用于确定水泵系统的管损的方法、设备及介质与流程

本发明涉及化工泵，具体涉及一种用于确定水泵系统的管损的方法、设备及介质。

背景技术：

1、水泵系统，又称泵组，作为液体介质输送设备被广泛应用于化工、制药、新能源、光伏、半导体、环保等行业。工业工程中对于泵组的工况理论研究和管损理论研究都已具有较为完善的基础。水泵系统运转时的管损为液体在泵的管路系统（管路及其附件）内流动时因遇到阻力而造成其压力下降的损失，也称之为“压降”或“压损”。

2、管损通常可划分为延程阻力损失和局部阻力损失。延程压力损失指由于水与管道内壁摩擦而在管道中产生的连续的、一致的压力损失；局部压力损失指管道系统内特殊的部件，由于其改变了水流的方向，或者使局部水流通道变窄（比如缩颈、三通、接头、阀门、过滤器等）所造成的非连续性的压力损失。

3、目前对于泵组系统的管损计算主要在于选泵之前的理论计算以及产品出厂的测试实验中，缺乏针对实际生产过程的真实管损计算。管损作为一种设备运转过程中产生的中间数据难以被直接观测获取，管损数据高度依赖于系统的运行工况，而系统的运行工况又是复杂多变的，通过常规机理模型计算得到的管损由于缺乏引入实际工况数据而作用有限。

4、因此，现有技术中的管损预测方法不能根据水泵系统的工况动态调整管损预测值。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明公开了一种用于确定水泵系统的管损的方法、计算设备和计算机可读存储介质，其通过结合机理模型与机器学习方法，根据水泵系统的实际工况数据在线预测系统实时管损，辅助后续的系统工况精确识别与分析，并且可以实现管损预测模型自动化迭代优化。

2、根据本公开的第一方面，提供了一种用于确定水泵系统的管损的方法，方法包括：构建水泵系统的管损预测模型并执行所述管损预测模型的模型训练，从而获取经训练的管损预测模型；将所述水泵系统的实时运行数据采集并输入经训练的管损预测模型，从而获取所述水泵系统的管损数据；基于所述管损数据和水泵系统中水泵装置的扬程公式，确定所述水泵系统计算出的实时扬程；以及将所述计算出的实时扬程、瞬时流量数据与所述水泵系统的水泵特性曲线执行对比，从而确定所述水泵系统是否处于最佳工况区间。

3、根据本公开的第二方面，提供了一种计算设备，包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行本公开的第一方面的方法。

4、在本公开的第三方面中，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中计算机指令用于使计算机执行本公开的第一方面的方法。

5、在一个实施例中，所述方法还包括：响应于所述水泵系统处于最佳工况区间，则将所述实时运行数据和所述管损数据作为训练数据，以用于所述管损预测模型的迭代优化训练。

6、在一个实施例中，构建水泵系统的管损预测模型并执行所述管损预测模型的模型训练包括：将所述水泵系统的工况运行数据作为管损预测模型的输入特征执行的数据标准化和规范化处理，以获取特征数据；将所述水泵系统处于最佳工况区间时所述期望的预定范围内的管损数据确定为所述管损预测模型训练的目标数据；以及基于所确定的特征数据与目标数据，选择用于水泵系统的管损预测的回归模型，以用于构建水泵系统的管损预测模型。

7、在一个实施例中，构建水泵系统的管损预测模型并执行所述管损预测模型的模型训练还包括：基于水泵的产品属性数据，拟合得到单个水泵的性能特性曲线；基于所拟合的单个水泵的性能特性曲线、以及所述水泵系统的水泵的连接方式，确定由多泵并联和/或串联形成的水泵系统的性能特性曲线；基于水泵系统的性能特性曲线和所述实时运行数据中的瞬时流量数据，确定与所述实时运行数据中的瞬时流量数据对应的水泵系统的扬程数据；以及基于所确定的扬程数据和所述实时运行数据中的实时压力数据，确定与所述实时压力数据对应的水泵计算出的实时管损数据。

8、在一个实施例中，所述方法还包括：在一定的时间期限内持续监控管损数据；计算所述时间段内的管损数据与期望的预定范围的管损数据的相似度；以及基于所述相似度确定所述水泵系统的退化及运行风险。

9、在一个实施例中，水泵系统的工况运行数据包括所述水泵系统的瞬时流量、开泵数量、电机频率、泵的转速、水源状态、变频器状态和阀门状态中的多项。

10、通过应用本公开方法，可以实现对泵系统实时管损的在线监控，进一步地，可以更准确的识别泵系统的运行工况是否为最佳工况范围，从而对系统中管路或泵的退化风险提出预警，可以在选泵和设置系统运行参数时更加精确，有利于降本减耗。实现了对水泵系统管损的实时监测和预测，为运维人员提供了有效的决策支持。这种基于机器学习的管损检测方法可以大幅提高水泵系统的可靠性和维护效率。

11、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

技术特征：

1.一种用于确定水泵系统的管损的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，构建水泵系统的管损预测模型并执行所述管损预测模型的模型训练包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，构建水泵系统的管损预测模型并执行所述管损预测模型的模型训练还包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水泵系统的工况运行数据包括所述水泵系统的瞬时流量、开泵数量、电机频率、泵的转速、水源状态、变频器状态和阀门状态中的多项。

7.一种计算设备，其特征在于，包括：

8.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其特征在于，其中所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-6中任一项所述的方法。

技术总结
本公开的实施例涉及一种用于确定水泵系统的管损的方法、设备及介质，包括：构建水泵系统的管损预测模型并执行所述管损预测模型的模型训练，从而获取经训练的管损预测模型；将所述水泵系统的实时运行数据采集并输入经训练的管损预测模型，从而获取所述水泵系统的管损数据；基于所述管损数据和水泵系统中水泵装置的扬程公式，确定所述水泵系统计算出的实时扬程；以及将所述计算出的实时扬程、瞬时流量数据与所述水泵系统的水泵特性曲线执行对比，从而确定所述水泵系统是否处于最佳工况区间。本公开实现了对水泵系统实际工作时管损的在线监控，真实且方便，并对于系统中管路或泵的退化风险起到预警作用。

技术研发人员：李杉,戴林杉
受保护的技术使用者：上海凯士比泵有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11