本发明提供了一种基于灰色关联法的变频供水系统运行效率在线检测方法，包括：建立输出功率、频率扰动量和水压变化量之间的数学模型及约束条件，形成供水系统运行效率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，以实际压力变化值作为参考序列，并依据模型求出压力变化值作为比较序列，运用灰色关联算法及灰色关联度判据在线检测系统轴输出功率，进而求得变频供水系统效率。本发明可实现在线输出功率检测，无需流量传感器，节约系统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。本发明可有效保护电机和变频器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，具体涉及一种基于灰色关联法的变频供水系统运行效率在线检测方法，尤其适用于气压罐变频供水装置水泵运行效率检测。

本发明的目的在于提出一种低成本、通用性好、结构简单的基于灰色关联法的变频供水系统运行效率在线检测方法。

 一种基于灰色关联法的变频供水系统运行效率在线检测方法，其特征在于，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、逆变电路输出频率和输入功率进行采样，将第一次采样值标记为 p(1)、f(1) 和 Pin(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)}、逆变电路输出频率数组 {f(i)}，以及输入功率数组 {Pin(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，Pin(i)|i ＜＝ 0 ＝ 0 ；

水泵作为一种高耗能通用机械，广泛应用于工农业生产和居民生活的各个领域，每年消耗在水泵机组上的电能占全国总电耗的 21% 以上，在供水企业中占生产成本的30% ～ 60%。水泵以及水泵系统的效率哪怕仅仅提高 1%，都会对我国的节能和环保带来了巨大的利益，而水泵消耗的电能的 30% ～ 50% 都是可以节约。通过采用变频控制技术能有效地降低水泵的能耗，每年可节电 282 亿 kWh，实现节能减排目标。但变频控制技术实现节能前提是水泵始终运行于高效率区间。然而，供水用户的用水量在空间和时间上具有随机性和不确定性，不能保证水泵始终运行在高效率区间。特别是在用水低谷时间段，由于用水量很小，变频器和水泵工作于低频状态。此时，电机热损耗和低频振动严重，整个变频供水系统能耗急剧增大，系统效率低下。这种工况下不但不能实现节能减排，而且水泵电机因为长期低频运行导致机械振动和电机定子绕组发热严重，降低系统的安全可靠性和使用寿命，对供水的安全可靠性和生产成本产生不利影响，更为严重的甚至导致安全事故的发生。因而，变频供水系统运行效率检测是必须解决问题。

发明人 李峰平 彭志辉 李沛 付培红赵军平 胡雪林

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。

一、本发明所述的变频供水系统运行效率检测方法具有在线输出功率检测，无需流量传感器，节约了系统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组成的变频供水系统运行效率检测，具有广泛的通用性。因为变频供水系统轴输出功率 Pout 满足公式 该公式由参数 Δp(t)、P、ΔF、F、Tb、Vb、Pb、ρ、g、T 和 t 确定输出功率 Pout(Δp(t)、P、ΔF、F、Tb、Vb、Pb、ρ、g、T 和t 分别表示为频率 ΔF 扰动运行时水压偏离稳定值的波动量、稳定运行时水压值、频率扰动增量、稳定运行时逆变电路输出频率、气压罐额定运行时温度、气压罐额定运行时气室体积大小、气压罐额定运行时标称压力、液体密度、重力加速度、当前环境温度和时间变量，而与电机的参数和型号没有任何关系。因而通过该公式检测输出功率 Pout 可以应用于任何型号的交流水泵电机，具有广泛的通用性。在此基础上，再通过测量电源输入功率 Pin 即可得到效率

 三、本发明所述的变频供水系统运行效率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。