[發明專利]一種基于牛頓迭代的并聯變頻恒壓供水系統流量檢測方法

有效

• 申請號: 202010007856.7
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111219600B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 彭志輝;沈志輝
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: F17D3/01
• 分類號: F17D3/01;F04D15/00;G05D16/00;G05D16/20;G05B13/04
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 陳暉

本發明涉及一種基于牛頓迭代的并聯變頻恒壓供水系統流量檢測方法，以采樣周期T_sⁱ為間隔獲取壓力值p_i(k)以及輸出頻率f_i(k)，構建并聯變頻恒壓控制系統輸出流量在線檢測的數學模型，獲取總流量，并根據獲得第i臺泵的流量Q_i，本發明無需流量傳感器即可實現并聯變頻恒壓供水系統流量測量，省去了流量傳感器及輔助處理電路的安裝調試所需時間和成本，使得系統結構更加簡單，系統成本更低。

技術領域

本發明屬于機電節能控制領域，具體涉及一種基于牛頓迭代的并聯變頻恒壓供水系統流量檢測方法。

背景技術

并聯變頻恒壓供水在保障工農業生產和日常生活正常運行起到重要的作用。供水系統中泵的運行性能直接關系到能耗指標和運行成本，其占生產成本的30％～60％。并聯變頻恒壓供水中泵的運行效率哪怕僅僅提高1％，都會對社會節能和企業成本帶來了巨大的利益。泵消耗的電能的30％～50％都是可以節約，通過采用變頻控制技術能有效地降低泵的能耗，實現節能減排目標。然而，由于供水需求量在時間上具有隨機性和不確定性。高峰期時需要增加并聯運行泵的數量以增加供應量來滿足生產生活需求；低谷時則需要減少并聯運行泵的數量以達到節能的目的。特別是在低谷時間段，由于流量小，變頻器處于低頻狀態，電機熱損耗和低頻振動嚴重，整個供水系統能耗急劇增大，系統效率低下。這種工況下不但不能實現節能減排，而且電機因為長期低頻運行導致機械振動和電機定子繞組發熱嚴重，降低系統的安全可靠性和使用壽命，對供水系統的安全可靠性和生產成本產生不利影響，更為嚴重的甚至導致安全事故的發生。

并聯變頻恒壓供水系統高效運行是實現節能減排的共性技術問題?；诖?，需要保證每臺泵輸出流量均處于高效運行區間對應的范圍。所以，系統需要實時獲取總輸出流量和每臺泵的輸出流量，進而優化控制泵的運行數量和運行參數，確保每臺泵均能高效運行。為實現并聯變頻恒壓供水系統的高效運行，需在管網中增加流量傳感器，用于實時檢測管網流量。

但該方案需要增加流量傳感器，一方面增加了管網的復雜性和硬件成本，另一方面供水系統需要在軟硬件方面增加相應的功能模塊，比如信號調理電路、采樣電路、軟件處理程序等。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種基于牛頓迭代的并聯變頻恒壓供水系統流量檢測方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種基于牛頓迭代的并聯變頻恒壓供水系統流量檢測方法，其包括以下步驟：

步驟一、變頻器i以采樣周期為間隔采集壓力值，并將壓力值采樣標記為p_i(k)，k為當前采樣次數，其中i＝1，2，…，n；

步驟二、獲取變頻器i的輸出頻率f_i(k)，并建立由N個元素構成的輸出頻率數組{f_i(j)}，并獲取輸出頻率數組{f_i(j)}的平均值以及標準差其中j＝k-N+1，k-N+2，...k，N為預先設定的大于1的正整數，f_i(j)|_j＜＝0＝0，k為當前采樣次數；

步驟三、集中控制單元以周期T_c為間隔獲取所有變頻器的平均值和標準差S_i，并根據獲取的平均值得到用于調節系統穩定性的均頻率調節量其中n為變頻器的數量；

步驟四，根據是否同時滿足max{|σ_i|}≤σ_ref和max{S_i}≤S_ref來判斷系統是否處于穩定狀態，其中σ_ref以及S_ref為設定的正參考值，可根據實際系統進行設定，若處于不穩定狀態，則集中控制單元給n臺變頻器發送均頻率調節量σ_i，i＝1，2，…，n，調節系統，并使得該系統處于穩定狀態；