给水泵站优化运行的建模分析

《给水泵站优化运行的建模分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、给水泵站优化运行的建模分析温州水务集团公司张焕俐摘要：针对给水泵站能耗大的问题，本文提出了水厂出水泵房水泵并联运行优化调度的数学模型，以及泵最优启停次序的方法。实践表明，该方法能充分发挥变频泵的优势，节能效果明显，可实现泵站的经济运行。关键词：离心泵；数学模型；自动配泵运行；节能；优化组合一、前言水厂出水泵房是水厂主要的耗能设备，人多数泵房都配备有2台或2台以上的水泵，为满足一定供水量及水量变化，采用2台或数台水泵并联丄作。探索其优化运行是使水泵机组达到节能目的，捉高运行经济效益的一条重耍途径。水泵组合方案的优化设计实质上就是在满足

2、供水流量和压力前提卜•使各类泵组的能耗最小。本文以温州状元水厂为例，以建立各水泵机组数学模型为基础，以水泵机组并联运行的总耗电功率作为目标函数，寻求并联水泵之间的最优流量分配以及流量变化时，最优启停泵的次序。二、基本情况温州状元水厂设计规模为30Jjm7d,出水泵房共装有石家庄水泵厂生产的VENUS】系列离心泵7台，规格型号见表一，其中3#和5#机组装河变频器。7台水泵通过公共节点汇总片向管网供水。表一:序号型号流量扬程转速轴功率效率备注m3/hmrpmkW%1VENUS1500-600C360036990401882VENUS17

3、00-800C6050367406718&43VENUS1700-800C6050367406718&4变频5VENUS1500-6003060449904148&5变频6VENUS1500-6003060449904148&57VENUS1400-650234044994319888VENUS1400-65023404499431988三、数学模型的建立3.1基础数据的数学模型建立这甲指的基础数据指水泵的性能特性曲线以及出水管路特性曲线。水泵的性能特性町实测得到也可从厂家的样本中查找，出水管路特性一般只能通过实测获得。实测获得的数

4、据是一堆离散的，看上去杂乱无章的数据，为了能让计算机自动处理，必须对数据进行处理。曲线拟合是一个非常实用的方法。曲线拟合就是将我们已经获得实验数据(Qi,Hi),(i=l,2,...,n)构造一个近似函数s(Q)去逼近所求函数H=f(Q)。对于泵性能曲线，一般采用二次、三次或四次多项式按最小二乘法进行曲线拟合。理论计算及实践表明，采用二次拟合，即可得到较好的效果。曲线拟合后，管路特性和水泵特性可表示如卜：H(2)=Q()+%。+ci2Q~P(Q)=b()+$Q+SQ22H、(Qi)=。10+Q]]Q]+。12(21Pi(Ql)"l0

5、+b】】O]+勺202通过对状元水厂水泵的性能测试数据分析，通过上述方法，结合水泵变频运行规律，状元水厂各水泵特性拟合后数学模型如F：1#机组H：=81.034-0.01417Q1+6.849X10~8Qi2(1)P：=119.494+0.2016Q!-3.2095X105Q,2(2)2#机组H2=60.3006+0.65847X10-3Q2-0.771X10~6Q?(3)P2=102.57+0.1955Q2-1.6314X105Q22(4)3#机组H3=60.3006n3,2+0.65847X10-3m'Qs-O.771X10~6

6、Q32(5)P3=102.57ri3''+0.1955n3,2Q；-l.6314X10-5m'Q/(6)5"机组H5=81.034n5,2-0.014171VQ5+6.849X10“(7)P5=119.494n5,3+0.2016n5,2Q5-3.2095X105ns^s2(8)(9)6"机组He=81.034-0.01417Q6+6.849X10-8Q62P6=119.494+0.2016Q6-3.2095X105Q?(10)7#机组H-=-55.0206+0.0981Q?-2.427X10_sQ72(11)P7=-607.288

7、+0.7552Q?-1.476X10V(12)8#机组Hs=-55.0206+0.0981Qs-2.427X10_5Qb2(13)Ps=-607.288+0.7552QS-1.476X10U2(14)式中：Hi第i台泵的扬程(单位:m)Qi第i台泵的流量(单位:m7h)Pi第i台泵的功率(单位：kW)n/状态函数，第i台泵实际运行转速与额定转速的比值通过实测数据与拟合计算数据比较，各项数据偏差均在2%以内，证明以上各曲线拟合数学模型满足要求。根据2008年状元水厂实际运行出水流量和出水压力数据分析，同样通过最小二乘法进行曲线拟合，得

8、到状元水厂出水管路特性数学模型如下：H=0.2258+7.266X10bQ+7.704X1011Q2(15)式中：H供水压力(单位：Mpa)Q供水流量(单位:m3/h)3.2目标函数的确定泵站内各水泵联合工作时，其联合工况必须满足泵站