專利名稱：帶機械損耗補償?shù)霓D矩控制的泵保護的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制泵的運行的方法和設備，所述泵例如為離心泵。
背景技術：
很多公知的變頻驅動(VFD)系統(tǒng)建立被驅動的電機的準確的數(shù)學模型，以便提供對速度和轉矩的精確控制，用于控制泵的運行。這些公知的方法和設備如下包括美國專利No.6,591,697公開了一種基于轉矩和速度相對于泵流量速率的關系的泵調節(jié)技術，以及使用變頻驅動(VFD)調節(jié)離心泵的速度以調節(jié)泵流量的能力。然而，該技術并不包括提供對不期望的運行條件進行保護的邏輯，這些運行條件包括空轉條件，最小流量條件，過載(runout)條件或者其中的一些組合。相反地，該技術僅利用專用于獲得流量的修正后的速度對轉矩的曲線，因而在現(xiàn)場設置期間降低了靈活性。
美國專利No.6,464,464闡述了一種控制和泵保護算法，其中使用了VFD和附加儀器以調節(jié)離心泵的流量、壓力或者速度，而其他VFD系統(tǒng)利用流量或者壓力開關以識別不期望的運行條件。然而，使用附加過程流量開關以及其他附加儀器增加了驅動系統(tǒng)的成本和復雜性，增加了潛在的故障隱患和不必要的成本。
美國專利No.5,930,092和No.5,754,421公開了一種基于對電機電流安培讀數(shù)和速度的觀測以及然后對各種運行條件(例如空轉、關閉閥門等)所得到的功率讀數(shù)的相關的泵保護技術。然而，這種技術僅僅適用于恒定速度應用并且不能對各種條件提供不同的控制；保護性設置的結果僅僅是電機的“切斷”(tripping)或者關斷。
另一種公知的泵控制技術是基于具有允許配置最大和最小轉矩值的參數(shù)的VFD，以防止負載驅動器(電機)在這些參數(shù)范圍之外運行。然而，這種驅動技術并沒有提供解釋不同的不期望的運行條件的邏輯，并且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。
其他公知的控制泵的運行的方法如下包括美國專利No.4,470,092公開了一種電機保護器，基于一個或者多個感測的切斷點參數(shù)和編程的切斷點參數(shù)的比較而切斷電機。美國專利No.4,827,197公開了一種具有超速保護的泵，基于感測的轉速表和電流值而調節(jié)泵速，其中基于感測的電流值計算轉矩，基于感測的轉速表計算角加速度，基于所計算的轉矩和角加速度而計算慣量，并且使用查找表以提供最大的旋轉速度。美國專利No.5,726,881公開了一種具有超速保護的泵，基于通過傳感器檢測到的兩個感測的旋轉速度而調節(jié)泵速。類似的，美國專利No.5,649,893還公開了一種具有串行保護裝置的泵。美國專利No.5,736,823公開了具有恒定氣流控制的吹風機和電機的組合，基于從傳感器感測的電機速度和電流以及來自流量速率輸入設備的流量速率輸入而調節(jié)電機的轉矩，其中使用所述吹風機的速度、轉矩、壓力以及氣流特性進行轉矩計算。美國專利No.5,742,522公開了一種具有數(shù)字轉矩估計器的泵，所述數(shù)字轉矩估計器基于傳感器檢測的電流和電壓值而檢測負載變化。美國專利No.5,917,688公開了一種具有超速保護的泵，基于通過傳感器檢測到的兩個感測的轉子和電機速度值而調節(jié)泵速。美國專利No.6,501,629公開了一種具有受控制的功率線路的電機，基于通過傳感器感測的電機電流和電壓值而調節(jié)電機功率，其中所測量的輸入功率與輸入功率限制范圍相比較并且基于所述比較而切斷功率。美國專利No.6,679,820公開了基于集體式評估限制電機運行速度的方法，所述評估使用了涉及轉子和轉矩表的方法以及包括相對于期望變化比值的預定范圍確定轉子在拖動轉矩速度方面的加速度和差值的實際變化比值的步驟。
上述設備和技術并不包括區(qū)分各種不期望的運行條件以對每個條件進行適當?shù)谋每刂频倪壿?，并且在現(xiàn)有技術中需要在不期望的運行條件之間進行區(qū)分的泵運行控制。在某些情況下需要附加儀器和控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種新的并且獨特的方法和設備用于控制例如離心泵的泵的運行，其特征在于步驟基于實際轉矩值與修正后轉矩值的比較而調節(jié)泵的運行和/或向泵的用戶發(fā)出警告表明不期望的運行條件。
修正后的轉矩值可以包括最佳效率點(BEP)轉矩值，并且還可以至少基于泵的當前運行速度而進行補償。所述泵具有控制器用于執(zhí)行所述方法的步驟。例如，所述控制器可以基于泵速度變化的平方、基于機械功率偏移修正或者其某些組合而補償修正后的轉矩值。所述比較可以包括實際轉矩值與修正后轉矩值的比值，并且實際轉矩值與修正后轉矩值的比值還可以與對應于空轉條件、最小流量條件、過載條件以及其某些組合的比值相比較。在運行中，控制器檢測并且在不同的不期望的運行條件之間進行區(qū)分，包括空轉條件、最小流量條件、過載條件以及其某些組合，并且由此通過將泵速降低到安全運行速度、關閉泵、在一定時間延遲后重新啟動泵或者其某些組合而控制泵。在泵內，還可以設定保護延遲以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷?？刂破骺梢园ㄗ冾l驅動(VFD)或者可編程邏輯控制器(PLC)。
使用控制邏輯實施本發(fā)明，所述控制邏輯利用轉矩(或者功率)和速度的直接反饋以識別不期望的運行條件并且提供適當?shù)倪\行響應以保護被驅動的機械(離心泵)不被損壞。所述控制邏輯可以嵌入VFD或者PLC中。
在運行中，所述控制邏輯的算法根據(jù)速度變化的平方而補償當前運行速度的原始轉矩輸入數(shù)據(jù)，并且補償機械損耗例如密封和軸承損耗，這些損耗隨著速度變化而線性地改變。
本發(fā)明還包括離心泵形式的設備，具有用于控制所述泵的運行的這樣的控制器，其中所述控制器基于實際轉矩值與修正后轉矩值的比較而調節(jié)泵的運行和/或對泵用戶發(fā)出警告，本發(fā)明還包括用于執(zhí)行這樣的步驟的控制器本身。
用戶可以在任何時候禁用泵的所有上述功能。
根據(jù)本發(fā)明的帶機械損耗補償?shù)霓D矩控制的泵保護技術的一個優(yōu)點是不需要附加的儀器和控制，例如流量計，壓力開關，流量開關等等。
根據(jù)本發(fā)明的轉矩控制的泵保護技術的另一個優(yōu)點是不需要昂貴且復雜的附加設備，這些附加設備還可能導致潛在故障點。
而且，本發(fā)明還提供了對離心泵的保護，同時區(qū)分危險的運行條件(例如空轉條件)和/或發(fā)生瞬態(tài)狀況(例如關斷操作)的條件，并且一旦這些條件消失即撤銷所述保護。
最后，機械功率偏移修正對速度修正后的轉矩值進行調節(jié)以擴展較小型的大馬力單元的運行速度范圍。


附圖并非按比例繪制，包括如下內容圖1為本發(fā)明的主題的執(zhí)行轉矩控制的泵保護的方法的流程圖；圖2A為具有電機轉矩與速度(RPM)關聯(lián)的0.2馬力功率偏移(5馬力電機)的轉矩控制的泵保護的功率偏移補償圖；圖2B為具有電機轉矩與速度(RPM)關聯(lián)的-0.9馬力功率偏移(100馬力電機)的轉矩控制的泵保護的功率偏移補償圖；圖3為本發(fā)明的主題的泵、電機以及控制器的方框圖；圖4為本發(fā)明的主題的圖3所示的用于通過功率偏移執(zhí)行轉矩控制的泵保護的控制器的方框圖；以及圖5為示出基于實際轉矩值與修正后轉矩值的比值的泵條件的線圖。
具體實施例方式
圖1示出了具有執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明控制一般地表示為100(圖3)的泵的運行的方法的步驟的流程圖，其特征在于基于實際轉矩值與修正后轉矩值的比較，調節(jié)泵100的運行和/或向泵100的用戶發(fā)出不期望的運行條件的警告的步驟。所述方法的步驟由圖3和圖4所示的泵100和電機103的控制器102來執(zhí)行。本發(fā)明參考泵進行描述，但是本發(fā)明的范圍包括離心泵或者其他離心設備，例如吹風機、攪拌器或者其他適當?shù)碾x心設備。
步驟10輸入應用數(shù)據(jù)在運行中，控制器102具有輸入應用數(shù)據(jù)模塊102a(圖4)，首先執(zhí)行步驟10用于輸入應用數(shù)據(jù)，其中包括輸入BEP功率的缺省值(90％的電機額定功率)，BEP速度(100％的電機FL RPM)以及通常來自制造商說明的功率偏移。這些缺省值被用于計算最佳效率點(BEP)處的轉矩和轉矩偏移?？商鎿Q地，可以基于制造商說明而使用與所述缺省值不同的值作為BEP功率和BEP速度。在現(xiàn)場設置期間必須基于系統(tǒng)運行條件和泵的性能數(shù)據(jù)而設置空轉(A％)、最小流量(B％)以及過載流量(C％)的閾值，以在關斷、空轉以及過載條件之間進行區(qū)分。在此闡述的算法計算并且顯示當前運行點處的計算轉矩％和修正后的BEP轉矩％的值，從而便于設置A％、B％和C％。
步驟12修正速度控制器12具有速度修正模塊102b(圖4)用于執(zhí)行步驟12以對電機103(圖3)的當前速度的BEP轉矩(TBEP)進行修正并且執(zhí)行功率偏移補償。
步驟14評估控制器102具有評估模塊102c(圖4)用于執(zhí)行步驟14以將實際(或者當前的)轉矩與速度修正后的轉矩(TBEP(c))相比較，所述速度修正后的轉矩是作為最佳效率點轉矩(TBEP(c))的百分比的目標BEP轉矩(修正后的)。
步驟16確定狀態(tài)控制器102具有狀態(tài)確定模塊102d(圖4)用于執(zhí)行步驟16以基于轉矩比較而確定泵條件，其中A％空轉條件；B％最小流量或者關斷運行條件；以及C％過載流量條件。
這些百分比在步驟10中被用戶設置為缺省值，并且可以基于泵尺寸和/或應用而改變或被改變。本發(fā)明的范圍并不限于用于確定泵條件的狀態(tài)的任何特定百分比或百分比。如圖所示，如果轉矩比較大于B％并且小于C％，則狀態(tài)確定模塊102d確定泵的狀態(tài)為正常，并且將控制器102返回到步驟12以進行速度修正。
然而，如果轉矩比較小于B％或者大于C％，則狀態(tài)確定模塊102d確定泵的狀態(tài)為不正常，并且在一種情況下如果轉矩比較小于B％則將控制器進行到步驟18以確定泵條件是否為最小流量或者空轉條件，或者在另一種情況下如果轉矩比較大于C％則將控制器102進行到步驟20以基于過載條件控制泵100的運行。
過載條件在過載條件的情況下，過載條件模塊102f調節(jié)泵100的操作和/或發(fā)出過載條件的警告。特別地，過載條件模塊102f例如可以通過降低泵速以滿足C％的要求而調節(jié)泵100的操作。過載條件模塊102f還可以在達到最低速度時自動復位泵100。泵電機的減速斜率是可調節(jié)的。在預定的保護延遲之后，過載條件模塊102f將執(zhí)行過載故障程序以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷。在執(zhí)行步驟20之后，一旦過載條件清除，過載條件模塊102f將控制器102返回到步驟12以修正速度。
實際上，如果實際電機轉矩/修正后BEP轉矩＞C％，則確定為過載保護條件。通常的設定是＞120％的BEP轉矩。
驅動的反應可以設定為警告用戶而不采取進一步行動或者將速度降低到足夠低使得實際電機轉矩/修正后BEP轉矩的比率＝C％。在確定過載條件之前可以設定保護延遲周期。如果過載條件清除，則向上調節(jié)速度直到達到C％或者達到原始給定值。用戶可以調節(jié)過載條件期間的減速斜率以適合于不同應用。驅動還可以設定為一旦單元達到最低速度自動復位過載條件，以檢查系統(tǒng)瞬態(tài)條件是否清除。復位的次數(shù)和復位之間的時間間隔可以由用戶調節(jié)。一旦復位的次數(shù)耗盡，如果條件沒有清除，則單元會保持在最低速度直到用戶采取行動。
空轉或者最小流量條件控制器102具有空轉或者最小流量條件模塊102e，基于A％確定泵是否處于空轉條件或者最小流量條件。如果轉矩比較小于A％，則空轉或者最小流量條件模塊102e將控制器102進行到步驟22以基于空轉條件控制泵100的操作。在比較中，如果轉矩比較大于A％，則空轉或者最小流量條件模塊102e將控制器102進行到步驟24以基于最小流量條件控制泵100的操作。
空轉條件在空轉條件的情況下(如果轉矩比較小于A％)，則控制器102具有空轉條件模塊102g，在步驟22中確定泵的狀態(tài)為不正常，并且調節(jié)泵100的操作和/或發(fā)出空轉條件警告。
特別地，空轉條件模塊102g例如可以通過關斷泵而調節(jié)泵100的操作。與過載條件不同，空轉條件模塊102g不能自動復位泵100。相反的，用戶必須重新啟動泵?？辙D條件模塊102g在預定的保護延遲之后會執(zhí)行空轉故障程序以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷。在執(zhí)行步驟22完成之后，空轉條件模塊102g將控制器102進行到步驟26以執(zhí)行標準的操作功能。
實際上，如果實際電機轉矩/修正后BEP轉矩＜A％，則確定為空轉保護條件。通常的設定是40-65％的BEP轉矩，盡管本發(fā)明的范圍并不試圖限于任何特定的百分比。
控制器102的反應可以編程為警告用戶而不采取進一步行動或者對泵100報錯并且關斷泵100。用戶可以在確定空轉條件之前的初始設置中設定保護延遲周期。然而，控制器102不能設置為自動復位故障條件。一旦泵發(fā)生故障，它將保持關斷，直到由用戶重新啟動。
最小流量條件在比較中，在最小流量條件的情況下(如果轉矩比較大于A％)，則控制器102具有最小流量條件模塊102h，在步驟24中確定泵的狀態(tài)為不正常，并且調節(jié)泵100的操作和/或發(fā)出最小流量條件警告。
特別地，最小流量條件模塊102h例如可以通過降低到最低速度(MINSPEED)或者關斷泵而調節(jié)泵100的操作。與過載條件類似，最小流量條件模塊102h可以自動復位泵100。最小流量條件模塊102h在預定的保護延遲之后會執(zhí)行最小流量故障程序以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷。在執(zhí)行步驟24完成之后，最小流量條件模塊102h在步驟26中繼續(xù)執(zhí)行標準的操作功能。
實際上，如果實際電機轉矩/修正后BEP轉矩小于B％但是大于A％，則確定為最小流量保護條件。B％通常的設定是65-70％的BEP轉矩，盡管本發(fā)明的范圍并不試圖限于任何特定的百分比。
控制器102的反應可以設定為警告用戶而不采取進一步行動，警告用戶并且將速度降低到最低安全運行速度(警告并且控制)，或者報錯并且關斷所述單元。在確定最小流量條件之前可以設定保護延遲周期?？刂破?02還可以設定為自動復位所述警告和控制條件或者報錯，以檢查系統(tǒng)瞬態(tài)條件是否清除。復位的次數(shù)和復位之間的時間間隔在初始設置中被預設為缺省值并且可以由用戶調節(jié)。一旦復位次數(shù)耗盡，如果條件沒有清除，則泵保持關斷，直到由用戶重新啟動。
圖4控制器102圖4更加詳細的示出了控制器102，包括如上所述的各個模塊102a、102b、...、102i。另外，控制器102還包括控制處理器模塊102j用于控制控制器102的操作?？刂破?02還包括輸入/輸出模塊(未示出)用于接收和發(fā)送包括控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，以控制泵100的操作。
在圖4中，可以使用硬件、軟件或者二者結合實現(xiàn)各個模塊102a、102b、...、102i、102j。在通常的軟件實現(xiàn)中，各個模塊102a、102b、...、102i、102j中的一個或多個可以為基于微處理器的體系結構，具有微處理器、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出設備以及對它們進行連接的控制、數(shù)據(jù)和地址總線。本領域技術人員將能夠對所述基于微處理器的實現(xiàn)進行編程以執(zhí)行在此描述的功能而不需要進行過多實驗。本發(fā)明的范圍并不試圖限于各個模塊102a、102b、...、102i、102j的任何特定實現(xiàn)。
以功率偏移對實際速度條件的BEP轉矩(TBEP)的修正與上述內容一致，以功率偏移對實際速度條件進行BEP轉矩(TBEP)的修正。所述修正對于具有很小或者很大馬力的電機特別重要。如圖2A和2B所示，圖2A示出了0.2馬力功率偏移(5馬力電機)的轉矩控制的泵保護的功率偏移補償圖，而圖2B示出了-0.9馬力功率偏移(100馬力電機)的轉矩控制的泵保護的功率偏移補償圖。
機械功率偏移修正調節(jié)修正后的BEP轉矩，這對于在較低速運行的較小馬力單元很重要。如圖2A所示，無機械損耗補償?shù)男拚蟮?計算的)BEP轉矩％和實際電機轉矩％之間的偏差在低速情況下很大。這在示出了具有和不具有功率偏移補償(機械損耗)的計算T％的曲線中被放大。功率偏移修正有效地擴展了可用的速度和應用范圍。理想地，計算T％應當為在恒定系統(tǒng)的整個電機速度范圍上延伸的水平線。應當注意，如果沒有所述功率偏移補償，應用的可用的速度范圍受到限制。
相反地，圖2B示出了負功率偏移(額定功率的-0.9％)的圖示，擴展了基于轉矩的泵保護的運行速度范圍。所述微小的負功率偏移是由于在低速情況下修正后的BEP轉矩％計算中微小的過補償。然而，如圖所示，這對計算T％比率(實際電機轉矩/修正后BEP轉矩)有顯著影響。應當注意，對于先前參考圖2A描述的小馬力電機，修正為正值(+4％額定功率)，因為密封和軸承機械損耗導致了欠補償?？傊?，功率偏移可以補償小馬力和大馬力電機以擴展基于轉矩的泵保護的運行速度范圍。
在此闡述的算法基于下面的公式修正實際運行速度的BEP轉矩。
對于33％電機FL Rpm以上的速度范圍(實際％可能隨著VFD制造商而略微變化)，使用下列等式Corr Bep T In-Lbs＝[[Act Spd/Bep Spd]2×[Tbep-Trq Offset]]+[[Act Spd/Bep Spd]×Trq Offset]對于33％電機FL Rpm以下的速度范圍(實際％可能隨著VFD制造商而略微變化)，使用下列等式Corr Bep T In-Lbs＝[[Act Spd/Bep Spd]2×[Tbep-Trq Offset]]+[Trq Offset]，其中Bep Spd＝泵速度，rpm，與BEP功率相關。缺省值＝電機滿負載速度；Bep Power＝當前特定重力下的功率，馬力或者千瓦，缺省值＝90％的電機額定功率；Pwr Offset＝功率，馬力或者千瓦(例如密封和軸承的機械損耗)(這些參數(shù)的值在制造商說明中提供)；Tc＝當前電機轉矩，單位為磅；Tbep In-Lbs＝[[63025×Bep Power]/Bep Spd](Bep Power單位為馬力)；Tbep In-Lbs＝[[63025×[Bep Power/0.74569]]/Bep Spd](BepPower單位為千瓦)；Trq Offset In-Lbs＝[[63025×Pwr Offset]/Bep Spd](PwrOffset單位為馬力)；Trq Offset In-Lbs＝[[63025×[Pwr Offset/0.74569]]/Bep Spd](Pwr Offset單位為千瓦)。
本發(fā)明范圍因此，本發(fā)明包括這些構造特征、元件組合以及部件配置，這將在下面給出的結構中示例。
由此可見，本發(fā)明有效地實現(xiàn)了上述的目標以及從上述說明中變得明顯的目標，并且由于可以對上述構造做出某些改變而不背離本發(fā)明的范圍，上述說明或者附圖中示出的所有主題應當被理解為示例性的而并非限制性的。例如，本發(fā)明的范圍應當包括執(zhí)行使用實際功率值和在最佳效率點(BEP)處的速度修正后的功率的方法。在此使用轉矩示出并且描述了本發(fā)明，因為很多已知的變頻驅動(VFD)系統(tǒng)建立了電機的精確數(shù)學模型，用于提供對速度和轉矩的精確控制。在這樣的實施例中，可以通過這些速度和轉矩值推斷出功率。
權利要求
1.一種用于控制泵的運行的方法，所述泵包括離心泵或者其他離心設備，其特征在于所述方法包括步驟基于實際轉矩值與修正后的轉矩值的比較，調節(jié)所述泵的操作和/或向所述泵的用戶發(fā)出警告表明不期望的運行條件。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述修正后的轉矩值為最佳效率點(BEP)轉矩值。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述修正后的轉矩值至少基于所述泵的當前運行速度而被補償。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述方法包括基于所述泵的速度變化的平方而補償所述修正后的轉矩值的步驟。
5.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述方法包括還基于機械功率偏移修正而補償所述修正后的轉矩值的步驟。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述比較包括所述實際轉矩值與所述修正后的轉矩值的比值。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中所述實際轉矩值與所述修正后的轉矩值的所述比值與對應于空轉條件、最小流量條件、過載條件或者其某些組合的比值相比較。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述方法包括檢測并且在不同的不期望的運行條件之間進行區(qū)分的步驟，所述不期望的運行條件包括空轉條件、最小流量條件、過載條件或者其某些組合，以及通過將所述泵降低到安全運行速度、關斷泵、在一定時間延遲之后重新啟動泵或者其某些組合來據(jù)此對所述泵進行控制的步驟。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述方法包括設定保護延遲以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷的步驟。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述方法包括通過控制器執(zhí)行所述方法的步驟，所述控制器為變頻驅動(VFD)或者為可編程邏輯控制器(PLC)。
11.一種泵，包括離心泵或者其他離心設備，具有用于控制所述泵的運行的控制器，其特征在于所述控制器基于實際轉矩值與修正后的轉矩值的比較，調節(jié)所述泵的操作和/或向所述泵的用戶發(fā)出警告表明不期望的運行條件。
12.根據(jù)權利要求11所述的泵，其中所述修正后的轉矩值為最佳效率點(BEP)轉矩值。
13.根據(jù)權利要求11所述的泵，其中所述修正后的轉矩值至少基于所述泵的當前運行速度而被補償。
14.根據(jù)權利要求13所述的泵，其中所述控制器基于所述泵的速度變化的平方而補償所述修正后的轉矩值。
15.根據(jù)權利要求13所述的泵，其中所述控制器還基于機械功率偏移修正而補償所述修正后的轉矩值。
16.根據(jù)權利要求11所述的泵，其中所述比較包括所述實際轉矩值與所述修正后的轉矩值的比值。
17.根據(jù)權利要求16所述的泵，其中所述實際轉矩值與所述修正后的轉矩值的所述比值與對應于空轉條件、最小流量條件、過載條件或者其某些組合的比值相比較。
18.根據(jù)權利要求11所述的泵，其中所述控制器檢測并且在不同的不期望的運行條件之間進行區(qū)分，所述不期望的運行條件包括空轉條件、最小流量條件、過載條件或者其某些組合，以及通過將所述泵降低到安全運行速度、關斷泵、在一定時間延遲之后重新啟動泵或者其某些組合來據(jù)此對所述泵進行控制。
19.根據(jù)權利要求11所述的泵，其中可以設定保護延遲以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷。
20.根據(jù)權利要求11所述的泵，其中所述控制器為變頻驅動(VFD)或者為可編程邏輯控制器(PLC)。
21.一種用于控制泵的運行的控制器，所述泵包括離心泵或者其他離心設備，其特征在于所述控制器基于實際轉矩值與修正后的轉矩值的比較，調節(jié)所述泵的操作和/或向所述泵的用戶發(fā)出警告表明不期望的運行條件。
22.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述修正后的轉矩值為最佳效率點(BEP)轉矩值。
23.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述修正后的轉矩值至少基于所述泵的當前運行速度而被補償。
24.根據(jù)權利要求23所述的控制器，其中所述控制器基于所述泵的速度變化的平方而補償所述修正后的轉矩值。
25.根據(jù)權利要求23所述的控制器，其中所述控制器基于機械功率偏移修正而補償所述修正后的轉矩值。
26.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述比較包括所述實際轉矩值與所述修正后的轉矩值的比值。
27.根據(jù)權利要求26所述的控制器，其中所述實際轉矩值與所述修正后的轉矩值的所述比值與對應于空轉條件、最小流量條件、過載條件或者其某些組合的比值相比較。
28.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述控制器檢測并且在不同的不期望的運行條件之間進行區(qū)分，所述不期望的運行條件包括空轉條件、最小流量條件、過載條件或者其某些組合，以及通過將所述泵降低到安全運行速度、關斷泵、在一定時間延遲之后重新啟動泵或者其某些組合來據(jù)此對所述泵進行控制。
29.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述控制器設定保護延遲以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷。
30.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述控制器為變頻驅動(VFD)或者為可編程邏輯控制器(PLC)。
31.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述控制器包括輸入應用數(shù)據(jù)模塊，用于接收最佳效率點速度和功率的缺省值，以及功率偏移的缺省值，并且用于計算最佳效率點處的轉矩和轉矩偏移。
32.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述控制器包括速度修正模塊，用于確定當前電機速度的最佳效率點轉矩(TBEP)的修正。
33.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述控制器包括評估模塊，用于將所述實際(或者當前的)轉矩與所述修正后的轉矩相比較。
34.根據(jù)權利要求33所述的控制器，其中所述修正后的轉矩值是作為最佳效率點轉矩(TBEP(c))的百分比的目標BEP轉矩(修正后的)。
35.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述控制器包括狀態(tài)確定模塊，用于基于所述比較而確定不期望的運行條件，所述不期望的運行條件包括空轉條件、最小流量或者關斷操作條件、過載流量條件或者其某些組合。
36.根據(jù)權利要求35所述的控制器，其中如果所述比較大于第二百分比(B％)并且小于第三百分比(C％)，則所述狀態(tài)確定模塊確定所述泵的狀態(tài)為正常，并且將所述控制器返回到速度修正的步驟。
37.根據(jù)權利要求35所述的控制器，其中如果所述比較小于第二百分比(B％)或者大于第三百分比(C％)，則所述狀態(tài)確定模塊確定泵條件的狀態(tài)為不正常，然后，或者在一種情況下如果所述比較小于B％，則將所述控制器進行到確定所述泵條件是否為最小流量或者空轉條件的步驟，或者在另一種情況下如果所述比較大于C％，則將所述控制器進行到基于過載條件控制所述泵的運行的步驟。
38.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述控制器包括過載條件模塊，用于調節(jié)所述泵的操作和/或用于發(fā)出所述過載條件的警告。
39.根據(jù)權利要求38所述的控制器，其中所述過載條件模塊例如通過降低所述泵的速度以滿足C％的要求而調節(jié)所述泵的操作，一旦達到最低速度自動復位所述泵，在預定的保護延遲之后執(zhí)行過載故障程序以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷或者其某些組合；以及然后在完成之后，將所述控制器返回到修正速度的步驟。
40.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述控制器包括空轉條件模塊，如果所述比較小于第一百分比(A％)，則確定所述泵的狀態(tài)為不正常并且處于空轉條件，并且調節(jié)所述泵的操作和/或發(fā)出警告表明所述空轉條件。
41.根據(jù)權利要求40所述的控制器，其中所述空轉條件模塊例如通過關斷所述泵而調節(jié)所述泵的操作。
42.根據(jù)權利要求40所述的控制器，其中所述空轉條件模塊在預定的保護延遲之后，執(zhí)行空轉故障程序以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷。
43.根據(jù)權利要求40所述的控制器，其中所述空轉條件模塊在完成后將所述控制器進行到執(zhí)行所述泵的標準操作功能的步驟。
44.根據(jù)權利要求40所述的控制器，其中所述控制器具有最小流量條件模塊，如果所述比較大于第一百分比(A％)，則所述最小流量條件模塊確定所述泵的狀態(tài)為不正常并且處于最小流量條件。
45.根據(jù)權利要求44所述的控制器，其中所述最小流量條件模塊調節(jié)所述泵的操作和/或發(fā)出所述最小流量條件警告。
46.根據(jù)權利要求44所述的控制器，其中所述最小流量條件模塊例如通過降低到最低速度(MINSPEED)或者關斷所述泵而調節(jié)所述泵的操作，在預定的時間周期之后自動復位所述泵，在預定的保護延遲之后執(zhí)行最小流量故障子程序以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷或者其某些組合。
47.根據(jù)權利要求44所述的控制器，其中所述最小流量條件模塊在完成后將所述控制器進行到執(zhí)行所述泵的標準操作功能的步驟。
48.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述其他離心設備包括吹風機、攪拌機或者其他適當?shù)碾x心設備。
49.根據(jù)權利要求11所述的泵，其中所述其他離心設備包括吹風機、攪拌機或者其他適當?shù)碾x心設備。
50.根據(jù)權利要求21所述的控制器，其中所述其他離心設備包括吹風機、攪拌機或者其他適當?shù)碾x心設備。
51.一種泵，包括離心泵或者其他離心設備，具有用于控制所述泵的運行的控制器，其特征在于所述控制器基于實際轉矩值與修正后的轉矩值的比較，調節(jié)所述泵的操作和/或向所述泵的用戶發(fā)出警告表明不期望的運行條件；并且基于機械功率偏移修正對所述修正后的轉矩值進行補償。
52.根據(jù)權利要求51所述的泵，其中所述修正后的轉矩值為最佳效率點(BEP)轉矩值。
53.根據(jù)權利要求51所述的泵，其中所述修正后的轉矩值至少基于所述泵的當前運行速度而被補償。
54.根據(jù)權利要求53所述的泵，其中所述控制器基于所述泵的速度變化的平方而補償所述修正后的轉矩值。
55.根據(jù)權利要求51所述的泵，其中所述比較包括所述實際轉矩值與所述修正后的轉矩值的比值。
56.根據(jù)權利要求55所述的泵，其中所述實際轉矩值與所述修正后的轉矩值的所述比值與對應于空轉條件、最小流量條件、過載條件或者其某些組合的比值相比較。
57.根據(jù)權利要求51所述的泵，其中所述控制器檢測并且在不同的不期望的運行條件之間進行區(qū)分，所述不期望的運行條件包括空轉條件、最小流量條件、過載條件或者其某些組合，以及通過將所述泵降低到安全運行速度、關斷泵、在一定時間延遲之后重新啟動泵或者其某些組合對所述泵進行控制。
58.根據(jù)權利要求51所述的泵，其中可以設定保護延遲以避免系統(tǒng)瞬態(tài)導致的異常切斷。
59.根據(jù)權利要求51所述的泵，其中所述控制器為變頻驅動(VFD)或者為可編程邏輯控制器(PLC)。
60.根據(jù)權利要求51所述的泵，其中所述機械功率偏移修正為負的機械功率偏移修正。
61.根據(jù)權利要求51所述的泵，其中所述機械功率偏移修正為正的機械功率偏移修正。
全文摘要
提供了一種方法和設備用于控制離心泵的運行，其特征在于基于實際轉矩值與修正后的轉矩值的比較而調節(jié)泵的操作，或者向泵的用戶發(fā)出警告表明不期望的運行條件。所述修正后的轉矩值包括最佳效率點(BEP)轉矩值，該轉矩值至少基于泵的當前運行速度而被補償。所述泵具有控制器，用于執(zhí)行所述方法的步驟，所述控制器可以基于泵的速度變化的平方和基于機械功率偏移修正，而補償修正后的轉矩值。所述比較包括實際轉矩值與修正后的轉矩值的比值。
文檔編號F04B49/06GK1977115SQ200580015095
公開日2007年6月6日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權日2004年5月13日
發(fā)明者安東尼·E·斯特瓦萊, 尼古拉斯·W·甘宗, 丹尼爾·J·克南 申請人:Itt制造企業(yè)公司