专利名称：一种城市水厂泵站单台水泵性能曲线率定方法
技术领域：
本发明涉及给水管网设备的参数估计领域，尤其涉及一种城市水厂泵站单台水泵性能曲线的率定方法。
背景技术：
泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。泵通常可按工作原理分为容积式泵、动力式泵和其他类型泵三类。除按工作原理分类外，还可按其他方法分类和命名。如，按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等；按结构可分为单级泵和多级泵；按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等；按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等。水泵基本的性能参数包括流量、扬程、功率、效率、转速等，这些参数标志着水泵的性能。水泵各个性能参数之间的关系和变化规律，可以用一组性能曲线来表达。通常把表示主要性能参数之间关系的曲线称为离心泵的性能曲线或特性曲线，实质上，离心泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式，通过实测求得。特性曲线包括流量-扬程曲线(Q-H)，流量-效率曲线(Q- η )，流量-功率曲线(Q-N)，流量-汽蚀余量曲线(Q- (NPSH)r)，性能曲线作用是泵的任意的流量点，都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程，功率，效率和汽蚀余量值，这一组参数称为工作状态，简称工况或工况点，离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点，最佳工况点一般为设计工况点。依据单台水泵的性能曲线，操作 人员可以确定水泵的工作范围和用以编制水泵性能表，它们是正确合理选用水泵的依据。选用水泵的流量和扬程，必须与供水所需要的流量和扬程一致或接近，才能发挥水泵的最大效率。如水泵运行时偏离高效工作区，是不经济的，需调节水泵性能或改用更合适型号的水泵。然而，在供水泵站领域，多数水厂泵站采用多台离心泵并联运行，在实际运行时实际供水流量常小于泵站的设计流量，常需要部分装置、部分水泵组合运行。不同的水泵特性曲线不同，水泵的特性曲线由设备生产厂家提供。随着水泵使用年限的增长、安装质量的差异、各泵站运行工况等对设备性能的影响，水泵的扬程-流量特性曲线较出厂时会存在一定的差别，需要对泵站在用水泵的特性曲线重新进行识别。传统校核水泵特性曲线的方法是一项重要而繁琐的工作，为得到每台水泵的实际扬程流量曲线，需将每台水泵隔离出来，进行单独的实验测量，为获取准确的单台泵的流量-扬程特性曲线，进行现场实测时，需要严格遵循测量控制条件(I)泵站按日常运行工况运行，每台水泵稳态运行3 5min后才能实施测量；(2)改变水泵状态，包括所有工频泵、变频泵(不同频率)的工况，测量流量-扬程，以便获得完整的水泵曲线；(3)为避免水流突变处水压剧变和波动的影响，测压管道在距离水泵进口和出口法兰盘处需要有2倍于管道直径的长度；流量管道上游应有相当于5倍 10倍管道直径的直段长度，下游直段长度为4倍。
应用传统实验方法进行曲线校核的限制较多，存在以下缺点1)现实条件的限制，实验测量既需要对水泵进行独立实验，又必须保证测试点与水泵有一定长度的直管段，但由于泵房布局紧凑，仪器安装受到条件的限制，不适宜采用传统方法；2)供水安全难以保障，若要得到每台水泵的实际扬程流量曲线，需将每台水泵隔离出来，但为了保障管网的安全供水，水厂泵站尤其在多台泵并联工作时，很难将水泵独立出来运行进行实验测量；3)精度低，泵房布局紧凑，仪器安装受到条件的限制，单台水泵实施测定精度影响因素多，难以大规模推广。目前水厂泵站进出口已安装大量监测仪器，配备专业工作人员巡查记录，积累了大量泵站运行生产数据，然而，关于有效地利用这些数据来反推水泵特性曲线参数的新方法却非常少见。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种城市水厂泵站单台水泵性能曲线率定方法，其中所述城市水厂泵站包括多台泵，且所述多台泵是并联的，所述方法包括如下步骤(I)监测数据采集通过安装在泵站进出口的监测仪器，获得泵站运行历史状态数据；(2)监测数据处理利用通过步骤(I)测得的泵站运行历史状态数据，获得泵站总流量、泵站总扬程、单台水泵运行状态以及泵站电耗，生成处理数据；(3)监测数据分析对步骤(2)中的生成数据，采用区域灵敏度分析方法，根据给定的泵站性能曲线方程，计算泵站内单台水泵的性能曲线参数；(4)参数应用将步骤(3)中获得的单台水泵的性能曲线参数进行模拟应用，获得单台水泵的性能曲线、单台水泵能耗评估、单台水泵改进方案以及泵站优化调度。在优选的方案中，在所述步骤(2)中，所述多台泵并联的情况下的泵的总扬程、总流量方程组表示如下扬程
权利要求
1.一种城市水厂泵站单台水泵性能曲线率定方法，其中所述城市水厂泵站包括多台泵，且所述多台泵是并联的，所述方法包括如下步骤 (1)监测数据采集通过安装在泵站进出口的监测仪器，获得泵站运行历史状态数据； (2)监测数据处理利用通过步骤(I)测得的泵站运行历史状态数据，获得泵站总流量、泵站总扬程、单台水泵运行状态以及泵站电耗，生成处理数据； (3)监测数据分析对步骤(2)中的生成数据，采用区域灵敏度分析方法，根据给定的泵站性能曲线方程，计算泵站内单台水泵的性能曲线参数； (4)参数应用将步骤(3)中获得的单台水泵的性能曲线参数进行模拟应用，获得单台水泵的性能曲线、单台水泵能耗评估、单台水泵改进方案以及泵站优化调度。
2.根据权利要求1所述的城市水厂泵站单台水泵性能曲线率定方法，其特征在于， 在所述步骤(2)中，所述多台泵并联的情况下的泵的总扬程、总流量方程组表示如下 扬程
3.根据权利要求2所述的城市水厂泵站单台水泵性能曲线率定方法，其特征在于，所述步骤(3)中的区域灵敏度分析方法包括 (a)单台水泵参数模拟根据各水泵的记录数据，根据经验设定单台水泵性能曲线的参数空间Ω可能取值范围，所述参数空间Ω由下式表示Ω
4.根据权利要求3所述的城市水厂泵站单台水泵性能曲线率定方法，其特征在于，所述区域灵敏度分析方法还包括 (b)单台水泵参数评估根据水泵特性曲线的参数空间随即产生任一组随机数，并代入求解扬程-流量的公式计算，采用一组(HP，QP)坐标来代替泵曲线方程中的HpA值，其换算关系如下式
5.根据权利要求1所述的城市水厂泵站单台水泵性能曲线率定方法，其特征在于，还包括如下评估流量误差步骤 (1)确定参数及参数搜索范围，并生成随机参数组； (2)将一组参数应用到泵组对象中； (3)根据工况记录选择一组工况记录来指定扬程H; (4)计算流量Q，并评估流量Q的误差； (5)判断是否已经评估完所有工况；如果是，则进入步骤(6);如果不是，则返回到步骤(3)； (6)评估全部工况的平均误差，并判断是否所有参数组已经评估完成，如果是，则进入到步骤(7);如果不是，则返回到步骤(2); (7)筛选误差最小的参数组，并评估最小误差是否满足设定的要求，如果是，则进入到步骤(8);如果不是，则进入到步骤(9)； (8)确定符合要求的参数组； (9)重新评估参数搜索空间或公开记录数据的准确性。
6.根据权利要求1所述的城市水厂泵站单台水泵性能曲线率定方法，其特征在于，还包括如下评估扬程误差步骤 (1)确定参数及参数搜索范围，并生成随机参数组； (2)将一组参数应用到泵组对象中； (3)根据工况记录选择一组工况记录来指定流量Q； (4)计算扬程H，并评估扬程H的误差； (5)判断是否已经评估完所有工况；如果是，则进入步骤(6);如果不是，则返回到步骤(3)； (6)评估全部工况的平均误差，并判断是否所有参数组已经评估完成，如果是，则进入到步骤(7);如果不是，则返回到步骤(2); (7)筛选误差最小的参数组，并评估最小误差是否满足设定的要求，如果是，则进入到步骤(8);如果不是，则进入到步骤(9)； (8)确定符合要求的参数组；(9)重新评估 参数搜索空间或公开记录数据的准确性。
全文摘要
本发明提供一种城市水厂泵站单台水泵性能曲线率定方法，城市水厂泵站包括并联的多台泵，所述方法包括(1)监测数据采集通过安装在泵站进出口的监测仪器，获得泵站运行历史状态数据；(2)监测数据处理利用通过步骤(1)测得的泵站运行历史状态数据，获得泵站总流量、泵站总扬程、单台水泵运行状态以及泵站电耗，生成处理数据；(3)监测数据分析对步骤(2)中的生成数据，采用区域灵敏度分析方法，根据给定的泵站性能曲线方程，计算泵站内单台水泵的性能曲线参数；(4)参数应用将步骤(3)中获得的单台水泵的性能曲线参数进行模拟应用，获得单台水泵的性能曲线、单台水泵能耗评估、单台水泵改进方案以及泵站优化调度。
文档编号F04D15/00GK103062076SQ20131002998
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者徐鹏, 徐速 申请人:北京清华同衡规划设计研究院有限公司