绿色技术No.|257 泵及泵站智能专家系统节能技术

楼市科学 2024-09-19 08:08 湖南

导语：

据统计，目前全国各行业的水泵电耗占总用电量的10%到15%左右，其中城市供水、排水和工业用水领域的水泵耗电量占比较高。该技术将水泵和电机实时工况、泵站管路（包括阀门）实时状态加以分析和运算，给出监测、诊断、评价和优化建议的智能化系统。利用人工智能、自动化技术和大数据分析来优化泵及泵站的运行和管理。减少停机事件40-60%，节约能耗6-10%。若泵站已有信息化部署，运行数据满足泵及泵站算法模型需求，专家系统可提供数据对接接口协议（APIs），实现纯软件解决方案的状态评价、运行优化和故障诊断等功能。该技术优势明显，平台特发布技术公告面向全国推广，相关技术内容如下：

注：以下资料及数据由技术方提供，技术方承诺文中数据及资料无误，为其真实性负全责。为了降低技术应用风险，请务必在平台全程跟踪服务和监督下进行精准对接。

系统主要组成

泵及泵站智能专家系统利用人工智能、自动化技术和大数据分析来优化泵及泵站运行和管理，提高泵站的运行效率、降低能耗、减少故障率，并增强维护的智能化和自动化水平。通过水泵及电机出厂参数，结合泵站实时运行要求，提供最佳节能的优化运行方案。泵及泵站智能专家系统主要包括状态评价、运行优化和故障诊断等三大模块。

1、状态评价：状态评价主要对电机水泵机组的运行状态、能效状态和健康状态进行评价。运行状态是通过监测供水系统管网阻力特征，结合深度学习算法模型，划分水泵优化运行区、不良运行区和危险运行区，评价水泵的运行状况；能效状态是通过装置效率评价整个供水系统的能效水平，为系统节能改造提供依据；健康状态是通过集成智能电机故障诊断设备，综合评价电机水泵机组健康状态，对电机水泵机组进行实时诊断、预警和报警。

2、运行优化：当泵站综合效率出现不良或者水泵运行偏离高效区时，专家系统会结合应用场景的优化目标（效率、扬程和流量），同时会以能耗最低为要求，智能推荐出最合理的水泵运行组合方案。同时侦测泵站系统水泵选型不合理或装置系统设计不合理情况，提出需要进行技术改造或节能改造的意见。

3、故障诊断：当电机水泵机组出现故障症状和不良状态时，专家系统会主动报警，并进行警示，同时将预警报警信息推送到水泵机组管理人员手机上。通过结合智能电机故障诊断（OtoSense AITM）系统，对电机水泵12大常见故障进行诊断，包括供电问题、定子问题、转子问题、平衡问题、装配问题、轴承问题、气隙问题、散热问题、安装问题、汽蚀问题、叶轮堵塞和水泵轴承问题。

系统解决方案

泵及泵站智能专家系统为用户提供标准化专家系统解决方案、定制化专家系统解决方案和中心化专家系统解决方案。用户可根据自身要求或者应用场景的特点，选择对应解决方案。按照特定用户需求，3种解决方案均可离线部署。

　　1、标准化专家系统解决方案

　　标准化专家系统解决方案是按照泵及泵站智能专家系统统一设计要求，提供统一基础模块和统一界面功能的软件平台解决方案。详细功能模块包括基础管理、运行监测、状态评价、运行优化、故障诊断、维保服务和升级服务。标准化首页数据面板如下图所示。

　　 2、定制化专家系统解决方案

　　定制化专家系统解决方案是按照用户特定要求，在标准化模块功能的基础上增加定制化功能，如定制化首页数据面板，如下图所示。

　　 3、中心化专家系统解决方案

中心化专家系统解决方案适用于多泵站管理机构，需要同时管理多个泵站。如下图所示，是一个多泵站管理机构的泵站选择界面，可以进入单个泵站管理系统。

数据采集和成功案例

1、数据要求

　　泵及泵站智能专家系统要求的数据指标包括电机电压、电流，泵站进水池水位、出水池水位（送水泵站则为远端压力），单泵入口压力、出口压力，母管瞬时流量、累计流量，单泵累计耗电量。同时包括水泵和电机的特征曲线，以及各类标高参数等。对于泵站数据缺失情况，泵及泵站智能专家系统可通过水泵及电机特性，补充模拟缺失数据。

　　2、采集方式

　　数据采集方式可采用多种方式，1）泵及泵站智能专家系统提供智能采集网关，采集泵站PLC或上位机数据；2）具备信息化功能的泵站，可按照泵及泵站智能专家系统数据传入协议要求，将数据传入到泵站智能专家系统中。

泵及泵站专家系统嵌入在泵及泵站物联网智能化运维服务云平台（应用云平台）。应用云平台包括基础管理，运行监测，状态评价，运行优化，故障诊断，维保服务和升值服务七大功能模块。采用分布式云平台结构，可提供客户标准化，个性化或中心化多租户配置。也可根据客户需求嵌入到客户已有的平台体系。上图为个性化泵及泵站智能应用云平台。系统设计考虑原始数据归属权的客户诉求。

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