一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法与流程

本申请涉及泵组调度的，尤其是涉及一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法。

背景技术：

1、泵组是城市正常运行的重要组成部分，随着城市规模和建筑用水需求量的不断增大，如何在已有的供水泵组中实现更优的能耗表现愈发重要。目前，已有通识证明相同型号泵组以等转速运行时能耗最优，但鲜有研究对何时调整泵组数量进行研究，大部分的操控方法为一台泵组达到最大工作频率时再投入第二台泵，智能算法和机械自动化的不断发展为该种操控方法提供了进步空间。

2、已有的供水泵组操作方法存在以下缺点：1、传统的并联泵组操作方法采用手动或单变频的控制方法，自动化水平低；2、常用的变频恒压调控方法采用固定的阀门开度控制策略，造成了不必要的压力浪费；3、由于控制方法的复杂性，调度方法难以植入到硬件设备互联相关组件进行协同工作，且执行效率低。

技术实现思路

1、为了克服当前并联泵组系统运行中的不足，具有调控速度快，可靠性高的特点，本申请提供一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法。

2、本申请提供的一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法采用如下的技术方案：

3、一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法，包括如下步骤：

4、步骤s100，调节变频器的调速比k和阀门开度l，以获取不同阀门开度l下的流量q、扬程h和轴功率p的测试样本数据；

5、步骤s200，绘制并拟合不同调速比k下的阀门开度-轴功率图，通过非线性回归得到p(l，k)关系；

6、步骤s300，建立以能耗最低为目标的泵阀调度模型；

7、步骤s400，根据离心泵系统约束改进人工蜂群算法；

8、步骤s500，将基于改进人工蜂群算法的泵阀调度模型植入离心泵系统的上位机中，并基于实时测量数据实现离心泵系统的泵阀联合调控。

9、优选的，通过调节变频器的输出频率以调节变频器的调速比k，调速比k＝输出频率/50。

10、优选的，在步骤s100中，获取不同阀门开度l下的流量q、扬程h和轴功率p的测试样本数据后，对采集的测试样本数据进行数据合理性筛选与剔除预处理，并多次重复实验得到最终的测试样本数据。

11、优选的，在步骤s200中，绘制并拟合不同调速比k下的阀门开度-轴功率图，通过非线性回归得到p(l，k)关系，还包括如下步骤：

12、步骤s210，以阀门开度l为横坐标，轴功率p为纵坐标，绘制不同调速比k下的阀门开度-轴功率图；

13、步骤s220，基于流量-轴功率特性方程和阀门开度-流量特性方程，将不同调速比k下的阀门开度-轴功率关系下以通过非线性回归得到阀门开度-轴功率方程

14、p(l，k)＝c0·(qmax·rl-1)2+c1·(qmax·rl-1)·k+c2·k2；

15、其中，流量-轴功率特性方程如下：

16、p＝c0·q2+c1·q·k+c2·k2；

17、流量-轴功率特性方程中p为轴功率，q为流量，k为调速比，c0、c1和c2为拟合系数；

18、其中，阀门开度-流量特性方程如下：

19、q＝qmax·rl-1；

20、阀门开度-流量特性方程中qmax为阀门所能调节的最大流量，r为阀门可调比，l为阀门开度。

21、优选的，在步骤s300中，

22、将需求流量qr和需求扬程hr为已知离心泵系统条件，利用阀门开度l和调速比k为决定变量，建立泵阀调度模型；

23、泵阀调度模型的公式如下：

24、

25、其中，n为泵序号；m为泵总台数；qr和hr为需求流量和需求扬程；qn为泵n的流量；kn为泵n的调速比。

26、优选的，在步骤s400中，包括如下步骤：

27、步骤s410，根据离心泵系统约束改进人工蜂群算法，优化初始种群分布和个体生成方式，采用拉丁超立方种群初始化方法优化初始种群分布，拉丁超立方种群初始化方法的公式如下：

28、xij＝ubi+rand(0,1)·δxi+(i-1)·δxi；

29、

30、其中：xij为第i个个体在第j维的参数值，也称蜜源，i为算法初始种群中个体的序号，j为优化参数维度的序号；ubi和lbi为每个参数的上下限；t为拉丁超立方方法划分的子区间数量；δxi为参数i子区间的长度；

31、步骤s420，对个体生成方式采取等概选择原搜索方式与精英引导搜索方式的方法；

32、原搜索方式的方程为：

33、

34、精英引导搜索方式的方程为：

35、

36、其中：为第i个个体在第j维产生的新参数值，也称新蜜源；a为加速度系数，通常为1；为[-1，1]均匀分布的随机数；w为异于i的参数；xbj为第j维的最优蜜源。

37、优选的，在步骤s500中，包括如下步骤：

38、步骤s510,将基于改进人工蜂群算法的泵阀调度模型植入离心泵系统的上位机中；

39、步骤s520，实时采集管网末端的需求流量qr和需求扬程hr，作为泵阀调度模型的输入；

40、步骤s530，将阀门开度l和调速比k作为改进人工蜂群算法中个体的两个参数，功率ptot作为改进人工蜂群算法的寻优目标；

41、步骤s540，在改进人工蜂群算法收敛或达到预定迭代次数时，选出适应度值最低的个体作为最优解，该最优解为泵阀调度模型中功率ptot最低的阀门开度l和调速比k；

42、步骤s550，将经过改进人工蜂群算法优化计算得到的阀门开度l和调速比k应用到离心泵系统中进行调控。

43、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

44、1、本申请以阀门开度作为自变量，克服了传统方法利用流量作为自变量的间接性，泵阀联合调控增加了离心泵系统的直接可调控性；

45、2、本申请将改进人工蜂群算法和泵阀调度模型植入离心泵系统的上位机中进行计算与控制，实现离心泵系统运行状态的实时检测与泵阀联合精准调控，调控速度快，可靠性高。

技术特征：

1.一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法，其特征在于，通过调节变频器的输出频率以调节变频器的调速比k，调速比k＝输出频率/50。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法，其特征在于，在步骤s100中，获取不同阀门开度l下的流量q、扬程h和轴功率p的测试样本数据后，对采集的测试样本数据进行数据合理性筛选与剔除预处理，并多次重复实验得到最终的测试样本数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法，其特征在于，在步骤s200中，绘制并拟合不同调速比k下的阀门开度-轴功率图，通过非线性回归得到p(l，k)关系，还包括如下步骤：

5.根据权利要求1所述的一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法，其特征在于，在步骤s300中，

6.根据权利要求5所述的一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法，其特征在于，在步骤s400中，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法，其特征在于，在步骤s500中，包括如下步骤：

技术总结本申请涉及一种基于改进人工蜂群算法的泵阀联合泵组调度方法，包括如下步骤：步骤S100，调节变频器的调速比k和阀门开度L，以获取不同阀门开度L下的流量Q、扬程H和轴功率P的测试样本数据；步骤S200，绘制并拟合不同调速比k下的阀门开度‑轴功率图，通过非线性回归得到P(L，k)关系；步骤S300，建立以能耗最低为目标的泵阀调度模型；步骤S400，根据离心泵系统约束改进人工蜂群算法；步骤S500，将基于改进人工蜂群算法的泵阀调度模型植入离心泵系统的上位机中，并基于实时测量数据实现离心泵系统的泵阀联合调控。本申请实现离心泵系统运行状态的实时检测与泵阀联合精准调控，调控速度快，可靠性高。技术研发人员：徐茂森,楼其锋,林荣,颜林茜,颜成刚,徐婧受保护的技术使用者：利欧集团浙江泵业有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18