专利名称：用于电机驱动的流体输送设备能效计算的建模方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业自动化领域，特别是一种用于电机驱动的流体输送设备能效计算 的建模方法和系统。
背景技术：
在流程工业生产中，流体输送设备一般包含离心泵、混流泵、轴流泵和漩涡泵等 液体输送设备，鼓风机、通风机、压缩机等气体输送设备，以及皮带运输机等固体输送设 备。流体输送设备能效计算部分引用了 GB/T 13470-2008通风机系统经济运行、GB/T 13469-2008离心泵、混流泵、轴流泵和漩涡泵系统经济运行、GB/T 13466-2006交流电气传 动风机经济运行通则国家标准。这样可以使得设计标准化，应用范围宽广。但国家标准只 规定原则性问题，对于如何建立设备模型没有规定。目前对生产企业设备能效较常采用的 办法是能源的合同管理模式，即委托节能服务公司提供能源审计、项目设计、节能量确认和 保证等节能服务，在一定的周期进行计算和评估，这种模式存在针对性强、范围窄，周期性 过长的特点，需要专业的人员实施，不能实时指导生产计划和设备维修计划的制定，故无法 进行流体输送设备能效的实时分析。
发明内容
本发明针对现有的国家标准没有规定如何建立设备模型，而能源的合同管理模式 周期性长，无法进行流体输送设备能效的实时分析的问题，在国家标准基础上设计一种电 机驱动的流体输送设备能效计算模型的建立方法，利用能效计算模型进行计算，为流体输 送设备能效管理提供了重要手段。本发明还涉及一种用于电机驱动的流体输送设备能效计 算的建模系统。本发明的技术方案如下一种用于电机驱动的流体输送设备能效计算的建模方法，其特征在于，先根据流 体输送设备特性选择进行能效计算的算法，建立输入参数表和输出参数表，所述输入参数 表存储该算法下用于能效计算的参数，包括电机驱动的流体输送设备的静态参数和生产过 程参数，所述输出参数表用于存储能效计算的结果；再根据选择的能效计算的算法，利用输 入参数表的参数进行能效计算建模，从而建立能效计算模型，并将能效计算的结果返回给 输出参数表；然后采用一个或多个函数将建立的能效计算模型与所述流体输送设备相对 应。将流体输送设备用于能效计算的参数数据进行预处理后再存储至输入参数表；当 所述流体输送设备并联或串联成流体输送设备组使用并且只在总管道进行计量时，所述预 处理包括将各流体输送设备用于能效计算的参数数据进行加和处理后存储至输入参数表， 从而将所述流体输送设备组整体作为一个设备进行能效计算。利用建立的能效计算模型进行电机驱动的流体输送设备的计算，实时运行流体输 送设备，并通过计算机或网络技术对流体输送设备进行实时监控；和/或对电机驱动的流体输送设备进行周期性运算，对运算结果进行查看和能效分析，获得所述流体输送设备的 经济运行情况，确定流体输送设备的经济运行条件和不利因素。建立的输入参数表和输出参数表均采用固定格式并包括电机驱动的流体输送设 备能效计算的参数名称、参数单位、数据类型信息；所述函数的形式参数为根据输入参数表 和输出参数表形成的结构变量。所述进行能效计算的算法包括流体输送设备运行效率计算和流体输送设备输入 比功率计算，所述流体输送设备运行效率计算是用周期内流体输送设备的总的有效能量与
周期内输入的总能量的比值，其计算公式为
权利要求
1.一种用于电机驱动的流体输送设备能效计算的建模方法，其特征在于，先根据流体 输送设备特性选择进行能效计算的算法，建立输入参数表和输出参数表，所述输入参数表 存储该算法下用于能效计算的参数，包括电机驱动的流体输送设备的静态参数和生产过程 参数，所述输出参数表用于存储能效计算的结果；再根据选择的能效计算的算法，利用输入 参数表的参数进行能效计算建模，从而建立能效计算模型，并将能效计算的结果返回给输 出参数表；然后采用一个或多个函数将建立的能效计算模型与所述流体输送设备相对应。
2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，将流体输送设备用于能效计算的参 数数据进行预处理后再存储至输入参数表；当所述流体输送设备并联或串联成流体输送设 备组使用并且只在总管道进行计量时，所述预处理包括将各流体输送设备用于能效计算的 参数数据进行加和处理后存储至输入参数表，从而将所述流体输送设备组整体作为一个设 备进行能效计算。
3.根据权利要求1或2所述的建模方法，其特征在于，利用建立的能效计算模型进行电 机驱动的流体输送设备的计算，实时运行流体输送设备，并通过计算机或网络技术对流体 输送设备进行实时监控；和/或对电机驱动的流体输送设备进行周期性运算，对运算结果 进行查看和能效分析，获得所述流体输送设备的经济运行情况，确定流体输送设备的经济 运行条件和不利因素。
4.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，建立的输入参数表和输出参数表均 采用固定格式并包括电机驱动的流体输送设备能效计算的参数名称、参数单位、数据类型 信息；所述函数的形式参数为根据输入参数表和输出参数表形成的结构变量。
5.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述进行能效计算的算法包括流体 输送设备运行效率计算和流体输送设备输入比功率计算，所述流体输送设备运行效率计算 是用周期内流体输送设备的总的有效能量与周期内输入的总能量的比值，其计算公式为
6.根据权利要求5所述的建模方法，其特征在于，所述能效计算的算法具体是指当所述流体输送设备为泵组时，首先根据流量计算泵组入口和出口液体平均流速，然后再计算 泵扬程从而得出泵组有效功率；当所述流体输送设备为通风机组或鼓风机组时，根据计算 的通风机组或鼓风机组进风和出风总管测量流量横截面气体密度得到进风和出风总管静 压测点风速，并进一步得到通风机组或鼓风机组全压，从而得到通风机组或鼓风机组有效 功率；当流体输送设备为空气压缩机时，根据在计算周期内换算到与输入容积流量相同状 态下的累积流量进行空气压缩机机组输入比功率计算。
7.根据权利要求6所述的建模方法，其特征在于，当所述流体输送设备为泵组时，所述 输入参数表中的输入参数包括液体密度、周期内机组输出的流量、机组入口和出口的压力、 泵组入口和出口分别与测量压力参照基准面的垂直高度差、机组入口和出口的总管直径以 及周期内电源输入泵组的电量，所述输出参数表中的输出参数包括泵组入口和出口总管液 体平均流速、泵扬程以及泵组有效功率；当所述流体输送设备为通风机组或鼓风机组时，所 述输入参数表中的输入参数包括周期内通风机组或鼓风机组输出的流量、通风机组或鼓风 机组进风和出风口侧静压测量点静压、通风机组或鼓风进风口和出风口侧静压测量风速横 截面积以及周期内电源输入通风机组或鼓风机组的电量，所述输出参数表中的输出参数包 括通风机组或鼓风进风口和出风口总管静压测点风速、通风机组或鼓风机组进风口和出风 口总管测量流量横截面气体密度、通风机组或鼓风机组全压以及通风机或鼓风机组运行有 效功率。
8.一种用于电机驱动的流体输送设备能效计算的建模系统，其特征在于，包括依次连 接的算法选择模块、参数表模块、能效计算建模模块和能效计算模型处理模块，还包括与参 数表模块相连的数据库，所述参数表模块包括输入参数表和输出参数表，所述输入参数表 和输出参数表均与算法选择模块以及能效计算建模模块相连；所述算法选择模块用于根据 流体输送设备特性从自身存储的算法中选择进行能效计算的算法；所述输入参数表根据选 择的算法从数据库中提取并存储用于该能效计算的参数，包括电机驱动的流体输送设备的 静态参数和生产过程参数；所述输出参数表用于存储能效计算的结果；所述能效计算建模 模块根据选择的能效计算的算法，利用输入参数表的参数进行能效计算建模，从而建立能 效计算模型，并将能效计算的结果返回给输出参数表；所述能效计算模型处理模块采用一 个或多个函数将建立的能效计算模型与所述流体输送设备相对应。
9.根据权利要求8所述的建模系统，其特征在于，还包括预处理模块，所述预处理模块 与输入参数表相连，所述预处理模块用于在所述流体输送设备并联或串联成流体输送设备 组使用并且只在总管道进行计量时，将各流体输送设备用于能效计算的参数数据进行加和 处理后存储至输入参数表，从而将所述流体输送设备组整体作为一个设备进行能效计算。
10.根据权利要求8或9所述的建模系统，其特征在于，还包括与能效计算模型处理模 块相连的流体输送设备运行监控模块，所述流体输送设备运行监控模块用于电机驱动的流 体输送设备的计算和实时运行，并通过计算机或网络技术对流体输送设备进行实时监控； 还包括与流体输送设备运行监控模块相连的流体输送设备分析模块，所述流体输送设备分 析模块用于对电机驱动的流体输送设备进行周期性运算，对运算结果进行查看和能效分 析，获得所述流体输送设备的经济运行情况，确定流体输送设备的经济运行条件和不利因ο
11.根据权利要求8所述的建模系统，其特征在于，所述输入参数表和输出参数表均采用固定格式并包括电机驱动的流体输送设备能效计算的参数名称、参数单位、数据类型信 息；所述函数的形式参数为根据输入参数表和输出参数表形成的结构变量。
12.根据权利要求8所述的建模系统，其特征在于，所述能效计算的算法包括流体输 送设备运行效率计算和流体输送设备输入比功率计算，所述流体输送设备运行效率计算 是用周期内流体输送设备的总的有效能量与周期内输入的总能量的比值，其计算公式为ZPn^17Ij=-U-xl00% 所述流体输送设备输入比功率计算是用单位质量流量对应的系统Ywl(Zwi)IT所消耗功率来表征流体输送设备的能效，其计算公式为P =」^_χ οο%r QtIT. η,·为运算周期内流体输送设备总的平均运行效率， PYi为第i个运算周期内流体输送设备输出的有效功率， 、为第i个运算周期，Wi为第i个运算周期内，电源输入流体输送设备的电能量，η为运算周期次数；Pr为流体输送设备输入比功率，QtS T周期内累积质量，Wi为第i个计算周期内流体输送设备消耗的电量， T为计算周期。
13.根据权利要求12所述的建模系统，其特征在于，当所述流体输送设备为泵组时，能 效计算建模模块首先根据流量计算泵组入口和出口液体平均流速，然后再计算泵扬程从而 得出泵组有效功率；当所述流体输送设备为通风机组或鼓风机组时，能效计算建模模块根 据计算的通风机组或鼓风机组进风和出风总管测量流量横截面气体密度得到进风和出风 总管静压测点风速，并进一步得到通风机组或鼓风机组全压，从而得到通风机组或鼓风机 组有效功率；当流体输送设备为空气压缩机时，能效计算建模模块根据在计算周期内换算 到与输入容积流量相同状态下的累积流量进行空气压缩机机组输入比功率计算。
14.根据权利要求13所述的建模系统，其特征在于，当所述流体输送设备为泵组时，所 述输入参数表中的输入参数包括液体密度、周期内机组输出的流量、机组入口和出口的压 力、泵组入口和出口分别与测量压力参照基准面的垂直高度差、机组入口和出口的总管直 径以及周期内电源输入泵组的电量，所述输出参数表中的输出参数包括泵组入口和出口总 管液体平均流速、泵扬程以及泵组有效功率；当所述流体输送设备为通风机组或鼓风机组 时，所述输入参数表中的输入参数包括周期内通风机组或鼓风机组输出的流量、通风机组 或鼓风机组进风和出风口侧静压测量点静压、通风机组或鼓风进风口和出风口侧静压测量 风速横截面积以及周期内电源输入通风机组或鼓风机组的电量，所述输出参数表中的输出 参数包括通风机组或鼓风进风口和出风口总管静压测点风速、通风机组或鼓风机组进风口 和出风口总管测量流量横截面气体密度、通风机组或鼓风机组全压以及通风机或鼓风机组 运行有效功率。
全文摘要
本发明涉及一种用于电机驱动的流体输送设备能效计算的建模方法和系统，该方法先根据流体输送设备特性选择进行能效计算的算法，建立输入参数表和输出参数表；再根据选择的能效计算的算法，利用输入参数表的参数进行能效计算建模，从而建立能效计算模型，并将能效计算的结果返回给输出参数表；然后采用一个或多个函数将建立的能效计算模型与所述流体输送设备相对应。该方法利用能效计算模型进行计算，提高了能效计算的效率，为流体输送设备能效管理提供了重要手段。
文档编号G05B17/02GK102109823SQ201010585630
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月13日 优先权日2010年12月13日
发明者庄诚, 赵昼辰 申请人:北京三博中自科技有限公司