专利名称：用于检测离心设备的正确旋转方向的方法及离心设备组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及离心设备(例如离心式鼓风机或离心泵)的正确旋转方向的检测。
在离心设备中，流体流动的方向独立于离心设备的叶轮的旋转方向。然而，如果离心设备沿错误方向旋转，所产生的流量和压力与沿正确旋转方向产生的流量和压力相比将显著下降。这还会显著降低离心设备的能量效率。
应当结合离心设备的安装来检查离心设备的旋转方向的正确性以及在任何可能改变离心设备的旋转方向的维护操作之后检查离心设备的旋转方向的正确性。
背景技术：
传统地，通过在视觉上检查旋转方向来确定离心设备的正确旋转方向。这需要额外的人员，而并非是自动化功能。另外，离心设备可能会处于不能够执行目视检查的位置。
公开US2010/0316503公开了一种泵单元，该泵单元包括用于自动识别泵的正确旋转方向的旋转方向识别模块。在该公开中，在反向旋转和正向旋转情况下测量并比较流量、压力或功率的值。如果静态测量信号在正向旋转方向和反向旋转方向之间存在差异，则可以区分正确旋转方向。
与上述泵系统相关联的问题之一是当将流量或压力用作要比较的信号时可能需要在泵系统中安装额外的仪器。另一个问题涉及将由驱动泵的变频器产生的功率估计用作要比较的信号的情况。该问题起因于以下事实:在泵系统中，正向转速和反向转速具有相同的轴功率要求(shaft power requirement)并不少见。因此,在许多情况下不能够基于功率估计来判定正确旋转方向。发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测离心设备的正确旋转方向的方法以及用于实施该方法的离心设备组件，以克服上述问题。
本发明基于如下认识:可以通过比较与离心设备沿第一方向的旋转相关的第一频率数据和与离心设备沿第二方向的旋转相关的第二频率数据来检测离心设备的正确旋转方向，所述比较是关于至少一个重要频率范围而执行的。
当离心设备沿正向方向旋转时，流体与叶轮片之间的攻角使得在正常操作条件下叶轮片不失速。在反向旋转的情况下，攻角增大，并很可能使叶轮片失速。失速引起能够在离心设备的轴功率要求中被检测到的不均匀负载状态。
本发明的优点是:可以检测由现代变频器来旋转的离心设备的正确旋转方向，而无需任何额外的仪器。这基于以下事实:现代变频器能够结合电动机模型使用内部电流、电压和开关位置的测量值来估计感应电动机的负载状态。这些负载状态的估计尤其包括转速估计和转矩估计。
本发明的方法可以与欧洲专利申请11189925.8中提出的方法相结合。所述方法的结合进一步提高检测的可靠性。
以下将参照附图借助于优选的实施方式来更详细地描述本发明，其中:
图1示出了离心设备的转速估计以及转矩估计的频谱；以及
图2示出了根据本发明的实施方式的离心设备组件。
具体实施方式
根据本发明的用于检测离心设备的正确旋转方向的方法包括以下步骤:
使离心设备沿第一方向旋转；
获取与使离心设备沿第一方向旋转的步骤相关的第一频率数据；
使离心设备沿第二方向旋转，第二方向与第一方向相反；
获取与使离心设备沿第二方向旋转的步骤相关的第二频率数据；以及
基于比较第一频率数据与第二频率数据来检测离心设备的正确旋转方向，所述比较是关于至少一个重要频率范围而执行的，其中在所述至少一个重要频率范围中的每个重要频率范围内，较小 的量值被解释为表示正确旋转方向。
使离心设备沿第二方向旋转的步骤的基本参数与使离心设备沿第一方向旋转的步骤的基本参数是相适应的，获取第二频率数据的步骤的基本参数与获取第一频率数据的步骤的基本参数是相适应的。
使离心设备旋转的步骤的基本参数取决于离心设备组件的特性。在实施方式中，使离心设备旋转的步骤的基本参数包括参考转速和设置流量，在该情况下，第一方向旋转事件与对应的第二方向旋转事件具有相同的参考转速和相同的设置流量。
获取频率数据的步骤的基本参数可以包括采样周期和采样频率。在实施方式中，采样周期和采样频率在获取第二频率数据的步骤中和在获取第一频率数据的步骤中是相同的。
在实施方式中，通过分析离心设备的轴功率要求的低频波动来检测由现代变频器供电的离心设备的正确旋转方向。在该实施方式中，所述至少一个重要频率范围包括低频范围。首先，离心设备沿第一方向旋转，根据充分的时间间隔和充分的采样频率(分别为例如15秒和IOOHz )来保存转速和转矩的变频器估计Ii1^t和T1^t。其次，离心设备沿第二方向旋转，第二方向与第一方向相反，根据相同的时间间隔来保存转速和转矩的变频器估计n2, est 和T2,est °
在使离心设备沿第一方向旋转的步骤与使离心设备沿第二方向旋转的步骤中，用于变频器的参考指令基本上保持不变。用于变频器的参考指令可以包括参考速度。或者，用于变频器的参考指令可以包括参考转矩。
分别去除信号％@的平均值、信号1\，@的平均值、信号n2，est的平均值和信号T2，est的平均值，以使得偏置不影响程序的其余部分。由此得到的变量分别为分1、Tu +1 和i’2e作为举例，对于第一方向和估计％@，这可以通过下式来完成:
权利要求
1.一种用于检测离心设备的正确旋转方向的方法，所述方法包括以下步骤: 使所述离心设备沿第一方向旋转； 获取与使所述离心设备沿所述第一方向旋转的步骤相关的第一频率数据； 使所述离心设备沿第二方向旋转，所述第二方向与所述第一方向相反； 获取与使所述离心设备沿所述第二方向旋转的步骤相关的第二频率数据； 其中，所述使所述离心设备沿所述第二方向旋转的步骤的基本参数与所述使所述离心设备沿所述第一方向旋转的步骤的基本参数是相适应的，所述获取第二频率数据的步骤的基本参数与所述获取第一频率数据的步骤的基本参数是相适应的； 其特征在于，所述方法还包括基于比较所述第一频率数据与所述第二频率数据来检测所述离心设备的所述正确旋转方向的步骤，所述比较是关于至少一个重要频率范围而执行的，其中，在所述至少一个重要频率范围中的每个重要频率范围内，较小的量值被解释为表示所述正确旋转方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使所述离心设备沿所述第一方向旋转的步骤包括多个独立的第一方向旋转事件，所述使所述离心设备沿所述第二方向旋转的步骤包括针对所述多个独立的第一方向旋转事件中的每个独立的第一方向旋转事件的独立的第二方向旋转事件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个独立的第一方向旋转事件包括如下一些事件:在所述一些事件中的每个事件中，所述离心设备以不同的参考转速进行旋转，而所述离心设备的设置流量基本上相同。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述多个独立的第一方向旋转事件包括如下一些事件:在所述一些事件中的每个事件中，所述离心设备以不同的设置流量进行旋转，而所述离心设备的参考转速基本上相同。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述多个独立的第一方向旋转事件包括如下一些事件:在所述一些事件中的每个事件中，所述离心设备以不同的设置流量进行旋转，而所述离心设备的参考转速基本上相同。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述检测所述正确旋转方向的步骤包括:针对所述至少一个重要频率范围来形成所述第一频率数据的频谱与所述第二频率数据的频谱，并比较所述频谱的量值。
7.根据权利要求1至 5中任一项所述的方法，其特征在于，所述检测所述正确旋转方向的步骤包括: 去除所述第一频率数据的平均值和所述第二频率数据的平均值，以提供处置后的第一频率数据和处置后的第二频率数据； 分别对所述处置后的第一频率数据和所述处置后的第二频率数据进行处理，以提供处理后的第一频率数据和处理后的第二频率数据，所述处理后的第一频率数据和所述处理后的第二频率数据仅包括所述至少一个重要频率范围； 计算所述处理后的第一频率数据的均方根值和所述处理后的第二频率数据的均方根值； 其中，所述检测所述离心设备的所述正确旋转方向的步骤基于将所述处理后的第一频率数据的所述均方根值与所述处理后的第二频率数据的所述均方根值进行比较，较低的均方根值表不所述正确旋转方向。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个重要频率范围包括处于OHz至5Hz的范围内的低频范围。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个重要频率范围包括如下供电频率范围:所述供电频率范围包含向驱动所述离心设备的电动机供电的供电频率，所述供电频率范围的宽度小于等于IOHz。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述离心设备由电动机驱动，所述电动机由具有多个可控开关的变频器馈电，所述第一频率数据和所述第二频率数据包括基于所述变频器的电流、电压以及开关位置而形成的至少一个负载状态估计。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一频率数据包括所述离心设备的沿所述第一方向的估计转速(nust)，所述第二频率数据包括所述离心设备的沿所述第二方向的估计转速
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一频率数据包括所述离心设备的沿所述第一方向的估计转矩(T1^t),所述第二频率数据包括所述离心设备的沿所述第二方向的估计转矩(T2, est)。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在每个第一方向旋转事件和每个第二方向旋转事件期间，保持用于所述变频器的参考指令基本上不变，用于所述变频器的所述参考指令包括参考速度或参考转矩。
14.一种离心设备组件，包括:离心设备(2);用于使所述离心设备(2)旋转的驱动装置(4);以及用于控制所述离心设备(2)的旋转的控制单元(6)，所述驱动装置(4)包括由变频器馈电的电动机，其特征在于，所述控制单元(6)适于基于根据权利要求1至5中任一项所述的方法来检测所述离心设备(2)的正确旋转方向。
15.根据权利要求14所 述的离心设备组件，其特征在于，所述离心设备(2)为适于移动气体的离心式鼓风机或适于移动液体的离心泵。
全文摘要
一种用于检测离心设备的正确旋转方向的方法，该方法包括以下步骤使离心设备沿第一方向旋转；获取与使离心设备沿第一方向旋转的步骤相关的第一频率数据；使离心设备沿第二方向旋转，第二方向与第一方向相反；获取与使离心设备沿第二方向旋转的步骤相关的第二频率数据。所述方法还包括基于比较第一频率数据与第二频率数据来检测离心设备的正确旋转方向的步骤，所述比较是关于至少一个重要频率范围而执行的，其中在所述至少一个重要频率范围中的每个重要频率范围内，较小的量值被解释为表示正确旋转方向。
文档编号F04D15/00GK103206387SQ201310014418
公开日2013年7月17日 申请日期2013年1月15日 优先权日2012年1月17日
发明者尤西·塔米宁, 泰罗·阿霍宁, 耶罗·阿霍拉, 马尔库·涅梅莱 申请人:Abb公司