基于GUI程序的循环水泵特性曲线拟合

基于GUI程序的循环水泵特性曲线拟合暖研11马长明1108521311044一、程序编制要求循环水泵特性曲线拟合：多台同型号水泵并联，通过计算机编程计算，求水泵工作点。考虑单台或多台循环水泵运行时，比较其流量、扬程、效率、轴功率如何变化，画出水泵和管网特性曲线。二、已知条件水泵的几个工况点流量（Q）、扬程（H）、功率（P）和管网的阻力系数（s）三、循环水泵曲线拟合原理从水泵性能曲线图可看出其性能曲线Q一H、Q一N、Q一η近似于抛物线,故用三次回归曲线(相比二次回归曲线更精确)对测试数据进行水泵性能回归曲线方程如下：H=H0+A1Q+A2Q2+A3Q3N=N0+B1Q+B2Q2+B3Q3(1)η=η0+C1Q+C2Q2+C3Q3式中：Q——水泵流量，m3/h；H——水泵扬程，mH2O；η——水泵效率，%；N——水泵轴功率，kWH0，A1，A2，A3，N0，B1，B2，B3，η0，C1，C2，C3——回归系数。对水泵的G一H特性曲线采用最小二乘法,回归系数H0，A1，A2，A3可按正规方程组求得,其中n≥4。2301231111234012311111234520123111113456301331111nnnniiiiiiiinnnnniiiiiiiiiiinnnnniiiiiiiiiiinnnniiiiiiiiiiinHAQAQAQHHQAQAQAQHQHQAQAQAQHQHQAQAQAQHQ1n同理,也可求出系数N0，B1，B2，B3，η0，C1，C2，C3。水泵的G-η曲线也可按下式计算：21000360010QHN由最小二乘原理可得三次回归曲线正规方程组，求解该方程组，即可确定上三个方程的系数，从而确定G—H、G—N、G—η回归曲线方程。四、单台循环水泵性能曲线拟合步骤①确定要绘制性能曲线的水泵型号；②选取各型号水泵4个工况点的流量、扬程、功率和效率；③利用最小二乘法拟合出Q—H、Q—N、Q—η回归曲线方程；④绘制水泵性能曲线图，横坐标为流量,纵坐标分别为扬程、效率和功率。五、多台同型号循环水泵并联运行时Q—H曲线拟合n台同型号循环水泵并联运行时Q—H的拟合曲线如下：H=H0+1AnQ+22AnQ2+33AnQ3六、求水泵工作状态点根据管网中的总阻力P和流量Q确定管网的阻力系数S：2PSQ式中：S——管网阻力系数，mH2O/(m3h)2；P——管网总阻力，mH2O；其中流量Q根据供热系统的热负荷和供回水温度确定。确定了管网阻力系数以后，就可以绘制出管网特性曲线2PSQ。根据管网特性曲线和拟合出的水泵性能曲线可求出水泵的运行工况点。(2)七、程序编制1.GUI设计的一般步骤：步骤1：分析界面所要求实现的主要功能，明确设计任务；步骤2：构思草图，绘制控件，并进行相应的属性设置；步骤3：编写控件对象的响应程序，对实现的功能进行逐项检查；步骤4：运行程序。根据程序编制要求对控件进行布置，并对控件的位置进行调整，界面设计如图1所示：图1界面布局图2运行界面控件对象的响应程序：（1）“计算”按钮functionpushbutton1_Callback(hObject,eventdata,handles)A=str2num(get(handles.edit1,'string'));%供热面积AA=str2num(get(handles.edit2,'string'));%面积热指标tg=str2num(get(handles.edit3,'string'));%供水温度th=str2num(get(handles.edit4,'string'));%回水温度p=str2num(get(handles.edit5,'string'));%管网总阻力Q=A*AA;G=Q/4187/1000/(tg-th)*3600%管网流量S=p/G^2%管网总阻抗q=0:0.5:500;h=(q.^2).*S;plot(q,h,'r');%绘制管网特性曲线holdon;set(handles.edit6,'string',strcat(num2str(G)));set(handles.edit7,'string',strcat(num2str(S)));（2）“拟合并求取状态点”按钮functionpushbutton2_Callback(hObject,eventdata,handles)%水泵选型x1=get(findobj('tag','radiobutton1'),'Value');%3BL-6x2=get(findobj('tag','radiobutton2'),'Value');%3BL-5Ax3=get(findobj('tag','radiobutton3'),'Value');%wilo-N100/315x4=get(findobj('tag','radiobutton4'),'Value');%wilo-N100/400N=get(findobj('tag','popupmenu1'),'Value');%水泵并联台数ifx1==1q=[30,45,60,70];%流量h=[62,57,50,44.5];%扬程n=[9.3,11,12.3,13.3];%功率e=[55.56,64.77,67.75,65.06];%效率endifx2==1q=[77,99,119,156];h=[39.5,39,38.5,36.5];n=[13.4,15,16.9,19.6];e=[63.05,71.50,75.30,80.70];endifx3==1q=[123,165,230,256];h=[54,53,50.5,49];n=[36.5,41.5,47.5,50];e=[50.55,58.53,67.92,69.69];endifx4==1q=[100,200,300,400];h=[48.8,45.6,40.9,33.6];n=[58.8,60.8,63.5,68.5];fori=1:4e(i)=q(i)*h(i)*1000/n(i)/3600;end;endfori=1:4Q(i)=N*q(i)End%单台循环水泵性能曲线拟合H=polyfit(q,h,2);%拟合Q—H曲线f1=poly2sym(H)N=polyfit(q,n,2);%拟合Q—N曲线f2=poly2sym(N)E=polyfit(q,e,2);%拟合Q—η曲线f3=poly2sym(E)plot(q,h,'r*')holdonplot(q,n,'c^')holdonplot(q,e,'kx')holdon%拟合多台水泵并联的Q—H曲线H1=polyfit(Q,h,2)f4=poly2sym(H1)%绘制循环水泵的性能曲线ezplot(f1,[0,500])%绘制Q—H曲线holdonezplot(f2,[0,500])%绘制Q—N曲线holdonezplot(f3,[0,500])%绘制Q—η曲线holdonezplot(f4,[0,500])%绘制多台水泵并联的Q—H曲线xlabel('流量/m3/h')ylabel('扬程/mH2O功率/kW效率/%')title('水泵性能曲线')axis([05000100])%求循环水泵工作状态点S=str2num(get(handles.edit7,'string'));H1(1)=H1(1)-S;f5=poly2sym(H1)q=solve(f5)q=eval(q);Q=max(q);%多台水泵并联总流量/管网流量set(handles.edit12,'string',strcat(num2str(Q)));h=subs(f4,Q)%水泵扬程set(handles.edit9,'string',strcat(num2str(h)));plot(Q,h,'mo')plot(Q,0:h,'k-.')Q1=solve(f1-h)Q1=eval(Q1);Q1=max(Q1);%单台水泵流量plot(Q1:Q,h,'k-.')plot(Q1,0:h,'k-.')plot(Q1,h,'mo')n=subs(f2,Q1)%单台水泵功率e=subs(f3,Q1)%单台水泵效率set(handles.edit8,'string',strcat(num2str(Q1)));set(handles.edit10,'string',strcat(num2str(n)));set(handles.edit11,'string',strcat(num2str(e)));（3）“清楚数据”按钮%清除数据和图像functionpushbutton4_Callback(hObject,eventdata,handles)set(findobj('tag','edit8'),'String','')set(findobj('tag','edit9'),'String','')set(findobj('tag','edit10'),'String','')set(findobj('tag','edit11'),'String','')set(findobj('tag','edit12'),'String','')cla%清除图像（4）“退出程序”按钮functionpushbutton5_Callback(hObject,eventdata,handles)msgbox('你真的要退出吗？')uiwait;%等待执行close2.运行程序及结果分析供热面积40000m2，面积热指标为60W/m2，热水供水温度95℃，回水温度70℃，管网总阻力为50mH2O。计算出管网的流量为82.5412m3/h，管网阻力系数为0.0073389mH2O/(m3h)2。现选型号为3BL-6水泵，当单台运行时，计算结果如图3所示，水泵的工作状态点为：流量75.0513m3/h、扬程41.3379mH2O、功率13.6787kW、效率62.8499%。图3单台运行当两台并联运行时，计算结果如图4所示，水泵的工作状态点为：流量44.171m3/h、扬程57.275mH2O、功率10.8479kW、效率64.658%。图4两台并联运行当三台台并联运行时，计算结果如图5所示，水泵的工作状态点为：流量30.6004m3/h、扬程61.8483mH2O、功率9.3886kW、效率56.0044%。图5三台并联运行当四台台并联运行时，计算结果如图6所示，水泵的工作状态点为：流量23.2907m3/h、扬程63.6968mH2O、功率8.5481kW、效率48.9525%。图6四台并联运行从上述计算结果可知，随着水泵并联台数的增加,单台水泵的流量减少，扬程增大、功率降低、效率下降。