CN103868622B - 非接触式测量泵送介质温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非接触式测量泵送介质温度的方法，包括步骤一：将泵体上的电机中的转子浸没在流体中并运转；步骤二：在电机运行时，在非导通相实时注入高频电流，并检测非导通相的感生电势、检测电流、频率及定子电感，步骤三：结合感生电势、电流、频率及定子电感，得到定子线圈电阻，也就得到了定子线圈温度；步骤五、根据定子线圈温度跟介质温度呈线性关系，得到介质温度。本发明具有的有益效果：直接用高频脉冲电流注入法检测绕组的电抗变化率，液体温度的变化对绕组电感无影响，绕组电抗变化率可以直接用来表征绕组的电阻变化率，而电阻变化率只受绕组温度的影响，影响因子单一。

Description

非接触式测量泵送介质温度的方法

技术领域

本发明涉及一种非接触式测量泵送介质温度的方法。

背景技术

现有技术是通过测量转子的磁通量来表征流体温度，存在以下缺陷：1、转子磁通量无法直接测量，需要通过测量电机的电压与电流计算功率消耗来表征其变化率，电枢磁场的退磁作用以及负载电流的偏差都会影响计算的准确度；2、转子磁通量受永磁材料的剩磁强度与矫顽力共同影响，而永磁材料的剩磁强度与矫顽力的温度系数不一致，尤其是铁氧体材料的剩磁强度的温度系数为负，而矫顽力的温度系数为正；3、永磁材料的剩磁强度的温度系数一般为0.2％/℃，所以测量转子的磁通量的方法只有在液体温度变化较大的情况下永磁材料的剩磁强度才会出现明显的变化才能引起转子磁通量的改变。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题而提供一种非接触式测量泵送介质温度的方法，直接用高频脉冲电流注入法检测绕组的电抗变化率，液体温度的变化对绕组电感无影响，绕组电抗变化率可以直接用来表征绕组的电阻变化率，而电阻变化率只受绕组温度的影响，影响因子单一，测量准确。

本发明的上述技术目的主要是通过以下技术方案解决的：非接触式测量泵送介质温度的方法，其特征在于包括步骤一：将泵体上的电机中的转子浸没在流体中并运转；步骤二：在电机运行时，在非导通相实时注入高频电流，并检测非导通相的感生电势、检测电流、频率及定子电感，步骤三：结合感生电势、电流、频率及定子电感，得到定子线圈电阻，也就得到了定子线圈温度；步骤四、根据定子线圈温度跟介质温度呈线性关系，得到介质温度。直接用高频脉冲电流注入法检测绕组的电抗变化率，液体温度的变化对绕组电感无影响，绕组电抗变化率可以直接用来表征绕组的电阻变化率，而电阻变化率只受绕组温度的影响，影响因子单一，测量准确。

作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明采用如下技术措施：所述的电机为具有控制器的永磁电机，所述电机的转子上设有提供磁通的永磁体。

设定电机旋转一周为一个周期，在一个周期内至少完成六次测量，对多次测得的感生电势、检测电流、频率及定子电感分别取平均值。

还包括步骤五：采用温度传感器，将电机浸没在水中并运转，在不同环境温度中测量定子线圈电阻和定子线圈温度，并建立表格，并根据表格建立温度、定子线圈电阻和定子线圈温度曲线图；步骤六：根据步骤五中的表格及曲线图，再结合定子线圈温度跟介质温度呈线性关系，得到介质温度。

采用与电机串接在一起的控制器中的全桥电路来产生高频电流注入非导通相，并测量非导通相的感生电势。

本发明具有的有益效果：直接用高频脉冲电流注入法检测绕组的电抗变化率，液体温度的变化对绕组电感无影响，绕组电抗变化率可以直接用来表征绕组的电阻变化率，而电阻变化率只受绕组温度的影响，影响因子单一；绕组的电阻率温度系数一般为0.4％/℃，对温度敏感性强，便于精确表征绕组温度，从而能更精确表征绕组温度。

附图说明

图1是本发明中涉及的温度对照表。

图2是本发明中涉及的曲线图。

图3是本发明中涉及的全桥电路图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：非接触式测量泵送介质温度的方法，它包括步骤一：将泵体上的电机中的转子浸没在流体中并运转；步骤二：在电机运行时，在非导通相实时注入高频电流，并检测非导通相的感生电势、检测电流、频率及定子电感，步骤三：结合感生电势、电流、频率及定子电感，得到定子线圈电阻，也就得到了定子线圈温度；步骤四、根据定子线圈温度跟介质温度呈线性关系，得到介质温度。所述的电机为具有控制器的永磁电机，所述电机的转子上设有提供磁通的永磁体。采用与电机串接在一起的控制器中的全桥电路(如图3所示)来产生高频电流注入非导通相，并测量非导通相的感生电势。

设定电机旋转一周为一个周期，在一个周期内至少完成六次测量，对多次测得的感生电势、检测电流、频率及定子电感分别取平均值。

具体来说，在非导通相注入高频电流i＝Isin(2πft)，测其端电压e＝Esin(2πft-α)，忽略线圈的电容效应。由于线圈的线径很小，在注入高频电流时忽略频率引起涡流效应带来的电阻变化影响。线圈的匝数固定，在非导通时刻其包络的铁芯处于零磁饱和状态，此时线圈的电感等于转子不充磁时测得的线圈电感L。计算公式：线圈阻抗Z＝E/I＝R+j2πfL，则线圈电阻R＝Sqrt((E/I)2-(2πfL)2)。

电机的定子绕组温度tw由下列公式来确定。

$R_{\mathrm{\φ}}=\sqrt{{\left(\frac{e}{i}\right)}^2-{\left(2{\mathrm{\πfl}}_{\mathrm{\φ}}\right)}^2}$

$t_w={\mathrm{\α}}_s\frac{R_{\mathrm{\φ}0}}{R_{\mathrm{\φ}}-R_{\mathrm{\φ}0}}+t_{w0}$

其中，

Rφ为定子温度为tw时的定子相电阻；

e为控制器在非导通相绕组注入高频电流后定子绕组产生的感生电势有效值；

i为控制器注入的高频电流有效值；

f为控制器注入的高频电流的频率；

1φ为定子相电感；

tw为定子实测温度；

αs为定子电阻的温度系数；

Rφ0为定子温度为tw0时的定子相电阻；

tw0为定子基准温度；

所输送的流体温度t_f由下式来确定。

$t_f=t_w-\frac{3I_{rms}^2{R}_{\mathrm{\φ}}}{B_m}$

其中，

t_f为流体温度；

I_rms为定子负载相电流有效值；

B_m为定子绕组和流体之间的热阻。

实施例2：非接触式测量泵送介质温度的方法，还包括步骤五：采用温度传感器，将电机浸没在水中并运转，在不同环境温度中测量定子线圈电阻和定子线圈温度，并建立表格，并根据表格建立温度、定子线圈电阻和定子线圈温度曲线图(如图1和图2所示)；步骤六：根据步骤五中的表格及曲线图，再结合定子线圈温度跟介质温度呈线性关系，得到介质温度。其余步骤一至步骤四同实施例1。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。在上述实施例中，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.非接触式测量泵送介质温度的方法，其特征在于包括步骤一：将泵体上的电机中的转子浸没在流体中并运转；步骤二：在电机运行时，在非导通相实时注入高频电流，并检测非导通相的感生电势、检测电流、频率及定子电感，步骤三：结合感生电势、电流、频率及定子电感，得到定子线圈电阻，也就得到了定子线圈温度；步骤四、根据定子线圈温度跟介质温度呈线性关系，得到介质温度t_f，即其中，I_rms为定子负载相电流有效值；B_m为定子绕组和流体之间的热阻，R_φ为定子温度为t_w时的定子相电阻，t_w为定子实测温度。

2.根据权利要求1所述的非接触式测量泵送介质温度的方法，其特征在于所述的电机为具有控制器的永磁电机，所述电机的转子上设有提供磁通的永磁体。

3.根据权利要求1或2所述的非接触式测量泵送介质温度的方法，其特征在于设定电机旋转一周为一个周期，在一个周期内至少完成六次测量，对多次测得的感生电势、检测电流、频率及定子电感分别取平均值。

4.根据权利要求3所述的非接触式测量泵送介质温度的方法，其特征在于还包括步骤五：采用温度传感器，将电机浸没在水中并运转，在不同环境温度中测量定子线圈电阻和定子线圈温度，并建立表格，并根据表格建立温度、定子线圈电阻和定子线圈温度曲线图；步骤六：根据步骤五中的表格及曲线图，再结合定子线圈温度跟介质温度呈线性关系，得到介质温度。

5.根据权利要求4所述的非接触式测量泵送介质温度的方法，其特征在采用与电机串接在一起的控制器中的全桥电路来产生高频电流注入非导通相，并测量非导通相的感生电势。