[发明专利]工业循环水泵组运行特性及运行能效分析装置

权利要求书

1.一种工业循环水泵组运行特性及运行能效分析装置，其特征在于：该装置包括水泵特性模型库（A）和水泵及泵组运行能效模型库（B），所述水泵特性模型库（A）包括工频水泵运行特性模型库（A1）、水泵变频运行特性模型库（A2）、泵组并联及并联变频特性模型库（A3），所述水泵及泵组运行能效模型库（B）包括泵组能效单元（B1）、水泵单机运行能效模型库（B2）和水泵泵组运行能效模型库（B3），在多变工况下进行运行能效变化的监测和分析。

2.根据权利要求1所述的一种工业循环水泵组运行特性及运行能效分析装置，其特征在于：所述工频水泵运行特性模型库（A1）的建立，包括工频条件下扬程与流量显示模型、效率与轴功率随流量变化的显式模型的建立；所述水泵变频运行特性模型库（A2）的建立是根据变频相似定理，以所述工频水泵运行特性模型库（A1）为基础，确定出对应频率条件下的扬程、流量和轴功率的取值，进而构建出不同频率条件下扬程与流量、效率与流量以及轴功率与流量各自对应的显式模型；所述泵组并联及并联变频特性模型库（A3）的建立是将所对应的单泵工频水泵运行特性模型库（A1）及水泵变频运行特性模型按照叠加的原则，构建出指定水泵在不同组合条件下扬程与流量的显式模型；而效率和轴功率则进行单机的分析；所述水泵及泵组运行能效模型库（B）的建立：针对指定型号的水泵和泵组，按照对应的运行能效模型，构建运行能效数据表项和表页，对于不同型号水泵及其对应的组合及变频形式，不同的表页可形成水泵及泵组运行能效模型库，应用模型库的图标工具，可形成对应状态水泵和泵组运行能效的图形界面，该界面形式可采用坐标图形的方式，将对应工况点的运行能效直观显示出来；所述泵组能效单元（B1）的确立：整个水泵泵组当作一个完整的能效单元，进行运行能效的确立；所述水泵单机运行能效模型库（B2）的建立：电机在不同的转速下，从输入端输入的总电能，作为该能效单元的总能量，水泵出口动静压头以及提升的初级水位势能之和，作为系统的有效输出能量；一般而言，对于给定管网系统，初级水位基本上是个定值，流量的变化直接引起初始水位势能的变化；所述水泵泵组运行能效模型库（B3）的建立：将整个水泵泵组考虑为一个能效单元，进行运行能效的分析。

3.根据权利要求2所述的一种工业循环水泵组运行特性及运行能效分析装置，其特征在于：所述水泵单机运行能效模型库（B2）的建立中，对应转速下的功率因素为cosΦ，电机输入功率为

式中，为对应频率下，电机的电压和电流，这两个参数一般都具有直观的监测数据，则为电机的输入功率；

水泵的有效输出功率为

式中，为循环工质的密度；为重力加速度；为测定的流量；管网所需水头；管网特征静压头；水泵出口管道截面积；

则定义运行过程中水泵的运行能效为

                           

将整个水泵泵组考虑为一个能效单元，采用总管的运行压力和流量作为分子，而将参与运行水泵的轴功率进行叠加作为分母计算出整个泵组的运行能效；

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4.根据权利要求2或3所述的一种工业循环水泵组运行特性及运行能效分析装置，其特征在于：所述工频水泵运行特性模型库（A1）建立中，对应的近似工频特性模型是以下述形式存在的，通过流量的变化可以直接给出水泵运行特性参数的取值；

                   

其中Q、H、η和N分别为水泵的流量、扬程、效率和轴功率，为所建立。

5.根据权利要求4所述的工业循环水泵组运行特性及运行能效分析装置，其特征在于：所述水泵变频运行特性模型库（A2）建立中，变频特性的分析，一般根据变频的相似关系，以工频运行特性为基础并按照下述关系式来展开： 

其中：N代表水泵的轴功率，kW，下标e和s分别对应表示运行工况和设计工况下的参数；n代表不同频率下水泵的转速。