大型梯级提水灌溉泵站水泵变频分析研究

以某扬黄工程梯级提水系统设计为模型,研究分析了在一级泵站取水系统已定,其余各级提水泵站级间泵站水泵和工作参数不同的情况下,以一级下游第一座泵站(二泵站)为例,对水泵特性曲线做定性相似分析,定量计算,根据首级泵站的提水灌溉流量需求,利用比例定律推算出水泵变频后的特性曲线,并对二泵站水泵工频和变频两种运行模式进行对比分析,确定二泵站水泵在各种灌溉提水流量下水泵运行工况点,合理确定水泵变频范围。该研究为大型梯级提水工程的水泵机组额定工况点的确定以及上下游泵站间的流量匹配提供了经验与参考。     

并联泵站群日优化运行方案算法

提出了并联泵站群日优化运行数学模型,该模型以并联泵站群日提水费用最少为目标函数,以各时段机组叶片角或转速为决策变量.考虑站间不同工况调节方式,采用大系统二级分解-动态规划聚合法进行求解.首先以泵站日提水耗电费用最少为目标,泵站提水量的分配为协调变量,将该模型分解成若干个泵站多机组日优化运行一级子模型;再以单机组日提水耗电费用最少为目标,机组提水量的分配为协调变量,将一级子模型分解为若干个单机组日优化运行二级子模型.该二级子模型以机组叶片安放角或机组转速为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,并联泵站群提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解.该方法可以解决不同工况调节方式、不同时段划分及不同日均扬程下并联泵站群的日优化运行问题.以淮阴一、三站并联运行为例,作了日优化运行计算,结果表明：各日均扬程下满负荷、80%负荷、60%负荷优化运行单位费用,较定角恒速运行分别平均节约10.53%,26.54%,34.40%.     

并联泵站群日优化运行方案算法

提出了并联泵站群日优化运行数学模型,该模型以并联泵站群日提水费用最少为目标函数,以各时段机组叶片角或转速为决策变量.考虑站间不同工况调节方式,采用大系统二级分解-动态规划聚合法进行求解.首先以泵站日提水耗电费用最少为目标,泵站提水量的分配为协调变量,将该模型分解成若干个泵站多机组日优化运行一级子模型;再以单机组日提水耗电费用最少为目标,机组提水量的分配为协调变量,将一级子模型分解为若干个单机组日优化运行二级子模型.该二级子模型以机组叶片安放角或机组转速为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,并联泵站群提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解.该方法可以解决不同工况调节方式、不同时段划分及不同日均扬程下并联泵站群的日优化运行问题.以淮阴一、三站并联运行为例,作了日优化运行计算,结果表明：各日均扬程下满负荷、80%负荷、60%负荷优化运行单位费用,较定角恒速运行分别平均节约10.53%,26.54%,34.40%.     

泵站变角变速组合优化运行算法

建立了泵站多机组叶片全调节与变频变速组合优化运行数学模型,提出了基于动态规划逐次逼近法的大系统分解-动态规划聚合求解方法.以泵站日提水耗电费用最小为目标、机组提水量为协调变量,将该模型分解为若干个单机组叶片全调节与变频变速组合日优化运行子模型.该子模型以机组叶片安放角及机组转速为决策变量、机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划逐次逼近法求解.构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量、泵站提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解.以某泵站运行为例,在满负荷、80％负荷、60％负荷下,各日均扬程下泵站多机组叶片全调节与变频变速组合日优化运行较定角恒速运行平均单位提水费用分别节约5.80％,25.19％,32.20％.     

基于DP-分解协调法的梯级泵站优化调度及控制

为了降低含变频泵的梯级泵站日运行费用、减少优化算法运行时间和便于管理。将含变频泵的梯级泵站优化调度这一复杂得多目标决策问题,拆分为能耗优化和电费降低2个问题,对于能耗优化问题运用分解协调法将梯级泵站模型以扬程为关联量分解为单级泵站子系统模型和单级泵站交互子系统模型,将单级泵站子系统以流量为关联量分解为工频泵和变频泵子系统模型,对各子系统模型采用隐枚举法、动态规划法进行求解。对于电费降低问题,将不进行任何优化、只进行能耗优化和同时进行能耗优化加日流量分配3种情况进行类比,对日流量分配模型也采用动态规划求解。结果表明:动态规划(DP)-分解协调法能够优化含变频泵的梯级泵站,梯级泵站能耗和日运行费用都得到了明显降低;DP-分解协调法与单独采用动态规划法解决含变频泵的梯级泵站优化调度相比,算法运行时间步长得到较大缩减;以DP-分解协调法设计并研发了智能优化调度系统,实现实时控制一体化和便捷管理。     

考虑渠道水力损失的梯级泵站日优化调度研究

优化调度是实现梯级泵站系统节能降耗最有效的非工程措施之一,系统中的各类损失是影响优化调度结果的重要因素。相较于传统的仅考虑泵站抽水装置的损失,将渠道水力损失纳入优化调度的考量范围,以梯级泵站系统日运行费用最小为目标函数,构建考虑渠道水力损失的梯级泵站日优化调度模型,采用动态规划算法对模型进行求解。利用该模型对南水北调来水调入密云水库调蓄工程前6级泵站进行优化调度。结果表明:渠道水力损失对扬程优化分配的结果改变显著,所构建的模型能有效降低运行费用。     

泵站多机组叶片全调节优化运行分解-动态规划聚合方法

针对泵站多机组叶片全调节日优化运行数学模型,提出了大系统分解-动态规划聚合求解方法。以泵站日提水耗电费用最小为目标,机组提水量为协调变量,将该模型分解为若干个单机组叶片全调节日优化运行子模型。该子模型以机组叶片安放角为决策变量,机组提水量的离散值为状态变量,采用动态规划方法求解。构造的聚合模型以各机组提水量为决策变量,泵站提水量的离散值为状态变量,同样采用动态规划方法求解。该方法可解决安装不同型号泵机组或各机组性能存在差异的站内最优化运行问题。以淮安四站运行为例,获得了较好的优化效果。     

管渠结合的梯级泵站扬程优化分配研究

密云水库调蓄工程是保证北京市区供水安全的一项关键工程，极大程度地缓解了北京市水资源供需紧平衡状态。为实现工程的经济运行，以密云水库调蓄工程后三级泵站（郭家坞、雁栖、溪翁庄）为研究对象，基于水力学模型建立梯级泵站扬程优化分配模型，采用IAPSO优化算法对模型进行求解。结果表明：对于管渠结合的梯级泵站输水系统，在不同输水流量下，梯级泵站的扬程优化方案较实际运行方案相比效率可提高5.2%；梯级间水力损失和泵站转速会对优化结果有较大的影响。该研究可为梯级泵站经济运行提供行之有效的运行方案，保证梯级泵站输水系统的安全经济运行。     

基于分时电价的梯级泵站输水系统日优化运行

为了提高梯级泵站输水系统日运行效益,通过分析梯级泵站输水系统,提出了梯级泵站输水系统整体运行效率的定义及表达式,分析了梯级泵站输水系统日运行费用的影响因素及优化机制.在此基础上,以日运行费用最小为目标,考虑分时电价,日输水总量,泵站进、出水池水位等约束条件,以时段流量分配、级间水位等因素为决策变量,建立了梯级泵站输水系统日运行费用优化模型、梯级泵站输水系统运行效率优化模型和单级泵站运行效率优化模型,采用基于区间离散的动态规划法进行求解,进而确定梯级泵站输水系统日优化运行方案,包括各时段内梯级间水力(水位、流量)方案和各泵站内运行方案.将该优化方法应用于南水北调东线韩庄运河段梯级泵站工程,结果表明节约费用效果较为显著.     

多级提水灌溉系统的临界经济扬程分析

丘陵地区提水灌溉需要的扬程高，水费占灌溉成本的比重大，农民的负担很重。针对这种状况，在充分考虑农民的水费负担能力的基础上，提出丘陵地区多级提水灌溉系统临界经济扬程的概念和计算方法，为丘陵地区提水灌溉系统的更新改造和规划设计提供了科学依据。     

适用于牧区的太阳能扬水节水灌溉模式

针对牧区草地灌溉水资源与动力能源的限制,提出适用于牧区的太阳能扬水节水灌溉模式,阐述了模式中主要的技术体系或设备,并介绍了模式的特点、技术要点、应用综合效果及适用条件等方面的内容。     

全工况小型移动式电力提灌泵装置研究

针对四川丘陵地区小型泵站灌溉面积小、沿江河水位变幅大、季节性需水差异大,站多装机容量小、取水投资大、设备分散、维护不便、易被毁被盗等问题,进行了具有串并联方式的小型移动式电力提灌泵装置的研究.它优化集成机组、管路和控制系统于一体,采用离心泵的串并联和变频调速等关键技术,既可满足大流量的要求,又可实现高扬程工况需要,并保...     

中小型灌区排涝泵站优化运行模式探讨

以靖江市孤山灌区为例,依据中小型提水灌区排涝泵站的特点,分别以排涝泵站开机机组总耗能最少、能耗率最低为目标函数,采用按开机机组装置效率最大和动态规划的方法,探讨了在满足特定排涝设计标准下孤山灌区内自成排水体系的竖河大港排水片排涝泵站最优运行方式,对提高中小型提排灌区泵站管理水平,减少能源浪费有一定的指导作用。     

梯级泵站经济扬程确定

利用Excel中的规划求解功能解决了梯级泵站经济扬程确定的问题。首先根据最小功率原理写出灌区总功率计算表达式;然后对实测的灌溉面积与高程关系数据进行曲线拟合,并写出拟合表达式.最后在Excel中求出泵站分级数一定前提下,灌区总功率最小所对应的各级站的净扬程。利用这种方法和经济扬程确定的相关理论,准确、快速地确定梯级泵站经济扬程。这种方法与传统的图解法、试算法相比,具有快捷、精确等优点。     

基于Excel规划求解的泵站加压灌溉管网优化设计研究

以管网系统年费用最小为目标函数,水泵扬程H和连续管径D为设计变量,建立了确定性的泵站加压灌溉管网优化设计模型,并应用Excel规划求解法对所建立的模型进行了求解。实例表明,在管网布置形式已知的情况下,与传统的经济流速法相比,Excel规划求解法是一种实用价值较高的模型求解方法,该方法不仅能够节省一定的工程投资,还提高了设计人员的设计水平和效率。     

基于分解协调法的梯级泵站优化模型局部敏感性分析

为了提高梯级泵站的运行效率,对其进行优化调度研究十分必要。以济南市玉符河卧虎山水库梯级泵站为例,基于分解协调法建立了能耗优化模型和日运行电费优化模型,利用修正的Morris筛选法对模型进行了局部敏感性分析。结果表明:对于能耗优化模型,能耗和单位流量(扬程)能耗随着瞬时流量、后池水位的增加和前池水位的降低而增加,参数的敏感性排序为瞬时流量、前池水位、后池水位;对于日运行电费模型,参数的敏感性排序为日调水量、高峰时段最小流量、低谷时段最大流量。在不超过机组承受能力和满足各种运行条件的情况下,高峰时段最小流量越小和低谷时段最大流量越大,日运行电费相对来说越小。研究为梯级泵站的优化调度提供了一定的参考和指导意义。     

魏村泵站双向进水流道设计

魏村泵站是太湖治理工程中灌排结合的大型立式轴流泵站。文中分析总结了魏村泵站双向进水流道形式与型线设计，介绍和推荐了大型轴流泵站双向进水流道合理型线的设计方法。     

平原河网地区灌溉泵站群优化布局研究

在平原河网地区,为保证河道生态用水量,需要解决河道的引水能力与二岸农田灌溉泵站提水流量不匹配的现象。为此,提出了灌溉泵站改造布局优化的动态规划模型,可在满足农田灌溉、河道最小生态流量等条件下,确定泵站群的最优开机组合,该成果可对平原河网地区的灌溉泵站布局优化调整提供理论依据。同时,对此类耦合约束带有明确可行域的动态规划模型,提出了简单、方便的递推方法。     

机压微灌管网系统布置与管径同步优化设计

微灌管网系统由轮灌管网(支毛管)和续灌管网(干管)组成,以往的研究没有将其作为一个系统,且不能实现布置与管径组合的同步优化,研究成果对坡度均匀的大型灌区机压微灌独立管网系统的优化也不适用。因此,提出了机压微灌管网系统优化的方法,并建立了优化设计数学模型,采取整数及实数编码的混合编码方法,通过遗传算法求解,同时实现轮灌管网及续灌管网的布置优化及管径组合优化,得出的管径为标准商用管径,无需调整。实例计算结果表明,该模型与算法在求解机压微灌管网系统优化设计问题上具有良好的优化性能和求解精度。与传统设计方案相比较,轮灌管网和续灌管网的优化设计方案单位面积年费用分别降低了14. 85%～35. 59%和4. 12%～12. 99%,节省投资效果明显。