流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法，包括變速調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程、閥門調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程以及效果統(tǒng)計過程；本發(fā)明采用性能曲線擬合計算方法,對于閥門調(diào)節(jié)依據(jù)設(shè)備的性能曲線確定工作點，對于變速調(diào)節(jié)依據(jù)系統(tǒng)管網(wǎng)阻力特性曲線確定新的工作點，然后根據(jù)閥門調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)分別對應(yīng)的工作點最終得到個工況的能源消耗值，累加后分別得到所述變速調(diào)節(jié)下的能源消耗值與閥門調(diào)節(jié)下的能源消耗值，將兩者相減，最終可以得到能源節(jié)約值。
【專利說明】流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及流體機械系統(tǒng)，尤其涉及一種流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的 節(jié)能效果檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在計算流體機械系統(tǒng)閥門調(diào)節(jié)時的功率時，一般均粗略認為軸功率和電機消耗功 率不變，為一基本恒定的值；在計算流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)時的功率時，均是以閥門全開狀 態(tài)下的軸功率為基準(zhǔn)，按照變速調(diào)節(jié)時功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系來計算的。
[0003] 實際情況是：對于閥門調(diào)節(jié)的流體機械系統(tǒng)，在改變閥門開度時其功率是存在變 化的，尤其是在流量變化較大的系統(tǒng)中，變化幅度更加明顯。對于變速調(diào)節(jié)的流體機械系 統(tǒng)，由于必須以閥門全開狀態(tài)下的軸功率為基準(zhǔn)，然后按照流體機械的相似法則來計算變 速調(diào)節(jié)時的功率，但閥門全開狀態(tài)下的軸功率是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)來反推出來的，并沒有考慮 到每種流體機械功率性能曲線的差異，誤差較大；同時由于多種因素對系統(tǒng)管網(wǎng)阻力特性 的影響，變速調(diào)節(jié)時的功率并不總是跟隨著轉(zhuǎn)速的立方來變化。因此采用這種方法計算出 來的節(jié)能效果與實際情況存在著比較大的偏差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何更真實地預(yù)測和反應(yīng)系統(tǒng)的耗能情況與節(jié)能情 況。
[0005] 為了解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié) 的節(jié)能效果檢測方法，包括變速調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程、閥門調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程以及 效果統(tǒng)計過程；
[0006] 所述閥門調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程過程包括：
[0007] Sll:根據(jù)所采用的流體機械設(shè)備的性能表得到特定轉(zhuǎn)速下若干對流量與全壓的 對應(yīng)值，用二次函數(shù)對若干對對應(yīng)值進行擬合，得到設(shè)備的性能曲線；
[0008] S12 :根據(jù)一個工況的需求改變閥門的開啟度，記錄下該開啟度下流量變化與全壓 變化的對應(yīng)值；
[0009] S13 :重復(fù)步驟S12,直至完成所有工況；
[0010] 針對每個工況：
[0011] 依據(jù)該開啟度下流量變化與全壓變化的對應(yīng)值建立一管道阻力特性曲線，取步驟 Sll得到的設(shè)備的性能曲線與該管道阻力特性曲線的交點為該工況的工作點值，進而得到 該工況的能源消耗值；
[0012] S14 :將不同工況的能源消耗值相加，得到閥門調(diào)節(jié)下的能源消耗值；
[0013] 所述變速調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程包括：
[0014] S21 :根據(jù)所采用的流體機械設(shè)備進行測試，得到特定開啟度下的用二次函數(shù)擬合 的管道阻力特性曲線；
[0015] S22 :根據(jù)一個工況的需求改變流體機械設(shè)備的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，記錄下該轉(zhuǎn)速下流 量變化與全壓變化的對應(yīng)值；
[0016]S23 :重復(fù)步驟S21與S22，直至完成所有工況；
[0017] 針對每個工況：
[0018] 依據(jù)該轉(zhuǎn)速下流體機械設(shè)備的性能表得到若干對流量與全壓的對應(yīng)值，進而得到 一設(shè)備的性能曲線，取該設(shè)備的性能曲線與步驟S21得到的管道阻力特性曲線的交點為該 工況的工作點值，進而得到該工況的能源消耗值；
[0019] S24 :將不同工況的能源消耗值相加，得到變速調(diào)節(jié)下的能源消耗值；
[0020] 完成所述變速調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程與閥門調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程后，將所述變 速調(diào)節(jié)下的能源消耗值與閥門調(diào)節(jié)下的能源消耗值相減，得到能源節(jié)約值。
[0021] 在所述步驟Sll中，所述二次函數(shù)的函數(shù)式為：
[0022] y=a2x2+a1x+a〇
[0023] 其中，y為變量，表示全壓，X為自變量，表示流量，a。、a2為待確定的系數(shù)。
[0024] 所述流體機械設(shè)備采用水泵類設(shè)備。
[0025] 所述步驟S21中，得到特定開啟度下的管道阻力特性曲線時，采集若干組數(shù)據(jù)，代 入以下公式中：
[0026] H = KQ2+ A P；
[0027] 得到管道揚程與流量的關(guān)系，進而得到管道阻力特性曲線；其中，H為變量，表示 揚程，K表示管道特性系數(shù)，Q為自變量，表示流量，AP表示靜揚程。
[0028] 所述流體機械設(shè)備采用風(fēng)機類設(shè)備。
[0029] 在所述步驟S21中，得到特定開啟度下的管道阻力特性曲線時，采集若干組數(shù)據(jù)， 代入以下公式中：
[0030] P = KQ2
[0031] 得到管道阻力與流量的關(guān)系，進而得到管道阻力特性曲線；其中，P為變量，表示 管道阻力，K表示管道特性系數(shù)，Q為自變量，表示流量。
[0032] 在所述步驟S13和S23中，在得到該工況的能源消耗值時，先根據(jù)所述工作點值所 對應(yīng)的全壓與流量值得到該工作點對應(yīng)的功率，然后將該功率除以流體機械設(shè)備的效率得 到實際消耗的功率值，將該功率值乘以對應(yīng)工況的時間，從而得到該工況的能源消耗值。
[0033] 本發(fā)明采用性能曲線擬合計算方法，對于閥門調(diào)節(jié)依據(jù)設(shè)備的性能曲線確定工 作點，對于變速調(diào)節(jié)依據(jù)系統(tǒng)管網(wǎng)阻力特性曲線確定新的工作點，然后根據(jù)閥門調(diào)節(jié)和變 速調(diào)節(jié)分別對應(yīng)的工作點最終得到個工況的能源消耗值，累加后分別得到所述變速調(diào)節(jié)下 的能源消耗值與閥門調(diào)節(jié)下的能源消耗值，將兩者相減，最終可以得到能源節(jié)約值。在確定 該節(jié)約值的情況下，可以依據(jù)該節(jié)約值評價系統(tǒng)的運作，利用該節(jié)約值去涉及閥門的開啟 與速度的調(diào)節(jié)，以期達到節(jié)能效果最佳的運作方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 圖1是本發(fā)明一實施例中閥門調(diào)節(jié)性能曲線圖；
[0035] 圖2是本發(fā)明一實施例中變速調(diào)節(jié)性能曲線圖。

【具體實施方式】
[0036] 以下將結(jié)合圖1和圖2對本發(fā)明提供的流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié) 能效果檢測方法進行詳細的描述，其為本發(fā)明一可選的實施例，可以認為，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員在不改變本發(fā)明精神和內(nèi)容的范圍內(nèi)，能夠?qū)ζ溥M行修改和潤色。
[0037] 本發(fā)明提供了一種流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法，包 括變速調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程、閥門調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程以及效果統(tǒng)計過程；
[0038] 請參考圖1，所述閥門調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程過程包括：
[0039] Sll :根據(jù)所采用的流體機械設(shè)備的性能表得到特定轉(zhuǎn)速下若干對流量與全壓的 對應(yīng)值，用二次函數(shù)對若干對對應(yīng)值進行擬合，得到設(shè)備的性能曲線；
[0040] 在所述步驟Sll中，所述二次函數(shù)的函數(shù)式為：
[0041] y=a2x2+a1x+a〇
[0042] 其中，y為變量，表示全壓，X為自變量，表示流量，a。、a2為待確定的系數(shù)。
[0043] S12 :根據(jù)一個工況的需求改變閥門的開啟度，記錄下該開啟度下流量變化與全壓 變化的對應(yīng)值；
[0044] S13 :重復(fù)步驟S12,直至完成所有工況；
[0045] 針對每個工況：
[0046] 依據(jù)該開啟度下流量變化與全壓變化的對應(yīng)值建立一管道阻力特性曲線，取步驟 Sll得到的設(shè)備的性能曲線與該管道阻力特性曲線的交點為該工況的工作點值，進而得到 該工況的能源消耗值；
[0047] S14 :將不同工況的能源消耗值相加，得到閥門調(diào)節(jié)下的能源消耗值；
[0048] 換言之，有關(guān)閥門調(diào)節(jié)時能源的消耗值的檢測也可描述為：
[0049] 采用閥門調(diào)節(jié)流量時，不控制流體機械設(shè)備本身，系統(tǒng)管道阻力特性曲線改變，流 體機械設(shè)備本身的性能曲線基本不變，工作點沿設(shè)備本身的性能曲線移動，因此可以根據(jù) 變化后的流量在性能曲線上查找對應(yīng)的新工作點，如圖1所示。
[0050] 先根據(jù)已知數(shù)據(jù)擬合出設(shè)備的性能曲線，綜合考慮風(fēng)機和泵類的性能曲線，一般 風(fēng)機性能表數(shù)據(jù)可達7個點，水泵性能表數(shù)據(jù)有3個點，據(jù)此用二次函數(shù)進行擬合已經(jīng)足夠 精確，因此只需要從正常工作時的性能曲線上取3點坐標(biāo)以供擬合。
[0051] 記待擬合的二次函數(shù)式為：
[0052] y=B2XWafatl (式中：a2、al、a0為二次多項式的系數(shù)，X-為變量，本處為系統(tǒng)流 量值）
[0053] 依次輸入性能曲線上的3點坐標(biāo)數(shù)據(jù)到上式中，解聯(lián)立方程組，可求得二次多項 式的系數(shù)a2、al、a0,完成設(shè)備本身性能曲線的擬合求解。
[0054] 由于解聯(lián)立方程組比較繁瑣，通常的操作步驟為：利用Excel圖表應(yīng)用軟件，繪制 出設(shè)備的性能曲線，利用Excel中"趨勢線格式"的功能，可方便求得性能曲線的多項式方 程。見圖1。
[0055] 這樣就可以根據(jù)各種工況下的流量從性能曲線上根據(jù)性能曲線方程式，求得相應(yīng) 的新工作點即全壓值，然后按照流量-全壓圖上的面積計算得到新工作點對應(yīng)的氣動功 率，再除以效率就得到消耗的功率?？梢砸来斡嬎愠鲎冮y調(diào)節(jié)時各種工況下對應(yīng)的功率值 Pvi，并求出與對應(yīng)工況下的運行時間h的各自乘積，最終將各值求和，就可以得出閥門調(diào)節(jié) 時流體機械系統(tǒng)的能源消耗值：
[0056] 請參考圖2,所述變速調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程包括：
[0057] S21 :根據(jù)所采用的流體機械設(shè)備進行測試，得到特定開啟度下的用二次函數(shù)擬合 的管道阻力特性曲線；
[0058] 在本發(fā)明一可選的實施例中，所述流體機械設(shè)備采用水泵類設(shè)備。
[0059] 所述步驟S21中，得到特定開啟度下的管道阻力特性曲線時，采集若干組數(shù)據(jù)，代 入以下公式中：
[0060] H = KQ2+ A P；
[0061] 得到管道揚程與流量的關(guān)系，進而得到管道阻力特性曲線；其中，H為變量，表示 管道揚程，K表示管道特性系數(shù)，Q為自變量，表示流量，AP表示靜揚程。
[0062] 在本發(fā)明一可選的實施例中，所述流體機械設(shè)備采用風(fēng)機類設(shè)備。
[0063] 那么在所述步驟S21中，得到特定開啟度下的管道阻力特性曲線時，采集若干組 數(shù)據(jù)，代入以下公式中：
[0064] P = KQ2
[0065] 得到管道阻力與流量的關(guān)系，進而得到管道阻力特性曲線；其中，P為變量，表示 管道阻力，K表示管道特性系數(shù)，Q為自變量，表示流量。
[0066] S22 :根據(jù)一個工況的需求改變流體機械設(shè)備的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，記錄下該轉(zhuǎn)速下流 量變化與全壓變化的對應(yīng)值；
[0067]S23 :重復(fù)步驟S21與S22，直至完成所有工況；
[0068] 針對每個工況：
[0069] 依據(jù)該轉(zhuǎn)速下流體機械設(shè)備的性能表得到若干對流量與全壓的對應(yīng)值，進而得到 一設(shè)備的性能曲線，取該設(shè)備的性能曲線與步驟S21得到的管道阻力特性曲線的交點為該 工況的工作點值，進而得到該工況的能源消耗值；
[0070] S24 :將不同工況的能源消耗值相加，得到變速調(diào)節(jié)下的能源消耗值；
[0071] 換言之，有關(guān)變速調(diào)節(jié)時能源的消耗值的檢測也可描述為：
[0072] 采用變速調(diào)節(jié)流量時，管道阻力特性曲線不變，流體機械設(shè)備本身的性能曲線改 變，工作點沿管道阻力特性曲線移動，因此應(yīng)根據(jù)變化后的流量在管道特性曲線上查找對 應(yīng)的新工作點，如圖2所示。
[0073] 先根據(jù)已知數(shù)據(jù)擬合出管道阻力特性曲線。對于認為流體不可壓縮的管道阻力特 性（水泵類），一般考慮靜揚程，阻力特性記為：
[0074] H = KQ2+AP (式中，K為管道特性系數(shù)，AP為靜揚程）
[0075] 對于輸送氣體介質(zhì)類的風(fēng)機類設(shè)備來說，由于氣體密度相對液體來講較小，靜壓 力基本忽略不及，阻力特性記為：
[0076] P = KQ2(式中，K為管道特性系數(shù)），管道阻力特性與流量成平方關(guān)系。
[0077] 這樣.最多只需要取兩點就可以得出管道阻力特性曲線方程式。
[0078] 也可以利用Excel中"趨勢線格式"的功能，方便求得管道阻力特性曲線的方程 式。見圖2。
[0079] 這樣就可以根據(jù)各種工況下的流量從管道阻力特性曲線上根據(jù)方程式，求得相應(yīng) 的新工作點即全壓值，然后按照流量-全壓圖上的面積計算得到新工作點對應(yīng)的氣動功 率，再除以效率就得到消耗的功率?？梢砸来斡嬎愠鲎兯僬{(diào)節(jié)時各種工況下對應(yīng)的功率值 Pinvi，并求出與對應(yīng)工況下的運行時間ti的各自乘積，最終將各值求和，就可以得出變速調(diào) 節(jié)時流體機械系統(tǒng)的能源消耗值

【權(quán)利要求】
1. 一種流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法，包括變速調(diào)節(jié)能源 消耗檢測過程、閥門調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程以及效果統(tǒng)計過程； 所述閥門調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程包括： S11:根據(jù)所采用的流體機械設(shè)備的性能表得到特定轉(zhuǎn)速下若干對流量與全壓的對應(yīng) 值，用二次函數(shù)對若干對對應(yīng)值進行擬合，得到設(shè)備的性能曲線； 512 :根據(jù)一個工況的需求改變閥門的開啟度，記錄下該開啟度下流量變化與全壓變化 的對應(yīng)值； 513 :重復(fù)步驟S12,直至完成所有工況； 針對每個工況： 依據(jù)該開啟度下流量變化與全壓變化的對應(yīng)值建立一管道阻力特性曲線，取步驟S11 得到的設(shè)備的性能曲線與該管道阻力特性曲線的交點為該工況的工作點值，進而得到該工 況的能源消耗值； 514 :將不同工況的能源消耗值相加，得到閥門調(diào)節(jié)下的能源消耗值； 所述變速調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程包括： 521 :根據(jù)所采用的流體機械設(shè)備進行測試，得到特定開啟度下的管道阻力特性曲線； 522 :根據(jù)一個工況的需求改變流體機械設(shè)備的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，記錄下該轉(zhuǎn)速下流量變 化與全壓變化的對應(yīng)值； 523 :重復(fù)步驟S21與S22,直至完成所有工況； 針對每個工況： 依據(jù)該轉(zhuǎn)速下流體機械設(shè)備的性能表得到若干對流量與全壓的對應(yīng)值，進而得到一設(shè) 備的性能曲線，取該設(shè)備的性能曲線與步驟S21得到的管道阻力特性曲線的交點為該工況 的工作點值，進而得到該工況的能源消耗值； 524 :將不同工況的能源消耗值相加，得到變速調(diào)節(jié)下的能源消耗值； 完成所述變速調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程與閥門調(diào)節(jié)能源消耗檢測過程后，將所述變速調(diào) 節(jié)下的能源消耗值與閥門調(diào)節(jié)下的能源消耗值相減，得到能源節(jié)約值。
2. 如權(quán)利要求1所述的流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法，其 特征在于：在所述步驟S11中，所述二次函數(shù)的函數(shù)式為： y = a2x2+a1x+a〇 其中，y為變量，表示全壓，X為自變量，表示流量，ad、a2為待確定的系數(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法，其 特征在于：所述流體機械設(shè)備采用水泵類設(shè)備。
4. 如權(quán)利要求3所述的流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法，其 特征在于：所述步驟S21中，得到特定開啟度下的管道阻力特性曲線時，采集若干組數(shù)據(jù)， 代入以下公式中： H = KQ2+ A P ； 得到管道揚程與流量的關(guān)系，進而得到管道阻力特性曲線；其中，H為變量，表示管道 揚程，K表示管道特性系數(shù)，Q為自變量，表示流量，A P表示靜揚程。
5. 如權(quán)利要求1所述的流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法，其 特征在于：所述流體機械設(shè)備采用風(fēng)機類設(shè)備。
6. 如權(quán)利要求5所述的流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法， 其特征在于：在所述步驟S21中，得到特定開啟度下的管道阻力特性曲線時，采集若干組數(shù) 據(jù)，代入以下公式中： P = KQ2 得到管道阻力與流量的關(guān)系，進而得到管道阻力特性曲線；其中，P為變量，表示管道 阻力，K表示管道特性系數(shù)，Q為自變量，表示流量。
7. 如權(quán)利要求1所述的流體機械系統(tǒng)變速調(diào)節(jié)相對閥門調(diào)節(jié)的節(jié)能效果檢測方法，其 特征在于：在所述步驟S13和S23中，在得到該工況的能源消耗值時，先根據(jù)所述工作點值 所對應(yīng)的全壓與流量值得到該工作點對應(yīng)的功率，然后將該功率除以流體機械設(shè)備的效率 得到實際消耗的功率值，將該功率值乘以對應(yīng)工況的時間，從而得到該工況的能源消耗值。
【文檔編號】G06F19/00GK104361258SQ201410723084
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】朱紅兵, 董理 申請人:上海寶鋼節(jié)能環(huán)保技術(shù)有限公司