基于能效优化的二次供水控制系统设计与实现

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近年来,随着高层楼宇技术水平的飞速发展,人们对生活水平质量的追求也在不断的提升。二次供水质量在人们生活中扮演着举足轻重的角色,但供水系统在运行时对离心泵的调度选择仍有不当,致使离心泵系统运行的效率始终偏低,浪费电能,同时影响离心泵的使用寿命。故本文从能耗及寿命优化的角度着手,对整个系统运行能耗和寿命控制策略进行深入的研究,以达到低能耗高寿命的效果。首先,为了建立二次供水并联泵组系统的能耗模型,对供水系统动力装置离心泵的扬程、功率、效率以及管阻等特性进行介绍。接着,根据离心泵在二次供水系统中并联运行的扬程、功率和流量等关系,通过数学分析法对其曲线进行对比实验拟合,并以此为基础通过图解法剖析了二次供水并联泵组系统在不同运行模式下的能耗状况。然后,根据离心泵特性建立了二次供水并联泵组系统中同型号离心泵组和不同型号离心泵组并联运行下的能耗模型。最后,在满足用户水力需求(扬程流量需求)状况下采用拉格朗日数乘法求解二次供水离心泵组系统运行时泵组的最优效率以及最优效率下的限制条件,并以此结论为基础,从低能耗、高寿命的角度,建立的不同型号水泵并联运行时的能耗模型,提出了带有寿命约束的能耗调度优化控制策略,采用改进后的差分进化算法对模型进行寻优求解,同时基于MATLAB平台搭建试验仿真平台,对生活中楼宇供水正常的流量和扬程需求进行DE算法能耗优化仿真试验,通过仿真试验验证了差分进化算法在模型中应用的可行性。最后,为了测试所提出的差分进化算法在二次供水系统中的实际工作效果,以系统低能耗和高寿命为目标,本文搭建了基于二次供水的并联泵组系统的控制电路和硬件实验平台,在满足水利需求下,通过恒扬程和恒流量实验测试,得出了多台离心泵并联运行时通过相同转速运行可以使得系统泵组运行效率最高;接着做传统PID恒压变频供水系统和DE算法改进后的恒压变频供水系统运行状态下的吨水电耗对比实验,通过实验验证本文提出的并联泵组低能耗高寿命优化控制策略的可行性。
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