[发明专利]一种开式多水泵输配系统变水量运行调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种运行调节方法，特别是涉及一种对开式多水泵输配系统的变水量运行调节方法。

背景技术

建筑能耗作为社会总能耗的一个主要消耗终端，约占社会总能耗的28％，而其中采暖空调系统能耗约占50％，为了减少供暖系统的能源消耗，采用热泵系统进行冬季供暖的小区数量逐渐增多。随着城镇化进程的不断发展，污水处理厂所排放的二级出水水量也不断增加，由于二级出水中蕴含大量的低品位热能且水量基本恒定，因此，可将二级水作为再生水源热泵冬季供暖的热源。为了有效减少水源侧输配系统能耗，在将二级出水从污水管道输送至热泵机房时，需要应用一种开式多水泵输配系统变水量运行调节技术。

输配系统设备一般根据设计工况选型，但经过相关资料统计，实际只有不到10％的时间处在设计工况下运行，其余时间都在非设计工况下运行，如何确定非设计工况下输配系统的运行调节方法成为节能的重点。同时，由于开式管网系统水泵变速调节前后不满足相似率，且随着水泵开启台数和水泵变速比的不同，输配系统也存在不止一种运行模式，并不能简单确定哪种运行调节方法更加节能。而在实际运行时，管理人员往往根据经验来进行设备的控制，没有对输配系统进行的变水量运行调节方法的优化，看似减少了设备开启台数，但却降低了系统效率，增加输配系统能耗。

在既有代表性的关于变水量调节技术的专利中，大多是建立在闭式管网系统的基础上进行分析，并且仅给出了输配系统在设计工况下的运行调节方法，没有给出在非设计工况下的运行调节方法。例如：专利CN200810059657所公开的技术内容中，就涉及了一种循环冷却水系统输送优化方法，通过采集、分析和优化系统各环节数据，确定系统中需要的水泵型号及应改正的问题，但未对如何根据输配系统现有设备确定非设计工况下的运行调节方法进行分析；再如专利CN201410728977所公开的技术内容中，提出一种基于末端定阻抗来控制水泵变速调节的方法，但所依据的转速与功率的比例关系仅适用于闭式管道系统，而该比例关系在开式管网系统中并不满足。

发明内容

针对既有方法中存在的缺陷及不足，本发明的目的是提供一种通用的开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，在满足输配系统流量需求的同时，使输配系统能耗达到最低。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种开式多水泵输配系统变水量运行调节方法，包括下述步骤：

1)根据单台水泵的详细样本参数，拟合出单台水泵的设备性能常数，得到单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式：H_pr＝f(G_pr),η_pr＝g(G_pr)；

2)根据管网阻力H表达式，计算出管网阻抗S：

H＝H₀+SQ²

式中，H为管网阻力，m；H₀为管网静扬程，m；S为管网阻抗，h²/m⁵；Q为输配系统流量，m³/h；

3)根据单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的关系式及水泵台数，分别绘制单台水泵特性曲线、单台水泵效率曲线及多台水泵并联特性曲线，根据管网阻力H表达式绘制输配系统管网特性曲线；

4)采用阀门节流调节方法，输入确定的输配系统流量Q值，根据输配系统流量Q值确定阀门节流调节方法所应用的水泵台数n_t及采用阀门节流调节方法的非设计工况点T；

5)采用水泵变速调节方法，根据步骤4)输配系统流量Q值，确定所应用的水泵台数n_f及水泵变速调节方法的非设计工况点F；

6)根据步骤4)和5)不同的调节方法得到的非设计工况点T、F，计算相应的单台水泵效率，由输配系统能耗关系式得到不同的输配系统能耗值N；

7)比较输配系统不同运行调节方法下输配系统的能耗值N，选择能耗值最小的运行调节方法作为开式多水泵输配系统变水量的运行调节方法。

进一步，所述步骤1)中，单台水泵扬程、单台水泵效率随流量变化的具体关系式如下：