基于流量-功率曲線的最小功率算法的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于流量-功率曲線的最小功率算法的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)，其采用的基于流量-功率曲線的最小功率算法為：在等式約束條件下，滿足i=1，2，…，n，從而得到各臺風(fēng)機(jī)或水泵應(yīng)該工作的頻率。本發(fā)明改變了傳統(tǒng)的只有一臺泵機(jī)工作于變頻狀態(tài)、其余泵機(jī)工作于工頻狀態(tài)的結(jié)構(gòu)，將多臺風(fēng)機(jī)水泵均運行于變頻（低頻）狀態(tài)，在滿足所需流量的情況下，通過變頻，可以尋找到最小運行功率點，此時，節(jié)能效果十分顯著，同時任何一臺都可以隨時啟動和運行，完全避免了上面的問題，也方便了設(shè)備的檢修，節(jié)約了檢修和維護(hù)的費用。
【專利說明】基于流量-功率曲線的最小功率算法的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于流量-功率曲線的最小功率算法的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)，尤其在大功率場合，節(jié)能效果非常顯著。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，風(fēng)機(jī)、泵類運行控制設(shè)計比較簡單，節(jié)能問題未被充分重視。除了個別設(shè)備隨主機(jī)配套的控制裝置有可能具有節(jié)能運行方式外，一般情況下，風(fēng)機(jī)流量的設(shè)計均按最大風(fēng)量需求來設(shè)計。其調(diào)整方式通常采用擋板、風(fēng)門、回流、起停電機(jī)等方式控制，無法形成閉環(huán)控制，也很少考慮省電。水泵流量設(shè)計同樣也是按最大流量來設(shè)計，壓力的調(diào)控方式只能通過控制閥門的大小、電機(jī)的啟停等方法。
[0003]有時，為了保證生產(chǎn)的可靠性，風(fēng)機(jī)、水泵等各種生產(chǎn)機(jī)械在設(shè)計配用動力驅(qū)動時，都留有一定的裕量，如軸流風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、排水泵、離心泵等。其電機(jī)雖然大部分是在額定功率下運行，卻不能在任何工況下、任何時間內(nèi)都是在滿負(fù)荷下運行。這樣，電機(jī)除達(dá)到動力驅(qū)動要求外，多余的力矩就成為有功功率的消耗，造成電能的浪費。同時，在因為工藝需要，運行中變更風(fēng)量和流量，實際上是通過人為增加阻力的辦法達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，這種調(diào)節(jié)方法也浪費了大量的電能。
[0004]在電氣控制上，傳統(tǒng)上習(xí)慣采用直接啟動或Υ-Λ啟動。但設(shè)置啟動裝置的主要目的，也是為了減少對電網(wǎng)的沖擊，它不能平滑調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、泵類的轉(zhuǎn)速，起不到節(jié)能作用，而且機(jī)械沖擊大，傳動系統(tǒng)壽命短，功率因數(shù)也較低。
[0005]當(dāng)前節(jié)能、減排是確保國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一項重要政策，供熱空調(diào)系統(tǒng)電耗的60%~70%是以水泵與風(fēng)機(jī)為主的能量輸配系統(tǒng)產(chǎn)生的，其中水泵的節(jié)能潛力尤為可觀。為適應(yīng)供熱空調(diào)系統(tǒng)用戶的個性化調(diào)節(jié)而導(dǎo)致的系統(tǒng)流量變化范圍較寬的特性，常需要多臺水泵同時并聯(lián)變頻運行，其中水泵的優(yōu)化控制研究值得關(guān)注。
[0006]目前，在實際的風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載系統(tǒng)中，很多場合都需要采用幾臺泵并聯(lián)運行來滿足用戶流量要求，并且為達(dá)到節(jié)能效果，對水泵進(jìn)行了變頻調(diào)速控制。但目前的主要模式是運行在工頻的風(fēng)機(jī)水泵臺數(shù)調(diào)節(jié)和單臺變頻調(diào)節(jié)結(jié)合在一起滿足所需流量，對供水系統(tǒng)節(jié)能效益有很大影響，所以風(fēng)機(jī)水泵變頻系統(tǒng)的節(jié)能效果仍有較大潛力可挖。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種基于流量-功率曲線的最小功率算法的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)，以解決已有技術(shù)的問題。
[0008]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0009]本發(fā)明提供的基于流量-功率曲線的最小功率算法的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)，其采用的基于流量-功率曲線的最小功率算法為:
[0010]在等式約束
【權(quán)利要求】
1.一種基于流量-功率曲線的最小功率算法的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)，其特征是在等式約束
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)，其特征是在Qeimin≤ Qei≤Qcifflax條件下，保證各臺風(fēng)機(jī)或水泵工作在高效節(jié)能區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)，其特征是所述高效節(jié)能區(qū)域為通過工頻高效區(qū)左右兩端端點的兩條相似工況拋物線OA和OC的中間區(qū)域0AC。
4.一種基于流量-功率曲線的最小功率算法的風(fēng)機(jī)水泵節(jié)能系統(tǒng)的用途，其特征是在用于風(fēng)機(jī)、水泵類節(jié)能運行的控制過程中，具體是采用包括以下步驟的方法:步驟1:實驗測出各個流量段耗能最小時需要運行的泵機(jī)臺數(shù)，得出最優(yōu)的“流量-泵機(jī)起動的臺數(shù)表”存入控制器；步驟2:將實驗測出的各臺泵機(jī)的流量-功率曲線存入控制器；步驟3:當(dāng)用戶設(shè)定流量值Qs后，系統(tǒng)根據(jù)“流量-泵機(jī)起動的臺數(shù)表”確定將起動的泵機(jī)臺數(shù)，當(dāng)改變流量時，由“流量-泵機(jī)起動的臺數(shù)表”判斷是否需要改變泵機(jī)臺數(shù)；步驟4:系統(tǒng)由拉格朗日乘數(shù)法思想——基于流量-功率特性曲線的最小功率算法，即在等式約束
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用途，其特征是步驟I中，根據(jù)所運用的泵機(jī)的性能與實際運行的工況，采用實驗得出的“流量-泵機(jī)起動的臺數(shù)表”，該“流量-泵機(jī)起動的臺數(shù)表”為在全流量范圍內(nèi)某一特定流量下需要起動的泵機(jī)的臺數(shù)，使所消耗的功率之和最小。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用途，其特征是步驟2中，所述流量-功率曲線為實測的一組離散的點，即流量和功率的對應(yīng)關(guān)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用途，其特征是步驟2中，所述控制器為臺達(dá)DVP-ES2系列PLC。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用途，其特征是步驟7中，所述控制器采用以下方法修正流量-功率曲線:根據(jù)反饋回的各泵機(jī)的流量和功率，實際工作的流量下的實際功率與預(yù)置的流量-功率曲線中當(dāng)前流量下的功率比較是否超過一定范圍ε，該ε值可根據(jù)現(xiàn)場情況、控制器的運算能力以及控制精度設(shè)定。若持續(xù)一定時間均超過設(shè)定范圍，控制器修正流量-功率曲線，使之符合當(dāng)前運行工況，`否則不予處理。
【文檔編號】F04D27/00GK103452824SQ201310403513
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月6日
【發(fā)明者】劉教瑜, 曹能, 劉凱, 曹亞君, 楊蔚, 熊晶晶, 余振洪 申請人:武漢理工大學(xué)