CN103608738A - 用于控制变频器的控制构件以及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制容积式泵(2)的容积式泵马达(3)的变频器(4)的控制构件，其包括调节器(6)，所述调节器设计用于根据指令变量(W)和第一实际工作参数(X)产生用于容积式泵马达(3)的变频器(4)的操纵变量(Y_s)。根据本发明，为所述调节器(6)分配逻辑构件(7)，所述逻辑构件具有第一极限值规定构件(12)，所述第一极限值规定构件设计用于根据所述第一实际工作参数(X)和/或至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)测定至少一个第一极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)，超过或低于所述第一极限值可能导致所述容积式泵(2)受损。

Description

用于控制变频器的控制构件以及控制方法

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于控制容积式泵(尤其是螺杆泵)的容积式泵马达的变频器的控制构件，其包括调节器，所述调节器设计用于根据指令变量(指令变量信号)和第一实际工作参数产生用于容积式泵马达的变频器的操纵变量(操纵变量信号)，其中，所述实际工作参数优选直接由传感器测得，或者是利用其它实际变量计算出来，尤其是模拟出来，下文还将对此进行说明。本发明还涉及一种如权利要求15所述的容积式泵系统，其包括容积式泵、用于驱动所述容积式泵的容积式泵马达、被分配给所述容积式泵马达的变频器(用于在调节或控制下为马达绕组电流馈电)以及设置在所述变频器前面的按本发明方案进行构建的控制构件，其中，为所述控制构件分配例如工艺控制室形式的指令变量规定构件。此外，本发明还涉及一种如权利要求21前序部分所述的用于控制容积式泵的容积式泵马达的变频器的控制方法，其中，利用调节器根据指令变量和第一实际参数产生用于所述容积式泵马达的变频器的操纵变量(操纵信号)。

目前用于驱动容积式泵的容积式泵马达包括设有整合式调节器的变频器，所述调节器能够根据测得的实际工作参数和待达到的指令变量来调节输入信号，特别是用于所述变频器的电压信号。其中，调节器将根据指令变量而测定的操纵变量“不加批判”地传输给变频器。问题在于，被分配给变频器的调节器目前的设计仅与马达有关，即优化方向不是在容积式泵系统中真正起重要作用的容积式泵。这会给容积式泵系统带来问题，因为与离心泵相比，容积式泵会对泵本身和/或其它工艺设备产生更大危害。其原因在于容积式泵的特性曲线特性不同于涡轮机。原则上，这在极端情况下也会导致容积式泵彻底自毁或者对容积式泵造成持久的不良影响，尤其是在受损迹象未被及时识别到的情况下。

已知的容积式泵也未对直接从指令变量(规定标定值)得出的操纵变量信号对被送流体质量的影响予以考虑。

从上述现有技术出发，本发明的目的是提供一种用于为容积式泵马达的变频器提供操纵变量的容积式泵专用控制构件，其中，所述控制构件应将相关容积式泵本身或其它工艺设备的受损风险减至最小以及/或者应确保最佳产品质量(即良好的被送流体质量)。

本发明的目的还在于提供一种包括经相应改进的控制构件的容积式泵系统以及一种能避免前述缺点的用于控制容积式泵马达的变频器的控制方法。

上述目的在所述控制构件方面通过权利要求1的特征，在所述容积式泵系统方面通过权利要求16的特征，在所述控制方法方面通过权利要求21的特征而达成。本发明的有益改进方案包含在从属权利要求中。说明书、权利要求书和/或附图中所揭示的至少两个特征的全部组合都落入本发明的范围。为避免重复，描述装置时所揭示并请求保护的特征也适用于方法。同样，描述方法时所揭示并请求保护的特征也适用于装置。

本发明的构思是，不是将所述调节器根据指令变量(例如被送流体的标定体积流量或标定压力)而生成的操纵变量(优选为电压信号)作为输入信号直接(即不加批判或者说未经似真检验地)传输给变频器，而是将所述操纵变量或者从视情况附加设置的校正构件(尤其是第二校正构件)获得的已校操纵变量(下文还将对所述已校操纵变量进行说明)或者根据函数关系从所述操纵变量或已校操纵变量中测定的比较值与至少一个第一极限值(泵保护极限值)进行比较，其中，所述至少一个第一极限值反映了容积式泵和/或其它工艺设备的潜在受损危险。换句话说，(以明确概率)超过或低于第一极限值，将会使容积式泵受到预定程度的损害。此处的创新点在于，所述第一极限值不是静态规定即确定的极限值(当然也可以附加性地与这样的确定的极限值进行比较)，而是动态测定的基于实际工作参数计算出来的极限值。换句话说是根据实际工作参数当前计算极限值，其中，这些实际工作参数可以是第一实际工作参数(即来自被调段的实际调节变量，调节器以此为基础测定操纵变量)和至少一个其它(即另一)实际工作参数，所述实际工作参数要么直接由传感器测得，要么是在实际值基础上被计算出来，尤其是模拟出来。再换句话说，本发明的优点是不仅只采用静态极限值，而是考虑让极限值发生动态变化，即在容积式泵运行时根据变化着的实际工作参数而发生相应变化。当以上述方式测定的第一(泵保护)极限值被超过或低于一定程度时，借助第一校正构件提供已校操纵变量，优选用所述已校操纵变量将调节器所产生的操纵变量或者例如由第二校正构件产生的此前已经过校正的操纵变量覆盖。特别合理地，所述已校操纵变量是最大或最小允许值，即优选是当前计算出来的第一极限值，以便尽可能地接近指令变量，确切而言是尽可能地接近直接从指令变量得出的操纵变量。换句话说，所述已校操纵变量是一个最高限于第一极限值的变量(优选为受到相应限制的电压信号)。

除了将操纵变量、已校操纵变量或当前测定的比较值与用于保护容积式泵的第一极限值进行比较外，还可以将调节器根据指令变量而测定的操纵变量、已校操纵变量(例如从第一校正构件获得的已校操纵变量，尤其是第一校正构件所输出的已校操纵变量)或当前计算出来的比较值与至少一个第二极限值(被送流体保护极限值)进行比较，遵守所述第二极限值，或者说不超过也不低于所述第二极限值，意味着被送流体质量得到确保。换句话说，(以明确概率)超过或低于所述第二极限值，将会使容积式泵所输送的流体的预定质量参数受到不良影响。在此情况下，当比较构件发现所述至少一个第二极限值被超过或低于(具体视涉及的是最大极限值还是最小极限值而定)预定程度时，第二校正构件就会输出已校操纵变量，所述已校操纵变量优选要么直接或间接以比较值的形式与所述至少一个第一极限值进行比较，要么作为输入变量(规定标定值)被传输给变频器。优选用第二校正构件的已校操纵变量将调节器所产生的操纵变量或从前置的其它校正构件(例如第一校正构件)获得的操纵变量覆盖。

此处的创新点同样在于，所述第二极限值不是一个确定的存储极限值，而是在当前实际工作参数基础上计算出来的第二极限值，其中，计算所用的实际工作参数是第一实际工作参数，尤其是实际调节变量，此外还是另一(其它的)测得的实际工作参数或者是特定而言在实际值基础上计算出来的实际工作参数。当然，还可以将操纵变量、已校操纵变量、比较值和/或实际工作参数与确定的被送流体极限值进行比较，并且在超过或低于所述极限值时对所述操纵变量或已校操纵变量进行校正。

如前所述，在本发明范围内，操纵变量、已校操纵变量或比较值要么仅与至少一个第一(泵保护)极限值比较，要么仅与第二(被送流体保护)极限值比较，或者既与至少一个第一(泵保护)极限值又与至少一个第二(被送流体保护)极限值比较，其中，又或者先与至少一个第一极限值再与至少一个第二极限值比较，或者反过来先与第二极限值再与第一极限值比较。

也就是，本发明的核心在于为用于产生操纵变量的调节器分配逻辑电路(逻辑构件)，其负责将调节器输出信号(操纵变量)先与至少一个第一极限值和/或至少一个第二极限值(泵保护极限值和/或被送流体保护极限值)进行比较，其中，当前(即在考虑测得的或计算出来的实际工作参数的情况下)计算所述至少一个第一极限值和至少一个第二极限值，并且在发现超过或低于所述至少一个第一极限值和/或至少一个第二极限值时，产生已校操纵变量，而后将所述已校操纵变量代替调节器原先所产生的操纵变量或者代替此前已经过校正的操纵变量作为输入信号传输给变频器(频率变换器)，由变频器在这个规定标定值基础上对容积式泵马达进行电流馈电。

原则上可以从硬件方面将所述逻辑构件与所述调节器分离实施，例如实施为与调节器分离的微控制器。根据优选实施方式，调节器和控制构件通过共用的微控制器而实现，或者包括共用的微控制器。

特别优选地，计算所述至少一个第一极限值和/或所述至少一个第二极限值时将容积式泵特定参数，尤其是几何参数(如间隙尺寸)和/或主轴直径一并考虑在内，下文还将对此进行说明。为此，特别合理的方案是在逻辑构件的(非易失性)存储器(尤其是EEPROM)内存储系统参数的多个数据集，这些数据集是不同的容积式泵所特有的(即每个数据集分别为容积式泵所特有)，尤其是容积式泵的不同结构类型和不同结构尺寸所特有的，特定而言可以在基本配置时例如借助菜单控件在这些数据集之间进行选择。通过这种方式，可以将相同的控制构件应用于不同的容积式泵。

所述按本发明方案进行构建的控制构件首度实现了通过与视具体情境而测定(即随时间发生变化)的极限值进行比较，来识别指令变量或直接从所述指令变量得出的操纵变量在当前工作参数发生变化时有可能对容积式泵的完好性和/或产品质量(即容积式泵所输送的被送流体的质量)产生的不良影响，并在必要时消除这些不良影响，具体做法是在识别到潜在受损危险时，不是像以往那样直接由变频器将调节器所产生的直接从指令变量得出的操纵变量(电压信号)转换成容积式泵马达转速，也不是通过控制接触器来简单地将容积式泵马达断开，而是将一个根据第一工作参数和优选为测得的其它实际工作参数计算出来的、特定而言减小或提高的已校操纵变量(优选大于零)传输给变频器。所述已校操纵变量优选是由共同设置或二选一设置的第一和或第二极限值规定构件计算出来的第一和或第二极限值。

泵转速、被送流体粘度和被送流体压力的物理大小(参数)存在以下物理关系，即彼此相关：

$n={\left(\frac{p}{k\·b\·c\·v^a}\right)}^2$

n=泵转速；

p=压力管中的被送流体压力或泵上的压差

指数a、因数b和c是容积式泵的常数

k：被送流体润滑能力的因数

ν：被送流体粘度

根据优选实施例，所述控制构件在控制变频器时将全部的现有参数考虑在内，其中，优选将泵转速作为操纵变量加以考虑，将优选在压力管接头上或在压力管接头附近测得的或者根据其它参数计算出来的被送流体压力作为第一实际工作参数加以考虑，将被送流体粘度或与被送流体粘度存在物理关系的参数(尤其是流体参数，特别是被送流体温度)作为第二工作参数加以考虑，其中，借助第一极限值规定构件将上述第一实际工作参数(即被送流体压力)和其它实际工作参数(优选为被送流体粘度或被送流体温度)考虑在内，以便计算第一极限值，超过或低于所述第一极限值将会使容积式泵受损。随后，比较构件将调节器所输出的操纵变量(即转速信号)与所述第一极限值进行比较，其中，如果调节器所输出的操纵变量超过或低于在考虑被送流体压力和被送流体粘度或与被送流体粘度存在函数关系的参数的情况下计算出来的第一极限值，第一校正构件就输出已校操纵变量(即已校转速信号)，其中，所述已校操纵变量(即已校转速信号)优选是此前借助第一极限值规定构件计算出来的第一极限值。在优选实施方式中，使用被送流体体积流量(或反映被送流体体积流量的泵转速)或被送流体压力作为指令变量。

这一优选实施方式能用来应对实际操作中常见的以下情况：快速的扰动变量变化(例如瞬间的流阻变化)会导致极快的压力变化，进而导致泵上的转矩需求发生快速变化。大型的泵驱动装置出现快速降压时，会导致转速快速升高。通过在计算第一极限值时将优选在压力管接头上测得的被送流体压力作为第一工作参数考虑在内并且将被送流体粘度直接或间接地考虑在内，可以防止不允许转速升高的出现，从而避免泵受损。

在小型驱动马达中，极快的瞬间升压会导致转速快速下降，其中，在此将上述第一工作参数和上述的其它工作参数考虑在内，也能获得已校操纵变量(即已校转速信号)，因此在这种情况下也能防止泵受损。

实现介质保护时，优选将被送流体压力、被送流体体积流量以及转速和被送流体粘度或与被送流体粘度直接相关的参数(尤其是流体参数)作为指令变量。操纵变量优选是转速或转速信号，其中，计算极限值(尤其是最大允许转速)时优选将被送流体体积流量作为第一工作参数以及将(特定而言在泵压力管接头上测得的)被送流体压力作为其它实际工作参数考虑在内。

如前所述，与所述至少一个极限值的比较可以通过不同的方式而实现。特别优选地，将调节器所产生的操纵变量或者第一校正构件或可选的其它(例如第二)校正构件所输出的已校操纵变量与第一极限值进行比较。也可以不直接使用上述操纵变量或已校操纵变量来进行比较，而是使用在预定的函数关系基础上用所述操纵变量或已校操纵变量计算出来的比较值来进行比较。类似地，可以将调节器所产生的操纵变量或已校操纵变量与第二极限值进行比较，其中，所述已校操纵变量可以是第一校正构件(如果存在)所输出的已校操纵变量，或者是第二校正构件所输出的已校操纵变量。也可以在其中一个上述值基础上计算比较值(例如当前剪切速率)并使用所述比较值来进行比较。

如前所述，所述逻辑构件也可以将调节器所产生的操纵变量、已校操纵变量或者在所述操纵变量和/或已校操纵变量基础上计算出来的比较值或者实际工作参数(尤其是第一实际工作参数)和/或其它实际工作参数与至少一个被分配给所述控制构件的容积式泵所特有的确定的极限值进行比较，其中，当这样一个极限值被超过或低于定程度时，由校正构件输出已校操纵变量。如果需要加以比较的实际工作参数例如是测得的实际振动值且所述实际振动值超过了对于特定容积式泵而言的最大程度(极限值)，校正构件就会输出已校操纵变量，其中，这一操纵变量校正可以在可能由第一校正构件和/或第二校正构件实施的校正之前或之后进行。在最简单的情况下，所述已校操纵变量是提高或减小一定倍数的操纵变量信号，或者是具有存储在存储器内的值的操纵变量信号，或者是不会超过或低于所述极限值的模拟计算值。

上文所描述的最后一种控制构件方案主要用于识别容积式泵突然间受到的损伤或突然出现的受损迹象。举例而言，当传感器构件所监测的测得的实际工作参数是振动参数且所述振动参数超过存储在非易失性存储器内的极限值，或者优选替代性或补充性地超过根据测得或计算所得的其它实际参数而测定的极限值时，不是将对应于指令变量的操纵变量传输出去，而是传输一个例如减小两倍的计算出来的操纵变量，以便在提高的振动值所预示的损坏情况(例如轴承损坏)不出现或不加剧的情况下，使容积式泵还能运行尽可能长的时间。

所述控制构件的调节器优选由微控制器构成，在所述调节器的具体技术方案方面存在不同的可能性。所述调节器优选实施为PI调节器或PID调节器。

所述第一实际工作参数可供调节器测定操纵变量，必要时是计算第一(泵保护)极限值和/或第二(被送流体保护)极限值的基础，并且需要时可以被校正构件用来计算已校操纵变量，在所述第一实际工作参数的选择或设计方面存在不同的可能性。这个第一实际工作参数优选是来自被调段的优选为测得的实际调节变量，尤其是所谓的实际主调节变量，例如被送流体的实际压力，或者例如容积式泵吸入侧与压力侧之间的被送流体实际压差，或者是被送流体的实际体积流量。第一工作参数优选为测得，或者也可以是模拟或计算所得，尤其是从多个其它实际工作参数中模拟或计算所得。

如前所述，第一极限值和/或第二极限值的计算不必仅借助于被提供给调节器的第一实际工作参数，而是还可以在另一(其它)实际工作参数基础上利用函数关系而实现。所述至少一个其它实际工作参数可以是测得的或者在例如测得的实际值基础上计算出来的辅助操纵变量，尤其是所述变频器的辅助操纵变量，例如是变频器的旋转频率标定值或变频器的转矩标定值。所述至少一个其它实际工作参数也可以是测得的或者在测得的实际值基础上计算出来的辅助调节变量，尤其是容积式泵马达的转速或容积式泵马达的转矩。计算第一极限值和/或第二极限值和/或计算已校操纵变量和/或计算比较值时加以考虑的至少一个其它实际工作参数也可以是测得的温度，例如被送流体温度或轴承温度，尤其是容积式泵的驱动主轴的滚动轴承的轴承温度。所述至少一个其它实际工作参数也可以是测得的振动值。所述至少一个其它实际工作参数也可以是测得的或计算出来的被送流体粘度。所述至少一个其它实际工作参数也可以是测得的泄漏量。特别优选地，计算极限值或已校操纵变量时不仅只考虑第一实际工作参数和唯一一个其它实际工作参数，而是例如除了第一工作参数外还将两个或两个以上优选不同的其它实际工作参数考虑在内。

对于介质保护应用而言，所述至少一个其它工作参数可以是测得的实际调节变量，例如测得的实际主调节变量，例如是被送流体的实际压力、实际压差或实际体积流量(优选不适用于泵保护应用)。

抽吸管接头上压力过低可以被视为存在气蚀现象的指标。除压力外，优选还可以将被送流体粘度作为工作参数考虑在内，从测量技术角度看，被送流体的测得的温度可以代表被送流体的粘度。

也就是说，作为压力的补充或替代，可以将温度作为实际工作参数加以监测。被送流体过热会危害泵，特别是可能导致轴承损坏。

计算极限值和/或已校操纵值时，作为压力的补充或替代，可以根据确定的相关性或函数关系将马达转速作为实际工作参数考虑在内，所述马达转速与容积式泵转速(主轴转速)成正比，特别是等于容积式泵转速(主轴转速)。转速过高或过低同样意味着存在风险，特别是在其它工作参数如温度和/或压力超过或低于一定极限的情况下。

作为上述实际工作参数的补充或替代，可以对容积式泵和/或容积式泵马达的振动(vibrationen)进行监测。过于剧烈的振动会危害容积式泵马达和容积式泵之间的定向，有可能导致容积式泵上和/或容积式泵马达上的轴承受损。不允许的振动还会导致机械密封件损坏。不允许的振动总体上会缩短容积式泵的使用寿命，特别是在其它实际工作参数如转速和/或温度和/或压力超过或低于一定极限的情况下。

测定极限值、已校操纵变量或视情况而设置的比较值时，作为上述其它工作参数的补充或替代，可以直接或间接地通过温度将与被送流体温度存在函数关系的被送流体粘度考虑在内。粘度过低会使主轴间的被送流体的润滑性能减弱，从而对容积式泵造成危害。粘度过高会对容积式泵马达造成危害，致使转矩上升幅度过大。此外，过高的粘度(温度过低)例如在使用磁性联轴器的情况下还会对容积式泵造成危害，磁性联轴器往往会因粘度过高而发生不易察觉的磨损，从而导致容积式泵和磁性联轴器损坏。

本发明所测量并在计算时利用数学函数加以考虑的上述实际工作参数，其可以单独、成组或优选共同地被用来保护组件(容积式泵保护)或者用来确保或保证被送流体质量，除此之外，还可以对至少一个下述实际工作参数进行监测，例如与被送流体粘度存在函数关系的转矩。特定而言，可以将转矩视为容积式泵磨损加剧的指标。

作为补充或替代方案，可以在计算极限值、已校操纵变量或视情况而设置的比较值时将容积式泵马达电流考虑在内。马达电流是一个容易测量且测量成本较低的变量，特别是在其它参数(例如与转矩相关的粘度)保持不变的情况下，所述变量同样可以被视为泵磨损的指标。作为补充或替代方案，可以对泄漏率进行监测。这里的出发点是，每个机械密封件都需要标称泄漏率，以便机械密封件的静态和动态组件得到润滑。泄漏率上升可以被视为机械密封件开始受损的指标。

如果不需要直接将调节器所产生的操纵变量或经校正构件校正的操纵变量与第一或第二极限值进行比较(这是优选方案)，而是要求补充性或替代性地计算与所述操纵变量或已校操纵变量存在函数关系的比较值来实施这一比较，就可以在根据函数关系计算这个比较值时将多个上述的实际工作参数(尤其是第一实际工作参数和至少一个其它实际工作参数)考虑在内。

特别优选地，所述第一极限值规定构件和/或第二极限值规定构件和/或所述第一校正构件或第二校正构件在计算时将被分配给所述控制构件的容积式泵所特有的几何参数如间隙宽度和/或主轴直径考虑在内。作为补充或替代方案，所述极限值规定构件和/或校正构件可以被构造成将存储在存储器内的被送流体参数(尤其是被送流体的剪切性能)考虑在内。

计算极限值、已校操纵变量或视情况而设置的比较值时将容积式泵主轴的角速度考虑在内，这特别有利于被送流体的质量监测或者用被送流体制成的最终产品的质量监测。其中，优选应当对至少一个几何参数和相关主轴的螺旋角加以考虑，因为在相同的马达转速下，不同的主轴螺旋角会使容积式泵内部产生不同的相对速度。

根据一种方案，也可以不是直接由传感器构件将所述至少一个测得的实际参数(例如第一实际工作参数或其它实际参数)提供给控制构件，而是由工艺控制室特定而言通过总线系统(下文还将对此进行说明)将所述至少一个实际工作参数传输给控制构件。

特别优选地，计算所述至少一个第一极限值和/或至少一个第二极限值时将剪切率考虑在内，特别是将存储在存储器内的最大允许剪切率和/或当前根据函数关系借助至少一个实际工作参数计算出来的剪切率考虑在内。

如前所述，除动态极限值观测外，还可以进行静态极限值观测，也就是将操纵变量、已校操纵变量、比较值或第一工作参数和/或其它工作参数与存储在逻辑构件的存储器(优选非易失性存储器)内的极限值进行比较，当所述极限值被超过或低于预定程度时，测定并输出已校操纵变量，以免泵或产品质量受损。在最简单的情况下，可以通过将调节器所规定的操纵变量或基于前一次比较而已得到校正的操纵变量提高或减小规定程度，特别是提高或减小规定倍数来达此目的。

作为至少一个测得的第一实际工作参数的补充或替代，和/或作为测得的或计算出来的其它实际工作参数和/或至少一个规定的容积式泵特定几何参数的补充或替代，所述第一极限值规定构件和/或第二极限值规定构件和/或所述第一校正构件和/或第二校正构件可以被构造成在计算相应极限值或已校操纵变量时将例如存储在控制构件的非易失性存储器内的被送流体参数(流体特定特性值/常数)按数学函数关系或数学相关性考虑在内。优选可以例如根据测量结果在各种流体参数数据集下进行手动或自动选择。优选将被送流体的剪切性能作为被送流体参数加以考虑，特别是在需要用剪切率来测定极限值或已校操纵变量的情况下。

特别合理地，所述逻辑构件设计用于根据测得的或计算出来的实际工作参数和/或根据被分配给所述控制构件的容积式泵所特有的参数来测定所述容积式泵的养护到期日和/或发送关于所述养护到期日的信号。为此，逻辑构件优选包括相应的功能单元，所述功能单元被构造成在测定养护到期日时将测得的或计算出来的实际参数和/或容积式泵特定参数考虑在内。所述功能单元优选根据规定的(函数)相关性计算养护到期日。优选通过相应的信号发送构件(例如显示器和/或能发出不同颜色信号的LED信号灯)发送关于所述养护到期日的信号。

特别合理地，所述第一校正构件和/或第二校正构件被构造成当所述极限值被超过或低于的程度达到规定值，特别是极高或极低的值时，为容积式泵马达，尤其是为马达接触器发出停止信号，容积式泵马达基于所述停止信号而停止，这主要是为了避免容积式泵或其它工艺设备或被送流体质量受到进一步危害。

在本发明的改进方案中，所述控制构件优选被构造成通过总线系统(尤其是CAN总线系统)进行通信，这主要是为了能与其它容积式泵控制构件和/或工艺控制室进行通信，例如传输和/或接收数据。其中特别合理地，为所述控制模块分配主要在汽车工程领域已知的CAN总线系统，以便与控制室和/或至少一个其它模块进行通信。结果出人意料，这种总线系统与容积式泵系统联用时特别可靠、稳定。

特别合理地，为所述控制构件分配形式特定而言为至少一个按键、优选为多个按键和/或触摸屏等等的输入构件，以便能为控制构件进行配置和/或读取控制构件。特别优选地，通过所述输入构件可以从多个存储在非易失性存储器内的系统参数数据集和/或被送流体参数数据集中选择其中一个。

在所述控制构件一种特别合理的实施方案中，所述控制构件具有存储构件，所述存储构件被构造和控制成用来存储(特别是同步记录)接收到的、计算出来的和/或发送出去的数据，尤其是测量值或电压曲线。特别优选地，所述存储构件被构造和控制成用来存储测得的实际工作参数和/或指令变量和/或操纵变量和/或已校操纵变量。

本发明还涉及一种容积式泵系统，其包括容积式泵、优选被构造成电动机的容积式泵马达以及如上文所述进行构建的控制构件，所述控制构件被分配给所述容积式泵，用于为所述容积式泵马达的同样被所述系统包括的变频器产生操纵变量(视情况为已校操纵变量)，尤其是电压信号。为控制构件分配指令变量规定构件，所述指令变量规定构件为控制构件提供优选电压信号形式的输入指令变量，例如标定体积流量、标定压力等等。指令变量规定构件的功能特定而言可由工艺控制室承担，所述工艺控制室如果存在的话就设计用于对被分配给控制构件的容积式泵以及其它工艺设备(如其它容积式泵)进行监测和/或控制和/或调节。作为工艺控制室的补充或替代方案，可以例如通过在控制构件上进行相应调节来手动规定指令变量，而后直接由控制构件产生指令变量和/或由与控制构件分离的单电压源产生指令变量，所述电压源输出电压值作为指令变量。

特别合理地，所述控制构件被构造成通过总线系统(尤其是CAN总线系统)与所述工艺控制室和/或其它控制构件进行通信，其中，通过这个总线系统例如可以传输测得的实际工作参数并将其存储在例如多个控制构件中的其中一个控制构件内。

所述系统优选还包括至少一个传感器(传感器构件)，优选至少两个传感器，这个或这些传感器与所述控制构件处于信号传输连接，其中，这个或这些传感器被构造和布置成用来测量所述第一实际工作信号以及视情况而测量至少一个其它实际工作信号。所述传感器例如是压力传感器，用于测定流体压力，尤其是差压和/或温度，例如被送流体温度或轴承温度。所述传感器也可以是用于测定容积式泵转速的转速表和/或用于检测容积式泵马达转矩的转矩仪和/或用于测量振动值的振动传感器和/或用于测定流体粘度的流体粘度计和/或泄漏率仪和/或体积流量计。特别合理地，所述控制构件与所述变频器处于信号传输连接，以便从变频器接收实际辅助操纵变量(尤其是旋转频率标定值或转矩标定值)作为第一实际工作参数和/或至少一个其它实际工作参数。

本发明还涉及一种用于控制变频器的控制方法，其中，上文已借助优选控制构件对所述方法及其有益技术方案进行过说明。

下面借助优选实施例和附图对本发明的其它优点、特征和技术细节进行说明。

其中：

图1为控制构件的可行技术方案，所述控制构件被构造成可将调节器所产生的操纵变量与第一(泵保护)极限值进行比较；

图2为控制构件的替代技术方案，所述控制构件被构造成可将调节器所产生的操纵变量与(被送流体保护)极限值进行比较；

图3为控制构件的另一技术方案，所述控制构件可以将调节器所产生的操纵变量与第一极限值和/或第二极限值进行比较并视情况加以校正，其中也可以不同于图4所示的顺序(即以相反顺序)实现这一比较；

图4为NPSH图；并且

图5为在泵压力管接头上测得的被送流体压力、被送流体粘度(介质粘度)与泵转速(在此指最低泵转速)之间的物理关系图。

相同元件和功能相同的元件在各图中用相同的附图标记标示。

图1所示的实施例

图1为容积式泵系统1的结构示意图。所述容积式泵系统包括在图示实施例中被构造成单轴泵或多轴泵(尤其是三轴泵)的容积式泵2。容积式泵2与被构造成电动机的容积式泵马达3的马达轴处于作用性连接，所述容积式泵马达包括变频器4，所述变频器根据调节器6所产生的操纵变量Y_s或者根据已校操纵变量Y’_s或者根据视情况经多次校正的操纵变量Y’_s来控制和/或调节容积式泵马达3的马达绕组的电流馈电。

为了生成操纵变量Y_s或已校操纵变量Y’_s，容积式泵系统1包括例如由微控制器构成的控制构件5，所述控制构件包括前述调节器6和逻辑构件7。

控制构件5前面设有指令变量规定构件8，例如工艺控制室，所述指令变量规定构件为控制构件5提供指令变量W，例如代表标定体积流量或标定压力的电压信号。

指令变量W以及由外部提供的第一实际工作参数X被传输给调节器6，确切而言是被传输给调节器6的减法器9，由所述减法器计算差值X-W。也就是，真正意义上的例如实施为PI调节器或PID调节器的调节器6在指令变量W和测得的第一实际工作参数X基础上测定操纵变量Y_s。这个操纵变量不是像现有技术那样被直接传输给变频器4，而是先穿过逻辑构件7。所述逻辑构件在图示实施例中包括第一比较构件10，所述第一比较构件将调节器6所产生的操纵变量Y_s与至少一个第一极限值进行比较，优选与需要遵守的最大第一极限值Y_Grenzmax和/或需要遵守的最小极限值Y_Grenzmin进行比较。作为将操纵变量Y_s直接与所述至少一个极限值进行比较的替代方案，可以借助附图中未示出的(可选)比较值规定构件在操纵变量Y_s基础上计算与操纵变量Y_s存在函数关系的比较值，按函数关系计算所述比较值时，还可以使用至少一个实际工作参数(例如第一实际工作参数X)和至少一个下文还将予以说明的其它实际工作参数。比较值规定构件在按函数关系计算比较值时也可以将容积式泵的至少一个几何参数和/或被送流体参数考虑在内，在此情况下，考虑极限值时也须进一步将这个或这些参数考虑在内。但图示实施例将这个附加的比较值计算步骤省略了，将操纵变量Y_s直接与至少一个第一极限值Y_Grenzmax和/或Y_Grenzmin进行比较，其中，所述至少一个第一极限值构成容积式泵保护极限值，超过或者低于这个容积式泵保护极限值都会导致或者可能导致容积式泵受损。

第一功能单元11被分配给比较构件10，所述第一功能单元除第一极限值规定构件12外还包含第一校正构件13。功能单元11计算所述至少一个第一极限值Y_Grenzmax、Y_Grenzmin，除调节器6所产生的操纵变量Y_s外，所述极限值也被提供给比较构件10。由比较构件检验操纵变量Y_s是否低于最大第一极限值Y_Grenzmax和/或操纵变量Y_s是否超过最小第一极限值Y_Grenzmin。如果情况的确如此，就表明操纵变量Y_s是一个允许的、不会危害容积式泵的操纵变量，可以接受其它的比较和校正例程处理(未图示)，或者如图所示作为输入信号被直接提供给变频器4，变频器以此为基础对容积式泵马达3进行控制。

为了计算所述至少一个第一极限值，需要将第一实际工作参数X和测得的或计算出来的其它实际工作参数Y_H和/或X_H提供给第一功能单元11，其中，实际工作参数Y_H在图示实施例中是变频器的辅助操纵变量，例如变频器的旋转频率标定值或转矩标定值。这些不是测得值，而是借助至少一个实际参数，例如在当前控制测量的基础上由变频器计算出来(尤其是模拟出来)的值。其它实际工作参数X_H在图示实施例中是辅助调节变量，例如优选直接在马达3上测得的马达转速和/或容积式泵转速或转矩。也就是说，在任何情况下，第一极限值规定构件12在计算所述至少一个泵保护极限值时都会将工作参数(即例如第一实际工作参数，在此为来自工艺被调段14的调节变量的实际值)和至少一个其它实际工作参数Y_H、X_H或优选为测量所得的用于工艺调节变量X的主操纵变量Y_HH(例如压力或体积流量)考虑在内。

当比较构件发现超过最大第一极限值Y_Grenzmax和/或低于最小第一极限值Y_Grenzmin时，将这一情况通知第一功能单元11，其第一校正构件13随后会在考虑第一实际工作参数X和其中一个上述其它实际工作参数Y_H、X_H、Y_HH的情况下测定已校操纵变量Y’_s。如图所示，而后可以将这个已校操纵变量Y’_s作为输入变量传输给比较构件，以便与第一极限值Y_Grenzmax和/或Y_Grenzmin进行比较，或者绕开比较构件(未图示)将其提供给其它的比较过程和校正过程，或者作为输入信号直接传输给变频器4。

从优选为非易失性的存储器19可以将被分配给控制构件5的容积式泵所特有的几何参数GP和/或被送流体所特有的被送流体参数FP如被送流体的剪切性能传输给第一极限值规定构件12和/或第一校正构件13，计算第一极限值Y_Grenzmax、Y_Grenzmin和/或已校操纵变量Y’_s时将这些参数按函数关系考虑在内。

在图示实施例中，已校操纵变量Y’_s是最大或最小允许第一极限值Y_Grenzmax、Y_Grenzmin，以便尽可能地接近调节器所产生的操纵变量Y_s。在此情况下，第一极限值规定构件12和第一校正构件13包含共用计算器(计算构件)，因为已校操纵变量Y’_s在图示实施例中等于第一极限值Y_Grenzmax、Y_Grenzmin。调节器所产生的操纵变量Y_s被已校操纵变量Y’_s覆盖。

特别是在已校操纵变量Y’_s不等于第一极限值的情况下，第一校正构件13和第一极限值规定构件12可以完全分开设置，即配设自有计算构件，也就是实现在彼此分开的功能单元中。当然，这也适用于前述情况，即已校操纵变量Y’_s等于第一极限值，在此情况下，极限值规定构件12和校正构件13如图1所示相合并，即具有共用的计算例程。

下面借助示例性的具体实施方案对图1所示的实施例进行说明，本发明不限于这些实施方案。

第一示例

第一实际工作参数X等于实际调节变量，在图示实施例中是以巴为测量单位的压力。假设指令变量X为压力且最初为20巴。测得的实际工作参数X同样为20巴。

现在修改指令变量。举例而言，通过将规定值相应从20巴改成10巴，指令变量X就会发生变化。由此产生调节偏差W-X=10巴。

调节器6测定新的操纵变量Y_s，在此情况下为与转速成比例的电压值，其明显小于前一循环或前一次计算时的电压值。第一极限值规定构件12计算最小允许极限值Y_Grenzmin。这个最小允许极限值在图示实施例中代表最小允许转速。遵守最小允许转速是有益的，这能避免因低于最小允许转速而产生润滑剂中断的危险。

利用以下函数关系式计算最小允许转速，即最小允许极限值Y_Grenzmin：

在所述函数关系式中，Y_Grenzmax等于最小允许极限值。在此是最小允许转速

第一实际工作参数X在本示例中是测得的调节变量，在此为10巴的新的实际压力。因数·^α是其它工作参数，即表示特定而言通过测量被送流体温度而测定的被送流体工作粘度的程度或者表示粘度对最大允许压力的影响程度。在图示实施例中，这个值对于特定介质而言为10^0.32。常数k是介质润滑能力的校正值，这个校正值对于特定介质而言例如为0.75。

常数b是泵运行壳体

的摩擦负荷能力

的校正值。这个校正值在图示实施例中为1。泵特定特性值c是承受径向负荷的转子直径的特性值。这个特性值在图示实施例中例如为0.55。

最小允许极限值Y_Grenzmin被传输给第一比较构件10，所述第一比较构件将调节器6所测定的操纵变量Y_s与这个最小允许极限值进行比较。根据比较结果要么将调节器所测定的操纵变量Y_s传输给变频器，要么由第一校正构件测定已校操纵变量Y’_s，所述已校操纵变量优选等于此前计算出来(或者新计算出来)的最小允许极限值Y_Grenzmin。

第二示例

第一实际工作参数X等于实际调节变量，在此为压力。测得的实际压力为20巴。通过设置相应的规定值，调节变量的标定值发生变化，即指令变量W从20巴变成30巴。与此同时，扰动变量发生变化。假设流阻升高，其原因是通流面积例如由于更换工具而变小，即通流直径变小。

这在实际操作中会导致实际工作变量X(即实际压力)大幅超过指令变量W，因为最初还是以未发生变化的转速进行输送，但其间流阻因更换工具而已大幅升高。

减法器输出端上由此形成的调节偏差会引发显著后退，即操纵变量Y_s减小。假如所述操纵变量作为规定标定值未经校正地被传输给变频器4，就会在转速减小至较低程度的情况下在允许压力方面危害泵。为了防止出现这种情况，将上述操纵变量Y_s与需要计算的最小极限值Y_Grenzmin(第一极限值)进行比较，这个最小极限值代表最小允许转速。利用第一实施例中给出的函数关系式进行计算。由于操纵变量Y_s低于最小允许极限值Y_Grenzmin(即最小允许转速)，第一校正构件13会输出已校操纵变量Y’_s，所述已校操纵变量代替操纵变量Y_s被传输给变频器。

已校操纵变量Y’_s优选等于计算所得的最小允许极限值Y_Grenzmin。

第三示例

指令变量W是以l/min为测量单位的体积流量。第一实际工作参数X是测得的体积流量。假设运行过程中体积流量需求变大。在图示实施例中需要将指令变量加倍，即从1500l/min增至3000l/min。调节器6从由此产生的调节偏差中W-X测定操纵变量Y_s，在此为转速。比较构件10将这个操纵变量Y_s(即调节器6所规定的转速)与最大允许转速(即第一极限值Y_Grenzmax)进行比较。这个最大允许转速是在NPSH_verfügbar基础上(也就是在系统的现有NPSH即净正吸入压头基础上)测定。图示实施例中的净正吸入压头为8mWs(米水柱)。在NPSH_verfügbar和测得的其它实际工作参数(在此为介质粘度)基础上测定Y_Grenzmax(即最大允许转速)。例如根据图4所示的图或者利用存储在非易失性存储器中的基于以下计算基础的多项式进行这一测定：

NPSH=f(泵尺寸(d_a),主轴螺旋角,粘度v,转速n)

其中，可以通过主轴直径d_a和主轴螺旋角从泵尺寸中推断出泵内部的介质对于特定尺寸和特定螺旋角而言的有效轴向速度，从而产生以下简化后的关系式：

NPSH=f(v_axBGStgg,粘度v,转速n)

因此

v_axzulBGNPSH=f(v,n)

因此通过以下关系式

v_ax＝S*n或 $n=\frac{v_{\mathrm{ax}}}{S}$

最终可以得到以下关系式

$Y_{\mathrm{Grenz}\max }=n_{\mathrm{zulBGNPSH}}=\frac{v_{\mathrm{axzulBGNPSH}}}{S}$

也就是，可以为具有特定泵尺寸、特定主轴螺旋角和特定NPSH值的泵计算允许泵转速

在图4所示的图中，左侧竖轴给出的是以米水柱(mWs)为单位的NPSH。右侧竖轴给出的是以转/分钟为单位的转速。横轴上标注的是以m/s为单位的流体轴向速度。所述图示例性地涉及一个尺寸为20、主轴螺旋角为56°的泵。上升直线表征的是介质(被送流体)与转速有关的轴向速度v_ax。

为了测定第一极限值Y_Grenzmax(即最大允许转速)，需要在所述图中从8mWs的NPSH出发向右移动至表征500mm²/s的测得的粘度的曲线。在与所述曲线的交点处向上移动至所述直线。在与所述直线的交点处可以从右侧竖轴上读出最大允许转速即第一极限值Y_Grenzmax。对于测得的粘度(即所述其它实际工作参数)而言，这个第一极限值约为3800转/分钟。

如前所述，当指令变量(即要求体积流量)加倍时，由于线性关系而会发生从假定的1500l/min到3000l/min的操纵变量变化。由于这个3000l/min的操纵变量Y_s小于约为3800l/min的第一极限值Y_Grenzmax，可以将所述操纵变量Y_s作为输入变量传输给变频器4。

如果指令变量不只是加倍，而是例如增加了两倍，就会产生4500l/min的操纵变量，所述操纵变量大于第一极限值Y_Grenzmax，校正构件13就会用已校操纵变量Y’_s覆盖调节器6所规定的操纵变量Y_s，所述已校操纵变量例如等于第一极限值，即本示例中的3800l/min。

图2所示的实施例

图2所示的实施例与图1所示实施例之间的区别仅在于，不是将调节器6所产生的操纵变量Y_s与至少一个用于保护容积式泵的第一极限值进行比较，而是将其与至少一个用于确保被送流体质量的第二极限值进行比较。在图示实施例中涉及的是第二极限值。

所述至少一个第二极限值Y_Grenzmax、Y_Grenzmin确保被送流体质量得到遵守。在图示实施例中，第二极限值规定构件15仅提供唯一一个最大第二极限值Y_Grenzmax，其中作为替代方案，可以计算多个用于确保被送流体质量的第二极限值，例如进一步计算最小极限值Y_Grenzmin。

无论何种情况第二比较构件16都会比较，是调节器6所产生的操纵变量Y_s还是已在此处未包含的前一其它校正过程中经校正的操纵变量超过第二极限值Y_Grenzmin一定程度。如果操纵变量Y_s小于等于最大极限值，就将调节器6所产生的或者被提供给比较构件16的操纵变量Y_s作为输入变量提供(计算)给变频器4。

否则就借助第二功能单元17中除第二极限值规定构件15外还包括的第二校正构件18提供已校操纵变量Y’_s，并用所述已校操纵变量覆盖操纵变量Y_s。计算所述至少一个第二极限值Y_Grenzmin时，第二极限值规定构件15将第一实际工作参数X和至少一个其它(另一)实际工作参数如辅助操纵变量Y_H、辅助调节变量X_H和/或主操纵变量Y_HH按函数关系考虑在内。计算时也可以进一步将容积式泵的几何参数GP和/或被送流体参数FP以及振动考虑在内。

第四示例

第四示例涉及介质保护，即如此测定第二极限值，使得操纵变量不会对容积式泵所输送的被送流体(被送介质)的质量参数产生不良影响。

在具体示例中则应确保被送介质不会受到不允许的剪力。因此，计算第二极限值时将介质的最大允许剪切速率考虑在内。应当再度实现转速调节，使得第二极限值等于最大允许转速。也就是说，第一工作参数X是工艺段体积流量。除最大允许剪切速率的介质特定极限外，测定第二极限值时还将泵的功能性条件考虑在内，也就是考虑速度条件，即旋转的容积式转子(主轴)相对于静止的泵壳体的角速度差。间隙中的速度条件与泵转速成正比，与功能性间隙(Funktionsspalt)的大小，即与当前的线性剪切率成反比关系。这个功能性间隙一方面与泵特定条件有关，也就是与现有的实际径向间隙即确定的泵转子径向间隙有关，此外还与当前的工作条件有关，也就是与当前压力负荷(被送流体压力)和被送流体的当前粘度有关。对后两个其它实际工作参数进行测量并在计算第二极限值Y_Grenzmax(即最大允许转速)时加以考虑。

例如输送动态粘度η为5Pas的被送流体。这相当于5000mm²/s的运动粘度ν，其中，在假定密度ρ为1000kg/m³并遵守100000N/m²的最大允许剪应力τ的情况下，特定泵中的被送流体的最大允许剪切率D_zul为200001/sec。所述泵的特征是转子直径为D_a=70mm，差压相关径向间隙S=h₀，所述差压相关径向间隙在Δp=5巴的情况下得出0.021mm的值。由此得出1911/min的最大允许转速即第二极限值Y_Grenzmax。只要调节器6所规定的操纵变量Y_s低于这个值，就可以将所述操纵变量Y_s直接传输给变频器4，否则就用经第二校正构件18校正或限制的操纵变量Y”_s覆盖所述操纵变量Y_s。

上述示例基于以下计算基础：

从例如适用于牛顿液体的τ_zul=D*η和η=ν*ρ

得出

$D_{\mathrm{zul}}=\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{zul}}}{v*\mathrm{\ρ}}.$

此外还适用

$n_{\mathrm{zul}}=\frac{W_{\mathrm{zul}}}{D_a*\mathrm{\π}*60}.$

通过插入W_zul=D_zul*S或者插入

可以在将所出现的全部常数概括为k的情况下计算最大允许转速：

$D_{\mathrm{zul}}=\frac{D_a*\mathrm{\π}*n}{k*S}\→n_{\mathrm{zul}}=\frac{D_{\mathrm{zul}}*k*S}{D_a*\mathrm{\π}}$

因此，最大允许转速等于极限值Y_Grenzmax。

举例而言，如果待输送的被送流体(介质)不具有牛顿特性，而是剪切稀化型被送流体，就需要先利用已知的物理关系式计算泵功能性间隙中的雷诺数、剪切率和由此得出的代表性粘度。这样就能以与牛顿性被送流体相同的方式监测并遵守这类流体的允许条件。

图3所示的实施例

图3所示的实施例将图1和图2所示的实施例集于一体，也就是说，控制构件5被构造成使得调节器6所输出的操纵变量Y_s既能与至少一个第一极限值(泵保护极限值)比较，又能与至少一个第二极限值(介质保护极限值)比较。在图3所示的实施例中，将调节器6所产生的操纵变量Y_s先与第一极限值比较，再与第二极限值比较，当然也可以采用相反顺序，即先与第二极限值再与第一极限值比较。

图3所示实施例的特征在于，第一比较的输出值构成第二比较的输入变量，其中，第一比较的输出变量可以是未校操纵变量Y_s其前提是进行第一比较时未发现超过或低于极限值的情况，因此Y_s未经校正，或者可以是已经过第一比较构件10校正的Y’_s。

在此情况下，Y_s或Y’_s是第二比较构件16的输入变量。如果第二比较构件未进行校正，就将第二比较的输入值Y_s或Y’_s传输给变频器4，如果进行了校正，就将已校操纵变量Y”_s传输给变频器。

图示实施例中设有第一和第二判定构件20、21，由其决定是否需要进行泵保护比较和介质保护比较。具体的判定例如可由软件规定，用户只能选择性地实现泵保护比较或介质保护比较，或者两项比较操作都能实现。

图5所示的实施例

这个实施例是用于实现泵保护的优选实施例。操纵变量是关于泵的转速信号，其中，图中左侧竖轴标注的是泵转速。计算第一极限值时将在泵压力管接头上测得的泵压作为第一实际工作参数加以考虑，其中，被送流体压力标注在右侧竖轴上。计算第一极限值时将被送流体粘度(介质粘度)作为其它实际工作参数加以考虑，其中，介质粘度标注在下方横轴上。此处选择性地考虑采用被送流体体积流量、泵转速或被送流体压力作为指令变量。在具体实施例中使用被送流体压力作为指令变量。

图示实施例的情况是，被送流体粘度(介质粘度)因更换介质而相应从12mm^2/s下降至9mm^2/s、6mm^2/s、4mm^2/s，而后(逐步)下降至2mm^2/s。允许被送流体体积流量发生波动。指令变量即工艺压力(被送流体压力)最初应保持在10巴，而后上升至20巴，依此类推，即每次以升高10巴的幅度逐步上升至最高的50巴。换句话说，指令变量从最初的10巴逐步变成50巴。调节器根据指令变量(W)输出操纵变量(Y_s)。第一极限值规定构件根据第一实际工作参数(在此为被送流体压力)和其它实际工作参数(在此为介质粘度)计算第一极限值(在本实施例中为最小转速Y_Grenzmin)，其中，在具体实施例中通过被送流体温度间接测定介质粘度。在本实施例中，低于第一极限值(即最小转速)会导致容积式泵受损。在具体实施例中，比较构件将调节器所规定的操纵变量(即转速信号)与第一极限值规定构件计算出来的第一极限值进行比较。如果操纵变量在图示实施例中高于这个第一极限值，就将所述操纵变量作为输入信号传输给变频器。如果操纵变量低于第一极限值，就在图示实施例中测定已校操纵变量作为输入信号并将其传输给变频器，其中，在图示实施例中，第一校正构件将极限值规定构件所测定的第一极限值作为已校操纵变量传输出去。

附图标记列表

1  容积式泵系统

2  容积式泵

3  容积式泵马达

4  变频器

5  控制构件

6  调节器

7  逻辑构件

8  指令变量规定构件

9  调节器的减法器

10 第一比较构件

11 第一功能单元

12 第一极限值规定构件

13 第一校正构件

14 工艺被调段

15 第二极限值规定构件

16 第二比较构件

17 第二功能单元

18 第二校正构件

19 存储器

20 第一判定构件

21 第二判定构件

Y_s 操纵变量

Y_s’ 已校操纵变量

Y_s” 已校操纵变量

X  第一实际工作参数(优选为实际调节变量)

Y_HH 其它实际工作参数(主操纵变量)

Y_H  其它实际工作参数(辅助操纵变量)

X_H  其它实际工作参数(辅助调节变量)

W   指令变量

GP  容积式泵的几何参数

FP  被送流体参数

Claims (21)

1.一种用于控制容积式泵(2)的容积式泵马达(3)的变频器(4)的控制构件，其包括调节器(6)，所述调节器设计用于根据指令变量(W)和第一实际工作参数(X)(尤其是被送流体压力)产生用于容积式泵马达(3)的变频器(4)的操纵变量(Y_s)，

其特征在于，

为所述调节器(6)分配逻辑构件(7)，

所述逻辑构件具有第一极限值规定构件(12)，所述第一极限值规定构件设计用于根据所述第一实际工作参数(X)和至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)(尤其是被送流体粘度)测定至少一个第一极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)，超过或低于所述第一极限值可能导致所述容积式泵(2)受损，并且

所述逻辑构件具有第一比较构件(10)，所述第一比较构件设计用于将所述操纵变量(Y_s)或已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)或根据所述操纵变量(Y_s)或所述已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)按函数关系加以测定的比较值与所述至少一个极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)进行比较，并且

所述逻辑构件具有第一校正构件(13)，所述第一校正构件设计用于在所述第一比较构件(10)发现所述至少一个第一极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)被超过或低于一定程度时输出已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)，所述已校操纵变量优选等于所述极限值规定构件(12)所测定的极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)，

且/或

所述逻辑构件具有第二极限值规定构件(15)，所述第二极限值规定构件设计用于根据所述第一实际工作参数(X)和至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)测定至少一个第二极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)，超过或低于所述第二极限值可能导致所述容积式泵(2)所输送的被送流体的质量参数受到不良影响，以及

所述逻辑构件具有第二比较构件(16)，所述第二比较构件设计用于将所述操纵变量(Y_s)或已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)或根据所述操纵变量(Y_s)或所述已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)按函数关系加以测定的比较值与所述至少一个第二极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)进行比较，以及

所述逻辑构件具有第二校正构件(18)，所述第二校正构件设计用于在所述第二比较构件(16)发现所述至少一个第二极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)被超过或低于一定程度时输出已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)，所述已校操纵变量优选等于所述第二极限值规定构件(15)所测定的极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)。

2.如权利要求1所述的控制构件，其特征在于，

所述第一实际工作参数是测得的实际调节变量(X)，尤其是所述被送流体的实际压力、实际压差或实际体积流量。

3.如权利要求1或2中任一项所述的控制构件，其特征在于，

所述至少一个其它实际工作参数是测得的实际调节变量(X)，尤其是所述被送流体的实际压力、实际压差或实际体积流量，和/或所述至少一个其它实际工作参数是测得的或者在实际值基础上计算出来的辅助操纵变量(Y_H)，尤其是所述变频器(4)的旋转频率标定值或所述变频器(4)的转矩标定值，和/或所述至少一个其它实际工作参数是测得的或者在实际值基础上计算出来的辅助调节变量(X_H)，尤其是所述容积式泵马达(3)的转速或所述容积式泵马达(3)的转矩，和/或所述至少一个其它实际工作参数是测得的温度，尤其是被送流体温度或所述容积式泵(2)的轴承温度，和/或所述至少一个其它实际工作参数是测得的振动值，和/或所述至少一个其它实际工作参数是测得的或计算出来的被送流体粘度，和/或所述至少一个其它实际工作参数是测得的泄漏率。

4.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

所述逻辑构件(7)包括至少一个比较值测定构件，所述比较值测定构件设计用于在函数关系基础上根据所述操纵变量(Y_s)或所述已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)和/或根据所述第一实际工作参数和所述至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)来测定所述比较值。

5.如权利要求4所述的控制构件，其特征在于，

所述比较值测定构件被构造成在按所述函数关系测定所述比较值时附加性地将以下考虑在内：至少一个存储在存储器(19)中的、为被分配给所述控制构件(5)的容积式泵(2)所特有的几何参数(GP)，优选为间隙宽度或主轴直径；和/或存储在存储器(19)中的被送流体参数(FP)，尤其是所述被送流体的剪切性能。

6.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

所述第一极限值规定构件和/或所述第二极限值规定构件被构造成将所述第一极限值或所述第二极限值作为至少一个存储在存储器(19)中的、为被分配给所述控制构件(5)的容积式泵(2)所特有的几何参数(GP)(优选为间隙宽度或主轴直径)的函数和/或作为存储在存储器(19)中的被送流体参数(FP)(尤其是所述被送流体的剪切性能)的函数来加以测定，和/或所述第一校正构件和/或所述第二校正构件被构造成将所述已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)作为至少一个存储在存储器(19)中的、为被分配给所述控制构件(5)的容积式泵(2)所特有的几何参数(GP)(优选为间隙宽度或主轴直径)的函数和/或作为存储在存储器(19)中的被送流体参数(FP)(尤其是所述被送流体的剪切性能)的函数来加以测定。

7.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

所述第一极限值规定构件和/或所述第二极限值规定构件被构造成将所述第一极限值或所述第二极限值作为存储在存储器(19)中的、为被分配给所述控制构件(5)的容积式泵(2)所特有的在所述容积式泵(2)中的最小或最大剪切率的函数和/或作为实际剪切率的函数来加以测定，和/或所述第一校正构件和/或所述第二校正构件被构造成将所述已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)作为至少一个存储在存储器(19)中的、为被分配给所述控制构件(5)的容积式泵(2)所特有的在所述容积式泵(2)中的剪切率的函数和/或作为实际剪切率的函数来加以测定。

8.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

所述控制构件(5)具有至少一个用于所述第一实际工作参数(X)的输入端和多个用于附加性至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)的输入端。

9.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

所述第一比较构件和/或所述第二比较构件设计用于将所述第一实际工作参数(X)和/或所述至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)和/或根据所述第一实际工作参数(X)和/或所述至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)按函数关系计算出来的值或者所述调节器(6)的操纵变量(Y_s)或已校操纵变量或基于所述操纵变量(Y_s)或所述已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)计算出来的比较值与至少一个存储在所述逻辑构件(7)的存储器(19)内的极限值进行比较，所述第一或第二校正构件设计用于在所述第一比较构件发现所述至少一个确定的极限值被超过或低于时输出已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)。

10.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

在所述控制构件(5)的非易失性存储器(19)(尤其是EEPROM)中以优选可手动选择、特定而言可借助下拉菜单进行选择的方式存储有用于不同容积式泵(2)的不同系统参数数据集和/或不同的被送流体参数(FP)。

11.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

所述逻辑构件(7)设计用于根据所述第一实际工作参数(X)和/或至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)和/或被分配给所述控制构件(5)的容积式泵(2)所特有的参数来测定所述容积式泵(2)的养护到期日和/或发送关于所述养护到期日的信号。

12.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

所述控制构件(5)被构造成通过总线系统(尤其是CAN总线系统)进行通信且包括相应接口。

13.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

所述控制构件(5)具有存储构件，所述存储构件被构造和控制成用来优选分别以时间戳存储所述第一实际工作参数(X)和/或所述至少一个其它工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)和/或所述指令变量(W)和/或所述比较值和/或所述极限值。

14.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

设有用来为所述控制构件(5)进行配置的输入构件，其形式特定而言为至少一个按键。

15.如前述权利要求中任一项所述的控制构件，其特征在于，

设有信号发送构件，尤其是显示器和/或至少一个LED(尤其是LED信号灯)。

16.一种容积式泵系统，其包括容积式泵(2)、用于驱动所述容积式泵(2)的容积式泵马达(3)、被分配给所述容积式泵马达(3)的变频器(4)以及设置在所述变频器(4)前面的如前述权利要求中任一项所述的控制构件(5)，其中，为所述控制构件(5)分配指令变量规定构件(8)。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，

所述指令变量规定构件(8)被构造成工艺控制室，所述工艺控制室设计用于监测和/或控制和/或调节多个系统设备，尤其是容积式泵(2)。

18.如权利要求16或17中任一项所述的系统，其特征在于，

设有多个包括所述附属控制构件(5)的容积式泵(2)。

19.如权利要求16至18中任一项所述的系统，其特征在于，

所述控制构件(5)被构造成通过总线系统(尤其是CAN总线系统)与所述工艺控制室进行通信，和/或多个控制构件(5)被构造成相互间通过总线系统(尤其是CAN总线系统)进行通信。

20.如权利要求16至19中任一项所述的系统，其特征在于，

所述控制构件(5)与至少一个传感器处于信号传输连接，以便接收所述第一实际工作参数(X)和/或所述至少一个其它测得的工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)，和/或所述控制构件(5)与所述变频器(4)处于信号传输连接，以便接收所述第一实际工作参数(X)和/或所述至少一个其它测得的工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)，尤其是容积式泵马达转速和/或所述变频器(4)的旋转频率标定值和/或所述变频器(4)的转矩标定值。

21.一种用于控制容积式泵(2)的容积式泵马达(3)的变频器(4)的控制方法，尤其是用于操作如权利要求1至14中任一项所述的控制构件(5)的方法，其中，利用调节器(6)根据指令变量(W)和第一实际工作参数(X)产生用于所述容积式泵马达(3)的变频器(4)的操纵变量(Y_s)，

其特征在于，

借助被分配给所述调节器(6)的逻辑构件(7)

根据所述第一实际工作参数(X)和至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)测定第一极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)，超过或低于所述第一极限值可能导致所述容积式泵(2)受损，并且将操纵变量(Y_s)或已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)或根据所述操纵变量(Y_s)或所述已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)按函数关系加以测定的比较值与所述至少一个极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)进行比较，并且在发现所述至少一个第一极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenznin)被超过或低于一定程度时输出已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)，所述已校操纵变量优选等于所述极限值规定构件所测定的极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)，

且/或

根据所述第一实际工作参数(X)和至少一个其它实际工作参数(X_H，Y_H，Y_HH)测定第二极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)，超过或低于所述第二极限值可能导致所述容积式泵(2)所输送的被送流体的质量参数受到不良影响，以及将操纵变量(Y_s)或已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)或根据所述操纵变量(Y_s)或所述已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)按函数关系加以测定的比较值与所述至少一个第二极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)进行比较，以及在发现所述至少一个第二极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)被超过或低于一定程度时输出已校操纵变量(Y’_s，Y”_s)，所述已校操纵变量优选等于所述第二极限值规定构件所测定的极限值(Y_Grenzmax，Y_Grenzmin)。

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