一种离心泵模组及其变频运行调节方法与流程

本发明涉及离心泵运行调节领域，具体涉及一种离心泵模组及其变频运行调节方法。

背景技术：

1、离心泵模组通常将泵体、驱动电机和控制系统集成，广泛应用于供水、排水、热力循环等多个领域，传统的离心泵系统在运行过程中存在效率和性能较低的问题，难以适应复杂多变的使用环境和工况要求，目前主要采用变频运行调节方法，通过调整离心泵的工作频率来控制离心泵的转速，从而实现对流量的控制，提高离心泵模组的运行效率。

2、相关技术中，在离心泵工作过程中，通过固定参数的pid控制器输出控制信号到变频器，通过变频器控制离心泵的工作频率和转速，以达到对水流量的需求，但由于水流量容易受到管道水压等外界因素的影响，导致管道内的水流量不稳定，进而导致通过使用固定参数的pid控制器输出信号来控制变频器，无法精准调节离心泵的工作运行频率，降低离心泵的运行性能。

技术实现思路

1、为了解决通过使用固定参数的pid控制器输出信号来控制变频器，无法精准调节离心泵的工作运行频率，降低离心泵的运行性能的技术问题，本发明的目的在于提供一种离心泵模组及其变频运行调节方法，所采用的技术方案具体如下：

2、本发明提出了一种离心泵模组变频运行调节方法，所述方法包括：

3、获取离心泵在预设时间段内每个时刻的泵轴的转速数据、出水管道的流量数据，以及入水管道和出水管道的压力数据；

4、对相同时刻的所述转速数据和所述流量数据所组成的数据点进行拟合，获得每个转速数据的拟合流量数据；将任意一个时刻作为目标时刻，根据目标时刻的所述流量数据和目标时刻的转速数据的所述拟合流量数据之间的差异，获得目标时刻的流量偏差；根据目标时刻的预设时域内的入水管道的各时刻的所述压力数据的波动，以及目标时刻的入水管道和出水管道之间所述压力数据的差异，获得目标时刻的压力波动程度；

5、根据各时刻的所述流量偏差和所述压力波动程度的差异，以及各时刻的所述流量数据和所述压力数据的相关性，获得离心泵的压力波动制约系数；基于所述压力波动制约系数，对离心泵的pid控制器进行优化，获得优化pid控制器；

6、基于离心泵的所述优化pid控制器和变频器，对离心泵的运行频率进行调节。

7、进一步地，所述获得目标时刻的流量偏差包括：

8、将目标时刻的所述流量数据和目标时刻的转速数据的所述拟合流量数据的差值的绝对值，作为目标时刻的流量偏差。

9、进一步地，所述获得目标时刻的压力波动程度包括：

10、根据目标时刻的预设时域内的入水管道的各时刻的所述压力数据的差异，获得目标时刻的局部压力波动参数；

11、将目标时刻的入水管道和出水管道之间所述压力数据的差值的绝对值，作为目标时刻的压力差；

12、将目标时刻的所述压力差和所述局部压力波动参数的乘积值，作为目标时刻的压力波动程度。

13、进一步地，所述根据目标时刻的预设时域内的入水管道的各时刻的所述压力数据的差异，获得目标时刻的局部压力波动参数包括：

14、将目标时刻的预设时域内的入水管道的所有时刻的所述压力数据的方差，作为目标时刻的局部压力波动参数。

15、进一步地，所述获得离心泵的压力波动制约系数包括：

16、将所有时刻的所述流量偏差组成的时序序列，作为离心泵的第一向量；将所有时刻的所述压力波动程度组成的时序序列，作为离心泵的第二向量；将所述第一向量和所述第二向量之间的余弦相似度的绝对值，作为离心泵的相似度参数；

17、将所有时刻的所述流量数据组成的时序序列，作为流量数据序列，将所有时刻的入水管道的所述压力数据组成的时序序列，作为压力数据序列，将所述流量数据序列和所述压力数据序列之间的皮尔逊相关系数的绝对值，作为离心泵的相关性参数；

18、将所述相关性参数和所述相似度参数的乘积值，作为离心泵的压力波动制约系数。

19、进一步地，所述获得优化pid控制器包括：

20、利用离心泵的所述压力波动制约系数，对粒子群优化算法所使用的原始目标函数进行调整，获得粒子群优化算法的调整目标函数；

21、利用使用所述调整目标函数的粒子群优化算法，对离心泵的pid控制器的pid参数组合进行优化，获得pid控制器的最优pid参数组合；

22、将使用所述最优pid参数组合的pid控制器，作为优化pid控制器。

23、进一步地，所述利用离心泵的所述压力波动制约系数，对粒子群优化算法所使用的原始目标函数进行调整，获得粒子群优化算法的调整目标函数包括：

24、将粒子群优化算法所使用的原始目标函数与离心泵的所述压力波动制约系数相加，获得粒子群优化算法的调整目标函数。

25、进一步地，所述基于离心泵的所述优化pid控制器和变频器，对离心泵的运行频率进行调节包括：

26、利用所述优化pid控制器向所述变频器输出控制信号，并通过变频器对离心泵的运行频率进行调节。

27、进一步地，所述获得每个转速数据的拟合流量数据包括：

28、将相同时刻的所述转速数据和所述流量数据所组成的数据点映射到二维坐标系中，并使用最小二乘法对二维坐标系中的各数据点进行拟合，获得拟合函数，其中，二维坐标系的横轴表示转速数据，纵轴表示流量数据；

29、将每个转速数据输入至所述拟合函数中，获得每个转速数据的拟合流量数据。

30、本发明还提出了一种离心泵模组，包括变频器，所述离心泵模组还包括用于控制所述变频器的变频控制模块、用于分别对离心泵的入水管道和出水管道进行压力数据采集的压力传感器、用于对离心泵的出水管道进行流量数据采集的流量传感器以及用于对离心泵的泵轴进行转速数据采集的转速传感器，所述变频控制模块采样连接所述压力传感器和流量传感器以及转速传感器，以获取压力数据和流量数据以及转速数据，并对所述压力数据和流量数据以及转速数据进行处理，以实现任意一项一种离心泵模组变频运行调节方法的步骤。

31、本发明具有如下有益效果：

32、本发明考虑到通过使用固定参数的pid控制器输出信号来控制变频器，无法精准调节离心泵的工作运行频率，从而降低离心泵的运行性能，首先获取离心泵在预设时间段内每个时刻的泵轴的转速数据、出水管道的流量数据，以及入水管道和出水管道的压力数据，后续可对各种数据进行综合分析，实现对离心泵工作运行频率的调节，提高其运行性能，考虑到在理想情况下，离心泵在特定转速下对应一个特定的流量大小，为该转速下所期望的流量，但在管道内水压不稳定这种干扰因素的影响下，导致管道内的水流量同样不稳定，进而导致在特定转速下的实际流量与所期望的流量有所偏差，因此首先对相同时刻的转速数据和流量数据所组成的数据点进行拟合，获得每个转速数据的拟合流量数据，认为拟合流量数据即为转速数据所期望的流量数据，进而通过流量偏差反映在目标时刻的转速数据下，实际流量与期望流量之间的偏差，考虑到造成管道内流量不稳定的主要因素为管道内压力的不稳定，因此本发明对入水管道在目标时刻的局部的压力数据的波动情况进行分析，并结合入水管道和出水管道在目标时刻的压力数据差异，通过压力波动程度反映离心泵管道在目标时刻的压力波动情况，进而通过获取的压力波动制约系数反映管道内压力对流量的影响和制约作用，进一步通过压力波动制约系数，实现将管道的压力因素加入pid控制器的优化过程中，提高pid控制器的优化效果，从而能够精准调节离心泵的工作运行频率，降低管道压力变化对流量的干扰，提高离心泵的运行性能。