[发明专利]并联变频恒压控制系统运行区间判别方法

说明书

本发明涉及一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，以采样周期为间隔获取压力值psubgt;i/subgt;(k)以及输出频率fsubgt;i/subgt;(k)，构建并联变频恒压控制系统输出流量在线检测的数学模型，获取总流量，并根据获得第i台泵的流量Qsubgt;i/subgt;，其次，构建高效区间，进而获取到并联变频恒压控制系统每台泵在Q‑H特性曲线的工作点，在实时获取并联变频恒压控制系统每台泵Q‑H扬程特性曲线工作点和Q‑H扬程特性与相似工况抛物围成高效运行区域的基础上，对并联变频恒压控制系统每台泵的运行区间进行准确、可靠判别，为并联变频恒压控制系统的高效控制提供依据。

技术领域

本发明属于机电节能控制领域，具体涉及一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法。

背景技术

流体的恒压控制在石油、化工、食品、医药、给排水、城市供水等领域具有广泛的应用，在保障工农业生产和日常生活正常运行起到重要的作用。泵是恒压控制系统的核心部件，其运行性能直接关系到整个控制系统的性能指标，尤其是能耗指标。作为一种高耗能通用机械，每年消耗在泵机组上的电能占全国总电耗的21％以上，甚至在供水企业中占生产成本的60％左右。恒压控制系统中泵的运行效率哪怕仅仅提高1％，都会对我国的节能和环保带来了巨大的利益，而泵消耗的电能的30％～50％都是可以节约。通过采用变频控制技术能有效地降低泵的能耗，每年可节电282亿kWh，实现节能减排目标。然而，变频恒压控制系统实现高效、节能需确保泵运行于高效区间。由于在石油、化工、食品、医药等过程控制领域及供水场合，流体的需求量在时间上具有随机性和不确定性。高峰期时需要增加并联运行泵的数量以增加供应量来满足生产生活需求；低谷时则需要减少并联运行泵的数量以达到节能的目的。特别是在低谷时间段，由于流量很小，变频器和泵工作于低频状态。此时，电机热损耗和低频振动严重，整个变频恒压控制系统能耗急剧增大，系统效率低下。这种工况下不但不能实现节能减排，而且电机因为长期低频运行导致机械振动和电机定子绕组发热严重，降低系统的安全可靠性和使用寿命，对恒压控制系统的安全可靠性和生产成本产生不利影响，更为严重的甚至导致安全事故的发生。

并联变频恒压控制系统高效运行控制是实现节能减排、安全可靠需重点解决的共性技术问题。为实现变频恒压控制系统高效运行，需要优化控制泵的运行区间，确保每台泵均处于高效区间运行。然而，由张承慧等在控制理论与应用期刊中发表的《变频调速给水泵站效率最优控制策略》一文可知，存在一个由扬程特性曲线、相似工况抛物线组成的泵的高效运行区间。此区间运行时，系统能实现高效运行；否则，系统运行效率和寿命将大大降低。为实现泵的高效运行，就必须优化控制泵的转速、流量和扬程(或压力)等状态数据，确保每台泵均处于高效运行区间。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种并联变频恒压控制系统运行区间判别方法，其包括以下步骤：

步骤一、变频器i以采样周期为间隔获取压力值p_i(t)，同时获取变频器i的输出频率f_i(k)，并建立由N个元素构成的输出频率数组{f_i(j)}，并获取输出频率数组{f_i(j)}的平均值以及标准差S_i，N为预先设定的大于1的正整数，k为当前采样次数；

步骤二、集中控制单元以周期T_c为间隔获取所有变频器的平均值和标准差S_i，并获取均频率调节量其中n为变频器的数量；

步骤三、判断系统是否处于稳定状态，若不稳定，则通过发送均频率调节量至各个变频器，调节系统的稳定性；

步骤四、在处于稳定状态时，获取并联变频恒压控制系统压力值P，并将当前时刻标记为t＝0，并对所有变频器的输出频率施加扰动ΔF；