CN103422539B - 基于网络大闭环控制***的二次供水加压泵站节能方法 - Google Patents

基于网络大闭环控制***的二次供水加压泵站节能方法 Download PDF

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Abstract

一种基于网络大闭环控制***的二次供水加压泵站节能方法，属于信息技术领域。该方法通过合理地选择供水区域压力不利点作为闭环控制的反馈，并且考虑***冗余，选择三个不利点，其中一个参与闭环控制反馈，两外两个作为辅助监测，当不利点压力值低于压力控制值，且超过某一设定阈值时，需要重新选择不利点参与闭环控制。当无线网络故障，数据丢失时，也需要重新选择不利点参与闭环控制。整个闭环控制算法采用PID算法。利用该方法，用户能够对二次供水加压泵站进行节能改造，获得较大的经济效益。

Description

基于网络大闭环控制***的二次供水加压泵站节能方法
技术领域
本发明属于信息技术领域，涉及一种基于网络大闭环控制***的二次供水加压泵站节能方法。
背景技术
能源是发展国民经济，改善人类生活水平的重要物质基础。二次供水加压泵站是供水***中的用电大户，降低二次加压泵站的电耗是供水企业追求的目标之一。近年来供水企业在二次供水加压泵站节能、提高泵站效率方面已取得了较好的成果。但由于供水泵站量大、面广、发展速度快，在泵站的规划设计、运行管理等方面还不同程度地存在不合理现象，致使二次供水加压泵站的效率偏低，这不仅浪费了能源，而且还增加了供水企业的负担。
在工程设计中，水泵的型号都是根据工程中最不利工况选定的，即按最大设计流量和扬程选定的。而在***实际运行时，用户用水量往往都是随机变化的，在绝大多数时间里其流量都小于最大流量。同时泵站经常采用泵站出口定压调速，只能节省由水量变化引起的水泵剩余扬程，它不包含管网阻力下降而产生的剩余扬程，按离心泵的性能曲线特征，随着水泵出水量的调小，其扬程都不同程度的提高，所以供水泵常处于扬程过剩状态下工作，这部分过剩扬程就造成不必要的能量浪费。这样就会导致在夜间，用户用水量急剧减少，供水管网压力升高，造成爆管和损坏用户用水器具的现象，同时由于管网压力过大也增加了管网的漏损，浪费了大量水源。
发明内容
本发明提供了一种基于网络大闭环控制***的二次供水加压泵站节能方法，该方法通过合理地选择供水区域压力不利点作为闭环控制的反馈，并且考虑***冗余，选择三个不利点，其中一个参与闭环控制反馈，两外两个作为辅助监测，当不利点压力值低于压力控制值，且超过某一设定阈值时，需要重新选择不利点参与闭环控制。当无线网络故障，数据丢失时，也需要重新选择不利点参与闭环控制。整个闭环控制算法采用PID算法。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于网络大闭环控制***的二次供水加压泵站节能方法，该基于网络大闭环控制***包括泵站监控***、变频控制器、变频水泵、压力变送器和远传装置，泵站监控***通过压力变送器与远传装置连接；内容如下：
（1）在变频水泵设置三个压力的最不利点，使用无线远传装置采集三个压力最不利点的监测值，作为闭环控制***的反馈。确定压力最不利点的原则为：远离加压泵站的主干管网末端和或供水区域主干管网高处，同时要考虑满足用户用水的需求。考虑到无线传输方式的可靠性，应该对反馈进行适当的冗余。用水高峰时段三个不利点压力值应基本一致，三个点位置应分散于泵站供水区域中。
（2）通过对三个不利点在用水高峰时的压力值进行比较，确定不利点的压力控制值，该值选择等于或大于不利点在用水高峰时的压力值，并且选择其中一个不利点作为整个闭环的反馈，***同时监测其它两个不利点的压力变化，确保这两个点的压力值在控制值之上。监控***中设置一个阈值，当出现压力控制值减去不利点压力值大于这一阈值时，重新选择压力较小的不利点参与闭环控制，压力控制值不变。当前一个参与闭环控制的不利点由于无线传输故障，数据丢失时，也需要重新选择参与闭环控制的不利点，选择方法同上。
假设当前不利点有三个：X1、X2、X3，不利点转换阈值为△，不利点压力控制值为X；如果当前参与控制的不利点为X1，当下次反馈的时候，X的值–X2的值≧△时，参与控制的不利点才转为X2，否则仍为X1。
整个闭环压力控制算法采用PID控制算法。考虑到供水安全，当闭环控制失效时，即反馈在规定时间内长时间无法获得时，控制方式切换到出口恒压控制方式，以保证安全供水。
附图说明
附图是基于网络大闭环控制***的结构示意图。
具体实施方式
现以某泵站为例进行说明。该泵站是区域性加压泵站，水泵功率45KW，平均日供水约2000立方米。泵站采用无负压变频给水设备，改造之前采用泵站出口恒压控制。具体实施过程如下：
⑴泵站供水区域压力不利点的选择
通过理论选择不利点，后经过实际测试，确定了三处压力不利点作为闭环***的反馈输入，分别是孟泰小学、立山园林、久华卤鸡，孟泰小学的压力变化范围为0.14Mpa至0.17Mpa，立山园林的压力变化范围为0.142Mpa至0.18Mpa，久华卤鸡的压力变化范围为0.141Mpa至0.16Mpa。
⑵安装基于网络的大闭环控制的核心软件***-泵站监控***，设定不利点转换差值为0.005Mpa，不利点压力控制值为0.145Mpa。
⑶安装无线远传装置，这里使用RDS800，把不利点压力通过无线远传方式上传到泵站监控***，上传间隔设置为1分钟。
⑷泵站监控***和变频控制器之间一般使用有线网络，这样能增加控制部分的可靠性。
⑸整个***进行调试运行。
表1***实施前后的节电效果
月份 实施前一个月 实施后一个月 节电率
用水量(m3) 48797 42391
用电量(kw·h) 9000 6000
水电比(kw·h/m3) 0.18 0.14 22.2%
另外，改造前夜间最小流量为32.928立方米/小时，改造后夜间最小流量为29.269立方米/小时，节水：32.928-29.269=3.659立方米/小时。
由上可知，通过该发明方法的实施，二次供水加压泵站节能效果较为明显，具体表现在节电22.2%，节水3.659立方米/小时，同时管网的整体运行压力得到了下降，在保证用户用水需求的情况下，降低了爆管事故发生的几率，从而保障安全供水。

Claims (1)

1.一种基于网络大闭环控制***的二次供水加压泵站节能方法，其特征在于，该基于网络大闭环控制***包括泵站监控***、变频控制器、变频水泵、压力变送器和远传装置，泵站监控***通过压力变送器与远传装置连接；具体过程如下：
（1）在变频水泵设置三个压力的最不利点，使用无线远传装置采集三个压力最不利点的监测值，作为闭环控制***的反馈；确定压力最不利点的原则为：远离加压泵站的主干管网末端和或供水区域主干管网高处，同时要考虑满足用户用水的需求；
（2）通过对三个不利点在用水高峰时的压力值进行比较，确定不利点的压力控制值，该值选择等于或大于不利点在用水高峰时的压力值，并且选择其中一个不利点作为整个闭环的反馈，***同时监测其它两个不利点的压力变化，确保这两个点的压力值在控制值之上；监控***中设置一个阈值，当出现压力控制值减去不利点压力值大于这一阈值时，重新选择压力较小的不利点参与闭环控制，压力控制值不变；当前一个参与闭环控制的不利点由于无线传输故障，数据丢失时，也需要重新选择参与闭环控制的不利点；整个闭环控制算法采用PID算法。
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