CN108678936A - 泵运行管控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于热水器的泵运行管控方法，解决现有技术存在大流量下更泵管路阻力增大影响出水速度或水温的问题，采用的技术方案：S1：确定泵的跃迁工作点；S2：确定泵运行的QP曲线和QH曲线；S3：确定泵的跃迁工作点分别为上设定流量A和下设定流量C；S4：当泵高转速运行时，泵工作流量大于上设定流量A时，跃迁到下设定流量C，使泵在低转速、小流量状态下工作，以提高泵工作扬程；S5：当泵工作流量小于下设定流量C时，跃迁到上设定流量A；S6：泵根据S4和S5如此往复工作。其效果：根据估算流量点来调整泵在不同转速下工作，以满足燃气热水器及类似流体输送系统的流量的控制要求，简化系统，降低成本。

Description

泵运行管控方法

技术领域

本发明涉及一种适用于液体输送系统的泵运行管理方法，尤其涉及一种适用于热水器的泵运行管控方法。

背景技术

现有的用于燃气热水器的变频控制泵，由于管路回水循环的需要，一般都要求运行时有足够的扬程。但由于尺寸限制，泵进出口管径都较小，这使得在大流量流过静止的泵时，泵对扬程的损失很大。一般情况下，泵会安装在支管上，使得泵在不工作时，对水流没有阻碍作用。

另一种更便宜的安装方式是泵串联在主管路中，这在热水器流量较小（如8L/min）的时候是可行的，但在热水器流量较大（如12L/min）的情况下，泵的阻力成流量增长的平方增加，其上升的阻力会使得流量无法增大，限制了热水器大流量的正常使用。此时如果启动泵增压，又会使得管路中流量太大，出水温度达不到。

可行的方法是在泵控制器上增加额外的调速接口以及流量监测器件，以根据需要的流量来调节泵转速，以抵消泵阻力的影响并起到增压的作用。但这种方式使得控制系统复杂化，并且增加了成本。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题而提供一种泵运行管控方法，在不增加调速接口和流量监测器件的情况下，通过变频控制器自带的功率估计Pn和转速估计n，结合泵的QP曲线（为流量-功率曲线）和QH曲线（为流量-扬程曲线），来估算泵的流量工作点，并根据估算流量点来调整泵在不同转速下工作，实现泵在小流量时能增压、大流量时能抵消自身管损的目的。

本发明的上述技术目的主要是通过以下技术方案解决的：

泵运行管控方法，其特征在于：

S1：通过变频控制器确定估计功率Pn和估计转速n，确定泵的跃迁工作点；

S2：确定泵运行的QP曲线和QH曲线，所述QP曲线至少为两条，分别为高转速QP曲线和低转速QP曲线；所述QH曲线至少为两条，分别为高转速QH曲线和低转速QH曲线；

S3：确定泵的跃迁工作点分别为上设定流量A和下设定流量C，并将上设定流量A和下设定流量C反应到所述QP曲线和QH曲线上；

S4：当泵高转速运行时，泵工作流量大于上设定流量A时，跃迁到下设定流量C，使泵在低转速、小流量状态下工作，以提高泵工作扬程；

S5：当泵工作流量小于下设定流量C时，跃迁到上设定流量A;

S6：泵根据S4和S5如此往复工作。

在不增加调速接口和流量监测器件的情况下，通过变频控制器自带的功率估计Pn和转速估计n，结合泵的QP曲线（为流量-功率曲线）和QH曲线（为流量-扬程曲线），来估算泵的流量工作点，并根据估算流量点来调整泵在不同转速下工作，实现泵在小流量时能增压、大流量时能抵消自身管损的目的。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：在一定转速下，根据所述QH曲线确定估算流量，根据所述QH曲线，通过估算流量得到估算扬程；

所述上设定流量A设置在高转速所对应的QH曲线上；

所述下设定流量C设置在低转速所对应的QH曲线上；

所述下设定流量C和所述上设定流量A存在足够的差值。

所述QP曲线对于确定的转速来说，曲线为单调递增，随着流量Q增加，泵功率P随之增加。

所述QH曲线对于确定的转速来说，曲线为单调递减，随着流量Q增加，泵扬程H随之减小。

所述高转速QP曲线和高转速QH曲线为相同转速下的曲线；低转速QP曲线和低转速QH曲线为相同转速下的曲线。

设定所述泵的转速跃迁点：设定流量B和设定流量D，所述设定流量B和下设定流量C在相同曲线上，且所述设定流量B大于所述下设定流量C；所述设定流量D和上设定流量A在相同曲线上，且所述设定流量D小于所述上设定流量A。当然，只设置设定流量A、B、C也是可行的方案。同样的设置设定流量A、B、C、D、E或更多点也是可行方案。

每条所述QP曲线和QH曲线为定速曲线或为变速曲线。

本发明具有的有益效果：利用变频控制器自带的功率估计Pn和转速估计n，结合泵的QP曲线和QH曲线，来估算泵的流量工作点，并根据估算流量点来调整泵在不同转速下工作，以满足燃气热水器及类似流体输送系统的流量的控制要求，省去了额外的调速接口以及流量监测器件，简化了系统，降低了成本。

附图说明

图1是本发明涉及的QH曲线。

图2是本发明涉及的QP曲线。

图3是本发明实际应用的一种结构示意图。

图4是本发明涉及变转速的QH曲线。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：泵运行管控方法，其特征在于：

S1：通过变频控制器确定估计功率Pn和估计转速n，确定泵的跃迁工作点；

S2：确定泵运行的QP曲线和QH曲线，所述QP曲线至少为两条，分别为高转速QP曲线和低转速QP曲线；所述QH曲线至少为两条，分别为高转速QH曲线和低转速QH曲线；

S3：确定泵的跃迁工作点分别为上设定流量A和下设定流量C，并将上设定流量A和下设定流量C反应到所述QP曲线和QH曲线上；

S4：当泵高转速运行时，泵工作流量大于上设定流量A时，跃迁到下设定流量C，使泵在低转速、小流量状态下工作，以提高泵工作扬程；

S5：当泵工作流量小于下设定流量C时，跃迁到上设定流量A;

S6：泵根据S4和S5如此往复工作。

在不增加调速接口和流量监测器件的情况下，通过变频控制器自带的功率估计Pn和转速估计n，结合泵的QP曲线（为流量-功率曲线）和QH曲线（为流量-扬程曲线），来估算泵的流量工作点，并根据估算流量点来调整泵在不同转速下工作，实现泵在小流量时能增压、大流量时能抵消自身管损的目的。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：在一定转速下，根据所述QH曲线确定估算流量，根据所述QH曲线，通过估算流量得到估算扬程；

所述上设定流量A设置在高转速所对应的QH曲线上；

所述下设定流量C设置在低转速所对应的QH曲线上；

所述下设定流量C和所述上设定流量A存在足够的差值。

所述QP曲线对于确定的转速来说，曲线为单调递增，随着流量Q增加，泵功率P随之增加。

所述QH曲线对于确定的转速来说，曲线为单调递减，随着流量Q增加，泵扬程H随之减小。

所述高转速QP曲线和高转速QH曲线为相同转速下的曲线；低转速QP曲线和低转速QH曲线为相同转速下的曲线。

设定所述泵的转速跃迁点：设定流量B和设定流量D，所述设定流量B和下设定流量C在相同曲线上，且所述设定流量B大于所述下设定流量C；所述设定流量D和上设定流量A在相同曲线上，且所述设定流量D小于所述上设定流量A。当然，只设置设定流量A、B、C也是可行的方案。同样的设置设定流量A、B、C、D、E或更多点也是可行方案。

每条所述QP曲线和QH曲线为定速曲线或为变速曲线。

当泵运行管控方法应用热水器时，包括热水器，设置在热水器上的控制模块和水泵，与热水器连接的管路系统，所述水泵管路上设置流量传感器，所述控制模块上的变频控制器与所述水泵信号连接，所述管路系统包括冷水管、回水管和热水管，其特征在于所述管路系统的用水部出水时启动水泵，通过水泵的流量经过冷水管进入热水器，加热后进入热水管到达用水部，在用水部关闭时，水泵的内循环启动，热水管内冷却的流量到达回水管，经热水器加热后回到热水管中。

具体来说：水泵为通过变频控制器进行驱动的变频水泵，其控制器带有功率估计Pn和转速估计n的功能，如图1所示，其QH曲线由曲线1和曲线2两条曲线构成，曲线1上设置有上设定流量A点，当泵的估算流量大于上设定流量A时，泵向更低的转速跃迁到曲线2，曲线2上设置有下设定流量C点，当泵的估算流量小于下设定流量C对应的流量时，泵向更高的转速跃迁，回到曲线1上的设定流量D点，以保证流量输送的充足。

如图1和图2所示，所述水泵的QP曲线和QH曲线是确定已知的，内置在变频控制器中，通过变频控制器自带的功率估计Pn和转速n，可以根据在当前转速下的QP曲线，得到在某一个功率下的估算流量，例如在曲线3上可见，上设定流量A点对应的为54W，从横坐标上对应流量为7.2L/min，又可以根据当前转速下的QH曲线，通过7.2L/min的估算流量，在曲线1上得到估算扬程为11.5m。

如图2所示，QP曲线对于确定的转速来说，是单调递增的，曲线3运行在高转速。随着流量Q的增加，功率P随之增加，曲线4运行在低转速上，随着流量Q的增加，功率P随之增加。

如图1所示，QH曲线相对确定的转速来说，是单调递减的，曲线1运行在高转速，随着流量Q的增加，扬程H向下减少，曲线2运行在低转速上，随着流量Q的增加，扬程H向下减少。

如图3所示，为应用本发明的泵运行管控方法应用于典型液体输送系统（如热水器系统），具体以一种燃气热水器的应用系统为例，该系统包括燃气热水器1和相应的管路系统，燃气热水器1包括了加热器2，控制模块3，流量传感器4，以及连接在管路上并由控制模块3供电的水泵5，管路系统包括冷水管8，回水管9，热水管10，以及连接在热水管和回水管间的单向阀6组成。

在用水部7出水时启动水泵5，主要启动冷水增压的作用，通过水泵的流量经过冷水管8进入热水器1，加热后进入热水管到达用水部，在用水部关闭的情况下，水泵5启动起动内循环，热水管内冷却的流量经过单向阀6到达回水管9，进入热水器1加热后回到热水管10中。

根据图3所述，为所应用的液体输送系统的实际要求，如图1所示，是一个适合的QH曲线设置，所述的上设定点A设置在高转速所对应的曲线1上，具体值为7.2L/min，所述的下设定点C设置在低转速所对应的曲线2上，具体值为3.7L/min。

在管路阻力特性基本不变的情况下，当水泵在曲线1上运行超过7.2L/min时，转速将下降到低转速，此时流量点到达B点，流量值为5.6L/min。

在运行过程中管路阻力不断变大或者进水压力减少时，已经在曲线2上运行的流量将不断变小，到达下设定点C点（3.7L/min）后，转速将上升到高转速，此时流量点到达D点，流量值增加到4.8L/min，来保证流量的供应充足。

当管路阻力很小或者进水压力很大时，水泵将工作在曲线2的B点以后的更大流量，此时水泵工作主要用于自身产生管阻的抵消。

所述的两条QH曲线是定速曲线（如图1和图2所示），但也可以是变速曲线（如图4所示），特别优选的是，在B点以后的曲线2上的扬程通过调整泵的转速和水泵的阻力达到相匹配，使得水泵的阻力被更有效的被抵消。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。在上述实施例中，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.泵运行管控方法，其特征在于：

S1：通过变频控制器确定估计功率Pn和估计转速n，确定泵的跃迁工作点；

S2：确定泵运行的QP曲线和QH曲线，所述QP曲线至少为两条，分别为高转速QP曲线和低转速QP曲线；所述QH曲线至少为两条，分别为高转速QH曲线和低转速QH曲线；

S3：确定泵的跃迁工作点分别为上设定流量A和下设定流量C，并将上设定流量A和下设定流量C反应到所述QP曲线和QH曲线上；

S4：当泵高转速运行时，泵工作流量大于上设定流量A时，跃迁到下设定流量C，使泵在低转速、小流量状态下工作，以提高泵工作扬程；

S5：当泵工作流量小于下设定流量C时，跃迁到上设定流量A；

S6：泵根据S4和S5如此往复工作。

2.根据权利要求1所述的泵运行管控方法，其特征在于在一定转速下，根据所述QH曲线确定估算流量，根据所述QH曲线，通过估算流量得到估算扬程；

所述上设定流量A设置在高转速所对应的QH曲线上；

所述下设定流量C设置在低转速所对应的QH曲线上；

所述下设定流量C和所述上设定流量A存在足够的差值。

3.根据权利要求1或2所述的泵运行管控方法，其特征在于所述QP曲线对于确定的转速来说，曲线为单调递增，随着流量Q增加，泵功率P随之增加。

4.根据权利要求3所述的泵运行管控方法，其特征在于所述QH曲线对于确定的转速来说，曲线为单调递减，随着流量Q增加，泵扬程H随之减小。

5.根据权利要求4所述的泵运行管控方法，其特征在于所述高转速QP曲线和高转速QH曲线为相同转速下的曲线；低转速QP曲线和低转速QH曲线为相同转速下的曲线。

6.根据权利要求5所述的泵运行管控方法，其特征在于设定所述泵的转速跃迁点：设定流量B和设定流量D，所述设定流量B和下设定流量C在相同曲线上，且所述设定流量B大于所述下设定流量C；所述设定流量D和上设定流量A在相同曲线上，且所述设定流量D小于所述上设定流量A。

7.根据权利要求6所述的泵运行管控方法，其特征在于每条所述QP曲线和QH曲线为定速曲线或为变速曲线。

8.应用权利要求1所述的泵运行管控方法，包括热水器，设置在热水器上的控制模块和水泵，与热水器连接的管路系统，所述水泵管路上设置流量传感器，所述控制模块上的变频控制器与所述水泵信号连接，所述管路系统包括冷水管、回水管和热水管，其特征在于所述管路系统的用水部出水时启动水泵，通过水泵的流量经过冷水管进入热水器，加热后进入热水管到达用水部，在用水部关闭时，水泵的内循环启动，热水管内冷却的流量到达回水管，经热水器加热后回到热水管中。