CN105089998A - 泵控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泵控制方法,用于控制具有至少两个彼此并联或串联设置的泵机组的泵系统的运行,其特征在于具有以下步骤:确定整个泵系统的特定总功率Es,其定义了整个泵系统的总功率相对于液压总负载的比例关系;确定各个泵机组(2)的特定个体功率EP,n,其定义了各个泵机组的个体功率相对于个体液压负载的比例关系;根据公式计算各个泵机组(2)的个体负载因数Egain,n;根据期望液压负载(QD;HD)以及各个泵机组(2)的个体负载因数Egain,n,调整泵机组(2)的个体液压负载(Qn;Hn)。

Description

泵控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制泵系统的运行的泵控制方法,该泵系统具有至少两个彼此并联或串联设置的泵机组。
背景技术
这种类型的泵系统例如应用于设有多个水井的井场(Brunnenfeldern)中,这些水井分别具有至少一个泵,这些泵并行地将水从水井中抽出。根据所需要的水量,这些泵可以不同的数量运行并在运行中具有不同的转速。
此外,在已知的泵系统中,为了提高压力需将多个泵串联。在此,根据将要产生的压差的大小,泵可以不同的数量或不同的功率运行。
在这样的泵系统中,如果不同类型或不同大小的泵或者具有不同的液压连接条件(Anschlussbedingungen)的泵一起运行时,很难对单个泵的运行进行优化,以获得所期望的液压负载,即,在能耗最小的情况下实现所期望的压差或流量。
发明内容
有鉴于该问题,本发明的目的在于提供一种泵控制方法以及一种泵系统,它们能够使多个泵机组能量优化地运行。
本发明的目的通过一种泵控制方法以及一种泵系统来实现。优选的实施方式由下面的说明以及附图给出。
根据本发明的泵控制方法被设计用于控制具有两个或多个泵机组的泵系统的运行。在此,多个泵机组可以被彼此并联和/或串联地设置。并联通常被设计用于利用多个泵来增大供应流,串联通常被设计用于利用多个依次联接的泵来实现较大的压力升高。
在根据本发明的一种泵控制方法中,能够特别是能量有效地利用多个泵机组,即,所需要的液压总负载被这样分配给多个泵机组:使得这些泵机组最大程度地能量有效地运转。在此,液压总负载在并联的情况下是泵系统的总流量,而在泵机组串联时是泵系统上的总压差,也就是泵系统的总扬程。
根据本发明,在第一步骤中确定整个泵系统的特定总功率Es。在此,该功率是整个泵系统所消耗的功率,即,在泵系统中被共同控制或通过下述方式被优化的全部泵机组所消耗的功率。该功率特别是泵机组所消耗的电功率。由于所确定的总功率相对于整个泵系统的液压总负载是成比例的,因此根据所确定的总功率可以确定特定总功率Es。在此,液压总负载可以如上所述地是总流量或总扬程。液压总负载在此可以是液压额定总负载,或优选是实际检测到的液压总负载。
根据本发明,在下一步骤中确定泵系统的每个单独的泵机组的特定个体功率EP,n。为此需要检测每个泵机组的个体功率,即泵机组的个体消耗功率(aufgenommeneLeistung),该个体消耗功率优选是电驱动功率。该个体消耗功率相对于各个泵机组的个体液压负载是成比例的。在此,个体液压负载可以如上所述地在并联时为单个泵机组的供应流,或在多个泵机组串联的情况下为单个泵机组的扬程或压差。因此,特定个体功率EP,n形成为泵机组的个体功率与泵机组的个体液压负载之比。
在下一步骤中,根据所确定的特定总功率Es以及各个泵机组的特定个体功率EP,n,按照下述公式为各个泵机组确定各个泵机组的个体负载因数Egain,n
E gain , n = E S E P , n .
在下一步骤中,根据所确定的泵系统的各个待控制泵机组的个体负载因数来调整泵机组的个体液压负载。这种调整是基于个体负载因数和期望的液压负载、优选为期望的液压总负载来实现的。也就是说,在考虑个体负载因数的条件下,以期望的液压负载、优选以期望的液压总负载为基础来调节由单个泵机组所提供的液压负载。即,单个泵机组实际上不是以通过将期望的液压总负载简单地算术分配到泵机组上所确定的液压负载在工作,而是以通过负载因数Egain加以调整的液压负载在工作。在此,该负载因数Egain考虑到了各个单个泵机组的能效,并负责使这些泵机组优先以更好的能效工作或有更多数量在运行,从而总体上提高了整个泵系统的能效。
根据本发明的第一种实施方式,根据各个泵机组的期望个体液压负载来实现对泵机组的个体液压负载的调整,在此,期望个体液压负载优选为期望液压总负载除以被激活的泵机组的数量。也就是说,期望个体液压负载是通过根据现有的泵机组的数量对总负载进行简单的算术分配来确定的。然后根据该实施方式,在考虑到个体负载因数Egain,n的条件下,针对各个泵机组能量优化地调整该事先确定的期望个体液压负载,即提高或降低个体液压负载,以便关于多个泵机组获得与事先决定的简单分配不同的液压负载分配,从而在最大程度上能量有效地利用这些泵机组。这意味着,大部分液压总负载被分配给特别是能量有效的泵机组。
进一步优选通过使期望液压负载倍增(Multiplikation),特别是使期望液压负载乘以各自的负载因数Egain,n,或使期望液压负载乘以由各自的负载因数Egain,n推导出的参数来实现对各个泵机组的个体液压负载的调整。因此,负载因数Egain,n可以被用于形成数学运算的推导出的参数(abgeleiteten),或者例如还乘以附加的因数或乘方(potenziert)。
特别是在泵机组串联的情况下,优选通过使期望液压负载倍增,特别是使期望个体液压总负载乘以各个负载因数Egain,n的平方来实现对各个泵机组的个体液压负载的调整。
根据本发明的另一种优选的实施方式,该控制方法这样工作:当至少两个泵机组中的一个泵机组所对应的个体负载因数Egain,n低于预先确定的最小值时,将该泵机组关闭。因此,可以关闭具有较低能效的泵机组,并将总液压负载分配到具有较高能效的泵机组上。
根据另一种优选的实施方式,当至少两个泵机组中的一个泵机组所对应的、优选被估计的个体负载因数Egain,n高于预先确定的最大值时,则接通该泵机组。由此可以使得例如之前根据上述方法步骤被关闭的泵机组再次接通。
根据另一种优选的实施方式,将至少两个泵机组彼此并联地设置,在此,整个泵系统的液压总负载是整个泵系统的流量,而各个泵机组的个体液压负载是各个泵机组的个体流量。进一步优选期望液压总负载是由多个并联设置的泵机组构成的泵系统的期望总流量。
根据另一种优选的实施方式,可以将至少两个泵机组串联,在这种情况下,整个泵系统的液压总负载是关于整个泵系统的压差,而各个泵机组的个体液压负载是关于各个泵机组的个体压差或个体扬程。在此,进一步优选期望液压总负载是期望总压差或期望总扬程。对于多个泵机组的情况,还可以采用并联和串联的泵机组的组合,在此,控制既可以根据流量,也可以根据扬程来实现。
在根据本发明的控制方法的另一种实施方式中,对于被关闭的泵机组,为了后续的控制而要在关闭之前考虑该泵机组的功率,即该泵机组所消耗的功率,特别是电功率。也就是说,对于该泵机组,一旦要将其关闭,就要在关闭之前根据最后的功率执行对上述因数的计算。由此可以获得估计的个体负载因数。
进一步优选对各个泵机组的个体液压负载进行调节,即,在泵机组中设置用于个体液压负载的调节回路。为此,特别可以调整泵机组的转速,以便能够通过转速变化来实现对期望液压负载的调节。替代地或附加地,进一步优选通过配属的调节回路实现对整个泵系统的液压总负载的调节。
在根据本发明的泵控制方法的另一种优选的变型中,在至少一个泵机组中,优选在每个泵机组中,对个体液压负载以及优选对功率、也就是泵机组所消耗的功率进行测量值检测。由此可以省略外部的测量值检测。优选直接在泵机组中检测所需的测量值。在此,液压负载(例如扬程或流量)可以被直接确定,或者在可能考虑附加的测量值的条件下由其他的参数、特别是电驱动马达的电气参数导出。还可以将所需要的传感器直接集成在泵机组中。
进一步优选根据本发明的泵控制方法被执行为,通过用于各个泵机组的个体控制单元或通过用于多个泵机组的中央控制单元来确定各个泵机组的特定个体功率EP,n,并针对每个泵机组计算个体负载因数Egain,n。特别优选可以将个体控制单元本身集成在泵机组中。
特别优选在泵系统运行期间连续地执行根据本发明的泵控制方法以及下述的泵控制方法。由此可以在运行期间对负载分配进行连续的调整,并因此实现对能耗的优化。
根据本发明的一种特别优选的实施方式,在所述泵控制方法中还可以设置其他的方法步骤或调节步骤,用以使液压负载的分配保持在预先确定的范围内。优选对各个泵机组的期望个体液压负载进行调节,以使至少两个、优选至少三个泵机组的个体液压负载彼此处于预先确定的比例关系中。这对于例如在井场中采用并联的泵机组是特别有利的,因为尽管如前所述地对负载分配进行了优化,但是却能够保证所确定的多个井之间的混合比例。为此设立两个可叠加的调节,即,一个是用于使能耗优化的负载分配,而上一级的调节则是使负载分配保持预先确定的相互比例关系。因此,例如可以通过下述不等式来定义比例关系:
bi>ai1·q1+ai2·q2+ai3·q3
在此,bi是优选等于0的常数,ai1、ai2和ai3是用于定义供应流q1、q2和q3彼此之间的比例关系的常数。该不等式是对三个泵机组的举例。还可以为多个泵机组设置相应的不等式。应当指出的是,虽然有这样定义的比例关系,但仍然保留有优化的空间,在此可以为了优化能耗而改变负载分配。
除了之前所述的泵控制方法之外,根据本发明设计的泵系统具有至少两个泵机组,在此,泵机组可以彼此并联或串联。在该泵系统中可以使用前述的泵控制方法,在此设有一个或多个用于执行控制方法的控制装置。因此,只要是关于该泵系统及其控制装置的实施方案,都同样可以参考在这种控制装置中所使用的前述泵控制方法。
根据本发明的泵系统具有至少一个控制单元,该控制单元被设计用于调节整个泵系统的期望液压总负载和确定整个泵系统的特定总功率。当泵并联时,液压总负载是总流量,而在串联时总负载是泵系统的总压差或总扬程。总功率是指总共消耗的功率,特别是泵系统总共消耗的电功率,即所有配属于泵系统的泵机组总共消耗的电功率。在该泵系统中还设有至少一个用于确定单个泵机组的特定个体功率EP,n的控制单元,特定个体功率被定义为与各个泵机组的个体液压负载有关的个体功率。为此,对于各个泵机组的个体功率EP,n而言,该个体功率,即所消耗的个体功率、特别是电功率将用个体液压负载来除,也就是说,在并联时除以个体供应流,或在串联时除以个体压差。此外,控制单元被设计用于根据下述等式计算各个泵机组的个体负载因数Egain,n
E gain , n = E S E P , n .
此外,该控制单元被设计用于根据由此得到的负载因数Egain和期望液压负载、特别是期望个体液压负载来调整各个泵机组的期望个体液压负载。为此,使期望液压负载、即优选为期望液压总负载例如乘以负载因数Egain,n或其平方值(Quadrat)。对此请参照前面所述的泵控制方法。所有前述的控制单元可以集成在一个控制单元中。替代地,还可以设置至少两个不同类型的控制单元,即,调节液压总负载以及确定特定总功率的中央控制单元,和用于确定个体功率、计算个体负载因数Egain,n以及调整各个单个泵机组的液压负载的本地控制单元。
优选将设计用于确定个体负载因数和调节个体液压负载的控制单元作为本地控制单元或个体控制单元配属于一个泵机组并优选集成在该泵机组中。由此可以实现对各个泵机组的分散控制。特别是可以直接检测各个泵机组的测量值并直接进行处理。
特别优选泵机组具有可设定并调节转速的驱动马达。因此可以通过转速变化来改变扬程或压差或体积流量。如上所述,泵机组可以被设计为,其直接检测流量并根据需要检测压差,或者由电参数推导得出。
特别优选将泵系统构造为井场,其中,一个泵机组对应一个井。
进一步优选将所述控制单元设计为,可执行该泵控制方法的上述的一个或多个变型。
特别优选将控制单元、特别是中央控制单元设计为,其在上一级的调节中将至少两个、优选为三个或多个泵机组的个体液压负载设置为彼此成预先确定的比例关系,或使负载分配彼此保持预先确定的比例关系。对此,更详细的设计方案还请参考对泵控制方法的说明。
附图说明
下面参照附图对本发明做示例性的说明。其中:
图1示意性示出了具有多个并联的泵机组的泵系统,
图2示出了例如应用于井场中的、具有多个并联的泵机组的泵系统,
图3示意性示出了多个串联的泵机组的布置,
图4示意性示出了用于对多个泵机组的负载分配进行调整的控制或调节方法,和
图5示意性示出了一种附加的调节,用于使液压负载的分配保持预先确定的比例关系。
其中,附图标记说明如下:
2泵机组
4个体控制单元
6中央控制单元
8,10,12加法模块(累计模块)
14计算模块
16选择模块
18计算模块
20分配模块
22负载因数确定模块
24负载调整模块
26调节器
28转速调节器
30加法器
32调节模块
34加法器
EP,n单个泵的特定个体功率
Es整个系统的特定总功率
Pn单个泵的功率
Qn单个泵的流量
Hn单个泵的扬程
Qref整个系统的额定流量
Href整个系统的额定扬程
HD整个系统的期望扬程
QD整个系统的期望供应流
Hn,D期望个体扬程
Qn,D期望个体供应流
Egain负载因数
nn单个泵的转速
a,b常数
g调整因数
Qs整个系统的反馈供应流
Hs整个系统的反馈扬程
Ps整个系统的反馈功率
k处于运行中的泵的数量
具体实施方式
根据本发明的泵控制方法或根据本发明的泵系统可用于不同的设计方案,特别是具有并联和/或串联的多个泵机组的设计方案。图1示出了一种应用,其中,三个泵机组2在一个回路中彼此并联地设置。这是一种助推器应用(Booster-Anwendung),在此,三个泵机组2的三个供应流Q1、Q2和Q3相加成总供应流Qs。所有三个泵机组2的压差或扬程Hs是相同的。在此,泵机组2可以如同在图1中所示出的大小一样具有不同的尺寸。
图2示出了三个泵机组2的布置,这三个泵机组被并联地设置,但不是设置在一回路中。这种应用例如被应用于井场中,在此,三个泵机组2可以分别配属于不同的井场。在此,这些泵机组2也是如同在图2中所示出的大小一样具有不同的尺寸。在该设计方案中,三个泵机组2具有不同的供应流Q1、Q2和Q3以及不同的扬程H1、H2和H3,这些供应流以及扬程相加成总供应流Qs以及总扬程Hs
图3示出了一种应用,其中的两个泵机组2被串联连接,例如用以急剧地升高压力。在此,流过两个泵机组2的供应流Qs是相同的,但是两个泵机组2的扬程H1和H2相加成总扬程Hs。在此,两个泵机组2也可以具有不同的尺寸。
由于这些泵机组2将因为具有不同的尺寸和不同的液压连接条件而以不同的效率工作,因此根据本发明,利用特定的泵控制方法将总液压负载、也就是总供应流Qs或总扬程Hs分配给不同的泵机组2,以便达到尽可能大的能效。这些泵机组2是电驱动的,并分别具有本地的(lokale)个体控制单元4。此外,每个泵系统还具有中央控制单元6,中央控制单元与个体控制单元4信号连接。这可以通过电信号导线或光信号导线来实现,或者也可以通过无线信号连接(例如无线电连接)或电力线通讯来实现。
下面参照图2对该控制方法进行详细说明。在此,如图4所示的控制或调节部分对应于个体控制单元4或由这些个体控制单元执行,而其他部分由中央控制单元6执行。在图2中示例性地示出了具有三个供应流Q1、Q2和Q3以及三个扬程H1、H2和H3的三个泵。在图2中仅考虑具有供应流Q1和Q2以及扬程H1和H2的两个泵。但需要指出的是,原则上可以使用任意数量的泵。因此在下面将使用符号n来标记任意一个泵的个体参数。单个泵机组所消耗的电功率为Pn,所产生的供应流为Qn(在图4中为Q1、Q2),所产生的压差或扬程为Hn(在图4中为H1、H2)。在配属于中央控制单元6的加法模块8中将全部泵机组2的电功率Pn(在此为P1和P2)或电功率消耗相加。相应地,在加法模块10中将供应流Qn(在此为Q1和Q2),也就是泵机组2的液压负载相加。相应地,在加法模块12中将扬程Hn(在此为H1和H2)作为液压负载相加。在此需要指出的是,用于供应流Qn相加的加法模块10特别应用于泵机组2并联的情况,而用于扬程Hn相加的加法模块12应用于泵机组2串联的情况。如果系统仅被设计用于其中的一个应用,则可相应地完全去除加法模块10、12中的其中一个。所需参数优选由泵机组2或直接配属于泵机组的个体控制单元4来检测,并传输到加法模块8、10和12上,这些加法模块可以是中央控制单元6的组成部分。
输出数据、也就是消耗功率Pn之和Ps被从加法模块8输送到计算模块14,在该计算模块中,通过使电功率与液压负载相关联或用总功率除以总液压负载,计算出整个系统的特定总功率Es。在泵并联的情况下,液压负载是由加法模块10输出的总供应流Qs。在泵机组2串联的情况下,总液压负载是由加法模块12输出的总扬程Hs。根据系统是串联还是并联,通过选择模块16在加法模块10的总和与加法模块12的总和之间进行选择。如果系统仅被配置用于其中的一个应用,则在去除加法模块10或12中的其中一个的情况下可以相应地去除选择模块16。计算模块14通过在调节整个系统时考虑特定总功率Es的方式被用于成本优化。
同样是在选择模块的输出侧将总供应流Qs或总扬程Hs输送给另一计算模块18。此外,计算模块18在输入侧被输入参考供应流Qref或参考扬程Href,作为待实现的液压负载或液压额定负载。为了达到所要求的液压额定值,计算模块18构成用于总供应流Qs或总扬程Hs的调节器,并且将期望供应流QD或期望扬程HD作为期望液压总负载输出。期望液压负载、也就是期望供应流QD和/或期望扬程HD从计算模块18输送到分配模块20。相应地,特定总功率Es从计算模块14输入分配模块20,该分配模块将数据继续分配到各个泵机组的个体控制单元4。
个体控制单元4分别具有负载因数确定模块22,其中,个体负载因数Egain,n(在此为Egain,1和Egain,2)等于特定总功率Es除以特定个体功率EP,n。特定个体功率EP,n与流量Qn或扬程Hn形式的个体液压负载一样由各个泵机组2检测。将个体功率Pn除以个体液压负载,可以由此确定特定个体功率EP,n。根据公式
E gain , n = E S E P , n ,
在负载因数确定模块22中利用输入参数来确定特定负载因数Egain,n。该负载因数Egain,n被输送给负载调整模块24,在该负载调整模块中,根据负载因数Egain,n和期望液压负载,即,根据期望供应流QD或期望扬程HD来调节各个泵机组2的期望个体供应流Qn,D(在此为Q1,D和Q2,D)或期望个体扬程Hn,D(在此为H1,D和H2,D)。为此,在调节流量Qn的并联的泵中,优选将负载因数Egain,n与期望液压负载、也就是期望流量QD相乘。相应地,在串联时期望扬程HD与负载因数Egain的平方E2 gain相乘。在后续的调节器26中,根据期望个体扬程Hn,D或期望个体供应流Qn,D,并基于作为反馈的、在泵机组2中实际检测到的流量Qn(在此为Q1和Q2)或实际检测到的扬程Hn(在此为H1和H2),相应地调节液压负载。在调节器26的输出侧设有转速调节器28,用于相应地调整泵机组2的转速nn
通过使用针对各个泵机组2单独得到的负载因数Egain,n,可以确保能效最好的泵机组所获得的待施加的液压负载的份额大于能效较低的泵机组2所获得的份额。此外,个体控制单元4可以被设计为,其在一定的条件下能够完全关闭泵机组。这优选发生在所获得的各个泵机组2的负载因数Egain,n低于预先确定的最小值的情况下。当个体负载因数Egain,n再次超过预先确定的最大值或预先确定的调节值时,则重新接通泵机组。在关闭状态下,不是以实际的特定个体功率EP,n,而是以关闭之前存在或测量的特定个体功率EP,n为基础来确定负载因数Egain,n
为了能够在多个泵机组2中,特别是在如图2所示的具有并联泵机组2的井场中确保在预先设定的限制内实现液压负载的分配,可以将如图5所示的附加的调节处于更高级别。在如图5所示的示例中,设有以数字1-3示出的三个泵机组2。通过调节器可以预先设定按比例的负载分配,例如基于下述不等式
bi>ai1q1+ai2q2+ai3q3
在该公式中,bi优选是常数,通常为0。ai1、ai2和ai3是表明或预先设定混合比例限制的常数。
在图5中,Q1、Q2和Q3示出了泵机组2实际产生的流量。这些流量在加法模块10中被相加成流量Qs,如参照图4所述。
在调节器或计算模块18中进行如图4所述的流量调节,在此,每个泵机组2的输出信号与前馈信号Qref/k相加,其中,k表示处于运行中的泵的数量,Qref表示额定总流量。同时,各个个体流量Q1、Q2和Q3分别与因数ai1或ai2或ai3相乘。这样相乘得到的信号根据前述公式与常数bi相加。随后,在调节模块32中确定调整因数g。在此,调整因数g是由加法器30中的不等式被满足或不满足到何种程度来决定的。调整因数g与常数ai1、ai2和ai3相乘,并随后将结果分别在加法器34中与前馈因数Qref/k和调节器18的输出相加,用于各个泵机组2。其结果是因此输出期望个体流量Q1,D、Q2,D和Q3,D的值,这些值对应于期望个体液压负载Qn,D,也就是图4中的期望个体流量Qn,D。随后,根据图4在负载调整模块34中进行与个体负载因数Egain,n的相乘。因此,可以同时利用能量优化来确保各个泵分别提供一定数量的液压负载或流量,或确保该数量在一定的限制内运动。
以上所述的该控制中的调节模块加法器全都可以作为软件模块在计算机系统中实现。

Claims (20)

1.一种泵控制方法,用于控制具有至少两个泵机组(2)的泵系统的运行,所述至少两个泵机组被彼此并联或串联地设置,其特征在于,所述泵控制方法具有以下步骤:
确定整个泵系统的特定总功率Es,所述特定总功率定义了整个泵系统的总功率相对于液压总负载的比例关系,
确定各个泵机组(2)的特定个体功率EP,n,所述特定个体功率定义了各个泵机组(2)的个体功率相对于个体液压负载的比例关系,
根据下述等式计算各个泵机组(2)的个体负载因数Egain,n
E gain , n = E S E P , n
根据期望液压负载(QD;HD)以及各个泵机组(2)的个体负载因数Egain,n,调整所述泵机组(2)的个体液压负载(Qn;Hn)。
2.根据权利要求1所述的泵控制方法,其特征在于,根据各个泵机组(2)的期望个体负载实现对所述泵机组(2)的个体液压负载(Qn;Hn)的调整,其中,期望个体液压负载优选通过期望液压总负载(QD;HD)除以被激活的泵机组(2)的数量(k)来确定。
3.根据权利要求1或2所述的泵控制方法,其特征在于,通过使所述期望液压负载(QD;HD)与各个负载因数Egain,n相乘或与由所述负载因数推导出的参数相乘,实现对各个泵机组(2)的个体液压负载(Qn;Hn)的调整。
4.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,所述至少两个泵机组(2)被串联连接,并通过使期望液压总负载(HD)与各个负载因数Egain,n的平方相乘来实现对各个泵机组(2)的个体液压负载(Hn)的调整。
5.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,当对应于所述至少两个泵机组(2)中的一个泵机组(2)的个体负载因数Egain,n低于预先确定的最小值时,所述一个泵机组(2)被关闭。
6.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,当对应于所述至少两个泵机组(2)中的一个泵机组(2)的、预估的个体负载因数Egain,n高于预先确定的最大值时,所述一个泵机组(2)被接通。
7.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,所述至少两个泵机组(2)彼此并联地设置,其中,整个泵系统的液压总负载(Qs)是整个泵系统的流量(Qs),并且各个泵机组(2)的个体液压负载是各个泵机组(2)的个体流量(Qn)。
8.根据权利要求7所述的泵控制方法,其特征在于,期望液压总负载是期望总流量(QD)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,所述至少两个泵机组(2)被串联连接,其中,整个泵系统的液压总负载是关于整个泵系统的压差(Hs),并且各个泵机组(2)的个体液压负载是关于各个泵机组(2)的个体压差(Hn)。
10.根据权利要求9所述的泵控制方法,其特征在于,期望液压总负载是期望总压差(HD)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,对于已关闭的泵机组(2),在关闭之前考虑该泵机组的功率。
12.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,对各个泵机组(2)的个体液压负载(Qn;Hn)进行个体调节,和/或对液压总负载(Qs;Hs)进行调节。
13.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,在一个、优选在各个泵机组(2)中对所述泵机组(2)的个体液压负载(Qn;Hn)以及功率(Pn)进行测量值检测。
14.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,通过用于各个泵机组(2)的个体控制单元(4)或通过用于多个泵机组(2)的中央控制单元(6),确定各个泵机组(2)的特定个体功率EP,n,并计算各个泵机组(2)的个体负载因数Egain,n
15.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,所述泵控制方法在所述泵系统运行期间被连续地执行。
16.根据前述权利要求中任一项所述的泵控制方法,其特征在于,调节各个泵机组(2)的期望个体液压负载(Qn,D;Hn,D),使得至少两个、优选至少三个所述泵机组(2)的个体液压负载(Qn;Hn)彼此处于预先确定的比例关系。
17.一种泵系统,具有至少两个泵机组(2),所述至少两个泵机组被并联或串联地设置,其特征在于,
至少一个控制单元(4,6),被设计用于调节整个泵系统的期望液压总负载(QD;HD)和确定整个泵系统的特定总功率(Ps),
至少一个控制单元(4,6),被设计用于确定单个泵机组(2)的特定个体功率EP,n,所述特定个体功率被定义为各个泵机组(2)的与个体液压负载(Qn;Hn)相关的个体功率(Pn),并根据下述等式计算各个泵机组的个体负载因数Egain,n
E gain , n = E S E P , n
以及根据期望液压负载(QD;HD)和负载因数Egain,n,调整各个泵机组(2)的期望个体液压负载。
18.根据权利要求17所述的泵系统,其特征在于,被设计用于确定所述个体负载因数Egain,n并调节个体液压负载(Qn;Hn)的控制单元被作为个体控制单元(4)配属于一个泵机组(2)并优选集成到该泵机组(2)中。
19.根据权利要求17或18所述的泵系统,其特征在于,所述泵机组(2)具有转速(nn)能被设定和调节的驱动马达。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的泵系统,其特征在于,所述泵系统构成井场。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111465771A (zh) * 2017-12-19 2020-07-28 Ksb股份有限公司 多泵设备和用于运行该多泵设备的方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3438558A1 (de) * 2017-08-03 2019-02-06 Grundfos Holding A/S Verfahren zum betrieb einer mischeinrichtung sowie mischeinrichtung
EP3598263A1 (en) 2017-10-05 2020-01-22 LEONARDO S.p.A. Stability and command augmentation system for an aircraft

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009053923A2 (en) * 2007-10-23 2009-04-30 Picca Automation A/S Method and pump management system for optimizing the energy consumption in a fluid transporting pipe system with pumps
US20090287357A1 (en) * 2008-03-05 2009-11-19 Michael Scoleri System and Method of Constant Pressure, Variable Speed Pump Control with Local Equalization for Dissimilar Pumps
CN101896871A (zh) * 2007-12-14 2010-11-24 Itt制造企业公司 多泵系统中的同步转矩平衡
CN102128163A (zh) * 2010-01-19 2011-07-20 格伦德福斯管理联合股份公司 用于确定泵的功能关系的方法
CN103185003A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 Abb公司 用于最优化泵送系统的能量效率的方法和设备
CN103299082A (zh) * 2011-01-14 2013-09-11 格伦德福斯管理联合股份公司 用于网络中压力控制的系统和方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1763723A1 (ru) * 1990-11-19 1992-09-23 Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола Способ регулировани соотношени расходов центробежных насосов
SE535892C2 (sv) * 2011-06-16 2013-02-05 Xylem Ip Holdings Llc Metod för styrning av åtminstone en del av en pumpstation
FI127255B (en) * 2011-11-02 2018-02-15 Abb Technology Oy Procedure and controller for operating a pump system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009053923A2 (en) * 2007-10-23 2009-04-30 Picca Automation A/S Method and pump management system for optimizing the energy consumption in a fluid transporting pipe system with pumps
CN101896871A (zh) * 2007-12-14 2010-11-24 Itt制造企业公司 多泵系统中的同步转矩平衡
US20090287357A1 (en) * 2008-03-05 2009-11-19 Michael Scoleri System and Method of Constant Pressure, Variable Speed Pump Control with Local Equalization for Dissimilar Pumps
CN102128163A (zh) * 2010-01-19 2011-07-20 格伦德福斯管理联合股份公司 用于确定泵的功能关系的方法
CN103299082A (zh) * 2011-01-14 2013-09-11 格伦德福斯管理联合股份公司 用于网络中压力控制的系统和方法
CN103185003A (zh) * 2011-12-27 2013-07-03 Abb公司 用于最优化泵送系统的能量效率的方法和设备

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111465771A (zh) * 2017-12-19 2020-07-28 Ksb股份有限公司 多泵设备和用于运行该多泵设备的方法
CN111465771B (zh) * 2017-12-19 2021-09-17 Ksb股份有限公司 多泵设备和用于运行该多泵设备的方法

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