專利名稱：一種泵系統(tǒng)及其控制方法
一種泵系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體傳輸領(lǐng)域，尤其涉及泵系統(tǒng)及其控制方法。背景技術(shù)：
泵輸送系統(tǒng)是流體的一個(gè)基本輸送方式。它廣泛應(yīng)用于冷凍水、熱水、冷凝水 以及其他流體等工業(yè)領(lǐng)域。熱源、冷源、液體泵站的泵系統(tǒng)通常具有兩個(gè)或更多臺(tái)泵。對(duì)于雙泵系統(tǒng)，工 作期間，使用一個(gè)泵，另一個(gè)泵備用。每臺(tái)泵上都安裝有變頻器，變頻器會(huì)根據(jù)實(shí)際的 負(fù)荷來(lái)調(diào)節(jié)泵的速度，以保持所需的流量。同樣，對(duì)于具有N+1 (N大于2)個(gè)泵的泵系 統(tǒng)，使用N個(gè)泵，另設(shè)一個(gè)備用泵。若泵上安裝了變頻器VFD時(shí)，則根據(jù)工作泵的速度 來(lái)啟停泵的臺(tái)數(shù)。如果工作泵以最大轉(zhuǎn)速在工作，則打開(kāi)一個(gè)或多個(gè)泵。如果工作泵以 最低的轉(zhuǎn)速在工作，則會(huì)關(guān)閉一個(gè)泵。且常常對(duì)工作泵的速度進(jìn)行調(diào)整以保持管網(wǎng)系統(tǒng) 所需的不同壓力。若泵上沒(méi)有安裝變頻器VFD，則泵間隙性工作，以滿足管網(wǎng)系統(tǒng)不同 的壓力需求。對(duì)于大規(guī)格的冷卻塔或制冷機(jī)組，通常是一機(jī)一泵，整個(gè)系統(tǒng)另設(shè)一個(gè)備 用泵。例如，一個(gè)有三個(gè)制冷機(jī)組的工廠，通常系統(tǒng)配備四個(gè)冷凝泵和四個(gè)冷凍水泵。目前的泵系統(tǒng)及其控制方法存在以下問(wèn)題1.控制方法不完善，且在低負(fù)荷條件下運(yùn)行會(huì)經(jīng)常損壞控制閥情況，造成運(yùn)行 和維護(hù)成本高。2.多臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，單臺(tái)泵工作性能曲線和整個(gè)系統(tǒng)工作性能曲線不一致， 易出現(xiàn)電機(jī)過(guò)載的問(wèn)題，且每臺(tái)泵的效率低。3.當(dāng)泵開(kāi)啟或停止工作時(shí)，能耗大。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決并聯(lián)的每臺(tái)泵的效率不高的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種泵系統(tǒng)及其 控制方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種泵系統(tǒng)，包括泵、變頻器、出水隔離閥和控制器，所述出水隔離閥安裝在 所述泵的出水側(cè)，所述變頻器與所述泵連接，所述控制器包括流量模塊、性能監(jiān)視模塊和泵啟停模塊；所述性能監(jiān)視模塊分別與所述流量模塊和泵啟停模塊通信；所述流量模塊根據(jù)泵功率、泵壓差、流體密度、泵性能曲線來(lái)確定泵流量；所述性能監(jiān)視模塊根據(jù)所述泵流量確定泵效率值并對(duì)所述泵效率值與設(shè)定效率 值進(jìn)行比較；所述泵啟停模塊根據(jù)所述性能監(jiān)視模塊比較的結(jié)果，以及所述泵流量與基準(zhǔn)值 的比較結(jié)果，來(lái)啟動(dòng)未工作的泵或者停止工作的泵或者維持工作泵的數(shù)量不變；為了進(jìn)一步解決上述技術(shù)問(wèn)題，還采用以下技術(shù)方案
優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)值=設(shè)定流量+工作泵數(shù)量。優(yōu)選地，所述控制器還包括泵速度調(diào)節(jié)模塊，所述泵速度調(diào)節(jié)模塊根據(jù)實(shí)際壓 差值與設(shè)定壓差值的比較結(jié)果，來(lái)提高或者減慢所述泵的轉(zhuǎn)速，或者提高或降低所述泵 的流量。優(yōu)選地，所述控制器還包括輸入模塊，所述變頻器另一端與所述輸入模塊連 接；所述泵系統(tǒng)還包括泵壓差傳感器，所述泵壓差傳感器的第一端口設(shè)置在所述泵 的出水側(cè)或者出水隔離閥的出水側(cè)，第二端口設(shè)置在所述泵的進(jìn)水側(cè)或者進(jìn)水隔離閥的 進(jìn)水側(cè)，第三端口與所述輸入模塊連接；所述輸入模塊接收泵壓差傳感器的壓差值、所述泵功率、流體密度和泵性能曲 線。優(yōu)選地，所述控制器還包括接口模塊，所述接口模塊用以與操作系統(tǒng)或顯示設(shè) 備連接。本發(fā)明還提供了一種泵系統(tǒng)的控制方法，來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題一種泵系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟al.根據(jù)泵效率工作步驟；a2.根據(jù)泵流量工作步驟；其中，所述al根據(jù)泵效率工作步驟包括al-Ι.若泵效率高于所述設(shè)定效率值，則維持當(dāng)前工作泵的數(shù)量不變；al-2.若泵效率低于所述設(shè)定效率值，則進(jìn)行所述a2泵流量判斷步驟；所述a2根據(jù)泵流量工作步驟包括a2-l.若工作的泵的流量高于所述基準(zhǔn)值，則啟動(dòng)至少一個(gè)未工作的泵；a2-2.若工作的泵的流量低于所述基準(zhǔn)值，則關(guān)閉至少一個(gè)工作的泵；a2-3.若工作的泵的流量等于所述基準(zhǔn)值，則維持當(dāng)前工作泵的數(shù)量不變；為了進(jìn)一步解決上述技術(shù)問(wèn)題，還采用以下技術(shù)方案優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)值=設(shè)定流量+工作泵數(shù)量。優(yōu)選地，還包括以下步驟a3.當(dāng)實(shí)際壓差高于設(shè)定壓差，則減慢泵的轉(zhuǎn)速或者減少泵的流量；a4.當(dāng)實(shí)際壓差低于設(shè)定壓差，則提高泵的轉(zhuǎn)速或者提高泵的流量；a5.當(dāng)實(shí)際壓差等于設(shè)定壓差，則維持當(dāng)前泵的轉(zhuǎn)速或者流量不變。優(yōu)選地，還包括以下步驟a6.計(jì)算泵流量Q;a7.從與泵相連的變頻器獲取泵輸出功率P ；a8.根據(jù)孔=計(jì)算出泵效率ηQ ；
P其中P為流體密度，g為重力加速度，C為使公式中各個(gè)變量的單位統(tǒng)一的轉(zhuǎn) 換系數(shù)。本發(fā)明的有益效果是采用本泵系統(tǒng)或者采用本泵系統(tǒng)控制方法，可以使泵工 作在較高效率上，同時(shí)避免了泵的頻繁啟動(dòng)和停止，降低了能量損耗。
圖1為泵系統(tǒng)圖；圖2為控制器101的模塊組成圖；圖3為泵效率判斷步驟和泵流量判斷步驟的流程圖。
具體實(shí)施方式以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2所示，當(dāng)泵系統(tǒng)為雙泵并聯(lián)系統(tǒng)，兩個(gè)泵在共用壓頭之間并聯(lián)，其 中泵的大小相同，如圖所示，包括控制器101，控制器101包括依次連接的輸入模塊 111、流量模塊112、性能監(jiān)視模塊113、泵啟停模塊114和泵輸出模塊116，泵速度調(diào)節(jié) 模塊115分別與輸入模塊111和泵輸出模塊116連接，實(shí)際壓差傳感器305兩端分別安裝 在用戶進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)，變頻器103—端與控制器101連接，U為終端用戶或者子回路或 者建筑物回路，這些終端用戶可以是一組小型終端用戶或一組大型終端用戶，例如制冷 機(jī)組、冷卻塔或鍋爐。第一泵104的出水側(cè)安裝有第一出水隔離閥106，進(jìn)水側(cè)安裝有第一進(jìn)水隔離閥 102，第一出水隔離閥106與控制器連接并接受其控制，第一泵壓差傳感器105的兩端分 別設(shè)置在泵的進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)，另外一端與控制器101的輸入模塊連接，第一泵104—端 與變頻器103連接。同樣對(duì)于第二泵204的連接如下第二泵204的出水側(cè)安裝有第二出水隔離閥 206，進(jìn)水側(cè)安裝有第二進(jìn)水隔離閥202，第二出水隔離閥206與控制器連接并接受其控 制，第二泵壓差傳感器205的兩端分別設(shè)置在泵的進(jìn)水側(cè)和出水側(cè)，另外一端與控制器 101的輸入模塊連接，第二泵204 —端與變頻器103連接。第一泵104和第二泵204的馬達(dá)與變頻器之間需設(shè)置一個(gè)斷路器或繼電器，以便 控制器在兩泵之間切換控制。也可以選用兩個(gè)變頻器103，一個(gè)變頻器對(duì)應(yīng)一個(gè)泵。若 第一泵104工作，則通過(guò)控制泵啟停模塊打開(kāi)第一出水隔離閥106，若第一泵104停止工 作，則通過(guò)控制泵啟停模塊關(guān)閉第一出水隔離閥106;同理，對(duì)于第二泵204和第二出水 隔離閥206也是同樣的控制。對(duì)于輸入模塊接收來(lái)自第一泵壓差傳感器105、第二泵壓差傳感器205和實(shí)際 壓差傳感器的壓差信號(hào)，變頻器103的泵功率、電流、功率系數(shù)和扭力等信號(hào)。通過(guò)輸 入模塊，還要輸入泵性能曲線和系統(tǒng)特征以及流體性質(zhì)(或者流體密度)。對(duì)于流量模塊流量模塊可根據(jù)探測(cè)得到的泵的壓差、功率、扭力、流體性質(zhì) 和泵的工作點(diǎn)確定每個(gè)泵的流量或泵的平均流量。美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮閁S20060491767公 開(kāi)了泵流量的算法，泵流量Q的計(jì)算公式一如下
-Κω1 -Jb^a4 -4Κω(δαω3 - ω Λ 從，&、,,，，一，上一山，β 川，，Q = ^——-—-^，其中參數(shù)bQ，b1 b2為泵生產(chǎn)廠家提供的
Ib2O
泵功率曲線的參數(shù)，ω為泵實(shí)際轉(zhuǎn)速與設(shè)定轉(zhuǎn)速的比值，(Of為泵的功率。還可采用該美國(guó)專利公開(kāi)的另一個(gè)泵流量Q計(jì)算公式二如下
權(quán)利要求
1.一種泵系統(tǒng)，包括泵、變頻器、出水隔離閥和控制器，所述出水隔離閥安裝在所 述泵的出水側(cè)，所述變頻器與所述泵連接，其特征在于所述控制器包括流量模塊、性能監(jiān)視模塊和泵啟停模塊； 所述性能監(jiān)視模塊分別與所述流量模塊和泵啟停模塊通信； 所述流量模塊根據(jù)泵功率、泵壓差、流體密度、泵性能曲線來(lái)確定泵流量； 所述性能監(jiān)視模塊根據(jù)所述泵流量確定泵效率值并對(duì)所述泵效率值與設(shè)定效率值進(jìn) 行比較；所述泵啟停模塊根據(jù)所述性能監(jiān)視模塊比較的結(jié)果，以及所述泵流量與基準(zhǔn)值的比 較結(jié)果，來(lái)啟動(dòng)未工作的泵或者停止工作的泵或者維持工作泵的數(shù)量不變。
2.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其特征在于所述基準(zhǔn)值=設(shè)定流量+工作泵數(shù)量。
3.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其特征在于所述控制器還包括泵速度調(diào)節(jié)模塊， 所述泵速度調(diào)節(jié)模塊根據(jù)實(shí)際壓差值與設(shè)定壓差值的比較結(jié)果，來(lái)提高或者減慢所述泵 的轉(zhuǎn)速，或者提高或降低所述泵的流量。
4.一種對(duì)如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括以下步驟 al.根據(jù)泵效率工作步驟；a2.根據(jù)泵流量工作步驟；其中，所述al根據(jù)泵效率工作步驟包括al-Ι.若泵效率高于所述設(shè)定效率值，則維持當(dāng)前工作泵的數(shù)量不變； al-2.若泵效率低于所述設(shè)定效率值，則進(jìn)行所述a2泵流量判斷步驟； 所述a2根據(jù)泵流量工作步驟包括a2-l.若工作的泵的流量高于所述基準(zhǔn)值，則啟動(dòng)至少一個(gè)未工作的泵； a2-2.若工作的泵的流量低于所述基準(zhǔn)值，則關(guān)閉至少一個(gè)工作的泵； a2-3.若工作的泵的流量等于所述基準(zhǔn)值，則維持當(dāng)前工作泵的數(shù)量不變。
5.如權(quán)利要求4所述的泵系統(tǒng)的控制方法，其特征在于所述基準(zhǔn)值=設(shè)定流量+工作泵數(shù)量。
6.如權(quán)利要求4所述的泵系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，還包括以下步驟 a3.當(dāng)實(shí)際壓差高于設(shè)定壓差，則減慢泵的轉(zhuǎn)速或者減少泵的流量；a4.當(dāng)實(shí)際壓差低于設(shè)定壓差，則提高泵的轉(zhuǎn)速或者提高泵的流量； a5.當(dāng)實(shí)際壓差等于設(shè)定壓差，則維持當(dāng)前泵的轉(zhuǎn)速或者流量不變。
7.如權(quán)利要求4所述的泵系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，還包括以下步驟 a6.計(jì)算泵流量Q ；a7.從與泵相連的變頻器獲取泵輸出功率P ；a8.根據(jù)孔計(jì)算出泵效率nQ ； P其中P為流體密度，g為重力加速度，C為使公式中各個(gè)變量的單位統(tǒng)一的轉(zhuǎn)換系數(shù)。
8.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其特征在于所述控制器還包括輸入模塊，所述變頻器另一端與所述輸入模塊連接；所述泵 系統(tǒng)還包括泵壓差傳感器，所述泵壓差傳感器的第一端口設(shè)置在所述泵的出 水側(cè)或者出水隔離閥的出水側(cè)，第二端口設(shè)置在所述泵的進(jìn)水側(cè)或者進(jìn)水隔離閥的進(jìn)水 偵L第三端口與所述輸入模塊連接；所述輸入模塊接收泵壓差傳感器的壓差值、所述泵功率、流體密度和泵性能曲線。
9.如權(quán)利要求1所述的泵系統(tǒng)，其特征在于所述控制器還包括接口模塊，所述接 口模塊用以與操作系統(tǒng)或顯示設(shè)備連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種泵系統(tǒng)，包括泵、變頻器、出水隔離閥和控制器，出水隔離閥安裝在泵的出水側(cè)，控制器包括流量模塊、性能監(jiān)視模塊和泵啟停模塊；流量模塊確定泵流量；性能監(jiān)視模塊根據(jù)泵流量確定泵效率值并對(duì)泵效率值與設(shè)定效率值進(jìn)行比較；泵啟停模塊根據(jù)性能監(jiān)視模塊比較、泵流量與基準(zhǔn)值的比較結(jié)果，來(lái)啟動(dòng)未工作的泵或者停止工作的泵或者維持工作泵的數(shù)量不變。還公開(kāi)了一種泵系統(tǒng)控制方法，根據(jù)泵效率與設(shè)定效率值的比較、工作的泵的流量與基準(zhǔn)值的比較結(jié)果，啟動(dòng)泵或關(guān)閉泵或維持當(dāng)前工作泵的數(shù)量不變。有益效果是采用本泵系統(tǒng)或者采用本泵系統(tǒng)控制方法，可以使泵工作在較高效率上，同時(shí)避免了泵的頻繁啟動(dòng)和停止，降低了能量損耗。
文檔編號(hào)F04B49/06GK102022312SQ20101052826
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月1日
發(fā)明者劉明生 申請(qǐng)人:湖南百時(shí)得能源環(huán)保科技有限公司