用于确定借助于泵输送的输送流体的粘度的方法与流程

本发明涉及根据独立权利要求1所述的用于确定借助于泵输送的输送流体的粘度的方法。本发明进一步涉及根据独立权利要求9所述的用于执行根据本发明所述的方法的泵。

背景技术：

泵的特性（例如泵头（pumphead）、流动速率、泵送功率和效率）关键取决于由泵输送的流体的粘度。因此，知道粘度对于在操作期间最佳地调整泵是重要的。

粘度在实验室中（离线）或者在泵操作期间（在线）经由粘度计或粘度传感器被检测。对于最佳操作而言，泵的操作参数于是能够由确定的粘度得出。为此目的，根据图2的性能曲线被使用，相对于参考流体限定该性能曲线。水通常被用作参考流体。通过使用所谓的校正因子（correctionfactor）（其通过经验确定并且从文献中可知），于是能够根据流动速率来预测性能行为。

在实践中，这种方法被用于从泵在实验室条件（通常使用水作为参考流体）下的性能行为来推断泵在使用其它流体（通常具有较高粘度）的操作条件下的性能行为。为此目的，在通常使用水作为参考流体的实验室条件下的验收测试中，确定泵的性能曲线。在输送流体的粘度已知的情况下，于是能够经由校正因子预测在粘度改变条件下的性能行为。从现有技术已知的这种方法使得泵的操作参数（例如旋转速度和流动速率）能够适应于相应流体的粘度，从而实现特定泵送功率。

基本上存在两种不同的用于确定粘度的方法：（1）从允许一定体积的流体流动通过毛细管所需的时间得到粘度；（2）从剪切力得到粘度。

用于确定粘度的离线方法的主要缺点在于：它们仅能够以相对大的时间间隔被执行并且因此不适于其粘度经历高的波动（这在高粘度流体中是常见的）的流体。用于确定粘度的在线方法的主要缺点在于：它们需要复杂的测量设置且因此易于失效。

技术实现要素：

因此，本发明的目标是提供一种用于确定输送流体的粘度的方法，能够在泵操作期间在线地且节约成本地使用该方法，该方法能够以及时方式检测输送流体的粘度的变化，并且该方法利用通常在泵操作期间检测到的测量变量进行管理。

解决这个问题的本发明的目标由独立权利要求1的特征所表征。

从属权利要求涉及本发明的特别有利的实施例。

因此，本发明涉及一种用于确定借助于泵输送的输送流体的粘度的方法，其中操作值被检测并且被馈送到评价单元，并且该方法包括下述步骤：

·提供参考流体，

·在泵的预定操作参数下，在泵的测试操作期间，记录由参考流体得到的参考性能曲线，

·在泵的预定操作参数下，在泵的输送操作期间，记录由输送流体得到的操作性能曲线，

·借助于存储在评价单元中的粘度校正算法，由操作性能曲线与参考性能曲线的偏差确定输送流体的粘度。

在根据本发明的用于确定被输送的流体的粘度的方法中，借助于存储在评价单元中的粘度校正算法，借助于在泵的输送操作期间得到的操作性能曲线与在泵的测试操作期间由参考流体得到的参考性能曲线的偏差确定粘度。这个算法本质上基于从现有技术已知的校正因子。这意味着，从现有技术中已知的、用于使用已知粘度的流体来预测泵的操作性能曲线的方法因此被逆转，即操作性能曲线与参考性能曲线的偏差被用来从这个事实间接地推断输送流体的粘度。为此目的，在实验室条件下测量的参考性能曲线和针对待研究的输送流体在操作条件下测量的操作性能曲线之间的差被用在算法中，该算法在考虑到校正因子的情况下得到输送流体的粘度。

在本发明的框架内，因为能够使用性能曲线，例如其中输送头（conveyinghead）被绘制在流动速率上方的q-h性能曲线、其中功率被绘制在流动速率上方的q-p性能曲线或者其中效率被绘制在流动速率上方的q-η性能曲线。当然，其它类型的性能曲线也能够被用于根据本发明的方法。

此外，术语功率应该被理解为所谓的耦合功率，即实际上被置于泵轴中的功率。因此，功率不意味着泵马达接收的功率。此外，应该提及的是，效率η表示液压功率（输送头乘以流动速率乘以密度乘以重力加速度）和耦合功率的商。

此外，在本发明的框架内，操作参数应该被理解为能够在泵处被直接调整的目标参数。相比之下，操作值是能够借助于传感器被测量或检测的实际值。

根据本发明的方法的实质性优点在于如下事实：即能够在相对短的时间间隔内确定输送的流体的粘度。如此，可以确定其粘度经历高的波动的高粘性流体的粘度。另一个优点是如下事实：即在泵处不需要附加的测量装置，而是所述方法利用在泵的操作时无论如何可获得的测量参数进行管理。因此，过程不易于失效并且节约成本。

在优选实施例中，参考流体是水，因为算法中的校正因子能够从文献获得。

优选地，但不是必要的，输送流体能够是高粘性流体，因为这在输送期间通常呈现强烈的粘度波动。

在实践中非常重要的实施例中，操作值是泵的功率和/或泵的旋转速度和/或输送的流体的压力和/或输送的流体的体积流量和/或输送的流体的密度和/或输送的流体的温度。所提及的操作值通常在泵的操作期间被测量并且因此可立即获得。

已经证明有利的是，如果操作值借助于传感器（尤其借助于速度传感器和/或压力传感器和/或体积流量传感器和/或密度传感器和/或温度传感器）来检测。通常泵设置有所述传感器。

优选地，但不是必要的，操作值能够以高达1分钟的频率来检测。因此，可以对操作值的短期变化作出反应，以便以及时方式检测粘度波动。

在优选实施例中，周期地（尤其每天、每小时地）执行对输送流体的粘度的确定。这允许连续监测粘度。

替代性地，当然还可能的是，如果需要，尤其关于操作值的短期变化，执行对输送流体的粘度的确定。因此，可以特别地对操作值的变化作出反应。

还有利的是，如果预定操作参数是泵的功率和/或泵的旋转速度和/或被输送流体的体积流量。通常这些操作参数能够在泵处被直接调整。此外，这些操作参数的校正因子从文献中可知。

还有利的是，如果评价单元是数据处理单元。这使得其可以容易地编程粘度校正算法。

最后，已经证明有利的是，如果数据处理单元被整合到泵中。因此，来自操作值和操作参数的信息能够被容易地传输到数据处理单元。替代性地，当然也可以设置与泵分离的数据处理单元。

本发明进一步涉及用于执行根据本发明的方法的泵，其中所述泵包括用于检测操作值的传感器和具有粘度校正算法的评价单元，并且检测到的操作值能够被馈送到评价单元。

在优选实施例中，评价单元是数据处理单元。因此，已经证明有利的是，如果数据处理单元被整合到泵中。

附图说明

将参考附图更加详细地解释根据本发明的方法。

其中示出：

图1是根据本发明的方法得出的示图；以及

图2是输送流体相对于参考流体的泵性能曲线。

具体实施方式

根据图1，根据本发明的方法具有如下步骤：

提供参考流体（步骤1），

在泵的预定操作参数下，记录由参考流体得到的参考性能曲线（步骤2），

在泵的预定操作参数下，记录由输送流体得到的操作性能曲线（步骤3），

借助于存储在评价单元中的粘度校正算法，由操作性能曲线与参考性能曲线的偏差确定输送流体的粘度（步骤4）。

图2示出了处于泵的特定旋转速度下的具有参考性能曲线（hw、ηw）和对应的操作性能曲线（hv，ηv）的示图。性能曲线被绘制在流动速率（q）上方。曲线hw和ηw由根据本发明的步骤2得到并且曲线hv和ηv由该方法的步骤3得到。能够借助于粘度校正算法由曲线hv与曲线hw或者曲线ηv与曲线ηw的偏差来推断粘度（步骤4）。