[发明专利]基于非接触式传感器的海水淡化增压泵运行控制方法

说明书

本发明涉及一种基于非接触式传感器的海水淡化增压泵运行控制方法，其解决了现有海水淡化增压泵市场运动在非设计工况下造成叶轮进出口回流、气蚀、伴有噪声、振动、能耗高的技术问题，其通过对所提出的增压泵进行建模，以非接触式传感器采集增压泵电动机电流信号，泵模型模块是依据泵电动机电流特性与泵外特性之间建立函数关系，以此作为增压泵调节的模型，之后依据实际需求工况作为条件，运用求解模块对其求解，获得调节方案，再经控制模块输出控制信号，对泵的工况进行调节，实现非接触式下传感的优化调节。

技术领域

本发明涉及泵节能运行技术领域，具体而言，涉及一种基于非接触式传感器的海水淡化增压泵运行控制方法。

背景技术

海水淡化是减缓和解决淡水资源匮乏问题的有效途径，几十年来海水淡化技术蓬勃发展，其中反渗透海水淡化技术由于其技术成熟、稳定可靠、产水能耗低等优势，在海水淡化工程中得到了广泛的应用，而海水淡化增压泵是反渗透海水淡化系统的核心动力部件，用于将海水加压到需要的工况下，使得海水能够达到反渗透的条件。增压泵由于选型和设计工况与实际运行工况常出现偏差以及运行调节等方面的原因，时常在非设计工况下运行。在非设计工况下不合理的调节，就会伴随有叶轮进出口回流、气蚀、伴有噪声、振动、能耗高等问题。

为使海水淡化增压泵能够改善工作条件，更加高效节能的运行，传统的一些需要基于外加传感器在泵或管路上的优化调节，并不能够很好的适用在工作环境恶劣的海水中。其次各类传感器高昂的成本，也限制了其在实际工程的应用。

发明内容

本发明为了解决现有海水淡化增压泵市场运动在非设计工况下造成叶轮进出口回流、气蚀、伴有噪声、振动、能耗高的技术问题，提供一种基于非接触式传感器的海水淡化增压泵节能运行方法，通过非接触式传感器对增压泵的一些特性进行监测，以此作为增压泵调节的依据。

本发明以非接触式传感器传输的电流信号为建模条件，以此来识别泵的运行特性，并以泵功耗最小作为目标函数，使得增压泵在最小功耗下运行在高效区。

本发明提供一种基于非接触式传感器的海水淡化增压泵运行控制方法，包括以下步骤：

第一步，建立数学模型：

S1、增压泵的轴功率表达式由下式(1)求得：

S2、增压泵的电机输出功率表达式由下式(2)求得：

S3、电机输出功率P₂与轴功率P₁之间的传动效率由下式(3)表达：

P₁＝η₃P₂                          (3)

S4、将式(1)(2)代入(3)式，计算得到增压泵中电机的线电流与泵特性之间的关系式为：

公式(4)中，I为电机的线电流，H为扬程，Q为流量，ρ为流体密度，U为电机的线电压，cosφ为功率因素，η₁为泵的效率，η₂为电机效率，η₃传动效率；将合并以C_h表示，最终得到电机线电流与泵特性之间的关系式以下公式：

I＝C_hHQ/η₁                         (5)

依据变频器的频率Fq得到拟合函数关系式：

I＝F(Q,Fq)                        (6)

S5、采用功耗最小化作为目标函数，如下式：