BE1028135B1

BE1028135B1 - Werkwijze en inrichting voor het regelen van de pompsnelheid, computerprogramma en een door een computer leesbaar medium waarop het computerprogramma is opgeslagen daarbij toegepast en een pomp

Info

Publication number: BE1028135B1
Application number: BE20205166A
Authority: BE
Inventors: Simon Candries; Yun Shi
Original assignee: Atlas Copco Airpower Nv; Leybold
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-10-11
Also published as: EP4118335A1; US20230167824A1; JP2023517646A; BE1028135A1; GB2593236A; WO2021180703A1; CN115461540A; GB202009624D0; KR20220150972A

Abstract

De uitvinding beschrijft een werkwijze en een inrichting voor het regelen van de snelheid van een pomp met frequentieregelaar (VSD) binnen een cyclische toepassing die herhaalde cycli omvat die elk bestaan uit een afpompfase en een houdfase, waarbij een starttijdstip van elke cyclus het tijdstip is waarop een stijging van een inlaatdruk van de pomp voldoende groot is en de tijd die zich dus uitstrekt tussen twee starttijdstippen van opeenvolgende cycli een cyclustijd is. De regelwerkwijze omvat het bepalen van een start van een volgende cyclus direct aan de volgende cyclus voorafgaat. De werkwijze omvat verder het regelen van de pomp zodat ze versnelt tot een toegelaten maximumsnelheid tijdens de houdfase van de huidige cyclus vóór de start van de volgende cyclus zodat bij de start van de volgende cyclus de volledige pompcapaciteit beschikbaar is.

Description

9 Werkwijze en inrichting voor het regelen van de pompsnelheid, computerpro- | gramma en een door een computer leesbaar medium waarop het computer- 9 programma is opgeslagen daarbij toegepast en een pomp. 9 5 9 Gebied van de uitvinding # De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het regelen van de snel- 9 heid van een pomp, meer bepaald maar niet uitsluitend, een vacuümpomp met frequentieregelaar (VSD) gebruikt in een cyclische toepassing. Verder heeft de huidige uitvinding betrekking op een inrichting die een dergelijke werkwijze voor het regelen van de pompsnelheid uitvoert. Verder heeft de huidige uitvinding betrekking op een pomp gekoppeld aan een dergelijke inrichting voor het rege- len van de pompsnelheid.

Achtergrond van de uitvinding Het gebruik van pompsystemen is wijd verspreid in veel industriesectoren, maar ze verbruiken een grote hoeveelheid energie wegens hun lage energie-efficiën- tie. Pompen met constante snelheid bijvoorbeeld werken tegen een constant hoge pompsnelheid, enkel om daarbij een lage pompcapaciteit in stand te hou- den. Bovendien is het, in praktische toepassingsscenario's, zeldzaam dat de ver- eiste van de pompgebruiker tijdens het pompproces onveranderd blijft. Daar- door zijn pompen met frequentieregelaar (VSD) in beeld gekomen omdat het mogelijk is om de pomp te vertragen en tegelijkertijd een bevredigende perfor- mantie van het pompsysteem te behouden, wat een energiebesparing oplevert. VSD-vacuümpompen worden, bijvoorbeeld, gebruikt in toepassingen die her- haalde cyclische bewerkingen van het pompsysteem vereisen. Een dergelijke cyclische toepassing bestaat meestal uit twee fasen, namelijk een afpompfase en een houdfase. In de afpompfase blijft de pomp werken tegen een maximum- snelheid zodat de druk in de vacuümkamer wordt verlaagd naar een gewenste streefdruk, waarna de pompsnelheid verminderd wordt om de gewenste streef- druk in stand te houden. Daardoor is het stroomverbruik in de afpompfase maxi- { maal en de tijd die nodig is om naar de gewenste streefdruk af te pompen is | dan al de beste tijd die de pomp kan leveren. In de houdfase worden VSD- 9 5 pompen ofwel op de maximumsnelheid gehouden, met energieverspilling maar 9 ook de beste afpomping voor de volgende cycli tot gevolg, ofwel worden ze 9 vertraagd, wat leidt tot energiebesparingen, maar dan zal de versnelling tijd 9 vergen zoals hieronder wordt beschreven. Het is dus mogelijk dat in de houdfase # het pompsysteem veel minder energie verbruikt wegens de verlaagde snelheid 9 10 zonder afbreuk te doen aan het in stand houden van de streefdruk zodat de { energie-efficiëntie toeneemt en de pompperformantie tegelijkertijd wordt be- houden.

Er is dus nog altijd performantieverlies en energieverspilling wegens de over- gangen tussen opeenvolgende cycli in de voornoemde cyclische bewerkingen. Meer bepaald zou een pomp die tegen de laagste snelheid in de houdfase werkt op het punt waarop de volgende cyclus start, moeten versnellen om naar de maximumsnelheid te gaan die vereist is voor de afpompfase in de volgende cyclus, Daarom zou het pompsysteem moeten wachten op de vertraging door het versnellen van de pomp van de laagste snelheid naar de maximumsnelheid. Door die versnelling wordt er geen energie verspild, maar de totale afpomptijd wordt langer. Een langere afpomptijd betekent minder batches per uur voor een klant, wat tot minder doorvoer leidt, Er zijn dus nog altijd problemen met verlies van pompperformantie en energie- inefficiëntie bij het regelen van de snelheid van een pomp. Samenvatting van de uitvinding Het is dus een doel van de huidige uitvinding om een pomp met snelheidsrege- lingsmiddelen te voorzien die in staat is energie-efficiënter te werken en de ver- eiste toereikende pompperformantie in stand te houden.

| 3 BE2020/5166 De oplossing voor het voornoemde probleem wordt geboden door de werkwijze voor het regelen van de snelheid volgens conclusie 1, de inrichting voor het | regelen van de snelheid volgens conclusie 12 en de pomp volgens conclusie 17. 9 5 De werkwijze voor het regelen van de snelheid van een pomp volgens de huidige : uitvinding is meer bepaald van toepassing op een vacuümpomp met frequentie- 9 regelaar (VSD) die wordt gebruikt in een cyclische toepassing. Cyclische toe- 9 passingen van de pomp betreffen doorgaans het werken van de pomp in her- # haalde cycli waarbij tijdens elke cyclus de pomp in staat is om tegen verschil- 9 10 lende snelheden te werken, wat mogelijk wordt gemaakt door de VSD. Daarom 9 omvat de werkwijze het regelen van de pomp om in herhaalde cycli te werken en elke cyclus omvat een afpompfase en een houdfase waardoor de pomp zo wordt geregeld dat ze herhaaldelijk een volume in een vacuümkamer afpompt. Zo werkt bijvoorbeeld, binnen elke cyclus, de pomp eerst tegen een hogere snelheid om de druk te blijven verminderen en vervolgens, nadat een bepaalde gewenste streefdruk bereikt is, werkt ze tegen een lagere snelheid die vol- doende is om de gewenste streefdruk te houden. De werkwijze analyseert de duur van de cycli op basis van een stijging van de inlaatdruk. De werkwijze houdt rekening met de versneliingstijd van de pomp en zal berekenen wat het beste moment is om opnieuw te versnellen, Dat moment kan vóór de stijging van de druk zijn, wat de nieuwe cyclus dicteert. Volgens de werkwijze is de tijd die verstrijkt tussen de start van twee opeenvolgende cycli dan een cyclustijd. Verder omvat de werkwijze het bepalen, tijdens een huidige cyclus, van de start van een volgende cyclus, waarbij de huidige cyclus bij voorkeur direct aan de volgende cyclus voorafgaat. Bijgevolg is het mogelijk om met de huidige werk- wijze de start te bepalen van de volgende cyclus die nog moet komen, bijvoor- beeld direct na de huidige cyclus zodat een betere regeling en berekening van de betreffende tijdsduur in minstens de houdfase verzekerd is.

Bovendien omvat de werkwijze het regelen van de pomp om vroeger te versnel- len naar een maximumsnelheid tijdens de houdfase van de huidige cyclus vóór de start van de volgende cyclus, wat betekent dat de tijd die zou verspild zijn

# 4 BE2020/5166 | in de houdfase van de huidige cyclus gebruikt wordt voor de versnelling van de pomp zodat bij de start van de volgende cyclus de volledige pompcapaciteit al beschikbaar is om verder en direct te worden toegepast op de afpompfase van | de volgende cyclus. { 5 9 Het is dus het voordeel van de huidige uitvinding dat de versnellingsvertraging 9 die zou zijn ontstaan bij het begin van elke afpompfase vermeden wordt door 9 de pomp op voorhand te versnellen en meer bepaald op het einde van de houd- 9 fase in de direct voorafgaande cyclus zodat de energie die zou worden verspild # 10 tijdens die houdfase eveneens wordt bespaard. Met andere woorden, de ener- 9 gie-efficiëntie van het hele pompsysteem wordt verhoogd door het einde van # elke houdfase te gebruiken om de pomp te versnellen en het performantieverlies dat ontstaat tijdens de afpompfase wordt ook kleiner omdat er geen versnel- lingsvertraging meer is.

Bij voorkeur wordt, in de afpompfase, de pomp zo geregeld dat ze tegen een maximumsnelheid werkt zodat een volume in de vacuümkamer wordt afge- pompt van een hoge druk naar een streefdruk. De toegelaten maximumsnelheid van de pomp is bij voorkeur een functie van de inlaatdruk van de pomp, de motorstroom van de pomp en de olietemperatuur. Daarom is de toegelaten maximumsnelheid een intrinsieke parameter van de werkingsvereiste van het pompsysteem. In dit geval wordt verzekerd dat de pomp wordt geregeld om het volume zo snel mogelijk af te pompen om de beste afpomptijd te bieden wat echter onvermijdelijk een maximumhoeveelheid stroomverbruik met zich mee- brengt. Bij voorkeur wordt, in de houdfase, de pomp geregeld om geleidelijk te vertra- gen naar een laagste of minimumsnelheid zodat de voornoemde streefdruk in stand wordt gehouden waardoor de algemene performantie van het pompsys- teem verzekerd is. Bijgevolg is de energie-efficiëntie al groter omdat een veel lagere snelheid nodig is om in de houdfase de streefdruk te behouden zonder de performantie van de pomp in het gedrang te brengen.

; 5 BE2020/5166 | Meer bij voorkeur wordt, in de houdfase, de snelheid van de pomp zo geregeld dat ze afneemt op basis van de inlaatdruk van de pomp en de streefdruk. Het | is dus voorkeurdragend dat de pompsnelheid lineair over de pompdruk wordt 9 verlaagd volgens een functie die bepaald wordt door de inlaatdruk en de streef- 9 5 druk en bij voorkeur door verder rekening te houden met de cyclustijd van de 9 lopende cyclus, namelijk de tijdsduur tussen de start van de huidige cyclus en 9 de start van de volgende cyclus. 9 Bij voorkeur omvat de werkwijze verder het detecteren van de start van elke 9 10 cyclus wanneer wordt gedetecteerd dat de inlaatdruk een vooraf ingestelde drempelwaarde heeft bereikt. De vooraf ingestelde drempelwaarde van de in- laatdruk is bij voorkeur hoger dan de streefdruk en lager dan de hoogste inlaat- druk tijdens de herhaalde cycli, Bij voorkeur wordt bij het bepalen van de start van de volgende cyclus tijdens een huidige cyclus, een Bayesiaanse filter, meer bepaald een Kalman-filter, toe- gepast zodat de start van de volgende cyclus wordt geschat op basis van de start van minstens één vorige cyclus die bij voorkeur direct voorafgaat aan de volgende cyclus. Met andere woorden, uitgaande van de start van minstens één vorige cyclus voorafgaande aan de volgende cyclus, omvat de werkwijze het schatten van de start van de volgende cyclus die nog moet komen, met behulp van de informatie vervat in het starttijdstip van de minstens één vorige cyclus, Een dergelijke schatting kan worden gerealiseerd door een Bayesiaanse filter en meer bepaald een Kalman-filter.

Bij voorkeur wordt de inlaatdruk van de pomp geschat door een Kalman-filter toe te passen op de afgeleide van de inlaatdruk, waarbij de afleiding van de inlaatdruk bij voorkeur verspreid in de tijd gebeurt. Het resultaat van de Kal- man-filtering wordt dan gedurende een tijd bewaakt om het te kunnen vergelij- ken met de voornoemde vooraf ingestelde drempelwaarde van de inlaatdruk om te beslissen of er een nieuwe cyclus start. Meer bepaald is het voorkeurdragend dat de real-time waarde van de inlaatdruk wordt bewaakt via Kalman-filtering zodat de start van een nieuwe cyclus, namelijk de volgende cyclus die bij voor- | keur direct na de huidige cyclus volgt, kan worden gedetecteerd eens de vooraf 9 ingestelde drempelwaarde is bereikt door schatting van de inlaatdruk.

Boven- 9 dien is het niet alleen de afgeleide van de inlaatdruk die kan worden geschat 9 5 door de Kalman-filter maar ook de inlaatdruk zelf kan worden geschat zolang 9 ofwel de stijging van de inlaatdruk ofwel de absolute waarde van de inlaatdruk kan worden geschat voor het bepalen van de start van een nieuwe cyclus.

Bij- gevolg is het niet de bedoeling van de huidige uitvinding om de selectie van de parameter die wordt geschat met behulp van een Bayesiaanse filter en meer bepaald een Kalman-filter te beperken.

Meer bepaald is de schatting van de inlaatdruk gebaseerd op een voorspelling, a priori, van de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk in de volgende cyclus op basis van een schatting van de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk in de min- stens één vorige cyclus die bij voorkeur direct aan de volgende cyclus vooraf- gaat; en een bijwerking, a posteriori, van de afgeleide in de tijd van de inlaat- druk in de volgende cyclus op basis van de a priori voorspelling van de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk in de volgende cyclus en een vaststelling van de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk in de huidige cyclus.

Met andere woorden, uitgaande van de informatie van de geschatte waarden van de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk in minstens één vorige cyclus voorafgaande aan de vol- gende cyclus, namelijk de cyclus waarvan de informatie moet worden geschat, wordt de a priori informatie van de volgende cyclus voorspeld; en die voorspelde waarde moet dan verder worden bijgewerkt rekening houdend met de vastge- stelde waarde die kan worden gemeten door de regelwerkwijze in de huidige cyclus.

Bijgevolg is de schatting van de inlaatdruk in elke cyclus een gecombi- neerd resultaat verkregen uit de schattingen van minstens één vorige cyclus en de vastgestelde of gemeten waarde verkregen in de huidige cyclus zodat een accurate schatting verzekerd is.

Zoals hierboven reeds vermeld, is de selectie van de specifieke parameter die wordt geschat door Kalman-filtering niet be- perkt tot de afgeleide van de inlaatdruk.

Verder is het aantal vorige cycli waar-

; mee rekening wordt gehouden, bij voorkeur minstens één, maar meer bij voor- keur twee of drie, en kan zelfs meer dan drie zijn afhankelijk van de precisie- vereiste van de schatting en de complexiteit van het algoritme. | 5 Bij voorkeur omvat de werkwijze verder het schatten van een pre-versnellings- 9 tijd van de volgende cyclus, Het is noodzakelijk een schatting te maken van het 9 tijdstip tijdens de volgende cyclus waarop de pomp moet worden geregeld om 9 te versnellen zodat bij de start van de volgende cyclus de pomp al op haar volle # capaciteit is.

Er wordt opgemerkt dat, aangezien de start van een cyclus kan | 10 worden bepaald wanneer de vooraf ingestelde drempelwaarde is bereikt, de vol- ledige capaciteit van de pomp geacht wordt te zijn bereikt bij het bereiken van de vooraf ingestelde drempelwaarde van de inlaatdruk.

Bijgevolg betekent de pre-versnellingstijd met betrekking tot de volgende cyclus de tijdsduur sinds de start van de volgende cyclus tot het tijdspunt in de houdfase van de volgende cyclus waarop de pomp wordt geregeld om te versnellen.

Afhankelijk van het specifieke toepassingsscenario, kan de start van de volgende cyclus ofwel vast zijn ofwel geschat worden zoals hierboven beschreven, en uitgaande van de schatting van de pre-versneliingstijd van de volgende cyclus is het mogelijk om de pomp zo te regelen dat ze op voorhand versnelt tot haar maximumsnelheid in de houdfase op een tijdstip waarop de geschatte pre-versnellingstijd afloopt.

Verder wordt de schatting uitgevoerd door een Bayesiaanse filter en meer be- paald een Kalman-filter op basis van de pre-versnellingstijd van minstens één vorige cyclus die bij voorkeur direct aan de volgende cyclus voorafgaat.

Het aantal vorige cycli waarmee wordt rekening gehouden is meer bij voorkeur twee of drie en de minstens één vorige cyclus hoeft niet direct vooraf te gaan aan de volgende cyclus waarvan de informatie moet worden geschat, Bij voorkeur wordt de schatting van de pre-versnellingstijd van de volgende cycius verkregen door een gewogen gemiddelde van een schatting van de pre- versnellingstijd van minstens één vorige cyclus die bij voorkeur direct aan de volgende cyclus voorafgaat en een vaststelling van de pre-versnellingstijd van de huidige cyclus.

Het is voordelig om de voordien geschatte informatie en de op dat moment gemeten vaststelling te combineren om zo een beter evenwicht

; te verkrijgen met betrekking tot de schatting van de informatie met betrekking | tot de volgende cyclus. | Bij voorkeur wordt de volgende iteratieve lerende formule toegepast om de pre- { 5 versneilingstijd van de volgende cyclus te schatten, 9 Us = eee * U; tere * U 1 tere *U;_2 tems (CycleTime; — 9 j = de herhalingsindex voor de huidige cyclus, # 10 u = de schatting van de pre-versnellingstijd, 9 a = wegingsfactor, 9 b = wegingsfactor, c = wegingsfactor, d = wegingsfactor, CycleTime = de vaststelling van de cyclustijd, Versnelling = de versnellingsconstante in toeren per minuut per seconde, rpm/s, gebruikt in een VSD-omvormer, en offset = offset-parameter om de stabiliteit te verhogen.

Verder kunnen, hoewel de schatting van drie vorige cycli wordt toegepast in de voornoemde iteratieve lerende formule, ook slechts één of twee of meer dan drie vorige cycli worden toegepast op de formule afhankelijk van de specifieke precisievereiste voor de schatting en de complexiteit van het algoritme, wat natuurlijk resulteert in een wijziging van het aantal wegingsfactoren dat wordt gebruikt in de formule. Bovendien verschijnen de wegingsfactoren in de voor- noemde formule als vaste parameters, die echter ook kunnen worden geschat voor elke cyclus met behulp van een Bayesiaanse of Kalman-filter. Bovendien wordt de offset-parameter toegepast om de stabiliteit van het voornoemde ite- ratief lerende algoritme te verhogen. Bijgevolg is die offset-parameter ofwel een vaste waarde voor een specifiek toepassingsscenario ofwel een waarde die kan zijn geselecteerd door verschillende tests van de voornoemde formule door te voeren vooraleer ze toe te passen. Zoals de voornoemde formule laat vermoe- den, hangt de selectie van de offset af van het verschil tussen de schatting van

{ de pre-versnellingstijd van elke vorige cyclus zoals hierboven vermeld en de waarde verkregen door van de vastgestelde cyclustijd verder de tijd af te trek- | ken die de pomp nodig heeft om te versnellen van haar minimum- of laagste 9 snelheid naar haar maximumsnelheid. 9 5 : Bij voorkeur wordt, wanneer de voornoemde regelwerkwijze voor de eerste keer 9 wordt gebruikt, de pomp zo geregeld dat ze eerst tegen de maximumsnelheid 9 werkt gedurende minstens één cyclus zodat het starttijdstip en/of de pre-ver- 9 snellingstijd van de minstens één cyclus wordt verkregen, waarbij het aantal 9 10 cycli tijdens de welke de pomp wordt geregeld om tegen een maximumsnelheid te werken afhankelijk is van het aantal vorige cycli waarmee moet worden re- kening gehouden voor de schatting zoals hierboven uitgelegd.

Dat betekent dat de pomp zo wordt geregeld dat ze tegen een maximumsnelheid werkt zo lang genoeg waarden van de iteratie-elementen die geschikt zijn om te worden ge- bruikt voor de eerste schatting worden verkregen.

De inrichting voor het regelen van de snelheid van een pomp volgens de huidige uitvinding betreft meer bepaald een vacuümpomp met frequentieregelaar (VSD) gebruikt in een cyclische toepassing.

De inrichting omvat een geheugen waarin instructies met betrekking tot de stappen van de werkwijze zoals hierboven ver- meid zijn opgeslagen en waarin bij voorkeur parameters die ofwel vast zijn ofwel bijgewerkt worden tijdens de schatting zoals hierboven beschreven, zijn opge- slagen.

Zo wordt bijvoorbeeld bij voorkeur een eerste sub-geheugen omvat- tende de herhalingsindex en de schatting van de pre-versnellingstijd en de cy- clustijd van minstens één vorige cyclus voorzien.

Een tweede sub-geheugen wordt toegepast om de vaste waarden van de parameters zoals de wegingsfac- toren, de versnelling, de maximumsnelheid en de laagste snelheid van de pomp en de offset parameter, op te slaan.

De inrichting voor het regelen van de snel- heid omvat verder een processor geconfigureerd om de in het geheugen opge- slagen instructies uit te voeren; een uitvoereenheid geconfigureerd om de sig- nalen voor de snelheidsregeling naar de pomp te sturen; en een invoereenheid geconfigureerd om de inlaatdruk van de pomp te lezen en naar de processor te sturen.

| 10 BE2020/5166 Bij voorkeur omvat de inrichting een tijdteller geconfigureerd om het starttijd- stip en/of de pre-versnelilingstijd van minstens één cyclus te berekenen wanneer 9 de processor de instructies voor de eerste keer begint uit te voeren. 9 5 Bij voorkeur is de tijdteller verder geconfigureerd om het starttijdstip en/of de 9 cyclustijd van de huidige cyclus te meten. Zo houdt, tijdens de huidige cyclus, 9 de schatting van de volgende cyclus rekening met de reële waarde gemeten in 9 de huidige cyclus, wat leidt tot een grotere precisie en een beter evenwicht van 9 het resultaat van de schatting die in de huidige cyclus is uitgevoerd.

Een computerprogramma volgens de huidige uitvinding is ook voorzien, omvat- tende instructies om de hierboven beschreven inrichting voor het regelen van de snelheid de stappen van de hierboven beschreven werkwijze te laten uitvoe- ren.

Een op de computer leesbaar medium volgens de huidige uitvinding wordt ook voorzien waarop het voornoemde computerprogramma wordt opgeslagen. De pomp voigens de huidige uitvinding is meer bepaald een vacuümpomp met frequentieregelaar (VSD) gebruikt in een cyclische toepassing, welke pomp ge- koppeld is aan de hierboven beschreven inrichting voor het regelen van de pompsnelheid. Daarbij kan de vacuümpomp een droge klauwenpomp, een root- pomp, scroll-pomp of een roterende schroefpomp zijn waaraan een frequentie- regelaar kan worden gekoppeld om de pomp aan te passen aan specifieke toe- passingsvereisten. Verder kan de vacuümpomp een verdringerpomp zoals een membraanpomp, een gas- of dampverdringerpomp en een zuigerpomp zijn. Verder kan de vacuümpomp ook een snelheidspomp zijn zoals een inertiepomp. De pomp omvat een regeleenheid geconfigureerd om meerdere pompparame- ters te detecteren, waarbij bij voorkeur meerdere sensoren zijn voorzien in de pomp voor de detectie van de parameters door de regeleenheid. De pomp omvat verder een uitvoereenheid geconfigureerd om de meerdere pompparameters naar de inrichting voor het regelen van de snelheid die aan de pomp is gekop- peld, te sturen, Verder is er een invoereenheid opgenomen in de pomp voor het

; ontvangen van de snelheidsregelsignalen verstuurd vanuit de inrichting voor het | regelen van de snelheid zodat de pomp zo wordt geregeld dat ze werkt volgens # de stappen van de werkwijze zoals hierboven beschreven.

De communicatie 9 tussen de invoer/uitvoereenheden van de pomp en de inrichting voor het rege- { 5 len van de snelheid kan verlopen via elektriciteitsdraden als het pompsysteem 9 en de inrichting voor het regelen van de snelheid zich fysiek op één plaats moe- 9 ten bevinden.

Maar de inrichting voor het regelen van de snelheid kan ook op 9 een andere plaats dan de pomp zijn opgesteld, in welk geval er draadloos wordt 9 gecommuniceerd tussen de inrichting voor het regelen van de snelheid en de 9 10 pomp.

Bovendien is het ook mogelijk dat er op een andere plaatst een centrale regelinrichting is voorzien die de signaaltransmissie tussen de pomp en de in- richting voor het regelen van de snelheid doorgeeft of regelt zodat meerdere pompen op verschillende plaatsen tegelijkertijd kunnen worden geregeld.

Met andere woorden, er kan zowel een centrale/decentrale als lokale/netwerkopstel- ling van het pompregelsysteem worden gerealiseerd volgens de huidige uitvin- ding.

Bij voorkeur is minstens de inlaatdruk van de pomp opgenomen in de meerdere pompparameters die worden verstuurd van de regeleenheid van de pomp naar de inrichting voor het regelen van de pompsnelheid of de regelcentrale die zich lokaal bij de pompplaats of remote bevindt.

Daarom is, vergeleken met klassieke pompen zonder frequentieregelaar of pom- pen met frequentieregelaar maar zonder specifieke snelheidsregeling van de pomp tijdens elke cyclus indien toegepast op een cyclische toepassing in de industrie, de huidige uitvinding voordelig omdat elke herhaalde cyclus tijdens de toepassing van de pomp in twee fasen worden verdeeld, namelijk een af- pompfase en een houdfase; in de afpompfase wordt de pomp zo geregeld dat ze een volume zo snel mogelijk afpompt door tegen de maximumsnelheid te werken teneinde de beste performantie te bieden met betrekking tot afpomp- tijd; in de houdfase wordt de pomp zo geregeld dat ze al begint te versnellen naar haar volle capaciteit gebruikmakend van de energie tijdens deze houdfase ter compensatie van de versnellingsvertraging die anders zou ontstaan bij het

{ begin van de afpompfase van de volgende cyclus; en gebruik makend van Bay- | esiaanse filtering en meer bepaald Kalman-filtering om een accurate schatting | te maken van het starttijdstip van elke cyclus en de tijdsduur tussen de start | van de cyclus en het tijdstip waarop de pomp wordt geregeld om te versnellen 9 5 tijdens de houdfase van de cyclus door rekening te houden met de geschatte $ informatie verkregen voor de vorige cycli en de vastgestelde informatie verkre- | gen tijdens de huidige cyclus.

Zo wordt de snelheid van de pomp continu aan- | gepast aan de real-time werkomstandigheden van de pomp waardoor energie- verspilling tijdens de houdfase en verlies van pompperformantie tijdens de af- pompfase wordt vermeden.

Korte beschrijving van de tekeningen In de volgende bekendmaking zal worden verwezen naar de tekeningen, waar- bij: Figuur 1 een grafiek is die een relatie tussen pompsnelheid en druk illustreert, Figuur 2 een grafiek is die de start van herhaalde cycli die elk een afpompfase en een houdfase omvatten alsook de versnelling van de pomp tijdens de houd- fase illustreert, Figuur 3 een grafiek is die de schatting van een start van een volgende cyclus alsook de schatting van het tijdstip van versnelling van de pomp tijdens de vol- gende cyclus illustreert, Figuur 4 een stroomdiagram is dat een iteratief snelheidsregelproces illustreert, Figuur 5 een schematische weergave is van een inrichting voor het regelen van de snelheid, Figuur 6 een schematische weergave is van een pomp, en

; Figuur 7 een schematische weergave is van een pompsysteem met een snel- | heidsregelingscentrale gekoppeld aan meerdere pompen. | Korte beschrijving van de tekeningen : 5 | Figuur 1 illustreert een relatie tussen pompsnelheid en druk, waarbij de maxi- 9 mumsnelheid van de pomp wordt weergegeven als 6000 toeren per minuut 9 (rpm), de minimumsnelheid van de pomp als 3500 rpm, de streefdruk of de 9 gewenste druk als 50 millibar (mbar) en de hysterese boven 30 mbar ligt. Vol- 9 10 gens Figuur 1 begint de pompdruk bij een waarde van wel 1000 mbar terwijl in 9 de tussentijd de pomp tegen de maximumsnelheid werkt zodat de druk continu wordt afgepompt. Op het moment dat de streefdruk van 50 mbar is bereikt, vertraagt de pomp geleidelijk, wat resulteert in een hystereseregio tijdens de welke de druk geleidelijk daalt naar 20 mbar. Daarna werkt de pomp tegen de minimumsnelheid wat tot een verdere verlaging van de druk leidt. Er wordt een aanzienlijke hoeveelheid energie bespaard, doordat in de latere fase nadat de streefdruk van de pomp is bereikt, de pomp tegen een veel lagere snelheid werkt waarbij tegelijkertijd nog altijd een toereikende performantie van de pompdruk in stand wordt gehouden.

Figuur 2 is een gedetailleerde weergave van herhaalde cycli die elk een afpomp- fase en een houdfase omvatten, waarbij ook de start van de herhaalde cycli en het tijdstip in de houdfase waarop de pomp zo wordt geregeld dat ze versnelt, worden weergegeven. In Figuur 2 strekt de huidige cyclus zich uit tussen de start van de huidige cyclus en de start van de volgende cyclus, waarbij de hui- dige cyclus start op een tijdstip 1, TP1, waarop de stijging van de iniaatdruk van de pomp voldoende groot wordt geacht, in dit geval wanneer de inlaatdruk 700 mbar bereikt, en de start van de volgende cyclus, namelijk een tijdstip 4, TP4, wordt bepaald analoog met de huidige cyclus. Hoewel het gebruikelijk is dat de bepaling van de start van cycli berust op een vaste waarde van hetzij de inlaat- drukverhoging, hetzij de absolute waarde van de inlaatdruk, kan dit criterium ook worden veranderd voor elke cyclus tijdens één cyclische toepassing en kan

| verder afhangen van een specifiek toepassingsscenario. Elke in Figuur 2 weer- { gegeven cyclus omvat twee fasen, namelijk een afpompfase en een houdfase. { Het pompproces start de houdfase op een tijdstip 2, TP2, waarop de streefdruk, | in dit geval 50 mbar, is bereikt (de waarde is hierbij dezelfde als weergegeven 9 5 In Figuur 1). Volgens Figuur 2 wordt, op een tijdstip 3, TP3, de pomp zo geregeld 9 dat ze haar snelheid verhoogt vóór de start van de volgende cyclus, namelijk 9 TP4, zodat kort na TP4 de volledige pompcapaciteit al beschikbaar is. Met andere 9 woorden, door de snelheid van de pomp in de houdfase van de huidige cyclus 9 te verhogen, kan de resterende tijd van de houdfase worden gebruikt om de # 10 versnellingsvertraging te compenseren die anders zou ontstaan na de start van 9 de volgende cyclus wat tot performantieverlies van het pompsysteem leidt, Vol- gens de huidige uitvinding wordt de start van de volgende cyclus bepaald tijdens de huidige cyclus op een analoge manier als voor het bepalen van de start van de huidige cyclus.

Hoewel niet direct weergegeven in Figuur 2, is het voorkeurdragend dat tijdens de afpompfase van elke cyclus, de pomp zo wordt geregeld dat ze tegen de maximumsnelheid werkt om het volume af te pompen van een hoge druk naar de streefdruk, waarbij in het geval van Figuur 2 de hoge druk wordt weergege- ven als 1000 mbar en de streefdruk wordt weergegeven als 50 mbar. Het is bovendien voorkeurdragend dat tijdens de houdfase van elke cyclus, de druk geleidelijk wordt verlaagd tegen een veel trager tempo dan in de afpompfase. Zoals geïllustreerd in Figuur 2 nadert de pompdruk geleidelijk 0 mbar tijdens de houdfase van de huidige cyclus. Volgens de huidige uitvinding is het zelfs meer voorkeurdragend dat de snelheid van de pomp tijdens de houdfase zo wordt geregeld dat ze afneemt op basis van de inlaatdruk en de streefdruk om een betere regeling van de houdfase te bereiken. Het is dus duidelijk minstens volgens Figuur 2 dat het vooraf bepalen van het tijdstip waarop de pomp moet versnellen tijdens de houdfase van de huidige cyclus en het bepalen van de start van de volgende cyclus ervoor zorgen dat een aanzienlijke hoeveelheid tijd wordt gereserveerd waarin de pomp kan ver- snellen tot haar volle capaciteit bij de start van de volgende cyclus.

In Figuur 3 wordt een gedetailleerdere grafiek weergegeven die de schatting | van de cyclusstart en tijdstippen waarop de pomp moet versnellen illustreert, : waarbij de hele pompprocedure tijdens elke cyclus vergelijkbaar is met wat is 9 5 beschreven voor Figuur 2. Volgens Figuur 3 start de volgende cyclus C2 op het 9 tijdstip TP4 dat is bepaald, volgens de huidige uitvinding, op basis van het start- 9 tijdstip van minstens één vorige cyclus wat in dit geval verwijst naar minstens 9 één van de cycli C1, CO en cycli vóór CO die voorafgaan aan de volgende cyclus # C2. Het is voorkeurdragend dat de schatting van de cyclusstart van C2 wordt 9 10 uitgevoerd door een Bayesiaanse filter en meer bepaald en bij voorkeur een 9 Kalman-filter. Analoog wordt de start van de cyclus volgend op de volgende cyclus C2, namelijk C3 (niet volledig weergegeven in Figuur 3), bepaald met behulp van minstens één vorige cyclus voorafgaand aan C3. De schatting van de cyclusstart moet dus herhaaldelijk worden doorgevoerd voor elke nieuwe 15 cyclus gebruikmakend van informatie uit de vorige cycli die aan de nieuwe cyclus voorafgaan, Maar, afhankelijk van het toepassingsscenario en de vereisten, kan de cyclische schatting tijdens de hele pompprocedure voor slechts enkele cycli worden doorgevoerd. Volgens de huidige uitvinding zoals geïllustreerd in Figuur 3, wordt het tijdstip TP4 geschat door een Kalman-filter toe te passen, bij voorkeur op de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk. Meer bepaald is tijdens de huidige cyclus C1 de informatie van de start van cycli C1, CO en cycli vóór CO al beschikbaar, waarbij informatie van minstens één van deze cycli Cl, CO en cycli vóór CO wordt ge- bruikt om de a priori informatie van TP4 te voorspellen; bovendien kan, tijdens de huidige cyclus, de reële waarde van de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk al worden vastgesteld en gemeten die dan wordt gebruikt om de voorspelde informatie van TP4 verder bij te werken, wat een accuratere a posteriori schat- ting van TP4 oplevert.

Samenvattend wordt elk van TP1, TP4 en TP7 (cyclusstart van C3 op een tijdstip 7) geschat op een vergelijkbare wijze als hierboven beschreven gebruikmakend van zowel de vorige schatting van de relevante parameter, namelijk de start

| 16 BE2020/5166 van de cyclus, van minstens één van de respectieve vorige cycli en de vastge- stelde of gemeten informatie van één van de vorige cycli. Er wordt opgemerkt | dat het aantal vorige cycli dat wordt toegepast om de schatting te verkrijgen : minstens één is en afhankelijk is van het specifieke toepassingsscenario en de 9 5 vereisten; en hoewel het in Figuur 3 lijkt dat er gebruikt wordt gemaakt van de 9 vastgestelde cyclusstart van de huidige cyclus die direct voorafgaat aan de vol- 9 gende cyclus wordt gebruikt, kan ook een andere of meer dan één gemeten of 9 vastgestelde waarden van de relevante parameter worden toegepast afhankelijk 9 van het toepassingsscenario en de vereisten.

Verder volgens Figuur 3 is het zelfs meer voorkeurdragend dat voor elke cyclus ook de tijdsduur tussen de cyclusstart en het tijdstip waarop de pomp zo wordt geregeld dat ze versnelt wordt geschat. Zo wordt bijvoorbeeld in Figuur 3 weer- gegeven dat tijdens de huidige cyclus Cl, een tijdstip 3, TP3, een tijdstip is waarop de pomp moet versnellen dat al is bepaald tijdens het uitvoeren van de vorige cycli namelijk cyclus CO en cycli vóór CO, en analoog voor de volgende cyclus C2 wordt een tijdstip 6, TP6 ook bepaald tijdens de vorige cycli C1, CO en cycli vóór CO. Aangezien de start van elke cyclus ofwel een vaste waarde is ofwel geschat wordt zoals hierboven beschreven volgens de huidige uitvinding, geeft een schatting van de pre-versnellingstijd zoals geïllustreerd in Figuur 3 een schatting van het tijdstip waarop de pomp zo moeten worden geregeld dat ze versnelt. Het is voorkeurdragend, volgens de huidige uitvinding, dat de schat- ting van het versnellingstijdstip ook gebeurt door een Bayesiaanse filter en meer bepaald en bij voorkeur een Kalman-filter op basis van de informatie van min- stens de pre-versnellingstijd van de vorige cycli Ci, CO en cycli vóór CO. Naast Figuur 3 en volgens de huidige uitvinding omvat de schatting van de pre- versnellingstijd bij voorkeur ook twee stappen, waarvan de ene de voorspelling van de a priori informatie met betrekking tot de pre-versnellingstijd van de vol- gende cyclus C2 op basis van de schatting van minstens één van de vorige cycli C1, CO en cycli vóór CO is, en de andere het bijwerken van de voorspelling is gebruik makend van de vastgestelde of gemeten informatie met betrekking tot één van de vorige cycli C1, C2 en cycli vóór CO, en waarbij het voorkeurdragend is dat de gemeten informatie verkregen wordt uit de cyclus die direct aan de | volgende cyclus C2, namelijk C1 voorafgaat. 9 Volgens de huidige uitvinding is het voorkeurdragend dat een gewogen gemid- : 5 delde van de schatting van de pre-versnellingstijd van minstens één van de 9 vorige cycli C1, CO en cycli vóór CO en ook de vaststelling van één van de vorige 9 cycli C1, CO en cycli vóór CO worden toegepast voor de schatting.

Volgens de 9 huidige uitvinding en meer bij voorkeur, is het gewogen gemiddelde in de vol- gende vorm van een iteratief lerende formule,

Uji = ree *u; + EE +U 1 + ms” U 2 + re * (CycleTime; — Lopes Maires = DEE _ offsel)waarbij: j = de herhalingsindex voor de huidige cyclus, u = de schatting van de pre-versnellingstijd, a = wegingsfactor, b = wegingsfactor, € = wegingsfactor, d = wegingsfactor, CycleTime = de vaststelling van de cyclustijd, Acceleration = de versnellingsconstante in toeren per minuut per seconde, rpm/s, gebruikt in een VSD-omvormer, en offset = offset-parameter om de stabiliteit te verhogen.

In de voornoemde formule wordt ervan uitgegaan dat de huidige cyclus een herhalingsindex j heeft en dat drie vorige cycli, aangeduid als j, j-1 respectie- velijk j-2, direct voorafgaand aan de volgende cyclus, aangeduid als j+1, wor- den toegepast.

Het is ook mogelijk om minder dan drie vorige cycli te gebruiken afhankelijk van het toepassingsscenario en de vereiste.

Zoals geïllustreerd in de voornoemde formule is een verdere balanceringsterm opgenomen die minstens de vaststelling van de cyclustijd van de huidige cyclus betreft.

In Figuur 3 is de vastgestelde waarde van de pre-versnellingstijd gelijk aan de vastgestelde waarde van de cyclustijd verminderd met de tijd die de pomp nodig heeft om te versnellen van de minimumsnelheid naar de vooraf ingestelde drempelwaarde,

{ 18 BE2020/5166 9 waarbij de uitkomst van de vermindering dus opgenomen kan zijn in de balan- # ceringsterm. Bij voorkeur, doordat de vooraf ingestelde drempelwaarde vol- 9 doende groot is en dicht genoeg bij de maximumsnelheid van de pomp ligt, zou 9 de balanceringsterm als alternatief de vaststelling van de cyclustijd verminderd # 5 met de tijd die de pomp nodig heeft om te versnellen van de minimumsnelheid | naar de maximumsnelheid, kunnen omvatten. Het is verder voorkeurdragend om een offset-parameter in de balanceringsterm in te voegen om de stabiliteit van het iteratief lerende algoritme te verhogen, welke offset-parameter ofwel vast kan zijn ofwel aangepast kan worden tijdens elke cyclus van de iteratieve werkwijze afhankelijk van het toepassingsscenario en de vereisten, Verder wor- den de wegingsfactoren a, b, c en d weergegeven als vaste parameters in de voornoemde formule, terwijl het ook mogelijk is, volgens de huidige uitvinding, om deze wegingsfactoren bij te werken op een vergelijkbare manier als voor de pre-versnellingstijd.

Figuur 4 is een stroomdiagram dat de werkwijze voor het regelen van de snel- heid volgens de huidige uitvinding weergeeft. Daarbij begint de werkwijze voor het regelen van de snelheid met stap 10, S10, voor het initialiseren van para- meters. Daar de informatie van minstens één vorige cyclus moet worden ge- bruikt voor de schatting van de volgende cyclus, is het noodzakelijk om de pa- rameters te initialiseren wanneer de snelheidsregeling voor de eerste keer wordt geactiveerd, Meer bepaald wordt in een veilige modus gegaan waarin de pomp zo wordt geregeld dat ze tegen haar maximumsnelheid werkt gedurende meer- dere cycli om parameters te verkrijgen. Bijvoorbeeld, zoals geïllustreerd in de voornoemde iteratief lerende formule, kan de pomp zo worden geregeld dat ze in de veilige modus werkt gedurende drie cycli op basis waarvan de schatting van de vierde cyclus kan gebeuren en verder kan voor elke cyclus na de vierde cyclus de schatting worden herhaald.

Bij stap 20, S20, wordt getraceerd of er een nieuwe cyclus is gestart. Het crite- rium dat hierbij wordt gebruikt is ofwel een voldoende grote stijging van de inlaatdruk van de pomp ofwel de absolute waarde van de inlaatdruk die een vooraf ingestelde drempelwaarde bereikt volgens de huidige uitvinding. Daarom

; 19 BE2020/5166 | kan de start van elke nieuwe cyclus in deze stap eenvoudig worden gedetecteerd [ door de op enig tijdstip gemeten inlaatdruk te vergelijken met de vooraf inge- | stelde drempelwaarde die ofwel een vaste waarde kan zijn ofwel een niet-vaste | waarde afhankelijk van het toepassingsscenario en de vereisten. Bij voorkeur is 3 5 het ook mogelijk om de inlaatdruk van een nieuwe cyclus bij deze stap te schat- 9 ten, bijvoorbeeld door een Kalman-filter zoals hierboven vermeld, toe te passen. 9 Als we de voornoemde vierde cyclus als voorbeeld nemen, dan wordt de afge- 9 leide in de tijd van de inlaatdruk op enig tijdstip in real-time bijgewerkt zodat 9 het tijdstip, wanneer het schattingsresultaat aantoont dat de inlaatdruk hoger # 10 is dan de vooraf ingestelde waarde van de inlaatdruk, wordt bepaald als de start 9 van de vierde cyclus op basis van de vorige informatie van de cyclusstart van de eerste, tweede en derde cyclus. Als bevestigd is dat een nieuwe cyclus net is gestart na controle van S20, gaat de werkwijze voor het regelen van de snelheid verder naar stap 30, 530, waarbij dan de cyclustijd, wat de tijd is tussen de start van twee cycli, wordt geteld zodat alle iteratieve parameters worden ge- reset. Met betrekking tot de lerende regelformule zoals hierboven weergegeven, is het noodzakelijk om bij elke herhaling de drie daarbij gebruikte elementen van de pre-versnellingstijd, namelijk u;, U;-1 en u;2, alsook de vaststelling van de cyclustijd, namelijk CycleTime; bij te werken. Het is ook mogelijk om in stap S30 de parameters van de wegingsfactoren en de offset te resetten, indien nodig. Anderzijds, als na controle van S20, bevestigd wordt dat de pomp in een andere toestand werkt dan de start van een cyclus, gaat de werkwijze voor het regelen van de snelheid vervolgens naar stap 40, 540.

Bij 540 wordt nagegaan of de inlaatdruk niet hoger is dan de streefdruk, Psp, en of de pomp in een veilige modus werkt. Als aan geen van de twee criteria is voldaan, dan gaat de werkwijze voor het regelen van de snelheid naar de stap 50, 550, waarbij de pomp zo wordt geregeld dat ze tegen de maximumsnelheid blijft werken, Met andere woorden, de pomp moet nog steeds in de afpompfase werken, waarin de inlaatdruk nog niet is verlaagd naar de streefdruk. Anderzijds, als bij S40 wordt vastgesteld dat de inlaatdruk al verlaagd is naar of onder de streefdruk of dat de pomp in een veilige modus werkt. De werkwijze

| voor het regelen van de snelheid gaat dan naar stap 42, S42, om na te gaan of de iteratief lerende regeling, ILT, geactiveerd is voor de schatting van de pre- versnellingstijd van de volgende cycli, Het is dus mogelijk dat bij S42 blijkt dat | de ILC niet geactiveerd is wat op de klassieke werking van de pomp wijst, die | 5 wordt geïllustreerd in stap 52, S52. Bij S52 wordt de snelheid van de pomp zo 9 geregeld dat ze afneemt op basis van de inlaatdruk en de streefdruk Psp. Het is 9 voorkeurdragend om rekening te houden met zowel de tijd als de cyclustijd voor 9 het bepalen van de manier waarop de snelheid moet worden verlaagd. 9 10 Anderzijds, wanneer bij S42 wordt bevestigd dat de ILC geactiveerd is, gaat de 9 werkwijze voor het regelen van de snelheid vervolgens naar stap 44, S44, waar- bij wordt nagegaan of de pre-versnellingstijd is afgelopen wat betekent dat de pomp zo geregeld moet worden dat ze opnieuw versnelt, Als we de vierde cyclus zoals hierboven vermeld als voorbeeld nemen, zijn beide schattingen van de start van de vierde cyclus en de pre-versnellingstijd vereist in de vierde cyclus al verkregen bij voorkeur tijdens de derde cyclus, uitgaande bij voorkeur van de relevante informatie van de drie vorige cycli. Wanneer de pre-versnellings- tijd, die wordt berekend vanaf het starttijdstip van de vierde cyclus, afloopt, wordt in 544 bevestigd dat de werkwijze voor het regelen van de snelheid ver- volgens naar stap 56, S56, kan gaan waarbij de pomp zo wordt geregeld dat ze tegen de maximumsnelheid werkt. Met andere woorden, na afloop van de pre- versnellingstijd is de pomp al aan het versnellen in de houdfase van de huidige cyclus vóór de start van de volgende cyclus die nog moet komen.

Anderzijds, als in S44 wordt bevestigd dat de pre-versnellingstijd nog niet is afgelopen, betekent dit dat de pomp enkel verder moet worden vertraagd ver- gelijkbaar met wat is beschreven in S52.

Verder wordt van stappen S50, S52, S54 en S56 verder gegaan naar stap 60, 560, naar een snelheidsbegrenzer zodat de toegelaten maximumsnelheid van het pompsysteem niet wordt overschreden.

{ Figuur 5 illustreert een inrichting voor het regelen van de snelheid 10 volgens de huidige uitvinding, waarbij de inrichting voor het regelen van de snelheid 10 ; minstens een geheugen 100, een processor 102, een uitvoereenheid 104 en een 9 invoereenheid 106 omvat. Het geheugen 100 omvat minstens de instructies met : 5 betrekking tot de stappen van de werkwijze zoals hierboven beschreven, welke 9 instructies worden uitgevoerd door de processor 102. Het is ook mogelijk dat 9 de relevante parameters, waaronder vooraf ingestelde parameters zoals de 9 vooraf ingestelde drempelwaarde van de inlaatdruk, de wegingsfactoren ge- 9 bruikt in de iteratief lerende formule, en ook de offset-parameter als die een 9 10 constante waarde is, worden opgeslagen in een subsectie vervat in het geheu- gen 100. Het is dus ook mogelijk dat er een andere subsectie is in het geheugen 100 voor de opslag van alle herhalingsindices en alle relevante parameters die tijdens de herhalingen wijzigen, inclusief de schatting van het starttijdstip van de cycli alsook de vaststelling van de cyclustijd. Verder zijn de maximumsnel- heid, de minimumsnelheid en de pompversnelling pomp-specifieke parameters die vast zijn afhankelijk van het toepassingsscenario en de vereisten en kunnen dus worden opgeslagen in nog een andere subsectie vervat in het geheugen

100. De uitvoereenheid 104 stuurt signalen voor de snelheidsregeling van de inrichting voor het regelen van de snelheid 10 naar de pomp en de parameters waaronder minstens de inlaatdruk van de pomp die af te lezen zijn op de in- voereenheid 106. Het is voorkeurdragend dat, zoals ook geïllustreerd in Figuur 5, een tijdteller 108 is opgenomen in de inrichting voor het regelen van de snelheid 10, waarbij detijdteller 108 meer bepaald geconfigureerd is om het tijdstip van de start van de cycli te markeren en de pre-versnellingstijd van de cycli te berekenen die worden gebruikt om het starttijdstip van de cycli bij te houden zoals weergege- ven in S30 in Figuur 4 en om te tellen of de pre-versnellingstijd afloopt zoals weergegeven bij 544 in Figuur 4. Verder is het voorkeurdragend dat de tijdteller 108 de vaststelling van een tijdsperiode meet telkens wanneer die nodig is als een balanceringsterm in de schattingswerkwijze, bijvoorbeeld, de vaststelling of meting van de pre-versnellingstijd van de huidige cyclus.

| Figuur 6 geeft een pomp 20 volgens de huidige uitvinding weer die minstens | een regeleenheid 202, een invoereenheid 204 en een uitvoereenheid 206 om- # vat.

De uitvoereenheid 206 stuurt minstens één pompparameter waaronder de 9 pompinlaatdruk naar de inrichting voor het regelen van de snelheid zoals de in 9 5 Figuur 5 geïllustreerde inrichting voor het regslen van de snelheid 10. De in- 9 voereenheid 204 is zo geconfigureerd dat ze de signalen voor de snelheidsrege- 9 ling ontvangt die door de inrichting voor het regelen van de snelheid, zoals de 9 in Figuur 5 geïllustreerde inrichting voor het regelen van de snelheid 10, worden gestuurd.

Het is mogelijk dat er ook minstens één sensor is opgenomen in de pomp 20 om de pompparameters vereist door de regeleenheid 202 te verkrij- gen.

In Figuur 7 en volgens de huidige uitvinding wordt een systematische voorstel- ling van het pompregelsysteem inclusief de voornoemde inrichting voor het re- gelen van de snelheid weergegeven.

Meer bepaald omvat het pompsysteem een centrale voor het regelen van de snelheid 12 die meerdere pompen of pomp- systemen 62, 64 en 66 die zijn geïllustreerd in Figuur 7, regelt.

Volgens de huidige uitvinding zijn de uitvoereenheid en de invoereenheid van de centrale voor het regelen van de snelheid 12 aangesloten op de invoereenheid en de uitvoereenheid van de meerdere pompen 62, 64 respectievelijk 66. De centrale voor het regelen van de snelheid 12 kan zich ofwel op dezelfde plaats bevinden als één van de meerdere pompen of pompsystemen, in welk geval minstens een van de verbindingen 602, 604 en 606 tussen de uitvoer/invoereenheid van de centrale voor het regelen van de snelheid 12 en de meerdere pompen fysieke kabels zijn met een transmissiesnelheid die de onderlinge transmissies aan kan, afhankelijk van het toepassingsscenario en de vereisten.

Het is dus ook mogelijk dat de centrale voor het regelen van de snelheid 12 zich op een andere plaats bevindt dan één of meerdere of alle pompen of pompsystemen, in welk geval één of meerdere of alle verbindingen daartussen geïmplementeerd worden via draadloze communicatie.

Bijgevolg is volgens de huidige uitvinding niet alleen een centraal lokaal regelnetwerk van de pompsnelheid gecentreerd rond een centrale voor het regelen van de snelheid 12 mogelijk, maar is ook een decen- traal regelsysteem voor de pompsnelheid is realiseerbaar waarbij de centrale

: 23 BE2020/5166

9 voor het regelen van de snelheid 12 in staat is om simultaan minstens één pomp of pompsysteem te regelen wat een nog hogere efficiëntie van de regelwerk-

| wijze en een vermindering van de vraag naar fysieke inrichtingen voor het re-

9 gelen van de snelheid tot gevolg heeft,

9 5

9 De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en

9 in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen, doch een dergelijke werkwijze

9 en inrichting volgens de uitvinding voor het regelen van de snelheid van een

9 pomp, een computerprogramma en een door een computer leesbaar medium waarop het computerprogramma is opgeslagen daarbij toegepast en een pomp kunnen in allerlei varianten worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims

9 CONCLUSIES : 1. Een werkwijze voor het regelen van een snelheid van een pomp (20), : meer bepaald een vacuümpomp (20) met frequentieregelaar (VSD), ge- F 5 bruikt in een cyclische toepassing, omvattende 9 het regelen van de pomp (20) zodat die in herhaalde cycli (CO, C1, # C2) werkt, waarbij elke cyclus (CO, Ci, C2) een afpompfase en een # houdfase omvat, waarbij elke cyclus start op een tijdstip waarop een stijging van een inlaatdruk van de pomp (20) voldoende groot is en de tijd tussen de start van twee opeenvolgende cycli een cyclustijd is; het bepalen, tijdens een huidige cyclus (C1), van de start van een volgende cyclus (C2), waarbij de huidige cyclus (C1) direct aan de volgende cyclus (C2) voorafgaat; en het regelen van de pomp (20) zodat ze versnelt naar een maximum- snelheid tijdens de houdfase van de huidige cyclus (C1) vóór de start van de volgende cyclus (C2) zodat bij de start van de volgende cyclus (C2) de volledige pompcapaciteit beschikbaar is.
2. De werkwijze volgens conclusie 1, waarbij in de afpompfase, de pomp (20) zo wordt geregeld dat ze tegen een maximumsnelheid werkt zodat een volume in de vacuümkamer wordt af- gepompt van een hoge druk naar een streefdruk.
3. De werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij in de houdfase, de pomp (20) zo wordt geregeld dat ze vertraagt naar een laagste snelheid zodat de streefdruk in stand wordt gehouden.
4. De werkwijze volgens conclusie 3, waarbij in de houdfase, de snelheid van de pomp (20) zo wordt geregeld dat ze afneemt op basis van de inlaatdruk van de pomp en de streefdruk.
5, De werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 4, waarbij de werkwijze 9 verder omvat: € het detecteren van de start van elke cyclus (CO, C1, C2) wanneer wordt 9 gedetecteerd dat de inlaatdruk een vooraf ingestelde drempelwaarde be- 9 5 reikt. 9
6, De werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 5, waarbij 9 de start van de volgende cyclus (C2) wordt geschat door een Bayesiaanse 9 filter, meer bepaald een Kalman-filter, op basis van de start van minstens $ 10 één vorige cyclus (CO, Ci) bij voorkeur direct voorafgaand aan de vol- 9 gende cyclus (C2).
7, De werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de inlaatdruk wordt geschat door een Kalman-filter toe te passen op de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk op basis van: een voorspelling, a priori, van de afgeleide in de tijd van de inlaat- druk in de volgende cyclus (C2) op basis van een schatting van de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk in de minstens één vorige cyclus (CO, C1) die bij voorkeur direct aan de volgende cyclus (C2) voorafgaat; en een bijwerking, a posteriori, van de afgeleide in de tijd van de in- laatdruk in de volgende cyclus (C2) op basis van de a priori voor- spelling van de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk in de volgende cyclus (C2) en een vaststelling van de afgeleide in de tijd van de inlaatdruk in de huidige cyclus (C1), waarbij met vaststelling verwezen wordt naar een gemeten waarde en met schatting verwezen wordt naar een bijgewerkte voorspelling op ba- sis van een vaststelling.
8, De werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 7, waarbij de werkwijze verder omvat:

: 26 BE2020/5166 | het schatten van een pre-versnellingstijd van de volgende cyclus (C2), | waarbij de pre-versnellingstijd verwijst naar de tijdsduur sinds de start | van de volgende cyclus (C2) tot het tijdstip in de houdfase van de vol- | gende cyclus (C2) waarop de pomp (20) zo wordt geregeld dat ze ver- 9 5 snelt, waarbij 9 de schatting gebeurt door een Bayesiaanse filter, meer bepaald een Kal- 9 man-filter, op basis van de pre-versnellingstijd van minstens één vorige 9 cyclus (CO, Ci} bij voorkeur direct voorafgaat aan de volgende cyclus 9 (C2). 9 10 9
9, De werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de schatting van de pre-versnellingstijd van de volgende cyclus (C2) een gewogen gemiddelde is van een schatting van de pre-versnellingstijd van minstens één vorige cyclus (C1) direct voorafgaande aan de volgende cyclus (C2) en een vaststelling van de pre-versnellingstijd van de huidige cyclus (Ci).
10. De werkwijze volgens conclusie 9, waarbij de werkwijze verder omvat: het schatten van de pre-versnellingstijd van de volgende cyclus (C2} op basis van een iteratief lerende formule, WT We Fre a + grijze * CycleTime, — monte nes of set waarbij: j = de herhalingsindex voor de huidige cyclus, u = de schatting van de pre-versnellingstijd, a = wegingsfactor, b = wegingsfactor, c = wegingsfactor, d = wegingsfactor, CycleTime = de vaststelling van de cyclustijd, Acceleration = de versnellingsconstante in toeren per minuut per seconde, rpm/s, gebruikt in een VSD-omvormer, en offset = offset-parameter om de stabiliteit te verhogen.
11. De werkwijze volgens een van de conclusies 1 tot 10, waarbij de werk- [ wijze verder omvat: { het regelen van de pomp (20) om tegen de maximumsnelheid te werken : 5 gedurende minstens één cyclus (CO, Cl, C2) wanneer de regelwerkwijze 9 voor de eerste keer wordt uitgevoerd zodat het starttijdstip en/of de pre- 9 versnellingstijd van de minstens één cyclus (CO, C1, C2) wordt verkregen. #
12, Een inrichting voor het regelen van een snelheid van een pomp (20), meer 9 10 bepaald een vacuümpomp (20) met frequentieregelaar (VSD), gebruikt in een cyclische toepassing, omvattende een geheugen (100) omvattende instructies met betrekking tot de stap- pen van de werkwijze van elk van conclusies 1 tot 11; een processor (102) geconfigureerd om de instructies vervat in het ge- heugen (100) uit te voeren; een uitvoereenheid (104) geconfigureerd om de signalen voor de snel- heidsregeling naar de pomp (20) te sturen; en een invoereenheid (106) geconfigureerd om de inlaatdruk van de pomp (20) te lezen en naar de processor (102) te sturen.
13. De inrichting volgens conclusie 12, waarbij de inrichting verder omvat: een tijdteller (108) geconfigureerd om het starttijdstip en/of de pre-ver- snellingstijd van minstens één cyclus (CO, Ci, C2) te berekenen wanneer de processor (102) de Instructies voor de eerste keer begint uit te voeren.
14, De inrichting volgens conclusie 13, waarbij de tijdteller (108) verder geconfigureerd is om het starttijdstip en/of de cyclustijd van de huidige cyclus (C1) te meten.
15. Een computerprogramma omvattende instructies om de inrichting (10) voor het regelen van de snelheid volgens conclusies 12 tot 14 de stappen van de werkwijze van elk van de conclusies 1 tot 11 te laten uitvoeren,
# 28 BE2020/5166 | 16. Een door een computer leesbaar medium waarop het computerpro- { gramma van conclusie 15 is opgeslagen.
{ 5 17. Een pomp, meer bepaald een vacuümpomp (20) met frequentieregelaar 9 (VSD), gebruikt in een cyclische toepassing, gekoppeld aan een inrichting 9 voor het regelen van de snelheid van de pomp (20), omvattende 9 een regeleenheid (202) geconfigureerd om meerdere pompparameters te 9 detecteren; een uitvoereenheid (206) geconfigureerd om de meerdere pompparame- ters naar de inrichting (10) voor het regelen van de snelheid te sturen; en een invoereenheid (204) geconfigureerd om de signalen voor de snel- heidsregeling te ontvangen die door de inrichting (10) voor het regelen van de snelheid worden gestuurd zodat de pomp (20) wordt geregeld om te werken volgens een van de conclusies 1 tot 11.
18. De pomp volgens conclusie 17, waarbij de meerdere pompparameters de inlaatdruk van de pomp omvatten.