无压力传感器恒压供水控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及供水控制方法，尤其指无压力传感器恒压供水控制方法。
【背景技术】
[0002]在恒压供水控制中，通常采用压力传感器、变频器进行压力控制。压力传感器自动识别水泵出口压力的变化，并将该信号传送给变频器，变频器接收到压力信号后，经由内部PID调节器对压力进行控制，继而对泵的转速进行调节，实现水泵出口压力恒定的控制目标。
[0003]传统的恒压供水控制方案中，压力传感器的采购成本占到整个恒压供水控制系统的20%?50%。在日常使用过程中，管道内的沉积积渣、环境温度和湿度不合适都很容易造成传感器工作异常，在接线时需将电缆穿过防水接头并拧紧密封螺帽，长期使用会经常性出现密封松动、漏水等现象，需要周期性维护，使传统恒压供水控制系统的可靠性大大降低，同时使得后期维护成本显著增加。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供无压力传感器恒压供水控制方法，以达到降低成本的同时，提高系统可靠性的目的。为此，本发明采取以下技术方案。
[0005]无压力传感器恒压供水控制方法，其特征在于包括以下步骤:
[0006]A.水泵恒压数据标定步骤；
[0007]Al)选取一档压力对水泵进行标定，阀门完全关闭，调节水泵转速至水泵的出口压力等于标定压力；
[0008]A2)提高阀门开度，等待水泵出口压力读数稳定，调节水泵转速至当前压力读数等于标定压力；
[0009]A3)获取电机功率，电机功率通过变频器获得，变频器获得电机功率有以下两种方式:一种对母线电压、母线电流进行采样，电机功率等于母线电压与母线电流的乘积；另一种对转矩电流进行采样，电机功率等于转矩电流、转矩常数与转速的乘积；
[0010]A4)记录当前功率、转速、压力和流量作为一组标定数据；
[0011 ] A5)重复步骤A2)、A3)、A4)，完成20?30组标定数据；
[0012]A6)把以上所有标定数据整理成标定数据表，作为恒压运行方法的依据；
[0013]B.水泵恒压供水控制步骤；
[0014]BI)启动电机，使电机运行到初始转速η ;
[0015]Β2)根据当前转速查找标定数据表中的功率-转速关系表，获得当前转速对应的理论功率，相邻两个标定数据点之间通过线性插值计算出对应理论功率；或事先根据标定数据表中的功率-转速关系表线性拟合出直线方程，根据拟合的直线方程和当前转速计算理论功率，理论功率=当前转速X拟合直线斜率+拟合直线截距；
[0016]B3)通过变频器获得当前的电机功率Pinst;
[0017]B4)比较理论功率P—”与当前电机功率P inst的大小，若当前电机功率大于理论功率，提高转速为η+Λ η ;若当前电机功率小于理论功率，降低转速为η-Λ η，其中Λη > O ;
[0018]Β5)重复步骤Β2、Β3、Β4、Β5，直至实际压力达到目标压力误差范围内。实际压力及目标压力均为查表获得的估计值。
[0019]有益效果:本发明基于离心式水泵模型，在水泵测试系统上预先对水泵的压力、流量、转速和功率进行数据标定，经过无压力传感器恒压供水算法处理，实现无压力传感器条件下维持水泵出口压力恒定的功能，避免了压力传感器使用造成的诸多问题，降低了系统的采购和维护成本，提高了系统的可靠性。
【附图说明】
[0020]图1是本发明的转速-功率关系图。
[0021]图2是本发明流程图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
[0023]离心式水泵模型的基本规律可以概括为:
[0024]1.相同转速下，流量越大，压力(扬程)越小，功率也越大，反之亦然；
[0025]2.相同压力(扬程)下，流量越大，转速越高，反之亦然；
[0026]3.相同流量下，转速越高，压力(扬程)越大，功率也越大，反之亦然；
[0027]4.相同功率下，转速越高，流量越小，反之亦然。
[0028]如图2所示，本发明包含两部分:第一部分为水泵恒压数据的标定方法，第二部分为水泵恒压运行方法。
[0029]水泵恒压数据的标定基于水泵测试系统，该系统由被检泵、阀门、管道、水泵出口压力传感器、水泵流量传感器等组成，变频器负责调节水泵的转速。水泵恒压数据的标定的具体方法和步骤是:
[0030]1.选取一档压力进行标定，阀门完全关闭，调节水泵转速至水泵的出口压力等于标定压力；
[0031]2.逐渐提高阀门开度，等待水泵出口压力读数稳定，调节水泵转速至当前压力读数等于标定压力；
[0032]3.获取电机功率，电机功率通过变频器获得，变频器获得电机功率有以下两种方式:一种对母线电压、母线电流进行采样，电机功率等于母线电压与母线电流的乘积；另一种对转矩电流进行采样，电机功率等于转矩电流、转矩常数与转速的乘积；
[0033]4.记录当前功率、转速、压力和流量作为一组标定数据；
[0034]5.重复步骤2、3、4，反复标定完成20?30组数据；
[0035]6.把以上所有数据整理成标定数据表，作为恒压运行方法的依据。
[0036]转速-功率关系图，如图1所示:
[0037]基于上述标定数据表，水泵恒压运行方法分为两种:
[0038]第一种恒压运行方法的步骤为:
[0039]1.启动电机，使电机运行到初始转速η ;
[0040]2.根据当前转速查找标定数据表中的功率-转速关系表，获得当前转速对应的理论功率，相邻两个标定数据点之间通过线性插值计算出对应理论功率；
[0041]3.通过变频器获得当前的电机功率Pinst;
[0042]4.比较理论功率当前电机功率P—的大小。若当前电机功率大于理论功率，提高转速为η+Λ η ;若当前电机功率小于理论功率，降低转速为η-Λ η，其中Λη > O ;
[0043]5.重复步骤2、3、4、5，直至实际压力接近目标压力。
[0044]第二种恒压运行方法的步骤为:
[0045]1.事先根据标定数据表中的功率-转速关系表线性拟合出直线方程；
[0046]2.启动电机，使电机运行到初始转速η ;
[0047]3.根据拟合方程和当前转速计算理论功率，其计算方法为:理论功率=当前转速X拟合直线斜率+拟合直线截距；
[0048]4.通过变频器获得当前的电机功率Pinst;
[0049]5.比较理论功率卩&吧与当前电机功率P inst的大小；
[0050].若当前电机功率大于理论功率，提高转速为η+Λη;若当前电机功率小于理论功率，降低转速为η-Δη，其中Λη>0;
[0051]6.重复步骤2、3、4、5，直至实际压力达到目标压力误差范围内。
【主权项】
1.无压力传感器恒压供水控制方法，其特征在于包括以下步骤: A.水泵恒压数据标定步骤； Al)选取一档压力对水泵进行标定，阀门完全关闭，调节水泵转速至水泵的出口压力等于标定压力； A2)提高阀门开度，等待水泵出口压力读数稳定，调节水泵转速至当前压力读数等于标定压力; A3)获取电机功率，电机功率通过变频器获得，变频器获得电机功率有以下两种方式:一种对母线电压、母线电流进行采样，电机功率等于母线电压与母线电流的乘积；另一种对转矩电流进行采样，电机功率等于转矩电流、转矩常数与转速的乘积； A4)记录当前功率、转速、压力和流量作为一组标定数据； A5)重复步骤A2)、A3)、A4)，完成20?30组标定数据； A6)把以上所有标定数据整理成标定数据表，作为恒压运行方法的依据； B.水泵恒压供水控制步骤； BI)启动电机，使电机运行到初始转速η ; Β2)根据当前转速查找标定数据表中的功率-转速关系表，获得当前转速对应的理论功率，相邻两个标定数据点之间通过线性插值计算出对应理论功率；或事先根据标定数据表中的功率-转速关系表线性拟合出直线方程，根据拟合的直线方程和当前转速计算理论功率，理论功率=当前转速X拟合直线斜率+拟合直线截距； Β3)通过变频器获得当前的电机功率Pinst; Β4)比较理论功率PtheOT#当前电机功率P inst的大小，若当前电机功率大于理论功率，提高转速为η+Λ η ;若当前电机功率小于理论功率，降低转速为η-Λ η，其中Λη > O ; Β5)重复步骤Β2、Β3、Β4、Β5，直至实际压力达到目标压力误差范围内。
【专利摘要】无压力传感器恒压供水控制方法，传统的恒压供水控制方案中，压力传感器的采购成本占到整个恒压供水控制系统的20%~50%。成本高，且传感器工作易受干扰。本发明包括水泵恒压数据标定步骤和水泵恒压供水控制步骤。本技术方案基于离心式水泵模型，在水泵测试系统上预先对水泵的压力、流量、转速和功率进行数据标定，经过无压力传感器恒压供水算法处理，实现无压力传感器条件下维持水泵出口压力恒定的功能，避免了压力传感器使用造成的诸多问题，降低了系统的采购和维护成本，提高了系统的可靠性。
【IPC分类】E03B11-16
【公开号】CN104563217
【申请号】CN201410815493
【发明人】齐斌, 廉晨龙, 冯芬, 季似宣
【申请人】卧龙电气集团股份有限公司, 卧龙电气集团杭州研究院有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月24日