一種基于灰色關聯法的變頻恒壓供水系統控制方法
【專利摘要】本發明提供了一種高效變頻恒壓供水系統的控制方法，包括：建立輸出功率、頻率擾動量和水壓變化量之間的數學模型及約束條件，形成供水系統輸出功率在線檢測需要的數學模型；在穩態工況下進行頻率小信號擾動，以實際壓力變化值作為參考序列，并依據模型求出壓力變化值作為比較序列，運用灰色關聯算法及灰色關聯度判據在線檢測軸輸出功率；根據軸輸出功率的值自動選擇不同功率的水泵電機工作。本發明可確保系統高效運行，從而顯著提高變頻恒壓供水系統的工作效率。本發明可有效保護電機和變頻器低頻運行引起的效率低下故障，提高系統的壽命和可靠性，為水泵電機安全、高效運行提供可靠保證。
【專利說明】一種基于灰色關聯法的變頻恒壓供水系統控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于機電設備控制領域，具體涉及一種基于灰色關聯法的變頻恒壓供水系統控制方法。
【背景技術】
[0002]水泵作為一種高耗能通用機械，廣泛應用于工農業生產和居民生活的各個領域，每年消耗在水泵機組上的電能占全國總電耗的21%以上，在供水企業中占生產成本的30%~60%。水泵以及水泵系統的效率哪怕僅僅提高1%，都會對全球的節能和環保帶來了巨大的利益，而水泵消耗的電能的30%~50%都是可以節約。通過采用變頻控制技術能有效地降低水泵的能耗，每年可節電282億kWh,實現節能減排目標。但變頻控制技術實現節能前提是水泵始終運行于高效率區間。然而，供水用戶的用水量在空間和時間上具有隨機性和不確定性，不能保證水泵始終運行在高效率區間。特別是在用水低谷時間段，由于用水量很小，變頻器和水泵工作于低頻狀態。此時，電機熱損耗和低頻振動嚴重，整個變頻恒壓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，而且水泵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。因而，必須解決小流量情況下變頻供水系統的效率問題。
[0003]變頻恒壓供水系統高效率運行是供水系統實現節能減排、安全可靠供水需要重點解決的關鍵技術問題。傳統的供水方案采用變頻電機構成主泵和工頻運行電機構成輔泵并聯運行。通常情況下，由變頻主泵電機供水。當變頻主泵全速運行仍不能滿足恒壓供水時，此時啟動輔泵并聯運行，滿足大流量恒壓供水需求。但上述方案存在以下問題：①如何檢測水泵輸出的機械功率Pwt⑴。由于水泵輸出機械功率為Pwt⑴=p(t) Xq(t)(其中：在t時刻，Pwt⑴為輸出機械功率，P⑴為水壓，q(t)為流量），因而必須增加流量傳感器，這樣將導致系統結構復雜，成本增加。②主泵輔泵并聯運行時，并不能一定保證其方案的高效率運行。并且主泵有可能工作于低頻狀態，導致主泵熱損耗和低頻振動嚴重在小流量情況下，主泵處于低頻運行狀態，導致電機效率低下及低頻噪聲嚴重，降低電機及變頻器的使用壽命及性能，對供水的安全可靠性和生產成本產生不利影響。因而，高效變頻恒壓供水系統在國內冶金、鋼鐵、石油、化工、水處理、礦山以及居民生活用水等領域具有非常廣闊的市場前景。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提出一種基于灰色關聯法的變頻恒壓供水系統控制方法；該控制方法無需流量傳感器、成本低、通用性好。
[0005]一種基于灰色關聯法的變頻恒壓供水系統控制方法，包括如下步驟：
[0006](I)以采樣周期Ts為間隔對供水系統管網的水壓值進行采樣，將第一次采樣值標記為P (I);標記當前采樣次數為k;[0007]定義壓力誤差e(k) = Pset-P (k);其中，6(1)|1< =。= 0屮-為預先設定的水壓值；p(k)為采樣次數為k時的壓力值，f(k)為采樣次數為k時逆變電路的輸出頻率值
【權利要求】
1. 一種基于灰色關聯法的變頻恒壓供水系統控制方法，其特征在于，包括如下步驟：(O以采樣周期Ts為間隔對供水系統管網的水壓值進行采樣，將第一次采樣值標記為P(I);標記當前采樣次數為k; 定義壓力誤差e(k) = Pset-p (k);其中，e(i) |i< = (l = O ;Pset為預先設定的水壓值；p(k)為采樣次數為k時的壓力值，f (k)為采樣次數為k時逆變電路的輸出頻率值；f (i) I K = C1 =O；
令 k=1； (2)由恒壓PID控制算法求出t= kTs時刻逆變電路的輸出頻率值
2.根據權利要求1所述的基于灰色關聯法的變頻恒壓供水系統的控制方法，其特征在于，穩定恒壓供水狀態的定義為：計算M個采樣周期壓力值的平均值
【文檔編號】E03B1/00GK103485386SQ201310410410
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2013年9月10日
【發明者】李峰平, 彭志輝, 趙軍平, 周余慶, 薛偉, 胡雪林 申請人:溫州大學