一种基于参数反求法的小流量在线检测方法

摘要

本发明提供了一种基于参数反求法的小流量在线检测方法，包括：建立流量、频率扰动量和水压变化量之间的数学模型及约束条件，形成适于小流量在线检测需要的数学模型；在稳态工况下进行频率小信号扰动，采样供水系统管网的压力值，根据流量数学模型计算，并以标准差范围为依据得到系统流量值。本发明的优点在于无需流量检测装置及水泵电机结构参数，在线检测系统是否处于小流量工况运行。本方法检测速度快，可靠性高，实用性强，可有效保护电机和变频器小流量工况下低频运行引起的效率低下故障，提高系统的寿命和可靠性，为水泵电机安全、高效运行提供可靠保证。

主权项

一种基于参数反求法的小流量在线检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以采样周期T_s为间隔对供水系统管网的水压值和变频器输出频率进行采样，将第一次采样值标记为p(1)和f(1)；当前采样次数为k，令k＝1；(2)建立由M个元素构成的水压值数组{p(i)}，以及变频器输出频率数组{f(i)}，其中i＝{k‑M+1,k‑M+2,...k}，M为预先设定的大于1的正整数，k为当前采样次数；p(i)|_i＜＝0＝0，f(i)|_i＜＝0＝0；(3)判断供水系统是否处于稳定状态；如果是，进入步骤(4)；否则，供水系统处于不稳定状态，转入步骤(15)；所述稳定状态的定义为：计算数组{p(i)}的标准差以及数组{f(i)}的标准差判断是否同时满足：σ_p＜ε_p和σ_f＜ε_f，其中：ε_p和ε_f为预先设定的正值；若满足，则认为供水系统处于稳定状态，否则，认为供水系统处于不稳定状态；(4)求解水压值的平均值以及变频器输出频率的平均值$\bar{F}=\frac{1}{M}\underset{i=k-M+1}{\overset{k}{\Sigma }}f\left(i\right);$(5)令n＝1；其中，T_d为预先定义的观测时间长度；(6)标记当前时刻为t＝0时刻，给变频器输出频率一个固定的任意扰动ΔF_n；(7)令m＝1；(8)判断mT_s＞T_d是否成立，如果成立，则转入步骤(11)；否则，在t＝mT_s时刻，采样供水系统管网的压力值为p_n(m)，计算得到${\mathrm{\Delta p}}_n\left(m\right)=p_n\left(m\right)-\bar{P};$(9)判断是否成立，如果不成立，则转入步骤(15)；否则，将Δp_n(m)、ΔF_n、T_b、P_b、V_b、T和t＝mT_s代入公式$\frac{{\mathrm{\Delta p}}_n\left(m\right)}{\bar{P}}=\frac{2\bar{F}\times {\mathrm{\Delta F}}_n+{{\mathrm{\Delta F}}_n}^2}{{\bar{F}}^2}\frac{Q_n\left[m\right]\bar{P}{T}_b}{P_b{V}_{b}T}{\mathrm{mT}}_s,$求解得出Q_n[m]；其中，P_b为供水系统气压罐额定压力值,V_b为供水系统气压罐气室额定体积,T_b为供水系统气压罐额定温度；T为环境温度；(10)更新变量，令m＝m+1；返回步骤(8)；(11)计算平均值(12)更新变量，令n＝n+1；判断n＞5是否成立，如果是，进入步骤(13)；否则，转入步骤(6)；(13)计算标准差判断σ_Q＜＝0.5是否成立，如果是，则进入步骤(14)；否则，转入步骤(15)；(14)计算平均值判断是否成立，如果成立，则就是系统流量值，退出；否则，转入步骤(15)；其中，为预先设定的小流量运行状态对应的最大流量值；(15)令k＝k+1；在本次采样周期结束后，进行下一次采样，并标记水压值和变频器输出频率的采样值为p(k)和f(k)；返回步骤(2)。