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离心泵系统节能优化策略

[编辑:威斯尼斯人5158cc][来源:www.nanfpump.com] [时间:2015-09-07]

    离心泵作为重要的能量转换装置和流体输送设备,耗电量巨大,其节能工作一直备受重视。东莞威斯尼斯人5158cc据悉,近年来,节能观念已由传统只降低能耗的狭义节能观念,转变为包括环境保护、节材、提高泵机组可靠性等多因素的广义节能观念。工作重点也从提高离心泵设计效率转为提高离心泵系统的运行效率,通过优化运行来实现离心泵系统节能的研究已成为发展趋势和热点。因此,可采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法对离心泵系统优化运行策略进行深入研究,东莞威斯尼斯人5158cc认识到主要研究工作和创新点有:
    1.针对传统离心泵运行机理分析只适用于完整系统特性已知的情况,而对完整特性不可知的复杂系统缺乏分析方法的现状,将离心泵系统中某节点上游不变或明确的部分与该节点下游不确定的部分分开,对明确部分的分析仍采用传统分析方法,而对不确定的部分采用节点需求压能的分析方法,建立了复杂离心泵系统运行机理分析方法。
    2.对离心泵系统中求解最小能耗运行线的方法进行了研究,在水泵运行机理分析的基础上,绘制出离心泵系统能量利用流程图,并根据系统的能量需求情况,对离心泵系统进行了分类,针对各类系统分别建立了最小需求能耗运行控制线的数学模型。
    3.对离心泵系统能量供需平衡实现策略进行了研究,发现用水需求规律是系统能否按最小需求运行的关键,需求规律确定的系统可完全采用最小能耗运行线为运行控制线,而用水规律不确定系统只能接近最小需求线,并且运行策略的制定与部分系统特性有关。
    4.针对用水规律不确定系统无法按最小需求控制线运行的问题,通过理论和试验方法对需求规律不确定供水系统进行了运行机理的分析,发现可将系统中某上游的系统特性不变或能明确的节点作为控压点,并以此来制定供给策略。同时在能够直接控制该点状态的系统中建立分流量段变压供给策略,即将流量区域划分为几个流量段,在不同的流量段,其设定值不同。而对无法直接控制的系统,建立线性供给策略,即按一条连接最大流量下泵的工况点和满足系统最低需求的静态水头点的直线运行。并且通过试验证明这些方法是可行的,易实现的,而且是节能的。
    5.针对传统的调度模型忽视了水泵运行过程中,由于不同工况而造成的维护费差异问题。采用泵的振动强度来评估这些差异,根据泵的振动特性,首次建立了反映水泵运行状态的目标函数,形成了新的调度模型,并将该模型应用于某离心泵系统,结果表明,新模型可以对传统模型所求得的结果进行修正,使离心泵运行在低振动状态,且维修费用也有所降低。
    6.对离心泵系统中常见的一种经济配置方式——单变频控制的大小泵搭配配置进行了研究,发现若将变频器同步切换技术引入此种配置中,则可以进一步降低能耗。因此,针对这种控制方式,首次建立了计及变频器切换的调度控制模型,通过仿真试验证明,采用该方法配置离心泵系统能够运行在更加节能的工况,具有较高的性价比。
    7.对离心泵供水系统的控制模型进行理论分析和试验研究,证明离心泵供水系统可简化为一个一阶惯性滞后模型。借助于虚拟仪器测试系统,测量了一个离心泵供水系统的阶跃响应曲线,通过MATLAB中的系统辨识工具箱,辨识出该供水系统的模型,结果表明,当调节量较小时,其过程是可用线性模型进行近似的,而调节量较大时,采用线性模型无法对其进行近似,需要使用非线性模型。通过试验数据构造出了模型的增益函数对供水过程模型进行修正,又通过仿真计算证明了修正模型能够较好地反映供水系统的特性,能够用于控制器的设计。
    8.对常规PID控制器,NCD-PID控制器,模糊PID控制器对离心泵系统的适应性进行了分析,结果证明当系统调节量较大时,常规PID不能较好地实现控制功能,而NCD-PID和模糊PID控制器却能够较好地实现控制功能,其中在控制超调和响应速度上NCD优于模糊PID,但由于NCD需要较为精确的模型,鉴于离心泵系统的精确控制模型不易获取,因此模糊PID比较适用于离心泵系统。
    9.针对离心泵系统运行控制策略与系统的配置密切相关,但传统的配置过程却较少考虑优化控制策略的情况。在对离心泵运行机理研究的基础上,建立了基于运行控制策略的离心泵系统配置可行性和经济性的数学分析方法,并将该方法应用在某离心泵系统的改造上,结果证明可以节约16%能耗,而回收期只有两年。
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