[发明专利]用于控制水泵风机并联节能运行的调速与切换方法

说明书

所属技术领域  本发明涉及用于控制水泵风机的节能运行方法，尤其是用于控制水泵风机并联节能运行的调速与切换方法。

背景技术

水泵风机的用电量约占全世界总用电量的30-35％，世界很多知名的电气厂商如ABB、西门子、富士、东芝、AB、通用电气等公司都推出了用于水泵风机节能运行的产品，调速器是目前应用最广泛的技术手段，使用调速器可以对水泵风机的转速进行调节，以减少过去传统的阀门调节带来的浪费。常用的调速器包括变频器、串级调速器、电磁调速器和液力耦合器等，目前，变频器因自身运行效率相对较高而应用最为迅速。目前公知的水泵风机调速运行方法是常规单闭环控制，在常规的单闭环控制方法中，只是以满足工艺要求为单一目标，没有保障水泵风机整体运行效率最高的方法和措施，从而导致水泵风机不能保证在最低的电耗下运行。目前公知的用于水泵风机的设计方法是按照常规的设计规范进行的，而设计规范只是一个指导性的设计原则，并没有保证水泵风机实现最节电运行的具体设备配备方法和量化的节能设计指标。目前公知的用于水泵风机调速方式节能测算是与阀门控制进行对比给出的，对于不用阀门调节的水泵风机定速运行方式更没有给出比较方法，并且也没有考虑电动机和调速装置运行效率在运行中的变化，所以，这些公知的方法存在局限性和节能测算误差。专利03101326.0给出了水泵风机站节能的设计测算运行方法，专利02159869.X给出了单台水泵风机在调速状态下的运行效率控制方法，专利03103247.8给出了用于工业控制器和组态软件的水泵风机运行效率控制方法，这些专利解决了目前水泵风机节能设计测算和运行的定量实现方法，但是这些专利对于一台以上水泵风机并联运行的节电转速方法、节电切换方法和寻找节电切换点的方法并没有给出具体的描述。

发明内容

为了克服常规单闭环控制方法中存在的不能保证水泵风机运行在高效区的问题，针对目前水泵风机并联运行方式下缺乏节电的最佳转速控制方法、最佳切换方法和寻找最佳切换点方法的现状，本发明提供一种用于控制水泵风机并联节电运行的转速控制方法与切换方法，并给出最佳节电切换点，这些方法能在满足正常的工艺控制要求的情况下，有效地保证水泵风机在多台并联的情况下运行在最节电状态。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在常规闭环控制的控制器和调速器之间，增加节电运行调速切换单元，节电运行调速切换单元对水泵风机的运行进行节电的调速和切换控制。节电运行调速切换单元根据工艺要求的设定压力、设定流量、水泵风机的实际压力、实际流量、水泵风机的特性参数，确定出水泵风机并联节电运行的流量切换点和转速切换点，不考虑滑差因素，频率与转速是一一对应的，所以对转速切换点进行讲述可代表频率切换点的情况。

在有n台水泵风机并联的水泵风机站，有m-1台水泵风机运行，水泵风机站的提供的全扬程(或全压)为H(m-1)，水泵风机站输出的总流量为Q_m-1(H(m-1))，水泵风机站的总消耗功率为P_m-1(H(m-1))，P_i(m-1)(H(m-1))代表在m-1台水泵风机运行下第i台水泵风机在全扬程(或全压)H(m-1)下所消耗的功率，Q_i(m-1)(H(m-1))代表在m-1台水泵风机运行下第i台水泵风机在全扬程(或全压)H(m-1)下的输出流量，n_i(m-1)(H(m-1))代表在m-1台水泵风机运行情况下第i台水泵风机在全扬程(或全压)H(m-1)下的转速，有：Q_m-1(H(m-1))＝Q_1(m-1)(H(m-1))+Q_2(m-1)(H(m-1)))+……+Q_m-1(m-1)(H(m-1))，P_m-1(H(m-1))＝P_1(m-1)(H(m-1))+P_2(m-1)(H(m-1))+……+P_m-1(m-1)(H(m-1))。