[发明专利]一种基于不确定度分析的泵与风机性能预测方法

说明书

本发明公开一种基于不确定度分析的泵与风机性能预测方法，本发明包括步骤：1.基于泵或风机性能试验，获取不同阀门开度下流量‑压差和流量‑功率性能曲线；2.建立流量‑压差和流量‑功率多项式拟合方程；3.基于流量‑压差和流量‑功率多项式拟合方程，开展流量‑压差预测模型和流量‑功率预测模型的不确定度分析；4.评估流量‑压差预测模型和流量‑功率预测模型的不确定度，选择不确定度较低的预测模型；5.基于选定的预测模型，获取对应的流量值和效率值，实现泵或风机的性能预测。本发明能够快速准确地预测泵与风机的性能参数，实现无流量计条件下泵与风机流量和效率的实时监测，保证设备安全稳定运行，有效降低设备成本。

技术领域

本发明属于泵与风机性能预测方法领域，具体涉及一种基于不确定度分析的泵与风机性能预测方法，主要用于快速精确地预测泵与风机的运行参数，通过在无流量计的条件下对泵与风机的流量和效率参数进行准确预测，实现设备运行状态的实时监测，进一步降低设备运行维护成本。

背景技术

对于泵与风机实际系统而言，实时掌握其流量和效率信息可以有效帮助技术人员评估设备的运行状态、预判设备运行故障。然而，由于实际安装空间或成本的原因，导致系统无法安装流量计，从而无法获取实际设备运行时的流量和效率信息。针对该问题，一些研究人员提出了基于功率曲线来预测泵与风机的流量，美国Heartware公司公布的专利号为WO 2005/115539A2的心脏辅助泵无传感器流量预测方法，其中采用功率和转速对离心泵流量进行预测，该方法可以对特定的离心泵流量进行有效预测，但是具有一定的局限性，当遇到离心泵的功率—流量曲线不是单调递增时(即某一功率值对应两个流量点)，无法对流量进行有效预测，因此该方法存在一定的盲区；为了改进基于功率和转速预测流量的局限性，美国的Fluid Handing LLC公司在其专利《一种基于最佳匹配无传感技术的水泵压差和流量监测方法》US 9938970B2中提出了结合流量-功率曲线和水泵系统特性曲线的流量压差预测方法，该方法通过已知功率和转速求解流量-功率曲线方程和系统特性方程，寻找特定功率下的流量值和压差值；该方法有效摆脱了流量-功率曲线单调变化的约束，但是由于其需要输入系统特性曲线，因此只能针对系统特性曲线固定的水泵系统，如果系统特性曲线发生变化，则该方法将会无法实现流量的有效预测。针对这一问题，吴登昊等人在其专利《一种基于功率和压差的离心泵流量预测方法》CN 201410538240.7中提出了通过结合流量-转矩(功率)方程和流量-压差方程预测离心泵的流量，该方法克服了上述两种方法的缺点，实现了离心泵流量的预测，然而该方法并未针对流量-转矩(功率)方程和流量-压差方程进行不确定度分析，在预测模型选择和流量预测精度上存在一定的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，已有的泵与风机性能预测方法存在以下几类缺点：1)对于非单调变化的性能曲线，基于功率和转速的流量预测方法存在一定的盲区，求解方程时存在多个解情况，无法实现流量的有效预测；2)在整个流量区域，未对流量-功率预测模型和流量-压差预测模型进行不确定度评估，在流量预测精度上存在一定的不足。

本发明的目的是提供一种基于不确定度分析的泵与风机性能预测方法，针对特定泵与风机系统，通过获取泵与风机的流量-压差和流量-功率性能曲线，针对非单调变化的性能曲线，采用分段式的流量-压差预测模型和流量-功率预测模型，结合不确定度分析，选择最佳预测模型，实现流量的精确预测。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

步骤1.基于泵或风机性能试验，获取不同阀门开度下流量-压差和流量-功率性能曲线

泵或风机的性能曲线，通过开式测试平台获取。

其中水泵开式测试平台包括B01水箱，B02进口压力传感器，B03水泵，B04驱动电机，B05功率表，B06出口压力传感器，B07流量计，B08电动调节阀；水泵测试时，保持转速不变，通过调节B08电动调节阀的开度，获取不同开度下泵的进口压力、出口压力、流量和功率值。