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基于初选方案进行水泵特性曲线的拟合

把根据工程实际测定出的叠压供水系统基本参数,输入到“本软件”中进行计算得出设计秒流量、设计扬程、管路系统水头损失等水泵选型的重要判定数据,并以下列标准作为依据进行水泵机组的选型。


在进行水泵机组选型时,应该尽量选择效率高的泵型,使水泵工作在高效率区域,节约电能。对于一个加压分区来说,一般采用N台水泵不宜大于4并联的工作方式,以满足不同时段的流量变化要求,其中:a台水泵在工频下运行,另(n-a)台工作在变频状态下(ca88会员登录在工频下还是变频下工作,由PIC控制切换)。


水泵选型时,常留有一定裕量。一般取设计秒流量的1.1-1.15倍,设计扬程的1.05-1.1倍。若大部分工况下水泵的运行都超出高效率区的范围或变频泵的调速率低于75%,就应该考虑更换泵型,以达到真正节能节电的目的。根据数据和标准从水泵产品数据库中选出若干种符合要求的水泵机组作为初选方案以备选。根据判定数值和选型标准,在“本软件”的水泵产品数据库中选出合适的初步方案供操作人员选择。对初选方案进行水泵特性曲线的拟合,以查看其工作性能。拟合方法有:解析法、最小二乘法等。


解析法:用解析法拟合水泵特性曲线的关键是如何确定函数关系,水泵特性曲线是一条不规则的曲线,很难找到一个能够完美表示水泵特性曲线的方程,但是在工程设计中,通常只是使用水泵特性曲线上高效率区域这一部分,所以,如果能找到一个可以较好的拟合高效率区域的方程,也就基本可以满足工程的实际需要了。


水泵特性曲线的拟合方程式。因为是拟合成一条抛物线,所以此种方法也叫做抛物线法。但是,并不是所有的水泵的高效区域都能很好地拟合成抛物线方程的,所以在实际应用中会存在一定的误差。


最小二乘法:最小二乘法是一种数学优化的方法,它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。ca88手机版厂利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据,并使得这些求得的数据与实际数据之间误差最小。所以可以用最小二乘法来拟合水泵特性曲线。


两种算法比较可以看出:解析法的适用范围(仅高效区域)比较小,随机选取的数值计算得出的特性曲线方程,误差比较大,对水泵的选型乃至整个叠压供水系统的设计都会产生影响。最小二乘法比解析法更科学、更先进、更精确,但是,用最小二乘法来进行拟合,计算十分繁琐,不适合手算。基于此算法的显著优点,“本软件”将采用最小二乘法来拟合水泵特性曲线,并绘制出其曲线图形。


在叠压供水系统的初步设计中,系统的管路布置以及一些管网参数还没有完全确定,不可能精确计算出管路的水头损失,只能按照水头损失估算方案来进行估算(估算方案是根据水泵与水泵站教材上给出的估算系数,经过比较、分析及参考以往的工程设计经验总结出来的,对供水系统的设计具有极大的参考价值)。对于已确定的管路系统或者说管路系统最终确定的情况下,可重新计算供水系统的管路水头损失,也可按管路沿程水头损失的百分比采值(其中生活供水管网通常为25%-30%),以此来复核水泵的设计扬程。


对于一台变频调速水泵来说。在初步确定水泵型号与性能参数,ca88手机版厂采用最小二乘法拟合水泵的曲线方程之后,对于已确定的管路系统,可将该曲线方程与管路系统特性曲线方程联立得出水泵的工作点,如果工作点处于水泵的高效率区域,则水泵可选。

图1:水泵运行的高效率区域

水泵运行的高效率区域

叠压供水系统一般都是由几台离心泵(相同型号)并联调速供水的。因此,该系统的选泵问题要考虑水泵并联和调速的组合。要保证各个工频运行泵和变频运行泵的工作点都尽可能在高效率区域范围内。


在叠压供水技术中,为适应用水量以及市政管网工作压力的变化,通常对水泵采用调速运行的控制方式。调速运行是指水泵在可调速的电机驱动下运行,通过改变转速来改变水泵工况点。对定速运行水泵的工况而言,考虑的是离心泵在额定的转速条件下,如何充分利用其特性曲线上的高效率工作段。而调速运行水泵的工况,就要考虑在城市管网用水量随时变化情况下,如何充分利用变速下的离心泵曲线的高效率工作区。


工况校核的方法有图解法和数解法两种,图解法的特点是简明、直观,在工程中应用广泛,但有的厂家不提供特性曲线等性能参数或曲线比例小,不适合流量变化范围较大的供水系统,因而误差也会较大;数解法则相对比较繁琐,对计算和专业水平要求比较高,但就结果来看,其精度高、误差小,往往可以完成一些髙要求的项目。“本软件”将采用数解法来完成工况校核部分。


应用该方法首先分析工频泵(有工频泵运行时)是否工作在水泵高效率区域;然后确定变频泵的工况点并写出等效率曲线方程;再用拟合出的曲线方程与等效率曲线方程,联立方程组,求得变频泵运行相应于工频泵的等效点工况参数;最后审核变频泵的等效点是否也工作在水泵的高效率区域内,并计算出变频泵的调速率(调速运行时的转速与额定转速的比率)。


叠压供水系统一般是由几台相同型号的ca88会员登录并联调速供水的,所以应该充分考虑到城市管网水压的变动情况。总之,变频泵和工频泵的工作点都应尽可能在高效区域内运行。即调速率不小于75%就认为选型合理,否则要考虑重新选泵。


本文从目前的理论、实践研究成果着手,对现有的算法进行分析、对比及优化,从而确立了叠压供水系统的优化设计方案及算法。此方案包括:基本设计参数的计算、水泵机组的优化选型及系统的工况校核等几大部分,为后续章节的软件研究与开发工作提供了充分的理论依据和执行标准。


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点击次数:  更新时间:2017-12-29 09:22:10  【打印此页】  【关闭