[发明专利]一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法

权利要求书

1.一种并联变频泵输配系统仿真模块编写方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：定义并联管网中所有变频泵的性能参数以及输入变频泵的输入变量，并选择控制模式；

步骤S1中，所述性能参数有：各台水泵的流量-扬程曲线方程中的系数a₁、a₂、a₃，各台水泵的流量-效率曲线方程中的系数b₁、b₂、b₃，电机效率曲线方程中的系数c₁、c₂，变频器效率曲线方程中的系数d₁、d₂、d₃、d₄，单台水泵的性能可由式(1)～(4)表示：

变频泵流量-扬程曲线方程为：

变频泵流量-效率曲线方程为：

变频泵电机效率曲线方程为：

变频泵变频器效率曲线方程为：

η_p＝d₁I³+d₂I²+d₃I+d₄ (4)

无论控制模式为末端有电动调节阀与温差旁通阀进行调节，还是不采用电动调节阀与温差旁通阀进行调节时，管网中各台水泵对应的单台空调机组阻抗s_i，空调机房管道阻抗s_g，当不采用电动调节阀与温差旁通阀时，管网中用户侧管道与末端的阻抗s_m；当采用电动调节阀与温差旁通阀进行调节时，供回水管干管恒定设计压差△H，阀门最小开度k与额定流量M_r； 变频泵的变频器工频f_max，变频泵的机械传动效率η_c；

所述输入变量有：通过TRNSYS其他模块输入某一时刻的期望流量M，某一时刻的各台水泵开启情况，由n_i表示，n_i＝0表示关闭，n_i＝1表示开启，某一时刻设定的变频器最小输出频f_min，某一时刻的输入水温度T₀；

所述控制模式为末端是否有电动调节阀与压差旁通阀进行流量调节：末端有无电动调节阀与压差旁通阀的选择可由对k值进行设定，k0，末端无电动调节阀与压差旁通阀，k＝k₁(0≤k₁1)，末端有电动调节阀与压差旁通阀且最小开度为k₁；

步骤S2：根据步骤S1定义的参数计算管网阻抗，建立管网特征曲线公式，计算各变频泵的最小输出流量与最大输出流量，判断各变频泵期望输出流量是否在最小、最大输出流量之间；

步骤S2包括以下步骤：

步骤S21：在无电动调节阀与压差旁通阀时管网阻抗由各台水泵对应的空调机组并联后的总阻抗s_j，空调机房管道阻抗s_g，管网中用户侧管道与末端的阻抗s_m组成，分别对s_j、s_g、s_m进行计算，在有电动调节阀与压差旁通阀时干管压差为恒定值△H，需计算s_j、s_g以及设定供回水管干管恒定设计压差△H；

管网阻抗由各台水泵对应的空调机组阻抗s_j计算表达式为：

管网中用户侧管道与末端分为两种情况：在程序编写时，可在无末端调节阀时，阻抗s_m为定值；有末端调节阀时，输入设计干管压差△H；

步骤S22：建立管网特征曲线方程，建立方法为：

在无末端调节阀时计算管网的总阻抗，总阻抗表达式为：

s＝s_m+s_j+s_g (6)

管网特征曲线方程表达式为：

其中，式(7.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的管网特征，式(7.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的管网特征；

步骤S23：计算各变频泵的最小输出流量与最大输出流量，计算方法为：

计算水泵的最小转速比，最小转速比I_min计算表达式为：

根据水泵与风机相似定律有：

带入式(1)有：

H＝a₁M²+a₂MI+a₃I² (11)

对该方程进行求解有：

代入每个水泵的最小转速比、最大转速比与管网特征方程到式(12)中，通过数值计算方法求解每个水泵在其他水泵以期望流量运行时该水泵的最小流量与最大流量；

若所有水泵中只有一种水泵的期望流量不在最小流量与最大流量之间，则令其期望流量等于最小、最大流量；若存在多种水泵的期望流量均不在最小流量与最大流量之间，需计算除了期望流量满足要求的水泵之外的管网中水泵的整体的最小流量、最大流量，即：

根据水泵并联时，扬程相等，流量相加有：

其中，i表示水泵编号，即第i台水泵；n指编号1～n的水泵为期望流量不在最大、最小之间的水泵，m指编号n～m的水泵期望流量在最大、最小之间的水泵；

将管网特征方程、最小转速比、最大转速比带入上式，利用数值计算方法可计算期望流量不在最小、最大值中间的水泵的整体最小流量、最大流量，即

其中，式(15.1)适用于末端无电动调节阀与压差旁通阀的系统的流量计算，式(15.2)适用于末端有电动调节阀与压差旁通阀的系统的流量计算；

根据管网的最小流量、最大流量可通过式(7)计算管网的阻力H，将管网阻力带入式(12)可计算每个变频泵的最大流量、最小流量；

步骤S3：计算各变频泵转速比，输出频、效率、输入功率、输出温度；

步骤S4：根据步骤S1、S2和S3使用C++在TRNSYS仿真平台上开发并联变频泵输配系统仿真模块。