一种用于供热系统虚拟计算流量的方法与流程

本发明属于流量监测技术领域，特别是涉及一种用于供热系统虚拟计算流量的方法。

背景技术：

暖通空调系统具有动态负荷变化的复杂系统；但其运行可靠性并不被重视。由于造价和空间限制，暖通空调系统不具备完备或准确的监测能力，从而造成舒适度或能效的降低。水作为暖通空调系统主要的输能介质，其流量参数对暖通空调系统的运行调节至关重要。

传统流量计通常是侵入式的，且传统流量的计价格昂贵，需要长而直的管道进行安装。

现提供一种用于供热系统虚拟计算流量的方法，通过易测的变量(压差、电机功率和阀门开度)和标定的曲线来计算流量，达到代替浸入式流量计的目的。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于供热系统虚拟计算流量的方法，通过压差、电机功率、阀门开度、超声波流量计标定的曲线，计算流量，代替浸入式流量计，不用破除管道，不增加额外设备，没有安装距离的限制，利用原有的压差传感器和水泵变频器或阀门执行器就可以通过软件即时显示流量。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种用于供热系统虚拟计算流量的方法，包括以下步骤：

ss01：虚拟阀门流量计算，用于热力站的一次侧的流量计算；

s011：将阀门设置在不同的开度；

s012：通过使用水侧的压差传感器获取阀门的压差；

s013：通过数据采集器记录阀门的流量、压差、开度，获取阀门特性曲线；

ss02：通过超声波流量计标定阀门特性曲线；

ss03：虚拟水泵流量计算，用于热力站的二次侧的流量计算；

s031：将阀门和水泵设置在不同的开度、频率；

s032：通过水侧的压差传感器，获取水泵的扬程h；

s033：从变频器的输出反馈获取电机的输入功率wmotor，无须额外的设备；

s034：从变频器的输出反馈获取电机的输入频率f、电压v，无须额外的设备，风机和水泵流量计原理相同；

s035：通过数据采集器记录水泵的流量q、水泵的扬程h、变频器的输出功率、变频器的输出频率，根据公式，计算水泵的流量q；

其中，

ηmotor(f,v)为电机的效率，为水泵的效率；

ss04：通过超声波流量计标定水泵效率曲线、电机效率曲线。

进一步地，所述阀门的开度从阀门输出端直接获取，无须额外的设备。

进一步地，所述超声波流量计在进行标定时使用。

进一步地，所述步骤s032中，压差传感器安装在循环泵两侧泵体自带接口处。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明可以精确地通过易测的变量，如压差、电机功率、阀门开度等，和标定的曲线来计算流量，达到代替浸入式流量计的目的；

2、本发明计算流量的方法不用破除管道，不增加额外设备，没有安装距离的限制，利用原有的压差传感器和水泵变频器或阀门执行器就可以通过软件即时显示流量，为供热系统的节能降耗提供了有力的数据支持；

3、本发明计算流量的方法不仅应用在供热系统上，还可以广泛的应用于自来水及所有安装有电调阀和循环泵的水系统和所有安装风机的空调系统中，未来前景十分广阔。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于供热系统虚拟计算流量的方法的原理图；

图2为本发明中阀门流量的计算验证结果图；

图3为本发明中水泵流量的计算验证结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种用于供热系统虚拟计算流量的方法，包括以下步骤：

ss01：虚拟阀门流量计算，用于热力站的一次侧的流量计算；

s011：将阀门设置在不同的开度，阀门的开度从阀门输出端直接获取，无须额外的设备；

s012：通过使用水侧的压差传感器(图1中压差变送器)获取阀门的压差；

s013：通过数据采集器记录阀门的流量、压差、开度，获取阀门特性曲线；

ss02：通过超声波流量计标定阀门特性曲线，超声波流量计仅在进行标定时使用；

ss03：虚拟水泵流量计算，用于热力站的二次侧的流量计算；

s031：将阀门和水泵设置在不同的开度、频率；

s032：通过水侧的压差传感器，获取水泵的扬程h，压差传感器(图1中压差变送器)安装在循环泵两侧泵体自带接口处；

s033：从变频器的输出反馈获取电机的输入功率wmotor，无须额外的设备；

s034：从变频器的输出反馈获取电机的输入频率f、电压v，无须额外的设备，风机和水泵流量计原理相同；

s035：通过数据采集器记录水泵的流量q、水泵的扬程h、变频器的输出功率、变频器的输出频率，根据公式，计算水泵的流量q；

其中，

ηmotor(f,v)为电机的效率，为水泵的效率；

ss04：通过超声波流量计标定水泵效率曲线、电机效率曲线，超声波流量计仅在进行标定时使用。

通过实验对阀门流量、水泵流量的计算结果进行验证，为便于表达，可将此方法虚拟为阀门流量计、水泵流量计，计算结果即为该虚拟的阀门流量计、水泵流量计显示结果，验证结果如图2、3所示；

如图2中所示阀门流量的计算结果验证，超声波流量计是86.8m3/h，同时阀门流量的计算结果是85.9m3/h，从观测来看相差不大于2m3/h；在动态变化期间也一样有较多的数据变化，但这并不说明阀门流量计具有较大的测量误差，而是说明阀门流量计具有好于超声波流量计的动态测量能力，另外，当超声波流量计读数持续变化时，阀门流量计度数停止了，经过反复验证核实，确定是由于国内的西门子组装阀的执行器输出信号不稳定造成的，这个问题是可以通过增加滤波设置来解决的。

如图3中所示水泵流量计的计算结果验证，稳态流量误差小于2m3/h或2％。瞬变过程中，大约需要10-15秒钟调整变频器的频率，水泵流量计的测量流量正好是用15秒钟达到稳定值，而超声波流量计用了75秒钟达到了稳定值，具有60秒的延迟反应。流量控制中，水泵流量计的快速反应能力可以用于改善控制系统的稳定性。

本发明可以精确地通过易测的变量，如压差、电机功率、阀门开度等，和标定的曲线来计算流量，达到代替浸入式流量计的目的；本发明计算流量的方法不用破除管道，不增加额外设备，没有安装距离的限制，利用原有的压差传感器和水泵变频器或阀门执行器就可以通过软件即时显示流量，为供热系统的节能降耗提供了有力的数据支持；不仅应用在供热系统上，还可以广泛的应用于自来水及所有安装有电调阀和循环泵的水系统和所有安装风机的空调系统中，未来前景十分广阔。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。