一种降低水泵振动强度的方法

1.本发明属于供热管网技术领域，具体涉及一种降低水泵振动强度的方法。

背景技术：

2.变频水泵通过变频器控制电机转速，根据实际用水情况对水泵的流量、扬程等技术参数进行调整，具有节能高效、控制灵活等优点。当变频水泵的频率不断发生改变时，由于新频率下的额定流量往往与管网内实际运行流量不一致，导致水泵在非额定工况下工作，效率降低，能量损失增加，振动强度也随之增大。
3.水泵振动强度过大不仅会使变频水泵难以稳定运行，同时还会缩短变频水泵的使用寿命。急需一种能够降低水泵振动强度的控制方法用来保证水泵的使用寿命，保证管网的稳定。

技术实现要素：

4.本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种降低水泵振动强度的方法。
5.本发明的技术方案是：一种降低水泵振动强度的方法，包括以下步骤：
ⅰ
.根据远传流量表测量管道中的液体流速；
ⅱ
.得到水泵中叶轮处流动角的大小；
ⅲ
.基于流动角，调节变频水泵的频率；
ⅳ
.再次获得远传压力表a、远传压力表b中的管道压力；
ⅴ
.调节节流阀的开合度，对管道进行阻力调节；
ⅵ
.获得二次调节后远传流量表中的液体流速；
ⅶ
.获得调节后的流动角；
ⅷ
.判断调节后的流动角与水泵安装角的大小；
ⅸ
.如果流动角、水泵安装角大小不一致返回步骤
ⅰ
，如果流动角、水泵安装角大小一致执行步骤
ⅹ
；
ⅹ
.结束水泵振动强度调节。
6.步骤
ⅰ
根据远传流量表测量管道中的液体流速，具体过程如下：首先，根据要求得到管道的流量调节目标值；然后，得到远传流量表中监测到的实际液体流量；最后，得到调节目标值与实际液体流量之间的差值，作为变频水泵的调节基础。
7.步骤
ⅱ
得到水泵中叶轮处流动角的大小，具体过程如下：首先，得到液体相对速度的方向；然后，得到叶轮圆周速度的反方向；最后，得到叶轮处流动角，叶轮处流动角为相对速度、叶轮圆周速度反方向之间的夹角。
8.步骤
ⅲ
基于流动角，调节变频水泵的频率，具体过程如下：首先，流动角的计算中，流动角的大小与液体相对速度即实际液体流量直接相关；然后，根据流动角的大小能得到实际液体流量与叶轮转速之间的一一对应关系；最后，变频器控制器改变变频水泵的频率，从而改变叶轮转速，进而调节管网中液体的流速。
9.步骤
ⅳ
再次获得远传压力表a、远传压力表b中的管道压力，具体过程如下：首先，获取远传压力表a、远传压力表b之间的压力差值；然后，根据压力差值判断变频水泵的运行效率。
10.步骤
ⅵ
获得二次调节后远传流量表中的液体流速，具体过程如下：首先，通过远传流量表得到实际液体流量；然后，判断二次调节后实际液体流量与流量调节目标值是否一致。
11.步骤
ⅶ
获得调节后的流动角，具体过程如下：首先，得到步骤
ⅵ
中的实际液体流量；然后，按照步骤
ⅱ
中实际液体流量与流动角之间的一一对应关系，得到二次调节后的流动角。
12.步骤
ⅷ
判断调节后的流动角与水泵安装角的大小中，安装角是叶轮的固有角度。
13.所述流动角与安装角一致时，变频水泵运行中能量损失最小，变频水泵处于额定工况。
14.本发明的有益效果如下：本发明引入冲击角确定安全范围，使变频水泵在运行时尽可能的让管网实际流量靠近变频水泵的额定流量，使管网改变后流动角的大小与安装角基本趋于一致，降低变频水泵运行中的能量损失，提高水泵运行效率，减弱水泵振动强度。
15.本发明通过节流阀以及变频器的共同作用，使管网的变流量调节更加灵活可靠，在水泵频率与管网阻力协调联动下，使水泵特性变化与频率变化相适应，避免了依靠改变频率调节管网流量，导致变频水泵运行效率降低，振动强度过大损坏水泵。
附图说明
16.图1是本发明中水泵叶轮速度三角形示例图；图2是本发明中水泵及阀件布置示意图；其中：1变频水泵
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远传流量表3远传压力表a
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回水管道5节流阀
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供水管道7远传压力表b。
具体实施方式
17.以下，参照附图和实施例对本发明进行详细说明：如图1~2所示，一种降低水泵振动强度的方法，包括以下步骤：
ⅰ
.根据远传流量表测量管道中的液体流速；
ⅱ
.得到水泵中叶轮处流动角的大小；
ⅲ
.基于流动角，调节变频水泵的频率；
ⅳ
.再次获得远传压力表a、远传压力表b中的管道压力；
ⅴ
.调节节流阀的开合度，对管道进行阻力调节；
ⅵ
.获得二次调节后远传流量表中的液体流速；
ⅶ
.获得调节后的流动角；
ⅷ
.判断调节后的流动角与水泵安装角的大小；
ⅸ
.如果流动角、水泵安装角大小不一致返回步骤
ⅰ
，如果流动角、水泵安装角大小一致执行步骤
ⅹ
；
ⅹ
.结束水泵振动强度调节。
18.步骤
ⅰ
根据远传流量表测量管道中的液体流速，具体过程如下：首先，根据要求得到管道的流量调节目标值；然后，得到远传流量表2中监测到的实际液体流量；最后，得到调节目标值与实际液体流量之间的差值，作为变频水泵1的调节基础。
19.步骤
ⅱ
得到水泵中叶轮处流动角的大小，具体过程如下：首先，得到液体相对速度的方向；然后，得到叶轮圆周速度的反方向；最后，得到叶轮处流动角，叶轮处流动角为相对速度、叶轮圆周速度反方向之间的夹角。
20.步骤
ⅲ
基于流动角，调节变频水泵的频率，具体过程如下：首先，流动角的计算中，流动角的大小与液体相对速度即实际液体流量直接相关；然后，根据流动角的大小能得到实际液体流量与叶轮转速之间的一一对应关系；最后，变频器控制器改变变频水泵1的频率，从而改变叶轮转速，进而调节管网中液体的流速。
21.步骤
ⅳ
再次获得远传压力表a、远传压力表b中的管道压力，具体过程如下：首先，获取远传压力表a、远传压力表b之间的压力差值；然后，根据压力差值判断变频水泵1的运行效率。
22.具体的，水泵效率是有效功率与轴功率之比，当水泵处于高效率区工作的时候能量损失最小，振动强度小。
23.其中，水泵有效功率指流体在水泵中所获得的能量，可表现为流体压力的增大。
24.远传压力表a、远传压力表b之间的压差可反应出水泵的运行效率，根据压差进行调节可使水泵尽可能地在高效率区工作。
25.步骤
ⅵ
获得二次调节后远传流量表中的液体流速，具体过程如下：首先，通过远传流量表2得到实际液体流量；然后，判断二次调节后实际液体流量与流量调节目标值是否一致。
26.步骤
ⅶ
获得调节后的流动角，具体过程如下：首先，得到步骤
ⅵ
中的实际液体流量；然后，按照步骤
ⅱ
中实际液体流量与流动角之间的一一对应关系，得到二次调节后的流动角。
27.步骤
ⅷ
判断调节后的流动角与水泵安装角的大小中，安装角是叶轮的固有角度。
28.所述流动角与安装角一致时，变频水泵1运行中能量损失最小，变频水泵1处于额定工况。
29.在结构上，所述变频水泵1的出液侧设置有节流阀5，所述节流阀5控制管网中液体阻力。
30.具体的，在连接结构部分，所述变频水泵1的进液端与回水管道4连通，变频水泵1的出液端与供水管道6连通，所述节流阀5设置在供水管道6中。
31.优选的，所述远传流量表2、远传压力表a3设置在回水管道4中，所述远传压力表b7设置在供水管道6中。
32.所述节流阀5的两端形成法兰盘，用来与供水管道6的连通。
33.又一实施例一种降低水泵振动强度的方法，包括以下步骤：
ⅰ
.根据远传流量表测量管道中的液体流速；
ⅱ
.得到水泵中叶轮处流动角的大小；
ⅲ
.基于流动角，调节变频水泵的频率；
ⅳ
.再次获得远传压力表a、远传压力表b中的管道压力；
ⅴ
.调节节流阀的开合度，对管道进行阻力调节；
ⅵ
.获得二次调节后远传流量表中的液体流速；
ⅶ
.获得调节后的流动角；
ⅷ
.判断调节后的流动角与水泵安装角的大小；
ⅸ
.如果流动角、水泵安装角大小不一致返回步骤
ⅰ
，如果流动角、水泵安装角大小一致执行步骤
ⅹ
；
ⅹ
.结束水泵振动强度调节。
34.步骤
ⅰ
根据远传流量表测量管道中的液体流速，具体过程如下：首先，根据要求得到管道的流量调节目标值；然后，得到远传流量表2中监测到的实际液体流量；最后，得到调节目标值与实际液体流量之间的差值，作为变频水泵1的调节基础。
35.步骤
ⅱ
得到水泵中叶轮处流动角的大小，具体过程如下：首先，得到液体相对速度的方向；然后，得到叶轮圆周速度的反方向；最后，得到叶轮处流动角，叶轮处流动角为相对速度、叶轮圆周速度反方向之间的夹角。
36.步骤
ⅲ
基于流动角，调节变频水泵的频率，具体过程如下：首先，流动角的计算中，流动角的大小与液体相对速度即实际液体流量直接相关；然后，根据流动角的大小能得到实际液体流量与叶轮转速之间的一一对应关系；最后，变频器控制器改变变频水泵1的频率，从而改变叶轮转速，进而调节管网中液体的流速。
37.步骤
ⅳ
再次获得远传压力表a、远传压力表b中的管道压力，具体过程如下：（两个压力表的压差的调节依据应该描述一下）。水泵效率是有效功率与轴功率之
比，当水泵处于高效率区工作的时候能量损失最小，振动强度小。水泵有效功率指流体在水泵中所获得的能量，可表现为流体压力的增大。两个压力表的压差可反应出水泵的运行效率，根据压差进行调节可使水泵尽可能地在高效率区工作。
38.步骤
ⅵ
获得二次调节后远传流量表中的液体流速，具体过程如下：首先，通过远传流量表2得到实际液体流量；然后，判断二次调节后实际液体流量与流量调节目标值是否一致。
39.步骤
ⅶ
获得调节后的流动角，具体过程如下：首先，得到步骤
ⅵ
中的实际液体流量；然后，按照步骤
ⅱ
中实际液体流量与流动角之间的一一对应关系，得到二次调节后的流动角。
40.步骤
ⅷ
判断调节后的流动角与水泵安装角的大小中，安装角是叶轮的固有角度。
41.所述流动角与安装角一致时，变频水泵1运行中能量损失最小，变频水泵1处于额定工况。
42.在结构上，所述变频水泵1的出液侧设置有节流阀5，所述节流阀5控制管网中液体阻力。
43.具体的，在连接结构部分，所述变频水泵1的进液端与回水管道4连通，变频水泵1的出液端与供水管道6连通，所述节流阀5设置在供水管道6中。
44.优选的，所述远传流量表2、远传压力表a3设置在回水管道4中，所述远传压力表b7设置在供水管道6中。
45.所述节流阀5的两端形成法兰盘，用来与供水管道6的连通。
46.具体的，冲击损失指当变频水泵1的运行工况偏离额定工况时，内部的过流部件与流动状况不相符而产生的损失。冲击损失大小与额定流量和运行流量之差的平方成正比。
47.冲击损失主要发生于叶轮的入口处，由于流体进入叶轮时的流动角与安装角不一致，导致流体冲击至叶轮背面或工作面上产生旋涡，使水泵振动。
48.具体的，工作角α是绝对速度v与圆周速度u的夹角，其大小与管道内流体流速与水泵叶轮转速有关。
49.流动角β是相对速度w与圆周速度u反方向之间的夹角。
50.安装角β
α
是叶轮固有属性。
51.冲击角是流动角β与安装角之差。
52.基于以上，当流动角β与安装角β
α
一致时，流体沿叶片形线运动，无冲击损失。
53.当冲击角增大即流动角β与安装角β
α
不一致时，冲击损失就会出现，冲击损失过大造成水泵振动强烈难以稳定运行。
54.在变频水泵1调节流量变化时，在水泵1所在管道的出口处安装远传流量表2，远传流量表2监测和反馈管道内流体流速。进而根据流动角计算公式计算和反馈出流动角的大小，测量水泵叶轮的流动角作为改变水泵频率、调节节流阀5开度的控制依据。
55.远传流量表2监测和反馈变频水泵转速改变后流动角的大小，并与安装角进行比较，当流动角与安装角一致时则认为水泵1运行中能量损失最小，即水泵处于额定工况。
56.当流动角与安装角不一致且冲击角超过了安全范围时，则会出现振动强度过大的现象导致水泵难以运行。
57.当管网流量需要改变时先调节变频水泵1，根据流动角计算公式，得到水泵叶轮转速进而得出变频水泵1的频率，先将变频水泵1调至其需要频率；之后通过远传流量表2监测和反馈管网内流体速度，通过调节自动节流阀5开度，改变管网内阻力，使管网流量达到预设值从而完成调节。
58.当变频水泵1稳定运行后，不仅管网流量符合要求，水泵也在额定工况下工作，不会出现振动强度过大导致水泵难以运行的情况。
59.节流阀5配合水泵变频器进行二次调整，在变频水泵1调整之后，节流阀5通过调节开度变化改变管道阻力控制管网内流体速度，令管网实际流量尽可能靠近变频水泵1的额定流量，使管网改变后流动角的大小与安装角一致，从而提高变频水泵1的运行效率，使变频水泵1在运行中能量损失降到最低，最终减弱其振动强度，实现了减弱变频水泵振动的目的。
60.本发明引入冲击角确定安全范围，使变频水泵在运行时尽可能的让管网实际流量靠近变频水泵的额定流量，使管网改变后流动角的大小与安装角基本趋于一致，降低变频水泵运行中的能量损失，提高水泵运行效率，减弱水泵振动强度。
61.本发明通过节流阀以及变频器的共同作用，使管网的变流量调节更加灵活可靠，在水泵频率与管网阻力协调联动下，使水泵特性变化与频率变化相适应，避免了依靠改变频率调节管网流量，导致变频水泵运行效率降低，振动强度过大损坏水泵。

技术特征：

1.一种降低水泵振动强度的方法，其特征在于：包括以下步骤：（
ⅰ
）根据远传流量表测量管道中的液体流速；（
ⅱ
）得到水泵中叶轮处流动角的大小；（
ⅲ
）基于流动角，调节变频水泵的频率；（
ⅳ
）再次获得远传压力表a、远传压力表b中的管道压力；（
ⅴ
）调节节流阀的开合度，对管道进行阻力调节；（
ⅵ
）获得二次调节后远传流量表中的液体流速；（
ⅶ
）获得调节后的流动角；（
ⅷ
）判断调节后的流动角与水泵安装角的大小；（
ⅸ
）如果流动角、水泵安装角大小不一致返回步骤（
ⅰ
），如果流动角、水泵安装角大小一致执行步骤（
ⅹ
）；（
ⅹ
）结束水泵振动强度调节。2.根据权利要求1所述的一种降低水泵振动强度的方法，其特征在于：步骤（
ⅰ
）根据远传流量表测量管道中的液体流速，具体过程如下：首先，根据要求得到管道的流量调节目标值；然后，得到远传流量表（2）中监测到的实际液体流量；最后，得到调节目标值与实际液体流量之间的差值，作为变频水泵（1）的调节基础。3.根据权利要求1所述的一种降低水泵振动强度的方法，其特征在于：步骤（
ⅱ
）得到水泵中叶轮处流动角的大小，具体过程如下：首先，得到液体相对速度的方向；然后，得到叶轮圆周速度的反方向；最后，得到叶轮处流动角，叶轮处流动角为相对速度、叶轮圆周速度反方向之间的夹角。4.根据权利要求1所述的一种降低水泵振动强度的方法，其特征在于：步骤（
ⅲ
）基于流动角，调节变频水泵的频率，具体过程如下：首先，流动角的计算中，流动角的大小与液体相对速度即实际液体流量直接相关；然后，根据流动角的大小能得到实际液体流量与叶轮转速之间的一一对应关系；最后，变频器控制器改变变频水泵（1）的频率，从而改变叶轮转速，进而调节管网中液体的流速。5.根据权利要求1所述的一种降低水泵振动强度的方法，其特征在于：步骤（
ⅳ
）再次获得远传压力表a、远传压力表b中的管道压力，具体过程如下：首先，获取远传压力表a、远传压力表b之间的压力差值；然后，根据压力差值判断变频水泵（1）的运行效率。6.根据权利要求1所述的一种降低水泵振动强度的方法，其特征在于：步骤（
ⅵ
）获得二次调节后远传流量表中的液体流速，具体过程如下：首先，通过远传流量表（2）得到实际液体流量；然后，判断二次调节后实际液体流量与流量调节目标值是否一致。7.根据权利要求1所述的一种降低水泵振动强度的方法，其特征在于：步骤（
ⅶ
）获得调节后的流动角，具体过程如下：
首先，得到步骤（
ⅵ
）中的实际液体流量；然后，按照步骤（
ⅱ
）中实际液体流量与流动角之间的一一对应关系，得到二次调节后的流动角。8.根据权利要求1所述的一种降低水泵振动强度的方法，其特征在于：步骤（
ⅷ
）判断调节后的流动角与水泵安装角的大小中，安装角是叶轮的固有角度。9.根据权利要求8所述的一种降低水泵振动强度的方法，其特征在于：所述流动角与安装角一致时，变频水泵（1）运行中能量损失最小，变频水泵（1）处于额定工况。

技术总结

本发明公开了一种降低水泵振动强度的方法，包括以下步骤：根据远传流量表测量管道中的液体流速；得到水泵中叶轮处流动角的大小；基于流动角，调节变频水泵的频率；再次获得远传压力表A、远传压力表B中的管道压力；调节节流阀的开合度，对管道进行阻力调节；获得二次调节后远传流量表中的液体流速；获得调节后的流动角；判断调节后的流动角与水泵安装角的大小；结束水泵振动强度调节。本发明通过节流阀以及变频器的共同作用，使管网的变流量调节更加灵活可靠，在水泵频率与管网阻力协调联动下，使水泵特性变化与频率变化相适应，避免了依靠改变频率调节管网流量，导致变频水泵运行效率降低，振动强度过大损坏水泵。振动强度过大损坏水泵。振动强度过大损坏水泵。