本发明提供了一种基于牛顿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；在稳态工况下进行两次频率小信号扰动，得到两条压力变化曲线，两条曲线的交点对应的流量值即为系统流量值。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

本发明属于机电一体化测控领域，具体涉及一种基于参数关联的小流量运行在线检测方法，尤其适用于气压罐变频恒压供水装置水泵小流量运行检测和保护。

本发明的目的在于克服上述不足之处，提出一种结构简单、适用性好的基于参数关联的小流量在线检测方法。

一种基于参数关联的小流量在线检测方法，包括如下步骤 ：(1) 以采样周期 Ts 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(l) 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 (17) ；

恒压变频供水系统中扬程特性及管阻特性对供水系统的性能具有重要的影响，当用水阀门未完全关闭或者由于管道阀门泄漏导致供水系统运行于小流量时，此时供水系统的管阻及扬程损失增大，导致系统能耗增加，效率低下。其中，“小流量”是指当水龙头开度很小或者水龙头未完全关闭及管道滴漏导致其用水量很小或接近于零，这种情况称为变频供水系统小流量情况。此时，水泵在小流量下运行，会造成水泵效率大大降低，不能达到节能的目的，水泵功率越大用电越多。

同时，小流量运行致使水泵电机及变频器处于低频运行状态，导致电机及变频器低频噪声严重，降低电机及变频器的使用寿命及性能，对供水的安全可靠性和生产成本产生不利影响。

水泵恒压供水系统的小流量检测是水泵变频恒压供水系统实现节能高效、安全可靠供水需要重点解决的关键技术问题之一。

发明人 彭志辉 李峰平 付培红 赵军平李沛 周宏明

李峰平 男，副教授，1978年生，浙江温岭人，温州市“551”人才工程第三层次培养人选。2000年毕业于浙江工业大学机电一体化专业，同年8月进入温州大学机械工程学院担任思想政治辅导员工作，并兼任机械原理和机械设计基础的助教工作。2004年9月攻读上海大学管理科学与工程专业硕士研究生，并获管理学硕士学位。2005年10月晋升为温州大学机电工程学院讲师，2009年11月破格晋升为机械工程学科副教授职称。主讲生产计划与控制、机械原理及设计、数据库与管理信息系统及ERP等课程，主要研究方向为机构优化设计、企业信息化、生产管理等领域。近三年来主持或参加了包括国家自然基金、省自然科学基金、省科技计划、教育厅科研课题、市科技计划在内的近十项纵向课题和若干项企业委托项目，在计算机集成制造系统、中国机械工程、计算机工程与应用、中国制造业信息化等国内核心期刊上发表了十余篇学术论文。

本发明所述小流量在线检测方法具有如下有益效果 ：

 一、与现有通过安装流量传感器方案相比，本发明无需流量检测传感器及辅助电路即可实现小流量检测，省去了流量传感器及辅助处理电路的安装调试所需时间和成本 ,使得系统结构更加简单 , 系统成本更低 ；

二、与现有的专用控制器 + 专用水泵电机方案相比 , 本发明可适用于各种型号的三相交流水泵电机供水的小流量检测 , 具有广泛的通用性。因为系统在小流量工况下运行时 , 其流量数学模型为 其中 ：P 为供水系统稳定运行时水压值 ,Δp(t) 为扰动运行时水压变化量 ,F 为供水系统稳定运行时电机频率值 ,ΔF为运行时频率变化量 ,Q 为供水系统稳定运行时流量值 ,Pb、Vb 和 Tb 为气压罐额定工作条件下压力值、气室体积值和温度值 ,T 为系统当前温度值 ,t 为时间量。由上述公式可知 , 欲检测当前系统稳定运行时的流量 , 只需要获取供水系统稳定运行时水压值 P、稳定运行时电机频率值 F、扰动运行时频率变化量 ΔF、扰动运行时水压变化量 Δp(t)、气压罐参数 Pb、Vb、Tb 和当前环境温度 T 等参数即可测量出稳定运行时的流量 Q, 而无需知道水泵电机的型号和具体参数。因而 , 该方法可广泛适用于满足电压和功率指标的各种型号的三相交流水泵电机的与控制器连接 , 实现小流量在线检测。

三、本发明所述的小流量在线检测方法具有检测速度快 , 可靠性高 , 实用性强等特点 ；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。

技术入股，技术合作，遣派学者专家到国外或者其他地区的高校，研究机构或者生产企业与对方的学者，专家合作进行研究设计，或者双方学者，专家轮流到对方学校，研究机构或者企业进行研究。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的保护范围。