离心泵高效运行自动调节装置的制作方法

1.本发明涉及油田生产技术领域，特别是涉及到一种离心泵高效运行自动调节装置。


背景技术：

2.油田生产过程中,利用多级离心泵进行输油,满足油田油气集输的技术要求.选择最佳的输送流量,保证输送的效率,满足油田油气集输的需要.设法提高离心泵运行的效率,降低离心泵的各种能量消耗,最大限度地发挥离心泵的优势,将合格的油品外输.在输送过程中，由于需要结合中间站的承转能力，需要对离心泵的外输排量进行调节，而人工则是通过调节离心泵的出口阀门进行排量调节，无法满足调节至最佳排量同时提高泵运行效率的要求。
3.在申请号：cn201911159783.7的中国专利申请中，涉及到一种离心泵控制方法，采用如下连接结构实现控制：离心泵的入水口安装入口电子流量计、入口电子压力表，离心泵的出水口安装出口电子流量计、出口电子压力表，入口电子流量计、入口电子压力表、出口电子流量计、出口电子压力表连接至plc控制模块，plc控制模块连接至伺服驱动器，伺服驱动器连接至伺服电机，伺服电机的电机轴连接至电控无极变速器的输入轴，电控无极变速器的输出轴连接至离心泵的泵轴，plc控制模块连接至电控无极变速器。该专利可实现对阀门的在线控制，但无法依据离心泵效率要求进行自主调节。
4.在申请号：cn201711061988.2的中国专利申请中，涉及到一种离心泵控制系统及控制方法，该专利公开了一种离心泵控制系统，包括离心泵，和与离心泵相连的排气系统和液体输送系统，还包括用于检测液位的液位传感器；排气系统包括：与离心泵相连的通气管路，通气管路上设置有开关，控制器控制开关的开启或者关闭；液体输送系统包括：液体输送管路，以及设置在液体输送管路上的进液阀和调节阀，控制器控制进液阀和所述调节阀的开启或者关闭。该专利同样无法对调解法进行自主调节和控制。
5.在申请号：cn201320116705.0的中国专利申请中，涉及到一种能够变频工作的离心泵控制系统，涉及一种离心泵控制系统。它是为了适应离心泵控制系统的变频工作的需求。它的控制电路的控制信号输出端与变频器的控制信号输入端连接；变频器的电源信号输出端与离心泵的电动机的电源信号输入端连接；温度传感器用于采集电动机的表面温度，温度传感器的温度信号输出端与控制电路的温度信号输入端连接；电流检测装置用于采集电动机的工作电流信号，电流检测装置的信号输出端与控制电路的电流采集信号输入端连接。该专利是依靠变频手段对离心泵进行排量控制，无法实现在线控制阀门的开启度。
6.在申请号：cn202010448336.x的中国专利申请中，公开了一种小流量高扬程高效多级旋壳离心泵。包括主轴、进口端部、泵外壳、左轴承箱和右轴承箱；左轴承箱、连接架、进口端部、泵外壳和右轴承箱依次连接组成多级旋壳离心泵的壳体结构，泵外壳内装有三级同轴连接的转子结构组件，主轴一端依次穿过左轴承箱、连接架、进口端部后和泵外壳内的第一级转子结构组件同步旋转地连接，进口端部开设有进液口，液体经进液口进入三级转
子结构组件，第三级转子结构组件伸出右轴承箱泵出液体。本发明具有小流量、高扬程、高效率的特点，是小流量、高扬程的超低比转速泵，同时相比于高转速离心泵而言工作效率高、转速低，可根据实际输送介质要求来增加泵的级数，并不限制于3级泵。该专利通过调整离心泵内部构造进行效率调节，但是该专利所涉及的离心泵装置排量小，无法满足实际生产中对排量的要求，同时也无法实现排量的自动控制。
7.目前通过调节排量满足生产需要同时保障离心泵高效运行的主要方法为，人工按照上级要求开启或关闭离心泵出口阀门，降低或提高外输排量。以上工作方法存在以下缺陷：1、工作人员调节排量时无法准确的将排量调节至需要范围。2、在对排量的调解过程中，工作人员无法结合排量提高离心泵的运行效率，达到高效运行的目的。
8.为此我们发明了一种新的离心泵高效运行自动调节装置，解决了以上技术问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的是提供一种结合泵的各类运行数据，在规定的排量范围内，通过自动定位调节出口阀门开启度的方式，达到满足生产需要和提高泵运行效率的目的的离心泵高效运行自动调节装置。
10.本发明的目的可通过如下技术措施来实现：离心泵高效运行自动调节装置，该离心泵高效运行自动调节装置包括主控单元、接口模块、功率驱动模块、伺服驱动控制模块，该接口模块采集离心泵的运行数据，并将运行数据传输给该主控单元，该主控单元连接于该接口模块，将接收到的运行数据进行数据分析，并依据分析数值判断输油泵是否工作在高效区，若不在高效区则发送调节信号给该伺服驱动控制模块调整电动阀门开度，该伺服驱动控制模块连接于该主控模块，接收主控模块的调节信号后，控制电动阀门的开关调节量，并将调节量信号传递给该功率驱动模块，该功率驱动模块连接于该伺服驱动控制模块，接收该伺服模块发出的调节量信号去调整电动阀开大或关小。
11.本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
12.该离心泵高效运行自动调节装置还包括检测反馈模块，该检测反馈模块连接于该主控单元，接收电动阀门上的电动开度检测器发来的阀门开度信号，并将阀门开度信号传输给该主控单元，该主控单元根据阀门开度信号判断是否停止发送调节信号。
13.该离心泵高效运行自动调节装置还包括电源模块，该电源模块为该离心泵高效运行自动调节装置提供电源。
14.该离心泵高效运行自动调节装置还包括装置外壳，该主控单元、该接口模块、该功率驱动模块、该伺服驱动控制模块，该检测反馈模块和该电源模块均位于该装置外壳内。
15.该接口模块采集的离心泵的运行数据包括离心泵的压力信号，电流信号，温度信号，流量信号、电压信号以及电量信号。
16.该主控单元通过离心泵运行的特性曲线来判断其是否在高效区运行，离心泵运行的特性曲线包括q～h曲线，q～η曲线和q～n轴曲线。
17.q～h曲线表示流量和扬程关系，其扬程随流量增大而减小，在q～h曲线上有两条波折线，指示在这条波折线范围内水泵的效率较高。
18.q～η曲线表示流量和效率关系；其中效率最高点a0表明该泵对应的流量qa和扬程ha下工作最为经济；这条曲线的变化趋势是：
19.流量由小
→
中
→
大，
20.效率由低
→
高
→
低。
21.q～n轴曲线表示泵的流量和轴功率关系；其特点是流量由小到大，轴功率也由小到大，在流量为零时轴功率最小。
22.本发明中的离心泵高效运行自动调节装置，属于泵类设备自动调节排量提高泵效装置，特别是一种离心泵流量自动调节，适用于油田生产领域，尤其适用于提高离心泵效率。本发明中的离心泵高效运行自动调节装置，离心泵高效运行自动调节装置要完成人机交互、智能控制、通讯等一些相对比较复杂的功能，主要由主控单元、接口模块、电源模块、功率驱动模块、伺服驱动控制模块、检测反馈模块组成。智能电动调节阀执行器主控单元通过接受can总线传送的上位机命令并结合所要调控的对象(如阀门)的检测传感器反馈回来的信号，主控cpu据此计算所需的速度控制信号。即通过离心泵特性曲线的计算，得出该泵在现运行状态下的最佳排量，使用伺服驱动控制模块对电动阀门发出指令信号，进行自动调节。与现有技术相比，本发明具有以下优点：替代了以往人工调节排量的操作，能够准确的将排量调节至最佳工况点，使离心泵在运行过程中始终处于高校区间，极大地节约了电能消耗，提高了离心泵的运行效率，同时，使用自动调节的方式，代替了以往人工的频繁调节，极大的降低了工人的劳动强度。
附图说明
23.图1为本发明的离心泵高效运行自动调节装置的一具体实施例的结构图；
24.图2为本发明的一具体实施例中离心泵性能曲线的示意图。
具体实施方式
25.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
27.如图1所示，图1为本发明的离心泵高效运行自动调节装置的结构图。该离心泵高效运行自动调节装置由主控单元1、接口模块2、电源模块3、功率驱动模块4、伺服驱动控制模块5、检测反馈模块6、装置外壳7组成,装置外壳7采用标准尺寸加工件。
28.1、主控单元：
29.1)将接收到的接口模块传来的压力信号，电流信号，温度信号，流量信号、电压信号以及电量信号进行分析；
30.2)依据分析数值判断输油泵是否工作在高效区，若不在高效区则发送信号去伺服驱动控制模块5调整门开度，直至输油泵到达高效区运行时则停止调节。
31.2、接口模块：
32.采集离心泵传递过来的电压信号，流量信号，进口压力，出口压力压力，电量信号
并传送到主控单元。
33.3、电源模块：为整个控制系统模块提供电源。
34.4、功率驱动模块
35.接收伺服模块发出的控制信号去调整电动阀开大或关小。
36.5、伺服控制模块
37.接收主控模块的调节信号后，控制阀门打开(关闭)的量，并将调节量信号传递给功率驱动模块。
38.6、检测反馈模块
39.接收电动开度检测器发来的信号阀门是否开到(关到)相应的位置。
40.简单来说，本发明的离心泵高效运行自动调节装置就是采集离心泵的运行数据后，结合特性曲线高效区间所需的排量，将排量信号传输至电动阀进行调节。
41.在应用本发明的一具体实施例1中，正常运行时，离心泵系统在高效区运行时“输出量＝参考输入量”，偏差e＝0系统稳定运行；当出现扰动时，导致“输出量不等于参考输入量”，即泵效发生变化不在高效区，系统偏差e不等于零，控制器接收到偏差信号后，通过阀门开度控制器调节阀门开度，使系统回到高效区，即“输出量＝输入量”系统重新进入高效运行状态。其中，自动调节装置主控单元通过接受can总线传送的上位机命令并结合所要调控的对象(如阀门)的检测传感器反馈回来的信号，主控cpu据此计算所需的速度控制信号。然后将该信号传送至何服驱动控制模块，智能电动调节阀功率驱动模块驱动电机转动，使被控对象(阀门)的开度在理想的时间内达到一个合理的位置。自动调节装置利用了现场总线通信技术将伺服放大器和功率驱动模块紧密联系起来，实现了主控单元和执行机构的双向通讯、自我诊断、保护等多种功能，很大程度上提高了控制精度和设备运行的安全性。
42.在应用本发明的一具体实施例2中，如图2所示，主控单元可通过离心泵运行的特性曲线来判断其是否在高效区运行，不同型号泵的特性曲线不同，但均有以下三条曲线：
43.(1)q～h曲线，表示流量和扬程关系。特点是其扬程随流量增大而减小。在q～h曲线上有两条波折线，指示在这条波折线范围内水泵的效率较高。
44.(2)q～η曲线表示流量和效率关系。其中效率最高点a0表明该泵对应的流量qa和扬程ha下工作最为经济。这条曲线的变化趋势是
45.流量由小
→
中
→
大，
46.效率由低
→
高
→
低。
47.(3)q～n轴曲线表示泵的流量和轴功率关系。其特点是流量由小到大，轴功率也由小到大，在流量为零时轴功率最小。
48.在应用本发明的一具体实施例3中，在实际运行中，可采取人工调节的方式对离心泵排量进行调节，但由于人工调节无法精准控制排量，也无法依据离心泵的最佳工况点对所需排量进行判断，因此无法实现离心泵的高效运行。
49.本发明中的离心泵高效运行自动调节装置，将离心泵的各项数据通过主控单元进行自动计算，得出符合最佳工况的排量；通过检测反馈模块对电动阀进行自动调节，达到最佳工况点，结合泵的各类运行数据，在规定的排量范围内，通过自动定位调节出口阀门开启度的方式，达到满足生产需要和提高泵运行效率的目的。
50.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
51.除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。