[发明专利]一种变频恒压供水系统及其节能控制方法

说明书

本发明公开了一种变频恒压供水系统及其节能控制方法，首先，系统初始化，所述控制器执行结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法PID算法，改变水泵电机的转速，直至系统进入稳态工作区间；然后，控制器执行流量估算算法，计算每台水泵的输出流量和出水口的总流量；控制器执行寻优算法，按照系统的数学模型，寻找当前系统工况的最佳启泵数目和每台水泵最佳的转速；最后，控制器计算优化方案所需的系统功率与稳态运行系统消耗的功率进行比较，执行功率消耗较小的方案。通过流量估算算法预测出水处的流量，不需使用流量计，有效降低系统成本；通过寻优算法可寻找到最佳的启泵方案，进一步的降低系统的能耗。

技术领域

本发明涉及变频恒压供水系统技术领域，尤其是涉及一种变频恒压供水系统及其节能控制方法。

背景技术

变频恒压供水是目前国内广泛采用的一种节能供水模式，与传统供水设备相比，具有实时性好，供水稳定，避免水源二次污染等特点。变频恒压供水模式根据特定工作状态流量和扬程的需求，设计选配投入运行的水泵；通过改变水泵电机的转速使供水设备出水口处的压力保持恒定，实现满足供水要求的目的。

目前，变频恒压供水系统多采用PID恒压控制方式，控制启泵台数和水泵电机的转速达到系统稳压的目的。恒压供水设备通常由多台水泵组成，常规控制策略是：水压过低时，启动第一台水泵，通过变频器逐渐增大水泵电机的转速，直到满足系统工况为止；若第一台水泵满转速运行仍不能满足系统的工况要求，再启动第二台泵，以此类推。水压过大时，通过逐步降低一台水泵的频率，降至最低运行频率则关闭该台水泵。根据水泵运行特性，同一个工况点泵组可能存在着多种运行状态。常规控制策略没有考虑水泵组的运行特性，难以保障系统处于良好的运行状态，节能效果和运行状态有待进一步改善。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足之处，本发明提供的一种变频恒压供水系统及其节能控制方法，可实现恒压供水设备的水压稳定可靠运行，同时进一步降低系统的能耗，提高系统运行效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种变频恒压供水系统，包括进水口和出水口，在所述进水口和所述出水口之间安装有并联泵组，所述并联泵组通过水泵电机和变频器连接；所述变频器和控制器通过现场总线通信连接；所述进水口和所述出水口分别安装压力传感器，所述压力传感器用于测量管网的实时压差；所述压力传感器和所述控制器通信连接。

进一步的，所述并联泵组包括至少两台水泵，每台所述水泵均配备一台所述变频器。

进一步的，所述出水口处还设有稳压罐，所述稳压罐用于减小水压波动。

一种变频恒压供水系统的节能控制方法，所述方法包括以下步骤：

第一步，系统初始化，所述控制器执行结合比例、积分和微分三种环节于一体的控制算法PID算法，改变水泵电机的转速，进而满足用户的用水扬程需求，直至系统进入系统稳定工作状态区间；其中，所述控制器判断系统是否处于稳定工作状态，如果是进入第二步；否则，执行第一步；

第二步，所述控制器执行流量估算，计算每台所述水泵的输出流量和所述出水口的总流量；

第三步，所述控制器执行寻优算法，按照系统的数学模型，寻找当前系统工况的最佳启泵数目和每台所述水泵最佳的转速；

第四步，第四步，所述控制器计算优化方案所需的系统功率与稳态运行系统消耗的功率进行比较，执行功率消耗较小的优化方案。

进一步的，所述第二步，所述控制器执行流量估算，计算每台水泵的输出流量和出水口的总流量具体包括以下步骤：

步骤1，所述控制器读取所述进水口、所述出水口的压力值、，计算稳定工作状态下系统的扬程，具体为：

；是水的密度，是重力加速度，每台水泵的输出扬程为：，下标表示第台；