BR102021022329A2

BR102021022329A2 - Processo para o transporte de um fluido através de uma bomba helicoidal e uma bomba helicoidal

Info

Publication number: BR102021022329A2
Application number: BR102021022329-4A
Authority: BR
Inventors: Roland Maurischat
Original assignee: Leistritz Pumpen Gmbh
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2022-06-28
Also published as: CN114635848A; EP4015822A1; JP2022095546A; CN114635848B; US11725654B2; US20220186727A1; JP7443320B2; DE102020133760A1

Abstract

PROCESSO PARA O TRANSPORTE DE UM FLUIDO ATRAVÉS DE UMA BOMBA HELICOIDAL E UMA BOMBA HELICOIDAL. A presente invenção refere-se a um processo para transportar um fluido através de uma bomba helicoidal (1), no qual pelo menos um fuso de acionamento (5) da bomba helicoidal (1) é acionado por um motor assíncrono (10), no qual - o motor assíncrono (10) é operado em uma primeira frequência de ponto de ajuste (37), no qual é transportado como uma mistura gás-líquido sendo transportada como o fluido (45), - uma variável medida (46) dependente de uma fração líquida do fluido (45) é detectada, e - após uma das condições de mudança de frequência (47) dependente da variável medida (46) ter sido cumprida, o motor assíncrono (10) é operado com uma segunda frequência de ponto de ajuste (38) que é reduzida em comparação com a frequência de primeiro ponto de ajuste (37).

Description

PROCESSO PARA O TRANSPORTE DE UM FLUIDO ATRAVÉS DE UMA BOMBA HELICOIDAL E UMA BOMBA HELICOIDAL

[001] A presente invenção refere-se a um processo para transportar um fluido através de uma bomba helicoidal na qual, pelo menos, um fuso de acionamento da bomba helicoidal sendo acionado por um motor assíncrono. A presente invenção também se refere a uma bomba helicoidal.

[002] As bombas helicoidais são usadas em muitas áreas para transportar fluidos. Os meios puramente líquidos, por exemplo, óleo cru ou petróleo, podem ser transportados pela mesma. Frequentemente, porém, há misturas de gases e líquidos, por exemplo, petróleo bruto e gás natural, que devem ser transportados.

[003] Se uma mistura gás-líquido com um conteúdo de gás relativamente alto é transportada em bombas helicoidais convencionais, a compressão do gás ocorre principalmente nesse líquido das câmaras da bomba, que já estão a uma pressão relativamente alta, flui de volta para as câmaras da bomba anteriores e comprime o gás ali. A desvantagem aqui é que o fluido é inicialmente transportado contra um gradiente de pressão relativamente íngreme e, em seguida, pelo menos parcialmente flui de volta para uma região de pressão mais baixa. Isso normalmente resulta em um requisito de energia para a bomba que é aproximadamente independente do conteúdo de gás. Mesmo com uma alta proporção de gás, a bomba é projetada e controlada exatamente da mesma forma que seria para um bombeamento de líquido puro.

[004] Como parte de um desenvolvimento interno adicional de bombas correspondentes, foi reconhecido que, ao selecionar uma geometria de bomba e velocidade adequadas, pode ser alcançado que as bombas de parafuso multifásicas com alto conteúdo de gás de, por exemplo, 90% ou mais, requerem um acionamento de potência inferior, por exemplo em 25%, do que para o transporte de um líquido puro.

[005] Em muitas aplicações em que uma mistura muItifásica é transportada, por exemplo, na área de produção conjunta de óleo e gás natural, fluxos de tampão podem ocorrer, de modo que um fluido com quase 100% de conteúdo líquido tem que ser bombeado por um curto período de tempo. No entanto, uma vez que o desenvolvimento adicional acima mencionado apenas reduz a potência de acionamento necessária em altos teores de gás, há de fato uma redução perceptível nos custos de energia em tais aplicações. No entanto, o motor assíncrono deve ser projetado de forma que a bomba helicoidal forneça potência suficiente para o transporte de um líquido puro. Portanto, reduzir a potência de acionamento necessária apenas ao transportar fluidos com alto teor de gás não é suficiente na maioria das aplicações, a fim de ser capaz de dimensionar o acionamento da bomba helicoidal menor e, assim, diminuir os custos de aquisição da bomba helicoidal.

[006] A presente invenção tem, portanto, como objetivo reduzir os custos e o esforço técnico para o fornecimento de uma bomba helicoidal.

[007] O objetivo é alcançado por um processo para transportar um fluido através de uma bomba helicoidal, pelo menos, um fuso de acionamento da bomba helicoidal sendo acionado por um motor assíncrono, no qual - o motor assíncrono é operado em uma primeira frequência de ponto de ajuste, no qual uma mistura gás-líquido sendo transportada como o fluido, - uma variável medida que é dependente de uma fração líquida do fluido é detectada, e - após uma condição de mu dança de frequência dependente da variável medida ter sido cumprida, o motor assíncrono é operado com uma segunda frequência de ponto de ajuste que é reduzida em comparação com a primeira frequência de ponto de ajuste.

[008] Como será explicado em mais detalhes posteriormente, uma redução na potência de acionamento necessária para fornecer fluidos com um alto teor de gás em comparação com a potência de acionamento necessária para fornecer líquidos puros pode ser alcançada, em particular em velocidades relativamente altas da bomba helicoidal. A fim de atingir velocidades suficientemente altas com bombas relativamente pequenas, é vantajoso operar o motor assíncrono na chamada faixa de enfraquecimento de campo, em que uma tensão máxima que é usada para energizar os enrolamentos do motor assíncrono não é suficiente devido à indutância das bobinas e a frequência usada, a fim de atingir as correntes máximas e, portanto, as intensidades de campo máximas no motor assíncrono. Isto é usado no processo de acordo com a invenção em que quando a condição de mu dança de frequência é satisfeita, a frequência de ponto de ajuste é diminuída de modo que nenhum ou pelo menos resultados de enfraquecimento de campo e, portanto, um torque mais alto pode ser fornecido com a mesma potência. O motor assíncrono pode, assim, ser dimensionado de tal forma que forneça um torque suficientemente alto na primeira frequência de ponto de ajuste para transportar um fluido com um alto teor de gás de, por exemplo, pelo menos 90% ou um teor de líquido correspondente de um máximo de 10%. Se for determinado com base na variável medida que o teor de líquido do fluido é muito alto, a frequência do ponto de ajuste pode ser reduzida devido ao cumprimento da condição de mudança de frequência, pelo que um torque suficientemente alto pode ser fornecido para também fornecer um fluido com um conteúdo líquido mais alto, por exemplo, um suporte líquido puro, financeiramente. O motor assíncrono e/ou a sua alimentação podem assim ser dimensionados menores, com essencialmente a mesma taxa de entrega, do que seria possível sem a redução da frequência nominal de acordo com a presente invenção.

[009] A respectiva frequência de ponto de ajuste pode ser disponibilizada para um controle de motor ou um conversor de frequência que energiza o motor assíncrono. A frequência nominal pode especificar a velocidade nominal do motor assíncrono dependendo do número de pares de polos do motor assíncrono. A fim de realmente atingir a velocidade alvo, apesar do deslize que ocorre em motores assíncronos, a frequência da corrente alternada fornecida ao motor assíncrono pode estar acima da frequência alvo, por exemplo, devido a um feedback de velocidade ou um deslocamento predeterminado. Alternativamente, a frequência do ponto de ajuste também pode ser usada diretamente como a frequência da corrente alternada fornecida ao motor assíncrono, de modo que a velocidade realmente alcançada do motor assíncrono seja um pouco menor do que a velocidade do ponto de ajuste devido ao deslize.

[0010] Em comparação com um processo alternativo para transportar um fluido, no qual a operação com a segunda frequência de ponto de ajuste inferior ocorreria geralmente independentemente da variável medida ou de uma fração de líquido, o processo de acordo com a invenção atinge várias vantagens. Por um lado, enquanto a condição de mu dança de frequência não for atendida, o uso da primeira frequência de ponto de ajuste resulta em uma velocidade mais alta do motor assíncrono e, portanto, também do fuso de acionamento em comparação com a operação na segunda frequência de ponto de ajuste e, portanto, uma taxa de entrega mais alta da bomba helicoidal com, de outra forma, o mesmo projeto. Isto é particularmente vantajoso se a condição de mudança de frequência for satisfeita apenas por uma fração do tempo de operação, uma vez que, neste caso, o processo de acordo com a presente invenção atinge aproximadamente a mesma taxa de entrega que com o uso contínuo da primeira frequência de ponto de ajuste e um design adaptado correspondentemente do motor assíncrono. Por exemplo, em aplicações em que tampões de líquido são apenas raramente ou por curtos períodos de tempo e de outra forma uma alta proporção de gás está presente, o processo de acordo com a invenção atinge quase a mesma taxa de entrega que seria alcançada por um sistema assíncrono correspondentemente maior motor, que é sempre operado na primeira frequência do ponto de ajuste.

[0011] Como já explicado, o uso de uma velocidade relativamente alta permite uma redução particularmente significativa na potência de acionamento necessária ao transportar um fluido com uma alta proporção de gás em comparação com o transporte de líquidos puros. Uma redução permanente da frequência nominal usada e, portanto, da velocidade seria, portanto, desvantajosa em relação à potência necessária, se fluidos com uma proporção muito pequena de líquido forem transportados durante uma grande parte do tempo de operação.

[0012] No processo, de acordo com a presente invenção, para além das fases de arranque e paragem, a frequência nominal pode ser reduzida em comparação com a primeira frequência nominal, em particular exclusivamente quando ou após a condição de mu dança de frequência ter sido satisfeita. A detecção da variável medida e a verificação da condição de mudança de frequência são preferencialmente realizadas repetidamente, em particular periodicamente. Em particular, mesmo após a mu dança para o segundo ponto de ajuste de frequência ou após a condição de mu dança de frequência ter sido atendida, a variável medida pode continuar a ser monitorada e uma outra condição de mu dança de frequência pode ser avaliada, quando ou após o seu cumprimento, ocorre uma mu dança de volta para o a primeira frequência do ponto de ajuste.

[0013] Em outras palavras, um dispositivo de controle pode operar o motor assíncrono na primeira frequência de ponto de ajuste em um primeiro modo de operação e na segunda frequência de ponto de ajuste em um segundo modo de operação, alternando entre os modos de operação em função da variável medida, isto é, em particular quando a condição de mu dança de frequência ou as outras condições de mu dança de frequência forem atendidas.

[0014] A corrente alternada usada para operar o motor assíncrono pode ser, em particular, uma corrente trifásica ou uma corrente alternada trifásica com um deslocamento de fase de, em particular, 120° entre as fases. Os diferentes polos do motor assíncrono são energizados pelas diferentes fases da corrente alternada multifásica.

[0015] A variável medida pode se relacionar a um torque aplicado pela máquina assíncrona ou a uma intensidade de corrente de uma corrente alternada fornecida à máquina assíncrona ou a uma velocidade da máquina assíncrona. Com uma proporção maior de líquido no fluido transportado, a rotação do fuso de acionamento e, portanto, do motor assíncrono neutraliza um maior torque de frenagem. Isso inicialmente leva a uma frenagem do fuso de acionamento e, portanto, do motor assíncrono, o que pode ser detectado monitorando a velocidade.

[0016] Ao mesmo tempo, essa redução na velocidade leva a um maior deslize na máquina assíncrona. Uma vez que as máquinas assíncronas são normalmente operadas acima do ponto de inflexão, tal aumento no deslize leva a um aumento no torque da máquina assíncrona e, portanto, também a uma amperagem mais alta da corrente alternada, em particular a uma corrente ativa mais alta. O torque aplicado pode ser detectado, por exemplo, por meio de um sensor de torque. A intensidade da corrente ou a intensidade de uma corrente ativa pode ser detectada por um sensor de corrente. Em particular, pode ser feito uso do fato de que os conversores de frequência, por exemplo, conversores de tensão ou potência, muitas vezes já fornecem informações relativas à intensidade da corrente, por exemplo, uma tensão proporcional à corrente ativa, em uma saída separada, com a qual a variável medida pode ser gravada, por exemplo, digitalizando tal saída.

[0017] Além ou como alternativa à detecção indireta acima mencionada do conteúdo de líquido por meio de variáveis medidas que dependem dele e se relacionam com os parâmetros da máquina assíncrona, pelo menos, um parâmetro de fluido também pode ser registrado e avaliado diretamente como o medido variável, por exemplo, uma condutividade elétrica, uma condutividade térmica, uma condutividade térmica ou uma densidade dos fluidos bombeados.

[0018] As abordagens para a detecção de variáveis de fluido correspondentes são conhecidas em princípio na técnica anterior e podem ser usadas no processo de acordo com a invenção para determinar a fração de líquido ou para ser avaliada como uma variável medida dentro da estrutura da condição de mu dança de frequência.

[0019] A mudança da frequência do primeiro ponto de ajuste para a frequência do segundo ponto de ajuste pode ocorrer continuamente ou em vários estágios ao longo de um intervalo de tempo após a condição de mudança de frequência ter sido atendida. Adicionalmente ou alternativamente, a mudança do primeiro para o segundo ponto de ajuste de frequência pode ocorrer por meio de um circuito de controle que regula a variável medida para um valor predeterminado. Uma mu dança contínua ou pelo menos em vários estágios na frequência do ponto de ajuste evita mu danças repentinas no torque, que podem levar a fortes cargas mecânicas nos componentes da bomba helicoidal. Por exemplo, a frequência do ponto de ajuste pode ser especificada por processamento de sinal digital, por exemplo, por um microcontrolador, que altera a frequência do ponto de ajuste de uma maneira pseudocontínua, semelhante a uma rampa, quando a condição de mu dança de frequência é satisfeita.

[0020] Os reguladores convencionais, por exemplo, reguladores integrais ou reguladores integrais proporcionais, podem ser usados como o circuito de controle para regular a frequência do ponto de ajuste como uma variável manipulada. Se a malha de controle correspondente for projetada de tal forma que a primeira frequência do ponto de ajuste não possa ser excedida, ou seja, o controle saturar na primeira frequência do ponto de ajuste, o cumprimento da condição de mu dança de frequência corresponde a um estado do controlador no qual a frequência do primeiro ponto de ajuste é alcançada e o comportamento de controle, portanto, não é saturado. O uso de uma malha de controle torna possível, em particular, regular uma frequência de ponto de ajuste adequada dependendo da proporção real de líquido ou seu efeito no torque necessário aplicado para manter uma velocidade.

[0021] A primeira frequência de ponto de ajuste pode ser pelo menos 10% ou, pelo menos, 20% maior do que a frequência de canto da máquina assíncrona na qual a faixa de enfraquecimento de campo começa em uma dada tensão máxima de operação. Além disso, ou como alternativa, a primeira frequência do ponto de ajuste pode ser, no máximo, 30% ou, no máximo, 40% maior do que a frequência base. A primeira frequência de ponto de ajuste é usada em particular na operação normal da bomba helicoidal. Conforme explicado no início, pode ser vantajoso, em particular para o bombeamento de fluidos com uma baixa proporção de líquido e, portanto, com uma alta proporção de gás, usar velocidades relativamente altas e, assim, operar a máquina assíncrona na faixa de enfraquecimento de campo, ou seja, acima da frequência de canto, também conhecida como ponto de tipo. No entanto, o torque obtido é aproximadamente proporcional ao quadrado do quociente da frequência de canto e a frequência do ponto de ajuste, de modo que se a frequência de corte for excedida demais pela primeira frequência do ponto de ajuste, resultarão em torques muito baixos. Os limites dados acima para a primeira frequência do ponto de ajuste provaram ser vantajosos.

[0022] Além disso, ou como alternativa, a segunda frequência de ponto de ajuste pode ser maior ou igual à frequência de canto. Esta escolha da segunda frequência do ponto de ajuste é vantajosa porque se a frequência do ponto de ajuste for reduzida abaixo da frequência de base, as tensões fornecidas ao motor assíncrono devem ser reduzidas a fim de evitar correntes excessivas e, portanto, danos potenciais ao motor assíncrono. No entanto, isso normalmente resulta em um torque constante abaixo da frequência de canto, de modo que uma redução adicional da frequência de ponto de ajuste abaixo da frequência de canto não traria nenhuma vantagem adicional e, ao mesmo tempo, reduziria a taxa de entrega da bomba helicoidal.

[0023] A frequência de canto ou o tipo de ponto pode corresponder à frequência da rede de 50 Hz ou 60 Hz, de modo que, por exemplo, com dois pares de piscinas em uma operação de rede, resultaria uma velocidade síncrona de 1.500 rpm ou 1.800 rpm. O ponto de operação ou a primeira frequência do ponto de ajuste pode então ser selecionado como 70 Hz, por exemplo, de modo que uma velocidade síncrona de 2100 rpm resulte em operação normal, ou seja, quando a proporção de líquido não for muito alta.

[0024] No processo, de acordo com a presente invenção, pode ser usada uma bomba helicoidal que tem um alojamento que forma, pelo menos, uma entrada de fluido e uma saída de fluido e na qual, pelo menos, um fuso de acionamento e, pelo menos, um fuso em execução da bomba helicoidal que são recebidos rotativamente acoplados a ele, os quais em cada posição de rotação do fuso de acionamento são acomodados delimitando o alojamento de várias câmaras de bomba, o fuso de acionamento sendo girado pela máquina assíncrona em uma direção de acionamento, no qual uma respectiva das câmaras da bomba inicialmente aberta para a respectiva entrada de fluido é fechada, a câmara de bomba fechada resultante é movida de modo axial em direção à saída de fluido e lá quando um ângulo de rotação de abertura é alcançado para a saída de fluido é aberta, no qual o fuso de acionamento é acionado, pelo menos, antes que a condição de mu dança de frequência seja satisfeita de tal forma que com uma proporção de líquido abaixo de um valor limite para uma determinada geometria de bomba da bomba helicoidal a pressão na respectiva câmara da bomba antes e/ou quando o ângulo de abertura de rotação é atingido em comparação com a pressão de sucção da bomba helicoidal, que está presente na área da respectiva entrada de fluido, por, no máximo 20% ou, no máximo, 10% de uma pressão diferencial entre a pressão de sucção e a pressão na área de saída do fluido é aumentada. Isso pode, por exemplo, aplicar-se até um valor limite para o conteúdo líquido de 1% ou 3% ou 5% ou 10% ou 15% ou até um valor limite entre os valores especificados.

[0025] Foi reconhecido que pela adaptação adequada da geometria da bomba e/ou da velocidade da bomba, um refluxo de fluido através das fendas restantes entre as câmaras da bomba pode ser reduzido a tal ponto que a maior parte do au mento de pressão gerado pela bomba helicoidal ocorre somente após a respectiva câmara da bomba ter sido aberta e ocorre em direção à saída do fluido. Em caso de uma velocidade suficiente ou geometria de bomba adequada pode, pelo menos, aproximadamente ser presumido que o líquido já na área da saída de fluido essencialmente não flui para a câmara da bomba de abertura devido à sua inércia, mas pode, em vez disso, ser visto aproximadamente como uma parede rígida contra a qual a mistura gás-líquido é comprimida. Contanto que o fluido na câmara de abertura tenha uma alta proporção de gás, um nível igualmente bom de eficiência é alcançado com compressores de gás que transportam gás contra uma parede rígida do alojamento. Em contraste com esses compressores de gás, no entanto, também podem ser transportados os fluidos com uma proporção muito alta de líquido ou líquidos puros.

[0026] Antes que o ângulo de abertura de rotação seja alcançado, a respectiva câmara da bomba é vedada da mesma forma da entrada do fluido ou da câmara da bomba adjacente na direção da entrada do fluido e na direção da saída do fluido, além dos desvios devido às tolerâncias. Uma troca de fluido em ambas as direções é, portanto, essencialmente possível apenas através dos intervalos radiais e axiais da bomba. A abertura da câmara da bomba em direção à saída de fluido quando o ângulo de rotação de abertura é atingido resulta do fato de que a passagem do respectivo fuso que forma a câmara da bomba ou a parede que delimita a respectiva passagem em direção à saída de fluido termina em uma determinada posição angular que depende do ângulo de rotação do fuso. Como consequência, a partir de um determinado ângulo crítico, existe um vão no sentido circunferencial entre esta parede e outro fuso, que delimita a câmara da bomba. A câmara da bomba é aberta para a saída de fluido através desta fenda na direção circunferencial. O ângulo de rotação de abertura pode, assim, ser definido como aquele ângulo a partir do qual, além das folgas axiais ou radiais, uma folga resulta na direção circunferencial. Alternativamente, o ângulo de rotação de abertura pode ser definido através da seção transversal de fluxo que permite a troca de fluido entre a câmara da bomba e a saída de fluido. Se esta seção transversal do fluxo for aumentada em 50% ou 100% ou 200% em relação à câmara fechada da bomba, atingir este limite pode ser definido como atingir o ângulo de rotação de abertura.

[0027] A bomba helicoidal utilizada pode ser de fluxo simples ou duplo, ou seja, ter uma ou duas entradas de fluido opostas no sentido axial. A bomba helicoidal pode ter dois, três ou mais fusos. Os fusos individuais podem, por exemplo, ter duas roscas. Porém, fusos individuais ou todos os fusos também podem ser de uma ou três roscas ou ainda ter mais roscas.

[0028] Os perfis de parafuso do respectivo fuso de acionamento e fuso de funcionamento podem ser selecionados de tal forma que o valor médio do número de câmaras de bomba por fuso de acionamento e fuso de funcionamento, que estão fechados tanto para a entrada de fluido quanto para a saída de fluido seja, no máximo, 1,5 em um ângulo de rotação do fuso de acionamento de 360°. Se, por exemplo, exatamente um fuso de acionamento e exatamente um fuso em funcionamento são usados, no máximo, três câmaras da bomba podem ser completamente fechadas em média. O valor médio pode ser determinado, por exemplo, integrando o número de câmaras fechadas para um respectivo ângulo de rotação do fuso de acionamento sobre o ângulo de 360° e, em seguida, dividindo o resultado por 360 °. Em velocidade constante, isso corresponde a uma integração do número de câmaras de bomba fechadas simultaneamente ao longo de um período de rotação do fuso de acionamento e uma divisão pelo período de rotação.

[0029] Embora o uso de um número relativamente grande de câmaras de bomba consecutivas de modo axial seja tipicamente desejado em bombas helicoidais para bombeamento de líquidos, foi reconhecido dentro do escopo da presente invenção que o uso de um número relativamente pequeno de câmaras fechadas ao mesmo tempo com uma redução o comprimento do perfil do parafuso resulta em um volume maior para as câmaras individuais da bomba. A mesma quantidade de líquido fluindo de volta através das fendas da bomba, portanto, leva a uma mu dança relativa menor no volume restante para a porção de gás, o que resulta em uma compressão de gás mais baixa e, portanto, um aumento de pressão mais baixo antes que a câmara da bomba seja aberta para a saída de fluido.

[0030] A geometria da bomba helicoidal usada e a velocidade alvo na primeira frequência alvo podem ser selecionadas de modo que a velocidade periférica no diâmetro externo do perfil do fuso de acionamento ou, pelo menos, um dos fusos de acionamento e/ou fusos em funcionamento ou em pelo menos um dos fusos em movimento é de, pelo menos, 15m/s. Isso pode se aplicar em particular a todos os fusos de acionamento e em funcionamento. A velocidade periférica pode ser calculada como o produto do diâmetro externo do perfil, a velocidade alvo e Pi. A velocidade alvo pode ser proporcional à frequência alvo, sendo o fator de proporcionalidade predeterminado pelo número de pares de polos da máquina assíncrona. Assim, a condição especificada pode ser alcançada em particular ao usar altas velocidades ou diâmetros externos de perfil grande. Desta forma, a contribuição do líquido que flui de volta através dos intervalos para a compressão do gás pode ser reduzida e um maior grau de eficiência pode ser alcançado com altas proporções de gás.

[0031] Adicionalmente ou alternativamente, a geometria da bomba e a velocidade alvo na primeira frequência alvo podem ser selecionadas de modo que a velocidade axial da respectiva câmara da bomba durante o movimento axial em direção à saída de fluido seja de, pelo menos, 4 m / s. A velocidade axial depende do passo da engrenagem ou das engrenagens do respectivo fuso e da velocidade. Em outras palavras, altas velocidades axiais podem ser alcançadas por meio de altas velocidades e/ou gradientes elevados ou câmaras de bomba relativamente longas. Todos esses fatores levam a uma redução da influência do refluxo do líquido sobre a pressão na câmara da bomba e, portanto, ao ganho de eficiência explicado acima.

[0032] Além do processo de acordo com a presente invenção, a mesma refere-se a uma bomba helicoidal para transportar um fluido, que tem um alojamento no qual são acomodados, pelo menos, um fuso de acionamento e, pelo menos, um fuso móvel da bomba helicoidal que está rotativamente acoplado a ela, um motor assíncrono para acionar o fuso de acionamento e um dispositivo de controle para energizar o motor assíncrono, no qual o dispositivo de controle é configurado para realizar o processo de acordo com a presente invenção. Em particular, o dispositivo de controle opera o motor assíncrono na primeira frequência de ponto de ajuste em um primeiro estado operacional e na segunda frequência de ponto de ajuste em um segundo estado de operação. O dispositivo de controle pode detectar a variável medida por meio de sensores internos ou externos, que já foram explicados acima, e pode ser operado no primeiro ou segundo modo de operação em função da variável medida. Em particular, uma mudança para o segundo modo de operação pode ocorrer quando ou depois que a condição de mu dança de frequência que depende da variável medida foi satisfeita.

[0033] A bomba de fuso helicoidal de acordo com a presente invenção pode ser desenvolvida adicionalmente com as características explicadas para o processo de acordo com a invenção com as vantagens ali mencionadas, e vice-versa.

[0034] Em particular, o compartimento pode formar, pelo menos, uma entrada de fluido e uma saída de fluido, o fuso de acionamento e o fuso em execução juntamente com o compartimento delimitando uma pluralidade de câmaras de bomba em cada posição de rotação do fuso de acionamento, a máquina assíncrona sendo configurada para girar o fuso de acionamento em uma direção de acionamento, no qual inicialmente uma das respectivas câmaras da bomba aberta é fechada para a respectiva entrada de fluido, a resultante câmara fechada da bomba é movida de modo axial em direção à entrada de fluido e ali é aberta quando um ângulo de rotação de abertura é alcançado em direção à saída de fluido, no qual os perfis de fuso do respectivo fuso de acionamento e fuso de funcionamento sendo selecionados de modo que o valor médio do número de câmaras de bomba por fuso de acionamento e fuso de funcionamento, que estão fechadas tanto para a entrada de fluido quanto para a saída de fluido, em um o ângulo de rotação do fuso de acionamento de 360 ° é de, no máximo, 1,5.

[0035] Na bomba de fuso helicoidal de acordo com a presente invenção, por um lado, o diâmetro interno do perfil de parafuso do fuso de acionamento ou, pelo menos, um dos fusos de acionamento e/ou o fuso de funcionamento ou, pelo menos, um dos fusos de funcionamento pode ser inferior de 0,7 vezes o diâmetro externo do respectivo perfil de parafuso e/ou por outro lado a fenda circunferencial média entre a borda externa do perfil de parafuso do fuso de acionamento ou pelo menos um dos fusos de acionamento e/ou o fuso de funcionamento ou pelo menos um dos fusos em execução e o alojamento pode ser inferior a 0,002 vezes o diâmetro externo do respectivo perfil de parafuso. Devido a uma diferença relativamente grande entre o diâmetro interno e externo, um grande volume da câmara da bomba pode ser alcançado, pelo que a mesma quantidade de líquido de refluxo leva a um aumento de pressão mais baixo na câmara da bomba e, portanto, as saídas mais baixas são necessárias com altas proporções de gás em fluido. Intervalos relativamente estreitos podem, adicional ou alternativamente, limitar a quantidade de fluido fluindo de volta e, assim, também contribuir para a alta eficiência no transporte de fluido com um alto teor de gás. Em particular, o valor médio da largura da fenda circunferencial ao longo do comprimento da fenda circunferencial pode ser considerado como a fenda circunferencial média. Além disso, uma média sobre uma rotação do fuso de acionamento de 360 ° pode ocorrer a fim de levar em consideração as variações na fenda circunferencial com a rotação do fuso.

[0036] Outras vantagens e pormenores da presente invenção emergem das modalidades exemplares abaixo descritas e dos desenhos associados. Aqui apresentamos esquematicamente:

[0037] Figura 1 apresenta uma configuração de uma bomba helicoidal de acordo com a presente invenção:

[0038] Figura 2 apresenta potências e torques dependentes da frequência alvo para dois motores assíncronos,

[0039] Figura 3 apresenta um fluxograma de uma configuração exemplar do processo de acordo com a presente invenção, e

[0040] Figuras 4 e 5 apresentam vistas detalhadas da bomba helicoidal apresentada na figura 1.

[0041] A figura 1 apresenta esquematicamente uma bomba helicoidal 1 para transportar um fluido 45 de uma entrada de fluido 3 para uma saída de fluido 4. Para o transporte do fluido 45, estão dispostos no alojamento 2 da bomba helicoidal 1 um fuso de acionamento 5 acionado pelo motor assíncrono 10 e um fuso 5 de acionamento com isso por meio de um fuso 6 em movimento acoplado a uma engrenagem 26. Por razões de clareza, é apresentada uma bomba helicoidal relativamente simples 1, que é de fluxo único, isto é, tem apenas uma entrada de fluido 3, e na qual apenas um fuso de acionamento 6 é usado. No entanto, as seguintes explicações também podem ser aplicadas a bombas helicoidais de fluxo múltiplo ou bombas helicoidais com mais de dois fusos, por exemplo, com vários fusos em movimento ou mesmo com vários fusos de acionamento.

[0042] Em bombas helicoidais convencionais, como já foi explicado na parte geral da descrição, pelo menos, aproximadamente o mesmo torque e, portanto, também a mesma potência do motor assíncrono 10 é necessário para transportar líquidos e gases. A relação entre o torque 31 ou a potência 32 e a velocidade de rotação para tal projeto convencional de uma bomba helicoidal é apresentada na figura 2. Ali, o eixo X apresenta a velocidade em rotações por minuto (rpm), o eixo Y esquerdo 28 o torque em metros de Newton (Nm) e o eixo Y direito 29 a potência em quilowatts (kW).

[0043] No decurso do desenvolvimento posterior das bombas correspondentes, verificou-se que, por seleção adequada da geometria da bomba e da velocidade da bomba helicoidal 1, como será explicado posteriormente com referência às figuras 4 e 5, pode ser alcançado que quando um fluido 45 com um alto teor de gás e, portanto, com um baixo teor de líquido é transportado, são necessários torques significativamente mais baixos. Um motor assíncrono de tamanho menor 10 pode, assim, ser usado para transportar um fluido 45 com um alto teor de gás. Além disso, para este motor assíncrono de menor tamanho 10, também, a relação entre a velocidade traçada no eixo X 27 e o torque 34 alcançado ou a potência necessária 35 é traçada na figura 2. As velocidades representadas na figura 2 são velocidades alvo de cada uma. Além disso, a velocidade alvo alcançada em uma respectiva frequência alvo 37, 38 é marcada na figura 2. Se, por exemplo, uma máquina assíncrona 10 com dois pares de polos for usada, um primeiro valor nominal de frequência 37 de 70 Hz corresponde a um valor nominal de velocidade de 2100 rpm.

[0044] Se a bomba helicoidal 1 for agora projetada, por exemplo, para uma velocidade alvo de 2100 rpm e, portanto, para uma taxa de entrega correspondente, presume-se aqui que o fluido com um alto teor de gás é transportado, o resultado é que ao invés do torque necessário 30, que seria necessário para o transporte de líquido, seria necessário um torque 33. De modo correspondente, uma potência inferior da máquina assíncrona 10 também é necessária, sendo possível atingir diferenças de potência 36 de até 25% da potência 32 com transporte de líquido puro, dependendo da geometria, velocidade e proporção do líquido.

[0045] Ao transportar misturas multifásicas, normalmente não se pode presumir uma mistura homogênea, de modo que a bomba helicoidal 1 deve ser projetada de tal forma que possa, pelo menos temporariamente, transportar um fluido 45 com um conteúdo líquido de até 100%. No caso mais simples, seria possível projetar a máquina assíncrona 10 de tal forma que, na primeira frequência de ponto de ajuste 37 usada, ela pudesse fornecer um torque suficientemente alto 30 para também ser capaz de transportar líquidos puros. A possibilidade de transportar um fluido 45 com um alto teor de gás com menor potência, neste caso, reduziria a necessidade de energia e, portanto, os custos operacionais da bomba helicoidal 1, mas o esforço técnico e os custos de aquisição permanecem inalterados, uma vez que o motor assíncrono 10 continua a ser dimensionado do mesmo modo, como para uma bomba helicoidal que é usada para o transporte puro de líquidos.

[0046] A fim de também permitir que um motor assíncrono menor 10 seja usado, na bomba helicoidal 1 é utilizado um dispositivo de controle 19 para fornecer corrente alternada 42 para máquina assíncrona 10, que implementa o processo de controle explicado abaixo com referência à figura 3.

[0047] Deste modo, na etapa S1 o motor assíncrono 10 é inicialmente operado com uma primeira frequência de ponto de ajuste 37. No contexto da explicação do processo, presume-se que inicialmente é transportada uma mistura gás-líquido com um teor de gás relativamente alto, de modo que o torque 33 alcançado seja suficiente para manter a velocidade desejada.

[0048] Para fornecer a tensão alternada 42, por exemplo, uma corrente alternada fornecida 43, em particular uma corrente trifásica, pode primeiro ser retificada por um retificador 20 a fim de fornecer uma corrente contínua 44, que é então convertida por um inversor 21 em a corrente alternada 42, em particular também em uma corrente trifásica. O inversor 21 pode, por exemplo, usar modulação de largura de pulso para fornecer uma tensão alternada 42 ao longo de uma faixa de frequência adicional de frequências de ponto de ajuste e também variar a amplitude de tensão. O procedimento na etapa S1 corresponde, portanto, ao procedimento usual para fornecer corrente alternada para um motor assíncrono assim que uma frequência de ponto de ajuste que se desvia da tensão da rede for desejada.

[0049] Na etapa S2, um elemento de medição e controle 22 detecta uma variável medida 46 que depende de um conteúdo líquido do fluido. Se a proporção de líquido no fluido 45 aumenta, isso leva a um torque de frenagem mais forte nos fusos de acionamento e em funcionamento 5, 6 e, portanto, na máquina assíncrona 10, deste modo, em resultado da qual a velocidade da máquina assíncrona 10 é reduzida. Isso, por sua vez, leva a u m deslize maior e, portanto, pelo menos, enquanto o ponto de inflexão da máquina assíncrona ainda não foi alcançado, a um torque mais alto fornecido pela máquina assíncrona 10 e intensidades de corrente mais altas da corrente alternada fornecida à máquina assíncrona 10.

[0050] Uma possibilidade simples de adquirir uma variável medida adequada é, portanto, um sensor de corrente 23 que mede uma intensidade de corrente da corrente alternada 42. Isso é apresentado na figura 1 como um componente separado para ilustração clara. Em muitos casos, o inversor 21 ou geralmente o conversor de frequência que fornece a corrente alternada 42 pode, no entanto, já pode fornecer um sinal de saída, em particular uma tensão, que é proporcional à intensidade da corrente, de modo que a variável medida possa ser registrada, por exemplo, por conversão analógico-digital desta tensão.

[0051] De modo alternativo, uma velocidade ou torque também pode ser detectado como uma variável medida por meio de um sensor 24 localizado na área do eixo de transmissão, ou um valor medido de um sensor de fluido 25 que, por exemplo, mede uma condutividade elétrica ou uma condutividade térmica do fluido 45.

[0052] Na etapa S3, é avaliada uma condição de mu dança de frequência 47, que depende da variável medida 46. A condição de mudança de frequência pode ser satisfeita, por exemplo, quando a variável medida excede ou cai abaixo de um valor limite predeterminado. Por exemplo, a condição de mu dança de frequência 47 pode ser satisfeita se um torque aplicado pela máquina assíncrona ou uma intensidade de corrente da corrente alternada fornecida à máquina assíncrona exceder um valor limite ou se uma velocidade real da máquina assíncrona cair abaixo de um valor limite. Se a condição de mudança de frequência 47 não for atendida, o processo pode ser repetido a partir da etapa S1, em que, em particular, a detecção da variável medida e a verificação da condição de mu dança de frequência podem ser repetidas periodicamente.

[0053] Após a condição de mu dança de frequência 47 ter sido atendida, no entanto, na etapa S4, o motor assíncrono 10 é operado com uma segunda frequência de ponto de ajuste 38 que é reduzida em comparação com a primeira frequência de ponto de ajuste 37. A mu dança na frequência do ponto de ajuste pode ocorrer em um intervalo de tempo 50 para evitar mu danças repentinas no torque. Como apresentado na figura 2, usando a segunda frequência de ponto de ajuste inferior 38, um torque 39 pode ser alcançado que, no exemplo apresentado, corresponde ao torque 30 que seria necessário para o transporte de fluido puro na velocidade originalmente usada de 2100 rpm. Por uma questão de simplicidade, presume-se aqui que o torque necessário para manter a rotação é independente da rotação. Em bombas helicoidais, as rotações que não são muito baixas, um torque mais baixo também é normalmente necessário para manter as rotações mais baixas, de modo que a segunda frequência de ponto de ajuste 38 também possa ser selecionada para ser ligeiramente mais alta do que é apresentado na figura 2.

[0054] O aumento de torque com base nas necessidades descrito é possível porque as frequências de primeiro e segundo ponto de ajuste 37, 38 estão na faixa de enfraquecimento de campo 40 da máquina assíncrona 10, isto é, em uma faixa na qual, devido a uma tensão operacional máxima limitada que pode ser fornecida pelo dispositivo de controle 19 ou a máquina assíncrona 10 pode ser fornecida, as correntes máximas e, portanto, não as intensidades de campo máximas não são mais alcançadas nas bobinas da máquina assíncrona 10. Para alcançar altas eficiências para o transporte de fluidos com um alto teor de gás, é vantajoso usar rotações relativamente altas do fuso de acionamento e fuso de funcionamento e, deste modo, da máquina assíncrona 10. A fim de obter simultaneamente uma bomba de pequeno porte, é tipicamente vantajoso em qualquer caso usar frequências de ponto de ajuste na faixa de enfraquecimento de campo 40, portanto, que está acima da frequência de canto 41 da máquina assíncrona 10, durante a operação normal de uma bomba helicoidal. No exemplo apresentado, uma primeira frequência de ponto de ajuste 37, que é aproximadamente 40% acima da frequência de canto 41, é usada para enfatizar mais claramente o efeito descrito. Em implementações reais do procedimento descrito, as primeiras frequências de ponto de ajuste 37, que estão 20-30% acima da frequência de canto 41, são normalmente convenientes, dependendo da aplicação específica.

[0055] A operação da máquina assíncrona 10 com corrente alternada 42 na segunda frequência de ponto de ajuste 38 e, portanto, a uma rotação mais baixa deve tipicamente ocorrer apenas temporariamente, por exemplo, enquanto um tampão de líquido está sendo transportado. Portanto, na etapa S5, uma variável medida 48 é novamente registrada, o que depende do conteúdo líquido do fluido. As mesmas variáveis que já foram explicadas para a variável medida 46 podem ser registradas neste caso.

[0056] Na etapa S6, uma condição de mu dança de frequência adicional 49 é avaliada, se for cumprida, ocorre uma mudança de volta para a primeira frequência de ponto de ajuste 37 e o processo, portanto, é continuado na etapa S1. Se a outra condição de mudança de frequência não for atendida, no entanto, o processo é repetido a partir da etapa S4.

[0057] O processo descrito também pode ser modificado usando, por exemplo, em vez da comparação do valor limite mencionado dentro da estrutura da condição de mudança de frequência, um circuito de controle 51 é usado como parte do elemento de medição e controle 22, que tenta regular a variável medida 46 para um valor predeterminado, com a frequência de ponto de ajuste 37, 38 serve como uma variável manipulada. Esta variável manipulada pode ser limitada de tal forma que a primeira frequência do ponto de ajuste não pode ser excedida, por exemplo, fornecendo um elemento de saturação. O não cumprimento da condição de mudança de frequência corresponde, neste caso, à saturação do circuito de controle 51. Enquanto a faixa de saturação do controle não for abandonada, a primeira frequência de ponto de ajuste é emitida como uma variável manipulada.

[0058] As figuras 4 e 5 apresentam várias vistas detalhadas de uma bomba helicoidal que, ao transportar um fluido que é uma mistura gás-líquido com um baixo teor de líquido, requer significativamente menos energia, por exemplo, 25% menos energia, do que quando transporta um líquido. Aqui, a figura 4 apresenta esquematicamente uma vista em perspectiva do fuso de acionamento 5 e do fuso de funcionamento 6 da bomba helicoidal 1, no qual, o alojamento não é apresentado por razões de clareza. A figura 4 ilustra, em particular, a forma dos perfis de parafuso do fuso de acionamento 5 e do fuso móvel 6 e a sua engrenagem. A figura 5 apresenta uma seção de extremidade na qual, em particular, a interação do fuso de acionamento 5 e do fuso de funcionamento 6 com o alojamento 2 pode ser vista a fim de formar várias câmaras de bomba separadas 7, 8, 9 que, por sua vez, são novamente identificadas na figura pois se estendem além do plano seccional apresentado na figura 2.

[0059] Como já foi discutido com referência à figura 1, o fuso de funcionamento 6 é acoplado de modo rotacional ao fuso de acionamento 5 por um dispositivo de acoplamento 26, sendo presumida uma proporção de 1: 1 no exemplo. Assim, quando o eixo de acionamento 5 é acionado pelo motor assíncrono 10 na direção de acionamento 11, o fuso em funcionamento 6 é girado com o sentido de rotação oposto 12 e a mesma rotação. A rotação é especificada pelo dispositivo de controle 19 pela seleção da frequência de ponto de ajuste 37, 38 explicada acima.

[0060] Em resultado da engrenagem entre os perfis de parafuso do fuso de acionamento 5 e do fuso em fu ncionamento 6, o fluido localizado no alojamento 2 é recebido em várias câmaras de bomba separadas 7, 8, 9. A separação ou fechamento das câmaras da bomba 7, 8, 9 não é completamente estanque devido à fenda radial 17 entre o alojamento 2 e o fuso de acionamento 5 ou fuso em funcionamento 6 e devido às fendas axiais restantes entre a engrenagem dos perfis de fuso, mas permite uma certa troca de fluido entre as câmaras da bomba 7, 8, 9, que também pode ser vista como um vazamento.

[0061] Na posição de rotação do fuso de acionamento 5 e do fuso de funcionamento 6 apresentado na figura 4, a câmara da bomba 7 é aberta para a entrada de fluido 3, uma vez que a extremidade livre 13 da parede 15 da rosca do fuso de acionamento 5 é direcionado para cima na figura 1, criando uma fenda permanece na direção circunferencial entre esta extremidade livre 13 e o fuso de funcionamento 6, através do qual o fluido pode fluir entre a câmara de bomba 7 e a entrada de fluido 3. De modo correspondente, a câmara de bomba 8 marcada na figura 4 por pontuação em sua superfície externa é aberta para a saída de fluido 4, uma vez que a extremidade livre 14 da parede 15 que a delimita é, por sua vez, espaçada do fuso de funcionamento 6 devido ao mecanismo de posição da rotação e, assim, forma uma fenda radial através da qual o fluido pode fluir. A câmara de bomba 9 é fechada tanto em relação à entrada de fluido 3 quanto em relação à saída de fluido 4.

[0062] Quando o fuso de acionamento 5 é acionado na direção de acionamento 11, a extremidade livre 13 da parede 15 é primeiro movida em direção ao fuso de funcionamento 6 e a câmara da bomba 7, que está inicialmente aberta, é assim fechada. Uma rotação adicional, então, leva ao deslocamento da câmara de bomba fechada em direção à saída de fluido 4. Quando um certo ângulo de rotação de abertura é alcançado, a câmara da bomba é então aberta em direção à saída de fluido 4, com uma rotação de 90° após atingir o ângulo de rotação de abertura resultando no arranjo conforme apresentado na figura 1 com uma certa largura entre a extremidade livre 14 e o fuso de funcionamento 6.

[0063] Foi reconhecido que o consumo de energia ao bombear misturas de gás-líquido com um alto teor de gás pode ser significativamente reduzido quando for conseguido que uma compressão de gás durante o bombeamento não resulte principalmente pelo fato do fluido da saída de fluido ou das câmaras de bomba situadas em fluxo descendente flua de volta para câmaras fechadas e lá comprima o gás, mas ocorre a compressão do gás e, deste modo, também o aumento de pressão nas câmaras da bomba 7, 8, 9 ocorra essencialmente apenas após a respectiva câmara da bomba ter sido aberta para a saída de fluido 4. No exemplo apresentado, isso é conseguido, por um lado, selecionando uma geometria de bomba adequada e, por outro lado, usando uma rotação suficientemente alta. Deste modo é possível garantir antes que a pressão na respectiva câmara de bomba 7, 8, 9 ou quando o ângulo de rotação de abertura é alcançado em comparação com a pressão de sucção da bomba helicoidal 1, que está presente na área da entrada de fluido 3, apenas é aumentada uma pequena percentagem da pressão diferencial entre a pressão de sucção e a pressão na área da saída de fluido 4. Por exemplo, a pressão na câmara da bomba quando é aberta pode ser, no máximo, 10% ou, no máximo, 20% da pressão diferencial acima da pressão de sucção.

[0064] O comportamento descrito poderia, em princípio, ser alcançado simplesmente selecionando uma velocidade suficientemente alta, mesmo com geometrias de bomba convencionais, as altas velocidades exigidas em certas circunstâncias levando a altas cargas ou alto desgaste da bomba. Em vista disso, a bomba helicoidal 1 usa uma geometria de bomba especial em que o comportamento descrito pode ser alcançado mesmo em velocidades relativamente baixas, por exemplo, a 1000 rpm ou 1800 rpm. Em particular, em vez do uso usual de um grande número de câmaras de bomba seguindo umas às outras na direção axial, relativamente poucas câmaras de bomba ou rotações das roscas do fuso de acionamento 5 e do fuso de funcionamento 6 são usadas. Na posição de rotação apresentada na figura 4, exatamente apenas uma câmara de bomba 9 é fechada em relação à entrada de fluido 3 e também em relação à saída de fluido 4. Dependendo da configu ração geométrica específica das extremidades livres 13, 14 da parede 15, pode resultar um máximo de uma ou, no máximo, duas câmaras de bomba fechadas simultaneamente, independentemente do estado de rotação do fuso de acionamento 5 e do fuso de funcionamento 6.

[0065] Ao usar relativamente poucas câmaras de bomba uma após a outra na direção axial, é alcançado um volume relativamente grande das câmaras de bomba individuais, razão pela qual a mesma quantidade de líquido fluindo de volta através das fendas para a respectiva câmara de bomba tem uma influência menor na pressão na câmara da bomba. Para atingir um grande volume das câmaras da bomba 7 a 9, também é vantajoso que o diâmetro interno 16 do perfil do parafuso do fuso de acionamento e funcionamento 5, 6, como pode ser claramente visto em particular na figura 2, seja menor do que o diâmetro externo 18 do respectivo fuso.

[0066] Ao usar uma folga radial 17 suficientemente estreita entre o alojamento 2 e o respectivo diâmetro externo 18 do fuso de acionamento 5 ou do fuso de funcionamento 6, a quantidade de líquido que flui de volta para a respectiva câmara de bomba 7, 8, 9 também pode ser ainda mais reduzida. Por exemplo, a fenda radial 25 pode ser mais estreita do que dois milésimos do diâmetro externo 18.

[0067] Conforme explicado, a geometria da bomba e a própria bomba helicoidal 1 em uma velocidade suficientemente alta trabalham em conjunto para atingir os efeitos explicados acima. Com uma determinada geometria de bomba, a velocidade deve ser selecionada de modo que a velocidade axial do movimento das respectivas câmaras da bomba 7, 8, 9 em direção à saída de fluido 4 seja de, pelo menos, 4 m/s e/ou que a velocidade periférica no perfil externo 18 do fuso de acionamento 5 ou do fuso de funcionamento 6 seja de, pelo menos, 15 m/s.

Claims

Processo para transportar um fluido através de uma bomba helicoidal (1), caracterizado pelo fato de que pelo menos um fuso de acionamento (5) da bomba helicoidal (1) é acionado por um motor assíncrono (10), no qual:
- - o motor assíncrono (10) é operado em uma primeira frequência de ponto de ajuste (37), uma mistura gás-líquido transportada como o fluido (45),
- - uma variável medida (46) dependente de uma fração líquida do fluido (45) ser detectada, e
- - após uma condição de mu dança de frequência (47) dependente da variável medida (46) ter sido cumprida, o motor assíncrono (10) é operado com uma segunda frequência de ponto de ajuste (38) que é reduzida em comparação com a frequência de primeiro ponto de ajuste (37).
Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a variável medida (46) se refere a um torque aplicado pela máquina assíncrona (10) ou a uma intensidade de corrente de uma corrente alternada (42) fornecida à máquina assíncrona (10) ou a uma rotação de a máquina assíncrona (10).
Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a mudança da primeira frequência nominal (37) para a segunda frequência nominal (38) ocorre continuamente ou em vários estágios ao longo de um intervalo de tempo após a condição de mu dança de frequência (50) ter sido encontrado e / ou que a mudança da primeira para a segunda frequência de ponto de ajuste (37, 38) é realizada por um circuito de controle (51) que regula a variável medida (46) para um valor predeterminado.
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a primeira frequência de valor nominal (37) é de, pelo menos, 10% ou de, pelo menos, 20% maior do que a frequência de canto (41) da máquina assíncrona (10) na qual a faixa de enfraquecimento de campo (40) para uma determinada tensão operacional máxima começa, e / ou que a primeira frequência alvo (37) é de, no máximo, de 30% ou de, no máximo, de 40% maior do que a frequência de canto (41), e / ou que o segundo alvo frequência (38) é maior ou igual à frequência de canto (41).
Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que é usada uma bomba de fuso helicoidal (1) que apresenta um alojamento (2) que forma pelo menos uma entrada de fluido (3) e uma saída de fluido (4), e no qual acomodam, pelo menos, um fuso de acionamento (5) e, pelo menos, um fuso de funcionamento (6) da bomba helicoidal (1) que está acoplado a ela por rotação, os quais, juntamente com o alojamento (2), delimitam várias câmaras de bomba (7, 8, 9 ) em cada posição de rotação do fuso de acionamento (5), o fuso de acionamento (5) é girado pela máquina assíncrona em uma direção de acionamento (11), pelo qual, uma respectiva câmara da bomba (7, 8, 9) abre inicialmente à respectiva entrada de fluido (4) é fechada e a câmara de bomba fechada resultante (7, 8, 9) é fechada, de modo axial, na saída de fluido (4) e é aberta quando um ângulo de rotação de abertura é alcançado em direção à saída de fluido (4) , o fuso de acionamento (5), pelo menos, antes que a condição de mudança de frequência seja conduzida de tal forma que com um conteúdo de líquido abaixo de um valor limite para uma dada geometria de bomba helicoidal (1), a pressão na respectiva câmara da bomba (7, 8, 9) antes e/ou quando o ângulo de abertura de rotação é alcançado em comparação com a pressão de sucção da bomba helicoidal (1) que está presente na área da respectiva entrada de fluido (3) é aumentada em um máximo de 20% ou um máximo de 10% de uma pressão diferencial entre a pressão de sucção e a pressão na área da saída de fluido (4).
Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os perfis de parafuso do respectivo fuso de acionamento (5) e do fuso de funcionamento (6) são selecionados de modo que o valor médio do número de câmaras de bomba (7, 8, 9) por fuso de acionamento (5) e fuso de funcionamento (6), que estão fechados tanto para a entrada de fluido (3) quanto para a saída de fluido (4), é de, no máximo, 1,5 em um ângulo de rotação do fuso de acionamento (5) de 360°.
Processo, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que, por um lado, a geometria da bomba de fuso helicoidal (1) utilizada e a velocidade alvo na primeira frequência alvo (37) são selecionadas de modo que a velocidade periférica no diâmetro externo de perfil (18) do fuso de acionamento (5) ou de, pelo menos, um dos fusos de acionamento (5) e / ou o fuso de funcionamento (6) ou, pelo menos, um dos fusos de funcionamento (6) é de, pelo menos, 15 m/s e/ou que, por outro lado, a geometria da bomba e a velocidade alvo na primeira frequência alvo são selecionadas de modo que a velocidade axial da respectiva câmara da bomba (7, 8, 9) seja de pelo menos 4 m/s durante o movimento axial em direção à saída de fluido (4).
Bomba helicoidal para transportar um fluido, caracterizada pelo fato de que apresenta um alojamento (2) no qual, pelo menos, um fuso de acionamento (5) e, pelo menos, um fuso de funcionamento (6) da bomba helicoidal (1), que estão rotativamente acoplados a ela, são acomodados, um motor assíncrono (10) para acionar o fuso de acionamento (5) e um dispositivo de controle (19) para energizar o motor assíncrono (10), o dispositivo de controle (19) sendo configurado para realizar o processo, como definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.
Bomba helicoidal, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o alojamento (2) forma, pelo menos, uma entrada de fluido (3) e uma saída de fluido (4), no qual o fuso de acionamento (5) e o fuso de funcionamento (6), em conjunto com o alojamento (2), delimitam várias câmaras da bomba (7, 8, 9) em cada posição de rotação do fuso de acionamento (5), no qual a máquina assíncrona (10) que está configurada para girar o fuso de acionamento (5) em uma direção de acionamento (11), no qual uma das respectivas câmaras de bomba (7, 8, 9) inicialmente aberta para a respectiva entrada de fluido (3) é fechada, a câmara de bomba fechada resultante (7, 8, 9) é movida de modo axial em direção à saída de fluido (4) e lá, quando um ângulo de rotação de abertura é alcançado em direção à saída de fluido (4), no qual os perfis de parafuso do respectivo fuso de acionamento (5) e fuso de funcionamento (6) são selecionados de tal forma que, o valor médio do número de câmaras de bomba (7, 8,9) por fuso de acionamento (5) e fuso de funcionamento (6), que são ambos fechados em relação à entrada de fluido (3) quanto para a saída de fluido (4), é de, no máximo, 1,5 em um ângulo de rotação do fuso de acionamento (5) de 360°.
Bomba de fuso helicoidal, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que, por um lado, o diâmetro interno (16) do perfil do fuso de acionamento (5) ou, pelo menos, um dos fusos de acionamento (5) e/ou o fuso de funcionamento ( 6) ou, pelo menos, um dos fusos em funcionamento (6) seja 0,7 vezes menor o que o diâmetro externo (18) do respectivo perfil de parafuso e/ou que, por outro lado, a fenda circunferencial central (17) entre a borda externa do perfil do parafuso do fuso de acionamento (5) ou, pelo menos, um dos fusos de acionamento (5) e/ou do fuso de funcionamento (6) ou, pelo menos, um dos fusos de funcionamento (6) e o alojamento (2 ) seja inferior a 0,002 vezes o diâmetro externo (18) do respectivo perfil de parafuso.