确定：
7.如权利要求1所述的循环水
8.如权利要求1所述的循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述步骤S5中通过如下公式计算第i台循环水泵的功率：
9.一种循环水泵流量及功率预测装置，其特征在于，所述预测装置采用如权利要求1-8任一项所述的循环水泵的流量及功率预测方法，所述预测装置包括：
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器储存有程序或指令，所述处理器执行所述程序或指令，使得所述电子设备执行如权利要求1-8任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述预测方法用于开式循环水系统的循环水泵流量及功率预测，所述循环水系统具有多个循环水泵且各循环水泵并联连接，所述预测方法包括步骤：
2.如权利要求1所述的循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述步骤s1中所述海水潮位预测模型由调和分析法与支持向量机两种算法混合建立，所述海水潮位预测模型用于预测取水口潮位变化和虹吸井堰顶水位；所述支持向量机用于预测潮汐中非天文潮部分，所述调和分析法用于预测潮汐中天文潮部分；
3.如权利要求2所述的循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述海水潮位预测模型的预测步骤包括：
4.如权利要求1所述的循环水泵的流量及功率预测方法，其特征在于，所述步骤s2包括以下步骤：
5.如权利要求1所述的循环水泵的流量及功率预测方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘维理，王晨晨，王震，刘伟华，刘树华，姜旭东，桂璐廷，陈丽，程会方，顾先青，张晋，
申请(专利权)人：山东核电有限公司，
类型：发明
国别省市：
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