专利名称：不使用传统传感器的泵保护方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有包含离心泵在内的泵的泵系统；并且尤其涉及一种不使用传统传感器的泵保护方法和设备。
背景技术：
其他类似设备及其缺陷如下美国专利No.7,080,508公开了一种用于带机械损耗补偿的转矩控制的泵保护的方法和设备，其在此通过参考被引入，其中提供了利用转矩(或者功率)和速度的直接反馈以识别不期望的操作条件的控制逻辑并且提供了适当的操作响应以保护被驱动的设备(离心泵)不被损坏。所述逻辑可以嵌入可变速度驱动或者可编程逻辑控制器(PLC)中。然而，这种技术可能限于具有从阀关闭的条件恒定上升功率曲线的泵。这些泵通常具有2000及以下的特定速度。这种方法需要手动输入功率损耗，功率损耗不能根据切割定律化为因子，以在宽的操作速度范围中保持精确度。
而且，下面公知的设备都没有包含用于区分不期望的操作条件以不使用传统的传感器和/或附加控制而对每个条件适当地控制泵的逻辑。
美国专利No.6,591,697公开了一种用于使用电机转矩测量确定泵流速的技术，其中电机转矩测量提供了一种描述转矩和速度相对于泵流速的关系的方法以及使用变频驱动(VFD)调整泵流量以调节离心泵的速度的能力。然而，该设备并不包括提供对不期望的操作条件进行保护的逻辑。所述设备利用专用的校准的速度对转矩的曲线以获得流量，从而在现场设置期间降低了灵活性。
授予给本专利申请的受让人的美国专利No.6,464,464 B2公开了一种控制泵系统的方法和设备，该系统提供了一种控制和泵保护算法，其中使用了VFD以调节离心泵的流量、压力或者速度。然而，该设备需要使用其他仪器，这增加了驱动系统的成本和复杂性，带来了潜在的故障隐患和不必要的成本。
另一种公知的设备，即Load Controls公司(Sturbridge，MA)的PMP 25提供了一种泵保护，其通过对电机电流强度和速度的观测然后将得到的功率读数与各种操作条件(例如空转、阀关闭的条件)进行相关。(见专利no.5,930,092和5,754,421)。然而，Load Controls的产品仅适合于恒定速度应用并且不能对各种条件提供不同的控制，其保护性设置仅能对电机执行“跳闸”(tripping)或者关断。
美国专利No.6,715,996 B2公开了一种操作离心泵的方法，提供了针对两个速度在阀关闭的条件下对泵功率进行采样的方法，确定寄生损耗并且计算其他频率处调整的功率以确定是否存在会导致电机故障的条件。然而，该技术仅保护零流量条件，并不包含检测最小流量条件(流量过低)或者过载条件(流量过高)的逻辑，并且也不区分无需求条件或空转条件。
PCT WO 2005/064167 A1公开了一种定量测量技术，提供了使用校准的功率/差分压力曲线相对于流量相对于速度的方法。校准的数据被存储并且与当前值比较以确定泵流量。然而，该技术并不包含对不期望的操作条件提供保护的逻辑。它还利用存储在评估设备中的若干速度下的功率/Δ压力相对于流量的校准曲线。该方法需要专用数据以获得流量，从而在现场设置期间降低了灵活性。
ABB Industry Oy(赫尔辛基，芬兰)的一种产品提供了变频驱动(VFD)，其具有允许配置最大和最小转矩值的参数以防止负载驱动器(电机)在这些参数范围之外操作。然而，ABB驱动并没有提供用于解释不同的操作条件的逻辑，也不允许缩放例如泵的离心负载或者在速度降低时也没有考虑小型泵中的机械损耗。
变频驱动系统可以配置为利用流量或者压力开关以识别不期望的操作条件。然而，使用附加的过程开关增加了驱动系统的成本和复杂度，带来了潜在的故障点以及不必要的开销。
此外，在进行的与本发明相关的专利性检索中获得了如下专利。其概述如下美国公开no.2004/0064292公开了一种保持最优级别所需的深井离心泵。其中使用转矩和速度数据以计算泵的输入功率并且使用泵切割定律相对于额定速度调整功率，并且基于公开的泵数据确定额定流量。其中使用切割定律数据和公开的性能以确定泵的压头、效率和最低所需的吸入压头。准确的计算方法并未提供。其中仅显示了作为功率和压头的函数的流量，以及作为流量的函数的效率和吸入压头。所述方法简单的计算功率并且针对额定速度对其进行调整，并且基于切割定律从公开的性能数据确定流量。尽管在泵工业中广泛使用，但是对泵性能的切割校正并非总是准确的。
尽管美国公开no.2004/0064292公开了一种离心泵的控制系统，但是没有涉及调整或者校准方法。该方法需要使用实际的泵测试数据，带来引入较大误差的风险。授予本申请的受让人的美国专利No.6,709,241公开了一种在变频驱动中需要四个传感器以及若干速度下的实际性能数据输入的技术。其使用流量传感器(外部流量计)以将实际流量与最小流量的阈值进行比较，但是不能区分最小流量条件、阀关闭的条件、空转条件或者过载条件。
美国公开no.2005/0123408公开了一种自校准过程，确定泵压增加一个增量的最低速度。但是它并没有用于校准功率。空转保护是基于实际的当前读数与电流阈值的比较而进行的。阈值是基于一个操作速度。
美国专利No.4,468,219和No.4,795,314以及美国公开no.US2002/0141875公开了一种蠕动泵或者正位移泵，其行为与关于转矩和速度的离心负载非常不同。
美国专利No.6,783,328和美国公开no.2002/0150476公开的技术需要传感器监视流量或者压力，以将设定点值与阈值进行比较。如果超过阈值，则降低速度以使得设定点低于阈值。
美国专利No.4,650,633公开了一种方法，其基于在泵入口处检测流体温度和压力的传感器而限制泵的流量以防止气穴现象。
基于对以上所述的已知现有技术的理解和评价，本领域中需要一种能够为离心泵提供保护而不需要使用传统的传感器的技术，从而能够区分危险操作条件(例如空转、最小流量和过载)和/或可能发生瞬间状态的条件(例如阀关闭的操作)，并且一旦这些条件清除则取消保护。
发明内容
本发明提供了一种用于不使用传统的传感器进行泵保护的新的且独特的方法和设备，其通过计算流量值以与来自存储在评估设备中的现场校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线的阈值流量、速度和功率(或者转矩)的电机信号以及例如额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率和最优效率流量的基本公开泵性能数据进行比较。用于与阈值流量值比较的计算的流量输入还可以通过各种技术得到，以使用泵切割定律数据和存储在评估设备中的各种速度下的流量校准曲线以及例如速度和功率(或者转矩)或者速度和功率/差分压力的泵和电机信号，计算流量。
控制泵操作的方法的特征在于将实际流量值与基于泵速校正的校正阈值流量值进行比较，从而确定泵操作条件。基于所述比较，可以适应泵操作的反应。
对阈值流量值的校正是基于实际泵速和额定泵速之间的关系而进行的。
校正的阈值流量值可以包括过载条件值(流量过大)、最小流量值(流量过小)或者它们的某些结合，并且所述方法可以包括将校正的过载条件阈值与实际过载流量值进行比较，从而确定泵的过载条件。
所述方法还可以包括将校正的最小流量阈值与实际最小流量值进行比较，从而确定或者是泵的正常流量条件或者可能是最小流量条件，这些步骤单独地或者共同地将校正的最小流量阈值与实际流量值进行比较，以及将实际功率值与当前泵速下的阀关闭的功率值进行比较，从而确定是否存在泵的最小流量条件或者空转条件。实施例还可以包括对被抽吸的介质的比重进行了校正的实际功率值、阀关闭的功率值或者其组合。
实际上，计算的流量值可以与这些不利的操作条件相关联的流量的阈值进行比较。速度、功率或者转矩的当前操作值可以与存储在评估设备中的现场校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线以及例如额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率和最优效率流量的基本公开泵性能数据进行比较，从而计算实际流量，或者可以与存储在评估设备中的流量相对于功率(或者转矩)或者流量相对于功率/差分压力的校准曲线进行比较，从而确定实际流量值。在安装包括了流量计的情况下，可以将其用作到泵保护算法的直接输入。逻辑可以被嵌入变频驱动或者可编程逻辑控制器。
本发明还可以包括具有配置为实现上述特征的集合的模块的控制器，以及具有所述控制器的泵系统。
在US2004/0064292中公开的一个实施例中，保护是基于来自驱动的测量的转矩和速度以计算功率并且将计算的功率与基于切割定律对速度校正的最大功率阈值进行比较。根据本发明的方法使用通过校正的阀关闭的功率相对于速度的曲线导出的无传感器的流量值而创建比可能仅使用切割定律更加准确的速度校正的功率相对于流量的曲线。然后将所述无传感器的流量值与最小流量和过载流量的阈值进行比较。并且还通过将校准的阀关闭的功率与当前操作速度和流体比重下的实际功率比较而检查空转。
实际上，本发明提供了对离心泵的保护，同时区分危险操作条件(例如空转、最小流量和过载)和/或可能发生瞬态的条件(例如阀关闭的操作)并且一旦这些条件清除则取消保护。所述方法利用可以与这些不利操作条件关联的流量的阈值进行比较的计算的流量值。速度、功率或者转矩的当前操作值可以与存储在评估设备中的现场校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线以及例如额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率和最优效率流量的基本公开泵性能数据进行比较，从而计算流量，或者可以与存储在评估设备中的、以各种速度的流量相对于功率(或者转矩)或者流量相对于功率/差分压力的校准曲线进行比较。然后将计算的流量值与这些不利操作条件关联的流量的阈值进行比较。
最后，需要注意的是，本发明校准阀关闭的条件下的泵功率相对于速度并且基于校准曲线调整公开的性能以反映实际性能，从而比前述公布2004/0064292所公开的更加准确地确定操作速度下的功率相对于流量。
图1为根据本发明的基本泵系统的方框图；图2为根据本发明的通过图1所示的控制器执行的基本步骤的流程图；以及图3为执行图2所示的基本步骤的图1所示的控制器的方框图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的基本泵系统，一般地表示为2，其具有控制器4、电机6和泵8。在操作中，根据本发明的控制器4，通过存储在评估设备中的现场校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线、速度和功率(或者转矩)的电机信号以及例如所述额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率和最优效率流量的基本公开泵性能数据，而确定计算的流量值。所述用于与阈值流量值比较的计算的流量输入还可以通过各种技术得到，以使用泵切割定律数据和存储在评估设备或者模块(例如图3中的模块4a)中的各种速度下的流量校准曲线以及例如速度和功率(或者转矩)或者速度和功率/差分压力的泵和电机信号，计算流量。在安装包括流量计的情况下，其可以用作泵保护算法的直接输入。
特别地，控制器4通过模块4a(见图3)控制泵8的操作，模块4a配置为将实际流量值与基于泵8的速度校正的阈值流量值进行比较，从而确定泵操作条件。基于所述比较，可以适应泵8的操作，这包括在仅发出警告之前，响应于所述条件，使用用户可设置延迟，警告并且将速度降低到安全操作速度，报错并且关断电机或者自动复位错误并且重新启动泵和电机以检查条件是否清除。如果条件清除，则取消该适应并且泵恢复正常操作。所述校正是基于符合如下所述的实际泵速和额定泵速之间的关系而进行的。
校正的阈值流量值可以包括过载条件值、最小流量值或者它们的某些组合，并且模块4a可以配置为将校正的过载条件阈值与实际过载流量值进行比较，从而确定泵8的过载条件。
模块4a还可以配置为将校正的最小流量阈值与实际最小流量值进行比较，从而确定或者是泵的正常流量条件或者可能是最小流量条件，这些步骤单独地或者共同地将校正的最小流量阈值与实际流量值进行比较，以及将实际功率值与当前泵速下的阀关闭的功率值进行比较，从而确定是否存在泵的最小流量条件或者空转条件。实施例还可以包括对被抽吸的介质的比重进行了校正的实际功率值、阀关闭的功率值或者其组合。
实际上，计算的流量值可以与这些不利的操作条件相关联的流量的阈值进行比较。速度、功率或者转矩的当前操作值可以与存储在评估设备中的现场校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线以及例如额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率和最优效率流量的基本公开泵性能数据进行比较，从而计算流量，或者可以与存储在评估设备或者模块4a中的、在各种速度处的流量相对于功率(或者转矩)或者流量相对于功率/差分压力的校准曲线进行比较，从而确定实际流量值。在安装包括了流量计(未显示)的情况下，可以将其用作在控制器4中实现的泵保护算法的直接输入。控制逻辑可以被嵌入例如4a的控制器中，如图所示，其可以具有变频驱动(VFD)或者可编程逻辑控制器(PLC)的形式。
电机6和泵8是本领域公知的，在此不再详述。而且，本发明的范围并不限于当前已知或者将来开发的任何特定类型或种类的电机和泵。而且，本发明的范围还试图包括使用根据本发明的与控制离心泵、离心搅拌器、离心鼓风机或者离心压缩机的操作相关的技术。
实际上，本发明包括并且可以实施为控制逻辑，该控制逻辑利用来自电机6和泵8的功率(或者转矩)和速度的直接反馈而计算流量值，从而识别不期望的操作条件，并且提供适当的操作响应以保护驱动的机器(离心泵)不受损坏。然后将计算的流量值与这些不利操作条件关联的流量的阈值进行比较。可替换地，速度、功率或者转矩的当前操作值可以与存储在评估设备中的校准的流量相对于功率(或者转矩)或者功率/差分压力的曲线进行比较，从而确定实际流量值。可替换地，在安装包括了流量计的情况下，可以将其用作到泵保护算法的直接输入。
图2控制逻辑图2以示例的方式示出了一般地表示为10的流程图，具有泵保护算法的基本步骤12-18或者可以通过根据本发明的控制器4实现的控制逻辑。所述泵保护算法或者控制逻辑可以嵌入在变频驱动或者可编程逻辑控制器，如同在图1中参考控制器4所示。很多当前的VFD系统创建所驱动的电机的准确的数学模型以提供对速度和转矩的精确控制。给定了此信息，根据本发明的保护逻辑可以如下实现输入可以包括-最小速度-最大速度-额定速度-额定速度下的最小流量阈值(流量过低)
-额定速度下的过载流量阈值(流量过大)-KDR—与当前操作速度下的阀关闭的功率相乘的系数，可以用于确定空转条件。
-保护延迟—在宣布保护条件之前的以秒为单位的时间延迟。
基于当前操作速度，最小流量和过载流量阈值如下校正-QMIN_COR＝QMIN×(NACT/NRATED)-QRO_COR＝QRO×(NACT/NRATED)其中QMIN_COR为速度校正的最小流量QRO_COR为速度校正的过载流量NACT为实际速度NRATED为额定速度一旦宣布了某个条件，则逻辑依赖于设置提供如下动作过载条件13—如果实际流量大于速度校正的过载流量设置，则宣布过载保护条件13。
—驱动的反应是警告用户，而不采取进一步动作。在宣布过载条件之前可以设置保护延迟周期。如果过载条件清除，则过载警告将消除。
最小流量条件17如果实际流量低于速度校正的最小流量设置并且PACT大于KDR×PSO_N，则宣布最小流量保护条件17，其中-KDR为空转系数，-PACT为对比重＝1校正的实际功率，以及-PSO_N是对比重＝1校正的当前速度下的阀关闭的功率。PSO_N是通过存储在评估设备中的阀关闭的功率相对于速度的曲线进行插值得到的。可替换地，PSO_N可以通过切割定律如下计算PSO_N＝Pso(额定速度)×(N实际速度/N额定速度)KSO，其中KSO通常等于3.0。对于小马力的泵，可以对KDR进行校正以补偿在使用切割计算方法情况下的PSO_N的不准确性。然后KDRcorr＝KDR×(N实际速度/N额定速度)0.5并且图2中的公式变成PACT＜KDRcorr×PSO_N。
－驱动的反应可以设置为警告用户而不采取进一步动作，警告用户并且降低到安全的最低操作速度(报警和控制)或者报错并且关断单元。在宣布最小流量条件之前可以设置保护延迟周期。驱动还可以设置为自动复位报警和控制条件或者报错以检查系统瞬态条件是否清除。复位的次数和复位之间的时间可以由用户调整。一旦复位次数用完，如果条件没有清除，则单元保持关断，直到用户手动重新启动。
空转条件18如果PACT小于KDR×PSO_N，则宣布空转保护条件18。
－驱动的反应可以设置为警告用户而不采取进一步动作，或者报错并且关断单元。在宣布空转条件之前可以设置保护延迟周期。驱动不能被设置为自动复位报错条件。一旦单元报错，则保持关断，直到用户手动重新启动。
应当注意，本发明的范围包括由用户选择性地禁用的所有功能。
图3控制器4图3示出了控制器4的基本模块4a和4b。用于控制泵的许多不同类型和种类的控制器和控制模块是本领域公知的。基于对这些公知控制器和控制模块的理解，本领域技术人员可以实现例如4a的控制模块并且对其进行配置以执行与在此描述内容一致的功能，包括将实际流量值与基于泵速校正的校正阈值流量值进行比较从而确定泵操作条件，以及实现本发明的其他基本步骤，例如图2所示和以上所述的根据本发明的步骤。以示例的方式，可以使用硬件、软件、固件或者其组合实现模块4a的功能，尽管本发明的范围并不限于其任何特定实施例。在典型的软件实现中，所述模块可以为一个或者多个基于微处理器的体系结构，具有微处理器、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出设备和连接这些组件的控制、数据以及地址总线。本领域技术人员能够对所述基于微处理器的实现进行编程以执行在此描述的功能而不需要进行过多实验。本发明的范围并不限于任何使用已知或者将来开发的技术的特定实现。
控制器具有本领域公知的其他控制器模块4b，其并不作为本发明的一部分，并且在此不再详细描述。
其他可能的应用1.泵负荷监视器泵负荷监视器依赖于对泵功率曲线的准确建模以识别最小流量和关断条件。尽管多数负荷监视器仅监视一个速度下的功率，但所述逻辑可以支持对可变速度操作的更加准确的负荷监视器。
2.泵保护算法无传感器的流量测量能够给出操作条件的可靠的指示过载条件(流量过大)，低于最小泵流量的操作(流量过低)或者针对排出阀关闭的操作。
发明的范围应当理解，除非特别说明，在此参考特定实施例描述的任何特征、特性、替换实施例或者修改也可以应用、使用或者包含在任何其他在此描述的实施例中。并且，附图并非按比例绘制。
尽管参考示例性实施例描述和说明了本发明，但是可以对其做出各种前述和其他的添加和省略，而并不背离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于控制离心泵、离心搅拌机、离心鼓风机或者离心压缩机的操作的方法，包括将实际流量值与基于所述泵速校正的校正阈值流量值进行比较，从而确定所述泵操作条件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括基于所述比较适应所述泵的操作，这包括在仅发出警告之前，响应于所述条件，使用用户可设置延迟，警告并且将速度降低到安全操作速度，报错并且关断所述电机或者自动复位错误并且重新启动所述泵和电机以检查所述条件是否清除，并且如果所述条件清除，则取消所述适应并且所述泵恢复正常操作。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述校正是基于实际泵速和额定泵速之间的关系而进行的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述校正的阈值流量值包括过载条件值、最小流量值或者它们的某些结合。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括将过载条件值与实际过载流量值进行比较，从而确定所述泵的过载条件。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括将校正的最小流量值与实际最小流量值进行比较，从而确定或者是所述泵的正常流量条件或者可能是最小流量条件。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括将校正的最小阈值流量值与实际流量值进行比较，以及还将实际功率值与所述当前泵速下的阀关闭的功率值进行比较，从而确定所述泵的最小流量条件或者空转条件。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法进一步包括将校正的最小阈值流量值与实际流量值进行比较，以及还将实际功率值与所述当前泵速下的阀关闭的功率值进行比较，从而确定所述泵的最小流量条件或者空转条件，其中所述阀关闭的功率值是通过对存储在存储设备中的校准的功率相对于速度的曲线进行插值得到的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中如果PACT小于KDR×PSO-N，则宣布空转条件。
10.根据权利要求1所述的方法，其中对于小马力的泵，可以对KDR进行校正以补偿如果速度校正是基于切割计算而在PSO-N中的不准确性。
11.根据权利要求7所述的方法，其中对被抽吸的介质的比重校正所述实际功率值、所述阀关闭的功率值或者其组合。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述校正的最小流量阈值是基于公式QMIN_COR＝QMIN×(NACT/NRATED)。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述校正的过载流量阈值是基于公式QRO_COR＝QRO×(NACT/NRATED)。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述实际流量值的计算是通过存储在所述评估设备中的校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线、速度和功率(或者转矩)的电机信号以及例如所述额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率以及最优效率流量的基本公开泵性能数据。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述实际流量值的计算是基于用于使用泵切割定律数据和存储在评估设备中的各种速度下的流量校准曲线以及例如速度和功率(或者转矩)或者速度和功率/差分压力的泵和电机信号来计算流量的许多技术之一。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述实际流量值是基于来自流量计的读数。
17.一种用于控制离心泵、离心搅拌机、离心鼓风机或者离心压缩机的操作的控制器，包括配置为将实际流量值与基于所述泵速校正的校正阈值流量值进行比较，从而确定所述泵操作条件的模块。
18.根据权利要求17所述的控制器，其中所述模块配置为基于所述比较适应所述泵的操作，这包括在仅发出警告之前，响应于所述条件，使用用户可设置延迟，警告并且将速度降低到安全操作速度，报错并且关断所述电机或者自动复位错误并且重新启动所述泵和电机以检查所述条件是否清除，并且在所述条件清除的情况下，取消所述适应并且所述泵恢复正常操作。
19.根据权利要求17所述的控制器，其中所述校正是基于实际泵速和额定泵速之间的关系而进行的。
20.根据权利要求17所述的控制器，其中所述校正的阈值流量值包括过载条件值、最小流量值或者它们的某些结合。
21.根据权利要求17所述的控制器，其中所述模块配置为将过载条件值与实际过载流量值进行比较，从而确定所述泵的过载条件。
22.根据权利要求17所述的控制器，其中所述模块配置为将校正的最小流量阈值与实际最小流量值进行比较，从而确定或者是所述泵的正常流量条件或者可能的最小流量条件。
23.根据权利要求17所述的控制器，其中所述模块配置为将校正的最小阈值流量值与实际流量值进行比较，以及还将实际功率值与所述当前泵速下的阀关闭的功率值进行比较，从而确定所述泵的最小流量条件或者空转条件。
24.根据权利要求17所述的控制器，其中所述模块还配置为将校正的最小阈值流量值与实际流量值进行比较，以及还将实际功率值与所述当前泵速下的阀关闭的功率值进行比较，从而确定所述泵的最小流量条件或者空转条件，其中所述阀关闭的功率值是通过对存储在存储设备中的校准的功率相对于速度的曲线进行插值得到的。
25.根据权利要求17所述的控制器，其中如果PACT小于KDR×PSO-N，则宣布空转条件。
26.根据权利要求17所述的控制器，其中对于小马力的泵，可以对KDR进行校正以补偿如果速度校正是基于切割计算而在PSO-N中的不准确性。
27.根据权利要求23所述的控制器，其中对被抽吸的介质的比重校正所述实际功率值、所述阀关闭的功率值或者其组合。
28.根据权利要求23所述的控制器，其中所述校正的最小流量阈值是基于公式QMIN_COR＝QMIN×(NACT/NRATED)。
29.根据权利要求17所述的控制器，其中所述校正的过载流量阈值是基于公式QRO_COR＝QRO×(NACT/NRATED)。
30.根据权利要求17所述的控制器，其中所述实际流量值的计算是基于存储在所述评估设备中的校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线、速度和功率(或者转矩)的电机信号以及例如所述额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率以及最优效率流量的基本公开泵性能数据。
31.根据权利要求17所述的控制器，其中所述实际流量值的计算是基于用于使用泵切割定律数据和存储在评估设备中的各种速度下的流量校准曲线以及例如速度和功率(或者转矩)或者速度和功率/差分压力的泵和电机信号来计算流量的许多技术之一。
32.根据权利要求17所述的控制器，其中所述实际流量值是基于来自流量计的读数。
33.根据权利要求17所述的控制器，其中所述控制器为变频控制器或者为可编程逻辑控制器。
34.一种离心泵系统或者具有例如离心搅拌机、离心鼓风机或者离心压缩机的其他离心设备的系统，具有控制器，用于控制离心泵、离心搅拌机、离心鼓风机或者离心压缩机的操作，所述控制器包括配置为将实际流量值与基于所述泵速校正的校正阈值流量值进行比较，从而确定所述泵操作条件的模块。
35.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述模块配置为基于所述比较适应所述泵的操作，这包括在仅发出警告之前，响应于所述条件，使用用户可设置延迟，警告并且将速度降低到安全操作速度，报错并且关断所述电机或者自动复位错误并且重新启动所述泵和电机以检查所述条件是否清除，并且如果所述条件清除，则取消所述适应并且所述泵恢复正常操作。
36.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述校正是基于实际泵速和额定泵速之间的关系而进行的。
37.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述校正的阈值流量值包括过载条件值、最小流量值或者它们的某些结合。
38.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述模块配置为将过载条件值与实际过载流量值进行比较，从而确定所述泵的过载条件。
39.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述模块配置为将校正的最小流量阈值与实际最小流量值进行比较，从而确定或者是所述泵的正常流量条件或者可能的最小流量条件。
40.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述模块配置为将校正的最小阈值流量值与实际流量值进行比较，以及还将实际功率值与所述当前泵速下的阀关闭的功率值进行比较，从而确定所述泵的最小流量条件或者空转条件。
41.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述方法还包括将校正的最小阈值流量值与实际流量值进行比较，以及还将实际功率值与所述当前泵速下的阀关闭的功率值进行比较，从而确定所述泵的最小流量条件或者空转条件，其中所述阀关闭的功率值是通过对存储在存储设备中的校准的功率相对于速度的曲线进行插值得到的。
42.根据权利要求34所述的泵系统，其中如果PACT小于KDR×PSO-N则宣布空转条件。
43.根据权利要求34所述的泵系统，其中对于小马力的泵，可以对KDR进行校正以补偿如果速度校正是基于切割计算而在PSO-N中的不准确性。
44.根据权利要求34所述的泵系统，其中对被抽吸的介质的比重校正所述实际功率值、所述阀关闭的功率值或者其组合。
45.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述校正的最小流量阈值是基于公式QMIN_COR＝QMIN×(NACT/NRATED)。
46.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述校正的过载流量阈值是基于公式QRO_COR＝QRO×(NACT/NRATED)。
47.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述实际流量值的计算是基于存储在所述评估设备中的校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线、速度和功率(或者转矩)的电机信号以及例如所述额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率以及最优效率流量的基本公开泵性能数据。
48.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述实际流量值的计算是基于用于使用泵切割定律数据和存储在评估设备中的各种速度下的流量校准曲线以及例如速度和功率(或者转矩)或者速度和功率/差分压力的泵和电机信号来计算流量的许多技术之一。
49.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述实际流量值是基于来自流量计的读数。
50.根据权利要求34所述的泵系统，其中所述控制器为变频控制器或者为可编程逻辑控制器。
51.根据权利要求4所述的方法，其中所述方法包括将过载条件值与实际过载流量值进行比较，从而确定所述泵的过载条件。
52.根据权利要求8所述的方法，其中如果PACT小于KDR×PSO-N，则宣布空转条件。
53.根据权利要求8所述的方法，其中对于小马力的泵，可以对KDR进行校正以补偿如果速度校正是基于切割计算而在PSO-N中的不准确性。
54.根据权利要求7所述的方法，其中所述校正的最小流量阈值是基于公式QMIN_COR＝QMIN×(NACT/NRATED)。
55.根据权利要求5所述的方法，其中所述校正的过载流量阈值是基于公式QRO_COR＝QRO×(NACT/NRATED)。
56.根据权利要求7所述的方法，其中所述实际流量值的计算是通过存储在所述评估设备中的校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线、速度和功率(或者转矩)的电机信号以及例如所述额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率以及最优效率流量的基本公开泵性能数据。
57.根据权利要求7所述的方法，其中所述实际流量值的计算是基于用于使用泵切割定律数据和存储在评估设备中的各种速度下的流量校准曲线以及例如速度和功率(或者转矩)或者速度和功率/差分压力的泵和电机信号来计算流量的许多技术之一。
58.根据权利要求5所述的方法，其中所述实际流量值是基于来自流量计的读数。
59.根据权利要求7所述的方法，其中所述实际流量值是基于来自流量计的读数。
60.根据权利要求20所述的控制器，其中所述模块配置为将过载条件值与实际过载流量值进行比较，从而确定所述泵的过载条件。
61.根据权利要求24所述的控制器，其中如果PACT小于KDR×PSO-N，则宣布空转条件。
62.根据权利要求24所述的控制器，其中对于小马力的泵，可以对KDR进行校正以补偿如果速度校正是基于切割计算而在PSO-N中的不准确性。
63.根据权利要求24所述的控制器，其中所述校正的最小流量阈值是基于公式QMIN_COR＝QMIN×(NACT/NRATED)。
64.根据权利要求21所述的控制器，其中所述校正的过载流量阈值是基于公式QRO_COR＝QRO×(NACT/NRATED)。
65.根据权利要求23所述的控制器，其中所述实际流量值的计算是基于存储在所述评估设备中的校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线、速度和功率(或者转矩)的电机信号以及例如所述额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率以及最优效率流量的基本公开泵性能数据。
66.根据权利要求23所述的控制器，其中所述实际流量值的计算是基于用于使用泵切割定律数据和存储在评估设备中的各种速度下的流量校准曲线以及例如速度和功率(或者转矩)或者速度和功率/差分压力的泵和电机信号来计算流量的许多技术之一。
67.根据权利要求21所述的控制器，其中所述实际流量值是基于来自流量计的读数。
68.根据权利要求23所述的控制器，其中所述实际流量值是基于来自流量计的读数。
69.根据权利要求37所述的泵系统，其中所述模块配置为将过载条件值与实际过载流量值进行比较，从而确定所述泵的过载条件。
70.根据权利要求41所述的泵系统，其中如果PACT小于KDR×PSO-N，则宣布空转条件。
71.根据权利要求41所述的泵系统，其中对于小马力的泵，可以对KDR进行校正以补偿如果速度校正是基于切割计算而在PSO-N中的不准确性。
72.根据权利要求40所述的泵系统，其中对被抽吸的介质的比重校正所述实际功率值、阀关闭的功率值或者其组合。
73.根据权利要求40所述的泵系统，其中所述校正的最小流量阈值是基于公式QMIN_COR＝QMIN×(NACT/NRATED)。
74.根据权利要求38所述的泵系统，其中所述校正的过载流量阈值是基于公式QRO_COR＝QRO×(NACT/NRATED)。
75.根据权利要求40所述的泵系统，其中所述实际流量值的计算是基于存储在所述评估设备中的校准的速度相对于阀关闭的功率的曲线、速度和功率(或者转矩)的电机信号以及例如所述额定泵速下的最优效率功率、阀关闭的功率以及最优效率流量的基本公开泵性能数据。
76.根据权利要求40所述的泵系统，其中所述实际流量值的计算是基于用于使用泵切割定律数据和存储在评估设备中的各种速度下的流量校准曲线以及例如速度和功率(或者转矩)或者速度和功率/差分压力的泵和电机信号来计算流量的许多技术之一。
77.根据权利要求40所述的泵系统，其中所述实际流量值是基于来自流量计的读数。
全文摘要
本发明提供了对离心泵的保护，同时区分危险操作条件(例如空转、最小流量和过载)和/或可能发生瞬态的条件(例如阀关闭的操作)并且一旦这些条件清除则取消保护。所述方法利用计算的流量值，所述计算的流量值可以通过存储在评估设备中的校准的阀关闭的功率相对于速度的曲线和/或例如速度、转矩、功率和/或差分压力的各种泵和电机参数或者通过校准的流量曲线而数学地确定。然后将计算的流量值与这些不利操作条件关联的流量阈值进行比较。
文档编号F04B49/06GK101033744SQ20071000154
公开日2007年9月12日 申请日期2007年1月5日 优先权日2006年3月8日
发明者安东尼·A·斯塔瓦莱, 尼古拉斯·W·甘宗 申请人:Itt制造企业公司