泵控制方法和增压装置与流程

本发明涉及一种用于控制至少一个增压泵的泵控制方法以及一种增压装置。

背景技术：

本发明的出发点在于构成下述的装置：在这种装置中，借助于该装置的出口侧的至少一个增压泵使液态的输送介质达到一压力水平，该压力水平高于在装置的入口侧的压力水平。这种装置(在下文中称为增压装置)例如在供水网络中使用在下述的情况下：网络压力不足以或者不足够稳定地将水输送至位于高处的使用单位，例如高层建筑或者位于高处的区域。

这种增压装置通常被设计为：利用该增压装置，可以将在增压装置的出口侧所要求的压力水平维持在一定的压力范围内。相应地，在这样的增压装置中所使用的增压泵的尺寸被确定为，在采用预设的入口压力的情况下，该增压泵能够提供如下的输送压力：利用该输送压力，能够实现在增压装置的出口侧所要求的压力水平，并能够将该压力水平保持在一下边界值和一上边界值之间。为此目的，如果增压装置出口侧的压力水平降低至低于下边界值，则增压泵始终被接通，并在达到上边界值时再次被断开。如果增压泵的入口压力降低至如下的水平：即，即使在泵压差最大的情况下也无法达到在增压泵出口侧所要求的出口压力的下边界值，则会导致增压泵以最大的泵功率无限期地持续运转(这关系到相对较高的能量损耗、泵磨损和对输送介质的加热)，却达不到将在增压泵的出口侧提供的压力水平所需要的作用。

在这种操作模式下，即使人们在接通增压泵之后预先设定用于达到增压装置出口侧所要求的压力水平最大时间间隔，并在该时间间隔结束之后断开增压泵，也不会由此获得很大的优势，因为如果在预设的时间间隔内达不到增压泵出口侧所要求的压力水平，增压泵会立即重新启动，因此只是无关紧要地降低了增压泵的接通持续时间。

技术实现要素：

在该技术背景下，本发明的目的在于提出一种用于控制至少一个增压泵的泵控制方法和一种具有至少一个增压泵的增压装置，通过这种泵控制方法和这种增压装置，特别是能够在入口压力过低的情况下显著缩短至少一个增压泵的接通时间。

本发明目的的方法部分通过一种泵控制方法来实现，而本发明目的的装置部分则通过一种增压装置来实现。该泵控制方法和该增压装置的优选的扩展方案由以下的说明书、附图和其他部分中给出。

根据本发明的泵控制方法用于控制至少一个增压泵。因此，根据应用情况可以利用该泵控制方法控制一个或多个增压泵，在下文中只讨论一个增压泵，但应该理解的是，就此而言根据需要也可以是彼此相互作用的多个增压泵，这些增压泵通过该泵控制方法被控制。

在根据本发明的泵控制方法中，增压泵如果其出口压力降低至下边界值则被接通，并且如果其出口压力达到上边界值则被断开。在此，出口压力是指在增压泵的出口侧所承受的压力，在此，在增压泵被接通时，该出口压力通常等于入口压力与增压泵的输送压力相加的和。在此，出口压力的上边界值和下边界值有利地标记出了一个范围，增压泵出口侧的压力应当尽可能地保持在该范围内。

根据本发明的泵控制方法的特征在于，当在增压泵的运行过程中所能达到的最大出口压力低于下边界值时，出口压力的下边界值将被降低。因此，如果可以预见到：在增压泵接通时所能达到的增压泵的最大出口压力或者说输送压力不适于将出口压力提高至高于下边界值，则降低增压泵出口侧的出口压力的下边界值。尽管该措施不是作用在增压泵出口侧所要求的出口压力上，但相对于迄今为止常用的操作方式来说，即，固定地设定出口压力的下边界值，这样做的优点在于：通过降低出口压力的下边界值，可以使增压泵的运行时间相对于目前常用的操作方式被明显地缩短，这又同时减少了增压泵的能量损耗和磨损并使得增压泵中的输送介质的热吸收更少。

如果在增压泵的运行过程中所能达到的最大出口压力低于出口压力下边界值，则优选根据在增压泵的运行过程中所能达到的最大出口压力来降低该下边界值。因此，在根据本发明的泵控制方法中，优选根据在增压泵被接通时现场究竟能够实现怎样的最大出口压力，来决定以何种程度降低出口压力的下边界值。

在该操作方式、即降低下边界值的一种优选的扩展方案中，如果在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力低于下边界值，则将下边界值降低至如下的数值：该数值低于在增压泵的运行中当前所能达到的最大出口压力。该措施的目的在于，如果出口压力降低至新确定的下边界值，则增压泵的接通将完全与出口压力的升高联系在一起，在此情况下，出口压力在已有的条件下将采用最大可能的值，即，在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力。

在根据本发明的泵控制方法中，进一步优选将下边界值降低至如下的数值：相比于在增压泵的运行中当前所能达到的最大出口压力，该数值低了一预设的差值。在此，该差值的大小可以适当地根据目前增压泵上的入口压力来决定。因此，差值可以被确定为，新调整的出口压力的下边界值至少被设定为当前增压泵上的入口压力，但重要的是不低于该入口压力。

一旦增压泵的入口压力高至使得增压泵的输送压力高于最初设定的入口压力的下边界值，则之前进行的对该下边界值的降低被视为是有缺陷的，因为这关系到与出口压力的由损耗决定的非常大的波动。基于这一原因，首要的是在根据本发明的泵控制方法中优选地设置为：如果在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力超过预设的出口值，并特别是以设定的差值超过该预设的出口值，则下边界值将返回到预设的出口值。

在根据本发明的泵控制方法的另一种优选的扩展方案中，如果在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力低于上边界值，则在设定的时间间隔之后断开增压泵。也就是说，如果增压泵的输送压力低于出口压力的上边界值，则增压泵仅在一定的时间间隔中运行，由此，相对于目前常用的操作方式，可以有利地进一步缩短增压泵的持续运行时间。此外，如果出口压力的下边界值已经被降低，并且在直到增压泵断开的时间间隔内已经证实可以随后在增压泵的运行中实现更高的出口压力，则预先设定一直至增压泵被断开的时间间隔是特别有利的，由此可以相对快速地再次增大出口压力的下边界值。

在根据本发明的泵控制方法中，关于可能要进行的降低出口压力的下边界值最重要的是，对在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力的认知。在在本发明中优选设置为，在运行过程中检测或者计算在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力。在此适宜的是，可以根据增压泵的性能数据以及基于增压泵的入口压力，或者通过推算增压泵出口侧的压力进程，来计算在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力。此外，为了检测在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力，优选还可以在增压泵的出口侧设置压力传感器，利用该压力传感器，至少在增压泵的持续运行期间测量增压泵的出口压力。这种压力传感器同时被适宜地用于实行连续的压力监控，以接通和断开增压泵。

除了前面描述的泵控制方法之外，本发明的目的还在于提供一种用于实施该泵控制方法的增压装置。该增压装置具有至少一个增压泵，优选为多级离心泵。此外，增压装置还包括一控制装置。该控制装置具有存储器，在该存储器中存储有上边界值和下边界值，亦即增压泵出口侧的出口压力的上边界值和下边界值。控制装置被用于控制增压泵，在此，控制装置如下地控制增压泵：增压泵在其出口压力降低至下边界值时被接通，并在其出口压力达到上边界值时被断开。优选控制装置是电子控制装置。

根据本发明的增压装置的特别之处在于，控制装置具有用于调整出口压力的下边界值的调整模块，该调整模块被构造为，当在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力低于出口压力的下边界值时，降低下边界值并将其存储在存储器中。因此，该调整模块被设计为或者说被构造为，基于在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力，根据需要来改变存储在存储器中的出口压力下边界值，并将该已改变的出口压力下边界值进一步输送到存储器中存储，或者将该值本身存储在存储器中。为了能够将已变化的出口压力的值存储在存储器中，该存储器适宜地是读写存储器，其中，先前存储的出口压力下边界值能够被新的通过调整模块调整的出口压力下边界值覆盖。

为了能够利用调整模块根据增压设备的各种主要的运行条件调整出口压力的下边界值，一个基本的前提条件就是了解在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力。为此目的，特别是优选控制装置具有计算模块，该计算模块被设计用于计算在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力。该计算模块是控制装置的一部分，该计算模块的组成架构(bauteilarchitektur)为：通过其单独地或者与合适的软件相结合地，至少能够执行计算在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力所必需的运算操作。如果该运算操作得到如下的结果：即，在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力低于存储在存储器中的出口压力下边界值，则利用控制装置的调整模块来降低该下边界值，并相应地存储在存储器中。但是，如果计算模块得出如下的结果：即，在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力高于存储在存储器中的出口压力下边界值，则该存储在存储器中的下边界值将保持不变，或者说在下边界值已经被降低的情况下，通过控制装置的调整模块将该已经被降低的下边界值再次改变为原始存储在存储器中的下边界值。

进一步优选根据本发明的增压装置配设有至少一个设置在至少一个增压泵的出口侧的压力传感器，该压力传感器检测出口压力并与控制装置信号连接。在此，压力传感器和控制装置被适宜地用于时间连续地检测笼罩于增压泵出口侧的出口压力，使得增压泵能够刚好在达到出口压力上边界值时被断开，并且刚好在达到用于出口压力的下边界值时被接通。此外，必要时可以利用由压力传感器检测到的压力值构成用于计算在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力的计算基础，或者可以测量实际所能达到的出口压力。

在根据本发明的增压装置的另一种优选的设计方案中，调整模块被设计为，当在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力低于下边界值时，降低该下边界值，并且特别是将该下边界值降低至比所能到达的最大出口压力更低的值。在此，调整模块适宜地通过调整模块和计算模块之间的信号连接来追溯由计算模块确定的在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力的值或者所测得的最大出口压力。

此外，优选将调整模块设计为，如果在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力超过预设的出口值，并且特别是以设定的差值超过该预设的出口值，则该调整模块将下边界值恢复到被设定并存储在控制装置的存储器中的出口值，并将该下边界值存储在控制装置的存储器中。在这种情况下，调整模块优选与用于确定在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力值的计算模块进行通信，或者与用于检测该值的压力传感器进行通信。

除了出口压力的下边界值和上边界值之外，优选在控制装置的存储器中还存储有增压泵在不达到上边界值的情况下运行的最大时间间隔。在此，适应地将控制装置设计为，当在增压泵的运行中所能达到的最大出口压力低于上边界值时，控制装置在该最大时间间隔之后切断增压泵。为此目的，控制装置适当地具有用于确定控制装置切断增压泵的时间点的时间切换装置。

附图说明

下面借助于在附图中示出的实施例对本发明做进一步的说明。在附图中：

图1示出了增压装置的非常简化的示意性原理图，和

图2以三个分开的坐标系示出了根据图1的增压装置的增压泵的出口压力和入口压力关于时间的进程以及增压泵的接通持续时间。

其中，附图标记列表如下：

2供应管道

2a，2b区域

4增压泵

5止回阀

6存储罐

8截止阀

10控制装置

12管道

14管道

16压力传感器

18存储器

20调整模块

22计算模块

24，24a，24b出口压力

26边界值，出口压力低边界值

28边界值，出口压力高边界值

30时间

32入口压力

32a，32b值，入口压力值

34时间点

36最大时间间隔

38时间点

40接通

42边界值，已被改变的出口压力低边界值

44时间点

46时间点

48时间点

50时间点

52时间间隔

具体实施方式

在图1中示出了供应管道2，其中集成有增压泵4。增压泵4作为增压装置的一部分用于：在增压泵4的出口侧，在供应管道2的区域2b中，将通过供应管道2输送的液态输送介质的压力水平从在增压泵4的入口侧在供应管道2的区域2a中的压力水平提高至更高的压力水平。在增压泵4的出口侧，在供应管道2上设有止回阀5和存储罐6以及截止阀8。在此需要指出的是，存储罐6对于本发明是不重要的，并且可以在必要时被舍弃。替代地，例如可以在系统中设置有弹性的管。

为了控制增压泵4，配设有控制装置10，该控制装置通过管道12与增压泵4信号连接。与增压泵4一样，控制装置10也是增压装置的一部分。此外，控制装置10还通过管道14与压力传感器16信号连接，该压力传感器在供应管道2的区域2b中检测增压泵4的出口侧的出口压力。控制装置10的主要组件包括存储器18、调整模块20以及计算模块22，它们的重要性将在下面详细地说明。

在图1中示出的增压装置用于：利用增压泵4在供应管道2的区域2b中保持一出口压力24，该出口压力应当尽可能地处于下边界值26和上边界值28之间，并且应当不超过上边界值28。在图2中的上面的坐标系中清楚地示出了这种情况，在该坐标系中绘出了关于时间30的出口压力24。出口压力24的下边界值26(出口压力低边界值26)和上边界值28(出口压力高边界值28)被存储在控制装置10的存储器18中。

高于边界值26的出口压力24通常以如下方式实现：控制装置10在出口压力24低于边界值26时接通增压泵4，并在出口压力24高于上边界值28时断开增压泵。现在，如果出口压力24在打开位于供应管道2的区域2b中的截止阀8后又降低至低于下边界值26的某个值时，控制装置10将重新使增压泵4被接通。

当然，只有在增压泵4的供应管道2的区域2a中的一定的入口压力32的基础上才可能有高于下边界值26的出口压力24存在。这样的入口压力32b由图2的中部坐标系可知，在该视图中示出了入口压力32关于时间30的可能的进程。正如在图2的中间坐标系中根据值32a所示出的那样，如果入口压力32低于值32b，则不能使出口压力24增加至高于下边界值26的数值。现在根据图1和图2对此进行说明。

如图2所示，增压泵4在时间点34处通过控制装置10被接通。在此，在供应管道2的区域2a中在增压泵4的入口侧存在入口压力32a。增压泵4只在预先设定的、同样被存储于控制装置10的存储器18中的最大时间间隔36内运行，并在时间间隔36结束之后在时间点38处由于没有达到上边界值28而被再次断开。这可由图2的下面的坐标系得出，其中示出了关于时间30的增压泵4的接通40。在时间间隔36中，在控制装置10的计算模块22中计算出在当前的入口压力32a下所能达到的最大出口压力24a，该最大出口压力低于下边界值26。因此，现在不能实现处于边界值26和28之间的出口压力24。据此，通过调整模块20将下边界值26降低至边界值42(已改变的出口压力低边界值)，其低于目前所能达到的最大出口压力24a。该新的下边界值42现在被存储在控制装置10的存储器18中。

增压泵4保持被断开，直至出口压力24降低至新的下边界值42。在时间点44处就是这样的情况。在时间点44处，增压泵4因为又未达到上边界值28而再次被接通，并在另一最大时间间隔36内保持运行。在该时间间隔36中，在时间点46处，入口压力32从值32a升高至值32b。由此，出口压力24可以再次升高至开始的下边界值26之上，从而在时间间隔26结束之后在时间点48处获得之前由计算模块22计算出的出口压力24b。

现在，利用控制装置10的调整模块20，在控制装置10的存储器18中将下边界值42再次变化为原始的下边界值26并存储。增压泵4现在保持被断开，直至出口压力24降低至下边界值26。在时间点50处就是这种情况，在此，增压泵4再次通过控制装置10被接通。在比存储于存储器18中的时间间隔36更短的时间间隔52之后，出口压力24达到上边界值28，然后控制装置10对增压泵4实施原则上规定的断开。现在，增压泵4保持断开，直至出口压力24降低至下边界值26。在到达下边界值26时，增压泵4通过控制装置10被再次接通，在此重复前述的过程。