专利名称：提高由变频器驱动的泵的无传感流量估计精度的方法
技术领域：
本发明涉及由变频器驱动的泵，更具体地涉及提高由变频器驱动的泵的流量计算的精度。
背景技术：
在许多过程中需要泵送流体。通常，控制泵操作的最高效的方式是使用以一定速度驱动泵的马达的变频器。尤其是在过程中的流体的流量发生改变的情况下，变频器的使用提供了泵送过程的最经济的控制方法。泵操作点位置(流量Qv、扬程H)可以通过利用变频器针对电动机的转矩和转速估计(分别为し和nest)、由泵生产商给定的泵特性曲线以及相似定律进行估计。因此，不需要必须对泵流体的实际流动进行測量来获得关于操作点的信息。图I示出了 QH和QT曲线的示例以及被称为QT计算的方法。QT计算的原理在US6,918, 307 B2中详细呈现。泵生产商一般给出两种曲线流量-扬程曲线以及流量-功率曲线。可以使用这些曲线来产生流量-转矩曲线，该流量-转矩曲线可以用干与变频器的转矩和转速估计一起来估计泵所产生的流量。图I示出了使用泵特性曲线和变频器对转速和转矩的估计的操作点估计。当泵的轴(shaft)转矩T已知时，可以根据下曲线来确定由泵产生的流量Q。然后，可以使用该确定的流量从上曲线读出泵产生的扬程H。由于泵生产商通常仅给出泵的ー种转速(通常为标称转速)处的特性曲线，所以这些曲线必须被转换到当前的转速，如图I的示例中所示。曲线的转换可以使用后面将要描述的相似定律来实现。该估计方法的精度高度取决于泵的特性曲线的精度。这个因素限制了用于估计泵操作点位置的QT计算方法的适用性。当前，QT计算仅基于生产商提供的特性曲线，如果该曲线完全无效，则会导致错误的結果。通常，泵所消耗的转矩与生产商的QT曲线相比较具有静态或线性偏差(偏置)。例如，这种偏差可以由以下原因引起泵的装配不当、泵的制造公差、泵送的液体、归因于泵磨损的效率降低以及特性曲线测量的不精确。文献US 2007/0212210 Al公开了ー种提高QT计算的精度的方法。在该方法中，泵针对关闭的排出阀以几种转速进行操作来确定QT曲线的不精确。然而，当泵针对关闭的排出阀而被驱动时，其不产生流量。作为替代，泵处于泵不能正常操作的有害操作点。因此，由于一般在过程中泵被驱动以产生流量，所以这种关闭阀的测试会需要中断过程。这意味着现有技术的方法是基于泵的有害和非典型操作点的使用的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供ー种方法以克服在提高泵的操作点的估计精度中的上述缺点。本发明的目的通过ー种特征在于独立权利要求中陈述的内容的方法来实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。、
本发明基于如下构思在泵的正常操作期间使用临时流量測量装置来測量泵产生的流量。测量的流量可以和与从变频器获得的估计一起用于校正QT曲线。本发明的方法的优点在于可以显著改进泵的操作点的估计。该方法不需要泵在特定操作点进行操作，例如针对关闭的排出阀进行操作。另外，容易实现校正，并且可以使该校正成为过程的正常检查例程的一部分。
下面，将參照附图并通过优选的实施例来更加详细地描述本发明，其中图I示出了泵的特性曲线的示例；图2示出了泵的公布特性曲线和测量特性曲线；图3示出了作为泵流量的函数的轴转矩的公布值、測量值和估计值； 图4示出了估计流量和测量流量；图5示出了关于图4中所示的流量的估计误差；图6示出了在泵的最佳效率点附近的估计流量和測量流量；图7示出了关于图6中所示的流量的估计误差；图8示出了在以70%的相对流量驱动泵的情况下的估计流量和测量流量；图9示出了关于图8中所示的流量的估计误差；以及图10示出了关于本发明的流程图。
具体实施例方式如已提到的，图I公开了泵的特性曲线。这些曲线或构造这些曲线所需的信息通常由泵生产商提供。控制泵的变频器提供泵的转速估计以及由马达提供给泵的轴的转矩的估计。下面，參照图10的流程图描述本发明。在本发明的方法中，测量泵送流体的流量。该测量优选地使用非介入式測量装置执行。这种类型的装置可以用于在管外測量管中的流量而不干扰过程本身。測量装置可以是例如便携式超声波流量计。在測量流量的同时，使用变频器估计(101)并存储马达提供的转矩Test和泵的转速~st。測量时间应当是充足的，例如每次测量5秒钟，从而可以确定测量值和估计值的真实平均值。另外，在该时间段内不应发生转速或阀位置的明显改变。所确定的平均值在后面称为TM_、nM_、QVM_。实际中，可以执行较长的測量或几次測量，据此可以选择具有适用的转矩平均值TM_、转速平均值nM_以及流量平均值Qvm_的时间段以确定QT曲线的不精确。为了使测量和估计同步，存储针对TMean、nMean以及Qvifean的时间标签。在测量之后，可以通过经由键盘手动地或借助通信接ロ自动地输入测量结果来将流量传送给变频器以校正泵的特性曲线。生产商给出了针对特定转速的泵的特性曲线。这些曲线被转换(102)到在測量部分中获得的平均转速。可以使用公知的相似定律来转换这些曲线Qv =—QvO(I)
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权利要求
1.一种与由变频器驱动的泵有关的方法，其特征在于，所述方法包括 a)测量并存储所述泵在工作时的流量(Qm_); b)存储在测量所述流量(Qsfean)期间所述泵所使用的转速(nM_)和转矩(Tsfean)，其中所述转速和所述转矩由所述变频器提供； c)根据提供的转换到所存储的转速(nMeJ的特性曲线来确定对应于所测量的流量(Qlean)的转矩(T Manufacturer); d)通过比较根据所述特性曲线确定的转矩(TManufac;tura)和存储的所述泵的转矩(Tsfean)来计算转矩偏置值(TBias)，以及 在确定所述泵的操作点时使用所述转矩偏置值(TBias)。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述在确定泵的操作点中使用所述转矩偏置值的步骤包括 估计转矩(Test)和转速(nest)；以及 从所估计的转矩中减去所述转矩偏置值(TBias)以获得在流量转矩计算中使用的转矩(TUseFOTQEstimati(J值，其中使用相似定律将所述转矩偏置值从初始估计所述转矩偏置值(Teias)的转速(nM_)转换到所估计的转速(nest)。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括 使用不同的流量重复步骤a)至d);以及 根据使用不同流量所获得的偏置值(TBiasl、TBias2、TBiasn)计算在确定操作点时使用的偏置值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所计算的偏置值(TBiasl、TBias2、TBiasn)的平均值，作为在确定泵的操作点时使用的所述偏置值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用不同流量获得的所述偏置值用于提供对所估计的转矩的线性校正。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤a)中所述流量用便携式测量装置进行测量。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量和存储流量的步骤包括计算所述流量的平均值。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量和存储流量的步骤包括存储测量值的时间戳；以及 所述存储所使用的转速和转矩的步骤包括存储所存储的事件的时间戳以用于所述转速和所述转矩与所存储的流量的同步。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的方法，其特征在于，从所述变频器获得所使用的转速和转矩。
全文摘要
本发明提供了一种提高由变频器驱动的泵的无传感流量估计精度的方法。所述方法包括测量并存储泵在工作时的流量QMean；存储在测量所述流量QMean期间泵所使用的转速nMean以及转矩TMean；根据提供的转换到存储的转速nMean的特性曲线确定对应于测量的流量QMean的转矩TManufacturer通过比较根据特性曲线确定的转矩TManufacturer和存储的泵的转矩TMean来计算转矩偏置值TBias；以及在确定泵的操作点时使用转矩偏置值TBias。
文档编号F04D15/00GK102734182SQ20121008377
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月27日 优先权日2011年3月29日
发明者尤西·塔米宁, 泰罗·阿霍宁, 耶罗·阿霍拉 申请人:Abb公司