[发明专利]使水泵运行在最佳转速下的节电控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制水泵运行的系统，特别涉及一种使水泵运行在最佳转速下的节电控制系统。

背景技术

水泵系统通过变频调速技术，可以大幅度节省电能，近几年来得到了非常广泛的应用。

水泵系统变频调速技术的基本程式是一个闭环控制系统，它根据水温、水温差、压力、压力差、液位等参数的变化，自动调节变频器的输出频率，进而改变水泵电机的转速。由于水泵系统设计时留有一定的功率余量，或者说具有一定的杨程余量或流量余量，引入变频调速技术后，水泵电机的转速必然会有一定幅度的下降。根据流体力学原理，水泵轴功率与转速的3次方成正比，所以节电效果非常突出。

但这种闭环控制方法也存在明显的缺点，这就是它在降低了水泵的转速后，它的工作点严重偏离了水泵、电机、变频器的最大效率区间，系统的综合效率大幅度下降。由于水泵、电机、变频器的效率以及管道特性等都与电源频率即电机转速有关，见图1A-1D，一般的闭环控制方法只是将电机转速降到水泵流量与实际需要流量相一致，而没有综合考虑水泵、电机、变频器的效率和管道特性与电源频率的关系，因此，无法保证整个系统工作在效率最佳状态，所以仍然存在很大的电能浪费和节能空间。现有这种采用普通闭环控制方式的变频调速节能技术，尽管有显著的节电效果，但用户获得的节电效益扣除大额的经费投入后所剩无几。这就造成很多用户的水泵系统不愿意采用变频节电技术。

因此，如何充分兼顾水泵、电机、变频器的效率以及管道特性等各个环节对节电效果影响，如何进一步提高节电率，到底用什么样的控制策略，能够最大限度地节约电能，一直是水泵系统节能研究中一个重要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使水泵运行在最佳转速下的节电控制系统，以最大限度节约能源。

为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的使水泵运行在最佳转速下的节电控制系统，包括：变频器；安装在与所述水泵相连接的管道上且用于计量所述管道中的水流量的流量计；与所述变频器、流量计相连接的综合效率测试单元，用于向所述变频器发出测试指令，以使所述变频器控制所述水泵依序在不同的转速下运行，并根据所述流量计所提供的所述水泵在不同的转速下的水流量和变频器所提供的所述水泵在不同的转速下的运行电流和电压，计算所述水泵在各不同的转速下水流量和所消耗的电功率的比值，由此获得所述水泵在各不同转速下水流量和电功率比值的最大值，以建立水泵转速与水流量和电功率的最大比值的对应数据；用于提供一输入界面以使用户输入当前流量需求信息的输入单元；用于测试与所述水泵相连的循环系统的出水和回水温度或储水系统的液位的温度传感器或水位传感器；运行指令发出单元，用于根据所述输入单元提供的当前流量需求信息、及所述综合效率测试单元提供的水泵转速与水流量和电功率的最大比值的对应数据，确定所述水泵当前需运行的转速，并根据所述温度传感器或水位传感器提供的信息进一步确定所述水泵当前间歇性运行的运行和停止时间，以便将所述水泵当前需运行的转速和所述水泵当前间歇性运行的运行和停止时间提供至所述变频器，使所述变频器能正确控制所述水泵的运行；以及用于提供停机指令输入按钮以供用户输入停机指令，并根据所述停机指令使所述运行指令发出单元发出停止指令以使所述变频器控制水泵逐渐停止运行的停机检测单元。

其中，所述流量计可为超声波流量计；所述温度传感器可采用铂热电阻传感器；所述水位传感器可采用超声波物位计或雷达物位计。

优选的，所述流量计通过RS485接口与所述综合效率测试单元相连接；所述综合效率测试单元通过通讯总线与所述变频器相连接。

综上所述，本发明的使水泵运行在最佳转速下的节电控制系统通过综合效率测试单元测试出在不同转速下的能源消耗最小值，据此控制水泵的转速，由此实现能源的节约。

附图说明

图1A至1D分别为现有水泵转速、电机转速、变频器的效率曲线、及管道阻力损失与流量的关系示意图。

图2为本发明的使水泵运行在最佳转速下的节电控制系统的基本结构示意图。

图3为本发明的使水泵运行在最佳转速下的节电控制系统的综合效率测试单元测试出的综合效率与转速之间的关系示意图。

图4为本发明的使水泵运行在最佳转速下的节电控制系统的实际运行曲线。

具体实施方式

请参阅图2，本发明的使水泵运行在最佳转速下的节电控制系统至少包括：变频器、流量计、综合效率测试单元、输入单元、温度传感器或水位传感器、运行指令发出单元以及停机检测单元等。