[發(fā)明專利]一種泵站復(fù)雜水力系統(tǒng)變速運(yùn)行水力參數(shù)優(yōu)化方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710653424.1
• 申請(qǐng)日: 2017-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN107437125A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭建平;梅偉;張立翔;邢海仙;閆黎黎;童保林;夏炳祥;朱強(qiáng);李玲玲;王梅芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種泵站復(fù)雜水力系統(tǒng)變速運(yùn)行水力參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，所述泵站復(fù)雜水力系統(tǒng)變速運(yùn)行水力參數(shù)優(yōu)化方法包括：

結(jié)合泵站各種水力元件以及主要控制元件的特性和主要運(yùn)行控制策略技術(shù)，構(gòu)建了帶溢流堰的變截面調(diào)壓井、帶溢流堰的出水池、各級(jí)岔管、工作球閥、備用球閥、大型離心泵的參數(shù)化水力分析模型；

對(duì)模型運(yùn)行工況進(jìn)行水力調(diào)節(jié)參數(shù)優(yōu)化和率定，確定系統(tǒng)運(yùn)行控制的關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)及調(diào)節(jié)控制參數(shù)；

針對(duì)優(yōu)化的系統(tǒng)參數(shù)，在水機(jī)電變頻控制下進(jìn)行暫態(tài)過渡過程分析，確定系統(tǒng)暫態(tài)過程及暫態(tài)控制參數(shù)。

2.如權(quán)利要求1所述的泵站復(fù)雜水力系統(tǒng)變速運(yùn)行水力參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，所述泵站復(fù)雜水力系統(tǒng)變速運(yùn)行水力參數(shù)優(yōu)化方法具體包括：

結(jié)合干河泵站水力系統(tǒng)涉及的各種水力元件以及主要控制元件的特性，利用水力系統(tǒng)分析及優(yōu)化控制軟件WANDA平臺(tái)定義干河泵站相應(yīng)的水力和控制元件，創(chuàng)建反映干河泵站水機(jī)電控制系統(tǒng)特點(diǎn)和特色的帶變頻器、閥門啟/停PID控制器、變速調(diào)節(jié)控制元件調(diào)頻控制系統(tǒng)的大型泵站水力過渡過程控制分析模型；

使用水力系統(tǒng)分析及優(yōu)化控制軟件WANDA對(duì)干河泵站水機(jī)電控制系統(tǒng)模型在各種可能的運(yùn)行工況條件下進(jìn)行不同進(jìn)水池水位、不同轉(zhuǎn)速、不同調(diào)壓井直徑、不同泵組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、不同水泵出口閥門關(guān)閉規(guī)律組合768種工況的水力調(diào)節(jié)參數(shù)優(yōu)化和率定，確定系統(tǒng)運(yùn)行控制的關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)及調(diào)節(jié)控制參數(shù)包括調(diào)壓井直徑、泵組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD²、水泵出口閥門型式及啟閉規(guī)律、泵組的最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速；

針對(duì)優(yōu)化選擇確定的系統(tǒng)參數(shù)，在水機(jī)電變頻控制下進(jìn)行各種系統(tǒng)暫態(tài)過渡過程分析，確定泵站系統(tǒng)暫態(tài)過程及暫態(tài)控制參數(shù)，在此基礎(chǔ)完成對(duì)泵組在不同轉(zhuǎn)速下正常開啟參數(shù)、正常關(guān)閉參數(shù)、失電停泵的水力系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.如權(quán)利要求1所述的泵站復(fù)雜水力系統(tǒng)變速運(yùn)行水力參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，具體優(yōu)化方法如下：

(1)調(diào)壓井直徑優(yōu)化

調(diào)壓井涌浪高度隨調(diào)壓井直徑增大而降低，相同調(diào)壓井直徑和泵組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量情況下，水泵轉(zhuǎn)速越大，涌浪越高；泵組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小對(duì)調(diào)壓井涌浪周期沒有明顯的相關(guān)性，對(duì)涌浪高度有些微影響；調(diào)壓井溢流與否以及溢流時(shí)間長(zhǎng)短主要取決于上游水位，在計(jì)算的幾個(gè)調(diào)壓井在直徑8m、9m、10m、11以及12m范圍內(nèi)，其涌浪振蕩均是衰減的，調(diào)壓井時(shí)穩(wěn)定的。設(shè)計(jì)取調(diào)壓井直徑為10m；

(2)泵組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD²優(yōu)化

結(jié)合系統(tǒng)需要的泵組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量目標(biāo)值整體試算系統(tǒng)穩(wěn)定性，泵組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD²從110t.m²優(yōu)化為90t.m²，大大減輕泵組重量降低設(shè)備投資；

(3)水泵出口主閥開啟參數(shù)優(yōu)化

在不同特征水位和泵運(yùn)行方式下，以調(diào)壓井最低涌浪水位1739.6m、泵后最小壓力、閥后最大壓力作為控制目標(biāo)，優(yōu)化主閥開啟規(guī)律及相鄰機(jī)組主閥開啟的時(shí)間間隔。通過優(yōu)化分析，并考慮工程運(yùn)行特點(diǎn)及閥門動(dòng)態(tài)特性，確定工作閥門按50s線性開啟，相鄰機(jī)組開啟時(shí)間間隔為100s，即開啟完成100s后，再實(shí)施下一臺(tái)機(jī)組工作閥的開啟；

(4)水泵出口主閥關(guān)閉參數(shù)優(yōu)化

在不同特征水位和泵運(yùn)行方式下，以調(diào)壓井最高涌浪水位1795.5m、閥后最大、最小壓力為控制目標(biāo)，優(yōu)化主閥關(guān)閉規(guī)律及相鄰機(jī)組主閥關(guān)閉的時(shí)間間隔。通過優(yōu)化分析，并考慮工程運(yùn)行特點(diǎn)及閥門動(dòng)態(tài)特性，確定閥門按40s雙線性關(guān)閉，即前20s關(guān)閉80％，后20s關(guān)閉20％；相鄰機(jī)組關(guān)閉時(shí)間間隔100s關(guān)閉，即關(guān)閉完成100s后，再實(shí)施下一臺(tái)機(jī)組工作閥的關(guān)閉。

4.如權(quán)利要求2所述的泵站復(fù)雜水力系統(tǒng)變速運(yùn)行水力參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，所述確定系統(tǒng)運(yùn)行控制的關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)及調(diào)節(jié)控制參數(shù)中，關(guān)鍵系統(tǒng)參數(shù)及調(diào)節(jié)控制參數(shù)包括調(diào)壓井直徑、泵組轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD²、水泵出口閥門型式及啟閉規(guī)律、泵組的最大倒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。