CN111247344B - 用于将泵送系统保持在运行状态的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于保持泵送系统(2)在运行状态(30)的方法，所述泵送系统构成泵送站(1)的一部分，所述泵送系统(2)包括泵(20)、驱动泵(20)的电动机(21)、用于通过泵(20)排出流体的管。所述方法至少包括以下步骤：‑测量泵送系统(2)的运行特性的物理量，包括表征泵(20)的排出管的状态的液压量；‑分析和解释所测量的物理量，以检测一个或更多个异常；‑预诊断所检测的异常的可能原因，并确定在泵送系统(2)上要采取的预防和调节措施；‑自动执行泵送系统(2)上的预防和调节措施。

Description

用于将泵送系统保持在运行状态的方法和装置

技术领域

本发明属于泵送领域，例如用于收集和输送废水以及分配水的城市液压泵送。更一般地，本发明涉及管理包括一个或更多个泵送系统的水泵送站的问题。

背景技术

管理泵送站的领域牵涉几种类型的参与者，每种参与者提供一种特定的管理服务。

第一类型的参与者是泵的制造商。泵的制造商受益于对其产品运行的详细了解，并且因此能够精确地检测可能导致泵故障的运行偏差。然而，泵制造商提出的管理系统不适用或几乎不适用于来自其他制造商的泵，或者当泵送站包括来自不同来源和具有不同形式的多个泵时不适用于整个泵送站，对于所述多个泵，需要监视多个不同的参数(例如液压或电气参数)。

第三类型的参与者是泵及其电动机中使用的组件的制造商。这些组件包括滚柱轴承、密封件等。同样，这种类型的参与者在其技术领域非常专业，即使该参与者提供的系统能够很好地检测到组件故障，也不会检测到任何由于其他组件引起的故障。

第四类型的参与者是服务提供商，所述服务提供商将设计用于管理泵送站的通用工具。这些工具考虑了泵和电动机的所有组件，但是必须由专业编程并且对形成泵送站的系统具有充分的了解的操作员进行正确配置。这种工具的配置需要了解专门用于泵送站管理的机电操作员所不具备的知识。同样地，专门从事管理工具配置的操作员对泵送站中每台设备的运行也没有很深入的了解。

本发明的目的尤其是提出一种用于监视和分析泵送站的运行的自动分析工具。该分析工具还可以检测形成泵送站的机器、特别是泵和电动机的机械故障。所述分析工具提出了因果关系评估，以及在检测到泵送站的各个组件上的一个或更多个故障后要执行的预防和调节措施。如果这些措施不需要操作员的干预，则该工具能够向泵送站发送适当的指令。

发明内容

为此目的，本发明提出了一种用于将泵送系统保持在运行状态的方法，该泵送系统形成泵送站的一部分。泵送系统尤其包括泵、驱动泵的电动机、用于通过泵排出流体的管、用于通过泵吸入流体的管。所述方法至少包括以下步骤：

-测量表征泵送系统的运行特性的物理量，包括表征泵的排出管的状态和泵的吸入管的状态的物理量；

-分析和解释所测量的物理量，以检测一个或更多个异常；

-预诊断所检测的异常的可能原因，并确定在泵送系统上要采取的预防和调节措施；

-自动执行泵送系统上的预防和调节措施。

所述方法能够进一步包括分析和解释泵的吸入管的运行特性曲线的步骤和排出管的运行特性曲线的步骤，以及控制在泵送系统的入口处的进水口的浸没的步骤。

所述方法特别地包括分析和解释泵的运行点的演变的步骤以及分析和解释电动机的运行点的演变的步骤。

所述方法还能够包括控制泵送系统的能量性能的步骤。

所述方法还能够包括检测气蚀现象的步骤。

控制进水口的浸没的步骤尤其可以考虑进水口中水位、在进水口处由泵吸入的流量、进水口的物理描述参数。

分析和解释排出管的运行的步骤可以考虑以下参数随时间的演变：泵的排出压力、由泵管控的流量、电动机所需的电流强度、电动机所需的有功功率。

分析和解释吸入管的运行的步骤可以考虑以下参数随时间的演变：泵的吸入压力、由泵管控的流量、电动机所需的电流强度、电动机所需的有功功率、总测压高度、可用的NPSH。

本发明还涉及一种将泵送系统保持在运行状态的装置，该泵送系统形成泵送站的一部分。所述泵送系统尤其包括泵、驱动泵的电动机以及至少一个用于通过泵排出流体的管和一个用于通过泵吸入流体的管，所述装置的特点是，该装置包括：

-液压和机械传感器，其用于测量泵、排出管、吸入管上的液压和机械量；

-电气和机械传感器，其用于测量电动机上的电气和机械量；

-用于泵送系统的电气柜，其收集来自液压、电气和机械传感器的测量值，并将操作规程传输到所述泵送系统；

-包括计算机的监视系统，在该计算机上执行中央程序以实现将泵送系统保持在运行状态的方法，所述监视系统能够根据分析、解释和预诊断结果将命令自动传输到电气柜，所述监视系统包括用于显示分析、解释和预诊断结果的人机界面。

有利地，本发明使得可以自动执行适当的措施以防止或解决泵送站的运行问题。

附图说明

通过学习多个非限制性实施例的详细说明和附图，将会发现本发明的其他优点和特征，其中：

-图1示出了根据本发明的泵送站的简化形式；

-图2示出了泵送系统的示例；

-图3示出了用于将根据本发明的泵送系统保持在运行状态的方法的各个可能步骤；

-图4示出了泵送系统的泵的运行曲线；

-图5示出了根据本发明的泵的运行分析图；

-图6示出了泵送系统的电动机的运行曲线；

-图7示出了电动机的负载曲线。

由于这些实施例绝不是限制性的，因此特别地可以考虑本发明的变型，其仅包括以下描述或图示的特征的选择，与其他描述或图示的特征隔离(即使该选择在包括其他特征的句子中是隔离的)，如果特征的这种选择足以赋予技术优势或将本发明与现有技术区分开来。如果结构细节的部分仅足以赋予技术优势或使本发明与现有技术区分开，则所述选择包括至少一个优选地可操作的特征，而没有结构细节和/或仅具有所述结构细节的部分。

具体实施方式

图1示出了包括一个或更多个泵送系统2的泵送站1的示例。泵送系统2包括泵、电动机、进水口和泵出口管。泵送系统2还能够包括当泵没有至少部分地浸入其必须泵送的流体中时将泵连接至进水口的入口管。泵送系统2还包括传感器，该传感器测量泵送系统2的每个组件的运行的特征参数。每个泵送系统2连接到用于管理泵送系统2的电气柜3。电气柜3的目的在于控制和命令泵送系统2。电气柜3形成泵送站1的一部分。电气柜3接收由泵送系统2的传感器执行的各种测量或输入4，并且特别是将命令或输出5传输到泵送系统2。电气柜3包括至少一个处理器，在所述至少一个处理器上执行用于管理泵送系统2的运行的本地程序6。输入4由本地程序6考虑。然后，电气柜3将待被处理的输入4传输到监视系统7。监视系统7能够控制和命令一个或更多个泵送站。为了简化介绍，下面我们仅谈论泵送站。监视系统7是包括至少一个处理器或计算机的远程服务器，所述至少一个处理器或计算机通过计算机程序或中央程序8对输入4执行分析处理。中央程序8对来自多个泵送系统2的数据和测量值进行分析，以便完成包含监视泵送站1整体的功能。监视系统7还包括数据库，该数据库聚集了泵送系统2及其所有组件的所有物理特征。监视系统7适于通过每个电气柜3向每个泵送系统2传输指令和命令。电气柜3使指令适应于所述指令所针对的设备，以便将所述指令转换成可由设备解释的信号。所述设备能够是例如泵、电动机或阀门。为此，电气柜3能够特别是通过API(工业可编程逻辑控制器)来配置。电气柜3的配置使得可以使该电气柜适应于包括例如来自各制造商的设备的各个泵送系统2。电气柜3能够有利地由机电操作员编程，该机电操作员将能够输入要考虑的阈值和参数，以执行对泵送站1的每个泵送系统2的监视和监督。所述阈值和参数因此能够适合于每台设备。阈值和参数能够被传输到监视系统7并存储在数据库中。中央程序8使用泵送站1的特征、实时获取的测量值以及操作员输入的参数和阈值，以完成监视功能。监视功能对所有这些信息进行分析，以便检测与异常有关的可能偏差，该异常可能导致泵送站1发生故障或不起作用。在检测到偏差时，监视系统7分析所有数据，以便根据泵送站1的管理领域的实践所定义的规则以及根据分析专家对泵送系统的故障原因的反馈所定义的规则来确定所述偏差的原因。这些规则也存储在数据库中。根据完成的分析、规则和检测到的异常，中央程序8能够确定要执行的一个或更多个预防或调节措施。这些措施能够以命令的形式自动传输到电气柜3，并传输到人机界面以供操作员咨询。因此，操作员能够决定是否执行这些措施或其他操作。操作员还能够通过人机界面输入由泵送站1实施的命令。能够执行的命令包括，例如，关停泵和电动机、打开或关闭泵送站的阀门、用于更改电动机转速的指令等。

图2示出了泵送系统2的示例。泵送系统2包括至少一个泵20、一个电动机21、一个用于将电动机21与泵20耦接的装置22。

泵20例如是可为容积型或旋转动力型的动态泵。

电动机能够是具有永磁体或具有可变磁阻的异步型或同步型的电动机。

泵20包括经由吸入或进口管的流体入口23和经由排出管的流体出口24。因此，入口23连接到吸入管，该吸入管通过过滤器25或直接在没有过滤器的情况下连接到进水口。吸水例如能够在水箱26中进行。连接到排出管的出口24给水输送系统(未示出)供料。水输送系统能够包括具有不同直径和长度的管或管网。

替代地，在未示出的示例中，泵能够直接浸入液体中。在这种情况下，泵送系统不包括吸入管。

图3表示根据本发明的用于将泵送系统2保持在运行状态的方法30的多个步骤。根据本发明的方法30特别地包括泵送系统2的运行中的运行分析和异常的预诊断的各个步骤。所描述的示例用于单个泵送系统，该示例能够以相同的方式被复制用于包括一个以上泵送系统2的泵送站1。根据本发明的方法执行几种功能：

-监视泵送站1的功能；

-检测异常的功能；

-分析检测到的异常的功能；

-预诊断异常的功能，其能够确定异常的可能原因；

-和根据所识别的原因来提出要采取措施的功能，自动生成将由泵送系统2的设备施加的命令。

根据本发明的方法的第一步骤31是在监视系统7的数据库中更新关于泵送站以及该泵送站所服务的输水系统的数据和技术信息的步骤。这些信息是例如泵送站1及其所有元件的描述。尤其重要的是输入泵送站1的不可见部分的特征，包括它们的尺寸。在描述泵送站1的信息中，还必须具有计划和尺寸，以使泵送站1的设备相对于彼此定位，并且尤其是泵相对于其他设备以及泵相对于测量(尤其是液压)仪器定位。

与由泵送站1服务的系统相关的信息涉及所述服务的系统的物理特征以及构成该系统的各种元件的物理特征。例如，由泵送站服务的系统或输水系统能够包括直径和长度不同的一根或更多根管道。该信息还包括用于调节泵送站1的模式的描述，定义所述模式以满足泵送站1所服务的系统的需求。

在这些信息中，还能够包括泵送站的各种运行状态：正常运行模式；异常、降级或紧急运行模式；以及与系统的运行模式中的每个相关联的用于调节泵送站1的模式。

泵送站1涉及的信息使得可以生成曲线，该曲线表征泵送站1的运行特征，并示出泵送站1的出口处的水流量随总测压高度的演变。

根据本发明的方法的第二步骤32是在数据库中更新关于泵送站1的设备、特别是关于泵20、电动机21以及进水口的排出和吸入管的信息的步骤。关于设备的信息包括泵和电动机的性能曲线。

泵20的性能曲线尤其是以下曲线：

-液压性能：总测压高度随泵流量的变化；

-泵的液压效率随泵流量的变化；

-泵在其轴上所需的机械功率随流量的变化；

-泵所需的NPSH(净正吸头)：即在泵的每个点处的液体压力和饱和蒸汽压力之间的差；

-泵的单位能耗。

电动机21的性能曲线尤其如下：

-所需的有功功率随电动机轴上传递的机械功率的变化；

-电动机的效率；

-位移功率因数或余弦phi：位移功率因数表示在基频(通常为50或60Hz)下的电动机中的电压和电流强度之间的角相移值；

-所需的电流强度随电动机轴的转速的变化；

-转矩随电动机轴的转速的变化；

-电动机的转速随电动机轴上传递的机械功率的变化。

能够在泵送站1启动时，然后在对泵送站1或该泵送站所服务的系统进行的每次修改时，或在对泵送站1的部件的每次修改时进行第一步骤31和第二步骤32。

第三步骤33是测量或计算物理量以及尤其是液压量的步骤，用于表征泵送系统2的当前运行。在泵送站1的运行期间周期性地进行第三步骤。对完成的测量进行日期标定，并将其数据逐步地存储在监视系统7的数据库中，从而形成历史记录。每个物理量与所述量的不确定性和变化范围相关联。

第一液压量是能够直接测量或从其他测量值计算出的泵流量。

所测量的第二液压量是由泵送站1供应的系统相对于所述泵送站1的几何高度。该几何高度表示泵必须克服的最小高度差，以便供给所述泵所服务的系统。

第三液压量是总测压高度或HMT。测压高度能够定义为几何高度与泵吸入点和排出点的负载损失之和。

第四液压量是总动态高度。总动态高度或TDH能够定义为总测压高度与泵的入口和出口之间的动态压力差之和。

也能够考虑机械量，如振动水平。

第四步骤34是计算泵在给定时刻的运行特性的服务点或运行点的步骤。根据运行期间计算或测量的液压量确定服务点。服务点能够在给定时刻通过流量和总测压高度所定义。

第五步骤35是计算物理量、特别是电气和机械量的步骤。

所测量的电气量是电动机21所需的电流强度和电动机的电源电压，以及这两个电气量的变化范围。

第五步骤35也是确定功率的步骤：有功功率、无功功率、视在功率、变形功率及其变化范围。还确定了各个功率的计算的不确定性。

有功功率能够定义为对驱动机器的工作有用的功率。

无功功率被定义为机器(这里是泵20)运行所必需的功率。

视在功率被定义为实际流经设备的功率。

变形功率是第四功率，其存在于包括电子组件的电路中，该电子组件会产生非线性负载，并且因此产生谐波负载。变形功率是谐波分量所使用的功率。

第五步骤35包括确定不同的功率因数(即余弦phi)、总功率因数和总谐波失真率以及不同功率因数的不确定性。

总谐波失真率也称为失真功率因数。

在泵送系统2的运行期间循环地实施第五步骤35。这些电气量的测量值和计算结果与日期和其测量或计算的不确定性以及其变化范围一起存储在数据库中，以便形成历史记录。

第六步骤36是确定电动机的服务点及其波动范围的步骤。

第六步骤36包括确定位于运行或额定服务点附近的电动机的运行范围的步骤。

电动机的额定服务点是指在设计阶段期间为了运行而建立的服务点。

额定服务点很少与实际服务点重合。电动机的服务点被定义为电动机产生的驱动转矩与负载机器产生的反抗转矩之间的平衡点。

围绕服务点的运行范围是根据对电流和转矩的测量值和根据在额定服务点附近的其变化范围来定义的。

第六步骤36包括估计电动机的效率及其在服务点的变化范围的步骤。通过以下物理量的测量值估计电动机的效率：

-所需的有功功率；

-所需的电流强度；

-电动机的电源电压。

电动机的效率还能够基于泵在其驱动轴上吸收的机械功率的估计值来估计。

第七步骤37是创建在泵的运行期间确定的服务点的历史记录的步骤。创建历史记录包括将各个服务点存储在监视系统7的数据库中，以便能够跟踪其演变。图4描述了用于描述运行泵的的参考情况所需的数据。在该参考情况下，该参考情况将可以通过跟随服务点相对于参考服务点的移动来分析泵的性能。

图4示出了泵的性能曲线的示例。泵的性能曲线特别是基于泵制造商提供的数据建立的。基于测量和计算的数据，或基于制造商提供的数据确定参考情况，以表征泵的额定运行。

图4示出了在额定运行中泵的性能的第一性能曲线40。第一曲线40表示泵的流量根据总测压高度的变化。在第一曲线40上，第一初始服务点41对应于参考服务点。通过在泵送站1和该泵送站所服务的系统的参考配置中根据总测压高度确定泵的流量来获得参考服务点41。

图4还示出了第二性能曲线42，该第二性能曲线表示泵在其轮轴上所需的机械功率随泵的流量的变化。第二参考服务点43能够被定义为在参考流量下的参考机械功率的函数。

能够根据泵的效率随泵的流量的变化来定义第三性能曲线44。第三参考点45能够被定义为在参考流速下的参考情况下的泵的效率。

因此，可以在第八步骤38期间分析泵的运行。第八步骤38是将泵的当前运行点与泵的相应性能曲线进行比较并且因此识别运行点相对于泵的性能曲线以及相对于先前定义的第一参考服务点41的可能的偏差的步骤。

根据偏差趋势的演变，可以解释如图5所示的这种偏差的可能原因，并检测出可能的运行异常。

图5示出了由泵的流速和总测压高度限定的二维空间的区域的划分。使用泵的第一性能曲线40以及第一参考服务点41进行区域的划分。图5还示出了泵送站1的特性曲线50。

第一区域51位于泵的第一性能曲线40下方并且位于恒定纳米高度等于第一参考服务点41的纳米高度的线的上方。第一区域51被称为用于增加HMT并且用于减小泵流量的区域。

第二区域52被定义用于总测压高度低于第一参考服务点41的测压高度的所有运行点，并因此被定义用于低于第一参考点41处的泵的流量的泵流量。第二区域52被称为用于降低HMT并且降低泵流量的区域。

第三区域53被定义在泵的性能曲线40下方，用于流量大于第一参考点41处的泵的流量的服务点。第三区域53被称为用于降低HMT和增加流量的区域。

第四区域54被定义用于泵送站的特性曲线上方的所有运行点。第四区域54被称为性能提高区域。

根据当前服务点在这些区域之一中的位置，或者根据泵40的性能曲线，甚至根据泵送站50的性能曲线，进行不同的分析，其对偏差给出了不同的解释。例如，泵的服务点在第四区域54中的偏差可能意味着泵的轮的直径已被修改并特别是增加，或者转动速度已增加或两者兼而有之。然后要采取的一个预防措施可涉及更新数据库中泵的特性。

另一个示例：如果服务点偏离泵的性能曲线，则可能意味着在饮用水分配泵的情况下，泵下游的排出或分配网络被堵塞。另一种解释可为，在使用钻孔泵的情况下，钻孔被堵塞。显然，这些现象可以合并。这也可显示出排水管或水分配网络中的泄漏。也能够存在尺寸变化，导致泵送站的几何高度被改变。然后建议检查泵20上游和下游的泵送站、管和系统。

另外，为了确认或拒绝该预诊断，作为预防措施，可能建议检查排放压力和流量之间的关系，以监视泵送站1所服务的系统的管的损坏以及在泵送站1上进行的修改，以便更新数据库中泵送站1的特性。第九步骤39是创建在泵送站1的运行期间确定的电动机的不同服务点的历史记录的步骤。电动机的服务点的演变是基于参考情况进行评估的，如图6所示。

图6示出了可用于分析电动机21的服务点的任何偏差的参考情况。

在图6中，横坐标轴表示电动机的机械功率。

第一曲线61表示所需的电流强度。第二曲线62表示所需的有功功率。在每条曲线61、62上限定了参考服务点，用于在参考情况下由电动机传递的机械功率63。因此，可以确定参考服务点64所需的强度。然后，也可以确定参考服务点所需的有功功率65，用于在参考服务点处由电动机传递的机械功率。

可以使用其他趋势曲线，例如根据电流强度变化的电动机温度或根据有功功率变化的电动机温度，以描述用于监视电动机21的运行的参考情况。

第十步骤300是分析来自电动机21的服务点的可能偏差以及如果观察到该偏差则解释该偏差的步骤，以便检测可能的运行异常。该分析基于对电动机的负载的解释，如图7所示。

图7示出了电动机轴上根据电动机轴的转速变化的不同的负载曲线。定义了最大转矩，使得可以定义最大转矩速度，机器低于该最大转矩速度则处于抛锚的危险中。高于该最大转矩速度，电动机21处于稳定运行区域。在该稳定运行区域或可用的稳定区域中，定义了不同电动机负载的三条特征曲线。第一负载曲线描述了电动机意外运行中的负载或意外负载。第二负载曲线描述了额定负载。第三负载曲线描述了机器空载运行时的电动机负载。这些负载曲线与定义电动机转矩随其速度71的演变的曲线的交点给出对应于每种类型(意外、额定或空载)的负载的速度。

当泵的轮在不推进液体的情况下转动时(可为轮堵塞或泵断电的情况)，轮不会产生液压动力。然后，电动机驱动飞轮，且不需要很多电能。电动机转矩降至额定负载下的转矩以下。在这种情况下，将所需的强度与电动机转矩相关联，并为与额定负载下平均强度的95％相对应的所需的强度定义低阈值是有价值的。如果超过了低阈值，并且电动机进入了空载或低负载运行的范围，则需要停止泵及其电动机的运行。一种可能的解释是空气已经进入泵。能够通过泵送系统2的电气柜3自动关闭电动机和泵。

当泵的轮转动但在其转动时被制动时，例如：在机械间隙被碎屑堵塞的情况下，在因凝结物而堵塞的情况下，如果钻孔泵上的止动件开始卡住，则泵的轮产生足够的液压动力来提供预期的服务，但电动机一方面输送转换为液压动力的机械功率，另一方面输送使得轮经受的制动可被补偿的附加机械功率。电动机转矩超过额定负载下的转矩，并变为意外负载。在这种情况下，同样建议通过定义高阈值来耦合对所需强度的分析，超过该高阈值则认为电动机过载运行。超过与对应于意外负载的电动机转矩相关的高阈值则需要关闭泵和电动机，以作为补救措施。能够通过包括电气柜3和监视系统7的泵送系统管理装置来实现这种关闭。

能够通过有功功率的增加和HMT的同时损失来检测另一运行异常。当泵的吸入受到限制时，电动机所需的有功电功率会增加，因为它处于与NPSH测试相当的条件。在吸入限制的某个阶段，泵可产生的总测压高度下降，同时，电动机的效率下降和有功电功率增加。于是提出将高阈值设置为高于泵的电动机所需的有功功率。举例来说，能够将阈值设置在泵性能曲线上泵的服务范围最右边的服务点的平均有功电功率的102％至105％之间。还需要验证以下趋势曲线：

-对于给定流量的绝对压力随时间的变化；

-HMT随时间的变化；

-有功电功率随时间的变化；

-电动机温度随时间的变化；

有功电功率的增加与HMT的下降和吸入压力的下降同时出现，意味着泵的进口被堵塞并且泵腔被抽空。电动机温度的升高表示即将发生的电动机绕组或线圈过热的威胁。必须立即关闭泵的运行，并必须对泵的进口进行详细检查，即过滤器25、管、进水口等。

第十一步骤301是控制泵的进水口的浸没的步骤。该步骤需要以下被测量的物理量：

-吸水箱或泵的进水口中的水位；

-在进水口处由泵吸入的流量；

-根据以下参数的进水口的几何形状或物理描述：直径、进水口中或吸水箱中的位置。

为了分析浸没的演变，需要完成以下计算：

-计算平均流速，然后计算吸入管入口部分的弗洛德数，以及被提供为根据弗洛德数变化的吸入管的入口部分的直径与浸没量之间的比值(参见根据J.Knauss的吸入管孔的浸没条件和根据液压研究所的吸入管的孔的浸没条件)；

-了解浸没量与吸入管入口部分的直径之间的比值，能够计算浸没量的值。

通过特别考虑进水口中水柱的厚度来计算浸没分析，使得可以确定湍流是否干扰了泵的入口处的速度场，以及是否导致空气进入泵，这可能导致泵的断电或至少引起泵中的振动。在这种情况下，需要例如通过减少泵流量或通过关闭泵作为补救措施来将水位提高到进水口以上。

第十二步骤302、303能够是使用以下测量或计算的物理量来分析和解释排出特性曲线的步骤302以及预诊断可能的偏差的步骤303：

-泵的排出压力；

-泵管控的流量；

-电动机所需的强度；

-电动机所需的有功功率。

该分析还基于排放压力相对于泵管控的流量的时间演变。

也可以考虑机械量，例如振动水平。

能够监视多个指标，以便检测排出管中的堵塞问题。第一个指标是在排出管中循环的服务流量。实际上，流量损失导致排出管的直径减小。根据所确定的直径减小，管可能需要被清洁以作为补救措施。另一个指标能够是泵的服务流量与泵的最佳效率点上的流量之间的比值，该比值由泵的效率性能曲线确定。

还能够分析与管的流量损失相关的泵的流量损失，以便采取清洁排出管的步骤。

第十三步骤304、305是分析吸入特性曲线的可能偏差的步骤304，和解释该偏差然后在检测到异常时对吸入管的故障的预诊断的步骤305。第十三步骤304、305对于浸没泵，即那些没有通过吸入管连接到进水口的泵，是可选的。

对于第十三步骤304、305考虑的测量物理量如下：

-泵的吸入压力；

-泵管控的流量；

-电动机所需的强度；

-电动机所需的有功功率。

考虑的计算物理量如下：

-以绝对压力测量的吸入压力根据由泵管控的流量随时间变化的演变曲线；

-可用NPSH或以绝对压力表示的吸入压力的随时间变化的演变曲线；

-HMT根据由泵管控的流量随时间变化的演变曲线；

-电动机所需的有功功率根据由泵管控的流量的随时间变化。

也可以考虑机械量，例如振动水平。

对NPSH、在吸入管中循环的服务流量以及服务流量与最佳效率点处的流量之间的比值的分析和监视使得可以检测到管的直径的减小、泵上的流量损失以及管上的流量损失，这可导致采取清洁吸入管的措施。

第十四步骤306是预诊断泵的故障的可能原因的步骤。该步骤是使得可以将液压故障的多个指标与这些故障的可能的液压原因相关联的步骤。该预诊断步骤考虑的指标是先前完成的分析得出的。这些指标为以下运行条件：无流量、流量不足、压力不足、流量间歇。可能的原因是，例如，当满足所有上述运行条件时，“泵未准备好或失去其准备状态”，或“泵送的液体中含有过多空气”，仅没有流量可表明“轮堵塞”，单独的流量不足可表明泵轮的转动方向不正确等。

第十五步骤307是辅助对电动机故障的可能原因进行预诊断的步骤。特别地，该步骤使得可以从故障列表中追踪这些故障的可能机械原因。所识别的故障例如可以如下：

-轴承非常规则地发热或发生故障；

-密封件的故障非常频繁；

-电动机编织物的使用寿命短；

-泵振动超过允许水平；

-泵在轴上需要过多功率；

-电动机内部湿零件的磨损比正常情况快。

例如，如果仅识别出的故障是“轴承非常规则地发热或发生故障”，则可能的原因可为润滑剂的冷却不当，或甚至是轴向或径向负载大于电动机轴承的设计负载。另一个示例是“密封件的故障非常频繁”类型的单个故障，其可与密封件的摩擦面的过热或密封件的摩擦面上的滤水不足或甚至是密封件的组装不正确等相关。

第十六步骤308是使得可以在NPSH的演变与泵的气蚀现象之间建立关联以便检测该气蚀现象的步骤。建立该关联所需的测量物理量如下：

-对于泵：吸入压力、排出压力、流量；

-对于电动机：有功电功率、绕组温度。

考虑的计算物理量如下：

-对于泵：总测压高度、服务点及其变化范围(流量-总测压高度对)；

-对于泵送站：在泵的服务点的变化范围内的泵送站的可用的NPSH。

可用的NPSH取决于吸入回路和吸入流量，而泵所需的NPSH取决于泵及其输送的流量。对于给定的吸入回路和泵，有一个最大允许流量，高于该流量时，泵所需的NPSH超过吸入回路中可用的NPSH。如果服务点处的流量超过该最大允许流量，则泵可为可能损坏泵的气蚀现象的源头：实际上，气蚀会使泵受到腐蚀，这会损坏泵的轮并导致泵的更换，尤其是更换为更适合运行状况的另一种类型的泵。这种现象的出现可以是所使用的泵不适合所要求的服务的标志。

第十七步骤308是控制泵送单元的能量性能的步骤。

通过在对泵送系统的整体性能的监视和泵送系统的参考曲线之间产生差异，如果识别出下降趋势，则这可以是由于泵送系统的整体磨损所致。

泵送系统的磨损也能够通过对泵送系统的特定能耗的监视来检测，尤其是在存在上升的统计差异的情况下。

有利地，根据本发明的装置和方法使得可以尽早检测泵送站的运行中的异常并采取预防或调节措施，以避免或最小化泵送系统的运行或完整性的异常的后果。因此，泵送系统以有效且廉价的方式保持在运行状态，也就是说，在良好的运行状态。

本发明的各个实施例包括各个步骤。这些步骤能够通过例如可通过微处理器执行的机器指令来实现。

可替代地，这些步骤能够由包括用于执行步骤的有线逻辑的特定集成电路或由可编程组件和定制组件的任意组合来执行。

本发明还能够以计算机程序产品的形式提供，该计算机程序产品能够包括非暂时性计算机存储介质，该非暂时性计算机存储介质包含在计算机机器上可执行的指令，这些指令能够用于对计算机(或任何其他装置)进行编程，以用于执行该方法。

Claims (7)

1.一种用于将泵送系统保持在运行状态的方法，所述泵送系统形成泵送站(1)的一部分，所述泵送系统(2)包括泵(20)、驱动所述泵(20)的电动机(21)、用于通过所述泵(20)排出流体的管、用于通过所述泵(20)吸入流体的管，所述方法的特征在于，所述方法至少包括以下步骤：

-测量表征所述泵送系统(2)的运行特性的物理量，包括表征所述泵(20)的排出管的状态、所述泵(20)的吸入管的状态的物理量；

-分析和解释所测量的物理量，以检测一个或更多个异常；

-预诊断所检测的异常的可能原因，并确定在所述泵送系统(2)上要采取的预防和调节措施；

-自动执行所述泵送系统(2)上的预防和调节措施，其中，

所述方法包括分析和解释所述泵(20)的吸入管的运行特性曲线的步骤(304)、分析和解释所述泵(20)的排出管的运行特性曲线的步骤(302)，以及控制在所述泵送系统(2)的入口处的进水口的浸没的步骤(301)，所述分析和解释所述泵(20)的排出管的运行特性曲线的步骤(302)考虑了以下参数随时间的演变，其是以下测量或计算值：

-所述泵的排出压力，

-由所述泵管控的流量，

-所述电动机所需的电流强度，

-所述电动机所需的有功功率，

该分析还基于排出压力相对于泵管控的流量的时间演变，分析和解释的步骤引发对涉及排出管堵塞问题的检测，并且如果出现排出管堵塞问题，则采取清洁排出管的步骤。

2.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法包括分析和解释所述泵(20)的运行点的演变的步骤(38)，以及分析和解释所述电动机的运行点的演变的步骤(300)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括控制所述泵送系统(2)的能量性能的步骤(309)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括检测气蚀现象的步骤(308)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，控制所述泵送系统(2)的入口处的进水口的浸没的步骤(301)考虑了所述进水口中的水位、所述进水口处由所述泵(20)吸入的流量、所述进水口的物理描述参数。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，分析和解释所述泵(20)的吸入管的运行特性曲线的步骤(304)考虑了以下参数随时间的演变：所述泵的吸入压力、所述泵管控的流量、所述电动机(21)所需的电流强度、所述电动机(21)所需的有功功率、总测压高度、可用的NPSH。

7.一种用于将泵送系统保持在运行状态的装置，所述泵送系统形成泵送站(1)的一部分，所述泵送系统(2)包括泵(20)、驱动所述泵(20)的电动机(21)，以及至少一个用于通过所述泵(20)排出流体的管和一个用于通过所述泵(20)吸入流体的管，所述装置的特征在于，所述装置包括：

-液压和机械传感器，其用于测量所述泵(20)、排出管、吸入管上的液压和机械量；

-电气和机械传感器，其用于测量所述电动机(21)上的电气和机械量；

-用于所述泵送系统(2)的电气柜(3)，其收集来自液压、电气和机械传感器的测量值，并将操作规程传输到所述泵送系统(2)；

-包括计算机的监视系统(7)，在该计算机上执行中央程序(8)以实现根据前述权利要求中的任一项所述的用于将泵送系统保持在运行状态的方法，所述监视系统(7)能够根据分析、解释和预诊断的结果将命令自动传输到所述电气柜(3)，所述分析、解释和预诊断是基于分析和解释所述泵(20)的吸入管的运行特性曲线的步骤(304)和分析和解释所述泵(20)的排出管的运行特性曲线的步骤(302)以及控制在所述泵送系统(2)的入口处的进水口的浸没的步骤(301)的，所述监视系统(7)包括用于显示分析、解释和预诊断结果的人机界面。

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