用于操作并行離心泵的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)并行離心泵的裝置及方法，其中裝置包括用于接收關(guān)于離心泵的操作狀態(tài)的至少一個(gè)輸入信息和用于將至少一個(gè)輸出信息傳輸至離心泵的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的通信接口。至少一個(gè)輸出信息反映待并行操作的離心泵的數(shù)量的基準(zhǔn)值。此外，裝置包括用于儲(chǔ)存至少一個(gè)附加信息的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元，以及用于生成來(lái)自至少一個(gè)輸入信息和附加信息的至少一個(gè)輸出信息的處理單元。裝置因此布置成執(zhí)行如下文所述的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]離心泵用于傳送流體如水、油或化學(xué)制品，并且例如安裝為飲用水傳送或分配系統(tǒng)，或發(fā)電站中的區(qū)域加熱分配系統(tǒng)或冷卻系統(tǒng)的管路網(wǎng)絡(luò)中的水泵。取決于管路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所需的流率，通常確定多少離心泵將并行操作。因此，活動(dòng)的并行離心泵的數(shù)量隨管路網(wǎng)絡(luò)的變化狀態(tài)變化。此外，流率還可通過(guò)經(jīng)由變速控制器調(diào)整活動(dòng)并行離心泵的速度來(lái)控制。替代水，呈流體或氣體形式的任何其它可能的介質(zhì)可由離心泵輸送。
[0003]除流率外，可限定用于控制并行離心泵的操作的另外的控制目的。例如，在US2003/0235492 Al中，描述了一種以如下方式控制成組的離心或軸向泵的方法，使得減小了任何泵在其中可能出現(xiàn)破壞或損壞的區(qū)域中操作的機(jī)會(huì)。這通過(guò)總是在它們的相應(yīng)的最小流動(dòng)極限以上操作泵來(lái)實(shí)現(xiàn)，該最小流動(dòng)極限稱(chēng)為最小連續(xù)穩(wěn)定流(MCSF)。
[0004]另一個(gè)控制目的為節(jié)能。在Li Jinguo的論文"Parallel pumping, IPCtechnology in parallel pump control"(ABB Review Special Report Dancing with theDragon, 2008年11月，77到81頁(yè))中，分析了在流率不經(jīng)由如常規(guī)方法的閥設(shè)置而是經(jīng)由獨(dú)立地附接于各個(gè)泵的變速驅(qū)動(dòng)件控制時(shí)，可實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能。在常規(guī)方法中，閥設(shè)置改變，以使整個(gè)系統(tǒng)(包括泵、閥和管)的操作點(diǎn)從一個(gè)所謂的系統(tǒng)曲線轉(zhuǎn)移到另一個(gè)，其中系統(tǒng)曲線示為壓降H與流率Q的從屬性，并且在相同的圖表中繪制為所謂的泵性能特征，其也作用為H=f (Q)。在論文中所述的變速控制方法中，除控制流率外，變速驅(qū)動(dòng)件以預(yù)定效率速度操作它們的對(duì)應(yīng)的泵，該預(yù)定效率速度確定為低于常規(guī)操作速度，同時(shí)將總體效率保持在大致相同水平處。當(dāng)多個(gè)泵并行操作時(shí)，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)件中的一個(gè)指定為主驅(qū)動(dòng)件，并且并行泵的所有其它驅(qū)動(dòng)件遵循主驅(qū)動(dòng)件的基準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供備選方案，利用其，并行離心泵可在期望流率下且以減小的能量需求操作。
[0006]該目的通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的裝置和方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，首先假定離心泵為相同類(lèi)型和尺寸，這意味著下文將更詳細(xì)描述的它們的特征曲線不顯著地偏離彼此。此外，離心泵以相同速度操作。甚至進(jìn)一步，裝置的通信接口適于將橫跨當(dāng)前并行操作的離心泵的瞬時(shí)壓降和當(dāng)前并行操作的離心泵的每個(gè)泵的瞬時(shí)流率或速度接收為輸入信息，并且數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元適于將當(dāng)前操作的離心泵的實(shí)際數(shù)量和離心泵的額定速度儲(chǔ)存為附加信息。
[0008]處理單元布置成從輸入信息和附加信息確定瞬時(shí)效率、在假定實(shí)際數(shù)量減小一下的第一預(yù)計(jì)效率，以及在假定實(shí)際數(shù)量增大一下的第二預(yù)計(jì)效率，并且取決于瞬時(shí)效率或第一預(yù)計(jì)效率或第二預(yù)計(jì)效率中的哪個(gè)具有最高值來(lái)生成基準(zhǔn)值。
[0009]因此，裝置找到了如果包括多一個(gè)或少一個(gè)泵則電能的總體需求和因此電流的總體需求是否可針對(duì)并行運(yùn)行的離心泵減小的問(wèn)題的答案。這通過(guò)找到具有最高效率值的構(gòu)象來(lái)完成，因?yàn)樾逝c泵的電流消耗成反比。當(dāng)前操作的離心泵的數(shù)量接著通過(guò)相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元來(lái)改變。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法包括由包含在裝置中的元件和單元執(zhí)行的所有步驟。
【附圖說(shuō)明】
[0011]本發(fā)明及其實(shí)施例將從結(jié)合附圖在下面描述的實(shí)例變得顯而易見(jiàn)，該附圖示出了:
圖1為用于操作多個(gè)離心泵的裝置和第一系統(tǒng)，
圖2為用于操作多個(gè)離心泵的裝置和第二系統(tǒng)，
圖3為泵性能特征和相似定律曲線，
圖4為效率特征對(duì)流率。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在圖1中，示出了裝置I，其包括處理單元數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元MEM和通信接口 I/O。裝置I與三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元DU通信，三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元DU均連接于電切換單元5。各個(gè)切換單元5連接于電動(dòng)機(jī)M,電動(dòng)機(jī)M適于驅(qū)動(dòng)離心泵4，并且可在對(duì)應(yīng)的切換單元5閉合時(shí)與其它電機(jī)M電性并行連接。右側(cè)的兩個(gè)離心泵4目前在它們的對(duì)應(yīng)切換單元5閉合時(shí)并行操作。
[0013]可接收和傳輸模擬和/或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的通信接口 I/O適于將橫跨當(dāng)前并行操作的離心泵4的瞬時(shí)壓降H_i接收為輸入信息2，其中由于并行操作，故瞬時(shí)壓降H_i對(duì)于所有相應(yīng)的泵相同。此外，每個(gè)泵的瞬時(shí)流率Q_i或瞬時(shí)速度n_i也屬于輸入信息2。泵4操作成以使它們的瞬時(shí)速度n_i相同。因此，當(dāng)泵4為相同類(lèi)型和尺寸時(shí)，每個(gè)泵的瞬時(shí)流率Q_i應(yīng)當(dāng)對(duì)于所有當(dāng)前運(yùn)行的泵也相同。瞬時(shí)壓降H_1、每個(gè)泵的瞬時(shí)流率Q_i和/或瞬時(shí)速度n_i可由所有運(yùn)行的泵4處得到的測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值代表，或僅由來(lái)自運(yùn)行的泵中的一個(gè)的代表值代表。
[0014]可為永久存儲(chǔ)器或僅為易失數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元MEM適于將對(duì)于所有離心泵4都相同的額定速度n_r和當(dāng)前并行操作的離心泵4的實(shí)際數(shù)量m_a儲(chǔ)存為附加信息。在該實(shí)例中，實(shí)際數(shù)量m_a將為二。
[0015]處理單元PU適于從輸入信息2確定，即，從以下:
?瞬時(shí)壓降!1_1，
?每個(gè)泵的瞬時(shí)流率Q_i或瞬時(shí)速度n_i，
?實(shí)際數(shù)量111_&，以及 ?額定速度n_r， 瞬時(shí)效率E_1、在假定實(shí)際數(shù)量m_a減小一下的第一預(yù)計(jì)效率E_iI，以及在假定實(shí)際數(shù)量m_a增加一下的第二預(yù)計(jì)效率E_i2。
[0016]后來(lái)，處理單元生成待并行操作的離心泵4的數(shù)量的基準(zhǔn)值m作為輸出信息3，這取決于瞬時(shí)效率(E_i)或第一預(yù)計(jì)或第二預(yù)計(jì)效率(E_el，E_e2)中的哪個(gè)具有最高值。換言之，如果瞬時(shí)效率E_i具有最高值，則基準(zhǔn)值m確定為與實(shí)際值m_a相同，S卩，沒(méi)有另外的泵4啟用或停用。如果第一瞬時(shí)效率E_il具有最高值，則基準(zhǔn)值m為實(shí)際數(shù)量m_a減一，意思是當(dāng)前運(yùn)行的泵中的一個(gè)停用。如果第二瞬時(shí)效率E_i2具有最高值，則基準(zhǔn)值m為實(shí)際數(shù)量m_a加一，導(dǎo)致又一個(gè)泵的啟用。
[0017]為了執(zhí)行又一個(gè)泵的啟用或停用，基準(zhǔn)值m通過(guò)至外部單元如驅(qū)動(dòng)單元DU(圖1)或轉(zhuǎn)換單元6(圖2)的通信接口 I/O傳遞為輸出信息3，其中基準(zhǔn)值m可以以不同形式表示；例如，僅為一個(gè)數(shù)量，或呈指示哪個(gè)泵4將啟用或停用的形式，或呈某個(gè)泵的二元開(kāi)/關(guān)信號(hào)的形式。輸出信息的形式主要取決于兩個(gè)方面:首先，相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)單元DU和切換單元5的實(shí)施的種類(lèi)，以及第二，各個(gè)離心泵是否連接于其自身的驅(qū)動(dòng)單元DU，如在圖1的實(shí)例中，或裝置I是否僅與一個(gè)中央單元通信，如圖2中所示。驅(qū)動(dòng)單元DU例如可實(shí)施為液壓聯(lián)接，也稱(chēng)為液壓流體聯(lián)接，或者實(shí)施為變速驅(qū)動(dòng)件VSD，其中各個(gè)DU驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的電機(jī)M，以使其輸出連續(xù)變速和/或轉(zhuǎn)矩。
[0018]圖2示出了相比于圖1的備選系統(tǒng)，其包括相同的裝置1、電機(jī)M和離心泵4，但切換單元5和驅(qū)動(dòng)單元DU設(shè)置不同。如ABB技術(shù)信息N0.30/72-2925-1 EN "Funct1nalmodule: CA-Auto switchover〃中公開(kāi)的，切換單元5在這里實(shí)施為所謂的自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元6。自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元6為自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其可根據(jù)給定優(yōu)先權(quán)來(lái)觸發(fā)兩個(gè)到六個(gè)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)單元DU0當(dāng)使用此類(lèi)自動(dòng)轉(zhuǎn)換單元6時(shí)，基準(zhǔn)值m需要轉(zhuǎn)換成所需的優(yōu)先信息，以便啟用或停用期望的泵，即，輸出信息3包含優(yōu)先信息。
[0019]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存單元MEM布置成將如圖4中所示的離心泵4的效率特征對(duì)流率，以及如圖3中所示的離心泵4的額定速度n_r下的泵性能特征儲(chǔ)存為附加信息。效率E與流率Q的從屬性E=f (Q)對(duì)于各個(gè)離心泵4再次大致相同，因?yàn)楸镁哂邢嗤?lèi)型和尺寸，以使同一個(gè)特征曲線可用于所有泵。為了能夠進(jìn)行假定，峰值E_max應(yīng)當(dāng)不在不同離心泵4的效率特征之間偏離超過(guò)5%。
[0020]泵