一種基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高效變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方法，包括：建立輸出功率、頻率擾動量和水壓變化量之間的數(shù)學(xué)模型及約束條件，形成供水系統(tǒng)輸出功率在線檢測需要的數(shù)學(xué)模型；在穩(wěn)態(tài)工況下進(jìn)行頻率小信號擾動，以實際壓力變化值作為參考序列，并依據(jù)模型求出壓力變化值作為比較序列，運用灰色關(guān)聯(lián)算法及灰色關(guān)聯(lián)度判據(jù)在線檢測軸輸出功率；根據(jù)軸輸出功率的值自動選擇不同功率的水泵電機(jī)工作。本發(fā)明可確保系統(tǒng)高效運行，從而顯著提高變頻恒壓供水系統(tǒng)的工作效率。本發(fā)明可有效保護(hù)電機(jī)和變頻器低頻運行引起的效率低下故障，提高系統(tǒng)的壽命和可靠性，為水泵電機(jī)安全、高效運行提供可靠保證。
【專利說明】一種基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)電設(shè)備控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水泵作為一種高耗能通用機(jī)械，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活的各個領(lǐng)域，每年消耗在水泵機(jī)組上的電能占全國總電耗的21%以上，在供水企業(yè)中占生產(chǎn)成本的30%~60%。水泵以及水泵系統(tǒng)的效率哪怕僅僅提高1%，都會對全球的節(jié)能和環(huán)保帶來了巨大的利益，而水泵消耗的電能的30%~50%都是可以節(jié)約。通過采用變頻控制技術(shù)能有效地降低水泵的能耗，每年可節(jié)電282億kWh,實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)。但變頻控制技術(shù)實現(xiàn)節(jié)能前提是水泵始終運行于高效率區(qū)間。然而，供水用戶的用水量在空間和時間上具有隨機(jī)性和不確定性，不能保證水泵始終運行在高效率區(qū)間。特別是在用水低谷時間段，由于用水量很小，變頻器和水泵工作于低頻狀態(tài)。此時，電機(jī)熱損耗和低頻振動嚴(yán)重，整個變頻恒壓供水系統(tǒng)能耗急劇增大，系統(tǒng)效率低下。這種工況下不但不能實現(xiàn)節(jié)能減排，而且水泵電機(jī)因為長期低頻運行導(dǎo)致機(jī)械振動和電機(jī)定子繞組發(fā)熱嚴(yán)重，降低系統(tǒng)的安全可靠性和使用壽命，對供水的安全可靠性和生產(chǎn)成本產(chǎn)生不利影響，更為嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。因而，必須解決小流量情況下變頻供水系統(tǒng)的效率問題。
[0003]變頻恒壓供水系統(tǒng)高效率運行是供水系統(tǒng)實現(xiàn)節(jié)能減排、安全可靠供水需要重點解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。傳統(tǒng)的供水方案采用變頻電機(jī)構(gòu)成主泵和工頻運行電機(jī)構(gòu)成輔泵并聯(lián)運行。通常情況下，由變頻主泵電機(jī)供水。當(dāng)變頻主泵全速運行仍不能滿足恒壓供水時，此時啟動輔泵并聯(lián)運行，滿足大流量恒壓供水需求。但上述方案存在以下問題：①如何檢測水泵輸出的機(jī)械功率Pwt⑴。由于水泵輸出機(jī)械功率為Pwt⑴=p(t) Xq(t)(其中：在t時刻，Pwt⑴為輸出機(jī)械功率，P⑴為水壓，q(t)為流量），因而必須增加流量傳感器，這樣將導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加。②主泵輔泵并聯(lián)運行時，并不能一定保證其方案的高效率運行。并且主泵有可能工作于低頻狀態(tài)，導(dǎo)致主泵熱損耗和低頻振動嚴(yán)重在小流量情況下，主泵處于低頻運行狀態(tài)，導(dǎo)致電機(jī)效率低下及低頻噪聲嚴(yán)重，降低電機(jī)及變頻器的使用壽命及性能，對供水的安全可靠性和生產(chǎn)成本產(chǎn)生不利影響。因而，高效變頻恒壓供水系統(tǒng)在國內(nèi)冶金、鋼鐵、石油、化工、水處理、礦山以及居民生活用水等領(lǐng)域具有非常廣闊的市場前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提出一種基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方法；該控制方法無需流量傳感器、成本低、通用性好。
[0005]一種基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方法，包括如下步驟：
[0006](I)以采樣周期Ts為間隔對供水系統(tǒng)管網(wǎng)的水壓值進(jìn)行采樣，將第一次采樣值標(biāo)記為P (I);標(biāo)記當(dāng)前采樣次數(shù)為k;[0007]定義壓力誤差e(k) = Pset-P (k);其中，6(1)|1< =。= 0屮-為預(yù)先設(shè)定的水壓值；p(k)為采樣次數(shù)為k時的壓力值，f(k)為采樣次數(shù)為k時逆變電路的輸出頻率值
【權(quán)利要求】
1. 一種基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)控制方法，其特征在于，包括如下步驟：(O以采樣周期Ts為間隔對供水系統(tǒng)管網(wǎng)的水壓值進(jìn)行采樣，將第一次采樣值標(biāo)記為P(I);標(biāo)記當(dāng)前采樣次數(shù)為k; 定義壓力誤差e(k) = Pset-p (k);其中，e(i) |i< = (l = O ;Pset為預(yù)先設(shè)定的水壓值；p(k)為采樣次數(shù)為k時的壓力值，f (k)為采樣次數(shù)為k時逆變電路的輸出頻率值；f (i) I K = C1 =O；
令 k=1； (2)由恒壓PID控制算法求出t= kTs時刻逆變電路的輸出頻率值
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于灰色關(guān)聯(lián)法的變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，穩(wěn)定恒壓供水狀態(tài)的定義為：計算M個采樣周期壓力值的平均值
【文檔編號】E03B1/00GK103485386SQ201310410410
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】李峰平, 彭志輝, 趙軍平, 周余慶, 薛偉, 胡雪林 申請人:溫州大學(xué)