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《江苏大学》 2019年
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一体化智能型泵站软测量监控系统开发及试验验证

邱伟峰  
【摘要】:随着我国泵站工程建设的发展和物联网的普及,泵行业已经进入到了智能化的时代。智能化监控系统是保证泵与泵站长期高效、安全稳定运行的关键技术之一。在泵与泵站运行过程中,通过采用各种传感器及配套设备监控其运行状态,并将相关运行数据接入工业云平台。一体化泵站凭借其机动灵活,建设时间短,安装和维修方便的优点成为传统泵站的理想替代品。近年来一体化泵站需求增加,在保证泵站运行功能的基础上,为了能够有效节约泵站内部空间及设备成本,提升一体化泵站的市场竞争力,开发一体化智能型泵站软测量监控系统显得尤为重要。监控系统能够实时显示一体化泵站运行状态,为泵站的持续高效运行提出解决方案。且可以远程在工业云平台上记录和分析历史数据的变化趋势,以此为基础建立泵的能耗模型,为产品选型及节能运行提供方案,能够有效降低泵站的运行成本和工程研究人员的时间成本。因此,一体化智能型泵站软测量监控系统开发及试验验证具有重要的工程意义和学术价值。本文以三种不同比转速潜污泵为研究对象,通过理论分析、试验研究和数值计算,建立了以功率为辅助变量的的泵软测量监测模型,分析了不同条件泵站的装置特性求解问题,重点研究了密封环磨损对泵的能耗的影响问题。构建了一体化泵站远程智能监控系统,获得了排污泵的能耗模型。主要研究内容如下:(1)基于最小二乘法原理的polyfit函数,提出一种泵外特性曲线拟合分类算法,实现了离心泵、混流泵、轴流泵等叶片泵不同外特性曲线的拟合,通过拟合系数、均方根、最大误差值与相对误差最大值等参数判断拟合精度,通过分析叶片泵外特性曲线趋势避免高次拟合易导致的龙格现象,给出叶片泵外特性曲线拟合次数的最优解;在此基础上,开发了三种类型泵外特性曲线求解软件程序。(2)在软测量监控中,创新性提出了以辅助变量功率参数为泵的远程监控系统的关键变量,建立Q-P与Q-H数学模型,并将上述两个模型确定成为软测量系统的理论基础,系统分析了软测量监测方法的精度及其影响因素。最终建立了能够接入工业云平台的泵监控系统,实现了电流、电压、频率、功率、流量、液位、扬程、转速等性能参数的实时显示、控制及报警,并且可以在线记录和分析历史数据变化趋势。(3)以污水收集与输送一体化泵站为研究对象,分别对污水收集与输送一体化泵站用潜水排污泵及轴流泵进行深入研究,针对实际运行条件进行装置扬程曲线理论分析、公式推导及软件开发,为泵站的持续高效运行提出解决方案。(4)分别以比转速96.2、185.5、493.3的潜水排污泵为研究对象,通过全流场CFD分析与外特性试验相结合的方法,系统分析了不同密封环间隙对泵外特性的影响规律,获得了密封环间隙磨损对三种比转速泵的不同影响,为潜水排污泵密封环间隙故障模型的建立提供参考。(5)分别以比转速96.2、185.5、493.3的潜水排污泵试验数据为基础,基于MATLAB多元线性回归及多项式回归分析方法分别建立了扬程降低值、功率增大值及效率降低值关于比转速、流量比及密封环间隙变化值的回归模型,提出并验证了其回归模型的判别标准,并以此为基础建立了排污泵在密封环间隙影响下的能耗模型,为泵站产品选型及系统节能提供参考技术方案。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP277;TV675

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