專利名稱：智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金、石化、造紙、電廠、機(jī)械、礦山、爐窯、建筑、城市給排水、供熱站、 油田、大型農(nóng)業(yè)灌溉、集中空調(diào)等領(lǐng)域的一種智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置。
背景技術(shù)：
水泵是應(yīng)用面廣、量大的通用機(jī)械。水泵使用遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)生產(chǎn)、生活部門， 如冶金、石化、造紙、電廠、機(jī)械、礦山、爐窯、建筑、城市給排水、供熱站、油田、大型農(nóng)業(yè)灌溉、輪船……?，F(xiàn)在的水泵系統(tǒng)運(yùn)行效率低下、耗能巨大、水平落后。據(jù)權(quán)威資料顯示，目前我國(guó)電機(jī)系統(tǒng)用電量約占全國(guó)用電量的60%，其中水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)和空調(diào)制冷機(jī)的耗能分別占全國(guó)用電量的20. 9%、10. 4%、9. 4%和6%，“三機(jī)一泵(風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、制冷機(jī)和水泵)”總耗能占全國(guó)用電總量的46. 9%，近乎占國(guó)家總耗能的一半，而單只水泵就消耗總電量的20. 9%。 過去由于我國(guó)高等教育專業(yè)模塊劃分太細(xì)，對(duì)水泵的性能研究?jī)H限于本專業(yè)的內(nèi)容，對(duì)水泵容入系統(tǒng)后性能要發(fā)生根本變化的系統(tǒng)科學(xué)原理認(rèn)識(shí)不清，水泵性能和管道系統(tǒng)特性及運(yùn)行控制策略不匹配，加上設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)計(jì)算方法落后，選擇的水泵容量至少是實(shí)際需要的1. 7倍，水泵普遍在大流量、小溫差、大馬拉小車低效率、且多在系統(tǒng)匹配情況說不清、道不明的摸黑狀態(tài)下運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)泵類系統(tǒng)的運(yùn)行效率約30%，比國(guó)外約低20% ；我國(guó)單位⑶P能耗是美國(guó)的3倍，是日本的10幾倍，水泵低效運(yùn)行“功”不可沒。因此從理論和實(shí)踐上解決水泵運(yùn)行高耗能、低效率和落后水平的問題，應(yīng)當(dāng)是我國(guó)十二五規(guī)劃單位GDP 降耗16%艱巨任務(wù)的內(nèi)容之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝、調(diào)試方便、節(jié)能效果顯著在控制裝置的控制下，水泵可以時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行的智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣解決的該匹配控制裝置包括由觸摸屏和可編程控制器構(gòu)成專家控制器；壓差變送器、流量變送器構(gòu)成水泵運(yùn)行參數(shù)測(cè)量?jī)x；功率變送器、頻率變送器、電量變送器和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊構(gòu)成水泵電量遙測(cè)儀； 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥擔(dān)當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；變頻器、水泵電機(jī)、水泵和管道系統(tǒng)構(gòu)成被控對(duì)象，上述環(huán)節(jié)共同構(gòu)成了專家控制系統(tǒng)，本發(fā)明的特殊之處在于所述在水泵附近安裝由觸摸屏TS和可編程控制器PLC構(gòu)成專家控制器；所述在水泵Pl的進(jìn)出口管道上安裝有壓差變送器ΔΡ、在出口管道上安裝有流量變送器F構(gòu)成水泵運(yùn)行參數(shù)測(cè)量?jī)x；所述在遠(yuǎn)方水泵變頻電控柜上分別安裝水泵功率變送器W、頻率變送器f、電壓電流等電量變送器TEQ、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊 GPRS構(gòu)成水泵電量遙測(cè)儀；水泵出口管道上安裝的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥EVl擔(dān)當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述變頻器VFD、水泵電機(jī)M、水泵Pl和管道系統(tǒng)構(gòu)成被控對(duì)象；所述專家控制器由系統(tǒng)水泵知識(shí)庫、比較環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理器、信息處理器、推理機(jī)、規(guī)則集構(gòu)成；所述專家控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 系統(tǒng)水泵和傳感器組四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成專家控制系統(tǒng)，所述壓差變送器△ P、流量變送器F將水泵實(shí)時(shí)的揚(yáng)程、流量信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器輸送到觸摸屏TS和可編程控制器PLC中；所述水泵的實(shí)時(shí)電量信號(hào)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊GPRS的信號(hào)輸送到觸摸屏TS和可編程控制器 PLC中；所述壓差變送器ΔΡ、流量變送器F將水泵實(shí)時(shí)的揚(yáng)程、流量信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器輸送到觸摸屏TS和可編程控制器PLC中；所述專家控制器依次由系統(tǒng)水泵知識(shí)庫、比較環(huán)節(jié)、 數(shù)據(jù)處理器、信息處理器、推理機(jī)、規(guī)則集連接組成；所述專家控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)水泵和傳感器組四個(gè)環(huán)節(jié)連接構(gòu)成專家控制系統(tǒng)。經(jīng)專家控制系統(tǒng)運(yùn)算，在觸摸屏TS上顯示出水泵實(shí)時(shí)特性曲線、實(shí)時(shí)工況點(diǎn)、實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，同時(shí)輸出信號(hào)控制電動(dòng)閥EV1，改變水泵流量，使系統(tǒng)水泵時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行，從而達(dá)到對(duì)水泵運(yùn)行工況清清楚楚和節(jié)能的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明是根據(jù)“系統(tǒng)節(jié)能”理論整合水泵系統(tǒng)節(jié)能理論、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)無線組網(wǎng)技術(shù)提出的，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 安裝、調(diào)試方便、節(jié)能顯著的特點(diǎn)。水泵在線實(shí)時(shí)運(yùn)行信息形象清晰地在觸摸屏上顯示出來，電動(dòng)閥EVl在專家控制器輸出信號(hào)的控制下，改變水泵流量，使系統(tǒng)水泵時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行，克服了傳統(tǒng)水泵摸黑運(yùn)行和不節(jié)能的缺點(diǎn)。在提供的算例里，水泵的效率提高7% 以上，軸功率至少減小6kW，節(jié)能12. m。綜上所述智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置有以下顯著特點(diǎn)
1).水泵實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)采集圖形顯示水泵實(shí)時(shí)的進(jìn)出口壓差(揚(yáng)程)、流量、有效能輸出、電機(jī)輸入功率、頻率、水泵效率顯示在觸摸屏上；用戶可清清楚楚知道水泵、變頻器、管道組成的系統(tǒng)運(yùn)行情況、需花的代價(jià)等等信息，明明白白地消費(fèi)，消除了傳統(tǒng)水泵摸黑瞎用、心中無數(shù)、低效、費(fèi)能的應(yīng)用局面。2).水泵容量匹配診斷加上冷機(jī)進(jìn)出口溫度或冷卻塔進(jìn)出口溫度和環(huán)境溫度的采集，可進(jìn)行系統(tǒng)最大負(fù)荷需求的計(jì)算和水泵容量匹配診斷；
3).在線水泵特性測(cè)量在首次安裝好智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置后，可以通過掃描的方法獲取在線水泵實(shí)際特性，以使用戶對(duì)水泵實(shí)際特性心中有數(shù)，免除一些水泵廠商的宣傳誤導(dǎo)。4)和全相似變頻或變速水泵控制技術(shù)相結(jié)合，可以使水泵系統(tǒng)達(dá)到“配置合理，運(yùn)行協(xié)調(diào)”的境界，水泵系統(tǒng)能夠花最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷變化的控制，可以達(dá)到人們夢(mèng)寐以求的水泵耗能系統(tǒng)有頭腦、有智商、有靈性地用能狀態(tài)，大大簡(jiǎn)化了水泵系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)
行管理。5).智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置，可以作為國(guó)家質(zhì)監(jiān)局的水泵質(zhì)量檢查測(cè)量?jī)x，抽查生產(chǎn)廠家的或在線的水泵產(chǎn)品性能；
6).水泵葉輪故障診斷、報(bào)警水泵因氣蝕葉輪表面產(chǎn)生麻點(diǎn)使水泵效率下降，可以通過檢測(cè)水泵最高效率的下降程度，估算水泵的氣蝕程度或水泵葉片表面沾結(jié)污垢的程度。7).智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置是開放的，可以融入任何類型控制系統(tǒng)裝置備有各種制式通訊模塊可選，使裝置能夠容入DCS、BAS、PLC任何一種類型的樓控系統(tǒng)或工廠控制系統(tǒng)中。本發(fā)明可以廣泛用于鋼廠、化工廠、大型中央空調(diào)水泵系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)和節(jié)能改造中。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意方框圖； 圖2為圖1的控制原理結(jié)構(gòu)示意框圖； 圖3為圖1的水泵性能曲線圖。附圖標(biāo)記說明1-觸摸屏、可編程控制器；2-流量變送器；3-電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；4-無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；5-電量變送器；6-功率變送器；7-變頻器；8-頻率變送器；9-水泵電機(jī)； 10-水泵；11-壓差變送器；12-系統(tǒng)水泵知識(shí)庫；13-執(zhí)行機(jī)構(gòu)；14-系統(tǒng)水泵；15-傳感器組；16-規(guī)則集；17-推理機(jī)；18-數(shù)據(jù)處理器；19-信息處理器；20-比較環(huán)節(jié)；21-專家控制
ο
具體實(shí)施例方式附圖為本發(fā)明的實(shí)施例。下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說明
參照?qǐng)D1、圖2所示，一種智能水泵系統(tǒng)在線的匹配控制裝置包括觸摸屏和可編程控制器構(gòu)成專家控制器；壓差變送器、流量變送器構(gòu)成水泵運(yùn)行參數(shù)測(cè)量?jī)x；功率變送器、頻率變送器、電量變送器、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊構(gòu)成水泵電量遙測(cè)儀；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥擔(dān)當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 變頻器、水泵電機(jī)、水泵、管道構(gòu)成被控對(duì)象；系統(tǒng)水泵知識(shí)庫、比較環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理器、信息處理器、推理機(jī)、規(guī)則集構(gòu)成專家控制器；專家控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)水泵、傳感器組四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成專家控制系統(tǒng)。所述在水泵附近安裝由觸摸屏TS和可編程控制器PLC 1構(gòu)成的專家控制器21 ；所述水泵Pl 10的進(jìn)出口管道上安裝有壓差變送器Δ P 11、在出口管道上安裝有流量變送器F 2構(gòu)成水泵運(yùn)行參數(shù)測(cè)量?jī)x；所述在遠(yuǎn)方水泵變頻電控柜上分別安裝水泵功率變送器W 6、頻率變送器f 9、電流、電壓等電量變送器TEQ(5)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊 GPRS (4)構(gòu)成水泵電量遙測(cè)儀；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥EVl (3)擔(dān)當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；變頻器VFD 7、水泵電機(jī)M 9、水泵Pl 10和管道系統(tǒng)構(gòu)成被控對(duì)象；所述專家控制器21依次由系統(tǒng)水泵知識(shí)庫 12、比較環(huán)節(jié)20、數(shù)據(jù)處理器18、信息處理器19、推理機(jī)17、規(guī)則集16連接組成；所述專家控制器21、執(zhí)行機(jī)構(gòu)13、系統(tǒng)水泵14和傳感器組15四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成專家控制系統(tǒng)，所述水泵的實(shí)時(shí)電量信號(hào)通過水泵電量遙測(cè)儀輸送到觸摸屏TS和可編程控制器PLC 1中；所述壓差變送器ΔΡ 11、流量變送器F 2將水泵實(shí)時(shí)的揚(yáng)程、流量信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器輸送到觸摸屏TS和可編程控制器PLC 1中，經(jīng)專家控制系統(tǒng)運(yùn)算，輸出信號(hào)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥EVl 3，改變水泵流量，使系統(tǒng)水泵時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行，從而達(dá)到對(duì)水泵運(yùn)行工況清清楚楚和節(jié)能的目的。水泵系統(tǒng)是一個(gè)多參數(shù)相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)。匹配控制裝置由觸摸屏、可編程控制器(TS+PLC)1構(gòu)成專家控制器；在水泵Pl 10進(jìn)出口之間安裝有壓差變送器ΔP 11，在水泵出口安裝流量變送器F 2構(gòu)成水泵運(yùn)行參數(shù)測(cè)量?jī)x；在水泵變頻電制柜處安裝有水泵功率變送器W 6、頻率變送器f 8、電流電壓等電量變送器TEQ 5、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊GPRS 4 構(gòu)成的水泵電量遙測(cè)儀；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥EVl 3擔(dān)當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；變頻器VFD 7、水泵電機(jī)M 9、水泵Pl 10和管道系統(tǒng)構(gòu)成被控對(duì)象；水泵Pl 10的實(shí)時(shí)電量參數(shù)通過水泵電量遙測(cè)儀被送到觸摸屏、可編程控制器(TS+PLC) 1中；水泵流量、揚(yáng)程通過A/D轉(zhuǎn)換器傳送到PLC 1中， 經(jīng)過專家控制軟件數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的推理運(yùn)算，輸出信號(hào)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥EVl 3，改變水泵流量，使系統(tǒng)水泵時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行，同時(shí)利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)將水泵在線實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)及工況點(diǎn)在觸摸屏TS的屏幕上形象地顯示出來?？紤]到水泵高壓變頻電制柜離系統(tǒng)水泵較遠(yuǎn)，用GPRS無線組網(wǎng)技術(shù)或ISM無線組網(wǎng)技術(shù)或電力載波通訊技術(shù)，將水泵電量遙測(cè)儀采集到的水泵電機(jī)、變頻器的各種電量參數(shù)遙傳至(TS+PLC) 1。所以智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置是依據(jù)系統(tǒng)水泵時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行的目標(biāo)，在“系統(tǒng)節(jié)能”理論指導(dǎo)下整合系統(tǒng)水泵原理、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)新發(fā)明出來的。水泵節(jié)能應(yīng)用實(shí)際是造物主對(duì)我們嚴(yán)厲而公正的節(jié)能理論考試，水泵長(zhǎng)時(shí)間、大面積出現(xiàn)低效運(yùn)行的狀況，說明我們?cè)诠?jié)能理論考試中不及格，我們還沒有掌握符合客觀規(guī)律的水泵系統(tǒng)節(jié)能理論，不太認(rèn)識(shí)水泵耗能系統(tǒng)的本質(zhì)、運(yùn)行規(guī)律性和特點(diǎn)?，F(xiàn)代認(rèn)識(shí)論認(rèn)為，觀察滲透著理論，毛主席也說“感覺只解決現(xiàn)象問題，理論才解決本質(zhì)問題?！崩砟顩Q定世界，改變水泵不節(jié)能的問題，首先要解決水泵在系統(tǒng)中應(yīng)用的理論問題。圖2為圖1的控制原理結(jié)構(gòu)示意框圖。專家控制器21由系統(tǒng)水泵知識(shí)庫12、比較環(huán)節(jié)20、數(shù)據(jù)處理單元18、信息處理單元19、推理單元17、規(guī)則集16組成；專家控制器21、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)13、系統(tǒng)水泵14和傳感器組15四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成專家控制系統(tǒng)。水泵在線實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)和電參數(shù)被送到觸摸屏和可編程控制器1構(gòu)成的專家控制器21中，專家控制器根據(jù)水泵實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)，經(jīng)各個(gè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)處理，輸出信號(hào)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥EVl C3)改變系統(tǒng)水泵流量，使系統(tǒng)水泵時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行，同時(shí)在觸摸屏TS上形象地顯示出水泵的實(shí)時(shí)特性曲線、實(shí)時(shí)工況點(diǎn)、實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)。智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置是閉環(huán)的水泵系統(tǒng)在線匹配專家控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的軟件按框圖的思想進(jìn)行編程。水泵系統(tǒng)受到負(fù)荷變化、閥門調(diào)節(jié)、水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)的變化等等干擾因素(/O的影響，使水泵偏離最高效率點(diǎn)工作，水泵傳感器組測(cè)量到了水泵是流量、壓力、電量等實(shí)時(shí)參數(shù)的變化并輸入到專家數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理單元，計(jì)算出在線水泵實(shí)際的效率1與根據(jù)實(shí)際測(cè)量參數(shù)和系統(tǒng)水泵知識(shí)庫計(jì)算出來最高效率設(shè)定值&進(jìn)行比較得出偏差Δ /7，送到專家系統(tǒng)的信息處理器，經(jīng)運(yùn)算輸出信號(hào)S傳送到推理機(jī)，經(jīng)過推理機(jī)的推理運(yùn)算輸出信息/去規(guī)則集中運(yùn)算選擇輸出信號(hào)V控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電動(dòng)調(diào)節(jié)閥)，改變水泵流量，克服干擾廠造成的影響，使水泵又回到最高效率點(diǎn)允許波動(dòng)的范圍內(nèi)運(yùn)行。如此周而復(fù)始，在專家控制系統(tǒng)的智能控制下使水泵時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行。智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置的構(gòu)成過程是這樣的根據(jù)實(shí)際水系統(tǒng)水泵的型號(hào)特性，選定合適量程、類型的壓差變送器ΔP、流量變送器F、電量變送器TEQ、GPRS數(shù)據(jù)傳輸模塊以及PLC和觸摸屏TS如附圖1構(gòu)成智能水泵在線匹配控制裝置，按照附圖2編制專家數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件，試調(diào)，交付使用，便構(gòu)成和水泵系統(tǒng)融為一體的智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置。圖3所示是Wilo-NP150/315V 1450rpm Φ356型水泵性能曲線。以此水泵系統(tǒng)作為本發(fā)明的一個(gè)計(jì)算實(shí)例。水泵的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)為(Z，ΔΛ ηp, Wp) = (350, 38,85%, 43)0其中
L——水泵流量，m3/h ； LP——水泵揚(yáng)程，mH20 ； np——水泵軸效率，% ； Wp——水泵軸功率，kw。
智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置實(shí)測(cè)水泵流量為460 m3/h,是設(shè)計(jì)流量的1. 31 倍。實(shí)際工況點(diǎn)為α，ΔΛ np, Wp)= (460, 32, 79%, 49)0若水泵設(shè)計(jì)流量選擇正確，如果任由水泵在大流量、小溫差、低效能狀態(tài)運(yùn)行，額定工況水泵流量中31%做的是無用功。如果配以智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置，控制水泵時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行，水泵的效率可提高7%，軸功率可以減小6kW，節(jié)能12. m。由于智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置是根據(jù)“系統(tǒng)節(jié)能”理論提出的，如若和“系統(tǒng)節(jié)能”理論提出的其他技術(shù)相結(jié)合，便構(gòu)成了完整、完美的水泵節(jié)能理論技術(shù)體系。如和水泵容量診斷技術(shù)相結(jié)合，匹配控制裝置檢測(cè)出水泵容量比實(shí)際需要大31%， 再選配一個(gè)和水系統(tǒng)特性相匹配的水泵，則達(dá)到系統(tǒng)需要的流量350 m3/h，和水系統(tǒng)特性相匹配的水泵計(jì)算僅需要揚(yáng)程18. 5mH20。選擇Wilo-NP125/250V 1470rpm Φ沈7. 5型水泵性能能夠滿足這樣的要求。查Wilo-NP125/250V水泵特性曲線，需要軸功率19.8 kW，僅是原水泵實(shí)際運(yùn)行耗能的40%，節(jié)能超過50%。如再加上“花最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷變化的過程”的技術(shù)，則理論計(jì)算在全相似工況，水泵功耗僅為匹配的新水泵功耗的21. 6%，這時(shí)水泵處于有頭腦、有智商、有靈性地用能狀態(tài)，可以取得最好的節(jié)能效果。計(jì)算案例表明，水泵實(shí)際流量比額定流量大1. 31倍時(shí)，采用匹配控制裝置水泵的效率提高7%以上，軸功率至少減小6kW，節(jié)能12. m。如果水泵實(shí)際流量比額定流量大的越多，則采用匹配控制裝置節(jié)能的效果越顯著。本發(fā)明是按照“系統(tǒng)節(jié)能”理論提出的，如果和“系統(tǒng)節(jié)能”理論的其他技術(shù)相結(jié)合，則節(jié)能效果更顯著。用說明書中的算例，若通過“換和管道系統(tǒng)特性相匹配的高效泵”，水泵至少可以節(jié)能50% ；如果再加上“花最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)荷變化的控制過程技術(shù)”，還可以大幅度提高節(jié)能效果。(理論上計(jì)算，在全相似工況，水泵耗能只是新水泵額定功耗的21. 6%。)。
權(quán)利要求
1. 一種智能水泵系統(tǒng)在線的匹配控制裝置，該匹配控制裝置包括觸摸屏和可編程控制器構(gòu)成專家控制器；壓差變送器、流量變送器構(gòu)成水泵運(yùn)行參數(shù)測(cè)量?jī)x；功率變送器、頻率變送器、電量變送器和無線數(shù)據(jù)傳輸模塊構(gòu)成水泵電量遙測(cè)儀；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥擔(dān)當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 變頻器、水泵電機(jī)、水泵和管道系統(tǒng)構(gòu)成了被控對(duì)象；所述專家控制器是由系統(tǒng)水泵知識(shí)庫、比較環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)處理器、信息處理器、推理機(jī)、規(guī)則集構(gòu)成；所述專家控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、 系統(tǒng)水泵、傳感器組四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成專家控制系統(tǒng)，其特征在于所述在水泵附近安裝由觸摸屏TS和可編程控制器PLC (1)構(gòu)成的專家控制器(21);所述水泵Pl (10)的進(jìn)出口管道上安裝壓差變送器Δ P (11)、在出口管道上安裝有流量變送器F (2)構(gòu)成的水泵運(yùn)行參數(shù)測(cè)量?jī)x；所述在遠(yuǎn)方水泵變頻電控柜上分別安裝水泵功率變送器W (6)、變頻率變送器f(8)、 電量變送器TEQ (5)、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊GPRS (4)構(gòu)成水泵電量遙測(cè)儀；所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 EVl (3)擔(dān)當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所述變頻器VFD (7)、水泵電機(jī)M (9)、水泵Pl (10)和管道系統(tǒng)構(gòu)成被控對(duì)象；所述水泵的實(shí)時(shí)電量信號(hào)通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊GPRS (4)的信號(hào)輸送到觸摸屏TS和可編程控制器PLC (1)中；所述壓差變送器ΔΡ (11)、流量變送器F (2)將水泵實(shí)時(shí)的揚(yáng)程、流量信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換器輸送到觸摸屏TS和可編程控制器PLC (1)中；所述專家控制器(21)依次由系統(tǒng)水泵知識(shí)庫(12)、比較環(huán)節(jié)(21)、數(shù)據(jù)處理器(18)、信息處理器(19)、推理機(jī)(17)、規(guī)則集(16)連接組成；所述專家控制器(21)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(13)、系統(tǒng)水泵(14)和傳感器組(15)四個(gè)環(huán)節(jié)連接構(gòu)成專家控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置。水泵進(jìn)出口管道上安裝有壓差變送器、流量計(jì)和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；水泵附近安裝有組成專家控制器的觸摸屏、可編程控制器及無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；在電控柜上安裝有電量變送器及無線數(shù)據(jù)傳輸模塊；水泵實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)通過數(shù)據(jù)采集通道傳送到可編程控制器中，經(jīng)專家控制器運(yùn)算在觸摸屏上顯示出來水泵實(shí)時(shí)特性曲線、工況點(diǎn)、運(yùn)行參數(shù)，并控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，使水泵時(shí)時(shí)在最高效率點(diǎn)運(yùn)行。智能水泵系統(tǒng)在線匹配控制裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試方便、節(jié)能效果顯著的特點(diǎn)。水泵效率可提高7%，軸功率減小6kW，節(jié)能12.2%。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的水泵系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)和節(jié)能改造中。
文檔編號(hào)F04D15/00GK102418703SQ20111038555
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者曹琦, 王軍 申請(qǐng)人:深圳市宏事達(dá)實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司