阅读说明：本技术 实现水泵组的稳定节能的控制方法及装置 (Control method and device for realizing stable energy saving of water pump set ) 是由 卓明胜 杨金龙 何玉雪 钟兴宁 丁文涛 于 2019-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种实现水泵组的稳定节能的控制方法及装置,该方法包括：获取所述水泵组中当前运行的水泵的总流量,所述水泵组中当前运行的水泵所需的总电流和所述水泵组中当前运行的水泵频率；在所述总流量和扬程不变的情况下,调整所述水泵组中当前运行的水泵的数量,其中,所述扬程由所述总流量和所述频率确定；判断调整后的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流与调整前的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流之间的差值是否大于预设电流偏差值,其中,调整后的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流由所述总流量和所述扬程确定；根据判断结果继续调整所述水泵组中当前运行的水泵的数量。(The invention provides a control method and a control device for realizing stable energy saving of a water pump set, wherein the method comprises the following steps: acquiring the total flow of a currently operated water pump in the water pump set, the total current required by the currently operated water pump in the water pump set and the currently operated water pump frequency in the water pump set; adjusting the number of currently operated water pumps in the water pump group under the condition that the total flow and the head are not changed, wherein the head is determined by the total flow and the frequency; judging whether a difference value between the total current of the currently operated water pump in the water pump group after adjustment and the total current of the currently operated water pump in the water pump group before adjustment is larger than a preset current deviation value or not, wherein the total current of the currently operated water pump in the water pump group after adjustment is determined by the total flow and the lift; and continuously adjusting the number of the currently operated water pumps in the water pump group according to the judgment result.)

实现水泵组的稳定节能的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及空调系统控制技术领域，具体而言，涉及一种实现水泵组的稳定节能的控制方法及装置。

背景技术

现代大中型建筑均具备中央空调，而水泵是中央空调系统的主要设备，负责中央空调的载冷剂的循环输送。因而，提高水泵控制的稳定性和节能性是空调系统设计的首要目标。

目前水泵的控制均由自控系统进行控制，自控系统与水泵之间需要采用大量的控制电缆进行连接，导致施工难度大、故障率高、维护成本高；而且控制程序均由自控系统实现，当自控系统控制器出现异常时，水泵不能实现其独立的自动运行；再者控制方案普遍采用水泵与制冷机组一对一的变频控制，没有基于水泵特性对所有水泵进行统一调节，无法实现动态匹配控制，因而这种自控系统的稳定性和节能性比较差。另外，水泵的控制柜是根据订单单独开发，无法实现水泵的控制柜的产品化，模块化，且开发周期长。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未存在有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种实现水泵组的稳定节能的控制方法及装置，以至少解决相关技术中多联机水泵组没有基于水泵特性进行动态匹配控制而导致的稳定性和节能性差的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种实现水泵组的稳定节能的控制方法，包括：步骤S2，获取所述水泵组中当前运行的水泵的总流量，所述水泵组中当前运行的水泵所需的总电流和所述水泵组中当前运行的水泵频率；步骤S4，在所述总流量和扬程不变的情况下，调整所述水泵组中当前运行的水泵的数量，其中，所述扬程由所述总流量和所述频率确定；步骤S6，判断调整后的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流与调整前的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流之间的差值是否大于预设电流偏差值，其中，调整后的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流由所述总流量和所述扬程确定；步骤S8，根据判断结果继续调整所述水泵组中当前运行的水泵的数量。

可选地，所述调整所述水泵组中当前运行的水泵的数量，包括：在当前运行的水泵的数量的基础上再增加第一预设数量运行的水泵；或从当前运行的水泵中停止所述第一预设数量运行的水泵。

可选地，所述根据判断结果继续调整所述水泵组中当前运行的水泵的数量，包括：在调整前的当前运行的水泵的总电流与当前运行的水泵的数量增加所述第一预设数量后的总电流之间的差值大于所述预设电流偏差值的情况下，对调整后的当前运行的水泵的数量继续再增加所述第一预设数量，并继续执行所述步骤S6；在调整前的当前运行的水泵的总电流与当前运行的水泵的数量增加所述第一预设数量后的总电流之间的差值小于或等于所述预设电流偏差值的情况下，从调整后的当前运行的水泵中停止所述第一预设数量的运行水泵，并继续执行所述步骤S6。

可选地，所述根据判断结果继续调整所述水泵组中当前运行的水泵的数量，包括：在调整前的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流与从当前运行的水泵中停止所述第一预设数量运行的水泵的总电流之间的差值大于所述预设电流偏差值的情况下，从调整后的当前运行的水泵中再停止所述第一预设数量的运行水泵，并继续执行所述步骤S6；在调整前的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流与从当前运行的水泵中停止所述第一预设数量运行的水泵的总电流之间的差值小于或等于所述预设电流偏差值的情况下，对调整后的当前运行的水泵的数量增加所述第一预设数量，并继续执行所述步骤S6。

可选地，在所述步骤S8之后，所述方法包括：基于调整前的当前运行的水泵的总流量以及调整前的当前运行的水泵的扬程确定调整后的当前运行的水泵的频率。

可选地，在所述步骤S2之前，所述方法还包括：判断当前运行的水泵的总流量是否小于预设流量；在判断结果为是的情况下，增加当前运行的水泵的数量直到所述总流量大于或等于所述预设流量。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种实现水泵组的稳定节能的控制装置，包括：控制模块和流量采集模块，其中，所述流量采集模块，用于采集所述水泵组的流速，并通过所述流速计算当前运行的水泵的总流量；所述控制模块，用于所述水泵组中当前运行的水泵所需的总电流和所述水泵组中当前运行的水泵频率；在所述总流量和扬程不变的情况下，调整所述水泵组中当前运行的水泵的数量，其中，所述扬程由所述总流量和所述频率确定；判断调整后的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流与调整前的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流之间的差值是否大于预设电流偏差值，其中，调整后的所述水泵组中当前运行的水泵的总电流由所述总流量和所述扬程确定；根据判断结果继续调整所述水泵组中当前运行的水泵的数量。

可选地，所述控制模块，还用于在当前运行的水泵的数量的基础上再增加第一预设数量运行的水泵；或从当前运行的水泵中停止所述第一预设数量运行的水泵。

可选地，还包括：变频模块，所述变频模块用于接收所述控制模块的启停和频率命令，并输出匹配电流对所述水泵进行启停和频率调节。

可选地，还包括：供电模块，所述供电模块用于为所述控制模块和所述变频模块供电，并实时检测所述水泵组的电压值和电流值，计算出实际功率值。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述的方法。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种设备，包括上述控制水泵组的装置。

通过本发明，水泵组在保证总流量和扬程不变的情况下，能根据水泵的总电流对运行的水泵数量进行动态调整，因此，可以解决相关技术中多联机水泵组没有基于水泵特性进行动态匹配控制而导致的稳定性和节能性差的问题，使得改进后的多联机水泵组达到更加稳定且节能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的实现水泵组的稳定节能的控制方法的流程图；

图2是根据本发明第二实施例的实现水泵组的稳定节能的控制方法的流程图；

图3是根据本发明第三实施例的实现水泵组的稳定节能的控制方法的流程图；

图4是根据本发明可选实施例的水泵组的稳定节能的控制装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

实施例1

在本实施例中提供了一种实现水泵组的稳定节能的控制方法，图1是根据本发明第一实施例的实现水泵组的稳定节能的控制方法的流程图，如图1所示，该流程包括如下步骤：

步骤S2，获取水泵组中当前运行的水泵的总流量，水泵组中当前运行的水泵所需的总电流和水泵组中当前运行的水泵频率。

在水泵组接收到启动指令后，控制水泵组中部分水泵运行，并判断当前运行的水泵的总流量是否小于预设流量；若当前运行的水泵的总流量小于预设流量，则增加当前运行的水泵的数量直到总流量大于或等于预设流量。本领域的技术人员可以认为，该预设流量可以根据实际需求设定为一固定值，也可以根据水泵组动态变化进行动态设置。在水泵组的总流量大于或等于预设流量时，获取水泵组中当前运行的水泵的总流量、当前运行的水泵所需的总电流和当前运行的水泵频率等参数，并将获取的参数调入至终端中预设的优化模型中。该优化模型是基于水泵特性动态调整水泵运行台数及频率的优化模型，在获取到水泵组当前运行参数后，即可计算出水泵运行台数的和频率的最优值，从而使得能耗最小。

步骤S4，在总流量和扬程不变的情况下，调整水泵组中当前运行的水泵的数量，其中，扬程由总流量和频率确定。

在优化模型中，根据水泵样本特性曲线、结合联水泵特性利用相似定律，通过拟合计算可得出n台并联水泵的Q、F、H关系模型：

其中，Q为水泵组中当前运行的水泵的总流量、F为当前运行的水泵频率、H为总扬程，a、b、c、d、f由设备本身特性及并联管路特性确定的参数。

进一步可拟合计算得出n台并联水泵I、Q、H关系模型：

其中，I为当前运行的水泵所需的总电流、Q为水泵组中当前运行的水泵的总流量、H为总扬程，a、b、c、d、f、g、h、i、j由设备本身特性及并联管路特性确定的参数。

根据获取到的水泵组中当前运行的水泵的总流量、当前运行的水泵所需的总电流和当前运行的水泵频率，并根据上述公式(1)和(2)，可实时计算当前总扬程H_n＝f_Hn(Q_n,F_n)，在保证总流量和扬程不变的情况下，增加一台水泵运行，再根据I_n+1＝f_In+1(Q_n,H_n)，F_n+1＝f_Fn+1(Q_n,H_n)，计算运行 n+1台水泵的总电流和频率。同理，也可计算出n-1台水泵的总电流和频率。

步骤S6，判断调整后的水泵组中当前运行的水泵的总电流与调整前的水泵组中当前运行的水泵的总电流之间的差值是否大于预设电流偏差值，其中，调整后的水泵组中当前运行的水泵的总电流由总流量和扬程确定。

运行的水泵数量调整后，水泵组中当前运行的水泵的总电流和频率发生变化，此时需要根据调整前后的总电流的差值与预设电流偏差值的大小判断是否继续对运行的水泵数量进行调整。因而需要对调整前后的水泵的总电流进行判断，判断调整后的水泵组中当前运行的水泵的总电流与调整前的水泵组中当前运行的水泵的总电流之间的差值是否大于预设电流偏差值，只有在满足该条件的情况下，才需对调整后的水泵数量再做调整，如不满足该条件，则说明此时的运行水泵数量已为最优状态，无需再做调整。

步骤S8，根据判断结果继续调整水泵组中当前运行的水泵的数量。

若调整后的水泵组中当前运行的水泵的总电流与调整前的水泵组中当前运行的水泵的总电流之间的差值是否大于预设电流偏差值，则继续执行上述调整步骤。假设调整前的总电流为I_n，增加一台水泵后的总电流为I_n+1，预设的电流偏差值为ΔI，当满足I_n-I_n+1≥ΔI，同时满足防频繁切换时间间隔T,其中，ΔI是根据设备特性设置的，T是根据管路特性设置的，则以频率F_n+1再增加一台水泵，将运行的水泵频率调节为F_n+1；若不满足I_n-I_n+1≥ΔI，则停止一台水泵运行，并在停止一台水泵运行后计算停止后的总电流与停止前的总电流的差值与预设电流偏差值的大小，当停止后与停止前的总电流的差值大于预设电流偏差值，则再停止一台水泵运行。

本领域的技术人员可以理解，在保证多联机中水泵组的总流量和扬程不变的情况下，若对运行的水泵数量进行调整，则水泵中的运行频率也会基于设备特性发生变化，从而实现水泵的数量和运行频率综合的最优值。

通过上述步骤S2至S8，本实施例根据当前运行水泵的总流量、扬程、频率和总电量等参数，在保证总流量和扬程不变的情况下动态调整运行的水泵的数量，解决了相关技术中无法对多联机中水泵组进行统一动态调节的问题，从而提高了多联机水泵组的稳定性和节能性。

实施例2

进一步地，基于上述图1的实现水泵组的稳定节能的控制方法，上述图1的步骤S4中调整水泵组中当前运行的水泵的数量包括：在当前运行的水泵的数量的基础上再增加第一预设数量运行的水泵；或从当前运行的水泵中停止第一预设数量运行的水泵。

参照图2，图2为根据本发明第二实施例的实现水泵组的稳定节能的控制方法的流程图。若步骤S4中调整水泵组中当前运行的水泵的数量为在当前运行的水泵的数量的基础上再增加第一预设数量运行的水泵的场景下，则执行上述步骤S6后，在调整前的当前运行的水泵的总电流与当前运行的水泵的数量增加第一预设数量后的总电流之间的差值大于预设电流偏差值的情况下，则继续执行步骤S10；在调整前的当前运行的水泵的总电流与当前运行的水泵的数量增加第一预设数量后的总电流之间的差值小于或等于预设电流偏差值的情况下，则继续执行步骤S20。

步骤S10，对调整后的当前运行的水泵的数量继续再增加第一预设数量，并继续执行步骤S6。

继续基于上述例子进行说明，假设当前运行的水泵数量为n台，获取当前运行水泵的总电流In、总流量Q_n和频率F_n，根据优化模型中的公式(1)计算出当前扬程H_n。在保证相同工况即总流量Q_n和扬程H_n保持不变的情况下，再根据公式(1)和(2)，计算出增加第一预设数量的水泵后的总电流和频率。判断增加第一预设数量的水泵后的水泵的总电流与增加第一预设数量的水泵前的水泵的总电流之间的差值是否大于预设电流偏差值，若增加第一预设数量的水泵后的水泵的总电流与增加第一预设数量的水泵前的水泵的总电流之间的差值大于预设电流偏差值ΔI的情况下，对调整后的当前运行的水泵的数量继续再增加第一预设数量，并继续执行步骤S6。本领域的技术人员可以认为，本实施例中的第一预设数量为任意正整数，如1，2，…n，为了使得调节的精度较高，优选1作为第一预设数量。

步骤S20，从调整后的当前运行的水泵中停止第一预设数量的运行水泵，并继续执行步骤S6。

若增加第一预设数量的水泵后的水泵的总电流与增加第一预设数量的水泵前的水泵的总电流之间的差值小于或等于预设电流偏差值ΔI的情况下，从调整后的当前运行的水泵中停止第一预设数量的运行水泵，并继续执行步骤S6。本领域的技术人员可以认为，本实施例中的第一预设数量为任意正整数，如1，2，…n，为了使得调节的精度较高，优选1作为第一预设数量。

本实施例中通过增加第一预设数量的水泵，并根据增加第一预设数量的水泵和增加第一预设数量的水泵之前的总电流判断水泵组的后续执行步骤，从而实现对水泵的动态调整。

实施例3

进一步地，基于上述图1的实现水泵组的稳定节能的控制方法，上述图1的步骤S4中调整水泵组中当前运行的水泵的数量包括：在当前运行的水泵的数量的基础上再增加第一预设数量运行的水泵；或从当前运行的水泵中停止第一预设数量运行的水泵。

参照图3，图3为根据本发明第三实施例的实现水泵组的稳定节能的控制方法的流程图。若步骤S4中调整水泵组中当前运行的水泵的数量为从当前运行的水泵中停止第一预设数量运行的水泵的场景下，则执行上述步骤S6后，在调整前的水泵组中当前运行的水泵的总电流与从当前运行的水泵中停止第一预设数量运行的水泵的总电流之间的差值大于预设电流偏差值的情况下，继续执行步骤S30；或者在调整前的水泵组中当前运行的水泵的总电流与从当前运行的水泵中停止第一预设数量运行的水泵的总电流之间的差值小于或等于预设电流偏差值的情况下，继续执行步骤 S40。

步骤S30，从调整后的当前运行的水泵中再停止第一预设数量的运行水泵，并继续执行步骤S6；

继续基于上述例子进行说明，假设当前运行的水泵数量为n台，获取当前运行水泵的总电流In、总流量Q_n和频率F_n，根据优化模型中的公式 (1)计算出当前扬程H_n。在保证相同工况即总流量Q_n和扬程H_n保持不变的情况下，再根据公式(1)和(2)，计算出停止第一预设数量的水泵后的总电流和频率。判断停止第一预设数量的水泵后的水泵的总电流与停止第一预设数量的水泵前的水泵的总电流之间的差值是否大于预设电流偏差值，若停止第一预设数量的水泵后的水泵的总电流与停止第一预设数量的水泵前的水泵的总电流之间的差值大于预设电流偏差值ΔI的情况下，对调整后的当前运行的水泵的数量继续再停止第一预设数量，并继续执行步骤S6。本领域的技术人员可以认为，本实施例中的第一预设数量为任意正整数，如1，2，…n，为了使得调节的精度较高，优选1作为第一预设数量。

步骤S40，对调整后的当前运行的水泵的数量增加第一预设数量，并继续执行步骤S6。

若停止第一预设数量的水泵后的水泵的总电流与停止第一预设数量的水泵前的水泵的总电流之间的差值小于或等于预设电流偏差值ΔI的情况下，从调整后的当前运行的水泵中增加第一预设数量的运行水泵，并继续执行步骤S6。本领域的技术人员可以认为，本实施例中的第一预设数量为任意正整数，如1，2，…n，为了使得调节的精度较高，优选1作为第一预设数量。

本实施例中通过停止第一预设数量的水泵，并根据停止第一预设数量的水泵和停止第一预设数量的水泵之前的总电流判断水泵组的后续执行步骤，从而实现对水泵的动态调整。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如 ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例的方法。

实施例4

在本实施例中还提供了一种水泵组的稳定节能的控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图4是根据本发明可选实施例的水泵组的稳定节能的控制装置的结构框图，如图4所示，该装置包括控制模块10和流量采集模块20，其中，流量采集模块20，用于采集水泵组的流速，并通过流速计算当前运行的水泵的总流量；控制模块10，用于水泵组中当前运行的水泵所需的总电流和水泵组中当前运行的水泵频率；在总流量和扬程不变的情况下，调整水泵组中当前运行的水泵的数量，其中，扬程由总流量和频率确定；判断调整后的水泵组中当前运行的水泵的总电流与调整前的水泵组中当前运行的水泵的总电流之间的差值是否大于预设电流偏差值，其中，调整后的水泵组中当前运行的水泵的总电流由总流量和扬程确定；根据判断结果继续调整水泵组中当前运行的水泵的数量。

需要说明的是，控制模块10与流量采集模块20连接，为流量采集模块供电并获取流量数据。

可选地，该装置还包括变频模块30，变频模块用于接收控制模块10 的启停和频率命令，并输出匹配电流对水泵进行启停和频率调节。

需要说明的是，变频模块30与水泵组中水泵一一对应，每个变频模块30均与下一个变频模块30连接，使下一个变频模块30接收控制模块 10的控制信号并返回数据，且每个变频模块30与上一个变频模块30连接，接收控制模块的控制信号并返回数据，因而实现控制模块10对各变频模块30的统一动态调节。

可选地，该装置还包括供电模块40，供电模块用于为控制模块10和变频模块供电，并实时检测水泵组的电压值和电流值，计算出实际功率值。

需要说明的是，供电模块40与外部电网连接获取电能；并与控制模块10连接为控制模块10供电，同时实时检测水泵组的电压值和电流值，计算出实际功率值，并提供电压值、电流值、实际功率值等数据给控制模块10；并与变频模块30连接，为变频模块供电。

该装置中的控制模块10、流量采集模块20、变频模块30以及供电模块40可以通过接口拼接组成，根据每种接口的功能不同设置不同的接口，这样不同的工程只需要根据水泵的实际功率值选择对应额定容量的供电模块，根据水泵的实际数量选择对应数量的变频模块分别与控制模块和流量采集模拼接组成，便可快速实现水泵组的高效自动化控制。各个模块间的接口可通过插拔式端子连接，故障排查简单，模块更换便捷。若其中某个变频模块故障，对其他模块正常工作不造成影响。

该装置还可以在控制模块10上设置一个通讯接口，通讯接口根据第三方需求选择不同的接口模块，使得该装置只需要一根通讯线便可接入空调自动化系统或其他第三方系统实现远程控制，自动分析第三方请求数据匹配一致的通讯协议。水泵组控制模式可以包括本地手动、本地自动、远程手动和/或远程自动，当空调自控系统崩溃，自动启用本地自动模式，以保证系统自动高效运行。

本实施例中的具体示例可以参考上述方法实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。