CN110192036A - 用于检测泵设备的异常运行状态的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于检测转速可调的泵设备(1)的异常运行状态的方法，该泵设备在能预定的转速(n0)下运行。在此给所述泵设备(1)的调整参量(nsoll)这样地加载确定的频率(f)的周期性激励信号(fA(t))，使得泵设备(1)的液压参量(H、Δp)被调制。从泵设备(1)的机械参量和/或电气参量(Pel)计算评估信号(I(t0)、I(t))作为对激励信号(fA(t))的系统响应(X(t))并且由此确定是否存在异常运行状态。此外，本发明还涉及一种用于控制和/或调节泵设备(1)的目标转速的泵电子装置，该泵电子装置设置用于实施所述方法，以及还涉及一种包括这种泵电子装置的泵设备。

Description

用于检测泵设备的异常运行状态的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测转速可调的、用于液体输送的泵设备的异常运行状态的方法，该泵设备在能预定的转速下运行。
背景技术
异常运行状态在泵设备中反复出现并且可能导致泵设备的损伤或甚至导致完全失灵。异常运行状态例如是干运行、叶轮上的空穴或轴承磨损、轴承损伤。
在泵中通常使用密封元件、如滑环密封装置，该密封元件应该防止流体从泵中流出或在湿转子泵中防止颗粒侵入转子室中。密封元件的密封表面是摩擦表面，其由输送介质润滑。在干运行情况下，这些摩擦表面不再被润换或不充分被润滑并且由此可能非常快地磨损。早期识别出干运行可避免这种情况。
用于干运行识别的传统方法例如基于泵设备的功率消耗。功率消耗与转速和体积流量有关。在干运行中通常在相同的转速下产生比泵腔被填充时更低的功率，因为旋转的叶轮必须将机械能输出到待输送的介质上，即由该介质承受负荷。在干运行情况下，该介质或负荷缺失或泵腔中的介质太少。因此在相同转速下干运行中的功率消耗低于正常运行中的功率消耗，因为叶轮在干运行中承受较小的负荷。出于此原因，在湿运行中的最小功率与干运行中的功率消耗之间选择一条与转速相关的判定阈值来识别干运行，这在图1中示出。但这并非没有缺点。
因为在低转速下存在湿运行和干运行曲线彼此非常接近的问题并且最小湿运行特性曲线也可能低于干运行特性曲线。出于这个原因只有在一定转速以上才能使用这种方法可靠地识别干运行。
另一种方式的干运行识别在于，短暂地加速叶轮并确定加速所需的能量。如果能量消耗低于预期、即低于湿运行情况，则可推断出干运行。在此的缺点是对于加速过程必须显著改变工作点，以便能够评估能量消耗。
空穴是指在泵设备运行期间在输送液体时在叶轮叶片的后侧上形成蒸汽填充的空腔的现象，这些空腔又快速破裂并且因此冲击叶片。这可能导致叶轮损坏。
轴承磨损或损伤、尤其是径向轴承上的轴承磨损或损伤主要表现在轴的振动。这可借助振动传感器检测到。但这种传感器是附加构件，该附加构件可能发生故障并使泵设备的制造更加复杂且困难。另外，这种传感器还使泵设备的制造变贵。因此希望省去传感器。
发明内容
本发明的任务在于提供一种用于检测异常运行状态的替代方法，该替代方法不需要传感器并且能够无耗费地在泵设备中实现。
所述任务通过根据权利要求1的方法、根据权利要求19的泵电子装置和根据权利要求20的泵设备来解决。有利的进一步改进方案在从属权利要求中给出。
为了在泵设备运行期间识别异常运行状态，规定：泵设备的调整参量这样被加载确定的频率的周期性激励信号，使得泵设备的液压参量、如输送高度被调制并且随后由泵设备的机械参量和/或电气参量计算评估信号作为对激励信号的系统响应并且由此确定是否存在异常运行状态。
该操作方法能实现以非常简单的方式识别异常运行状态。该方法可基于软件在泵电子装置中实现。因此既不需要泵电子装置外部的传感器也不需要附加的硬件。此外，该方法可在整个转速范围内可靠地使用，因为它非常好地抑制测量噪声。因此，与现有技术不同，该方法不限于确定的转速范围。
泵设备可以是电动机运行的离心泵、如加热系统中的加热泵或冷却系统中的冷却剂泵。它尤其是可以是湿转子泵。在此基于液体润滑的径向和可能的轴向滑动轴承，干运行是特别有害的并且因此必须尽早被识别出。
液压参量的调制通过调整参量、如转速的调制实现。应指出，术语“调制”在本发明意义中应概括理解为改变，但激励信号的类型、高度和速度不以任何方式受到限制。此外，只要在下文提到对泵设备的控制，则该术语也可理解为调节(Regelung)，因为调节仅包括具有确定的参数反馈的控制。
异常运行状态的检测例如可通过将评估信号与判定阈值进行比较来进实现。当评估信号偏离于正常范围(运行中的允许的范围)时，可推断是异常运行状态。判定阈值可构成该正常范围的边界、如正常范围的最小曲线或最大曲线，或与该范围具有距离，以避免错误确定。因此应根据待确定的异常运行状态检查评估信号是否高于或低于判定阈值。判定阈值因此与应识别的异常运行状态有关。换句话说，确定的判定阈值分配给确定的异常运行状态。因此，可通过比较评估信号与第一判定阈值来确定第一异常运行状态并且可通过比较评估信号与另外的第二判定阈值来确定第二异常运行状态。以相应的方式，也可存在第三或其它判定阈值。
此外，判定阈值是定义允许正常范围的上限还是下限取决于应识别的异常运行状态。如果判定阈值例如在第一异常运行状态的情况下定义下限，则当评估信号低于第一判定阈值时，可推断是该第一异常运行作状态。如果判定阈值例如在第二异常运行状态的情况下定义上限，则当评估信号高于第二判定阈值时，可推断是该第二异常运行状态。
例如当评估信号低于判定阈值时，可推断出干运行作为异常运行状态。
在最简单的情况下，判定阈值可以是恒值。替代地，判定阈值可由曲线、优选直线定义，其定义评估信号与转速、尤其是实际转速之间的数学关系。如果判定阈值是转速的函数，则可根据正常或异常运行的与转速相关性这样设置判定阈值，使得所述判定相对于测量噪声和干扰尽可能不敏感。在干运行情况下，判定阈值(在此也称为阈值曲线)适宜位于干运行曲线与最小湿运行曲线之间。
根据一种实施方式，评估信号由对系统响应和周期函数的乘积在预定的积分时间段上的积分形成，该周期函数的频率等于激励信号的频率或其倍数。在此应指出，“积分计算”在本发明意义中也可理解为在例如于微处理器上数字地实施该方法时基于存在的离散值而必须进行的对这些值求和。因为本领域技术人员已知离散时域中的积分计算可通过求和来实现。
评估信号优选可借助下述计算规则来确定：
其中，
其中I(t)是在积分时间段T上在时刻t待计算的评估信号，X(t)是系统响应，S(t)是周期函数，kI是正整数并且ω是激励信号的频率。
周期函数可以是正弦函数。研究表明，这种简单的函数足够用于形成评估信号以识别干运行。但根据待检测的异常运行状态，余弦函数、一个正弦函数和一个余弦函数的组合、多个正弦函数或余弦函数的组合或多个正弦函数和余弦函数的组合也可用作周期函数。
优选地，被加载激励信号的调整参量是泵设备的目标转速、目标扭矩、即机械参量。在此根据本发明的方法可特别简单地实现，因为转速或扭矩通常是泵设备中的受调节的参量，即其高度由目标值预设的参量。转速或扭矩调节本身在泵设备中是已知的。因此对泵设备的调节试图调节目标值。目标转速或目标扭矩的周期性激励是实现对参量的调制的简单措施。最终由此调制由驱动电动机输出的机械功率。
替代地，调整参量可以是泵设备的电流。这尤其是在这样的泵设备中是适合的调整参量，该泵设备的驱动电动机借助矢量调节、如磁场定向调节(FOR)来控制。基于电动机模型在此形成电流分量id和iq，它们定义以定子场的频率进行旋转的电流计。借助所谓的id电流可影响磁场，借助iq电流可影响扭矩。因此通过调制电流可间接地实现对转速或扭矩的调制。
适宜的是，待调制的液压参量可以是输送高度H或由泵设备产生的压差Δp。因为可通过调制输送高度或压差来识别借助激励信号加载转速或扭矩的直接影响。该调制随后根据工作点引起泵设备输送流量或多或少明显的调制。
关于系统响应，作为机械参量优选使用由泵设备输出的扭矩或实际转速。作为系统响应的电气参量例如可以是由泵设备的电动机消耗的电功率Pel或电流。至少一个所述参量的变化由于对液压参量的调制根据本发明被视为系统响应。
因此，可使用受激励的调整参量和待分析的系统响应之间的不同配对。因此例如可调制目标转速并评估由此产生的电功率消耗。代替功率消耗可使用输出扭矩或实际转速来进行评估。并且代替激励目标转速可激励目标扭矩并评估由此产生的实际转速、输出扭矩或电功率消耗。
理想的是，周期性激励信号例如可以是正弦信号或包含正弦信号的信号。后者例如也可以是三角波或锯齿波信号。优选地，激励信号除加权因子外相应于用于形成评估信号的周期函数。加权因子确定调整参量的调制幅度。
激励信号的频率可介于0.1Hz与100Hz之间、优选介于0.5Hz与10Hz之间。在此应指出，可根据液压系统(泵设备在该液压系统中运行)来选择频率。因此频率基于转子、叶轮和输送液体的惯性向上设置限制。此外，必须协调激励频率和泵设备的转速调节器。因为在频率过高的情况下，转速调节器可能不能足够快地调节出调制的目标转速。但在这种特殊情况下可使用实际转速来进行评估。
频率太低的缺点是评估信号计算的响应时间根据周期增加，从而所述方法持续更长时间。此外，如果频率太低，系统响应可能较弱，从而关于异常运行状态的信息仅较弱地存在于评估信号中。因此，激励频率不应太小、例如不低于0.1Hz。
激励信号的振幅优选可小于转速目标值的25％。所述激励信号的振幅尤其是可介于转速目标值的0.1％与25％之间。因此，在例如2000U/min的目标转速下可使用±2U/min至±500U/min的转速波动。
为了计算评估信号，计算出系统响应和周期函数的乘积在时间段T上的积分。该积分时间段T可以是激励信号周期的至少一个周期或周期的倍数。
优选地可在调制液压参量、尤其是目标转速期间计算评估信号或积分。因此计算并非在调制结束时才进行。由此避免仅分析衰减的系统响应。此外有利的是，在一定时间之后、例如在激励信号的一个或几个周期过去之后才开始计算评估信号或积分。由此实现：在时间上仅在由泵设备和连接的管道组成的系统已瞬态振荡(eingeschwungen)时，才进行系统响应的分析。因此瞬态效应不会影响系统响应的评估。
有利的是，根据本发明的方法在泵设备运行期间连续实施。由此可立即识别运行状态的变化。替代地，该方法可在适合的时刻、每隔一段时间、尤其是定期地实施。
根据另一种替代方案，根据本发明的方法可在泵运行期间通过触发器启动。这种触发器例如可在另一种用于识别这种异常运行状态的方法(如该方法是现有技术中已知的那样并且可与根据本发明的方法同时实现于泵电子装置中)识别这种异常运行状态时使用。因为该识别可能是不准确的，因此可借助根据本发明的方法来进行验证。因此，当使用现有技术中已知的用于检测异常运行状态的方法来识别异常运行状态时，可在泵设备运行期间激活根据本发明的方法。
如果借助根据本发明的方法识别异常运行状态，则例如可视觉、声学地或作为电子消息输出故障信号，从而向用户或服务技术人员或连接系统(如加热系统或建筑物管理系统)通知异常运行状态。然后所述用户或服务技术人员或连接系统可采取相应措施。替代地，可关闭泵设备，以防止泵设备或系统其它部件的进一步或更严重的损伤。
作为对调制的系统响应的机械参量和/或电气参量的检测可在离散时刻或连续地进行。系统响应作为一系列值存在，从而可随时与周期函数相乘并且对如此获得的乘积进行积分。
根据本发明也规定一种用于控制和/或调节泵设备的目标转速的泵电子装置，所述泵电子装置构造用于实施上述方法。同样地规定一种包括这种泵电子装置的泵设备。泵设备例如可以是加热泵、冷却剂泵或饮用水泵。优选地，泵设备是电动机运行的离心泵、理想是湿转子结构型式或干转子结构型式。
通过使用根据本发明的方法可省去设置在泵电子装置外部的传感器。这简化了泵壳体的结构并降低了其制造成本。另外，能够在宽的转速范围内可靠地检测异常运行状态。
附图说明
下面借助实施例和附图更详细地阐述本发明。在此：
图1示出根据现有技术的具有干运行曲线、湿运行曲线和位于它们之间的判定阈值的图表；
图2示出方法的流程图；
图3示出用于运用根据本发明的方法的系统；
图4示出用于实施所述方法的配合作用的功能单元的结构图；
图5示出具有测量的湿和干运行情况的图表。
具体实施方式
图1示出图表，其表明在泵设备持续运行期间用于根据现有技术来确定干运行的方法的作用方式。该图表示出液压功率P_hydr在实际转速n_ist上的变化。在该图表中示出在正常的、湿运行的情况下测量的曲线11以及在异常的、干运行的情况下测量的曲线9。在此清楚的是，湿运行曲线11相对于干运行曲线9在相同转速下给出更高的功率。因此，泵设备的功率输出在干运行情况下无论如何始总是较低的，只要它不是全新的泵设备或者是长时间处于干燥中的泵设备。因为在这些情况下，泵设备具有更高的、甚至可能与湿运行曲线11相交的干运行曲线。
在干运行曲线9与湿运行曲线11之间，大致居中地在这两条曲线9、11之间绘出一条曲线，这一条曲线形成判定阈值10。它用作用于鉴于当前的转速和当前的功率来判定是否存在干运行的参考。这种确定可通过与判定阈值10进行比较来实现。如果功率低于判定阈值10，则可推断是干运行。通常，代替液压功率P_hydr，在现有技术中确定电功率Pel并将该电功率用于干运行识别。
所述方法可在转速较高时可靠地识别干运行。但由于湿运行曲线11和干运行曲线9在低转速下彼此非常接近，因此借助该方法不能在该低转速范围内可靠地识别干运行。
下面描述的液压确定异常运行状态的方法利用了系统的动态特性，该系统包括泵设备1和连接在该泵设备上的管道并且通过有针对性的激励进行分析。
图3以框图示出系统的模型，在该模型中可运用根据本发明的方法的一种变型方案。在那里示出转速可调的离心泵设备1，该离心泵设备与管道系统5连接或者包含到该管道系统中。所述系统例如可以是加热系统，泵设备1相应地可以是加热泵。管道系统5于是包括通向加热体或加热回路并由所述加热体或加热回路返回中央加热源的管道。例如，作为液体，由泵设备1驱动的水可在管道5内循环。
泵设备1包括形成设备1液压部分的泵单元2、形成设备1机电部分的电动机驱动单元3以及用于控制和/或调节驱动单元的电子调节装置4。驱动单元3包括电磁部分3a和机械部分3b。电子调节装置4一方面包括硬件4b，另一方面包括软件4a。硬件4b还包括电子功率器件、如变频器，以便在驱动单元上设定确定的转速。
电子调节装置4可预设目标转速n0。虽然目标转速在此被示为从电子调节装置4外部而来、例如通过手动输入，但该目标转速替代地也可以来自泵设备1的工作点的特性曲线调节或动态的符合需求的调整，这本身是电子调节装置4的一部分、尤其是其软件4a的一部分。
电子调节装置4或其软件4a由驱动单元3的当前电流消耗Iel和当前转速nist来计算交给电子功率器件4b的电压U，以便该电子功率器件给驱动单元3提供相应的电功率Pel。
驱动单元3的描述定子、转子及其电磁耦合的电磁部分3a由电流Iel产生机械扭矩Mist。该机械扭矩使转子加速并导致驱动单元3的相应转速nist，这包括在驱动单元3的模型的机械部分3b中。现在，以转速nist来驱动泵设备1的液压部分2的位于转子轴上的泵工作轮。泵设备1由此产生在吸入侧与压力侧之间的压差或者说输送高度H，该输送高度在管道系统5中根据管道阻力产生或多或少的体积流量Q。由液压功率P_hydr和与此相关的损耗可定义液压扭矩Mhyd，该液压扭矩作为制动扭矩反作用于电动机扭矩Mist。
根据本发明的方法的基本流程在图2中示出。该方法在泵设备的常规运行中实施、亦即在泵设备1与管道系统5连接并且以任意目标转速n0运行时实施。
从在步骤S1中预设目标转速n0出发，根据本发明的方法包括下述待依次执行的步骤，这些步骤可不断重复：
-激励系统，步骤S2；
-例如通过测量来确定系统响应，步骤S3；
-基于系统响应来计算评估信号，步骤S4和
-通过与判定阈值进行比较来评估所述评估信号，步骤S5。
尽管下面将借助识别干运行作为异常状态来说明本方法，但本方法也可用于识别泵设备或整个系统中的其它故障，只要在这种情况下所确定的评估信号也位于通过相应判定阈值限制的正常范围之外。
系统的激励通过如下方式进行：借助激励信号fA(t)来调制调整参量、在此是静态目标转速n0，从而由先前预设的目标转速n0和激励信号fA(t)的总和来产生待由泵电子装置4设定的新目标转速nsoll：
等式1：nsoll＝n0+fA(t)
转速的激励在此纯正弦地进行，但也可设想其它调制。激励信号fA(t)于是例如具有如下形式：
等式2：fA(t)＝n1sinωt
其中，振幅为n1且频率ω＝2πf。
振幅n1介于目标转速n0的0.1％与25％之间并且可在工厂侧设定并固定、如1％。应这样确定激励频率f或者说ω的大小，使得转速调节器可足够快地跟随转速的变化速度。在这种情况下不需要校正调节器参数、如比例增益。在本实施例中使用1Hz的频率f。
作为对激励响应之后的系统响应同时表现为泵设备的不同物理参量。另外，模型、即电气模型4b、电磁模型3a、机械模型3b和液压模型2的纯数学参量也显示对转速调制的响应。尽管如此，尤其是当实际转速可跟随调制的目标转速时，只需评估单个参量即可、尤其是泵设备的一个机械参量或电气参量。如果实际转速不能跟随目标转速，则建议评估两个或更多参量、如机械参量、如实际转速以及电气参量、如电动机消耗的功率。
在本实施例中，作为对转速调制的系统响应X(t)使用消耗的电功率Pel。该电功率可被测量或直接由测量出的电流和测量出或计算出的电压来确定。替代地，扭矩或消耗的电流也可用作系统响应。
系统响应的确定可通过在离散时刻的或连续的采样来完成，从而系统响应X(t)作为离散或连续的一系列测量值或计算值存在。这包括在图2的步骤S3中。为简单起见，在此仅讨论连续的情况。
对于步骤S5中的干运行识别，首先确定评估信号I(t)。这通过如下方式进行：首先将系统响应X(t)乘以周期函数S(t)，即求出系统响应X(t)与该周期函数S(t)的乘积。周期函数S(t)在本实例中是正弦函数的形式：
等式3：S(t)＝g·sin(k·ωt)
其中，g是比例因子并且k是正整数且定义基频的倍数。在最简单的情况下规定g＝k＝1。这表明周期函数在最简单的情况下具有与激励信号fA(t)相同的周期基本结构(参见等式2)，尤其是可具有相同的频率ω或f，以便实现根据本发明的结果。
然后对系统响应X(t)和函数S(t)的乘积在时间段T上积分，该时间段相应于激励信号fA(t)的周期或周期的倍数kI。对所述乘积的积分I(t0)构成根据本发明的评估信号并且这样产生：
等式4：
其中，
其中t0表示积分开始的时刻。因为为了积分在积分时间段必须存在系统响应，所以最早可在积分时间段结束之后计算积分，即在t＝t0+T时。因此，时间t0在过去且不代表当前时间t。为了阐明这点，积分计算可从t-T进行到t。为了避免当前时间t与积分变量混淆，下面作为积分变量t'选择：
等式5：
通过计算积分I(t0)在激励频率ω或激励频率ω的倍数kI下在一个或多个周期2π/ω上进行系统响应X(t)的评估，参见图2中的步骤S4。由此获得能说明运行状态的值。
现在将评估信号的值与判定阈值10进行比较，参见图2中的步骤S5。从该值大于或小于判定阈值的事实可推导出运行状态。
在干运行识别情况下已经发现，正常运行中的评估信号的值位于向下限制正常范围的最小曲线15a之上。正常范围向上由最大曲线15b限制。一旦评估信号I(t)位于最小曲线15a之下，就存在干运行。这在步骤S5中借助判定阈值10来检查。有意义的是，判定阈值10与最小曲线15a保持距离，以避免错误触发。
如果(例如在干运行情况下)评估信号I(t)的值高于判定阈值10，则不存在干运行，参见“否”分支和步骤S8。该方法随后可在激励系统、即步骤S2时继续。替代地，该方法可被终止并在稍晚时刻、例如定时地或由其它触发器触发地再次激活。
如果针对另一异常运行识别出信号I(t)在这种情况下位于另一最小曲线之下或位于最大曲线之上，则可以以类似方式处理。
如果(例如在干运行情况下)评估信号I(t)的值位于判定阈值10之下，则存在异常运行状态，参见“是”分支和步骤S6。然后可在步骤S7中输出故障消息，例如作为泵设备上的或用于监控泵设备的另一装置上的视觉或声学信号，或作为发送到建筑物管理系统的电子消息。替代地或附加地，可立即关闭泵设备，以防进一步损伤。
根据等式4或等式5的计算可数字地在泵电子装置4的微处理器中或通过模拟电路实现。
在图4中示出具有用于实施根据本发明的方法的功能单元和信号的结构图。这些功能单元包括调制单元12、驱动电动机3、系统响应确定单元13、干运行识别单元14和响应单元4a'。调制单元12、系统响应确定单元13、干运行识别单元14和响应单元4a'也可以是泵电子装置4的一部分、尤其是其软件。但它们也可部分由硬件部件构成。因此，系统响应确定单元13可包括用于确定电功率消耗的传感器和/或响应单元4a'可包括用于关闭泵设备的开关。
为调制单元12提供转速目标值n0。调制单元12生成以正弦信号n1·sin(ωt)形式的周期性激励信号fA(t)并将其与转速目标值n0相加，从而形成相应于该激励信号fA(t)的频率ω地调制的、新的转速目标值n0+n1·sin(ωt)，该新的转速目标值由调制单元12输出。同时由调制单元12单独输出源于激励信号fA(t)的正弦信号S(t)＝sin(ωt)并将其提供给系统响应确定单元13。替代地，也可直接输出激励信号fA(t)。
新的转速目标值n0+n1·sin(ωt)在驱动电动机3中借助未在图4中示出的电子功率器件4b设置。为简单起见，在此未进一步区分该信号的路径。所述路径相应于预设电动机转速目标值时的常见的路径。
由于转速设定，驱动电动机3具有确定的电功率消耗Pel，该电功率消耗表示对转速调制的系统响应X(t)。电功率消耗Pel由系统响应确定单元13确定。
系统响应确定单元13现在根据等式4或等式5之一由对系统响应X(t)＝Pel(t)和周期函数S(t)的乘积在激励信号fA(t)的周期T上的积分来计算评估信号I(t0)或I(t)。计算出的评估信号I(t0)、I(t)随后由系统响应确定单元13输出并且被提供给干运行识别单元14。干运行识别单元现在由评估信号I(t0)、I(t)确定是否存在异常运行状态。为此将评估信号I(t0)、I(t)的当前值与判定阈值10进行比较。如果评估信号I(t0)、I(t)低于判定阈值10，则干运行识别单元14输出故障信号。该故障信号被提供给响应单元4a'，该响应单元以预定措施响应所识别的干运行、例如显示故障信号、将其发送到更高级别的控制或管理系统和/或关闭驱动电动机3。
图5阐明在不同转速下且一方面在干运行期间以及另一方面在湿运行期间根据等式4或5的评估信号的值，其中，在湿运行情况下示出六条曲线15并且在干运行情况下仅示出加号形状的各一个工作点。检查分别在800U/min、1200U/min、1600U/min、2000U/min、2400U/min和2800U/min的转速下进行。在湿运行曲线15中，黑色粗箭头表示输送流量Q向上增加，即Q值越高，评估信号就越大。而在干运行中，Q＝0。尽管如此，在图5中示出与转速相关的判定阈值10。该判定阈值在此通过评估信号与转速之间的线性关系定义。它连接大致位于湿运行曲线15的最小工作点(Qmin)与干运行工作点中间的点。
这里提出的泵设备调整参量的调制和系统响应分析的方法能实现：以简单的方式在泵设备运行期间在整个转速范围内可靠地说明异常运行状态，而无需使用传感器。该方法可简单地集成到泵设备的电子装置中，因为它可纯粹以软件实现。虽然在上面的实例中以干运行为例，但本发明的原理也可用于检测其它异常运行状态。异常运行状态的识别可用于关闭泵，以保护泵免受磨损或将相应信号发送到更高级别的控制系统、例如建筑物管理系统。

Claims (20)

1.用于检测转速可调的泵设备(1)的异常运行状态的方法，该泵设备在能预定的转速(n0)下运行，其特征在于，给所述泵设备(1)的调整参量(nsoll)加载确定的频率(f)的周期性激励信号(fA(t))，使得泵设备(1)的液压参量(H、Δp)被调制，并且由泵设备(1)的机械参量和/或电气参量(Pel)计算评估信号(I(t0)、I(t))作为对激励信号(fA(t))的系统响应(X(t))并且由此确定是否存在异常运行状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将评估信号(I(t0)、I(t))与判定阈值(10)进行比较，当评估信号(I(t0)、I(t))高于或低于判定阈值(10)时，推断出异常运行状态。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当评估信号(I(t0)、I(t))低于判定阈值(10)时，推断出干运行作为异常运行状态。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述判定阈值是与转速相关的。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述评估信号(I(t0)、I(t))由对系统响应(X(t))和周期函数(S(t))的乘积在预定的积分时间段(T)上的积分形成，该周期函数的频率等于激励信号(fA(t))的频率(f)或其倍数。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述周期函数(S(t))是正弦函数(S1(t))。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述调整参量是泵设备(1)的目标转速(nist、n0)、扭矩或电流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述液压参量(H)是泵设备(1)的输送高度(H)或压差(Δp)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述机械参量是由泵设备(1)输出的扭矩(Mist)或泵设备(1)的实际转速(nist)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电气参量是由泵设备(1)的电动机消耗的电功率(Pel)或消耗的电流。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激励信号(fA(t))是正弦信号或包含正弦函数的信号。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激励信号(fA(t))的频率(f)介于0.1Hz与100Hz之间。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激励信号(fA(t))的振幅(n1)小于泵设备(1)转速调节的转速目标值(n0)的25％、尤其是介于转速目标值(n0)的0.1％与25％之间。
14.根据权利要求5或引用其的权利要求6至13中任一项所述的方法，其特征在于，所述积分时间段(T)是激励信号(fA(t))的一个周期或该激励信号的周期(2π/ω)的倍数(kI)。
15.根据权利要求5或引用其的权利要求6至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述积分在调制液压参量(H)、尤其是目标转速(nsoll)期间进行。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在泵设备(1)运行期间连续执行。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当使用一种用于检测异常运行状态的方法来识别异常运行状态时，在泵设备(1)运行期间激活根据前述权利要求中任一项所述的方法。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在检测到异常运行状态的情况下，输出故障信号和/或关闭泵设备(1)。
19.用于控制和/或调节泵设备(1)的目标转速的泵电子装置，其特征在于，所述泵电子装置构造用于实施根据权利要求1至18中任一项所述的方法。
20.泵设备，该泵设备包括根据权利要求19所述的泵电子装置。
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