[发明专利]一种基于牛顿迭代的并联变频恒压供水系统流量检测方法

说明书

本发明涉及一种基于牛顿迭代的并联变频恒压供水系统流量检测方法，以采样周期T_sⁱ为间隔获取压力值p_i(k)以及输出频率f_i(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Q_i，本发明无需流量传感器即可实现并联变频恒压供水系统流量测量，省去了流量传感器及辅助处理电路的安装调试所需时间和成本，使得系统结构更加简单，系统成本更低。

技术领域

本发明属于机电节能控制领域，具体涉及一种基于牛顿迭代的并联变频恒压供水系统流量检测方法。

背景技术

并联变频恒压供水在保障工农业生产和日常生活正常运行起到重要的作用。供水系统中泵的运行性能直接关系到能耗指标和运行成本，其占生产成本的30％～60％。并联变频恒压供水中泵的运行效率哪怕仅仅提高1％，都会对社会节能和企业成本带来了巨大的利益。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，实现节能减排目标。然而，由于供水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，由于流量小，变频器处于低频状态，电机热损耗和低频振动严重，整个供水系统能耗急剧增大，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，对供水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。

并联变频恒压供水系统高效运行是实现节能减排的共性技术问题。基于此，需要保证每台泵输出流量均处于高效运行区间对应的范围。所以，系统需要实时获取总输出流量和每台泵的输出流量，进而优化控制泵的运行数量和运行参数，确保每台泵均能高效运行。为实现并联变频恒压供水系统的高效运行，需在管网中增加流量传感器，用于实时检测管网流量。

但该方案需要增加流量传感器，一方面增加了管网的复杂性和硬件成本，另一方面供水系统需要在软硬件方面增加相应的功能模块，比如信号调理电路、采样电路、软件处理程序等。

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基于牛顿迭代的并联变频恒压供水系统流量检测方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于牛顿迭代的并联变频恒压供水系统流量检测方法，其包括以下步骤：

步骤一、变频器i以采样周期为间隔采集压力值，并将压力值采样标记为p_i(k)，k为当前采样次数，其中i＝1，2，…，n；

步骤二、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其中j＝k-N+1，k-N+2，...k，N为预先设定的大于1的正整数，f_i(j)|_j＜＝0＝0，k为当前采样次数；

步骤三、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，并根据获取的平均值得到用于调节系统稳定性的均频率调节量其中n为变频器的数量；

步骤四，根据是否同时满足max{|σ_i|}≤σ_ref和max{S_i}≤S_ref来判断系统是否处于稳定状态，其中σ_ref以及S_ref为设定的正参考值，可根据实际系统进行设定，若处于不稳定状态，则集中控制单元给n台变频器发送均频率调节量σ_i，i＝1，2，…，n，调节系统，并使得该系统处于稳定状态；