阅读说明：本技术 一种给水泵系统的控制方法及给水泵系统 (Control method of water feed pump system and water feed pump system ) 是由 刘卫伟 陆志勇 刘强 刘传之 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种给水泵系统的控制方法,包括步骤一、建立所述给水泵系统的专有模型；步骤二、在所述变频控制器中设定一个允许频率偏差；步骤三、在水泵实际运行时,获取水泵出水端的实际流量,并计算得到此时所述给水泵系统的需求扬程；步骤四、根据水泵性能的实际流量和需求扬程代入至水泵性能模型中,得到水泵的转速,并将转速换算成变频器的计算运行频率；步骤五、所述变频控制器获取此时变频器的实际运行频率,并获得计算运行频率与实际运行频率的频率差值,比较所述频率差值与允许频率偏差,选择变频器的输出频率。本发明能够降低给水泵系统的能量消耗,另外本发明还提供了一种给水泵系统。(The invention discloses a control method of a water supply pump system, which comprises the following steps of firstly, establishing a special model of the water supply pump system; setting an allowable frequency deviation in the variable frequency controller; step three, when the water pump actually runs, acquiring the actual flow of the water outlet end of the water pump, and calculating to obtain the required lift of the water supply pump system at the moment; step four, substituting the actual flow and the required lift according to the performance of the water pump into a water pump performance model to obtain the rotating speed of the water pump, and converting the rotating speed into the calculated operating frequency of the frequency converter; and step five, the frequency conversion controller acquires the actual operating frequency of the frequency converter at the moment, acquires the frequency difference value between the calculated operating frequency and the actual operating frequency, compares the frequency difference value with the allowable frequency deviation, and selects the output frequency of the frequency converter. The invention can reduce the energy consumption of the water feeding pump system, and in addition, the invention also provides the water feeding pump system.)

一种给水泵系统的控制方法及给水泵系统

技术领域

本发明涉及给水系统管路的控制，具体涉及一种给水泵系统的控制方法及给水泵系统。

背景技术

如图1所示，目前给水管路系统中通常设置旁通管将系统中多余的水量通过旁通管泄流出系统或泄回系统进水源头。为达到这一目的，旁通管一般配有压力或压差控制的泄压阀。但从系统运行的能耗效率角度看，旁通管设置后会降低系统运行的效率，增加系统运行的能耗。因为多余的水量从水池经水泵的吸收能量功率后又从旁通回到水池，是一种能源浪费。为降低系统能耗，也有采用变频恒压控制，具体为在泵的出口管路附近设置压力传感器，水泵运行采用变频运行。变频器控制器设定一个压力值，将压力传感器检测到的水泵出口压力值信号反馈至变频控制器，变频控制器将检测到的数值与设定值比较，通过比价差值调整变频器的输出频率，调整水泵转速，从而改变水泵出口处的压力值，使之与设定压力趋于一致。但是水泵提供的流量会随着系统需求变化而变化，但是变频恒压控制使得水泵扬程恒定，在相同的流量下水泵的扬程越高，所需要的功率就越大，变频恒压控制将会导致系统运行的效率低。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种给水泵系统的控制方法，其具体步骤如下：

步骤一、测试给水泵系统运行时的水泵扬程以及水泵出水端的流量，根据所测得的扬程和流量建立所述给水泵系统的专有模型；

步骤二、将所述给水泵系统中水泵的测试性能表拟合成水泵性能模型，将所述水泵性能模型输入到控制所述给水泵系统的变频控制器中，并在所述变频控制器中设定一个允许频率偏差；

步骤三、在水泵实际运行时，所述变频控制器获取水泵出水端的实际流量，将所述实际流量代入所述给水泵系统的专有模型中，计算得到此时所述给水泵系统的需求扬程；

步骤四、所述变频控制器根据水泵的实际流量和需求扬程代入至水泵性能模型中，得到水泵的转速，并将转速换算成变频器的计算运行频率；

步骤五、所述变频控制器获取此时变频器的实际运行频率，并获得计算运行频率与实际运行频率的频率差值，比较所述频率差值与允许频率偏差，若频率差值大于允许频率偏差，则变频控制器控制变频器按计算运行频率运行，若频率差值小于允许频率偏差，则变频控制器控制变频器按实际运行频率运行。

进一步的，所述步骤一中给水泵系统的专有模型的建立过程包括:

a.预先在变频控制器中设立符合管路特性曲线的计算公式：H=k*Q²+H₀，其中，k为常数，H为扬程，H₀为流量为0时系统所需扬程；

b.待给水泵系统安装完毕后，启动水泵，将变频器的输出频率设置为f₁，变频控制器获取此时给水泵系统出水端的流量Q₁以及水泵进水口和出水口的压力差P₁，将压力差变换为扬程H₁；

c.将变频器的输出频率设置为f₂，变频控制器获取此时给水泵系统出水端的流量Q₂以及水泵进水端和出水端的压力差P₂，将压力差变换为扬程H₂；

d.分别将步骤b中所得到的流量Q₁和扬程H₁以及步骤c中得到的流量Q₂和扬程Q₂代入步骤a所设立的计算公式中，得到k和H₀，从而建立该给水泵系统的专有模型。

进一步的，所述水泵进水端和出水端压力差与扬程的变换公式为：H=P/ρ，其中H为扬程，P为水泵进水端和出水端的压力差，ρ为水泵中液体的密度。

进一步的，所述允许频率偏差为1~5Hz。

另外本发明还提供了一种采用上述控制方法的给水泵系统，包括水池、第一管道、水泵、第二管道以及出水管，所述水池通过所述第一管道与所述水泵连通，所述水泵通过第二管道与出水管连接，所述第一管道上安装有检测水泵进水端压力的第一压力传感器，所述第二管道上安装有检测水泵出水端压力的第二压力传感器，所述出水管上安装有流量传感器，所述水泵连接有变频器，所述变频器通过变频控制器控制，所述第一压力传感器、第二压力传感器以及流量传感器分别与变频控制器连接并向变频控制器传递数据。

进一步的，所述第一管道和第二管道上分别设有控制阀门。

有益效果：1.本发明根据给水泵系统运行时不同流量情况下所需要的扬程，调整变频器的输出频率，使得当流量变化时，水泵的实际运行扬程也随之变化，从而降低水泵运行的能耗；

2.本发明的控制方法根据每一套给水泵系统分别进行计算和控制，实现定制化的运行模式，最大程度上优化给水泵系统的能耗；

3.本发明在运行过程中实时监控流量的变化，当给水泵系统内部产生变化时，能够快速的调整变频器的输出频率；

4.本发明通过设置允许频率偏差避免微小的流量变化引起变频器的输出频率的反复变化，从而提高实用性。

附图说明

图1为旁通管泄流的给水泵系统的示意图；

图2为本发明给水泵系统控制方法的框图；

图3为本发明给水泵系统的示意图。

附图标记：1-水池；2-第一管道；3-水泵；4-第二管道；5-出水管；6-流量传感器；7-变频器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2所示，本发明公开了一种给水泵系统的控制方法，具体包括：

步骤一、测试给水泵系统运行时的水泵扬程以及水泵出水端的流量，根据所测得的扬程和流量建立所述给水泵系统的专有模型；

步骤二、将所述给水泵系统中水泵的测试性能表拟合成水泵性能模型，将所述水泵性能模型输入到控制所述给水泵系统的变频控制器中，并在所述变频控制器中设定一个允许频率偏差Δf；允许频率偏差Δf为1~5Hz，所述性能模型用于描述流量、扬程、水泵转速的关系。

步骤三、在水泵实际运行时，所述变频控制器获取水泵出水端的实际流量Q，将所述实际流量Q代入所述给水泵系统的专有模型中，计算得到此时所述给水泵系统的需求扬程H；

步骤四、所述变频控制器根据水泵的实际流量Q和需求扬程H代入至水泵性能模型中，得到水泵的转速n，并将转速n换算成变频器的计算运行频率f；

步骤五、所述变频控制器获取此时变频器的实际运行频率ft，并获得计算运行频率f与实际运行频率ft的频率差值,比较所述频率差值Δf与允许频率偏差，若频率差值大于允许频率偏差，即|f-ft|＞Δf，则变频控制器控制变频器按计算运行频率f运行，若频率差值小于允许频率偏差，即|f-ft|＜Δf，则变频控制器控制变频器按实际运行频率ft运行。

如图1所示，当采用恒压变频控制时，由于要保证变频水泵的压力控制在一个恒定值上，由于泵的扬程可以近似为泵出口和入口的压力差，因此变频水泵的扬程也固定在一个恒定值，这样流量发生变化时，不改变扬程而直接改变变频器的输出频率，导致了功率的浪费。本发明控制过程中，首先根据给水泵系统进行实际的测量得到描述水泵流量和需求扬程的关系的专有模型，然后在实际控制过程中测得实际流量后通过专有模型得到此时的实际需求扬程，再根据实际需求扬程获得水泵的转速以及变频器的输出频率，本发明考虑到流量变化对需求扬程的影响，并相应的调整水泵的转速以及变频器的输出频率，降低了水泵运行的能耗。并且本发明还设置了允许频率偏差，通过对比计算运行频率与实际运行频率的频率差值与允许频率偏差之间的关系，相应的选择变频器的输出频率，避免了微小流量变化对输出频率的影响。

在本实施例中，从步骤三变频控制器获取水泵出水端的实际流量Q到步骤五变频控制器控制变频器输出频率为一个循环，变频控制器每隔一段固定的时间间隔获取获取一次流量传感器的实际流量数据，上述的时间间隔就是一次循环的时间。

更进一步的，本发明步骤一种给水泵系统的专有模型的建立过程包括：

a.预先在变频控制器中设立符合管路特性曲线的计算公式：H=k*Q²+H₀，其中，k为常数，H为扬程，H₀为流量为0时系统所需扬程；

b.待给水泵系统安装完毕后，启动水泵，将变频器的输出频率设置为f₁，变频控制器获取此时给水泵系统出水端的流量Q₁以及水泵进水口和出水口的压力差P₁，将压力差变换为扬程H₁；

c.将变频器的输出频率设置为f₂，变频控制器获取此时给水泵系统出水端的流量Q₂以及水泵进水端和出水端的压力差P₂，将压力差变换为扬程H₂；

d.分别将步骤b中所得到的流量Q₁和扬程H₁以及步骤c中得到的流量Q₂和扬程Q₂代入步骤a所设立的计算公式中，得到k和H₀，从而建立该给水泵系统的专有模型。

上述述水泵进水端和出水端压力差与扬程的变换公式为：H=P/ρ，其中H为扬程，P为水泵进水端和出水端的压力差，ρ为水泵中液体的密度。

另外本发明还公开了一种采用上述控制方法的给水泵系统，包括水池1、第一管道2、水泵3、第二管道4以及出水管5，所述水池1通过所述第一管道2与所述水泵3连通，所述水泵3通过第二管道4与出水管5连接，所述第一管道2上安装有检测水泵3进水端压力的第一压力传感器，所述第二管道4上安装有检测水泵3出水端压力的第二压力传感器，所述出水管5上安装有流量传感器6，所述水泵3连接有变频器7，所述变频器7通过变频控制器控制，所述第一压力传感器、第二压力传感器以及流量传感器6分别与变频控制器连接并向变频控制器传递数据。在第一管道2和第二管道4上分别设有控制阀门。

本发明通过变频控制器通过上述控制方法控制变频器的输出功率，避免了经旁通泄流的能量损失，降低水泵的运行能耗。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。