[發明專利]恒壓變流量的高效集群型水泵系統及運行控制方法

無效

• 申請號: 201110354792.9
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102383466A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 巫慶輝;于忠黨
• 申請（專利權）人: 渤海大學
• 主分類號: E03B5/00
• 分類號: E03B5/00;E03B7/07;F04B49/06
• 代理公司: 錦州遼西專利事務所 21225
• 代理人: 李輝

1.一種恒壓變流量的高效集群型水泵系統，包括多臺水泵，全壓母線，變頻母線Ⅰ、變頻母線Ⅱ，二臺變頻器和多個常開式交流接觸器，其特征是：其中一臺水泵為調速泵，其余為定速泵，每臺水泵配置一臺驅動電動機，所述的驅動電動機分成兩組Ⅰ、Ⅱ，所述的交流接觸器的臺數=2×水泵臺數+3，第一組Ⅰ中的每臺驅動電動機分別通過二個交流接觸器的觸點與全壓母線和變頻母線Ⅰ相連，第二組Ⅱ中的每臺驅動電動機分別通過二個交流接觸器的觸點與全壓母線和變頻母線Ⅱ相連，變頻器Ⅰ、變頻器Ⅱ分別通過另外二個交流接觸器的觸點接在全壓母線和變頻母線Ⅰ之間以及全壓母線和變頻母線Ⅱ之間，最后一個交流接觸器的觸點接在變頻母線Ⅰ和變頻母線Ⅱ之間。

2.根據權利要求1所述的恒壓變流量的高效集群型水泵系統，其特征是：所述的水泵臺數是按照以下方法確定的：

（1）首先確定用戶需求的運行工況，包括揚程、最大流量及最小流量；

（2）以工況最小流量及揚程需求作為單臺水泵的額定流量Q_N與額定揚程H_N，再由實際水泵的效率η_N來選擇額定軸功率參數P_N=ρgQ_NH_N/(3600η_N)，ρ為液體密度，單位為Kg/m³，g為重力加速度，單位為米/秒平方；

（3）配置水泵臺數?，以最大流量來配置水泵的臺數，水泵臺數=[最大流量/單臺水泵的額定流量]，[]表示為取最大整數。

3.如權利要求1所述的恒壓變流量高效集群型水泵系統的運行控制方法，其特征是：

（1）水泵啟動過程

根據用戶用水量的需求Q及單臺水泵的額定流量Q_N確定待運行水泵的臺數m=[Q/Q_N]，[]表示取最大整數；當m為偶數時，兩組水泵待運行的臺數n1=n2=m/2，如果m為奇數時，兩組水泵待運行的臺數分別為n1=(m+1)/2、n2=(m-1)/2；按照每組中各臺水泵啟動的次數確定啟動優先級，啟動次數越少其優先級越高，而啟動次數越多其優先級越低，各組按照啟動優先級確定待啟動水泵的編號；如果系統首次運行或者優先級別相同的，采用隨機抽取的辦法確定啟動水泵的編號；由上位機檢測變頻器的運行狀態，如果兩變頻器都正常，則變頻器Ⅰ、Ⅱ同時對Ⅰ、Ⅱ組待啟動電動機按照由小到大的編號分組逐個啟動，如果變頻器Ⅰ正常而變頻器Ⅱ不正常，則采用變頻器Ⅰ對兩組電動機按照由小到大的編號分組逐個啟動，如果變頻器Ⅰ不正常而變頻器Ⅱ正常，則采用變頻器Ⅱ對兩組電動機按照由小到大的編號分組逐個啟動，啟動時使相應的與變頻母線相連的交流接觸器觸點閉合；如果變頻器Ⅰ、Ⅱ都不正常，則不啟動水泵，同時向上位機報警；水泵啟動過程結束，控制系統執行變速泵調速運行過程；

（2）水泵啟動過程結束后變速泵調速運行過程???

當兩套變頻器都正常時，隨機選擇一個變頻器作為工作變頻器，另一個作為備用變頻器；當兩套變頻器一個正常一個不正常時，選擇正常的變頻器為工作變頻器，工作變頻器最后啟動的水泵就作為調速泵，而其它水泵對應的與變頻母線相連的交流接觸器觸點斷開、與全壓母線相連的交流接觸器觸點閉合，使其他水泵作為定速泵；由參考流量與實際流量計算流量誤差eq，當eq不為零時，工作變頻器對調速泵進行調速，直到eq等于零為止；

（3）水泵柔性投切過程????

當用戶用水量變化導致所需水泵臺數發生變化，也就是Δ≠0，則執行水泵柔性投切，否則保持原來狀態；柔性投切過程是：當臺數增加時，即Δ>0，首先通過與全壓母線連接的交流接觸器觸點閉合將原來調速泵轉換為定速泵；當Δ為偶數時，兩組水泵待投入的臺數Δ1=Δ2=Δ/2，如果Δ為奇數時，兩組水泵待投入的臺數分別為Δ1=(Δ+1)/2、Δ2=(Δ-1)/2，各組按照所述的啟動優先級確定各組待投入的水泵編號；由上位機檢測變頻器Ⅰ、Ⅱ的運行狀態，如果變頻器Ⅰ、Ⅱ都正常，則變頻器Ⅰ、Ⅱ同時對Ⅰ、Ⅱ組中與待投入水泵對應的電動機進按照由小到大編號的順序分組逐個啟動，如果變頻器Ⅰ正常而變頻器Ⅱ不正常，則采用變頻器Ⅰ并使接在二條變頻母線之間的交流接觸器觸點閉合對兩組中與待投入水泵對應的電動機按照由小到大編號的順序分組逐個啟動，如果變頻器Ⅰ不正常而變頻器Ⅱ正常，則采用變頻器Ⅱ并使接在二條變頻母線之間的交流接觸器觸點閉合對兩組中與待投入水泵對應的電動機按照由小到大編號的順序分組逐個啟動，如果變頻器Ⅰ、Ⅱ都不正常，則不啟動水泵，同時向上位機報警；當臺數減少時，即Δ<0，首先通過與全壓母線連接的交流接觸器觸點閉合將原來調速泵轉換為定速泵，當|Δ|為偶數時，兩組水泵待關閉的臺數Δ1=Δ2=|Δ|/2，如果|Δ|為奇數時，兩組水泵待關閉的臺數分別為Δ1=(|Δ|+1)/2、Δ2=(|Δ|-1)/2，各組按照與所述啟動優先級相反的順序確定各組待關閉水泵的編號；由上位機檢測變頻器的運行狀態，如果兩變頻器都正常，則變頻器Ⅰ、Ⅱ同時對與Ⅰ、Ⅱ組中與待關閉水泵對應的電動機按由小到大編號的順序分組逐個關閉，如果變頻器Ⅰ正常而變頻器Ⅱ不正常，則采用變頻器Ⅰ對與兩組中與待關閉水泵對應的電動機按照由小到大編號的順序分組逐個關閉，如果變頻器Ⅰ不正常而變頻器Ⅱ正常，則采用變頻器Ⅱ對與兩組中與待關閉水泵對應的電動機按照由小到大編號的順序分組逐個關閉，如果變頻器Ⅰ、Ⅱ都不正常，則不關閉水泵，同時向上位機報警；

（4）柔性投切過程結束后變速泵調速運行過程

上位機執行變速泵調速運行，當變頻器Ⅰ、Ⅱ都正常時，工作次數少的被選為工作變頻器，工作次數多的作為備用變頻器，當兩套變頻器一個正常一個不正常時，選擇正常的變頻器為工作變頻器，工作變頻器最后啟動的水泵就作為調速泵，而其它水泵對應的與變頻母線相連的交流接觸器觸點斷開、與全壓母線相連的交流接觸器觸點閉合，使其他水泵作為定速泵；由參考流量與實際流量計算流量誤差eq，當eq不為零時，工作變頻器對調速泵進行調速，直到eq等于零為止。