[發明專利]基于網絡大閉環控制系統的二次供水加壓泵站節能方法

有效

• 申請號: 201310393574.5
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103422539A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 劉艷軍
• 申請（專利權）人: 大連萊力柏信息技術股份有限公司
• 主分類號: E03B5/00
• 分類號: E03B5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明屬于信息技術領域，涉及一種基于網絡大閉環控制系統的二次供水加壓泵站節能方法。

背景技術

能源是發展國民經濟，改善人類生活水平的重要物質基礎。二次供水加壓泵站是供水系統中的用電大戶，降低二次加壓泵站的電耗是供水企業追求的目標之一。近年來供水企業在二次供水加壓泵站節能、提高泵站效率方面已取得了較好的成果。但由于供水泵站量大、面廣、發展速度快，在泵站的規劃設計、運行管理等方面還不同程度地存在不合理現象，致使二次供水加壓泵站的效率偏低，這不僅浪費了能源，而且還增加了供水企業的負擔。

在工程設計中，水泵的型號都是根據工程中最不利工況選定的，即按最大設計流量和揚程選定的。而在系統實際運行時，用戶用水量往往都是隨機變化的，在絕大多數時間里其流量都小于最大流量。同時泵站經常采用泵站出口定壓調速，只能節省由水量變化引起的水泵剩余揚程，它不包含管網阻力下降而產生的剩余揚程，按離心泵的性能曲線特征，隨著水泵出水量的調小，其揚程都不同程度的提高，所以供水泵常處于揚程過剩狀態下工作，這部分過剩揚程就造成不必要的能量浪費。這樣就會導致在夜間，用戶用水量急劇減少，供水管網壓力升高，造成爆管和損壞用戶用水器具的現象，同時由于管網壓力過大也增加了管網的漏損，浪費了大量水源。

發明內容

本發明提供了一種基于網絡大閉環控制系統的二次供水加壓泵站節能方法，該方法通過合理地選擇供水區域壓力不利點作為閉環控制的反饋，并且考慮系統冗余，選擇三個不利點，其中一個參與閉環控制反饋，兩外兩個作為輔助監測，當不利點壓力值低于壓力控制值，且超過某一設定閾值時，需要重新選擇不利點參與閉環控制。當無線網絡故障，數據丟失時，也需要重新選擇不利點參與閉環控制。整個閉環控制算法采用PID算法。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于網絡大閉環控制系統的二次供水加壓泵站節能方法，該基于網絡大閉環控制系統包括泵站監控系統、變頻控制器、變頻水泵、壓力變送器和遠傳裝置，泵站監控系統通過壓力變送器與遠傳裝置連接；內容如下：

（1）在變頻水泵設置三個壓力的最不利點，使用無線遠傳裝置采集三個壓力最不利點的監測值，作為閉環控制系統的反饋。確定壓力最不利點的原則為：遠離加壓泵站的主干管網末端和或供水區域主干管網高處，同時要考慮滿足用戶用水的需求。考慮到無線傳輸方式的可靠性，應該對反饋進行適當的冗余。用水高峰時段三個不利點壓力值應基本一致，三個點位置應分散于泵站供水區域中。

（2）通過對三個不利點在用水高峰時的壓力值進行比較，確定不利點的壓力控制值，該值選擇等于或大于不利點在用水高峰時的壓力值，并且選擇其中一個不利點作為整個閉環的反饋，系統同時監測其它兩個不利點的壓力變化，確保這兩個點的壓力值在控制值之上。監控系統中設置一個閾值，當出現壓力控制值減去不利點壓力值大于這一閾值時，重新選擇壓力較小的不利點參與閉環控制，壓力控制值不變。當前一個參與閉環控制的不利點由于無線傳輸故障，數據丟失時，也需要重新選擇參與閉環控制的不利點，選擇方法同上。

假設當前不利點有三個：X1、X2、X3，不利點轉換閾值為△，不利點壓力控制值為X；如果當前參與控制的不利點為X1，當下次反饋的時候，X的值–X2的值≧△時，參與控制的不利點才轉為X2，否則仍為X1。

整個閉環壓力控制算法采用PID控制算法。考慮到供水安全，當閉環控制失效時，即反饋在規定時間內長時間無法獲得時，控制方式切換到出口恒壓控制方式，以保證安全供水。

附圖說明

附圖是基于網絡大閉環控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

現以某泵站為例進行說明。該泵站是區域性加壓泵站，水泵功率45KW，平均日供水約2000立方米。泵站采用無負壓變頻給水設備，改造之前采用泵站出口恒壓控制。具體實施過程如下：

⑴泵站供水區域壓力不利點的選擇

通過理論選擇不利點，后經過實際測試，確定了三處壓力不利點作為閉環系統的反饋輸入，分別是孟泰小學、立山園林、久華鹵雞，孟泰小學的壓力變化范圍為0.14Mpa至0.17Mpa，立山園林的壓力變化范圍為0.142Mpa至0.18Mpa，久華鹵雞的壓力變化范圍為0.141Mpa至0.16Mpa。

⑵安裝基于網絡的大閉環控制的核心軟件系統-泵站監控系統，設定不利點轉換差值為0.005Mpa，不利點壓力控制值為0.145Mpa。