一种建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法与流程

1.本发明涉及一种选配泵组及高效运行系统的方法，具体涉及一种实现了泵组运行工况下的实时全动态调节，保证了泵组在极限高效下运行，最大程度地减少耗电量，提高能源利用率，实现节能的目标，不再单一的将自来水厂最大取水量及最大取水压力作为选取泵的标准，全面地考虑到自来水厂每日实际需求的变化，保证泵全时段的高效运行的建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法。


背景技术：

2.当前在自来水厂的实际运行中，多采用工频水泵机组联动运行的供水调节方式，此调节方式受水压调节精度差、水压调节响应慢等多方面因素影响，存在着能源消耗量高、供水能力调节不精确、能源利用率不高等方面的问题。针对本问题，以变频调速技术实现恒压供水的方案成为了供水行业解决自身高能耗问题最主要的研究途径,基于此研究方法，本发明的系统采用的是同型号泵的变频运行方法。
3.由于水厂通常是按照最大取水量及最大取水压力来设计水泵的流量及扬程进而选定水泵的，而实际取水时往往达不到设计条件，使得水泵实际运行工况偏离设计需要。大部分时间里，水泵都没有在高效区运行，导致实际取水能耗偏高。而目前市场上还没有针对自来水厂选配泵组及高效运行的软件，关于本发明的系统是实现了泵组运行工况的实时全动态调节，尽可能地保证泵在高效区运行。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种实现了泵组运行工况下的实时全动态调节，保证了泵组在极限高效下运行，最大程度地减少耗电量，提高能源利用率，实现节能的目标，不再单一的将自来水厂最大取水量及最大取水压力作为选取泵的标准，全面地考虑到自来水厂每日实际需求的变化，保证泵全时段的高效运行的建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法。
5.本发明是通过下述方案来解决上述技术问题的：一种建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法，所述建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法包括如下步骤：
6.第一步：建立各类型号泵的数据库，数据包括50多种型号泵的流量、扬程及效率；
7.第二步：获取自来水厂每日的流量、压力变化曲线；
8.第三步：根据客户要求的压力和泵的扬程初筛数据库并进行变频扫描计算t时刻对应自来水厂要求的流量下的全部泵轴功率总和，得到每一种型号泵的频率随时间变化情况；再对流量和全部泵轴功率总和进行时间积分，计算平均千吨水电耗；
9.第四步：得到最高效的泵型号及每台泵的频率随时间的变化数据、平均千吨水电耗；
10.第五步：输出选配方案。
11.在本发明的具体实施例子中，在第一步中，这些型号泵都是经过试验测试过的优秀型号，运行效率高且扬程范围广，可满足各类大小规模下的自来水厂需求。
12.在本发明的具体实施例子中，在第二步中，输入自来水厂送水泵房出水总管的进口流量、总压随时间的变化数据，对获取的数据做分时段处理。
13.在本发明的具体实施例子中，第三步具体包括以下步骤：
14.(301)、根据自来水厂要求的压力和数据库中所包含的泵的扬程数据初筛数据库，缩小范围，以减少计算次数；
15.(302)、设置台数：本系统考虑的是同型号泵并联运行，可先根据实际经验确定并联台数区间，再设计多种台数方案，进行计算；
16.(303)、变频扫描计算全部泵轴功率总和：首先根据相似定律，得到变频后的泵性能数据，变频范围是让每个泵的频率从全频的50％开始变化，每次提高5％，也就是每台泵有12种转速，分别为正常转速的0％(即关机)，50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％，85％，90％，95％和100％(即正常转速)，每一种转速组合方案下计算一次t时刻对应自来水厂要求的流量下的全部泵轴功率总和，直到泵的频率变为全频，结束计算。
17.(304)、计算平均千吨水单位电耗：在t时刻下得到全部泵轴功率总和后，再对流量和全部泵轴功率总和进行时间积分，计算平均千吨水电耗。
18.本发明的积极进步效果在于：本发明提供的建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法有如下优点：本发明的系统里基于同型号泵的变频运行方法也就解决了因水泵电机采用直接工频运行方式导致能源消耗量高、供水能力调节不精确，对水厂供电容量要求很高，而且对电网也会造成很大的冲击的问题。
19.在本发明中，是将获取到的自来水厂每日的流量、压力变化曲线，做了分时段处理，每间隔一段时间取一次数据，就计算一次此时刻对应自来水厂要求的流量下的全部泵轴功率总和，再对流量和全部泵轴功率总和进行时间积分，计算平均千吨水电耗，依据最低电耗标准得到运行的最佳泵组方案，实现了泵组运行工况下的实时全动态调节，保证了泵组在极限高效下运行，最大程度地减少耗电量，提高能源利用率，实现节能的目标，不再单一的将自来水厂最大取水量及最大取水压力作为选取泵的标准，全面地考虑到自来水厂每日实际需求的变化，保证泵全时段的高效运行。
附图说明
20.图1为本发明一种用于自来水厂选配泵组及高效运行的系统实施的系统结构框图。
21.图2为本发明一种用于自来水厂选配泵组及高效运行方法的流程图。
22.图3为本发明一种用于自来水厂选配泵组及高效运行的系统与方法的从获取数据到实现最终结果输出的完整流程图。
具体实施方式
23.下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
24.图1为本发明一种用于自来水厂选配泵组及高效运行的系统实施的系统结构框图，图2为本发明一种用于自来水厂选配泵组及高效运行方法的流程图，如图1-2所示：本发
明提供的建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法包括：构建数据库模块，所述构建数据库模块用于输入选配所需的原始数据，所述原始数据包括50多种型号泵的流量、扬程及效率数据；
25.获取自来水厂参数模块，所述获取参数模块用于获取自来水厂每日的流量、压力变化曲线；
26.数据处理模块，所述数据处理模块用于根据自来水厂要求的流量、压力，结合数据库中泵的流量、扬程及效率数据，进行变频扫描，计算t时刻对应自来水厂要求的流量下的全部泵轴功率总和，得到每一种型号泵的频率随时间变化情况。再对流量和全部泵轴功率总和进行时间积分，计算平均千吨水电耗。
27.数据输出模块，所述数据输出模块用于输出最佳泵组方案。
28.具体实施过程如下：
29.第一步：建立各类型号泵的数据库，数据包括50多种型号泵的流量、扬程及效率。
30.第二步：获取自来水厂送水泵房出水总管的进口流量、总压随时间的变化数据，对获取的数据做分时段处理。
31.第三步：根据自来水厂要求的压力和数据库中所包含的泵的扬程数据初筛数据库，除去不满足基本条件的型号泵。
32.第四步：设置台数，本案例选择的是6台同型号泵并联运行。
33.第五步：变频扫描计算单位流量电耗：首先根据相似定律，得到变频后的泵性能数据，变频范围是让每个泵的频率从全频的50％开始变化，每次提高5％，也就是每台泵有12种转速，分别为正常转速的0％(即关机)，50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％，85％，90％，95％和100％(即正常转速)每一种转速组合方案下计算一次t时刻对应自来水厂要求的流量下的全部泵轴功率总和，直到泵的频率变为全频，结束计算，具体可参考图3流程图。
34.第六步：对自来水厂要求的流量和全部泵轴功率总和进行时间积分，计算平均千吨水电耗。
35.第七步：输出最佳泵型号及每台泵的频率随时间变化的表格、平均千吨水电耗。
36.第八步：提出最佳泵组方案。
37.表1为本发明一种用于自来水厂选配泵组及高效运行的系统中输出的一个实例结果。
38.表1
[0039][0040]
本发明的系统里基于同型号泵的全变频运行方法也就解决了因水泵电机采用直接工频运行方式导致能源消耗量高、供水能力调节不精确，对水厂供电容量要求很高，而且对电网也会造成很大的冲击的问题。
[0041]
在本发明中，是将获取到的自来水厂每日的流量、压力变化曲线，做了分时段处理，每间隔一段时间取一次数据，就计算一次此时刻对应自来水厂要求的流量下的全部泵轴功率总和，再对流量和全部泵轴功率总和进行时间积分，计算平均千吨水电耗，依据最低
电耗标准得到运行的最佳泵组方案，实现了泵组运行工况下的实时全动态调节，保证了泵组在极限高效下运行，最大程度地减少耗电量，不再单一的将自来水厂最大取水量及最大取水压力作为选取泵的标准，全面地考虑到自来水厂每日实际需求的变化，保证泵全时段的高效运行。
[0042]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法，其特征在于：所述建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法包括如下步骤：第一步：建立各类型号泵的数据库，数据包括型号泵的流量、扬程及效率；第二步：获取自来水厂每日的流量、压力变化曲线；第三步：根据客户要求的压力和泵的扬程初筛数据库并进行变频扫描计算t时刻对应自来水厂要求的流量下的全部泵轴功率总和，得到每一种型号泵的频率随时间变化情况；再对流量和全部泵轴功率总和进行时间积分，计算平均千吨水电耗；第四步：得到最高效的泵型号及每台泵的频率随时间的变化数据、平均千吨水电耗；第五步：输出选配方案。2.根据权利要求1所述的建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法，其特征在于：在第一步中，这些型号泵都是经过试验测试过的优秀型号，运行效率高且扬程范围广，满足各类大小规模下的自来水厂需求。3.根据权利要求1所述的建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法，其特征在于：在第二步中，输入自来水厂送水泵房出水总管的进口流量、总压随时间的变化数据，对获取的数据做分时段处理。4.根据权利要求1所述的建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法，其特征在于：第三步具体包括以下步骤：(301)、根据自来水厂要求的压力和数据库中所包含的泵的扬程数据初筛数据库，缩小范围，以减少计算次数；(302)、设置台数：本系统考虑的是同型号泵并联运行，可先根据实际经验确定并联台数区间，再设计多种台数方案，进行计算；(303)、变频扫描计算全部泵轴功率总和：首先根据相似定律，得到变频后的泵性能数据，变频范围是让每个泵的频率从全频的50％开始变化，每次提高5％，也就是每台泵有12种转速，分别为正常转速的0％，50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％，85％，90％，95％和100％，每一种转速组合方案下计算一次t时刻对应自来水厂要求的流量下的全部泵轴功率总和，直到泵的频率变为全频，结束计算。(304)、计算平均千吨水单位电耗：在t时刻下得到全部泵轴功率总和后，再对流量和全部泵轴功率总和进行时间积分，计算平均千吨水电耗。

技术总结
本发明涉及一种建立用于自来水厂选配泵组及高效运行系统的方法，包括如下步骤：1、建立各类型号泵的数据库，数据包括型号泵的流量、扬程及效率；2、获取自来水厂每日流量、压力变化曲线；3、根据客户要求的压力和泵的扬程初筛数据库并进行变频扫描计算T时刻对应自来水厂要求的流量下的全部泵轴功率总和，得到每一种型号泵的频率随时间变化情况；再对流量和全部泵轴功率总和进行时间积分，计算平均千吨水电耗；4、得到最高效的泵型号及每台泵的频率随时间变化数据、平均千吨水电耗；5、输出选配方案。本发明实现了泵组运行工况下实时全动态调节，保证了泵组在极限高效下运行，全面地考虑到自来水厂每日实际需求变化，保证泵全时段高效运行，减少了能耗，提高了能源的利用率，实现了节能。了节能。了节能。


技术研发人员：汪慧明 蔡婷 芦洪钟
受保护的技术使用者：上海凯泉泵业（集团）有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/9/9