广一水泵厂丨大型商场的中央空调的水泵数学模型

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水泵是中央空调水系统输送能量的重要设备，占中央空调系统能耗的15%~20%。由于水泵可以控制水流量的大小，冷水机组的变流量控制、冷却塔风水比的调节都需要对水泵进行调节，所以水泵需要准确的数学模型来模拟其运行特性。
本文研究的水泵为广一水泵厂生产的空调双吸泵，冷冻水泵和冷却水泵各有两种型号，每种型号各有3台，其详细参数如表1所示。
公式适用于功率大于18.5kW的水泵，而本文研究的水泵功率均大于18.5kW,故公式可用。效率和随频率的变化曲线如图1所示。
如图1所示，在频率大于25Hz时，电机效率几乎不变，而频率小于15Hz时，电机效率急剧下降。在频率由10Hz变化到50Hz时，变频器效率逐渐升高，即使是工频运行，变频器还是有功率损耗，效率达不到100%。由于频率较低时，电机和变频器效率都很低，所以水泵变频会设置下限值。
本文利用中央空调监控管理系统釆集到的水泵的运行数据对水泵的功率、扬程、效率模型进行辨识。每一组数据包括广一离心泵的功率、水泵频率、水流量、水泵进出口压差，共有400组，其中随机抽取200组用于水泵模型的训练，剩下200组用于水泵模型的验证。首先需要对这些数据进行初步处理，计算出实际扬程H、水泵效率&等。表2是2014年5月选取的3#冷冻水泵运行的部分数据。
下面对水泵扬程模型、效率模型、功率模型进行训练，并用实际运行数据对模型准确性进行预测，结果如图2所示。经过辨识，水泵模型如下：
模型对应的变异系数：扬程模型3.86%,效率模型4.82%,功率模型2.27%。由图2中的误差线和这几个模型的变异系数可以看出，用这三个模型可以准确地模拟3#冷冻水泵的运行特性。对于其他广一化工泵可以采用相同的方法来辨识其模型。
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