一种水泵机组节能诊断系统的制作方法

本发明涉及一种水泵机组运行辅助系统，尤其是涉及一种水泵机组节能诊断系统。

背景技术：

在市政水厂、泵站供水或者钢厂、化工厂等冷却系统用水时一般都需要很大功率的水泵机组。由于水泵机组的选型错误、系统需求的多变和复杂管道系统的影响，现在使用中的水泵机组很多都没有运行在高效区域，这样不但会造成系统故障，还导致能耗增高，浪费了国家能源。

水泵机组在系统使用中能耗高一般为以下几个原因：

1、水泵扬程选型过高：水泵扬程选型过高时会造成水泵在大流量、低扬程、低效率、高汽蚀余量处运行，这样水泵效率很低，电机功率大，容易烧毁电机、水泵容易汽蚀，水泵叶轮寿命短；

2、水泵流量选型过大：水泵流量选型过大时，会造成使用系统流量过大、扬程过大，在系统容易发生故障的同时，电机功率较大、浪费能源；

3、水泵流量、扬程都选择过大：此时参数超出系统需要较多，功率很大，能源严重浪费；

4、水泵机组流量、扬程选型较小：参数不能满足系统使用要求，供水时不能满足用水需求、冷却时达不到冷却效果，影响产品质量和设备安全。

现在水泵机组节能常用方式为：现场记录几组水泵机组运行参数、系统实际运行参数，由于此种方式只是随机的记录几组运行参数，不能反映系统在不同时期不同需求的特性，按此方法选型节能，大部分都没有达到最优效果。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水泵机组节能诊断系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种水泵机组节能诊断系统，该系统包括：

动态数据采集模块：采集用水系统、水泵和电机实时运行数据；

静态数据录入模块：录入用水系统、水泵和电机额定运行数据及安装参数；

数据分析处理及存储模块：该模块利用采集的实时运行数据和录入的额定运行数据分别对用水系统、水泵和电机进行诊断并保存诊断结果；

诊断结果输出模块：该模块包括用水系统需求诊断结果输出单元、水泵能耗情况诊断结果输出单元和电机能耗情况诊断结果输出单元，对应输出用水需求诊断结果、水泵能耗诊断结果和电机耗能诊断结果；

水泵机组节能总体诊断模块：对用水需求诊断结果、水泵能耗诊断结果和电机耗能诊断结果进行综合分析得到水泵机组节能总体诊断结果。

用水系统、水泵和电机实时运行数据包括：用水系统实时压力、用水系统实时流量、水泵实时流量、水泵实时进口压力、水泵实时出口压力、电机实时电流、电机实时电压。

用水系统、水泵和电机额定运行数据及安装参数包括：水泵额定流量、水泵额定扬程、水泵额定效率、水泵汽蚀余量、水泵进口压力表安装高度及安装位置管路直径、水泵出口压力表安装高度及安装位置管路直径、电机额定效率、电机额定电流、电机额定电压、电机功率因数。

所述的用水需求诊断结果通过如下方式获得：根据采集的用水系统实时压力和用水系统实时流量获得用水系统在监测时间段内的最大用水量、平均用水量、最小用水量、最大供水压力、平均供水压力以及最小供水压力，进而根据设定裕量获取用水需求诊断结果：包括用水系统实际需求流量及实际需求压力。

所述的水泵能耗诊断结果通过如下方式获得：根据采集的水泵实时运行数据和水泵额定运行及安装数据水泵实际扬程和水泵实际效率，将水泵实时流量、水泵实际扬程及水泵实际效率与水泵额定流量、水泵额定扬程、水泵额定效率比对确定水泵耗能诊断结果：若水泵实际效率低于水泵额定效率超过设定值则判定水泵为低效运行，此时，若水泵实时流量大于水泵额定流量超过设定值且水泵实际扬程小于水泵额定扬程超出设定值则诊断水泵为大流量低扬程运行，若水泵实时流量小于水泵额定流量超过设定值且水泵实际扬程大于水泵额定扬程超出设定值则诊断水泵为小流量高扬程运行。

所述的水泵实际扬程通过如下方式获得：

其中，pi为水泵实时进口压力，po为水泵实时出口压力，hi为水泵进口压力表安装高度，ho为水泵出口压力表安装高度，vi为水泵进口速度，vo为水泵出口速度，l为水泵实时流量，di为水泵进口压力表安装位置管路直径，do为水泵出口压力表安装位置管路直径。

所述的电机耗能诊断结果通过如下方式获得：根据采集的电机实时电流、电机实时电压获得用水系统在监测时间段内的最大功率、平均功率、最小功率以及各功率区域运行时间，进而与电机额定功率进行比对确定电机耗能诊断结果：若在低于电机额定功率70％以下运行时间超过设定值，则诊断电机为低效运行。

所述的水泵机组节能总体诊断结果通过如下方式获得：

首先，若用水系统实际需求流量及实际需求压力与水泵机组额定运行数据一致或差别在3％范围内，则用水系统和水泵机组匹配良好，否则，根据水泵耗能诊断结果确定是否需要更换水泵；

然后，根据电机耗能诊断结果判断是否更换电机。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明实时监测、分析、存储系统实际运行参数，经过数据统计分析对比，可以准确给出用水系统需求诊断结果，方便节能改造和下次同样系统建设时确定系统需求参数及水泵选型参数。全部存储的系统各种运行参数也方便人工读取查看。

(2)本发明实时监测、分析、存储水泵实际运行参数，实时分析、计算水泵运行参数，通过已经录入系统的水泵额定运行参数可诊断水泵高效、低效、大流量、小流量、低扬程、汽蚀等状态；并根据实际运行状态给出节能改造方案。

(3)本发明实时监测、分析、存储电机实际运行参数，实时分析、计算电机运行参数，通过已录入系统的电机额定运行参数可诊断电机高效、低效运行以及低效运行的原因，并根据实际运行状态给出节能改造方案。

(4)本发明综合系统真实需求、水泵、电机真实运行状态，以满足系统需求为前提给出运行功率小、改造投资少的节能改造方案。

(5)本发明只需要把水泵机组运行中的压力、流量、电流、电压等参数接入系统软件即可，投资少并能带来较大经济效益，节省能源。

附图说明

图1为本发明一种水泵机组节能诊断系统的结构框图。

图中，1为动态数据采集模块，2为静态数据录入模块，3为数据分析处理及存储模块，4为水系统需求诊断结果输出单元，5为水泵能耗情况诊断结果输出单元，6为电机能耗情况诊断结果输出单元，7为水泵机组节能总体诊断模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。注意，以下的实施方式的说明只是实质上的例示，本发明并不意在对其适用物或其用途进行限定，且本发明并不限定于以下的实施方式。

实施例

如图1所示，一种水泵机组节能诊断系统，该系统包括：

动态数据采集模块1：采集用水系统、水泵和电机实时运行数据；

静态数据录入模块2：录入用水系统、水泵和电机额定运行数据及安装参数；

数据分析处理及存储模块3：该模块利用采集的实时运行数据和录入的额定运行数据分别对用水系统、水泵和电机进行诊断并保存诊断结果；

诊断结果输出模块：该模块包括用水系统需求诊断结果输出单元4、水泵能耗情况诊断结果输出单元5和电机能耗情况诊断结果输出单元6，对应输出用水需求诊断结果、水泵能耗诊断结果和电机耗能诊断结果；

水泵机组节能总体诊断模块7：对用水需求诊断结果、水泵能耗诊断结果和电机耗能诊断结果进行综合分析得到水泵机组节能总体诊断结果。

用水系统、水泵和电机实时运行数据包括：用水系统实时压力、用水系统实时流量、水泵实时流量、水泵实时进口压力、水泵实时出口压力、电机实时电流、电机实时电压。

用水系统、水泵和电机额定运行数据及安装参数包括：水泵额定流量、水泵额定扬程、水泵额定效率、水泵汽蚀余量、水泵进口压力表安装高度及安装位置管路直径、水泵出口压力表安装高度及安装位置管路直径、电机额定效率、电机额定电流、电机额定电压、电机功率因数。

用水需求诊断结果通过如下方式获得：根据采集的用水系统实时压力和用水系统实时流量获得用水系统在监测时间段内的最大用水量、平均用水量、最小用水量、最大供水压力、平均供水压力以及最小供水压力，进而根据设定裕量获取用水需求诊断结果：包括用水系统实际需求流量及实际需求压力。

水泵能耗诊断结果通过如下方式获得：根据采集的水泵实时运行数据和水泵额定运行及安装数据水泵实际扬程和水泵实际效率，将水泵实时流量、水泵实际扬程及水泵实际效率与水泵额定流量、水泵额定扬程、水泵额定效率比对确定水泵耗能诊断结果：若水泵实际效率低于水泵额定效率超过设定值则判定水泵为低效运行，此时，若水泵实时流量大于水泵额定流量超过设定值且水泵实际扬程小于水泵额定扬程超出设定值则诊断水泵为大流量低扬程运行，若水泵实时流量小于水泵额定流量超过设定值且水泵实际扬程大于水泵额定扬程超出设定值则诊断水泵为小流量高扬程运行。

水泵实际扬程通过如下方式获得：

其中，pi为水泵实时进口压力，po为水泵实时出口压力，hi为水泵进口压力表安装高度，ho为水泵出口压力表安装高度，vi为水泵进口速度，vo为水泵出口速度，l为水泵实时流量，di为水泵进口压力表安装位置管路直径，do为水泵出口压力表安装位置管路直径。

电机耗能诊断结果通过如下方式获得：根据采集的电机实时电流、电机实时电压获得用水系统在监测时间段内的最大功率、平均功率、最小功率以及各功率区域运行时间，进而与电机额定功率进行比对确定电机耗能诊断结果：若在低于电机额定功率70％以下运行时间超过设定值，则诊断电机为低效运行。

水泵机组节能总体诊断结果通过如下方式获得：

首先，若用水系统实际需求流量及实际需求压力与水泵机组额定运行数据一致或差别在3％范围内，则用水系统和水泵机组匹配良好，否则，根据水泵耗能诊断结果确定是否需要更换水泵；

然后，根据电机耗能诊断结果判断是否更换电机。

当系统开始工作、水泵机组正常时，本发明水泵机组节能诊断系统开始工作，水泵机组节能诊断系统实时监测水泵、电机运行参数并与已经录入系统的水泵、电机额定运行参数进行比对分析，诊断出水泵、电机实际运行是耗能还是高效；通过长期大量数据分析得出系统真实参数需求，根据需求综合给出科学合理的节能方案。

在本发明的具体实施过程中，水泵机组节能诊断系统只需要接入机组运行的流量、压力、电流、电压等基本参数，系统成本低、效果好。

本发明水泵机组节能诊断系统装置工作，包括如下步骤：

步骤一、水泵机组运行时：动态数据采集模块1开始采集水泵流量、水泵进口压力、水泵出口压力、系统压力、系统流量、电动机电流、电压等参数；

步骤二、数据分析处理及存储模块3实时分析处理动态数据采集模块1采集的数据，与静态数据录入模块2中录入对比分析后给出诊断结果；

步骤三、系统诊断给出：用水需求诊断结果、水泵能耗诊断结果和电机耗能诊断结果；

步骤四、综合步骤三系统给出的3项诊断结果水泵机组节能诊断系统给出以适合使用系统为前提的、运行功率小、改造投资少的节能改造方案。

在本发明中，水泵机组节能诊断系统通过实时监测水泵机组和使用系统运行参数，通过和水泵、电机额定运行参数对比分析以及使用系统的使用需求相对比给出节能诊断方案，现场只需把监测数据接入系统，操作简单，成本低。

下面是一个具体的水泵机组节能诊断系统起作用的例子：

上海某水厂增压泵房使用两台台流量4800m3/h、扬程40m、配用功率800kw、水泵额定效率80％水泵，电动机额定功率800kw，电机额定效率95％；该增压泵房使用本发明水泵机组节能诊断系统后，系统需要实时采集水泵流量、水泵进口压力、水泵出口压力、系统压力、系统流量、电动机电流、电压参数，系统需要首先录入以上列出水泵和电动机的基本额定信息，此外还需要先录入该系统水泵进出口压力表安装高度及安装压力表位置进出口管路直径大小(此两项内容计算水泵扬程时需要用到)。

水泵机组节能诊断系统使用一个月后给出以下诊断结果：

1.该增压水厂增压用水系统需求参数为：流量5500-5600m³/h、扬程30m。

2.该增压水厂水泵实际运行参数为：流量5600m³/h、扬程30m、实际功率703kw、水泵实际效率65％，该水泵运行在大流量、低扬程状态，效率低下，耗能严重。

3.该增压水厂电动机实际运行参数为：实际功率782kw、电机实际效率94％，该电动机工作在高效区域。

4.该水厂增压系统处于高能耗状态，建议按以下建议节能改造：更换高效水泵叶轮，使水泵叶轮参数为流量5600m³/h、扬程30m、叶轮效率89％，更换后电机实际运行功率为547kw，为了节省投资和减少施工难度该系统电机可以继续使用。

该水厂增压泵站按综合诊断结果诊断建议更换高效水泵叶轮后实际运行550kw/h,相比改造前省电153kw/h。按泵站每天12小时及每kw电费0.5元计算，每年节省电费153×12×0.5×365＝335070元。此次更换叶轮费用2万元，投资少、节能效果十分显著。

上述实施方式仅为例举，不表示对本发明范围的限定。这些实施方式还能以其它各种方式来实施，且能在不脱离本发明技术思想的范围内作各种省略、置换、变更。