CN103119302A - 泵送系统以及控制它的方法 - Google Patents

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Abstract

一种泵送系统（1）包括泵（2），所述泵（2）具有电动机（4）和构造成控制所述电动机（4）的速度的控制单元（6）。所述控制单元（6）构造接收位置信息数据（8）和/或基于所接收的数据（24）处理位置信息数据（8）。所述控制单元（6）适于基于所接收的或者所处理的位置信息数据（8）控制所述泵（2）。

Description

泵送系统以及控制它的方法
技术领域
本发明概括地涉及一种用于对流体增压的泵送系统。更具体地，本发明涉及一种适于提供根据预定要求改变的压力和流量的泵送系统。
背景技术
泵送系统中泵的控制可以以几种方式进行，并且可以使用多种调节方式。常常基于所述泵系统中的侦测或估计的压力值控制所传输泵压力和流量。例如，可以使用频率转换器控制或调节泵的速度以便根据不同的泵曲线运行所述泵。藉此所提供的压力能够被调整以满足实际需要，从而节省能源。
在一些应用中，所述泵送系统需要传输作为时间函数的不同的压力和流量。一些应用在第一类型的条件期间需要低压和流量值，但在第二类型的条件期间需要更高的压力和流量值。已知能够通过使用不同类型的预定泵曲线控制压力和流量值，然而在一些应用中，根据不同于现有技术的泵系统中所使用参数的其他参数来控制所述压力和流量值可能是有利的。
发明内容
本发明的目的是阐述一种泵送系统，它适于提供以这样一种方式变化的压力和流量值，使得所述泵送系统能够执行使用现有技术的泵系统所不能执行的任务。本发明的另一目的是阐述一种泵送系统，它能够对具有复杂几何形状的田地或农田进行灌溉。
根据下述说明和附图将使本发明的这些和其他目的与优点变得明显。应该认识到上述说明不试图列出本发明的所有特征和优点。本发明的各实施例满足本发明的目的的各种组合，并且本发明的一些实施例提供所列出的特征更少的特征，满足比所列出的目的更少的目的。
所述目的能够通过具有权利要求1所限定的特征的泵送系统和权利要求8所限定的方法实现。优选实施例在从属权利要求中限定，在下述说明中解释并且在附图中示出。
根据本发明的泵送系统包括具有电动机和构造成控制所述电动机的速度的控制单元的泵。所述控制单元具有用于接收位置信息数据和/或基于所接收的数据处理位置信息数据的界面。所述控制单元适于基于所接收或处理的位置信息数据控制所述泵。
藉此实现所述泵送系统能够作为位置函数变化的压力和流量，从而所述泵送系统能够用于各种应用中。
位置信息数据可以是任意种类的位置数据。所述位置信息数据可以是关于泵的位置或另一设备（例如机械化灌溉设备）的位置的数据。位置信息数据可以是任意合适坐标系中限定的三维位置数据。因此，所述位置信息数据可以例如在球坐标系中给出。也可以使用地理坐标或柱坐标。可以使用一维、二维或三维位置信息数据。
所述位置信息数据可以是任意适当形式的，例如所述位置信息数据可以使用全球定位系统（GPS）进行限定。所述位置信息数据可以是来自地图或适于提供位置信息数据的传感器的数据。
术语“控制”是指所述控制单元适于根据所接收的或处理的位置信息数据按照至少一个预定标准调整或控制所述泵。所述泵的调节可以使用如下控制单元完成，即所述控制单元优选装配有能够改变所述泵的速度并藉此改变所述泵产生的流量和/或压力的频率转换器。
有利的是，所述控制单元构造成基于所接收的或处理的位置信息数据控制所述泵的传输的压力和/或流量。所述泵的传输的压力和流量是在根据本发明的泵送系统中被控制的必要参数。藉此可以向指定的表面传输预定（例如均匀分布）量的流体。
压力和流量的调节可以使用预定的控制和/或调节方式执行。这些调节方式可以包括构造成使标准的不同设置最优化的算法。具体流量和/或压力可以保持一段时间，然而，所述流量和/或压力也可以根据预定规则基于位置信息数据，作为时间的函数改变。
有利的是，所述控制单元构造成基于风的信息数据和/或天气预报数据和/或土壤数据控制所述泵压力和/或流量。
藉此，所述泵压力和/或流量可以以考虑风的信息数据和/或天气预报数据和/或土壤数据的非常复杂的方式控制。
有益的是，位置信息数据由适于直接或间接与泵的控制单元通信的至少一个传感器提供。能够使用一个传感器或几个传感器提供位置信息数据。所述位置信息数据可以以适当形式直接给出到泵的控制单元或给出到任意合适类型的中间构件。所述位置信息数据可以以与其他类型的所提供或接收的数据（例如天气预报数据）组合的方式使用。
因而，能够使用经常更新的位置信息数据。所述位置信息数据可以转换成任意适当的数据形式或者由所述泵系统的控制单元直接接收。
所述传感器可以集成到所述泵中。然而，也能够将所述传感器布置在其他地方（例如在与泵流体连通的管线）。只要所述传感器能够与所述泵送系统的控制单元通信。
能够具有如下泵送系统，所述泵送系统的控制单元构造成基于任意适当类型的数据控制所述泵压力和/或流量，从而在调节所述泵压力和/或流量期间考虑各种条件的影响。在受到几个条件或参数影响的应用中，根据这些条件或参数控制所述泵的压力和流量可能是有利的。
有利的是，所述控制单元构造成基于外部信息数据控制所述泵压力和/或流量。这种类型的数据可以从管道系统外部（例如从互联网提供）提供。所述信息数据可以是任意类型的数据，并且可以以任意合适的形式获得。所述泵送系统的控制单元可以构造成基于这些信息数据执行处理并藉此提供能够用于通过使用所述泵系统所执行的处理最优化的数据。处理可以是任意类型的处理，可以包括各种计算方法、确定方法或优化方法。藉此能够增加所接收的数据信息的值。
可能的优点是，所述泵送系统适于在预定时间周期内供送或传输预定量的流体。藉此能够使用所述泵送系统完成需要非常精确量的流体的任务。例如因为一些区域可能比其他区域需要更多的水，能够使用这种泵送系统传输预定量的水到田地的给定部分或者到温室中的指定区域。还能够通过改变传输速度来控制供送任务和/或传输任务的持续时间（因为传输量由流速与供送时间的乘积给定，这可以通过调节/控制流速实现）。
有利地，所述泵送系统包括用于改变喷嘴的位置和/或方向或者所述泵的位置和/或方向的装置。藉此所述泵送系统能够改变被所述泵送系统增压的流体的方向。所述泵送系统能够通过改变所述喷嘴或者泵的位置和/或方向而在任意期望的方向上释放流体。
能够改变所述压力作为所述泵的位置和/或方向和/或时间的函数，并藉此使所述泵送系统适于根据几个参数（例如时间和泵的位置）传输预定量的流体。
所述泵送系统包括如下具有喷嘴的泵，在所述泵送系统，包括用于改变所述泵的喷嘴的位置和/或方向的装置（如致动器）。所述用于改变所述泵的喷嘴的位置和/或方向的致动器可以是任意适当种类的致动器。例如能够使用可调整所述泵的位置和/或方向的气动、液压或电力致动器。能够使用这样的控制方式：传感器信号或其他接收的或处理的信息用于确定所述泵的最有利位置和/或方向。
有利的是，在所述泵送系统中设置至少一个压力传感器和/或温度传感器和/或流量传感器并且至少一个传感器构造成与所述控制单元通信。所述控制单元接收的传感器信号可以用于控制所述泵，连同所接收的或处理的位置信息数据。藉此能够执行所述泵的非常精确的和特定的调节。
根据本发明的方法是一种用于控制泵送系统的方法，所述泵送系统包括具有电动机和控制单元的泵，所述控制单元构造成控制所述电动机的速度。所述泵接收处理位置信息数据和/或基于所接收的数据提供位置信息数据，并且所述控制单元控制所述泵基于所接收的位置信息数据或者所处理的位置信息数据。
所述控制单元可以通过根据预设标准和位置信息数据改变所述泵产生的压力和/或流量，控制所述泵。所述方法能够提供以这样一种方式变化的压力和流量值，使得所述泵送系统能够用于执行使用现有技术的方法不能执行的任务。
有利的是，所述控制单元基于位置信息数据控制所述泵传输的压力和流量。
可能有益的是，所述位置数据信息由至少一个传感器提供，所述传感器适于直接或间接与所述泵的控制单元通信。因此能够提供高度精确的位置数据信息。
可能有益的是，所述控制单元构造成基于风的信息数据和/或天气预报数据控制所述泵压力和/或流量，从而当调节所述泵压力和/或流量时能够考虑这些类型的数据。
可能有利的是，所述泵送系统适于在预定时间期间内供送预定量的流体，从而能够执行所述供送任务。
有利的是，所述泵或喷嘴的位置和/或方向基于位置信息数据进行控制。藉此在控制所述泵或喷嘴的位置和/或方向时能够考虑位置信息数据。
可能的优点是，使用具有喷嘴的泵并且所述泵的喷嘴的位置和/或方向能够基于位置信息数据进行控制。
可能有益的是，来自至少一个压力传感器和/或温度传感器和/或流量传感器的数据与所述控制单元通信，并且所述来自至少一个压力传感器和/或温度传感器和/或流量传感器的数据用于控制所述泵压力和/或流量。藉此实现所述控制单元能够基于位置信息数据和附加传感器数据控制所述泵。这种数据的组合能够执行所述泵的非常复杂的调节。
可能有利的是，所述泵送系统的控制单元接收位置信息数据，所述位置信息数据是电压或电流信号或基于数据通信。所接收的信号可以以任意合适的取样率取样，并且所述信号可以由任意合适的方法过滤或处理。
可能有益的是，所述控制单元构造成接收位置信息数据并且使用这些数据计算位于0-100%之间的表示泵的最大需要性能的百分比的值。
可能的优点是，所述控制单元构造成控制速度从零到最大需要的速度并且此后减小速度，优选以预编程控制的时间间隔，从而所述速度不能达到定值。可能的优点是重复周期模式直到需要另一模式。
可能有益的是，所述泵构造成补偿所述系统的动态性能以使得所述泵适于克服管线中的压力损失、预定最小压力、因单向阀产生的压力损失和泵的其他特定动态问题。
有利的是，所述泵送系统包括以闭环控制的压力传感器，适于稳定所述泵系统的动态性能。
可能的优点是，所述泵送系统包括用于防止所述系统低输入压力、高温度、高流量或者任意其他类型的过载的装置（例如保护设备）。
有利的是，所述泵送系统包括提供报警和/或警报的装置（例如报警模块）。报警和/或警报可以发送到任意外部设备。
本发明不限于所描述的实施例，所述实施例能够以多种方式修改。
附图说明
下面将参照附图，通过实例，更具体地说明本发明的优选实施例。在附图中：
图1显示根据本发明的泵系统和
图2显示根据本发明的另一泵送系统。
具体实施方式
根据下面给出的具体说明将使本发明的其他目的和其他应用范围变得明显。
现在详细地参照目的是示出本发明的优选实施例的附图，图1显示根据本发明的泵送系统1的元件。泵送系统1包括泵2，泵2具有电动机4。控制单元6连接到泵2的电动机4。泵2包括流体入口12和流体出口11，流体出口11连接到软管16。流体出口11能够连接到管线（未示出）而不是软管16。
第一传感器10设置在软管16的远端15附近。第一传感器10构造成确定软管16的远端15的位置并且将位置信息数据8发送到控制单元6。泵送系统1还包括第二传感器14，第二传感器14布置在泵2的流体出口11处。第二传感器14构造成测量流体的流量Q和压力H并且将流量和压力数据发送到泵送系统1的控制单元6。泵送系统1能够构造成接收来自布置在泵送系统1外侧的传感器的数据8。例如，湿度传感器（未显示）可以布置在田地中并且构造成将数据8发送到管线系统1的控制单元6。控制单元6可以直接使用所接收的数据8以任意合适的方式处理数据8。例如，几种类型的数据能够组合并且使用预定调节方式控制泵2的速度和藉此所传输的流量和/或压力。
原则上能够使用任意类型的泵。此外，能够使用包括几个泵2和一个或更多控制单元6的泵送系统。
图1所示的泵送系统1可以用作例如花园或温室或田地的灌溉泵送系统。第一传感器10可构造成确定软管16的远端15的位置并且将所述位置与花园或温室的所有部分中需要灌溉要求的预定信息相联接。因而，泵送系统1能够传输预定量的水到花园或温室或田地中的每个区域。
在需要少量水或不需要水的区域中，控制单元6将控制泵2，从而只传输少量的水或不传输水。当预定量的水已经传输到各自区域时，这可通过降低电动机4的速度，甚至停止电动机4来实现。
在与更大水需求量相关的区域中，控制单元6控制泵2以使得传输更大量的水。这可通过提高电动机4的速度和当预定量的水已经传输到所述区域时，停止电动机4来实现。
电动机4的速度可以使用频率转换器调节或控制。这种频率转换器可以连接到控制单元6或控制单元6的一部分上。
图2显示组成灌溉系统18的泵送系统。灌溉系统18包括布置在保护金属管24内侧的泵2（因泵在图2中不可见）。泵2电连接到控制单元6，泵2还连接到电动机22，电动机22的布置方式是使得它构造成改变喷嘴26的方向，喷嘴26设置在末端喷枪20上，末端喷枪20布置在灌溉系统18的远端上。位置传感器10靠近喷嘴26布置。这个位置传感器10能够确定喷嘴26的位置和/或方向（例如相对于竖直方向或一个或更多其他方向测量的离开喷嘴26的水的角度）。
控制单元6适于调节和控制泵2的电动机（未显示）的速度和藉此需要开启、停止或改变泵2的压力和流量。控制单元6还适于控制喷嘴6的方向。喷嘴26的方向可以相对于竖向和相对于水平方向（例如北）进行测量。
在使用中，传感器10确定喷嘴26的位置和方向并且将位置信息数据发送到控制单元6。控制单元6可包括存储器，存储关于灌溉的田地的几何形状的信息，从而从喷嘴26到田地周边的距离对喷嘴26的每个位置和每个方向都是已知量。控制单元6可以计算泵2必须传输的所需要的压力，以便达到所述田地的最外部部分。此外，传输量的水可通过控制流量和时间期间在一个范围内来供送，确保所需要量的水离开喷嘴26。当灌溉田地时能够考虑关于土壤的信息。这可通过将田地分割成多个区块且每个区块根据该区块的土壤类型具有特定的水需求来完成。当喷嘴26在给定位置运行时，传感器10确定所述位置并且将位置信息数据发送到控制单元6。控制单元6现在能够使用所接收的位置信息数据确定田地区块特征，包括但不限于区块的位置、该区块的土壤类型和在这个区块中需要的水量。
控制单元6还可以使用附加的风的信息数据和/或天气预报数据。喷嘴26的方向可以被改变以便补偿在有风条件下风的方向。此外，在热的天气或在干燥期间内，灌溉系统18可基于来自控制单元的信号增加水的需求。
当泵2的压力增加时，喷嘴26能够灌溉距离喷嘴26更远距离的区块。还能够改变喷嘴26的方向并藉此改变离开喷嘴26的水柱到达的范围。可能有利的是，喷嘴26的竖直位置由传感器10确定，从而在控制泵2时，可考虑喷嘴26的竖直位置。
附图标记列表
1泵系统
2泵
4电动机
6控制单元
8位置信息数据
10传感器
11流体出口
12流体入口
14传感器
15远端
16软管
18灌溉系统
20末端喷枪
22电动机
24保护管
26喷嘴

Claims (14)

1.一种包括泵（2）的泵送系统（1），所述泵（2）具有电动机（4）和构造成控制所述电动机（4）的速度的控制单元（6），其特征在于，
-所述控制单元（6）具有用于接收位置信息数据（8）和/或基于所接收的数据（24）处理位置信息数据（8）的界面，和
-所述控制单元（6）适于基于所接收的或处理的位置信息数据（8）控制所述泵（2）。
2.根据权利要求1所述的泵送系统（1），其特征在于，所述控制单元（6）构造成基于所接收的或处理的位置信息数据（8）控制所述泵（2）的传输的压力（H）和/或流量（Q）。
3.根据权利要求1或2所述的泵送系统（1），其特征在于，
位置数据信息（8）由适于直接或间接与所述泵（2）的控制单元（6）通信的至少一个传感器（10）提供。
4.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵送系统（1），其特征在于，
所述控制单元（6）构造成基于风的信息数据和/或天气预报数据和/或土壤数据控制所述泵压力（H）和/或流量（Q）。
5.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵送系统（1），其特征在于，
所述泵送系统（1）适于在预定时间期间内供送预定量的流体。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵送系统（1），其特征在于，
所述泵送系统（1）包括用于改变所述喷嘴（26）的位置和/或方向或者所述泵（2）的位置和/或方向的装置（22）。
7.根据前述权利要求中的任意一项所述的泵送系统（1），其特征在于，
至少一个压力传感器（14）和/或温度传感器（14）和/或流量传感器（14）设置在所述泵送系统（1）中并且所述至少一个传感器（14）构造成与所述控制单元（6）通信。
8.用于控制包括泵（2）的泵送系统（1）的方法，其中，所述泵（2）具有电动机（4）和构造成控制所述电动机（4）的速度的控制单元（6），其特征在于，
所述泵（2）接收处理位置信息数据（8）和/或基于所接收的数据（24）处理位置信息数据（8），并且所述控制单元（6）基于所接收的位置信息数据（8）或者所处理的位置信息数据（8）控制所述泵（2）。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，
所述控制单元（6）基于位置信息数据（8）控制所述泵（2）的传输的压力（H）和流量（Q）。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，
所述位置数据信息（8）由适于直接或间接与所述泵（2）的控制单元（6）通信的至少一个传感器（10）提供。
11.根据权利要求8-10中的任意一项所述的方法，其特征在于，
所述控制单元（6）构造成基于风的信息数据和/或天气预报数据控制所述泵压力（H）和/或流量（Q）。
12.根据权利要求8-11中的任意一项所述的方法，其特征在于，
所述泵送系统（1）适于在预定时间期间内供送预定量的流体。
13.根据权利要求8-12中的任意一项所述的方法，其特征在于，
所述泵（2）的或者喷嘴（26）的位置和/或方向基于位置信息数据（8）进行控制。
14.根据权利要求8-13中的任意一项所述的方法，其特征在于，
来自至少一个压力传感器（14）和/或温度传感器（14）和/或流量传感器（14）的数据与所述控制单元（6）相通信，并且所述来自至少一个压力传感器（14）和/或温度传感器（14）和/或流量传感器（14）的数据用于控制所述泵压力（H）和/或流量（Q）。
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