空调系统中水泵的控制方法、装置以及空调系统与流程

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种空调系统中水泵的控制方法、一种空调系统中水泵的控制装置和一种空调系统。

背景技术：

目前，中央空调水泵台数切换条件一般根据转速值控制，即当转速低于转速下限时减少1台水泵，当转速达到转速上限时加载1台水泵。此控制方式虽然简单易行，但由于水泵选型流量及扬程均比实际偏大，因此基于转速控制时，空调系统不会根据效率最优启动另一台水泵运行，由此导致水泵往往运行在低效率区间，使空调系统能耗增加。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种空调系统中水泵的控制方法，该控制方法能够根据水泵运行台数和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

本发明的第二个目的在于提出一种空调系统中水泵的控制装置。

本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

本发明的第四个目的在于提出一种计算机设备。

本发明的第五个目的在于提出一种空调系统。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种空调系统中水泵的控制方法，所述空调系统包括多台并联的水泵，所述控制方法包括以下步骤：获取所述空调系统中当前运行的水泵的台数，以及水泵的当前转速比和当前运行扬程；根据所述台数、所述当前运行扬程计算转速比的控制范围；判断所述当前转速比是否处在所述转速比的控制范围内；如果所述当前转速比未处在所述转速比的控制范围内，则对水泵进行台数切换，以使水泵的转速比落在所述转速比的控制范围内；如果所述当前转速比处在所述转速比的控制范围内，则控制当前运行的水泵继续进行同步变频调速。

根据本发明实施例的空调系统中水泵的控制方法，根据水泵的台数和当前运行扬程计算转速比的控制范围，进而根据转速比的控制范围和当前转速比切换水泵的台数，能够根据水泵运行台数和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

另外，根据本发明上述实施例的空调系统中水泵的控制方法还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，空调系统中水泵的控制方法，还包括：获取水泵的样本参数和至少三组不同工况下水泵的特性参数，并根据所述样本参数和所述特征参数建立水泵模型，其中，所述样本参数包括水泵在额定转速下的流量、扬程和效率，特征参数包括水泵在不同工况下的流量、扬程和效率；利用所述水泵模型获取不同扬程下水泵的流量-效率-转速比曲线；根据所述流量-效率-转速比曲线计算多组不同台数水泵切换时的最佳切换点对应的转速比；根据所述多组不同台数水泵切换时的最佳切换点对应的转速比获取扬程与转速比之间的对应关系。

根据本发明的一个实施例，所述水泵模型通过下式表示：

其中，m为当前运行的水泵的台数，h′为m台并联的水泵变频后的扬程，η为m台并联水泵的效率，a1,b1,c1,a2,b2,c2均为水泵特性系数，k为转速比，q′为m台并联的水泵变频后的流量。

根据本发明的一个实施例，所述扬程与转速比之间的对应关系通过下式表示：

其中，为扬程比，h为水泵的当前运行扬程，h额为水泵的额定扬程，m0为切换控制后运行的水泵台数，m为当前运行的水泵台数。

根据本发明的一个实施例，根据所述台数、所述当前运行扬程计算转速比的控制范围，包括：根据所述台数、所述当前运行扬程和所述扬程与转速比之间的对应关系计算转速比的控制范围，其中，所述转速比的控制范围为

根据本发明的一个实施例，通过所述多个并联的水泵的进出口压力差获得所述当前运行扬程。

为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种空调系统中水泵的控制装置，所述空调系统包括多台并联的水泵，所述控制装置包括：获取模块，用于获取所述空调系统中当前运行的水泵的台数，以及水泵的当前转速比和当前运行扬程；计算模块，用于根据所述台数、所述当前运行扬程计算转速比的控制范围；判断模块，用于判断所述当前转速比是否处在所述转速比的控制范围内；控制模块，用于在所述当前转速比未处在所述转速比的控制范围内时，对水泵进行台数切换，以使水泵的转速比落在所述转速比的控制范围内，以及在所述当前转速比处在所述转速比的控制范围内时，控制当前运行的水泵继续进行同步变频调速。

根据本发明实施例的空调系统中水泵的控制装置，根据水泵的台数和当前运行扬程计算转速比的控制范围，进而根据转速比的控制范围和当前转速比切换水泵的台数，能够根据水泵运行台数和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明第一方面实施例提出的空调系统中水泵的控制方法。

根据本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的计算机程序被执行时，能够根据水泵运行台数和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明第一方面实施例提出的空调系统中水泵的控制方法。

根据本发明实施例的计算机设备，在其存储器上存储的计算机程序被执行时，能够根据水泵运行台数和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

为达上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种空调系统：本发明第二方面实施例提出的空调系统中水泵的控制装置，或者，本发明第四方面提出的计算机设备。

根据本发明实施例的空调系统，通过本发明上述实施例的水泵的控制装置或者计算机设备，能够根据水泵运行台数和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的空调系统中水泵的控制方法的流程图；

图2是根据本发明一个具体示例的扬程比为30％时的流量-效率-转速比曲线图；

图3是根据本发明一个具体示例的扬程比为50％时的流量-效率-转速比曲线图；

图4是根据本发明一个具体示例的扬程比为70％时的流量-效率-转速比曲线图；

图5是根据本发明实施例的空调系统中水泵的控制装置的结构框图；

图6是根据本发明一个示例的空调系统中水泵的控制装置的结构示意图。

图7是根据本发明实施例的计算机设备的结构框图；

图8是根据本发明实施例的空调系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的空调系统中水泵的控制方法、装置以及空调系统。

图1是根据本发明实施例的空调系统中水泵的控制方法的流程图。

该实施例的空调系统包括多台并联的水泵。一般而言，多台并联的水泵应为同种类型及同种功能的水泵。

如图1所示，该空调系统中水泵的控制方法包括以下步骤：

s1，获取空调系统中当前运行的水泵的台数，以及水泵的当前转速比和当前运行扬程。

在一个实施例中，通过多个并联的水泵的进出口压力差获得当前运行扬程。

具体地，多个并联水泵的进出口压力差即为当前运行扬程。可以理解的是，理论上，多台水泵并联后的扬程和1台水泵的扬程相等，但是实际上，并联后水系统特性(管路特性)会发生变化，则多个并联水泵的进出口压力发生变化，进而扬程也发生变化。

具体而言，在空调系统运行过程中，可实时获取当前运行的水泵的台数、当前转速比和当前运行扬程，其中，水泵的当前转速比指的是水泵变频后的转速与额定转速之比。

s2，根据台数、当前运行扬程计算转速比的控制范围。

具体地，可根据当前运行的水泵台数、当前运行扬程计算水泵运行效率最优(高效率区间)时的转速比的控制范围，该转速比的控制范围即为在当前运行的水泵台数、当前运行扬程的情况下的转速比的最佳控制范围。

s3，判断当前转速比是否处在转速比的控制范围内。

具体地，在水泵的变频运行过程中，可实时监测水泵的当前转速比，判断当前转速比是否依旧处在转速比的控制范围内。

s4，如果当前转速比未处在转速比的控制范围内，则对水泵进行台数切换，以使水泵的转速比落在转速比的控制范围内。

具体地，如果当前转速比未处在转速比的控制范围内，例如，当前转速比大于转速比控制范围的上限值，或者，当前转速比小于转速比控制范围的下限值，此时，说明当前转速比并不是在当前工况下效率最优的转速比，则对水泵进行台数切换，以使水泵的转速比落在转速比的最佳控制范围内。

具体而言，可根据切换后的水泵台数和当前运行扬程计算切换后转速比的控制范围，如果当前转速比落在切换后转速比的控制范围内，则将水泵台数切换至该切换后转速比的控制范围对应的台数，以使当前转速落在效率最优所对应的转速比控制范围内，进而使当前水泵运行在高效率区间。

s5，如果当前转速比处在转速比的控制范围内，则控制当前运行的水泵继续进行同步变频调速。

可以理解，如果当前转速比处在转速比的控制范围内，则说明此时水泵运行在效率最优的转速比控制范围内，则不需要切换水泵运行的台数。

该空调系统中水泵的控制方法，根据水泵的台数和当前运行扬程计算效率最优时转速比的控制范围，进而根据转速比的控制范围和当前转速比切换水泵的台数，能够根据水泵运行效率和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下均运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

在本发明的一个实施例中，空调系统中水泵的控制方法还可包括：获取水泵的样本参数和至少三组不同工况下水泵的特性参数，并根据样本参数和特征参数建立水泵模型，其中，样本参数包括水泵在额定转速下的流量、扬程和效率，特征参数包括水泵在不同工况下的流量、扬程和效率；利用水泵模型获取不同扬程下水泵的流量-效率-转速比曲线；根据流量-效率-转速比曲线计算多组不同台数水泵切换时的最佳切换点对应的转速比；根据多组不同台数水泵切换时的最佳切换点对应的转速比获取扬程与转速比之间的对应关系。

在一个示例中，水泵模型通过下式表示：

其中，m为当前运行的水泵的台数，h′为m台并联的水泵变频后的扬程，η为m台并联水泵的效率，a1,b1,c1,a2,b2,c2均为水泵特性系数，k为转速比，q′为m台并联的水泵变频后的流量。

具体而言，1台水泵在额定转速下的扬程h和效率η公式为：

h＝a1q²+b1q+c1(1)

η＝a2q³+b2q²+c2q(2)

其中，q为一台水泵运行时的流量。

m台水泵并联的流量公式为：

qm＝mq(3)

其中，qm为m台并联的水泵在额定转速下的流量。

变频水泵固有的特性：

其中，n′为m台水泵变频后的转速，n为m台水泵的额定转速，hm为m台并联的水泵在额定转速下的扬程，k为转速比。

将上述公式(3)代入公式(1)中，得出m台并联水泵在额定转速下的扬程hm为：

再根据公式(4)和公式(5)替换公式(6)中的hm和qm，得出m台并联的水泵变频后的扬程h′为：

将上述公式(3)代入公式(1)中，得出m台并联水泵的效率η为：

再根据公式(4)替换公式(8)中的qm，得出m台并联水泵的效率η为：

由此，可通过公式(7)和(9)表示水泵模型，并通过下式表示：

在水泵模型建立后，根据水泵模型获取多组不同扬程下水泵的流量-效率-转速比曲线，且每组曲线均应包括所有可能的运行水泵台数的流量-效率-转速比曲线，例如，3台水泵并联时，可获取多组不同扬程下水泵的流量-效率-转速比曲线时，且在每组扬程下均各自获取1台水泵、2台水泵、3台水泵下的流量-效率-转速比曲线；然后根据每组曲线(相同扬程)的流量-效率曲线的交点(相同流量)即为不同台数水泵切换时的最佳切换点，与该交点对应的转速比即为最佳切换点对应的转速比，因此可计算出多组不同水泵切换时的最佳切换点对应的转速比；最后根据多组不同台数水泵切换时的最佳切换点对应的转速比获取扬程h与转速比k之间的对应关系。

由此，首先根据水泵的样本参数和特征参数建立水泵模型，然后根据水泵模型获取不同扬程下水泵的流量-效率-转速比曲线，并根据曲线获取水泵台数的最佳切换点对应的转速比，最后根据转速比获取扬程与转速比之间的对应关系，能够根据水泵效率和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下均运行在高效率区间。

在本发明的一个示例中，扬程h与转速比k之间的对应关系可通过下式表示：

其中，为扬程比，h为水泵的当前运行扬程，h额为水泵的额定扬程，m0为切换控制后运行的水泵台数，m为当前运行的水泵台数。

在该示例中，根据台数、当前运行扬程计算转速比的控制范围，可包括：根据台数、当前运行扬程和扬程与转速比之间的对应关系计算转速比的控制范围，其中，转速比的控制范围为

具体而言，根据当前扬程h与转速比k之间的对应关系、水泵台数m可得出转速比的控制范围的下限值为上限值为切换控制水泵台数可能是减少1台水泵或者增加1台水泵，可以理解，水泵效率太低(低于0.6)时，影响水泵运行的可靠性，不足以支撑水泵长时间运行，因此，转速比控制范围的下限值需大于0.6，以保证水泵运行的可靠性。

如上所述，在计算出不同工况下(不同扬程、不同水泵台数)下的高效率区间所对应的转速比的控制范围后，可实时监测转速比k和当前运行扬程h，判断当前转速比是否处在转速比的控制范围内，如果未落在转速比的控制范围内，则对当前运行的水泵进行台数切换，以使水泵的转速比落在切换后的转速比对应的控制范围内。由此，能够根据效率最优切换水泵台数，保证水泵运行在高效率区间。

下面根据一个具体示例描述该示例的空调系统中水泵的控制方法。

在该具体示例中，空调系统包括3台并联的水泵，根据水泵模型可分别求出扬程为30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和100％时的流量-效率-转速比曲线，1台水泵效率曲线与2台水泵效率曲线的交点即为1台水泵和2台水泵的最佳切换点a，2台水泵效率曲线与3台水泵效率曲线的交点即为2台水泵和3台水泵的最佳切换点b。

如图2-图4所示，在扬程为30％、50％和70％，且运行水泵台数为1台、2台和3台时的流量-效率-转速比曲线，1台水泵效率曲线与2台水泵效率曲线的交点即为1台水泵和2台水泵的最佳切换点a，2台水泵效率曲线与3台水泵效率曲线的交点即为2台水泵和3台水泵的最佳切换点b；同理，可获取在扬程为40％、60％、80％、90％和100％，且运行水泵台数为1台、2台和3台时的最佳切换点a和b；根据最佳切换点a和b可分别获取7组不同水泵台数的转速比k1a,k2a,k2b,k3b，其中，k1a为1台水泵在最佳切换点a的转速比，k2a为2台水泵在最佳切换点a的转速比，k2b为2台水泵在最佳切换点b的转速比，k3b为3台水泵在最佳切换点b的转速比。

由扬程为30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％和100％下流量-效率-转速比曲线可以得出，当前运行扬程比与转速比k之间的对应关系为：再结合转速比的控制范围可得出其中，当前运行水泵台数m和当前运行扬程比(根据计算得到)已知，进而可计算出f1和f2，进而计算出7组不同水泵台数的转速比k1a,k2a,k2b,k3b，例如在时，同理，可计算出扬程比为40％、50％、60％、70％、80％、90％和100％下的k1a,k2a,k2b,k3b，因此可得出不同扬程下1台水泵效率最优的转速比的控制范围为[0.6,k1a]，2台水泵效率最优的转速比的控制范围为[k2a,k2b]，3台水泵效率最优的转速比的控制范围为[k3b,1]，进而得到下列表1。

表1

由表1可知，在扬程为30％时，1台水泵效率最优的转速比的控制范围为[0.6,0.61]，2台水泵效率最优的转速比的控制范围为[0.52,0.58]，3台水泵效率最优的转速比的控制范围为[0.53,1]。

例如，当前仅运行1台水泵，且扬程比为30％，若在运行过程中监测到转速比k为0.57，即未落在[0.6,0.61]范围内，且当前运行扬程h并没有变化即仍然是30％，则增加当前运行的水泵台数至2台，以使水泵的转速比落在2台水泵的转速比对应的控制范围[0.52,0.58]内，保证水泵运行在高效率区间。

当然，若当前转速比未落在转速比控制范围内，且扬程也发生变化时，可在切换水泵台数时同时考虑扬程比。

终上所述，本发明实施例的空调系统中水泵的控制方法，根据水泵模型获取不同扬程下水泵的流量-效率-转速比曲线，进而计算多组不同台数水泵效率最优时的转速比的控制范围，根据转速比的控制范围、当前转速比、当前运行扬程和水泵台数切换水泵台数，相较于仅根据转速进行水泵台数的切换，能够根据水泵效率和扬程进行水泵台数的切换，保证水泵在全负荷工况下均运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制，降低空调系统运行功耗的目的。

图5是根据本发明实施例的空调系统中水泵的控制装置的结构框图。

该实施例中，空调系统1000包括多台并联的水泵

如图5所示，该空调系统中水泵的控制装置100包括：获取模块10、计算模块20、判断模块30和控制模块40。

其中，获取模块10用于获取空调系统中当前运行的水泵的台数，以及水泵的当前转速比和当前运行扬程；计算模块20用于根据台数、当前运行扬程计算转速比的控制范围；判断模块30用于判断当前转速比是否处在转速比的控制范围内；控制模块40用于在当前转速比未处在转速比的控制范围内时，对水泵进行台数切换，以使水泵的转速比落在转速比的控制范围内，以及在当前转速比处在转速比的控制范围内时，控制当前运行的水泵继续进行同步变频调速。

具体地，在空调系统1000的运行过程中，获取模块10可实时获取当前运行的水泵的台数、当前转速比和当前运行扬程，并发送至计算模块20，计算模块20根据台数、当前运行扬程计算效率最优时转速比的控制范围，并发送至判断模块30，判断模块30判断当前转速比是否处在当前工况下的效率最优时转速比的控制范围内，并将判断结果发送至控制模块40，控制模块40根据判断结果对水泵台数进行切换，以使水泵的转速比落在当前工况下转速比的控制范围内。

优选地，如图6所示，该空调系统中水泵的控制装置100还可包括水泵强电柜50，以带动多台并联水泵运行。

需要说明的是，该实施例的空调系统中水泵的控制装置展开的解释说明可参见前述对空调系统中水泵的控制方法实施例的解释说明，此处不再赘述。

本发明实施例的空调系统中水泵的控制装置，根据水泵的台数和当前运行扬程计算效率最优时转速比的控制范围，进而根据转速比的控制范围和当前转速比切换水泵的台数，能够根据水泵运行效率和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下均运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

进一步地，本发明提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明上述实施例的空调系统中水泵的控制方法。

本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的计算机程序被执行时，能够根据水泵运行效率和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下均运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

图7是根据本发明实施例的计算机设备的结构框图。

如图7所示，该计算机设备200包括存储器21、处理器22及存储在存储器21上的计算机程序23，处理器22执行计算机程序23时，实现本发明上述实施例的空调系统中水泵的控制方法。

本发明实施例的计算机设备，在其上存储的计算机程序被处理器执行时，能够根据水泵运行效率和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下均运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

图8是根据本发明实施例的空调系统的结构框图。

如图8所示，该空调系统1000包括本发明上述实施例的空调系统中水泵的控制装置100或者计算机设备200。

本发明实施例的空调系统，通过上述空调系统中水泵的控制装置或者计算机设备，能够根据水泵运行效率和扬程切换水泵台数，保证水泵在全负荷工况下均运行在高效率区间，达到水泵变频节能控制、降低空调系统运行功耗的目的。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。