专利名称：确定设备中电机驱动的离心泵机组的特征值、特别是参数的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定包含在设备中并具有转速调节器的电机驱动的离心泵机组的特征值、特别是参数的方法。
背景技术：
目前在现有技术当中，几乎在所有的技术领域都涉及到离心泵的应用。离心泵通常以离心泵机组的形式使用，其由实际的泵和与泵机械连接的电驱动电机组成。为了使离心泵机组一方面能够在能耗方面有利地运转，另一方面也能够尽可能最优地适合于使用的目的，目前在现有技术中，还有较小的离心泵机组结构，其配备有转速调节器，通常为电子变频器。这种具有转速调节器的离心泵机组安装在设备中，例如供暖设备、粪便提升设备、污水处理设备、用于从钻孔中输送地下水的设备，在此仅举出几个典型的应用。特别是在设备当中(但并不限于此)，重要的是一方面监测设备部件的功能，另一方面监测过程参量。因此，在离心泵机组中公知的是在泵壳体内设置压力传感器，通常为压差传感器，用以测量泵在吸入侧和压力侧之间产生的压力，也就是扬程。此外，还要测量由转速调节器提供给电机的电气参数，例如电机的功率消耗(Leistimgsaufnahme)和频率。但是，对上述数据的采集通常不足以确定泵的液压工作点(Betriebspunkt)，因为它们不能给出关于输送量的描述。设置用于采集泵内部的流量的流量计的成本很高，并且经常容易受到干扰。而可以用来采集流速并由此还可以采集输送量的流传感器更加昂贵， 并因此在实践中尤其是在污水处理技术中无法使用。在现有技术中，专利文献GB 2221073 A提出，间接计算泵的输送量，其中，典型地通过对竖井(Schacht)内的压力测量来确定其液位(FUllstand)，特别是确定液位的时间变化。为此，首先在关闭泵时确定单位时间内平均产生的流入量，然后在接通泵时确定单位时间内液位降低了多少，以然后在在泵运行的时间内发生的流入与泵不运行的时间内发生的流入相同的前提下，推算出输送量。这种方法成本很高，因为当泵不运行时，不仅需要附加的时间测量，还必须测量液位的变化。此外，所确定的泵输送量的准确性还取决于流入的连续性。
发明内容
在此背景下，本发明的目的在于提出一种方法，利用该方法能够避免上述缺点，并且还能够以简单的技术手段来测量泵在运行中的液压参数。本发明的目的通过具有如权利要求1所述特征的方法得以实现。本发明优选的实施方式由从属权利要求以及下面的描述和附图
给出。无论是从属权利要求的特征，还是以下描述中的特征，不仅可以适宜地单独应用，还可以组合使用。
根据本发明的这种方法用于确定包含在设备中并具有转速调节器的电机驱动的离心泵机组的特征值，特别是参数。这些特征值一方面根据电机和/或转速调节器的电气参数，另一方面根据泵产生的压力来确定。为此，顺序地到达泵的至少两个不同的工作点， 在设备侧确定在所达到的工作点的输送量，并由此确定特征值。在确定了特征值，特别是参数之后，就可以继续在仅引入电机或转速调节器的电气参数和泵产生的压力的情况下，不仅对泵的液压运行参数，而且最大程度上对功能进行采集或控制。在此，根据本发明至少到达两个工作点，以至少能够在过后的运行中进行有意义的推断的准确度来确定特征值。需要指出的是，当仅到达两个工作点时，不是一定能唯一地确定特征值。因此根据本发明，优选到达至少三个、四个或九个、十三个，甚至更多的工作点，以足够的精度测量足够多的特征值，以便在过后能够尽可能地取消在设备侧对输送量的测量。需要指出的是，随着工作点数量的增加，不仅可以提高所确定的特征值，特别是参数的精度，还可以提高要在设备侧确定的输送量的精度。在本发明的意义下，电机驱动的离心泵机组是指电机和受其驱动的离心泵，它们典型地具有共同的轴。该机组配备有转速调节器，通常是变频器，其可以在较宽的范围内至少就频率、但典型地还就电压改变供应给电机的电能。此外，在此在必要时可以用相应的转速调节器的参数来代替要采集的电机的电气参数，即功率消耗和频率。这些参数通常可以在转速调节器侧得到，因此不需要利用特别的传感器来测量。泵产生的压力可以通过泵上的差压测量装置测量，但是也可以通过其他合适的压力测量装置来测量，也可以用在其他位置上(例如在与泵的压力出口相间隔的位置上)的合适的压力测量装置来测量。在本发明的意义下，设备是指各种包含离心泵机组的设备，例如污水提升设备、将离心泵机组作为潜水泵从钻孔向外输送的设备、利用离心泵机组向平衡容器 (AusgleichsbeMlter)中输送的设备、具有多个离心泵机组的污水处理设备等等。根据本发明方法的一种优选的扩展方案，要确定的特征值是参数，这些参数是电机和/或泵所遵循的一个或多个函数的模型定律的的一部分，这些函数优选以参数的线性形式组成。线性参数使得能够以更简单的方式借助具体工作点来确定具体的值，而无需进一步考虑其不同。由于这个或这些函数遵循电机和/或泵的模型定律，因此仅达到少量工作点就可以得到实际可用的结果。在此优选使用用于确定输送量的函数，该函数包括至少一个具有与液压和/或电功率相关的参数的第一项和具有与液压和/或电功率相关的参数的第二项，每一项分别与一个参数相乘。将这样的函数作为输送量函数给出是特别有利的，因为所到达的工作点的输送量是在设备侧确定的，因此可以直接用于确定特征值。这样，使用上述类型的确定输送量的函数是特别有利的，当能够在例如污水处理设备中不是精确地，而是例如仅时间平均地测量输送量时。然后将这个相对不可靠的值放在方程的一侧。这样，在必要时还可以通过多次到达同一工作点，以相对较高的精度来确定参数，因为随着到达的工作点的次数和采集的值的数量的增加，所提供的输送量的准确度也会提高。这在下面所述的线性参数方程的基础上是特别适用的。根据本发明的一种扩展方案，特别优选采用如下方程，其中，参数构成至少一部分泵模型的组成部分，其关系如下
权利要求
1.一种用于确定包含在设备中并具有转速调节器的电机驱动的离心泵机组的特征值、 特别是参数的方法，该方法利用电机和/或转速调节器的电气参数和由泵产生的压力，其中，顺序地到达所述泵的至少两个不同的工作点，在设备侧确定在所达到的工作点的输送量，并由此确定特征值。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述参数是遵循电机和/或泵的模型定律的函数的一部分，优选为线性参数的形式。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，确定所述输送量的函数包括至少一个具有与液压和/或电功率相关的量的第一项和具有与液压和/或电功率相关的量的第二项，它们分别与所述参数之一相乘。
4.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，所述参数是构成至少一部分泵模型的部分，其关系如下
5.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，所述参数是构成至少一部分泵模型的部分，其关系如下
6.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，所述参数构成优选的另一部分泵模型，其关系如下
7.如权利要求4，5或6所述的方法，其中 ωΓ = 方程⑷以及
8.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，根据液位在至少一个钻孔中随时间的变化，通过比较液位变化以及由此得出的在关闭和接通泵时的流入量和流出量，来确定在所到达的工作点的输送量，其中，该钻孔是设备的部件并且泵通过该钻孔向外输送。
9.如权利要求8所述的方法，其中，使用下述方程来确定所述钻孔的流入量 Δζ
10.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，根据设备的竖井中的液位的时间变化来确定在所到达的工作点的输送量，其中，考虑接通泵和关闭泵时液位的时间变化以及该竖井的几何形状，其中，泵通过该竖井向外输送。
11.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，根据设备膨胀箱中压力的时间变化来确定在所到达的工作点的输送量，其中，考虑接通泵和关闭泵时该箱压力的时间变化，其中， 泵向该膨胀箱中输送。
12.如权利要求11所述的方法，其中，使用下面的方程来确定泵的输送量
13.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，使用如权利要求4或5所述的泵模型的部分来确定在运行期间泵的输送量。
14.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，在时间间隔内重新确定特征值，并与在先确定的特征值进行比较，以监控泵机组的功能。
15.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，使用如权利要求4或5和权利要求6所述的泵模型来确定泵的液压功率，以及其中，在时间间隔内重新确定该液压功率，并将其与在先确定的液压功率进行比较，以监控泵机组的工作效率。
16.如前面任一项权利要求所述的方法，其中，优选在识别模式中自动采集特征值，并随后在工作模式中使用之前确定的特征值来确定设备、特别是泵机组的运行参数。
全文摘要
本发明涉及一种用于确定包含在设备中并具有转速调节器的电机驱动的离心泵机组的特征值的方法，该方法利用电机的电气参数和由泵产生的压力来确定该离心泵机组的特征值，其中，顺序地到达所述泵的至少两个不同的工作点，在设备一侧确定在所达到的工作点的输送量，并由此确定特征值。
文档编号F04D15/00GK102459912SQ201080024716
公开日2012年5月16日 申请日期2010年5月26日 优先权日2009年6月2日
发明者卡斯滕·斯科乌莫塞·卡勒瑟 申请人:格伦德福斯管理联合股份公司