[發明專利]中低比轉速泵/風機變速調節運行工況的測量方法

無效

• 申請號: 201110086422.1
• 申請日: 2011-04-07
• 公開（公告）號: CN102251955A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 巫慶輝;于忠黨;于鵬;丁碩;楊友林;張輝
• 申請（專利權）人: 渤海大學
• 主分類號: F04B51/00
• 分類號: F04B51/00
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所 21225
• 代理人: 李輝;葛春波

技術領域

本發明涉及一種中低比轉速泵/風機變速調節運行工況的測量方法。

背景技術

現代工礦企業往往要求泵/風機系統具有狀態監測、故障診斷以及優化控制等功能，而泵/風機變速調節運行工況的準確測量是其功能實現的重要保證。確定泵/風機運行工況包括兩個方面：1）已知轉速，確定揚程與流量；2）已知流量，確定轉速。對于無背壓系統，管路特性與相似拋物線重合，泵/風機轉速改變前后運行工況相似，按照相似定律關系式直接可以確定新的運行工況。而對于有背壓系統，由于管路特性與相似拋物線不重合，泵/風機改變轉速前后工況不相似，所以不能直接應用相似定律計算轉速改變后的運行工況。一般可以事先通過實驗法來確定某轉速下泵的特性曲線或特性方程，再與管道特性方程聯立，可以求解已知轉速下揚程與流量，或者求解已知流量下轉速。這種方法需要測試許多泵/風機的揚程—流量（H-Q）特性曲線，用泵出口壓力來測量揚程H?時，很難計算或估算測量點之前的水力損失，也就是很難準確測量揚程。

符永正博士在《變流量系統穩定性及減少輸送能耗的研究》（華中科技大學，2006?年，P51-58）博士論文中提到，通過相似定律與作圖法的結合來確定有背壓系統運行工況。該方法具有一定的理論基礎，簡單且直觀，然而這種方法不適合于在線應用，并且通用性較差。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對現有技術中存在的不足，提供一種中低比轉速泵/風機變速調節運行工況的測量方法，該測量方法方便快捷，可簡化測量設備，同時提高了測量的精度，通用性好，節約了人力物力，并可以在線應用。

本發明是通過以下技術方案實現的：

（1）把確定H-Q?特性曲線方程的泵/風機置于管路系統中，通過變頻器改變泵/風機的轉速ni，同時改變管路中的流量Qi，根據轉速ni?下的泵/風機特性曲線方程????????????????????????????????????????????????????計算出該轉速下的揚程值Hi，式中：i=1,…,N，2≤N≤100，H_ON為額定轉速下流量為零時的揚程，n_N為額定轉速，R為泵的內阻；

然后由下式計算出該管路系統的管路特性方程的背壓h₀與阻抗S?參數；

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式中：[]表示矩陣；上角標-1表示矩陣求逆；上角標T表示矩陣的轉置；

（2）在第一步中確定管路特性方程參數的基礎上，測量已知H-Q特性方程的泵/風機運行工況的轉速n，然后由下式確定該運行工況的揚程H與流量H-Q

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或在第一步確定管路特性方程參數的基礎上，測量已知H-Q特性方程的泵/風機運行工況的流量Q，然后由下式確定該運行工況的揚程H與轉速n

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上述的改變泵/風機的轉速，要求管路系統特性不變，調速范圍中的最高轉速為額定轉速，最低轉速以泵/風機系統的流量為零時為準，管路特性方程背壓與阻抗參數估計公式是基于最小二乘原理得到的。

上述的改變泵/風機的轉速ni時，在調速范圍內均勻采集數據。

本發明根據已經測定好的額定轉速()下泵/風機H-Q特性方程（即，式中與已知），在管路系統中采用變頻器調節泵/風速的轉速，只要測量泵/風機對應調節的轉速下的一組流量值Q，將測得的流量Q和轉速n構成數據樣本，再采用最小二乘法得到管路特性方程參數。在確定管路特性方程參數基礎上，只需測得泵/風機的轉速，就可以得到該運行工況的揚程與流量信息；或者只測得泵/風機的流量，就可以得到對應工況的轉速與流量。該方法對于中低比轉速的泵與風機都適用的，在某管路特性方程參數已知的管路系統中只需測量運行工況的轉速就可以確定該運行工況的揚程與流量或者已知的管路系統中只需測量運行工況的流量就可以確定該運行工況的揚程與轉速，并且方便快捷，簡化測量設備，提高了測量的精度，通用性好，節省了人力物力，并可以在線應用。

附圖說明

?圖1是泵/風機變速調節運行工況的測量原理示意圖。

圖中：對應于額定轉速n_N下泵/風機的H-Q特性曲線為①，管路特性曲線為④，工作點為N（Q_N，H_N）；采用變速調節，對應于轉速為n的泵/風機H-Q特性曲線為②，泵的工作點變為M（Q_M，H_M）；過M點做相似拋物線③交曲線①于P。

具體實施方式