一种离心泵引水所需负压值的自适应确定方法

本发明属于农田灌溉泵站控制，尤其涉及一种离心泵引水所需负压值的自适应确定方法。

背景技术：

1、离心泵在启动前必须确保泵体内充满水，否则将导致无法正常启动，甚至产生气蚀、空转磨损、机械密封干磨烧毁等严重故障。目前，离心泵引水普遍采用真空泵抽真空方式，即人工打开真空泵及管路阀门对泵体及进水管路抽真空，使水池中的水在大气压作用下被压入泵体，操作人员通过观察真空表读数或凭经验判断引水成功后，再手动关闭真空泵及相关阀门并启动离心泵。该方式操作繁杂、步骤多、耗时长，且严重依赖人工经验，引水可靠性难以保障。

2、针对上述问题，现有技术中已出现一些自动引水方案，例如采用气液分离罐配合喷射器维持罐内液位的方案、采用真空泵抽气配合压力表观测负压的方案、以及采用引水罐注水维持液位的方案。然而，上述方案仍存在以下缺陷：引水是否成功依赖人工经验或仅以一个预设固定负压值作为判定条件，缺乏与实时工况相匹配的量化判定标准，容易发生误判；农田灌溉水池液位随季节和用水量动态变化，固定阈值或人工操作难以根据实时液位准确确定所需负压，液位高时过度抽真空浪费能源，液位低时引水不足；每次启泵需人工依次操作多个阀门和真空泵，效率低下；无法判断管路气密性，泄漏时真空泵长时间运行仍无法达到所需负压，人工难以识别；此外，负压管路内积水或杂质淤积于传感器测压嘴处，真空泵启动瞬间高速气流冲击会导致压力读数产生瞬时跳变，易引发误判；多泵站共用水池的并联布置场景中，运行系统产生的负压会通过并联管路传导至待引水系统，导致待引水系统压力传感器读数偏低，进而造成引水不足即启动的故障；理论计算未计入进水管路沿程阻力和局部阻力，复杂管路工况下单纯按静水柱高度计算的目标负压值与实际所需值存在偏差。

3、因此，亟需一种能够根据实时液位自动计算引水所需负压值、有效滤除传感器读数跳变干扰、消除多系统并联负压影响并自动完成引水和启泵全流程的离心泵引水控制方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种离心泵引水所需负压值的自适应确定方法，包括：

2、获取水池的当前液位，并根据所述当前液位和预设的所述离心泵的安装高度，计算引水所需的目标负压值；

3、启动真空泵对所述离心泵的管路进行抽真空，并在抽真空过程中持续检测所述管路的实时负压值；

4、采用连续多点采样滤波机制对所述实时负压值与所述目标负压值进行比较，当连续n个采样点的所述实时负压值均达到或超过所述目标负压值时，判定引水成功，其中n为预设的大于1的整数；

5、在判定引水成功后，通过变频器以预设低频起动所述离心泵的电机，并在检测到所述管路的压力由负压转为正压后，判定所述离心泵启动成功；

6、在所述离心泵启动成功后，切换阀门及所述真空泵的工作状态，并通过所述变频器将所述离心泵的电机频率调整至目标工作频率。

7、可选地，所述计算引水所需的目标负压值，包括：

8、根据所述安装高度与所述当前液位的差值，并叠加预设的安全裕量高度，获得引水所需液位高度；

9、根据所述引水所需液位高度，计算所述目标负压值。

10、可选地，所述连续多点采样滤波机制，包括：

11、以预设的采样间隔连续采集所述实时负压值；

12、当任一采集的所述实时负压值达到或超过所述目标负压值时，累计计数；当任一采集的所述实时负压值未达到或超过所述目标负压值时，将所述累计计数清零；

13、当所述累计计数达到所述n时，判定引水成功。

14、可选地，在计算所述目标负压值之后、对所述实时负压值与所述目标负压值进行比较之前，还包括：

15、检测是否存在与所述离心泵共用进水管路或水池的关联系统处于运行状态；

16、当检测到存在所述关联系统处于运行状态时，对所述目标负压值施加预设的补偿量，获得补偿后的目标负压值，并以所述补偿后的目标负压值替换所述目标负压值用于所述比较。

17、可选地，所述检测是否存在与所述离心泵共用进水管路或水池的关联系统处于运行状态，包括：

18、通过通讯总线向所述关联系统的控制器发送状态查询指令；

19、若在预设时间内未收到所述关联系统的控制器的状态响应，则默认为检测到所述关联系统处于运行状态。

20、可选地，在启动所述真空泵之后，还包括：

21、获取预设的基准速率，所述基准速率根据所述离心泵在管路气密性良好状态下的负压上升速率预先标定获得；

22、获取所述管路的负压上升速率；

23、将所述负压上升速率与所述基准速率进行比较；

24、根据比较结果，输出对应的泄漏状态诊断信号。

25、可选地，所述根据比较结果，输出对应的泄漏状态诊断信号，包括：

26、若所述负压上升速率小于所述基准速率且大于所述基准速率的预设百分比，则输出轻微泄漏信号；

27、若所述负压上升速率小于或等于所述基准速率的预设百分比，则输出严重泄漏信号，停止引水流程并禁止启动所述离心泵。

28、可选地，在启动所述真空泵之后，还包括：

29、记录所述真空泵的运行时间；

30、当所述运行时间超过预设的超时时间阈值且所述实时负压值未达到或超过所述目标负压值时，判定引水失败，停止所述真空泵并输出故障报警信号。

31、可选地，在判定引水成功之后，还包括：

32、记录本次引水成功时的所述实时负压值、所述当前液位及所述真空泵的抽吸持续时间；

33、根据记录的多次引水数据，计算所述实时负压值相对于所述目标负压值的平均偏差，其中发生引水失败、泄漏报警或人工干预的引水记录不参与所述计算；

34、根据所述平均偏差，对所述安全裕量高度进行修正。

35、可选地，所述目标负压值由所述引水所需液位高度对应的负压值与预设的管路阻力补偿值叠加获得。

36、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

37、本发明根据实时液位和泵体安装高度动态计算引水所需目标负压值，无论水池液位如何变化均能准确确定引水终点，避免了欠引水或过度抽真空；以实时负压值与动态计算的目标负压值精确比较作为引水成功的量化判定依据，取代了人工经验判断，大幅提高了判定准确性和可靠性；采用连续多点采样滤波机制，要求连续多个采样点均达到目标负压值方判定引水成功，有效滤除了因负压管路内积水、杂质堵塞传感器测压嘴导致的瞬时气流冲击压力读数跳变干扰，避免了瞬态跳变碰线造成的误判；多系统并联干扰检测与补偿机制能够在检测到关联系统运行时自动对目标负压值施加补偿量，消除了并联管路负压传导导致的压力读数偏差，适用于多泵站共用水源的复杂场景；引水成功后通过变频器软起动离心泵，避免了直接启动对设备和管路的冲击；超时判定与泄漏分级诊断功能能够区分轻微泄漏与严重泄漏，为运维人员提供明确的检修指引；自学习修正机制通过记录历次引水数据自动修正安全裕量，使系统随设备老化持续保持判定准确性。本发明实现了引水全程自动化，显著提高了农田灌溉泵站运行的可靠性与智能化水平。