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国家水专项“新型二次供水设备研制及产业化”课题

1.专项概述

国家水专项“新型二次供水设备研制及产业化”课题,研制的带有高效节能、水质保障与改善和远程监控功能的供水设备,为我国居民龙头水品质提高发挥了重要作用,并且在改善水质的同时兼顾了节能与设备控制的先进性。

课题研发的产品相对传统二次供水设备综合节能35%以上,提升了行业节能降耗水平,为减少温室效应起到关键作用。

通过对永磁电机磁路结构计算优化、无位置无编码器变频矢量解耦控制数学模型改进、矢量电机专用变频控制器的开发、不可逆退磁问题的攻克等,研发出具有高效节能特点的永磁同步矢量电机,其效率比同功率三相异步电动机(IE2)最高效率点高5个百分点以上,普遍达到IE4能耗标准,属于超高效电机,达到国际领先水平。

2.重大专项简介

(1)开发了以矢量泵和永磁电机组合应用为核心的二次供水设备,并进行了系统优化,实现课题节能目标;在研发中,课题组联合国家稀土永磁电机工程技术研究中心以唐任远院士为核心的设计团队,通过对永磁电机磁路结构计算优化、无位置无编码器变频矢量解耦控制数学模型改进、矢量电机专用变频控制器的开发、不可逆退磁问题的攻克等,研发出具有高效节能特点的永磁同步矢量电机,其效率比同功率三相异步电动机(IE2)最高效率点高5个百分点以上,普遍达到IE4能耗标准,属于超高效电机,达到国际领先水平。

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(2)建立了水泵参数数据库,成功应用于新型二次供水设备水泵选配。课题组根据SVM(最小二乘支持向量机)数据挖掘原理,首先进行了大规模适用于二次供水设备的水泵运行参数测量,并利用Matlab进行了后期数据处理,最终得到了200余种规格常用立式多级泵各频率下的流量—扬程、水泵效率、电机效率等数据曲线共计12000余条,并对数据进行了软件化录入,为系统设计优化奠定了基础。水泵软件数据系统如下图所示:

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(3)研制出不间断产水超滤膜组件。研发出包含超滤处理单元、在线反冲洗切换模块、防压差破坏流量控制模块、智能控制柜、在线反冲洗模块、在线化学清洗模块在内的超滤膜在线净化设备,实现不间断产水功能,与传统超滤组件相比节约占地79%—83%,节能90%。

研发出以颗粒计数仪为主的在线监测技术,将超滤技术和在线监测技术联用,通过云服务对二次供水设备运行数据的系统性收集,为我国智慧城市建设中供水设备大数据、物联网相关技术奠定了坚实基础。

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