基于功率匹配的异步电机多级离心泵系统建模方法

摘要

本发明公开了一种基于功率匹配的异步电机多级离心泵系统建模方法，其特征是：采用递推最小二乘法辨识异步电机的电气参数，构建异步电机的T形等效电路，获得异步电机输出功率；利用BP神经网络建立多级离心泵的性能预测模型，得到多级离心泵轴的预测功率；基于多级离心泵与异步电机的功率匹配构建异步电机多级离心泵系统。本发明可用于异步电机多级离心泵系统的高效耦合模型分析，增强多级离心泵与异步电机的匹配能力，进而实现其安全、经济运行，达到节能降耗的目的。

主权项

一种基于功率匹配的异步电机多级离心泵系统建模方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1：根据异步电机的物理模型，建立由状态方程表达的异步电机数学模型；利用所述异步电机数学模型推导出以异步电机电气参数为未知变量的异步电机线性方程；对于所述异步电机线性方程，通过递推最小二乘法辨识所述异步电机电气参数，所述异步电机电气参数包括定子绕组电阻R_s、转子绕组电阻R_r、定子自感l_s、转子自感l_r以及漏感l_m；步骤2：以多级离心泵的实际输出扬程H、流量Q以及多级离心泵效率η作为输入变量，以多级离心泵轴的实际输入功率N作为输出变量，利用BP神经网络建立多级离心泵的性能预测模型，得到多级离心泵轴的预测功率N₁；步骤3：按如下过程实现多级离心泵与异步电机的功率匹配；a、利用步骤1所述的异步电机电气参数建立异步电机的T型等效电路，根据T型等效电路获得由式(1)所表征的异步电机输出功率P₂；$P_2=\frac{3{U_1}^2\frac{R_r}{s}}{{(R_s+\frac{R_r}{s})}^2+{(x_{\mathrm{s\sigma }}+{x^{\prime }}_{\mathrm{r\sigma }})}^2}---\left(1\right)$其中：x_sσ：为定子漏抗，x_sσ＝ωl_s；x'_rσ为转子漏抗，x'_rσ＝ωl_r；其中：ω＝2πf，f＝50Hz；U₁为设定的恒转速n下的异步电机定子侧输入电压，s为恒转速n下的异步电机转差率，$s=\frac{\frac{60f}{n_p}-n}{\frac{60f}{n_p}},$极对数n_p＝2；b、利用步骤2所建立的多级离心泵的性能预测模型获得多级离心泵轴的预测功率N₁，由式(2)获得传动效率η_c；异步电机输出功率P₂×传动效率η_c＝多级离心泵轴的预测功率N₁    (2)在所述设定的恒转速n状态下，实时测量获得异步电机效率η₁以及多级离心泵效率η，由式(3)获得机泵效率η₂：传动效率η_c＝机泵效率η₂/(异步电机效率η₁×多级离心泵效率η)    (3)最终获得满足式(2)的异步电机多级离心泵系统，实现复杂系统的建模。