CN103867425B - 多泵系统的无传感器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在用在多泵系统的控制中的处理单元（UC）中实现的控制方法，所述多泵系统包含旨在接收流体的入口通道（IN）；并行地与所述入口通道连接的两台泵（P₁，P₂）；以及与两台泵（P₁，P₂）的出口连接的出口通道，两台泵的至少一台由变速驱动器（VSD）控制，每台泵（P₁，P₂）通过第一特性曲线（HQ_{curve_n}），即，最大速度下的流速‑压力头，以及通过第二特性曲线（PQ_{curve_n}），即，流速‑接收功率来定义。该控制方法是为不使用像流速计那样的传感器地确定多泵系统的总流速（Q_total）而提供的。

Description

多泵系统的无传感器控制方法

技术领域

本发明涉及多泵系统的控制方法。

背景技术

多泵系统至少包括两台泵，这两台泵的至少一台是变速的，速度由变速驱动器控制，另一台是定速的或变速的。在多泵系统中，两台泵并行地与相同入口通道连接，它们的出口在公共出口通道上相遇。

控制多泵系统的某些解决方案要求测量出口通道上的总流速。为了测量这个流速，当前解决方案使用了流速计或使用了不十分令人满意的方法。就专利JP2004-124814和JP2006-307682而言，情况尤其如此。因此，目前需要的是能够以最少安装的简单方式估计流入多泵系统的出口通道中的流体的总流速。

因此，本发明的目的是提出为不用流速计地确定流过出口通道的流体的总流速的能力而提供、在处理单元中实现的控制方法，这种方法实现起来简单，只需最少数量的传感器。

发明内容

这个目的是通过在用在多泵系统的控制中的处理单元中实现的控制方法达到的，所述多泵系统包含旨在接收流体的入口通道；并行地与所述入口通道连接的两台泵；以及与两台泵的出口连接的出口通道，两台泵的至少一台由变速驱动器控制，每台泵通过第一特性曲线，即，最大速度下的流速-压力头，以及通过第二特性曲线，即，流速-接收功率来定义，该控制方法包括如下步骤：

-从第二特性曲线中、从所述泵的估计速度中、以及从变速驱动器供给所述泵的功率中确定变速驱动器控制的泵的流速；

-从所确定流速中以及从所述泵的第一特性曲线中确定变速驱动器控制的所述泵的压力头；

-从所确定压力头中、从每台泵的速度中以及从第一特性曲线中确定多泵系统的每台泵的流速；以及

-通过相加为每台泵获得的流速确定多泵系统的总流速。

按照一种具体特征，变速驱动器控制的泵的速度从注入控制回路中的速度参考值中或从速度测量值中确定。

本发明还涉及包括安排成实现如上所述的控制方法的处理单元的变速驱动器。

附图说明

在参考下面列出的附图给出的如下详细描述中，其它特征和优点变得更加清楚：

-图1代表泵之一由变速驱动器控制的多泵系统；以及

-图2示意性地例示了本发明的控制方法的操作原理。

具体实施方式

参考图1，多泵系统至少包括并联的两台泵P₁、P₂。每台泵是，例如，离心式的，旨在经由入口吸入流体和经由出口输送它。一台泵可以是变速的（P₁）、由变速驱动器VSD控制，或者是定速的（P₂）、由简单启动器ST控制。在多泵系统中，两台泵的至少一台是变速的，而另一台可以是变速的或定速的。

在下文的描述中，将考虑只有两台泵P₁、P₂（用P_n一般性表示）的多泵系统。当然，本发明绝对可以应用于包括不止两台泵的多泵系统。

在该多泵系统中，使用的两台泵P₁、P₂是并联的。经由配电网络RD对它们供电。因此，该系统包括联接两台泵P₁、P₂的入口的公共入口通道IN和联接两台泵P₁、P₂的出口的公共出口通道OUT。泵P₁由变速驱动器VSD控制。

而且，以已知方式，每台泵P₁、P2通过第一泵特性曲线（用HQ_{curve_n}一般性表示的HQ_{curve_1}、HQ_{curve_2}）来定义。这条曲线例示了在最大速度下泵的压力头H与它的体积流速Q之间的现有关系。泵的压力头H用m（米）表示，而体积流速Q用，例如，m³/h（立方米/小时）表示。每台泵也通过第二泵特性曲线（用PQ_{curve_n}一般性表示的PQ_{curve_1}、PQ_{curve_2}）来定义，第二泵特性曲线表达在最大速度下供给泵的电机的功率与泵的出口上的流速Q_Pn之间的关系。

本发明的控制方法在处理单元UC中实现。这个处理单元UC，例如，包括在用于控制多泵系统的一台或几台泵的变速驱动器VSD中。

本发明的控制方法呈现没有任何传感器地操作的具体特征。

图2例示了本发明的操作原理。处理单元UC启动为估计变速驱动器VSD控制的泵P₁的流速而提供的第一软件模块M1。为此，第一软件模块M1接收如下值作为输入：

-变速驱动器VSD控制的泵P₁的速度W₁，这个速度能够从注入变速驱动器的控制回路中的速度参考值中估计或借助于传感器来测量；

-供给变速驱动器VSD控制的泵P₁的功率P_mot1，这个功率从变速驱动器VSD的数据中估计；以及

-所涉及的泵P₁的第二特性曲线PQ_{curve_1}，将相似定律用于离心泵将其推广到泵P₁的速度W₁。

一旦确定了泵P₁的出口上的流速Q_P1，处理单元UC就启动为确定与这个流速相联系的压力头H₁而提供的第二软件模块M2。为此，第二软件模块M2依靠泵P1的第一特性曲线HQ_{curve_1}。

在所涉及的操作点上，多泵系统的压力头H_MPS对于所有泵P_n都是相同的，无论是定速的还是变速的。因此，所确定压力头H₁对应于多泵系统的压力头H_MPS。

一旦确定了压力头H_MPS，处理单元UC就为每台泵P_n启动为确定泵的出口上的流速Q_Pn而提供的第三软件模块M3。这个模块M3接收如下值作为输入：

-所确定压力头H_MPS值；

-多泵系统中所涉及的泵的速度W_n的数值；以及

-寻求流速的泵的流速/压力头的特性曲线（HQ_{curve_n}），将相似定律用于离心泵将它推广到泵的速度W_n。

泵的速度W_n可以有不同来源。对于变速泵，这个速度可以基于施加在变速驱动器的控制回路的输入端上的速度参考值，或基于速度测量值。对于定速泵，这仅仅是考虑泵的运行动力学的问题。

一旦处理单元UC确定了每台泵的出口上的流体的流速Q_Pn，剩下的唯一任务就是相加这些流速以获得总流速Q_total。

Claims (4)

1.一种在用在多泵系统的控制中的处理单元(UC)中实现的控制方法，所述多泵系统包含旨在接收流体的入口通道(IN)；并行地与所述入口通道连接的两台泵(P₁，P₂)；以及与两台泵(P₁，P₂)的出口连接的出口通道，两台泵的至少一台由变速驱动器(VSD)控制，每台泵(P₁，P₂)通过第一特性曲线(HQ_{curve_n})，即，流速-压力头，以及通过第二特性曲线(PQ_{curve_n})，即，流速-接收功率来定义，其特征在于该控制方法包括如下步骤：

-从第二特性曲线(PQ_{curve_n})、从所述泵的估计速度(W₁)、以及从变速驱动器(VSD)供给所述泵的功率确定变速驱动器(VSD)控制的泵的流速(Q_P1)；

-从所确定流速(Q_P1)以及从所述泵的第一特性曲线(HQ_{curve_1})确定变速驱动器控制的所述泵(P₁)的压力头(H₁)，其中，所述泵(P₁)的压力头(H₁)对应于所述多泵系统的压力头(H_MPS)；

-从所确定的所述多泵系统的压力头(H_MPS)、从每台泵的速度(W_n)以及从第一特性曲线(HQ_{curve_n})确定多泵系统的每台泵(P_n)的流速(Q_Pn)；以及

-通过相加为每台泵获得的流速(Q_Pn)确定多泵系统的总流速(Q_total)。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于变速驱动器控制的泵的速度(W_n)从注入控制回路中的速度参考值或从速度测量值确定。

3.一种多泵系统，其包含旨在接收流体的入口通道(IN)；并行地与所述入口通道连接的两台泵(P₁，P₂)；以及与两台泵(P₁，P₂)的出口连接的出口通道，两台泵的至少一台由变速驱动器(VSD)控制，每台泵(P₁，P₂)通过第一特性曲线(HQ_{curve_n})，即，流速-压力头，以及通过第二特性曲线(PQ_{curve_n})，即，流速-接收功率来定义，所述系统的特征在于包括处理单元(UC)，其包含：

-从第二特性曲线(PQ_{curve_n})、从所述泵的估计速度(W₁)、以及从变速驱动器(VSD)供给所述泵的功率确定变速驱动器(VSD)控制的泵的流速(Q_P1)的模块；

-从所确定流速(Q_P1)以及从所述泵的第一特性曲线(HQ_{curve_1})确定变速驱动器控制的所述泵(P₁)的压力头(H₁)的模块，其中，所述泵(P₁)的压力头(H₁)对应于所述多泵系统的压力头(H_MPS)；

-从所确定的所述多泵系统的压力头(H_MPS)、从每台泵的速度(W_n)以及从第一特性曲线(HQ_{curve_n})确定多泵系统的每台泵(P_n)的流速(Q_Pn)的模块；以及

-通过相加为每台泵获得的流速(Q_Pn)确定多泵系统的总流速(Q_total)的部件。

4.按照权利要求3所述的系统，其特征在于变速驱动器控制的泵的速度(W_n)从注入控制回路中的速度参考值或从速度测量值确定。