一種基于末端定阻抗來控制水泵變頻的方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
[本發(fā)明涉及水泵的變頻控制方法，尤其是基于末端定阻抗來控制水泵變頻的方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
[作為我國(guó)工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域主要的耗電設(shè)備之一，水泵被廣泛應(yīng)用于建筑、城市給排水、石油化工、動(dòng)力工業(yè)、火力發(fā)電、船舶工業(yè)以及冶金采礦等領(lǐng)域，其耗電量占全國(guó)總發(fā)電量的20%左右。在大型公共建筑供熱空調(diào)電力消耗的實(shí)測(cè)中，水泵與風(fēng)機(jī)的電力消耗約占60%~70%左右。目前水泵的最高效率一般能達(dá)到75%~85%，但是在運(yùn)行過程中，大多數(shù)水泵的效率在30°/『50%之間，比發(fā)達(dá)國(guó)家水泵運(yùn)行效率要低很多，能耗浪費(fèi)比較嚴(yán)重，運(yùn)行效率有較大的提升空間。
[0003]變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系:n=60 f (1-s) / p,(式中n、f、s、p分別表示轉(zhuǎn)速、輸入頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)差率、電機(jī)磁極對(duì)數(shù))；通過改變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。通過流體力學(xué)的基本定律可知:泵類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速η與流量Q，壓力H以及軸功率P具有如下關(guān)系:Q ~ η，H - η2, P oc n3;g卩，流量與轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比。同時(shí)采用變頻調(diào)節(jié)，可以減輕磨損，降低泵的噪聲，延長(zhǎng)使用壽命。
[0004]目前水泵變頻閉式變水量系統(tǒng)的控制方式主要有溫差控制方式、壓差控制方式、最小阻力控制方式及其他控制方式等。水泵變頻的壓差控制法比較快速穩(wěn)定，應(yīng)用最廣泛；供回水干管定壓差控制方式簡(jiǎn)單但能耗較大，末端定壓差控制方式能耗較小但末端及壓差值不易定，而且可調(diào)性較差；最小阻力控制法能耗最小，但對(duì)末端閥門要求較高，且需對(duì)大多數(shù)閥門進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)控制要求較高；因此，在目前形勢(shì)下，提出一種普遍適用的控制簡(jiǎn)單、能耗較低的新的水泵變頻控制技術(shù)及臺(tái)數(shù)控制技術(shù)十分必要。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[針對(duì)現(xiàn)在水泵變頻控制的形勢(shì)，本發(fā)明提出了一種基于末端定阻抗來控制水泵變頻的方法，其技術(shù)方案為在輸入端預(yù)先給定的阻抗值st，然后通過連接調(diào)節(jié)器的控制器根據(jù)給定的阻抗值St調(diào)節(jié)水泵電機(jī)，水泵電機(jī)經(jīng)過變頻調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，獲得最終的水流，在末端設(shè)置壓差傳感器和流量傳感器，通過測(cè)量和計(jì)算，得到實(shí)際的阻抗值St ‘，重新反饋到輸入端進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0006]變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，由高壓隔離開關(guān)組控制斷開和閉合，保證系統(tǒng)可靠性。
[0007]調(diào)節(jié)器能夠根據(jù)反饋得到的阻抗值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)能夠達(dá)到自適應(yīng)狀態(tài)。
[0008]可以對(duì)水泵在多種變頻情況下的流量和能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出最優(yōu)阻抗值的區(qū)間，使預(yù)先給定阻抗值的輸入更有依據(jù)性。
[0009]有益效果:
變頻調(diào)節(jié)就是利用性能曲線改變的方法來改變工作點(diǎn)，是比較理想的一種調(diào)節(jié)方法，同時(shí)通過變頻器改變電源的工作頻率可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的無級(jí)調(diào)速，且基于末端定阻抗控制水泵變頻的方法控制簡(jiǎn)單、能耗較低。
[0010]【附圖說明】:
圖1為末端定阻抗控制方式控制流程圖。
[0011]圖2為工頻芳路控制不意圖。
[0012]【具體實(shí)施方式】:
[為更好地說明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的實(shí)施例如下。
[0013]在輸入端預(yù)先給定的阻抗值St，然后通過連接調(diào)節(jié)器的控制器根據(jù)給定的阻抗值St調(diào)節(jié)水泵電機(jī)，水泵電機(jī)經(jīng)過變頻調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，獲得最終的水流。
[0014]在末端設(shè)置壓差傳感器和流量傳感器，通過測(cè)量和計(jì)算，得到實(shí)際的阻抗值St ‘，重新反饋到輸入端進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0015]由圖2，為變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，變頻器異常時(shí)，變頻器停止運(yùn)行，可以讓電機(jī)直接手動(dòng)切換到工頻下運(yùn)行。工頻旁路由S1、S2和S3三個(gè)高壓隔離開關(guān)組成。要求S2不能與S3同時(shí)閉合，在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)互鎖。變頻運(yùn)行時(shí)，SI和S2閉合，S3斷開；工頻運(yùn)行時(shí)，S3閉合，SI和S2斷開，可充分保證系統(tǒng)的可靠性。
[0016]申請(qǐng)人聲明，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于末端定阻抗來控制水泵變頻的方法，其特征在于:在輸入端預(yù)先給定的阻抗值st，然后通過連接調(diào)節(jié)器的控制器根據(jù)給定的阻抗值St調(diào)節(jié)水泵電機(jī)，水泵電機(jī)經(jīng)過變頻調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，獲得最終的水流，在末端設(shè)置壓差傳感器和流量傳感器，通過測(cè)量和計(jì)算，得到實(shí)際的阻抗值St ‘，重新反饋到輸入端進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的基于末端定阻抗來控制水泵變頻的方法，其特征在于:變頻器同時(shí)加裝工頻旁路裝置，由高壓隔離開關(guān)組控制斷開和閉合，保證系統(tǒng)可靠性。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的基于末端定阻抗來控制水泵變頻的方法，其特征在于:調(diào)節(jié)器能夠根據(jù)反饋得到的阻抗值進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)能夠達(dá)到自適應(yīng)狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的基于末端定阻抗來控制水泵變頻的方法，其特征在于:可以對(duì)水泵在多種變頻情況下的流量和能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出最優(yōu)阻抗值的區(qū)間，使預(yù)先給定阻抗值的輸入更有依據(jù)性。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于末端定阻抗來控制水泵變頻的方法，其主要技術(shù)方案為通過保持末端阻抗值St的恒定來進(jìn)行水泵變頻的控制。阻抗是壓差與流量平方的比值，通過監(jiān)測(cè)末端壓差值與流量值來獲得阻抗值，然后通過獲取的阻抗值，當(dāng)實(shí)際運(yùn)行的末端阻抗值大于設(shè)定區(qū)間內(nèi)的最大值，則減小變頻泵的轉(zhuǎn)速以調(diào)小流量；當(dāng)實(shí)際運(yùn)行的末端阻抗值小于設(shè)定區(qū)間內(nèi)的最小值，則增大變頻泵的轉(zhuǎn)速以增大系統(tǒng)流量。變頻調(diào)節(jié)就是利用性能曲線改變的方法來改變工作點(diǎn),是比較理想的一種調(diào)節(jié)方法，同時(shí)通過變頻器改變電源的工作頻率可以實(shí)現(xiàn)對(duì)交流電機(jī)的無級(jí)調(diào)速。
【IPC分類】F04B49-06
【公開號(hào)】CN104595168
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410728977
【發(fā)明人】曹士華, 曹鵬
【申請(qǐng)人】安徽士華機(jī)電設(shè)備科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2014年12月3日