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      水泵站的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制的制作方法

      文檔序號(hào):6277116閱讀:240來源:國(guó)知局
      專利名稱:水泵站的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種采用計(jì)算機(jī)程序控制水泵站運(yùn)行的方法,特別是一種水泵定速與變速運(yùn)行的優(yōu)化控制。
      在城鎮(zhèn)供水的原水與凈水廠,廢水與污水處理廠,通常沒有水泵站,泵站一般有定這與變速水泵并聯(lián)同時(shí)運(yùn)行工作。目前我國(guó)水廠泵站設(shè)計(jì)與運(yùn)行基本上是采用臺(tái)數(shù)控制方式,根據(jù)用戶對(duì)水量與水壓需要,憑經(jīng)驗(yàn)對(duì)水泵分成二級(jí)或三級(jí)送水,也就是一天分成二次或三次改變水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù),使送水量與水壓能接近用戶的要求 該種控制方式最簡(jiǎn)單,設(shè)備費(fèi)用小,但是該控制方式壓力變化大,流量與壓力不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。有時(shí)出現(xiàn)管道損失小于水泵實(shí)際送水揚(yáng)程很多,造成電耗過高;有時(shí)也可能出現(xiàn)水泵實(shí)際送水揚(yáng)程小于管道水頭損失,則滿足不了用戶對(duì)水壓與水量的需要。在一些中小型凈水廠,也有的采用閥門開啟程度控制方式,該種控制方式水泵效率最差,不宜采用,目前國(guó)外凈水廠泵站很少采用這種控制方式,出口壓力衡定控制方式,適用于用戶的管道損失比較小,用戶允許水壓變化,用戶需水量小,變化也較小的供水條件。該控制方式需要采用調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng),才能使出廠壓力恒定,較前面只靠開啟水泵臺(tái)數(shù)方式,能降低電耗,能接近用戶對(duì)水量與水壓的需要,在有前置水池或水塔時(shí),也采用水池或水塔水位恒定控制方式,該種控制方式,在一些發(fā)達(dá)國(guó)家凈水廠泵站控制應(yīng)用較多,并有實(shí)用性。我國(guó)由于大部分城市缺水,并且凈水廠水池容量較小,很難實(shí)現(xiàn)這種控制方式。管網(wǎng)末端(稍)壓力恒定控制,適用于管網(wǎng)損失大的城市,該種控制方式需要采用調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)末稍壓力恒定。該種控制方式能滿足用戶對(duì)水量與水壓的需要,能較好降低電耗,但需要水壓傳感器具有遠(yuǎn)程通訊,把遠(yuǎn)距離連續(xù)檢測(cè)水壓,及時(shí)送到凈水泵站,以便實(shí)現(xiàn)調(diào)速反饋控制。目前國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家有的凈水廠泵站,采用這種自動(dòng)控制方式。我國(guó)大部分城市由于水量供需矛盾較大,再加之遠(yuǎn)距離水壓傳感器的遙測(cè)可靠性較差,很難實(shí)現(xiàn)該種控制方式。水泵站的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制是一項(xiàng)發(fā)明專利,經(jīng)過DIALOG系統(tǒng)的數(shù)據(jù)檢索,查看文摘,未發(fā)現(xiàn)國(guó)際上有與本發(fā)明內(nèi)容相同的文獻(xiàn),國(guó)內(nèi)中文數(shù)據(jù)庫(kù)中檢出相關(guān)文件0篇。
      本發(fā)明的目的是提供一種采用計(jì)算機(jī)程序控制水泵站運(yùn)行的方法,使定速泵變速泵的臺(tái)數(shù)以及其工作參數(shù)達(dá)到最優(yōu)化控制,在滿足用戶對(duì)水壓與水量的要求同時(shí),降低電耗,減少制水成本。
      水泵站的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制,是根據(jù)傳感器反饋到的相關(guān)因素,分析得到相關(guān)區(qū)域的每小時(shí)用水率數(shù)據(jù)庫(kù),計(jì)算機(jī)根據(jù)變速泵每小時(shí)所需要的送水量Q變,以及變速泵的逐時(shí)所需的送水揚(yáng)壓H,確定變速泵的頻率轉(zhuǎn)速,如

      圖1所示。計(jì)算機(jī)控制程序如下;(1).系統(tǒng)開始輸入變速泵與定速泵在高效區(qū)工作的最大送水量,它們?yōu)閐1~d2;d3~d4;d5~d6;d7~d8;d9~d10;d11~d12。
      (2).計(jì)算機(jī)根據(jù)傳感器反饋到的相關(guān)因素,分析得到相關(guān)區(qū)域的每小時(shí)用水率X數(shù)據(jù)庫(kù);設(shè)每天送水量為Q,可以得到逐時(shí)送水量Qi=XQ。
      (3).判斷逐時(shí)送水量Qi是否屬于d1~d2區(qū)間,如果滿足d1~d2區(qū)間,則為2臺(tái)變速泵運(yùn)行,每臺(tái)變速泵送水量為 如果Qi不滿足d1~d2區(qū)間,則繼續(xù)判斷Qi是否滿足Qi<di,如果滿足Qi<di,則為1臺(tái)變速泵運(yùn)行,送水量Q變=Qi,如果Qi不滿足Qi<di,則進(jìn)行下一步,(4).根據(jù)管網(wǎng)特性曲線公式Hi=Ho+KQ2i(1)得到逐時(shí)送水水壓Hi,K-系數(shù),Ho--提供用戶的壓力水頭。
      (5).輸入計(jì)算機(jī)的定速泵特性曲線求定速泵流量Q定。
      (6).計(jì)算機(jī)根據(jù)多臺(tái)定速水泵與兩臺(tái)變速水泵并聯(lián)工作時(shí),逐時(shí)送水量Qi=Y(jié)Q定+2Q變的關(guān)系,確定變速泵的逐時(shí)所需送水量 當(dāng)Qi在(d3~d4)時(shí),Y=1 當(dāng)Qi在(d5~d6)時(shí),Y=2
      當(dāng)Qi在(d7~d8)時(shí),Y=3 當(dāng)Qi在(d9~d10)時(shí),Y=4 當(dāng)Qi在(d11~d12)時(shí),Y=5 當(dāng)Qi不在(d11~d12)時(shí),系統(tǒng)報(bào)警并返回,Y一定速泵臺(tái)數(shù)。
      (7).計(jì)算機(jī)根據(jù)函數(shù)式n=F(Q變、H變)(8)關(guān)系,并由前面選擇的變速泵所需水量Q變和變速泵水壓H變,得出變速泵所需轉(zhuǎn)速n。
      (8).將變速泵所需轉(zhuǎn)速n輸出到變速泵上,以達(dá)到調(diào)整水量,滿足管網(wǎng)要求的目的。
      在以上的工作步驟中,實(shí)際是將計(jì)算機(jī)分析得到的逐時(shí)送水量Qi與已經(jīng)設(shè)定的送水量范圍進(jìn)行比較,并最終得到變速泵所需水量Q變,對(duì)于設(shè)定的送水量域可分為六個(gè)區(qū)域,且用水量遞增為d1<d2<d3……<d12,當(dāng)逐時(shí)用水量Qi<d1時(shí),開一臺(tái)變速泵滿足逐時(shí)送水量Qi。當(dāng)逐時(shí)送水量增加時(shí),Qi滿足d1~d2區(qū)間,此時(shí)開二臺(tái)變速泵滿足Qi。當(dāng)逐時(shí)送水量進(jìn)一步增加時(shí),Qi>d2,此時(shí)再增加變速泵是不經(jīng)濟(jì)的,可以用增加定速泵來增加水量,然后再通過變速泵調(diào)整供水量。也就是采用以定速泵控制宏觀水量,以兩臺(tái)變速泵進(jìn)行微調(diào)水量 如果系統(tǒng)超出d11~d12區(qū)間,即5臺(tái)定速泵與兩臺(tái)變速泵同時(shí)啟動(dòng)也不能滿足水量要求,系統(tǒng)認(rèn)為這是一個(gè)不可能事件,如果出現(xiàn)這種情況一定是系統(tǒng)故障,則返回并報(bào)警。實(shí)際控制步驟是這樣進(jìn)行的。具體根據(jù)管網(wǎng)特性曲線公式得到逐時(shí)送水水壓Hi,計(jì)算機(jī)根據(jù)已知的Hi和輸入計(jì)算機(jī)的定速泵特性曲線,得到定速泵流量Q定。計(jì)算機(jī)根據(jù)多臺(tái)定速水泵與兩臺(tái)變速水泵并聯(lián)工作時(shí),逐時(shí)送水量Qi=Y(jié)Q定+2Q變的關(guān)系,確定變速泵的所需送水量 再根據(jù)逐時(shí)送水量Qi的大小,計(jì)算機(jī)就可以確定定速泵的臺(tái)數(shù)Y。計(jì)算出所需送水量Q變,送水揚(yáng)程Hp,就可通過改變電機(jī)頻率,使水泵轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,以滿足所需送水量及揚(yáng)程的要求。
      圖1為計(jì)算機(jī)程序控制水廠泵站的程序框圖;圖2為水泵的特性曲線及管路特性曲線圖;圖3為水泵調(diào)速曲線圖。
      1.多臺(tái)水泵并聯(lián)工作中的最佳調(diào)速泵臺(tái)數(shù)水泵在實(shí)際運(yùn)行中往往是多臺(tái)泵并聯(lián)工作的,若通過開停泵的臺(tái)數(shù)以調(diào)節(jié)流量,工況點(diǎn)不能連續(xù)變化,致使能量浪費(fèi)很大。當(dāng)采用水泵調(diào)速后,往往是選擇調(diào)速泵與定速泵并聯(lián)工作的方案,利用開,停定速泵臺(tái)數(shù)進(jìn)行粗調(diào),利用變速泵進(jìn)行細(xì)調(diào)。那么如何確定調(diào)速泵的臺(tái)數(shù)呢?全調(diào)當(dāng)然是可以的,但由于目前調(diào)速裝置價(jià)格很貴,加之調(diào)速裝置本身也要耗能,也有個(gè)經(jīng)濟(jì)問題,所以不現(xiàn)實(shí),也無此必要。下面通過分析水泵并聯(lián)工作過程來加以說明。從圖2可以看出,當(dāng)流量Q=QA時(shí),可開啟兩臺(tái)泵,當(dāng)Q=QB時(shí),可開啟三臺(tái)泵。但當(dāng)Q=Qx(QA<Qx<QB)時(shí),在無調(diào)速泵的情況下,就得開三臺(tái)泵,此時(shí)工況點(diǎn)就會(huì)上移至C點(diǎn),而使提供給用戶的水頭從HST上升到HST,造成了能量浪費(fèi)。當(dāng)采用調(diào)速泵后,則通過降低調(diào)速泵的轉(zhuǎn)數(shù),使工況點(diǎn)從C點(diǎn)下降到X點(diǎn),從而節(jié)約多余的水頭。假如只采用一臺(tái)調(diào)速泵,則流量q′T由定速泵提供,而流量q′x則由調(diào)速泵提供。如果單從調(diào)節(jié)流量的角度來講,一臺(tái)調(diào)速泵完全可以,但是水泵調(diào)速的目的是為了節(jié)能。由于管網(wǎng)的工況點(diǎn)是任意的,也就是說Qx可以是QA與QB之間任一數(shù)值,當(dāng)Qx無限靠近QA時(shí),則調(diào)速泵的出水量qx將接近于零,其效率極低,反而造成能量浪費(fèi),因此單靠一臺(tái)泵調(diào)速是達(dá)不到預(yù)期節(jié)能效果的。怎么辦?解決的辦法就是采用兩臺(tái)泵調(diào)速,如圖2所示,當(dāng)Q=Qx(QA<Qx<QB)時(shí)開啟一臺(tái)定速泵和兩臺(tái)調(diào)速泵,此時(shí)定速泵提供流量qT,而兩臺(tái)調(diào)速泵共同提供流量qx,則單臺(tái)調(diào)速泵為 當(dāng)流量減少到Q≤QA時(shí),此時(shí)停掉一臺(tái)定速泵,由兩臺(tái)調(diào)速泵供水;當(dāng)流量Q>QB時(shí),則再開啟一臺(tái)定速泵。依此類推,兩臺(tái)調(diào)速泵一直處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài),顯然按照這種運(yùn)行方式,調(diào)速泵的供水量qx將大于一臺(tái)定速泵的供水量而小于兩臺(tái)定速泵的供水量之間變化,從而保證調(diào)速泵在調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)中一直處于高效區(qū)工作,達(dá)到節(jié)能的目的。另外采用兩臺(tái)泵調(diào)速,還可以使單臺(tái)泵的調(diào)速范圍縮小,對(duì)調(diào)速裝置的要求條件降低。調(diào)速泵是否可考慮備用呢?目前由于調(diào)速裝置,特別是變頻調(diào)速裝置價(jià)格昂貴,因此沒必要考慮備用,當(dāng)調(diào)速裝置出故障時(shí),可改為定速運(yùn)轉(zhuǎn),或啟用備用定速泵。雖然此時(shí)會(huì)造成能量浪費(fèi),但總是比備用一臺(tái)價(jià)格昂貴的調(diào)速裝置,平時(shí)閑置著要合算。設(shè)置超過兩臺(tái)以上的調(diào)速泵是沒有必要的,當(dāng)調(diào)速泵超過兩臺(tái)以上時(shí),則單臺(tái)調(diào)速泵的調(diào)速范圍很小,加之調(diào)速裝置本身還有個(gè)效率問題,節(jié)能效果并不見得好,因此水泵的最佳調(diào)速臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)。
      2.多臺(tái)水泵并聯(lián)工作中調(diào)速泵最大調(diào)速范圍調(diào)速泵的最大調(diào)速范圍就是調(diào)速泵運(yùn)行到最不利情況時(shí)所需調(diào)速比,水泵的調(diào)速一般采用下調(diào)。如圖3所示,當(dāng)流量Q>Qs時(shí),兩臺(tái)調(diào)速泵全部投入運(yùn)行,當(dāng)流量Q≤Qs時(shí),可采用一臺(tái)調(diào)速泵工作。當(dāng)水泵運(yùn)行到Q=Qs時(shí),調(diào)速泵情況最不利,調(diào)速范圍最大。此時(shí)單臺(tái)調(diào)速泵的出水量為 其揚(yáng)程為Hs,即圖中B點(diǎn)。依據(jù)此點(diǎn)的流量和揚(yáng)程,求其工況相似拋物線的K值,即K=Hs(Qs2)2=4HsQs2---(9)]]>H=KQ2=4HsQs2&CenterDot;Q2---(10)]]>將該拋物線點(diǎn)繪在圖上,求出其與調(diào)速泵在額定轉(zhuǎn)數(shù)no時(shí)的水泵特性曲線的交點(diǎn)C(Qc,Hc),則該點(diǎn)與B點(diǎn)為工況相似點(diǎn),依據(jù)B、C兩點(diǎn)的流量或楊程即可求得調(diào)速水泵的最大調(diào)速范圍(下調(diào)速度比)Kn=Qs/2Qc=Qs2Qc---(11)]]>Kn=HsHc---(12)]]>當(dāng)最小流量Qmin小于單臺(tái)泵出水量的一半,即Qmin&lt;Qs2]]>時(shí),則要以Qmin和Hmin代替上述B點(diǎn)求最大調(diào)速比。在實(shí)際設(shè)計(jì)中,考慮到水泵吸水井水位變化及控制的靈活性,調(diào)速范圍可在計(jì)算基礎(chǔ)上適當(dāng)放寬至5~10%,一般水泵的調(diào)速范圍在80~100%。
      3.水泵站定速泵與變速泵工作參數(shù)的確定實(shí)現(xiàn)泵站優(yōu)化控制,合理確定定速泵與變速泵工作臺(tái)數(shù),使其運(yùn)行工況連續(xù)變化,滿足用戶對(duì)水壓與水量的要求,并使各種水泵運(yùn)行效率高,達(dá)到降低電耗目的。決定水泵運(yùn)行主要參數(shù)是凈水廠出廠流量與水壓,遠(yuǎn)方用戶壓力控制點(diǎn)壓力,凈水廠清水池水位等。要想實(shí)現(xiàn)這種多參數(shù)的優(yōu)化控制是比較難,需要對(duì)定速泵與變速泵建立一些控制準(zhǔn)則,使復(fù)雜問題得到簡(jiǎn)化,從而得到優(yōu)化控制數(shù)學(xué)模型,以便生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制的目的。
      1)定速泵與變速泵連續(xù)運(yùn)行工況,應(yīng)滿足各用戶對(duì)水量與水壓的要求,并能降低電耗。
      2)確定該凈水廠供水范圍最不利控制點(diǎn),也就是說只要滿足該控制點(diǎn)水壓要求,就能滿足該水廠供水范圍各用戶對(duì)水量與水壓的需要。
      3)在滿足最不利控制點(diǎn)對(duì)水壓要求的條件下,繪制城市或該地區(qū)的每小時(shí)用水曲線。
      4)我們認(rèn)為凈水廠凈水工藝每小時(shí)處理水量變化很小,可以視為恒定不變的,這樣每小時(shí)凈水量是全天凈水量4.17%。
      5)根據(jù)前面每小時(shí)用水曲線與原水泵站每小時(shí)送水量4.17%,校核實(shí)際需要的清水池容積。如果實(shí)際所需要的清水池容積小于或等于設(shè)計(jì)清水池容積,我們可以說清水池水位變化滿足優(yōu)化控制需要。
      6)定速水泵變速水泵工作臺(tái)數(shù)的確定,以及其送水量與用水量的相互關(guān)系a、一臺(tái)變速水泵工作時(shí),其每小時(shí)送水量Q變,等于每小時(shí)用水量Qi∶Q變=Qi。
      b、當(dāng)兩臺(tái)變速水泵工作時(shí),設(shè)每臺(tái)變速水泵送水量為Q變,每小時(shí)用水量為Qi,則有2Q變=Qi。
      c、當(dāng)一臺(tái)定速水泵與兩臺(tái)變速水泵并聯(lián)工作時(shí),設(shè)定速泵送水量為Q定,則有Q定+2Q變=Qi。
      d、當(dāng)二臺(tái)定速水泵與兩臺(tái)變速水泵并聯(lián)工作時(shí),則有2Q定+2Q變=Qi。
      e、當(dāng)多臺(tái)定速水泵與兩臺(tái)變速水泵并聯(lián)時(shí),設(shè)定速水泵臺(tái)數(shù)為Y臺(tái),則有YQ定+2Q變=Qi。
      7)做出管網(wǎng)特性曲線,并寫出描述其特性曲線公式H=Ho+KQi2這里Qi是凈水泵站每小時(shí)送水水量,應(yīng)等于每小時(shí)需用水量。
      8)根據(jù)管網(wǎng)平差與實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)得到管道特性曲線方程,這樣就可以根據(jù)每小時(shí)需用水量,計(jì)算出該小時(shí)所需要送水水壓Hi=Ho+KQi2。
      這里Hpi就是該泵站遂時(shí)送水所需壓力,其常數(shù)Ho與系數(shù)K可以通過生產(chǎn)實(shí)驗(yàn),用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法求得。
      9)我們用遂時(shí)送水壓力Hpi,通過定速水泵特性曲線,可以得每臺(tái)定速水泵送水量Q定。這樣不難得變速水泵送水量2Q變=Qi-YQ定。
      10)已知某一時(shí)間內(nèi)變速泵臺(tái)數(shù)、送水量Q變、送水揚(yáng)程Hp,就得到其運(yùn)行規(guī)律要求。要想實(shí)現(xiàn)要求,可以通過改變電機(jī)頻率使水泵轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,水泵轉(zhuǎn)速變化可以達(dá)到變速泵對(duì)送水流量以及揚(yáng)程的要求。在實(shí)際控制中,可通過反饋控制方式,改變上述運(yùn)行參數(shù),達(dá)到所需要送水流量與揚(yáng)程的要求。
      本發(fā)明根據(jù)用戶對(duì)水量與壓力,出廠水的水量與水壓,水庫(kù)的水位等參數(shù),及時(shí)準(zhǔn)確定量計(jì)算出所需供水的流量與壓力,并確定定速泵與變速泵工作臺(tái)數(shù),以及調(diào)速泵的工作參數(shù),對(duì)水泵的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制。從而避免了水壓過低時(shí),管網(wǎng)末端有的用戶沒有水,或者水壓過高發(fā)生管網(wǎng)爆管,需要停水修復(fù)的發(fā)生,挽回了經(jīng)濟(jì)損失。在保證用戶對(duì)水量與水壓需要的前提下,可以降低制水成本中的電耗,平均降低電耗與總電耗量的5%~15%,本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制,提高了水廠的管理質(zhì)量和工作效率,同時(shí)減輕了操作人員的工作強(qiáng)度,本發(fā)明的另一特征是打破常規(guī),首先啟動(dòng)變速泵進(jìn)行水量控制,而不是先啟動(dòng)定速泵,并確定了變速泵臺(tái)數(shù)為一臺(tái)或者兩臺(tái)時(shí),節(jié)能效果為最佳;在此基礎(chǔ)上再啟動(dòng)定運(yùn)泵,以定運(yùn)泵對(duì)管網(wǎng)的水量進(jìn)行宏觀水量進(jìn)行調(diào)控,以變速泵接受反饋信息對(duì)管網(wǎng)水量進(jìn)行微觀調(diào)控。
      實(shí)施例哈爾濱市沙曼屯水廠新建凈水泵站,設(shè)計(jì)能力為45萬m3/d,共設(shè)有七臺(tái)水泵,其中四臺(tái)定速泵,三用一備;三臺(tái)變運(yùn)泵,二用一備。第一期供水量Q=25萬m3/d,根據(jù)該泵站的出廠流量與揚(yáng)程、清水池的水位、管網(wǎng)壓力等參數(shù)得到哈爾濱市的0~24小時(shí)的隨時(shí)用水率x,把x數(shù)值輸入計(jì)算機(jī)。根據(jù)日送水量Q=25m3/d,可以得到逐時(shí)送水量Qi=XQ,也輸入計(jì)算機(jī)。把定速泵特性曲線(根據(jù)水泵的設(shè)計(jì)樣本),并根據(jù)該定速泵與變速泵高效區(qū)工作范圍確定(d1,d2)、(d3,d4)、(d5,d6)分別為(3900,7800)、(7850,11200)、(11210,15000)。同時(shí)也把管網(wǎng)特性曲線H=Ho+KQi輸入計(jì)算機(jī),這樣就可以采用計(jì)算機(jī)從0點(diǎn)到24點(diǎn)隨時(shí)控制變速泵與定速泵工作臺(tái)數(shù),以及其工作的揚(yáng)程與各自送水量,現(xiàn)做如下介紹。
      (1)當(dāng)0~1時(shí),送水率x=3.0%,需要送水量為Qi=7725m3/h,則這時(shí)送水量Qi在(3900,7800)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵并聯(lián)工作運(yùn)行,每臺(tái)變速泵送水量 在這一時(shí)刻可以通過改變電機(jī)頻率,使變速泵轉(zhuǎn)速也相應(yīng)的改變,最終達(dá)到變速泵送水量做相應(yīng)的變化(可以通過控制硬件,采用逐漸逼近法實(shí)現(xiàn))。
      (2)當(dāng)1~2時(shí),送水率X=3.03%,所需要送水量為Qi=7525m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(3900,7800)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵并聯(lián)工作運(yùn)行,每臺(tái)變速泵送水量為Q變==3763m3/h。然后根據(jù)(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要送水量的要求。
      (3)當(dāng)2~3時(shí),送水率X=3.15%,需要送水量為Qi=7875m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQi2,可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=48.29m。然后根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程48.29m,可以得到定速泵的送水量Q定=3900m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要送水量的要求(4)當(dāng)3~4時(shí),送水率x=3.20%,需要送水量Qi=8000m3/h,這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i,可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=48.35m。然后根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程48.35m,可以得到定速泵的送水量Q定=3850m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要送水量的要求(5)當(dāng)4~5時(shí),送水率x=3.31%,需要送水量Qi=8275m3/h,這時(shí)的送水量在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQi2,可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=48.64m。然后根據(jù)定速泵送水泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程48.64m,可以得到定速泵水量Q定=3810m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要送水量的要求。
      (6)當(dāng)5~6時(shí),送水率x=3.78%,所需要的送水量Qi=9450m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i,可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=49.96m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水相程49.96m,可以得到定速泵送水量Q定=3750m3/h這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要送水量的要求。
      (7)當(dāng)6~7時(shí),送水率X=4.96%,所需要的送水量Qi=12400m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(11210,15000)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與兩臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=54.02m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程54.02m,可以得到定速泵送水量Q定=3300m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要送水量的要求。
      (8)當(dāng)7~8時(shí),送水率X=5.18%,所需要的送水量Qi=12950m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(11210,15000)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與兩臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=54.92m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程54.92m,可以得到定速泵送水量Q定=3250m3/h,這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要送水量的要求(9)當(dāng)8~9時(shí),送水率X=4.98%,所需要的送水量Qi=12450m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(11210,15000)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與兩臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=54.12m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程54.12m,可以得到定速泵送水量Q定=3290m3/h,這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (10)當(dāng)9~10時(shí),送水率X=4.71%,所需要的送水量Qi=11775m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(11210,15000)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與兩臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=53.08m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程53.08m,可以得到定速泵送水量Q定=3550m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (11)當(dāng)10~11時(shí),送水率X=4.04%,所需要的送水量Qi=10100m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=52.82m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程52.82m,可以得到定速泵送水量Q定=3580m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (12)當(dāng)11~12時(shí),送水率X=4.41%,所需要的送水量Qi=11025m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=52.00m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程52.00m,可以得到定速泵送水量Q定=3700m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (13)當(dāng)12~13時(shí),送水率X=4.34%,所需要的送水量Qi=10850m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=51.72m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程51.72m,可以得到定速泵送水量Q定=3720m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (14)當(dāng)13~14時(shí),送水率X=4.36%,所需要的送水量Qi=10900m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=51.83m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程51.83m,可以得到定速泵送水量Q定=3710m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (15)當(dāng)14~15時(shí),送水率X=4.35%,所需要的送水量Qi=10875m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=51.79m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程51.79m,可以得到定速泵送水量Q定=3715m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (16)當(dāng)15~16時(shí),送水率X=4.49%,所需要的送水量Qi=11225m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(11210,15000)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與兩臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=52.28m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程52.28m,可以得到定速泵送水量Q定=3650m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (17)當(dāng)16~17時(shí),送水率X=5.15%,所需要的送水量Qi=12875m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(11210,15000)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與兩臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=54.80m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程54.80m,可以得到定速泵送水量Q定=3250m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (18)當(dāng)17~18時(shí),送水率X=4.90%,所需要的送水量Qi=12250m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(11210,15000)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與兩臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=53.81m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程53.81m,可以得到定速泵送水量Q定=3400m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (19)當(dāng)18~19時(shí),送水率X=4.80%,所需要的送水量Qi=12000m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(11210,15000)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與兩臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=53.42m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程53.42m,可以得到定速泵送水量Q定=3450m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (20)當(dāng)19~20時(shí),送水率X=4.56%,所需要的送水量Qi=11400m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(11210,15000)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與兩臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=52.53m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程52.53m,可以得到定速泵送水量Q定=3590m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (21)當(dāng)20~21時(shí),送水率X=4.18%,所需要的送水量Qi=10450m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=51.29m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程51.29m,可以得到定速泵送水量Q定=3750m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (22)當(dāng)21~22時(shí),送水率X=4.04%,所需要的送水量Qi=10100m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=50.76m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程50.76m,可以得到定速泵送水量Q定=3790m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (23)當(dāng)22~23時(shí),送水率X=3.35%,所需要的送水量Qi=8375m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(7850,11200)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵與一臺(tái)定速泵并聯(lián)運(yùn)行。根據(jù)Hi=Ho+KQ2i可以得到該時(shí)送水揚(yáng)程Hi=49.71m。然后再根據(jù)定速泵送水特性曲線,已知該時(shí)送水揚(yáng)程49.71m,可以得到定速泵送水量Q定=3800m3/h。這樣就可以求出每臺(tái)變速泵送水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      (24)當(dāng)23~24時(shí),送水率X=3.04%,所需要的送水量Qi=7600m3/h。這時(shí)的送水量Qi在(3900,7800)區(qū)間,應(yīng)為兩臺(tái)變速泵并聯(lián)運(yùn)行,每臺(tái)變速泵水量 下面可以用(1)中控制方式,最終達(dá)到所需要的要求。
      權(quán)利要求
      1.水泵站的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制,是根據(jù)傳感器反饋到的相關(guān)因素,分析得到相關(guān)區(qū)域的每小時(shí)用水率數(shù)據(jù)庫(kù),計(jì)算機(jī)根據(jù)變速泵每小時(shí)所需要的送水量Q變,以及變速泵的逐時(shí)水壓H變對(duì)變速泵的轉(zhuǎn)速或頻率進(jìn)行調(diào)整,其特征在于計(jì)算機(jī)控制方式采用如下控制步驟(1).系統(tǒng)開始輸入變速泵與定速泵在高效區(qū)工作的最大送水量,它們?yōu)閐1~d2;d3~d4;d5~d6;d7~d8;d9~d10;d11~d12。(2).計(jì)算機(jī)根據(jù)傳感器反饋到的相關(guān)因素,分析得到相關(guān)區(qū)域的每小時(shí)用水率數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)每天送水量為Q,可以得到逐時(shí)送水量Qi=XQ。(3).判斷逐時(shí)送水量Qi是否屬于d1~d2區(qū)間,如果滿足d1~d2區(qū)間,則為2臺(tái)變速泵運(yùn)行,每臺(tái)變速泵送水量為 如果Qi不滿足d1~d2區(qū)間,則繼續(xù)判斷Qi是否滿足Qi<di,如果滿足Qi≤di,則Q變=Qi,如果Qi不滿足Qi<di,則進(jìn)行下一步(4).根據(jù)管網(wǎng)特性曲線公式Hi=Ho+KQ2i(1)得到逐時(shí)送水水壓Hi,K-系數(shù),Ho-提供用戶的壓力水頭。(5).輸入計(jì)算機(jī)的定速泵特性曲線求定速泵流量Q變。(6).計(jì)算機(jī)根據(jù)多臺(tái)定速水泵與兩臺(tái)變速水泵并聯(lián)工作時(shí),逐時(shí)送水量Qi=Y(jié)Q定+2Q變的關(guān)系,確定變速泵的逐時(shí)所需送水量 為下的情況之一。當(dāng)Qi在(d3~d4)時(shí),Y=1 當(dāng)Qi在(d5~d6)時(shí),Y=2 當(dāng)Qi在(d7~d8)時(shí),Y=3 當(dāng)Qi在(d9~d10)時(shí),Y=4 當(dāng)Qi在(d11~d12)時(shí),Y=5 當(dāng)Qi不在(d11~d12)時(shí),系統(tǒng)報(bào)警并返回,Y-定速泵臺(tái)數(shù)。(7).計(jì)算機(jī)根據(jù)函數(shù)式n=F(Q變、H變)(8)關(guān)系,并由前面選擇的變速泵所需水量Q變和變速泵水壓H變,得出變速泵所需轉(zhuǎn)速n(8).將變速泵所需轉(zhuǎn)速n輸出到變速泵上,以達(dá)到調(diào)整水量,滿足管網(wǎng)要求的目的。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水泵站的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制,其特征在于所述的傳感器反饋的因素為出廠水流量,出廠水壓力,市區(qū)配水管網(wǎng)壓力,市區(qū)配水管網(wǎng)壓力控制點(diǎn)的壓力,清水池水位及水量
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種采用計(jì)算機(jī)程序控制水廠泵站的方法,特別是水泵站的優(yōu)化控制,計(jì)算機(jī)根據(jù)傳感器反饋到的相關(guān)因素,分析得到相關(guān)區(qū)域的每小時(shí)用水率數(shù)據(jù)庫(kù),并根據(jù)變速泵每小時(shí)所需要的送水量以及變速泵的逐時(shí)水壓,對(duì)變速泵的轉(zhuǎn)速或頻率進(jìn)行調(diào)整,該優(yōu)化控制能滿足用戶對(duì)水量與水壓的要求,并能降低制水成本中的電耗,平均降低電耗為5~15%。
      文檔編號(hào)G05B15/02GK1112695SQ9510272
      公開日1995年11月29日 申請(qǐng)日期1995年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月22日
      發(fā)明者王大志, 付強(qiáng) 申請(qǐng)人:王大志, 付強(qiáng)
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