不使用傳統傳感器的泵保護方法和設備技術

本發明專利技術提供了對離心泵的保護，同時區分危險操作條件(例如空轉、最小流量和過載)和/或可能發生瞬態的條件(例如閥關閉的操作)并且一旦這些條件清除則取消保護。所述方法利用計算的流量值，所述計算的流量值可以通過存儲在評估設備中的校準的閥關閉的功率相對于速度的曲線和/或例如速度、轉矩、功率和/或差分壓力的各種泵和電機參數或者通過校準的流量曲線而數學地確定。然后將計算的流量值與這些不利操作條件關聯的流量閾值進行比較。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種具有包含離心泵在內的泵的泵系統；并且尤其涉及一種不使用傳統傳感器的泵保護方法和設備。
技術介紹
其他類似設備及其缺陷如下:美國專利N0.7，080，508公開了一種用于帶機械損耗補償的轉矩控制的泵保護的方法和設備，其在此通過參考被引入，其中提供了利用轉矩(或者功率)和速度的直接反饋以識別不期望的操作條件的控制邏輯并且提供了適當的操作響應以保護被驅動的設備(離心泵)不被損壞。所述邏輯可以嵌入可變速度驅動或者可編程邏輯控制器(PLC)中。然而，這種技術可能限于具有從閥關閉的條件恒定上升功率曲線的泵。這些泵通常具有2000及以下的特定速度。這種方法需要手動輸入功率損耗，功率損耗不能根據切割定律化為因子，以在寬的操作速度范圍中保持精確度。而且，下面公知的設備都沒有包含用于區分不期望的操作條件以不使用傳統的傳感器和/或附加控制而對每個條件適當地控制泵的邏輯。美國專利N0.6，591，697公開了一種用于使用電機轉矩測量確定泵流速的技術，其中電機轉矩測量提供了一種描述轉矩和速度相對于泵流速的關系的方法以及使用變頻驅動(VFD)調整泵流量以調節離心泵的速度的能力。然而，該設備并不包括提供對不期望的操作條件進行保護的邏輯。所述設備利用專用的校準的速度對轉矩的曲線以獲得流量，從而在現場設置期間降低了靈活性。授予給本專利申請的受讓人的美國專利N0.6，464，464B2公開了一種控制泵系統的方法和設備，該系統提供了一種控制和泵保護算法，其中使用了 VFD以調節離心泵的流量、壓力或者速度。然而，該設備需要使用其他儀器，這增加了驅動系統的成本和復雜性，帶來了潛在的故障隱患和不必要的成本。另一種公知的設備，即Load Controls 公司(Sturbridge, MA)的 PMP25 提供了一種泵保護，其通過對電機電流強度和速度的觀測然后將得到的功率讀數與各種操作條件(例如空轉、閥關閉的條件)進行相關。(見專利n0.5，930，092和5，754，421)。然而，LoadControls的產品僅適合于恒定速度應用并且不能對各種條件提供不同的控制，其保護性設置僅能對電機執行“跳閘”(tripping)或者關斷。美國專利N0.6，715，996B2公開了一種操作離心泵的方法，提供了針對兩個速度在閥關閉的條件下對泵功率進行采樣的方法，確定寄生損耗并且計算其他頻率處調整的功率以確定是否存在會導致電機故障的條件。然而，該技術僅保護零流量條件，并不包含檢測最小流量條件(流量過低)或者過載條件(流量過高)的邏輯，并且也不區分無需求條件或空轉條件。PCT W02005/064167A1公開了一種定量測量技術，提供了使用校準的功率/差分壓力曲線相對于流量相對于速度的方法。校準的數據被存儲并且與當前值比較以確定泵流量。然而，該技術并不包含對不期望的操作條件提供保護的邏輯。它還利用存儲在評估設備中的若干速度下的功率/△壓力相對于流量的校準曲線。該方法需要專用數據以獲得流量，從而在現場設置期間 降低了靈活性。ABB Industry Oy (赫爾辛基，芬蘭)的一種產品提供了變頻驅動(VFD)，其具有允許配置最大和最小轉矩值的參數以防止負載驅動器(電機)在這些參數范圍之外操作。然而，ABB驅動并沒有提供用于解釋不同的操作條件的邏輯，也不允許縮放例如泵的離心負載或者在速度降低時也沒有考慮小型泵中的機械損耗。變頻驅動系統可以配置為利用流量或者壓力開關以識別不期望的操作條件。然而，使用附加的過程開關增加了驅動系統的成本和復雜度，帶來了潛在的故障點以及不必要的開銷。此外，在進行的與本專利技術相關的專利性檢索中獲得了如下專利。其概述如下:美國公開n0.2004/0064292公開了一種保持最優級別所需的深井離心泵。其中使用轉矩和速度數據以計算泵的輸入功率并且使用泵切割定律相對于額定速度調整功率，并且基于公開的泵數據確定額定流量。其中使用切割定律數據和公開的性能以確定泵的壓頭、效率和最低所需的吸入壓頭。準確的計算方法并未提供。其中僅顯示了作為功率和壓頭的函數的流量，以及作為流量的函數的效率和吸入壓頭。所述方法簡單的計算功率并且針對額定速度對其進行調整，并且基于切割定律從公開的性能數據確定流量。盡管在泵工業中廣泛使用，但是對泵性能的切割校正并非總是準確的。盡管美國公開n0.2004/0064292公開了一種離心泵的控制系統，但是沒有涉及調整或者校準方法。該方法需要使用實際的泵測試數據，帶來引入較大誤差的風險。授予本申請的受讓人的美國專利N0.6，709，241公開了一種在變頻驅動中需要四個傳感器以及若干速度下的實際性能數據輸入的技術。其使用流量傳感器(外部流量計)以將實際流量與最小流量的閾值進行比較，但是不能區分最小流量條件、閥關閉的條件、空轉條件或者過載條件。美國公開n0.2005/0123408公開了一種自校準過程，確定泵壓增加一個增量的最低速度。但是它并沒有用于校準功率。空轉保護是基于實際的當前讀數與電流閾值的比較而進行的。閾值是基于一個操作速度。美國專利N0.4，468，219 和 N0.4，795，314 以及美國公開 n0.US2002/0141875 公開了一種蠕動泵或者正位移泵，其行為與關于轉矩和速度的離心負載非常不同。美國專利N0.6，783，328和美國公開n0.2002/0150476公開的技術需要傳感器監視流量或者壓力，以將設定點值與閾值進行比較。如果超過閾值，則降低速度以使得設定點低于閾值。美國專利N0.4，650，633公開了一種方法，其基于在泵入口處檢測流體溫度和壓力的傳感器而限制泵的流量以防止氣穴現象。基于對以上所述的已知現有技術的理解和評價，本領域中需要一種能夠為離心泵提供保護而不需要使用傳統的傳感器的技術，從而能夠區分危險操作條件(例如空轉、最小流量和過載)和/或可能發生瞬間狀態的條件(例如閥關閉的操作)，并且一旦這些條件清除則取消保護。
技術實現思路
本專利技術提供了一種用于不使用傳統的傳感器進行泵保護的新的且獨特的方法和設備，其通過計算流量值以與來自存儲在評估設備中的現場校準的速度相對于閥關閉的功率的曲線的閾值流量、速度和功率(或者轉矩)的電機信號以及例如額定泵速下的最優效率功率、閥關閉的功率和最優效率流量的基本公開泵性能數據進行比較。用于與閾值流量值比較的計算的流量輸入還可以通過各種技術得到，以使用泵切割定律數據和存儲在評估設備中的各種速度下的流量校準曲線以及例如速度和功率(或者轉矩)或者速度和功率/差分壓力的泵和電機信號，計算流量。控制泵操作的方法的特征在于將實際流量值與基于泵速校正的校正閾值流量值進行比較，從而確定泵操作條件。基于所述比較，可以適應泵操作的反應。對閾值流量值的校正是基于實際泵速和額定泵速之間的關系而進行的。校正的閾值流量值可以包括過載條件值(流量過大)、最小流量值(流量過小)或者它們的某些結合，并且所述方法可以包括將校正的過載條件閾值與實際過載流量值進行比較，從而確定泵的過載條件。所述方法還可以包括將校正的最小流量閾值與實際最小流量值進行比較，從而確定或者是泵的正常流量條件或者可能是最小流量條件，這些步驟單獨地或者共同地將校正的最小流量閾值與實際流量值進行比較，以及將實際功率值與當前泵本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于控制包括離心泵、離心攪拌機、離心鼓風機或者離心壓縮機的泵的操作的方法，包括：至少部分基于參考所述泵的所述當前操作而檢測的速度和功率與相對于關閉閥功率與公開泵性能數據一起的速度的校準曲線中包含的信息的比較，不使用流或壓力傳感器來確定實際流量值，所述公開泵性能數據包括在額定泵速的最優效率流量、關閉閥功率和最優效率功率；至少部分基于與所述泵的不利操作條件關聯的流量值確定校正的閾值流量值，并且基于所述泵的當前操作速度和所述泵的額定操作速度之間的關系進行校正；以及至少部分基于所述實際流量值與所述校正閾值流量值之間的比較控制所述泵的所述操作以便對于所述泵提供泵保護。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：安東尼·A·斯塔瓦萊，尼古拉斯·W·甘宗，
申請(專利權)人：ITT制造企業有限責任公司，
類型：發明
國別省市：