CN109154289B - 用于识别抽吸气的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在泵抽吸气时停止潜水泵的方法，其中，泵与控制单元操作连接。该方法的特征在于包括以下步骤：通过控制单元调节泵的操作速度，以便将泵的平均功率导向预定的设定水平；通过监测至少一个参数来确定泵的瞬时功率是否在预定范围之外，该参数包括：功率(P)、电流(I)和功率因数(

Description

用于识别抽吸气的方法
技术领域
本发明通常涉及的领域为用于控制适合泵送液体的泵的操作的方法，例如潜水污水/废水泵或潜水排水泵。更特别是，本发明涉及的领域是用于当识别到泵抽吸气(snoring)(即当泵吸入部分液体和部分空气时)时停止该泵的方法。因此，本发明涉及一种潜水泵，该潜水泵与控制单元操作连接，该泵在操作中由控制单元驱动。
背景技术
在潜水泵的操作过程中，只要泵能够泵送液体(即泵的进口位于液面以下)就没有问题。但是当液面下降成低于泵的进口时，泵将在操作期间开始吸入部分液体和部分空气。这种现象称为抽吸气，因为泵在这种情况下产生的抽吸气声音。
对于一些应用(例如包括潜水污水/废水泵的泵站)，泵通常在液面下降成低于泵进口之前根据来自液面传感器的停止信号通过控制单元来停止。不过，作为安全特征，泵也可以在识别到泵抽吸气时停止，这例如能够是当液面传感器故障时的情况。当泵抽吸气时，泵的操作不再产生效果，同时泵继续使用能量，即消耗大量的能量，而不产生液体输出。因此，当泵长时间抽吸气时，泵的马达和其它部件可能由于过热/磨损而损坏。
对于一些应用(例如没有泵停止液面传感器的潜水排水/脱水泵)，泵通常将在泵抽吸气时也起作用，直到泵被手动关闭。当泵的操作人员没有观察到，且泵在抽吸气的情况下驱动太长时间时，将导致泵部件(例如叶轮、吸入罩、密封件、电动机等)的磨损和高机械应力。
有已知的方法来检测抽吸气，但是它们很慢，且并不总是可靠。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在识别到泵抽吸气时停止潜水泵的改进方法。本发明的主要目的是提供一种最初定义类型的改进方法，它将以可靠和快速的方式来检测泵是否抽吸气。本发明的另一目的是提供一种方法，该方法利用设置成在操作中驱动泵的控制单元同样检测抽吸气。
根据本发明，至少主要目的通过具有独立权利要求中确定的特征的、最初定义的方法来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中进一步确定。
根据本发明，提供了一种最初定义类型的方法，其特征在于包括以下步骤：通过控制单元来调节泵的操作速度，以便将泵的平均功率导向预定的设定水平；通过监测以下参数中的至少一个来确定泵的瞬时功率是否在预定范围之外：功率(P)、电流(I)和功率因数
Figure BDA0001867729550000021
确定泵的操作速度是否在增加；以及当泵的瞬时功率确定为在预定范围之外，同时泵的操作速度确定为在增加时，由于抽吸气通过控制单元来停止泵。
因此，本发明基于以下理解：对于由控制单元驱动的泵，通过调节泵的操作速度将泵的平均功率导向预定的设定水平，即努力将泵的功率保持在恒定水平，泵的功率和泵的操作速度在正常操作时(即只要泵在泵送液体)都是非常稳定的参数。不过，当确定/识别到泵的操作速度在增加，同时泵的瞬时功率在预定范围之外波动时，泵正在抽吸气。因此，通过监测/控制操作速度和功率的控制单元，能够在早期阶段以有效且容易的方式来检测抽吸气。
在本发明的优选实施例中，确定泵的操作速度是否在增加的步骤在确定泵的瞬时功率在预定范围之外之后来执行。
根据优选实施例，确定泵的操作速度是否在增加的步骤通过监测泵的操作速度的变化趋势来执行。泵的操作速度将由控制单元恒定地调节，即与正常操作或抽吸气无关地波动，且当泵开始泵送空气时，控制单元将通过增加泵的操作速度来进行补偿。
根据更优选的实施例，监测泵的操作速度的变化趋势通过以下步骤来执行：在预定时间段(t)中测量泵的多个瞬时操作速度(n1、n2、n3、n4、...)；比较各对相邻瞬时操作速度(n1；n2、n2；n3、n3；n4、...)的相互关系；监测一对相邻瞬时操作速度(n1；n2)中的后一瞬时操作速度(n2)大于该对相邻的瞬时操作速度(n1；n2)中的前一瞬时操作速度(nl)的次数(m)；以及当在预定时间段(t)中后一瞬时操作速度(n2)大于前一瞬时操作速度(n1)的次数(m)大于预定阈值时，确认泵的操作速度在增加。
通过其它从属权利要求和下面对优选实施例的说明，将清楚本发明的其它优点和特征。
具体实施方式
本发明涉及一种用于控制泵的操作的方法，该泵适用于泵送液体，例如潜水污水/废水泵或潜水排水/脱水泵。本发明涉及一种用于当识别到泵抽吸气时停止泵的方法。根据第一实施例，在确认泵抽吸气之后直接停止泵，根据第二实施例，在确认泵抽吸气后经过预定时间之后停止泵。第一实施例对于控制排水/脱水泵特别有利，第二实施例对于布置在泵站中的污水/废水泵特别有利。当泵站中的泵能够在抽吸气时操作预定的时间时，积聚在液体表面处的油脂和其它物质将吸入泵中和输送至泵站外。
泵与控制单元操作连接，根据优选实施例，控制单元内置于泵中。泵在操作中由控制单元来驱动。在优选实施例中，控制单元由变频驱动器(VFD)构成，该变频驱动器设置成调节泵的操作速度，例如通过调节提供给泵的电动机的交流电的频率Hz。因此，控制单元设置为监测/调节/控制泵的操作速度，且该控制单元还设置成监测泵的功率或平均功率。为了监测泵的功率，控制单元监测至少一个操作参数：功率(P)、电流(I)和功率因数(coscp)。
根据本发明，控制单元设置成调节泵的操作速度，以便将泵的平均功率引导向预定的设定水平，换句话说，泵和控制单元努力通过调节泵的操作速度来将泵的功率保持在恒定水平。因此，在泵的正常操作过程中，平均功率或多或少为恒定。优选是，在监测/评估泵的平均功率时使用合适的滤波器，以便最小化泵的操作速度的调节频率。
为了检测泵的抽吸气，控制单元设置成确定泵的瞬时功率是否在预定范围之外。这通过监测至少一个以下参数来执行：功率(P)、电流(I)和功率因数(coscp)。因此，确定瞬时功率是否在预定范围之外的步骤可以通过监测功率(P)来直接执行，或者通过监测电流(I)或功率因数(coscp)来间接执行。监测可以连续或间歇地进行。
因此，控制单元设置成确定泵的操作速度是否在增加。优选是，确定泵的操作速度是否在增加的步骤在肯定地确定泵的瞬时功率在预定范围之外之后来执行。最后，控制单元设置成当泵的瞬时功率确定为在预定范围之外，同时泵的操作速度确定为在增加时由于抽吸气而停止泵。
因此，当泵吸入部分空气和部分液体时，泵的瞬时功率波动的幅度将增加，同时泵必须增加操作速度，以便使得平均功率保持在预定的设定水平，因为对于给定的操作速度，当泵吸入空气(而不是液体时)瞬时功率将降低。
根据优选实施例，泵的瞬时功率的预定范围的上限等于或大于泵的平均功率的预定设定水平的1.02倍，且泵的瞬时功率的预定范围的下限等于或小于泵的平均功率的预定设定水平的0.98倍。因此，等于或大于平均功率的2％的偏差将认为是抽吸气的可能症状。因此，能够进行非常早期的抽吸气检测。为了更可靠地识别抽吸气，上限因数等于1.03，优选等于1.04。为了更可靠地识别抽吸气，下限因数等于1.03，优选是等于1.04。应当指出，当监测电流(I)或功率因数(coscp)时，使用相应的因数。
根据第一实施例，在泵由于抽吸气而停止之后，泵保持不工作预定的暂停时间。根据第二实施例，在泵由于抽吸气而停止之后，泵保持不工作，直到控制单元从液面传感器获得开始信号。然后，泵再次起作用，直到它通过人工、由于抽吸气、通过来自液面传感器的停止信号等而停止。
根据优选实施例，确定泵的操作速度是否在增加的步骤通过监测泵的操作速度的变化趋势来执行。
优选是，监测泵的操作速度的变化趋势通过以下步骤来执行：在预定时间段(t)中测量泵的多个瞬时操作速度(n1、n2、n3、n4、...)；比较各对相邻瞬时操作速度(n1；n2、n2；n3、n3；n4、...)的相互关系；监测一对相邻瞬时操作速度(n1；n2)的后一瞬时操作速度(n2)大于该对相邻瞬时操作速度(n1；n2)的前一瞬时操作速度(n1)的次数(m)；以及当在预定时间段(t)中后一瞬时操作速度(n2)大于前一瞬时操作速度(n1)的次数(m)大于预定阈值时，确认泵的操作速度在增加。
作为示例，测量的多个瞬时泵速(n1、n2、n3、n4、...)等于或大于10，优选是等于或大于20。后一瞬时操作速度(n2)大于前一瞬时操作速度(n1)的监测次数(m)的该预定阈值等于或大于4，优选是等于或大于8。
作为示例，预定时间段(t)等于或大于2秒，并等于或小于5秒。
根据另一优选实施例，确定泵的操作速度是否在增加的步骤通过监测何时泵的瞬时操作速度大于预定阈值来执行。作为示例，瞬时操作速度的阈值等于或大于泵的平均操作速度的1.03倍。因此，能够进行非常早期的抽吸气检测。为了更可靠地识别抽吸气，阈值因数等于1.05。
本发明的可行变化形式
本发明并不只局限于上述实施例，上述实施例主要用于说明和示例的目的。本专利申请将覆盖这里所述的优选实施例的所有调整和变化形式，因此，本发明将由附加权利要求的措辞来确定，且可以在附加权利要求的范围内以各种方式来改进设备。
还应当指出，尽管没有明确说明来自特殊实施例的特征可以与来自另一实施例的特征组合，但是当组合可行时，该组合应当认为是显而易见的。

Claims (13)

1.一种用于在泵抽吸气时停止潜水泵的方法，其中，泵与控制单元操作连接，所述方法的特征在于包括以下步骤：
-通过控制单元来调节泵的操作速度，以便将泵的平均功率导向预定设定水平；
-通过监测以下参数中的至少一个来确定泵的瞬时功率是否在预定范围之外：功率(P)、电流(I)和功率因数
Figure FDA0002441895890000011
-确定泵的操作速度是否在增加；以及
-当泵的瞬时功率确定为在预定范围之外，同时泵的操作速度确定为在增加时，由于抽吸气而通过控制单元停止泵。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：确定泵的操作速度是否在增加的步骤在肯定地确定泵的瞬时功率在预定范围之外之后来执行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：确定泵的操作速度是否在增加的步骤通过监测泵的操作速度的变化趋势来执行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：监测泵的操作速度的变化趋势通过以下步骤来执行：
-在预定时间段(t)中测量泵的多个瞬时操作速度(n1、n2、n3、n4、...)；
-比较各对相邻瞬时操作速度(n1；n2、n2；n3、n3；n4、...)的相互关系；
-监测一对相邻瞬时操作速度(n1；n2)中的后一瞬时操作速度(n2)大于所述一对相邻瞬时操作速度(n1；n2)中的前一瞬时操作速度(nl)的次数(m)；以及
-当在预定时间段(t)中后一瞬时操作速度(n2)大于前一瞬时操作速度(n1)的次数(m)大于预定阈值时，确认泵的操作速度在增加。
5.根据权利要求4所述的方法，其中：泵的多个瞬时操作速度(n1、n2、n3、n4、...)等于或大于10个。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中：后一瞬时操作速度(n2)大于前一瞬时操作速度(n1)的监测次数(m)的预定阈值等于或大于4。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其中：所述预定时间段(t)等于或大于2秒，并等于或小于5秒。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其中：确定泵的操作速度是否在增加的步骤通过监测何时泵的瞬时操作速度大于预定阈值来执行。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其中：泵的瞬时功率的预定范围的上限等于或大于所述泵的平均功率的预定设定水平的1.02倍。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其中：泵的瞬时功率的预定范围的下限等于或小于所述泵的平均功率的预定设定水平的0.98倍。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中：泵在它由于抽吸气而停止之后在预定的暂停时间内保持不工作。
12.根据权利要求1或2所述的方法，其中：泵在它由于抽吸气而停止之后保持不工作，直到控制单元从液面传感器获得启动信号为止。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述控制单元由变频驱动器(VFD)来构成。
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