基于实际管网特性的并联水泵节能运行研究.pdf
《基于实际管网特性的并联水泵节能运行研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于实际管网特性的并联水泵节能运行研究.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、38doi:10.3969/j.issn.1009-3230.2023.07.009应用能源技术2023年第7 期(总第3 0 7 期)基于实际管网特性的并联水泵节能运行研究梁云,赵晓宇,贺延壮(同方智慧能源有限责任公司,北京10 0 0 0 0)摘要:文中分析了影响实际管网特性的两个主要因素,管网最小阻力的存在导致实际水泵变频运行曲线与额定工况不相似,水泵运行台数的增减会导致管网阻抗系数改变,两者都会导致并联水泵运行调节时能耗大于理论上的相似估算值。为进行并联变频泵组节能运行优化,建立了数学模型,编写了python程序,可计算不同目标流量下水泵运行的最佳方案。结合实际案例,给出了水泵变频运行
2、下限的计算方法,仿真模拟验证了该优化方法可以计算得到不同情况下运行方案之间的能耗差异,并分析了管网最小阻力和台数不同时的运行能耗量化结果,其中水泵运行台数增减导致管网阻抗系数的改变对能耗的影响更大。该研究基于水泵运行时面临的实际问题提出的解决方案,为挖掘水泵节能潜力、提升能耗预测精度提供参考。关键词:实际管网特性;最小阻力;节能运行优化;数学模型;仿真模拟中图分类号:TK01+8Energy-saving Operation Research of Parallel Pumps Basedon Actual Pipeline CharacteristicsLIANG Yun,ZHAO Xiao
3、yu,HE Yanzhuang(Tongfang Smart Energy Co.Ltd.,Beijing 100000,China)Abstract:This paper analyzes two main factors affecting the characteristics of actual pipelinenetworks.The existence of the minimum resistance in the pipeline network causes the actualfrequency conversion operation curve of the water
4、 pump to be dissimilar to the rated condition.Changes in the number of pump units can alter the impedance coefficient of the pipeline network.Both factors can lead to energy consumption during the adjustment of parallel pump operation beinggreater than theoretically estimated values.To optimize the
5、energy-saving operation of parallelvariable-frequency pump units,a mathematical model is established,and a Python program isdeveloped to calculate the optimal operation of pumps at different target flow rates.Combiningpractical cases,the paper provides a method to calculate the lower limit of the va
6、riable-frequencypump operation and simulates and verifies that this optimization method can calculate the energyconsumption differences between different operation scenarios.The study also analyzes the quantitativeresults of energy consumption when the minimum resistance in the pipeline network and
7、changes in thenumber of pump units occur,emphasizing that the change in the impedance coefficient of the pipelinenetwork due to the increase or decrease in the number of pump units has a greater impact on energyconsumption.This research proposes solutions based on the practical problems faced during
8、 pumpoperation,providing a reference for exploring the energy-saving potential of pumps and improvingenergy consumption prediction accuracy.Key words:actual pipeline characteristics;minimum resistance;energy-saving operation optimiza-tion;mathematical model;simulation and verification收稿日期:2 0 2 3-0
9、5-100引言作者简介:梁云(19 9 6),女,研究生,工程师,从事智慧多台水泵并联运行是集中式空调水系统的典能源开发与利用研究工作。文献标志码:A文章编号:10 0 9-3 2 3 0(2 0 2 3)0 7-0 0 3 8-0 7修订日期:2 0 2 3-0 6-2 32023年第7 期(总第3 0 7 期)型形式,变频及自控技术的发展促进了变流量水系统的应用,国内外学者对此做了多方面的探讨 1-6 。在实际变频调节运行中,水泵工况点是水泵特性曲线与管网阻力特性曲线的交汇点 7 ,进行水泵频率和耗电量的估算时,通常直接利用相似定律(认为变频工作点与额定工况相似)计算,估算结果与实际电耗差
10、距较大;在自控程序中一般根据经验值对水泵变频运行下限做出限定;应用能源技术HminBHmiminA3900BnnoAnA如何在考虑实际管网特性同时挖掘水泵节能运行式为”:图1最小阻力改变对水泵调速范围、工作点的影响潜力是待解决的问题。阻抗系数S与每台水泵的阻抗系数Si关系1实际管网特性的影响因素分析1.1管网最小阻力管网阻力、水泵扬程通常用水柱高度表示,管网特性曲线方程如公式(1)所示 7 。管网中的流动阻力一部分不随流量变化,另一部分与流量的平方成正比,两部分变化规律不一致,导致水泵在进行转速调节时工况点之间不满足相似定律。H=Hmin+SQ?(1)式中,H为总阻力,m;Hmn为管网最小阻力
11、,m;Q为管网流量,m/s;S为管网阻抗系数,s/m。Hmin是管网最小阻力,ASHARE手册中称之为固定压力损失(fixed pressureloss),是不随流量变化的阻力。大多数可变流量系统在每个末端上都有单独的控制阀,以允许灵活调节,无论系统所需的流量如何,都要设定一个最小压差,以确保任何终端及其控制阀在满负荷时都能获得设计流量。在绘制系统管网特性曲线时,最小保持压差被视为固定压力损失,为系统曲线的起始基准。如图1所示,相同流量时,管网最小阻力的存在导致需要水泵提供的扬程更大,使水泵能耗增大;从管网最小阻力对水泵变频调速范围影响角度考虑,Hmm越大,水泵变频下限值越大,实际可调节频率范
12、围越小。1.2水泵台数改变在空调水系统中,通常采用多台水泵并联方式变频运行。当管网中有多台水泵并联时,管网(2)并联支路间的流量比值与阻抗之间的关系为:Q1:Q2:Q;=一启、停泵瞬间管网的压力工况有较大波动,如图2 所示,水泵开启台数增加时,管网特性曲线变缓,管网阻抗系数S减小;水泵台数减少时,管网特性曲线变陡,管网阻抗系数S增大。HA1台水泵开启时管网特性曲线HM1台水泵H.min图2 并联水泵台数变化导致水泵工作点改变2并联变频泵组运行优化问题的建模2.1水泵特性水泵的基本特性参数主要有转速n、流量Q、扬程H、功率P、效率。水泵的扬程(全压)一流量曲线和效率一流量近似于抛物线,工程上通常
13、(3)2台水泵开启时管网特性曲线2台水泵40采用二次回归方程即可满足精度要求,表达式为:2H=ao+ainonon=bo+br+bn式中,Q为泵组工作点的流量;ovi、2 为单台水泵额定转速下扬程流量特性曲线0、1、2 次项系数;no为水泵额定转速;ni为泵组当前转速;为泵组当前的效率,bo、b 1、b 2 为单台水泵额定转速下效率流量特性曲线0、1、2 次项系数。并联水泵组中各水泵的扬程相同,总流量等于各水泵流量之和。H并联=H,=H,=.=H.Q并联=Q1+Q2+.+Qn2.2管网阻力特性管网阻抗系数可用下式计算:8(+Z)S=式中,入为摩擦阻力系数;为局部阻力系数;l为管道长度;d为管道
14、内径 7 。2.3并联变频泵组运行优化问题对于空调水系统中的并联变频泵组,在某一目标流量下可能有多种运行方案,即管网特性曲线会与多条不同台数、频率的水泵特性曲线相交。不同的运行方案,水泵的运行效率、能耗等也不同,以节能为目标的运行方案即转化为电耗最小的极值问题。基于变频并联水泵组特性与管网阻力特性,水力工作点需要满足目标流量和目标扬程的要求,构建泵组运行方案能耗极值问题(即多约束条件寻优)的数学模型。已知条件:水泵性能曲线、台数、工作区间、管网阻抗系数、最小阻力、流量。求解水泵的开启台数、频率、效率、扬程、能耗。泵组运行工作点下最优运行方案的数学模型如下:(1)目标函数求解泵组输人功率最小、水
15、泵工况点对应的水泵开启台数、频率。应用能源技术(2)约束条件()Q1+a2Q.2条件1:各台水泵流量之和大于等于目标总(4)流量。no2QI22023年第7 期(总第3 0 7 期)(5)条件2:各台水泵扬程大于等于目标扬程。条件3:各台水泵的流量满足最大流量、最小流量的要求。条件4:各台水泵的频率满足最大频率、最小频率的要求。条件5:水泵开启的台数小于等于水泵的配置台数。要想使泵组总功率最小,泵组的效率需取得最大值。文献 10 中提及的变频器的效率和电(6)机的效率对于整个系统的电耗影响可以忽略,可(7)将其视作常量,故最终问题转化如何在约束条件下,求得水泵的启停台数、流量分配关系,使优化目
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 实际 管网 特性 并联 水泵 节能 运行 研究
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。