[發(fā)明專利]一種并聯(lián)變頻泵輸配系統(tǒng)仿真模塊編寫方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110303265.9
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113050450B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡加熙;馮勁梅;丁業(yè)鳳;徐裕;李一哲
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 黃超宇;胡晶

1.一種并聯(lián)變頻泵輸配系統(tǒng)仿真模塊編寫方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：定義并聯(lián)管網(wǎng)中所有變頻泵的性能參數(shù)以及輸入變頻泵的輸入變量，并選擇控制模式；

步驟S1中，所述性能參數(shù)有：各臺水泵的流量-揚程曲線方程中的系數(shù)a₁、a₂、a₃，各臺水泵的流量-效率曲線方程中的系數(shù)b₁、b₂、b₃，電機效率曲線方程中的系數(shù)c₁、c₂，變頻器效率曲線方程中的系數(shù)d₁、d₂、d₃、d₄，單臺水泵的性能可由式(1)～(4)表示：

變頻泵流量-揚程曲線方程為：

變頻泵流量-效率曲線方程為：

變頻泵電機效率曲線方程為：

變頻泵變頻器效率曲線方程為：

η_p＝d₁I³+d₂I²+d₃I+d₄ (4)

無論控制模式為末端有電動調(diào)節(jié)閥與溫差旁通閥進行調(diào)節(jié)，還是不采用電動調(diào)節(jié)閥與溫差旁通閥進行調(diào)節(jié)時，管網(wǎng)中各臺水泵對應(yīng)的單臺空調(diào)機組阻抗s_i，空調(diào)機房管道阻抗s_g，當(dāng)不采用電動調(diào)節(jié)閥與溫差旁通閥時，管網(wǎng)中用戶側(cè)管道與末端的阻抗s_m；當(dāng)采用電動調(diào)節(jié)閥與溫差旁通閥進行調(diào)節(jié)時，供回水管干管恒定設(shè)計壓差△H，閥門最小開度k與額定流量M_r； 變頻泵的變頻器工頻f_max，變頻泵的機械傳動效率η_c；

所述輸入變量有：通過TRNSYS其他模塊輸入某一時刻的期望流量M，某一時刻的各臺水泵開啟情況，由n_i表示，n_i＝0表示關(guān)閉，n_i＝1表示開啟，某一時刻設(shè)定的變頻器最小輸出頻f_min，某一時刻的輸入水溫度T₀；

所述控制模式為末端是否有電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥進行流量調(diào)節(jié)：末端有無電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥的選擇可由對k值進行設(shè)定，k0，末端無電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥，k＝k₁(0≤k₁1)，末端有電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥且最小開度為k₁；

步驟S2：根據(jù)步驟S1定義的參數(shù)計算管網(wǎng)阻抗，建立管網(wǎng)特征曲線公式，計算各變頻泵的最小輸出流量與最大輸出流量，判斷各變頻泵期望輸出流量是否在最小、最大輸出流量之間；

步驟S2包括以下步驟：

步驟S21：在無電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥時管網(wǎng)阻抗由各臺水泵對應(yīng)的空調(diào)機組并聯(lián)后的總阻抗s_j，空調(diào)機房管道阻抗s_g，管網(wǎng)中用戶側(cè)管道與末端的阻抗s_m組成，分別對s_j、s_g、s_m進行計算，在有電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥時干管壓差為恒定值△H，需計算s_j、s_g以及設(shè)定供回水管干管恒定設(shè)計壓差△H；

管網(wǎng)阻抗由各臺水泵對應(yīng)的空調(diào)機組阻抗s_j計算表達式為：

管網(wǎng)中用戶側(cè)管道與末端分為兩種情況：在程序編寫時，可在無末端調(diào)節(jié)閥時，阻抗s_m為定值；有末端調(diào)節(jié)閥時，輸入設(shè)計干管壓差△H；

步驟S22：建立管網(wǎng)特征曲線方程，建立方法為：

在無末端調(diào)節(jié)閥時計算管網(wǎng)的總阻抗，總阻抗表達式為：

s＝s_m+s_j+s_g (6)

管網(wǎng)特征曲線方程表達式為：

其中，式(7.1)適用于末端無電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥的系統(tǒng)的管網(wǎng)特征，式(7.2)適用于末端有電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥的系統(tǒng)的管網(wǎng)特征；

步驟S23：計算各變頻泵的最小輸出流量與最大輸出流量，計算方法為：

計算水泵的最小轉(zhuǎn)速比，最小轉(zhuǎn)速比I_min計算表達式為：

根據(jù)水泵與風(fēng)機相似定律有：

帶入式(1)有：

H＝a₁M²+a₂MI+a₃I² (11)

對該方程進行求解有：

代入每個水泵的最小轉(zhuǎn)速比、最大轉(zhuǎn)速比與管網(wǎng)特征方程到式(12)中，通過數(shù)值計算方法求解每個水泵在其他水泵以期望流量運行時該水泵的最小流量與最大流量；

若所有水泵中只有一種水泵的期望流量不在最小流量與最大流量之間，則令其期望流量等于最小、最大流量；若存在多種水泵的期望流量均不在最小流量與最大流量之間，需計算除了期望流量滿足要求的水泵之外的管網(wǎng)中水泵的整體的最小流量、最大流量，即：

根據(jù)水泵并聯(lián)時，揚程相等，流量相加有：

其中，i表示水泵編號，即第i臺水泵；n指編號1～n的水泵為期望流量不在最大、最小之間的水泵，m指編號n～m的水泵期望流量在最大、最小之間的水泵；

將管網(wǎng)特征方程、最小轉(zhuǎn)速比、最大轉(zhuǎn)速比帶入上式，利用數(shù)值計算方法可計算期望流量不在最小、最大值中間的水泵的整體最小流量、最大流量，即

其中，式(15.1)適用于末端無電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥的系統(tǒng)的流量計算，式(15.2)適用于末端有電動調(diào)節(jié)閥與壓差旁通閥的系統(tǒng)的流量計算；

根據(jù)管網(wǎng)的最小流量、最大流量可通過式(7)計算管網(wǎng)的阻力H，將管網(wǎng)阻力帶入式(12)可計算每個變頻泵的最大流量、最小流量；

步驟S3：計算各變頻泵轉(zhuǎn)速比，輸出頻、效率、輸入功率、輸出溫度；

步驟S4：根據(jù)步驟S1、S2和S3使用C++在TRNSYS仿真平臺上開發(fā)并聯(lián)變頻泵輸配系統(tǒng)仿真模塊。