(硕士论文)基于神经网络的叠压供水节能控制技术研究.pdf

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
随着我国经济的不断发展,能源消耗显著增加,节能减排刻不容缓。据统
计,我国每年总用电量的 30%~40%被用于水泵风机类负载,其中二次加压供
水设备占了相当大比例,可见供水节能仍有很大潜力。多年来,变频供水凭借
其节能、消除二次污染等特点已经被广泛应用,但其节能效果并不明显,随之
衍生出来了分时变压变频供水、最不利点恒压变频供水、变压变流量供水以及
管网叠压供水等多种供水方式,前三种虽然具有较好的节能效果,但由于实现
起来均存在技术问题或经济问题而没有被广泛推广。叠压供水方式将水泵直接
与市政管网连接,能够充分利用市政管网来水压力,而且易于实现,已经在一
些发达国家以及我国某些城市得到初步应用。
本文以科技部科技型中小企业技术创新基金为背景,对叠压供水控制及节
能做了相关的理论研究,开发了基于神经网络的叠压供水节能监控装置,并对
该装置进行了现场实验,测试其控制效果和节能效果。
目前恒压变频供水是最为普遍的供水方式,本文首先对变频供水节能理论
进行分析,在此基础上研究叠压供水相对于普通变频供水的节能原理,并得出
理论节能率。分析叠压供水系统的特征,以此提出基于神经网络的控制算法。
建立供水系统模型,设计基于对角递归神经网络整定 PID 控制参数的控制策
略,应用 Simulink 进行仿真实验,并与传统控制策略进行对比,分析结果体
现出本文研究设计的基于对角递归神经网络的叠压供水系统控制算法在响应
特性、鲁棒性和抗干扰性等方面均具有明显的优势,在理论上证明了该算法的
优越性。
开发基于 PLC 的叠压供水节能监控装置,包括硬件和软件的设计。该装
置通过 GPRS 与监控中心进行通信,实现基于 DRNN 的 PID 控制算法。对所
开发的装置进行现场实验,验证基于 DRNN 的 PID 控制策略对叠压供水系统
具有很好的控制效果,测量结果与仿真结论基本一致;测量叠压供水的实际节
能率,并与理论节能率进行对比分析,所得的实测结果与理论研究基本相符。
因此在理论和实际中均验证了本文所研究的控制算法、设计的装置在叠压供水
节能领域的优越性。

关键词:叠压供水;节能;神经网络;市政管网;实验验证

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
With the continuous development of China's economy, energy consumption is
significantly increasing, so energy conservation is urgently needed. According to
statistics, water pumps and fans consume 30%~40% of the total electricity
consumption, and a considerable part of that is used for secondary pressure
equipment of urban and rural living water, so the energy conservation of water
supply still has great potential. Over the years, frequency conversion water supply,
with energy conservation and eliminating secondary pollution, has been widely used.
However, the energy conservation effect is not obvious. Then time-sharing variable
pressure frequency conversion water supply, constant pressure frequency conversion
water supply for the most negative point, variable pressure and flow water supply,
pressure-superposed water supply appeared, the first three although have good
energy conservation effect, because of technical or economic problems, they have
not bee