CN103244396A - 二次供水全流量高效并联泵组的确定及运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次供水全流量高效并联泵组的确定及运行控制方法，包括并联泵组的确定方法和并联泵组的运行控制方法；并联泵组的确定方法包括以下步骤：一）根据供水***的最高日平均流量和参照设计用水压力确定的扬程确定一台变频泵；二）根据方程组确定n₁台小工频泵和n₂台大工频泵；并联泵组的运行控制方法：根据当前用水量，通过小工频泵和大工频泵的渐次切换来实现变频泵在高效范围内运行。本发明科学地确定了变频泵的型号和各工频泵的型号及台数，并提出了泵组切换的控制点，设备大小恰当适宜，具有可靠的供水安全性，能够满足***供水全时流量高效的要求，达到变频节能降耗的目的，同时还可以为泵组控制的自动化设计提供参考意见。

Description

二次供水全流量高效并联泵组的确定及运行控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于二次供水的并联泵组，特别是涉及一种二次供水全流量高效并联泵组的确定及运行控制方法。

背景技术

目前在高层建筑二次供水领域内，多采用变频调速供水方式，早期变频调速供水产品由同一型号泵组成，其中一台泵变频，其余泵工频。流量较小时，一台泵调速运行，随着流量的增加，工频泵逐步投入运行。此类设备的缺点在于水泵一天工作在高效范围内的时长短，而且小流量工况时，水泵效率会降到30%以下，因而不仅会造成能源的浪费而且会缩短水泵的使用寿命。随着时代的进步，变频调速泵组由单一型号向多种型号发展，出现大泵配小泵的改进型变频调速供水设备。改进型设备往往因选用的变频调速泵型号过多造成实际运行切换繁琐或者变频调速泵型号不适宜，在整个设计秒流量范围内会出现多段低效运行区，使得变频调速节能效果得不到良好体现。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种二次供水全流量高效并联泵组的确定及运行控制方法，采用该方法的二次供水并联泵组具有可靠的供水安全性，能够满足***供水全时流量高效的要求，达到变频节能降耗的目的，同时还可以为泵组控制的自动化设计提供参考意见。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种二次供水全流量高效并联泵组的确定及运行控制方法，包括并联泵组的确定方法和并联泵组的运行控制方法；所述并联泵组的确定方法包括以下步骤：

一）根据供水***的最高日平均流量和参照设计用水压力确定的扬程确定一台变频泵；

二）根据以下方程组确定n₁台小工频泵和n₂台大工频泵：

式中：q₁—变频泵高效工作范围最左端流量（m³/h）；

q₂—变频泵高效工作范围最右端流量（m³/h）；

Q_a—小工频泵额定流量（m³/h）；

Q_b—大工频泵额定流量（m³/h）；

n₁—小工频泵台数；

n₂—大工频泵台数；

q_设计—设计秒流量；

所述并联泵组的运行控制方法：根据当前用水量，通过小工频泵和大工频泵的渐次切换来实现变频泵在高效范围内运行，切换点按照以下公式确定：

Q_当前＝AQ_a+BQ_b+q₁,0≤A≤n₁,0≤B≤n₂-1

式中：Q_当前—当前用水流量（m³/h）；

A—为切换小工频泵的台数；

B—为切换大工频泵的台数；

在设计秒流量范围内，当当前用水流量满足上述公式的组合时，泵组应进行切换。

本发明具有的优点和积极效果是：利用变频泵工作原理，结合实际用水量在高日平均时所占比重大的特点，科学地确定了变频泵的型号和各工频泵的型号及台数，并提出了泵组切换的控制点，设备大小恰当适宜，具有可靠的供水安全性，能够满足***供水全时流量高效的要求，达到变频节能降耗的目的，同时还可以为泵组控制的自动化设计提供参考意见。

附图说明

图1为应用本发明的供水***的模型示意图；

图2为应用本发明的供水***的流量变化示意图；

图3为应用本发明运行控制部分的方框图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

一种二次供水全流量高效并联泵组的确定及运行控制方法，包括并联泵组的确定方法和并联泵组的运行控制方法；

所述并联泵组的确定方法包括以下步骤：

一）根据供水***的最高日平均流量和参照设计用水压力确定的扬程确定一台变频泵的型号；最高日平均流量根据住宅类别和卫生器具设置标准，结合最高日用水定额，可求解，最高日平均流量的求解采用现有技术，在此不再赘述。

二）根据以下方程组确定n₁台小工频泵和n₂台大工频泵：

式中：q₁—变频泵高效工作范围最左端流量（m³/h）；

q₂—变频泵高效工作范围最右端流量（m³/h）；

Q_a—小工频泵额定流量（m³/h）；

Q_b—大工频泵额定流量（m³/h）；

n₁—小工频泵台数；

n₂—大工频泵台数；

q_设计—设计秒流量；

由所述变频泵的型号确定变频泵高效工作范围最左端流量q₁和最右端流量q₂，并根据住宅类别和卫生器具设置标准求解设计秒流量q_设计，再根据上述公式求解大、小工频泵的型号及台数。

所述并联泵组的运行控制方法：根据当前用水量，通过小工频泵和大工频泵的渐次切换来实现变频泵在高效范围内运行，切换点按照以下公式确定：

Q_当前＝AQ_a+BQ_b+q₁,0≤A≤n₁,0≤B≤n₂-1                  （2）

式中：Q_当前—当前用水流量（m³/h）；

A—为切换小工频泵的台数；

B—为切换大工频泵的台数；

在设计秒流量范围内，当当前用水流量满足上述公式的组合时，泵组应进行切换。

小流量时变频泵投入运行，随着流量的增加，一台小工频泵投入运行，流量继续增加，第二台小工频泵投入运行，当流量超过一定值时，小工频泵全部停运，一台大工频泵投入运行，流量若继续增加，一台小工频泵重新投入运行，以此类推，多台工频泵渐次切换，全部大工频泵和变频泵并联运行时能够满足设计秒流量的要求。整个运行过程中，变频泵均在高效范围内运转。

本发明的应用实例：

请参阅图1，按照《建筑给水排水设计规范》，根据住宅类别、卫生器具设置标准，结合最高日用水定额，求解某二次供水***的设计秒流量q_设计为27.7L/s（100m³/h），高日平均流量Q_平均为13m³/h，供水***恒压值H为70m，从满足供水压力出发，变频泵q₁为6m³/h，q₂为16m³/h。将q_设计、q₁、q₂代入公式（1）中求解，即：

$\left\{\begin{array}{c}\frac{1}{2}(16-6)\≤Q_a\≤16-6\\ (n_1-1)Q_a+16\≤Q_b+6\≤n_1{Q}_a+16\\ (n_2-1)Q_b+16\≥100\\ 0\≤n_1\≤\mathrm{4,0}\≤n_2\≤4\end{array}\right.$

得：Q_a=10m³/h；Q_b=28m³/h；n₁=2；n₂=4，各泵的扬程参照设计用水压力H为70m确定。在本实施例中，供水***选用一台变频泵1，两台同型号小工频泵2、3，四台同型号大工频泵4、5、6、7，其中大工频泵7为备用泵，上述供水***是一种变频调速恒压供水***，***工作时，泵组从水池8抽水向用户14供水，压力传感器9连续采集泵组出水压力，并将压力信号反馈至控制柜10中的智能控制器11，如果实际压力与设定压力不符，智能控制器11根据压力变化值发出指令，控制变频器12和工频泵控制器13工作，从而控制变频泵1与小工频泵2、3、大工频泵4、5、6、7相互切换来使***管网内压力保持在压力设定值。

请参阅图2，泵组的运行控制方法：

图2为上述二次供水***流量变化示意图，从0到q_设计，各流量都可能出现，通过单一变频泵与各种工频泵的组合控制实现全时流量的高效运行，图2中每行的两数间的流量范围为泵组高效工作段，其中工频泵在额定流量下运行，变频泵在高效工作范围流量内运行。结合公式（2），A、B取值组合情况可能为：①A=0，B=0；②A=1，B=0；③A=2，B=0；④A=0，B=1；⑤A=1，B=1；⑥A=2，B=1；⑦A=0，B=2；⑧A=1，B=2；⑨A=2，B=2；⑩A=0，B=3。流量沿着图2所示变化，而且Q_当前为方框内所示流量时，泵组进行切换，具体切换过程请参阅图3。

请参阅图3，在本实施例中，从变频泵启动开始到实现设计秒流量，供水***泵组切换10次。变频泵一直处于工作状态，不停运。

①零流量以及接近零流量时变频泵启动；

②流量增加，一台小工频泵投入运行；

③流量继续增加，两台小工频泵投入运行；

④流量继续增加，一台大工频泵投入运行，两台小工频泵停运；

⑤流量继续增加，一台大工频泵，一台小工频泵投入运行；

⑥流量继续增加，一台大工频泵，两台小工频泵投入运行；

⑦流量继续增加，两台大工频泵投入运行，两台小工频泵停运；

⑧流量继续增加，两台大工频泵，一台小工频泵投入运行；

⑨流量继续增加，两台大工频泵，两台小工频泵投入运行；

⑩流量继续增加，三台大工频泵投入运行，两台小工频泵停运。

上述10步之间是一个可逆过程，可以根据实际工况进行调整。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种二次供水全流量高效并联泵组的确定及运行控制方法，其特征在于，包括并联泵组的确定方法和并联泵组的运行控制方法；

所述并联泵组的确定方法包括以下步骤：

一）根据供水***的最高日平均流量和参照设计用水压力确定的扬程确定一台变频泵；

二）根据以下方程组确定n₁台小工频泵和n₂台大工频泵：

式中：q₁—变频泵高效工作范围最左端流量（m³/h）；

q₂—变频泵高效工作范围最右端流量（m³/h）；

Q_a—小工频泵额定流量（m³/h）；

Q_b—大工频泵额定流量（m³/h）；

n₁—小工频泵台数；

n₂—大工频泵台数；

q_设计—设计秒流量；

所述并联泵组的运行控制方法：根据当前用水量，通过小工频泵和大工频泵的渐次切换来实现变频泵在高效范围内运行，切换点按照以下公式确定：

Q_当前＝AQ_a+BQ_b+q₁,0≤A≤n₁,0≤B≤n₂-1

式中：Q_当前—当前用水流量（m³/h）；

A—为切换小工频泵的台数；

B—为切换大工频泵的台数；

在设计秒流量范围内，当当前用水流量满足上述公式的组合时，泵组应进行切换。

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