CN103026075A - 用于控制转动速度受调节的低压离心式风机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制转动速度受调节的离心式风机的自动防失速的方法。本发明的本质在于通过工艺过程的自动系统来控制自动控制装置，在自动控制装置中，根据输入到离心式风机的马达中的电流、电压和频率来检测失速。

Description

用于控制转动速度受调节的低压离心式风机的方法
技术领域
本发明的目的是提供一种如在权利要求1的前序中所限定的用于控制转动速度受调节的低压离心式风机的自动防失速的方法。本发明还涉及根据权利要求7所述的自动控制装置。
背景技术
在本领域中已知了很多种压缩机和离心式风机，它们根据其不同应用而具有不同类型。尤其在工业上，离心式风机、压缩机和径流式风机被广泛应用以在管道中实现压差。对于所有离心式风机来说，通常已知的问题为失速。换言之，失速是所有离心式风机的一个特征化状况，在体积流率相对于叶轮的转动速度太小时发生失速。在这种情况中，流动与叶片之间的冲角变得如此不利，以使得流动脱离了叶片的表面。于是，在叶片流道中能够发生回流并且叶轮失去其增压能力。
以这种方式，产生周期性压力波动，所述周期性压力波动激发周围结构（尤其是管道）的自然频率。压力波动在管道和结构中产生疲劳载荷。另外，当叶轮经由损耗连续将热能赋予气体时，流动的温度可显著升高，但是有效流量可能非常小。
尤其在流动阻力发生极大改变的工艺过程中存在问题。当在这些类型的工艺过程中使用离心式风机产生低压时，必须以受控的方式通过将漏风赋予离心式风机来防止失速状况。
传统地，已经使用具有恒定转动速度的离心式风机。在这种情况下，利用自动漏风阀来防止失速，所述自动漏风阀受离心式风机的驱动马达的电流控制。在失速状况中，驱动马达的电流小于正常操作范围中的电流。电流也剧烈波动。可易于将离心式风机的控制逻辑编程以检测失速状况并且通过漏风来消除该失速状况。
另一个问题是在失速状况中低压也以快速周期波动，并且从工艺过程的角度来看这种情况是有害的。作为一种新技术，具有受调节的转动速度的装置已经被投放到低压离心式风机市场中，利用传统技术不能实施对离心式风机的失速控制。
发明内容
本发明的本质在于现在可更加精确地利用具有受调节的转动速度的装置，并且其自身基于现有技术。通过这种技术，获得一种解决方案，利用所述解决方案，可实现一种离心式风机，在该离心式风机中不会发生上述现有技术所存在的问题。另外，现在可显著提高离心式风机的不同可能效率，并且同时可优化整个设备的操作。
在根据本发明的解决方案中，现在更加有效地利用具有受调节的转动速度的离心式风机的优点。在本发明中，提出了一种用于失速控制的新解决方案，所述解决方案还使得能够防止转动速度受调节的离心式风机失速。另外，所述解决方案防止离心式风机终止于失速状况。
利用根据本发明的解决方案，可同时实现明显更通用并且有更多技术要求的应用。因此，避免了由现有技术所导致的问题。本发明的基本特征对防失速有显著影响，而且权利要求中限定的方法也对防失速有显著影响。根据本发明的解决方案具有许多重要优点。
如更加精确地限定的，本发明的特征在于各权利要求中所限定的内容。
在下文中，将参照附图来描述本发明，其中，附图示出了本发明的一个优选实施例。
具体实施方式
根据附图，本发明的本质在于通过试运转且利用测量仪器来确定当开始失速时并且更特别地当失速结束时在不同流量和对应于所述不同流量的转动速度之间的点。利用这些数据，在明显陷入失速时，可通过数学方法插入界限或范围。从作为漏风的实际吸入物的外侧或者可替代地从第二吸入物给予离心式风机更大流量来防止进入该界限或者进入该范围中。在已经超过可调节的数学安全界限之后给予额外流量，而在下降成低于第二数学界限之后减小额外流量。这些界限彼此保持一距离地相互跟随，所述距离通过可调节的滞后因子来设定。
利用变频器或者利用单独的测量设备来持续地测量离心式风机的转动速度。借助于输入到离心式风机的马达中的电流和电压以及借助于流动的温度和压力或者利用为其设计的单独的测量设备来计算空气/气体的流量。自动控制装置控制阀，该阀基于以上提及的所测得的数据和所计算出的失速界限来调节额外流量。
在调试每个离心式风机并且在其实际管道情况下，为每个离心式风机形成所计算出的失速曲线。以此种方式，寻找不同速度下的失速点，并且在摆脱失速之后测量电压和电流，同时检查是否可能停留在失速状况范围外。从最后的可能终点调节管道的流动阻力，以使得当确定所述点时包括了管的所有空气容积。根据这些点确定以下公式中的因子。在对曲线编程之后进行最终调节，然后改变二次关系式的最终变量，利用所述变量可升高或降低所述曲线。以此种方式，对于阀来说，可实现最精确的操作。
当接近失速点时打开阀，而当情况正常时关闭阀。根据电压、电流和频率来检测失速状况。在其间存在很小的差动间隙时，不实施任何操作。这防止对阀进行不必要的往复控制。
下面是最优选地实施本工艺过程的自动系统的编程：
对防失速阀的控制（HV14）
根据输入马达中的电流、电压和频率来检测离心式风机的失速状况。根据所计算出的结果，依据需要打开或关闭防失速阀。另外，在公式中考虑流动温度的影响。
示例：
在阀没有完全打开（100%）的情况下，
如果U·I·N(Tk/Tp)2/1000<0.0032·F2+0.1099·F+10.15，则打开阀，例如打开5%。
在阀没有完全关闭（0%）的情况下，
如果U·I·N2(Tk/Tp)2/1000>0.0032·F2+0.1099·F+10.15，则关闭阀，例如关闭5%。
例如以5秒的时间间隔或者以另一种可应用的时间重复该阀控制。
U=由变频器供给马达的供给电压[V]
I=由变频器供给马达的供给电流[A]
F=马达电流的供给频率[Hz]
N=滞后调节因子
Tk=测试条件下的温度[K]
Tp=进风的温度[K]
上述提出的模拟失速界限的公式是数学示例。代替所提出的二次关系式的是，本领域中已知的其它数学关系式当然也可用于模拟失速界限。在此所讨论的问题是适于所测得的多对点的数学图表，所述图表的形式根据不同情况而改变。因此，所提出的公式仅仅是一个示例。
对于本领域的技术人员显而易见的是，本发明并不局限于以上提出的实施例，而是本发明可在如下提出的权利要求的范围内改变。

Claims (12)

1.一种用于控制转动速度受调节的离心式风机的自动防失速的方法，其特征在于，通过工艺过程的自动系统来控制自动控制装置，在自动控制装置中，根据输入所述离心式风机的马达中的电流、电压和频率来检测失速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述方法中，所述自动控制装置控制阀，所述阀基于所测得的数据和所计算出的失速界限来调节额外流量。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述方法中，在已经超过能够调节的数学安全界限之后向转动速度受调节的离心式风机赋予额外流量，而在下降到低于第二数学安全界限之后减小所述额外流量。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，在所述方法中，优选地限定计算关系式以使得：
当U·I·N(Tk/Tp)2/1000<0.0032·F2+0.1099·F+10.15时，打开所述阀5%；或者当U·I·N2（Tk/Tp）2/1000>0.0032·F2+0.1099·F+10.15时，关闭所述阀5%。
5.根据权利要求1至4所述的方法，其特征在于，在所述方法中，周期性地控制所述阀，使得控制周期处于1秒至10秒的范围内，最优选地处于5秒的范围内。
6.根据权利要求1至5所述的方法，其特征在于，在所述方法中，通过试运转且通过测量来确定在不同流量与对应于所述不同流量的转动速度之间的点，在失速开始时以及特别地在所述失速结束时，在所述点处设定属性，借助于这些属性插入以上提及的界限和/或范围。
7.一种用于转动速度受调节的离心式风机的自动防失速的自动控制装置，其特征在于，所述自动控制装置被编程到工艺过程的自动系统中，在自动控制装置中，根据输入所述离心式风机的马达中的电流、电压和频率来检测失速。
8.根据权利要求7所述的自动控制装置，其特征在于，所述自动控制装置控制阀，所述阀基于所测得的数据和所计算出的失速界限来调节额外流量。
9.根据权利要求7或8所述的自动控制装置，其特征在于，在已经超过能够调节的数学安全界限之后向所述转动速度受调节的离心式风机赋予额外流量，而当下降到低于第二数学安全界限之后减小所述额外流量。
10.根据权利要求7至9所述的自动控制装置，其特征在于，计算关系式被限定成使得：
当U·I·N(Tk/Tp)2/1000<0.0032·F2+0.1099·F+10.15时，打开所述阀5%；或者当U·I·N2(Tk/Tp)2/1000>0.0032·F2+0.1099·F+10.15时，关闭所述阀5%。
11.根据权利要求7至10所述的自动控制装置，其特征在于，所述阀被周期性地控制，以使得控制周期处于1秒至10秒的范围内，最优选地处于5秒的范围内。
12.根据权利要求7至11所述的自动控制装置，其特征在于，通过试运转且通过测量来确定在不同流量与对应于所述不同流量的转动速度之间的点，在失速开始以及特别在失速结束时，在所述点处设定属性，借助于这些属性插入以上提及的界限和/或范围。
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