一种精准变频变压智能供水控制方法及设备与流程

本发明涉及智能供水，具体为一种精准变频变压智能供水控制方法及设备。

背景技术：

1、在供水设备设计时，由于无法预估楼宇供水系统的管路流动损失及用户用水需求的波动性等因素，泵的选型常留有较大余量，另外生活供水需求在各个季节以及每天不同时段都不尽相同，这些常使得泵组运行偏离最佳运行工况点，效率较低。因此，供水设备存在较大的节能空间，在满足用水需求的前提下，降低能耗是供水系统发展的必然趋势。

2、目前，供水设备普遍采用恒压控制模式，通过调整水泵转速来维持供水压力的不变，满足系统运行过程中用户用水量的变化，从而起到节能效果。虽然恒压供水系统考虑了用户需求，但未兼顾管路系统阻力的变化。在用水高峰时段，管路水流量大，管阻较大；用水低谷时，管路水流量小，管阻较小，使得末端用户侧水压偏高，一方面造成了过余，另外增加了管网渗漏及故障率。

3、变压供水系统运行时，同样需要保证最不利点处的供水压力恒定。传统设计方法，是通过在最不利点处设置压力变送器，并将采集数据通过无线网络传输至控制中兴，进而实现供水系统节能运行的变频变压供水。

4、但现有的变压供水系统一是通过改变泵体的转速来调整供水压力，二是通过增减参与供水的泵体的数量来调整供水压力。调整转速来改变供水压力时，水压是线性变化，比较温和，有利于供水管道的长期使用，但是调整区间较小，适用范围有限。增减泵体数量调整水压时，水压是阶梯式变化，调整区间较大，适用范围广，但是比较突兀，对管道造成的伤害较大。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种精准变频变压智能供水控制方法及设备，具备实现了变频与增减泵体数量结合的精准动态供水，将两种改变水压方法有机结合，并保留了二者各自的优点，使供水系统适用性更强，也更加智能长寿等优点。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种精准变频变压智能供水控制方法，通过最不利点的实际压力值与最不利点的理论压力值比较，plc控制器控制变频器从而对离心泵泵组的运行状态进行调整，具体为：读取泵组出口压力p1、读取最不利点压力p3和流量q3，根据管路沿程损失计算最不利点实际压力p2，计算最不利点应满足的理论压力p4，计算理论压力p4与读取压力p3之间的差值p0，将p0与第一减泵阈值p-1、第二减泵阈值p-2、第一增泵阈值p+1、第二增泵阈值p+2进行对比，根据对比结果对泵体进行调整。

5、优选的，所述管路沿程损失具体计算如下式所示：

6、hf＝s0lq2

7、其中，s0为管段比阻，单位流量通过单位长度的管道时所需水头，l为管段长度，q为管路中的流量。

8、优选的，在进行所述p0的计算之前，先对计算压力p2与读取压力p3之间的误差进行计算，并根据计算结果对报警系统进行控制。

9、采用上述技术方案：利用出口压力传感器13读取泵组出口压力p1，再利用最不利点压力传感器15读取最不利点压力p3，利用管路沿程损失可算出泵组出口压力为p1时最不利点的实际压力p2，将计算的实际压力p2与读取的最不利点压力p3作以对比，当二者差值在允许误差范围内时，证明输水管道正常工作，若二者差值过大，则证明输水管道发生泄漏或其他损坏，此时报警系统进行报警，提示工作人员对输水管道进行检修。

10、优选的，所述第一减泵阈值p-1、第二减泵阈值p-2、第一增泵阈值p+1、第二增泵阈值p+2是根据泵体的最大功率及最小功率算出并录入系统的。

11、优选的，所述p0小于p-1时减少一个参与供水的泵体，若p0还小于p-2，则再减少一个参与供水的泵体。

12、优选的，所述p0大于p+1时增减一个参与供水的泵体，若p0还大于p+2，则再增加一个参与供水的泵体。

13、采用上述技术方案：设置具有多个离心泵的离心泵组，根据p0的计算结果，对离心泵组进行对应的操作：当p0为负数且小于p-1时，就关闭一个参与供水的泵体，p1便会随之减小，进而会使p0也得以调整。若p0为负数且大于p-1，此时仅降低泵体的转速便可将水压调整至合适区间。当p0为正数时，则对应的增加一个参与供水的泵体或者调高泵体的转速便可将水压调整合适区间。

14、一种精准变频变压智能供水设备，包括市政供水管网和用水管网，其特征在于：所述市政供水管网与用水管网之间设置有低水位开关、进口压力传感器、进水球阀、离心泵组、止回阀、出口球阀以及压力开关、出口压力传感器，所述市政供水管网与用水管网之间还设置有与离心泵组相连的变频器组，所述变频器组连接有控制器，所述控制器连接有报警系统，所述用水管网上设置有最不利点压力传感器。

15、优选的，所述离心泵组中设置有数量不少于5的离心泵，所述变频器组中设置有与离心泵组中离心泵一一对应的多个变频器，所述市政供水管网与用水管网之间还设置有家用离心泵。

16、采用上述技术方案：应用了上述精准变频变压智能供水控制方法的设备，通过多个离心泵配合多个变频器，以及控制器等结构，实现了变频与增减泵体数量结合的精准动态供水，将两种改变水压方法有机结合，并保留了二者各自的优点，使供水系统适用性更强，也更加智能长寿。

17、(三)有益效果

18、与现有技术相比，本发明提供了一种精准变频变压智能供水控制方法及设备，具备以下有益效果：

19、1、该精准变频变压智能供水控制方法及设备，通过多个离心泵配合多个变频器，以及控制器等结构，在经过一系列读取数据、计算数据的程序的辅助下，实现了变频与增减泵体数量结合的精准动态供水，将两种改变水压方法有机结合，并保留了二者各自的优点，使供水系统适用性更强，也更加智能长寿。

20、2、该精准变频变压智能供水控制方法及设备，在进行p0的计算之前，先对计算压力p2与读取压力p3之间的误差进行计算，当二者差值在允许误差范围内时，证明输水管道正常工作，若二者差值过大，则证明输水管道发生泄漏或其他损坏，此时报警系统进行报警，提示工作人员对输水管道进行检修。

技术特征：

1.一种精准变频变压智能供水控制方法，其特征在于，通过最不利点的实际压力值与最不利点的理论压力值比较，plc控制器控制变频器从而对离心泵泵组的运行状态进行调整，具体为：读取泵组出口压力p1、读取最不利点压力p3和流量q3，根据管路沿程损失计算最不利点实际压力p2，计算最不利点应满足的理论压力p4，计算理论压力p4与读取压力p3之间的差值p0，将p0与第一减泵阈值p-1、第二减泵阈值p-2、第一增泵阈值p+1、第二增泵阈值p+2进行对比，根据对比结果对泵体进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种精准变频变压智能供水控制方法，其特征在于：所述管路沿程损失具体计算如下式所示：

3.根据权利要求2所述的一种精准变频变压智能供水控制方法，其特征在于：在进行所述p0的计算之前，先对计算压力p2与读取压力p3之间的误差进行计算，并根据计算结果对报警系统进行控制。

4.根据权利要求3所述的一种精准变频变压智能供水控制方法，其特征在于：所述第一减泵阈值p-1、第二减泵阈值p-2、第一增泵阈值p+1、第二增泵阈值p+2是根据泵体的最大功率及最小功率算出并录入系统的。

5.根据权利要求4所述的一种精准变频变压智能供水控制方法，其特征在于：所述p0小于p-1时减少一个参与供水的泵体，若p0还小于p-2，则再减少一个参与供水的泵体。

6.根据权利要求5所述的一种精准变频变压智能供水控制方法，其特征在于：所述p0大于p+1时增减一个参与供水的泵体，若p0还大于p+2，则再增加一个参与供水的泵体。

7.一种应用了权利要求1～权利要求6所述的精准变频变压智能供水控制方法的设备，包括市政供水管网(1)和用水管网(14)，其特征在于：所述市政供水管网(1)与用水管网(14)之间设置有低水位开关(2)、进口压力传感器(3)、进水球阀(4)、离心泵组(5)、止回阀(6)、出口球阀(7)以及压力开关(11)、出口压力传感器(13)，所述市政供水管网(1)与用水管网(14)之间还设置有与离心泵组(5)相连的变频器组(8)，所述变频器组(8)连接有控制器(9)，所述控制器(9)连接有报警系统(10)，所述用水管网(14)上设置有最不利点压力传感器(15)。

8.根据权利要求7所述的一种精准变频变压智能供水设备，其特征在于：所述离心泵组(5)中设置有数量不少于(5)的离心泵，所述变频器组(8)中设置有与离心泵组(5)中离心泵一一对应的多个变频器，所述市政供水管网(1)与用水管网(14)之间还设置有家用离心泵(12)。

技术总结
本发明公开了一种精准变频变压智能供水控制方法，通过最不利点的实际压力值与最不利点的理论压力值比较，PLC控制器控制变频器从而对离心泵泵组的运行状态进行调整，具体为：读取泵组出口压力P1、读取最不利点压力P3和流量Q3，根据管路沿程损失计算最不利点实际压力P2，计算最不利点应满足的理论压力P4，计算理论压力P4与读取压力P3之间的差值P0，将P0与第一减泵阈值P‑1、第二减泵阈值P‑2、第一增泵阈值P+1、第二增泵阈值P+2进行对比，根据对比结果对泵体进行调整。本发明的优点在于，实现了变频与增减泵体数量结合的精准动态供水，将两种改变水压方法有机结合，并保留了二者各自的优点，使供水系统适用性更强，也更加智能长寿。

技术研发人员：桑浩浩,冯善赟,冯志浩,张伟
受保护的技术使用者：广东润泉科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25