DE102007009302B4 - Method for determining pump flow without the use of traditional sensors - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Bestimmen des Pumpendurchflusses ohne den Einsatz traditioneller Sensoren weist Schritte und Module zum Erstellen einer kalibrierten Leistungskurve mit geschlossenem Ventil bei mehreren Drehzahlen, zum Berechnen von Koeffizienten aus einer normalisierten Leistungskurve auf der Basis des Leistungsverhältnisses einer Pumpe und zum Lösen einer polynomischen Leistungsgleichung für den Durchfluss am aktuellen Betriebspunkt auf. Die kalibrierte Leistungskurve kann durch Erhöhen der Pumpendrehzahl von einem minimalen auf einen maximalen Wert und durch Betreiben der Pumpe mit einem geschlossenen Auslassventil erstellt werden. Diese Daten dienen dazu, das publizierte Leistungsverhalten für Abschaltleistung und optimalen Betriebspunkt bei Nenndrehzahl zu korrigieren, um das Leistungsverhältnis der Pumpe zu bestimmen. Sie dienen auch dazu, die Leistung mit geschlossenem Ventil bei der aktuellen Betriebsdrehzahl genau zu bestimmen. Das Leistungsverhältnis der Pumpe bestimmt sich nach folgender Gleichung: Pratio = Pshutoff@100%/PBEPcorr. Die polynomische Leistungsgleichung kann zum Beispiel eine polynomische Gleichung 3. Ordnung enthalten, die unter Verwendung von Koeffizienten aus einer normalisierten Kurve für Leistung gegen Durchfluss entwickelt wird, wobei in der polynomischen Leistungsgleichung Korrekturen entsprechend der Drehzahl, dem hydraulischen Wirkungsgrad und der relativen Dichte vorgenommen werden können. Zum Lösen der polynomischen Gleichung 3. Ordnung können komplexe Wurzeln entweder mit Hilfe des Müller-Verfahrens oder eines sonstigen geeigneten Verfahrens bestimmt werden, wobei der berechnete tatsächliche Durchfluss für einen spezifischen Betriebspunkt ermittelt werden kann.A method of determining pump flow without using traditional sensors has steps and modules to create a calibrated performance curve with the valve closed at multiple speeds, to calculate coefficients from a normalized performance curve based on the performance ratio of a pump, and to solve a polynomial performance equation for the Flow at the current operating point. The calibrated performance curve can be created by increasing the pump speed from a minimum to a maximum value and by operating the pump with a closed outlet valve. This data is used to correct the published performance for the shutdown power and the optimal operating point at nominal speed in order to determine the performance ratio of the pump. They are also used to precisely determine the performance with the valve closed at the current operating speed. The performance ratio of the pump is determined according to the following equation: Pratio = Pshutoff @ 100% / PBEPcorr. For example, the polynomial power equation may include a 3rd order polynomial equation developed using coefficients from a normalized power versus flow curve, where corrections may be made in the polynomial power equation according to speed, hydraulic efficiency, and relative density . To solve the 3rd order polynomial equation, complex roots can be determined using either the Müller method or another suitable method, whereby the calculated actual flow rate can be determined for a specific operating point.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGENCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

Diese Patentanmeldung beansprucht den Vorteil einer vorläufigen Patentanmeldung unter dem Aktenzeichen 60/780,546, eingereicht am B. März 2006 unter dem Titel „Method for Determining Pump Flow Without the Use of Traditional Sensors” (911-2.24-1/05GI003), bezieht sich auch auf die Patentanmeldung unter dem Aktenzeichen 11/601,373, eingereicht am 17. November 2006 unter dem Titel „Method and Apparatus For Pump Protection Without the Use of Traditional Sensors” (911-2.22-1/05GI002) und bezieht sich auch auf die vorläufige Patentanmeldung unter dem Aktenzeichen 60/780,547, eingereicht am 8. März 2006 unter dem Titel „Method for Optimizing Valve Position and Pump Speed in a PID Control Valve System without the Use of External Sensors” (911-2.23-1/06GI001). Alle diese Patentanmeldungen werden durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hier einbezogen.This patent application also claims the benefit of a provisional patent application Serial No. 60 / 780,546, filed March 6, 2006, entitled "Method for Determining Pump Flow Without the Use of Traditional Sensors" (911-2.24-1 / 05GI003) to Patent Application Serial No. 11 / 601,373 filed November 17, 2006, entitled "Method and Apparatus for Pump Protection Without the Use of Traditional Sensors" (911-2.22-1 / 05GI002), and also relates to the provisional patent application under reference 60 / 780,547, filed March 8, 2006, entitled "Method for Optimizing Valve Position and Pump Speed in a PID Control Valve System Without the Use of External Sensors" (911-2.23-1 / 06GI001). All of these patent applications are incorporated herein by reference in their entirety.

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Pumpensystem mit einer Pumpe einschließlich einer Kreiselpumpe, genauer auf ein Verfahren zum Bestimmen des Pumpendurchflusses ohne den Einsatz traditioneller Sensoren.The present invention relates to a pump system including a pump including a centrifugal pump, more particularly to a method of determining pump flow without the use of traditional sensors.

2. Kurze Beschreibung der verwandten Technik2. Brief description of the related art

Pumpgeräte sind in der Technik bekannt, und die mit ihnen verbundenen Verfahren sowie ihre Nachteile sind wie folgt:
Regler für Pumpen bedienen sich bekanntlich der Pumpenaffinitätsgesetze, welche Annäherungen dafür sind, wie das Leistungsverhalten (Durchfluss, Förderhöhe, Leistung) einer Kreiselpumpe von der Drehzahl und von der Laufradabstimmung beeinflusst wird. Während die Affinitätsgesetze für allgemeine Abschätzungen zweckmäßig sind, führt der Faktorenzerlegungskoeffizient bei der Leistung häufig zu einer Über- oder Unterschätzung der Leistung auf der Basis der Betriebsdrehzahl, der Größe und der spezifischen Drehzahl der Pumpe. Diese Ungenauigkeit hat direkten Einfluss auf Algorithmen für den Pumpenschutz und die Durchflussvorhersage, die in speicherprogrammierbaren Steuerungen (PLC), verteilten Steuersystemen (CS) und Frequenzumrichterantrieben (VFD) zu finden sind.
Pumping devices are known in the art and the associated methods and their disadvantages are as follows:
Pump governors are known to use pump affinity laws, which approximate how the performance (flow, head, power) of a centrifugal pump is affected by speed and impeller tuning. While the affinity laws are useful for general estimation, the power factoring coefficient often results in over- or underestimating the power based on the operating speed, size and specific speed of the pump. This inaccuracy has a direct impact on pump protection and flow prediction algorithms found in programmable logic controllers (PLC), distributed control systems (CS) and frequency converter drives (VFD).

Beim Erstellen von Pumpenkennfeldern beeinträchtigen zudem Abweichungen des tatsächlichen Leistungsverhalten einer Pumpe von den Standardleistungskurven die Genauigkeit der Durchfluss- und/oder Pumpenzustandsschätzung deutlich. Dies wird meist dadurch gelöst, dass eine Pumpenleistungsprüfung bei mehreren Drehzahlen durchgeführt wird, um das genaue Pumpenleistungsverhalten zu bestätigen. Allerdings kann diese Lösung zeitraubend, anwendungsspezifisch und ziemlich teuer werden. Angesichts dessen besteht in der Industrie ein Bedarf nach einem Verfahren, das den Fehler der Affinitätsgesetze ausschaltet.Also, when creating pump maps, deviations of the actual performance of a pump from the standard performance curves significantly affect the accuracy of the flow and / or pump state estimation. This is usually accomplished by performing a pump performance test at multiple speeds to confirm accurate pump performance. However, this solution can be time consuming, application specific and quite expensive. In view of this, there is a need in the industry for a method that eliminates the error of the affinity laws.

US 6,715,996 B2 legt ein Verfahren für den Betrieb einer Kreiselpumpe offen, das die Pumpenleistung mit geschlossenem Ventil bei zwei Drehzahlen abtastet, Wirbelstromverluste bestimmt und eine angepasste Leistung bei weiteren Frequenzen berechnet, um festzustellen, ob die Pumpe mit geschlossenem Ventil arbeitet. Allerdings beginnen die Verfahren wie dieses zum Korrigieren der Leistung mit geschlossenem Ventil, bei Drehzahlen unter 50% der Motornenndrehzahl ungenau zu werden, was den Anwendungsbereich begrenzen kann. Das Verfahren der Interpolation zwischen Leistungswerten bei anderen Drehzahlen beruht zum Teil auf den Affinitätsgesetzen und ist damit weniger genau. US 6,715,996 B2 discloses a method for operating a centrifugal pump that senses closed-valve pump performance at two speeds, determines eddy current losses, and calculates adjusted power at other frequencies to determine if the pump is operating with the valve closed. However, methods such as this to correct closed valve performance begin to become inaccurate at speeds below 50% of the rated engine speed, which may limit the range of application. The method of interpolation between power values at other speeds is based in part on the affinity laws and is thus less accurate.

WO 2005/064167 A1 legt ein Verfahren offen, das sich einer kalibrierten Kurve für Leistung/Differenzdruck gegen Durchfluss und gegen Drehzahl bedient. Um den Pumpendurchfluss zu ermitteln, werden die kalibrierten Daten gespeichert und mit aktuellen Werten verglichen. Dieses Verfahren erfordert einen Differenzdrucktransmitter und verlangt, dass Kalibrierkurven für Leistung/Δ Druck gegen Durchfluss im Auswertungsgerät gespeichert werden. Um den Durchfluss zu erhalten, ist diese Methode anwendungsabhängig, was die Flexibilität während des Aufbaus auf der Anlage verringert. Sie lässt sich auch nicht leicht anpassen, um Verschleiß auszugleichen. WO 2005/064167 A1 discloses a method that uses a calibrated curve for power / differential pressure versus flow and against speed. To determine the pump flow, the calibrated data is stored and compared to current values. This procedure requires a differential pressure transmitter and requires that calibration curves for power / Δ pressure vs. flow be stored in the analyzer. To maintain flow, this method is application-dependent, which reduces flexibility during installation on the plant. It is also not easy to adjust to compensate for wear.

US 6,591,697 B2 legt ein Verfahren zum Bestimmen von Pumpendurchflussmengen durch Messungen des Motordrehmoments offen, was die Beziehung von Drehmoment und Drehzahl zu Pumpendurchflussmenge und die Möglichkeit erklärt, den Pumpendurchfluss mit einem Frequenzumrichterantrieb (VFD) zum Anpassen der Kreiselpumpendrehzahl zu regulieren. In diesem Verfahren werden jedoch kalibrierte Kurven für Durchfluss gegen Drehmoment für mehrere Drehzahlen verwendet, die anwendungsabhängig sind, was die Flexibilität während des Aufbaus auf der Anlage verringert. Sie lässt sich auch nicht leicht anpassen, um Verschleiß auszugleichen. US 6,591,697 B2 discloses a method of determining pump flow rates by measuring engine torque, which is the relationship of torque and speed to pump flow rate and explained the possibility of regulating the pump flow with a VFD to adjust the centrifugal pump speed. However, this method uses calibrated flow versus torque curves for multiple speeds that are application dependent, which reduces flexibility during installation on the plant. It is also not easy to adjust to compensate for wear.

US 6,464,464 B2 legt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Pumpensystems auf der Basis eines Steuer- und Pumpenschutzalgorithmus offen, der mit Hilfe eines VFD den Durchfluss, den Druck oder die Drehzahl einer Kreiselpumpe reguliert. Dieses Verfahren verlangt jedoch den Einsatz von Hilfsmessinstrumenten, die aber das Antriebssystem komplexer machen, eine zusätzliche mögliche Fehlerquelle bedeuten und die Kosten unnötig erhöhen. Darin werden jedoch auch kalibrierte Kurven für Durchfluss gegen TDH bei mehreren Drehzahlen verwendet, die anwendungsabhängig sind, was die Flexibilität während des Aufbaus auf der Anlage verringert. US 6,464,464 B2 discloses an apparatus and method for controlling a pumping system based on a control and pump protection algorithm that uses a VFD to regulate the flow, pressure, or speed of a centrifugal pump. However, this method requires the use of auxiliary measuring instruments, but which make the drive system more complex, an additional possible source of error and unnecessarily increase the cost. However, it also uses calibrated TDH flow curves at multiple speeds, which are application-dependent, reducing flexibility during installation on the plant.

Außerdem wurden in einer Patentierbarkeitsrecherche, die in Bezug auf die vorliegende Erfindung durchgeführt wurde, folgende Patente entwickelt. Nachstehend sind sie kurz zusammengefasst:
US 4,358,821 A legt ein Verfahren und Vorrichtungen für die Einbeziehung eines schwankenden Durchflusses in die Regelung von Prozessgrößen offen, in denen der Durchfluss gemessen und die Menge des durch den Prozess geförderten Materials durch Integration der Messergebnisse ermittelt werden.
In addition, the following patents have been developed in a patentability research conducted in relation to the present invention. Below are summarized briefly:
US 4,358,821 A lays down a method and devices for the inclusion of fluctuating flow in the regulation of process variables, in which the flow is measured and the amount of material extracted by the process is determined by integration of the measurement results.

US 5,213,477 A legt eine Vorrichtung zum Steuern der Pumpenfördermenge offen, in der der höchste zulässige Durchfluss aufgrund der Beziehung zwischen der vorhandenen und der erforderlichen Haltedruckhöhe (NPSH) ermittelt wird. US 5,213,477 A discloses a device for controlling the pump delivery rate, in which the highest allowable flow is determined based on the relationship between the existing and the required holding pressure level (NPSH).

US 6,424,873 B1 legt ein Verfahren und ein System zum Begrenzen von integrierenden Komponenten in eines PID-Reglers offen, der auf einem Verfahren beruht, bei dem eine integrierende Komponente einer primären PID-Steuerung ausgeschlossen oder ein Teil davon in eine PID-Berechnung eingeschlossen wird. US Pat. No. 6,424,873 B1 discloses a method and system for limiting integrating components in a PID controller based on a method of excluding or integrating a component of a primary PID controller into a PID calculation.

US 6,546,295 B1 legt ein Verfahren zum Abstimmen eines Prozessregelkreises in einem industriellen Prozess offen, bei der Anlagengeräte- und Prozesssteuerungen fein abgestimmt werden, indem Steuerparameter für die Steuergeräte ermittelt werden, welche interagieren, um eine gewünschte Prozessvariabilität herbeizuführen. US 6,546,295 B1 sets forth a method for tuning a process control loop in an industrial process in which plant equipment and process controls are fine-tuned by determining control parameters for the controllers that interact to produce a desired process variability.

US 6,554,198 B1 legt eine Flankenprädiktionssteuerung und einen digitalen PID-Regler für einen Behälter mit veränderlicher Luftmenge (VAV) in einem druckunabhängigen VAV-Temperatursteuersystem offen, die auf einem Verfahren beruhen, das eine Berechnung einer Abweichung zwischen einem Luftstromsollwert und einem Luftstrommesswert umfasst. US 6,554,198 B1 discloses an edge prediction controller and a variable volume air volume (VAV) PID controller in a pressure independent VAV temperature control system that rely on a method that includes calculating a deviation between an airflow setpoint and an airflow measured value.

US 2004/0267395 A1 legt ein System und eine Methode für die dynamische Mehrzieloptimierung der Auswahl, Integration und Verwendung von Maschinen offen, die auf einem Verfahren beruhen, bei dem die Verwendung von Vermögensgütern in einem industriellen Automatisierungssystem auf der Basis einer Funktion von analysierten Diagnose- und Maschinendaten modifiziert wird. US 2004/0267395 A1 sets forth a system and method for multi-objective dynamic optimization of the selection, integration, and use of machines based on a method of modifying the use of assets in an industrial automation system based on a function of analyzed diagnostic and machine data.

US 2005/0237021 A1 legt eine drehend antreibende Vorrichtung von Baumaschinen in Form eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Pumpen eines Mediums bei einer konstanten durchschnittlichen Fördermenge offen. US 2005/0237021 A1 discloses a rotary driving device of construction machinery in the form of a method and apparatus for pumping a medium at a constant average flow rate.

Durch keine(s) der oben erwähnten Patente oder Veröffentlichungen wird das hier beschriebene Verfahren zum Bestimmen des Pumpendurchflusses ohne traditionelle Sensoren gelehrt oder nahegelegt, welches sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gemacht hat. Gelöst wird die Aufgabe durch das Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch den Regler und das Pumpsystem der unabhängigen Ansprüche 18 und 35.None of the above-mentioned patents or publications teach or suggest the method of determining pump flow described herein without traditional sensors having the object of the present invention. The object is achieved by the method according to claim 1, and by the regulator and the pumping system of independent claims 18 and 35.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung sieht ein neues und einzigartiges Verfahren zum Bestimmen des Durchflusses in einer Kreiselpumpe, einem Kreiselmischer, einem Radialgebläse oder einem Radialverdichter ohne den Einsatz traditioneller Sensoren vor; es enthält Schritte zum Erstellen einer kalibrierten Leistungskurve mit geschlossenem Ventil und mehreren Drehzahlen; es berechnet Koeffizienten aus einer Kurve für Leistung gegen Durchfluss auf der Basis des Leistungsverhältnisses einer Pumpe; und es löst eine Leistungsgleichung für den Durchfluss am aktuellen Betriebspunkt.The present invention provides a new and unique method of determining flow in a centrifugal pump, a centrifugal mixer, a radial fan or a centrifugal compressor without the use of traditional sensors; it includes steps to create a calibrated performance curve with closed valve and multiple speeds; it calculates coefficients from a power versus flow curve based on the power ratio of a pump; and it solves a power equation for the flow at the current operating point.

Die kalibrierte Leistungskurve kann erstellt werden, indem die Drehzahl der Pumpe von einem minimalen auf einen maximalen Wert erhöht wird, während die Pumpe gegen ein geschlossenes Auslassventil betrieben wird und Drehzahl- und Leistungsdaten bei mehreren Drehzahlen erfasst werden. Diese Daten dienen dazu, das publizierte Leistungsverhalten für Abschaltleistung und optimalen Betriebspunkt bei Nenndrehzahl zu korrigieren, um das Leistungsverhältnis der Pumpe zu bestimmen. Sie dienen auch dazu, die Leistung mit geschlossenem Ventil bei der aktuellen Betriebsdrehzahl genau zu bestimmen. Das ist deshalb nötig, weil die publizierten Leistungsdaten aufgrund von Dichtungsverlusten, Verschleiß, Unterschieden in Gussstücken usw. oft von den tatsächlichen Daten abweichen. The calibrated power curve can be created by increasing the pump speed from a minimum to a maximum value while operating the pump against a closed exhaust valve and detecting speed and performance data at multiple speeds. These data are used to correct the published performance for shutdown power and optimum operating point at rated speed to determine the power ratio of the pump. They also serve to accurately determine closed-valve performance at the current operating speed. This is necessary because the published performance data often differ from the actual data due to seal losses, wear, differences in castings, etc.

Das Leistungsverhältnis der Pumpe berechnet sich nach folgender Gleichung: Pratio = Pshutoff@100%/PBEP_corr. The power ratio of the pump is calculated according to the following equation: P ratio = P shutoff @ 100% / P BEP_corr .

Die Leistungsgleichung kann zum Beispiel eine polynomische Gleichung 3. Ordnung enthalten, die unter Verwendung von Koeffizienten aus einer normalisierten Kurve für Leistung gegen Durchfluss entwickelt wird, wobei in der polynomischen Leistungsgleichung Korrekturen entsprechend der Drehzahl und dem hydraulischen Wirkungsgrad vorgenommen werden können. Zusätzlich können komplexe Wurzeln entweder mit Hilfe des Müller-Verfahrens oder eines sonstigen geeigneten Verfahrens bestimmt werden, um die polynomische Gleichung 3. Ordnung zu lösen, wobei der berechnete tatsächliche Durchfluss für einen spezifischen Betriebspunkt ermittelt werden kann.For example, the performance equation may include a 3rd order polynomial equation developed using coefficients from a normalized power versus flow curve, wherein corrections may be made in accordance with speed and hydraulic efficiency in the polynomial performance equation. In addition, complex roots can be determined either using the Muller's method or some other suitable method to solve the 3rd order polynomial equation, whereby the calculated actual flow can be determined for a specific operating point.

Die Schritte des Verfahrens können an einem Frequenzumrichterantrieb (VFD) mit einem oder mehr Modulen, das/die die hier dargestellten Funktionsmerkmale realisiert/realisieren, sowie an einer speicherprogrammierbaren Steuerung (PLC) durchgeführt werden.The steps of the method may be performed on a frequency converter drive (VFD) having one or more modules that implement the features illustrated herein, as well as on a programmable logic controller (PLC).

Die vorliegende Erfindung kann auch einen Regler mit einem oder mehr Modulen in einer Konfiguration zum Realisieren der hier dargestellten Funktionsmerkmale sowie ein Pumpensystem, das über einen solchen Regler verfügt, aufweisen.The present invention may also include a controller having one or more modules in a configuration for implementing the functional features illustrated herein and a pump system having such a controller.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Die Zeichnungen umfassen folgende Abbildungen:The drawings include the following illustrations:

ist ein Blockschema eines einfachen Pumpensystems gemäß der vorliegenden Erfindung. is a block diagram of a simple pump system according to the present invention.

ist ein Fließschema mit den wesentlichen Schritten, die von dem in gezeigten Regler gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden. is a flowchart with the essential steps of the in shown regulator according to the present invention.

ist ein Blockschema eines in gezeigten Reglers zum Ausführen der in gezeigten wesentlichen Schritte. is a block diagram of an in shown regulator for performing the in shown essential steps.

ist eine Kurvendarstellung des Fehlers (HP) in % gegen die Drehzahl (U/min) unter Anwendung verschiedener Methoden wie kubische Interpolation, Methode x und Affinitätsgesetze. is a graph of the error (HP) in% versus speed (RPM) using various methods such as cubic interpolation, method x and affinity laws.

ist eine Kurvendarstellung der Leistung (HP) gegen die Drehzahl (U/min) mit geschlossenem Ventil für die tatsächliche Antriebsleistung, abgestimmte Leistung und Affinitätsmethoden. is a plot of power (HP) versus closed-valve speed (RPM) for actual drive power, tuned power, and affinity methods.

ist eine Kurvendarstellung der Leistung (BHP) gegen den Durchfluss (GPM) für die tatsächliche Antriebsleistung, in Pricebook publizierte Daten (mit Dichtung) und nach der abgestimmten Leistung korrigierte Daten, wobei auch Polynomkurvenanpassungen für jeden Datensatz gezeigt werden. is a graph of power (BHP) versus flow (GPM) for actual drive power, data published in Pricebook (with gasket), and corrected power adjusted data, also showing polynomial curve adjustments for each data set.

ist eine Darstellung mit normalisierten Kurven für % Leistung (HP) gegen % Durchfluss (U/min) bei 1700, 2200, 2800, 3570 U/min tatsächlicher und berechneter Drehzahl. is a plot with normalized curves for% power (HP) vs.% flow (rpm) at 1700, 2200, 2800, 3570 RPM actual and calculated speed.

ist eine Darstellung mit normalisierten Kurven für abgestimmte Leistung (BHP) gegen den Durchfluss (Gallonen pro Minute) für tatsächlichen Durchfluss und berechneten Durchfluss. is a graph with normalized BHP versus flow (gallons per minute) for actual flow and calculated flow.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

zeigt das einfache Pumpensystem, das gemäß der vorliegenden Erfindung mit 2 bezeichnet wird und das einen Regler 4, einen Motor 6 und eine Pumpe 8 aufweist. Im Betrieb und gemäß der vorliegenden Erfindung dient der Regler 4 dazu, den Pumpendurchfluss ohne den Einsatz traditioneller Sensoren auf der Basis eines Verfahrens zu bestimmen, bei dem eine kalibrierte Leistungskurve mit geschlossenem Ventil bei mehreren Drehzahlen erstellt wird, Koeffizienten aus einer Kurve für Leistung gegen Durchfluss auf der Basis eines Leistungsverhältnisses einer Pumpe berechnet werden und eine Leistungsgleichung für den Durchfluss am aktuellen Betriebspunkt gelöst wird, wie hier gezeigt und beschrieben. shows the simple pump system, which according to the present invention with 2 is called and a controller 4 , a motor 6 and a pump 8th having. In operation and according to the present invention, the controller is used 4 to determine the pump flow rate without the use of traditional sensors based on a method of making a closed valve closed loop performance curve at multiple speeds, calculating coefficients from a power versus flow curve based on a pump power ratio, and a Power equation for the flow at the current operating point is solved, as shown and described here.

zeigt beispielhaft ein Fließschema, das allgemein mit 10 bezeichnet wird und die wesentlichen Schritte 10a, 10b und 10c des Algorithmus zum Bestimmen des Pumpendurchflusses enthält, der vom Regler 4 gemäß der vorliegenden Erfindung realisiert werden kann. Der bestimmte Durchflusswert kann auch als Eingangswert in einem PID-Regelkreis verwendet werden, um den Durchfluss ohne einen externen Durchflussmesser oder traditionelle Messinstrumente zu regeln. Der Algorithmus zum Bestimmen des Durchflusses kann in einen Frequenzumrichterantrieb oder eine speicherprogrammierbare Steuerung eingebettet werden, wie oben in in Bezug auf den Regler 4 gezeigt. shows an example of a flowchart, which is generally with 10 is called and the essential steps 10a . 10b and 10c contains the algorithm for determining the pump flow, that of the controller 4 can be realized according to the present invention. The determined flow value can also be used as input to a PID loop to control flow without an external flow meter or traditional gauges. The algorithm for determining the flow rate may be embedded in a frequency converter drive or a programmable logic controller, as described above in terms of the regulator 4 shown.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die kalibrierte Leistungskurve durch Erhöhen der Pumpendrehzahl von einem minimalen auf einen maximalen Wert und durch Betreiben der Pumpe gegen ein geschlossenes Auslassventil erstellt werden. Diese Daten dienen dazu, das publizierte Leistungsverhalten für Abschaltleistung und optimalen Betriebspunkt bei Nenndrehzahl zu korrigieren, um das Leistungsverhältnis der Pumpe zu bestimmen. Sie dienen auch dazu, die Leistung mit geschlossenem Ventil bei der aktuellen Betriebsdrehzahl genau zu bestimmen.In accordance with the present invention, the calibrated power curve may be established by increasing the pump speed from a minimum to a maximum value and operating the pump against a closed exhaust valve. These data are used to correct the published performance for shutdown power and optimum operating point at rated speed to determine the power ratio of the pump. They also serve to accurately determine closed-valve performance at the current operating speed.

Das Leistungsverhältnis der Pumpe kann nach folgender Gleichung berechnet werden: Pratio = Pshutoff@100%/PBEP_corr. The power ratio of the pump can be calculated according to the following equation: P ratio = P shutoff @ 100% / P BEP_corr .

Die Leistungsgleichung kann zum Beispiel eine polynomische Gleichung 3. Ordnung enthalten, die unter Verwendung von Koeffizienten aus einer normalisierten Kurve für Leistung gegen Durchfluss entwickelt wird, wobei in der polynomischen Leistungsgleichung Korrekturen entsprechend der Drehzahl und dem hydraulischen Wirkungsgrad vorgenommen werden können. Zusätzlich können komplexe Wurzeln entweder mit Hilfe des Müller-Verfahrens oder eines sonstigen geeigneten Verfahrens bestimmt werden, um die polynomische Gleichung 3. Ordnung zu lösen, wobei der berechnete tatsächliche Durchfluss für einen spezifischen Betriebspunkt ermittelt werden kann.For example, the performance equation may include a 3rd order polynomial equation developed using coefficients from a normalized power versus flow curve, wherein corrections may be made in accordance with speed and hydraulic efficiency in the polynomial performance equation. In addition, complex roots can be determined either using the Muller's method or some other suitable method to solve the 3rd order polynomial equation, whereby the calculated actual flow can be determined for a specific operating point.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie den Fehler der Affinitätsgesetze dadurch ausschaltet, dass sie die Leistung bei verschiedenen Drehzahlen mit geschlossenem Ventil abtastet, damit im abgeschalteten Zustand eine genaue Leistungskurve erzeugt werden kann. Durch die Anwendung eines patentrechtlich geschützten Verfahrens zur kubischen Interpolation ist es dann möglich, die Pumpenleistung mit geschlossenem Ventil über einen großen Drehzahlbereich hinweg genau zu bestimmen. Siehe die Graphen in den und .An advantage of the present invention is that it eliminates the error of the affinity laws by sampling the power at different closed-valve speeds to produce an accurate power curve when turned off. By applying a proprietary cubic interpolation technique, it is then possible to accurately determine pump performance with a closed valve over a wide range of RPMs. See the graphs in the and ,

Die durch die Verwendung publizierter Pumpenleistungskurvendaten erhaltene Leistung weicht aufgrund von Pumpendichtungsverlusten, die sich linear verändern, oft von der tatsächlichen Leistung ab. Der Unterschied zwischen der tatsächlichen und der publizierten Leistung im Abschaltzustand kann dazu verwendet werden, die Leistung aus der publiziertem Kurve am optimalen Betriebspunkt (BEP) auszugleichen (anzupassen), da die Dichtungsverluste bei einer gegebenen Drehzahl konstant sind. Durch diesen Ansatz erübrigt sich eine besonders genaue Pumpenleistungskurve (z. B. Fabrikprüfung) oder ein komplizierterer Kalibrierprozess auf der Anlage. Hierdurch ergibt sich eine genauere Schätzung von PBEP und PSO bei verschiedenen Drehzahlen. Diese Daten können dann für eine weitergehende Modellierung der Pumpenleistung auf der Basis der minimalen externen Daten verwendet werden.The performance obtained by using published pump performance curve data often deviates from actual performance due to pumping loss losses that vary linearly. The difference between the actual and the published power in the off state can be used to balance (adjust) the power from the published curve at the optimum operating point (BEP), since the seal losses are constant at a given speed. This approach eliminates the need for a particularly accurate pump performance curve (eg, factory testing) or a more complex calibration process on the equipment. This results in a more accurate estimate of PBEP and PSO at different speeds. This data can then be used to further model pump performance based on the minimum external data.

Dadurch, dass die normalisierten Leistungskoeffizienten in eine Leistungsgleichung 3. Ordnung integriert werden, erübrigt es sich, Kalibrierungen des Durchflusses gegen Parameter wie etwa Drehmoment, Leistung oder Druck bei verschiedenen Drehzahlen durchzuführen, es erübrigen sich externe Transmitter, und eine flexible Anwendung beim Aufbau auf der Anlage wird möglich. Mit der vorliegenden Erfindung ist durch regelmäßiges Ausführen des im Schritt A unten beschriebenen Abstimmvorgangs ein Verschleißausgleich möglich.By doing that, the normalized power coefficients into a power equation 3 , In order to be integrated, it is not necessary to perform flow calibrations against parameters such as torque, power or pressure at various speeds, external transducers are unnecessary, and flexible application in plant setup becomes possible. With the present invention, wear compensation is possible by regularly carrying out the tuning process described in step A below.

Abb. 3: Regler 4 Fig. 3: Controller 4

zeigt die wesentlichen Module 4a, 4b, 4c und 4d des Reglers 4. Viele unterschiedliche Typen und Arten von Reglern und Regelmodulen zum Regeln von Pumpen sind in der Technik bekannt. Ein Fachmann, der mit solchen Reglern und Regelmodulen vertraut ist, wäre in der Lage, Regelmodule wie etwa 4a, 4b und 4c zu realisieren und so zu konfigurieren, dass sie die Funktionalität entsprechend der hier beschriebenen erfüllen, das heißt eine kalibrierte Leistungskurve mit geschlossenem Ventil bei mehreren Drehzahlen zu erstellen, einen Koeffizienten für eine normalisierte Leistungskurve auf der Basis eines Leistungsverhältnisses einer Pumpe zu berechnen und eine polynomische Leistungsgleichung für den Durchfluss am aktuellen Betriebspunkt zu lösen, etwa wie in gezeigt und oben beschrieben, gemäß der vorliegenden Erfindung. Beispielhaft kann die Funktionalität der Module 4a, 4b und 4c durch Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination daraus realisiert werden, wenngleich nicht beabsichtigt ist, den Umfang der Erfindung auf irgendein bestimmtes Ausführungsbeispiel davon zu beschränken. In einer typischen Softwarerealisierung wäre ein solches Modul eine oder mehr Architekturen auf Mikroprozessorbasis mit einem Mikroprozessor, einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einem Festspeicher (ROM), Eingabe-/Ausgabegeräten und Steuerung sowie Daten- und Adressbussen zu ihrer Verbindung. Ein Fachmann wäre in der Lage, ohne übermäßiges Experimentieren eine solche Realisierung auf Mikroprozessorbasis zu programmieren, damit die hier beschriebene Funktionalität erfüllt wird. Es ist nicht beabsichtigt, den Umfang der Erfindung auf irgendeine bestimmte Realisierung unter Einsatz einer bekannten oder in der Zukunft entwickelten Technik zu beschränken. shows the main modules 4a . 4b . 4c and 4d of the regulator 4 , Many different types and types of regulators and control modules for controlling pumps are known in the art. One skilled in the art familiar with such controllers and control modules would be able to use control modules such as 4a . 4b and 4c and to configure to perform the functionality described herein, that is, to create a closed-valve calibrated closed-valve performance curve at multiple speeds, calculate a normalized power curve coefficient based on a pump power ratio, and a polynomial performance equation to solve for the flow at the current operating point, such as in shown and described above, according to the present invention. By way of example, the functionality of the modules 4a . 4b and 4c by hardware, software, firmware, or a combination thereof, although it is not intended to limit the scope of the invention to any particular embodiment thereof. In a typical software implementation, such a module would be one or more microprocessor-based architectures including a microprocessor, random access memory (RAM), read only memory (ROM), input / output devices and controller, and data and address buses to its connection. One skilled in the art would be able to program such a microprocessor-based implementation without undue experimentation to achieve the functionality described herein. It is not intended to limit the scope of the invention to any particular implementation using any known or otherwise developed technique.

Der Regler weist weitere Regelmodule 4d auf, die in der Technik bekannt sind, die nicht Teil der zugrundeliegenden Erfindung sind und die hier nicht detailliert beschrieben werden.The controller has additional control modules 4d known in the art, which are not part of the underlying invention and which are not described in detail herein.

Motor 6 und Pumpe 8 engine 6 and pump 8th

Motor 6 und Pumpe 8 sind in der Technik bekannt und werden hier nicht detailliert beschrieben. Außerdem ist nicht beabsichtigt, den Umfang der Erfindung auf irgendeinen bestimmten Typ oder eine Art davon zu beschränken, der/die entweder jetzt bekannt ist oder in der Zukunft entwickelt wird. Weiterhin soll der Umfang der Erfindung auch die Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Regelung des Betriebes einer Kreiselpumpe, eines Kreiselmischers, eines Radialgebläses oder eines Radialverdichters enthalten.engine 6 and pump 8th are known in the art and will not be described in detail here. In addition, it is not intended to limit the scope of the invention to any particular type or manner thereof which is either now known or will be developed in the future. Furthermore, the scope of the invention should also include the application of the method according to the present invention in relation to the regulation of the operation of a centrifugal pump, a centrifugal mixer, a radial fan or a centrifugal compressor.

Realisierungrealization

Dieses Verfahren der Durchflussberechnung besteht aus zwei wesentlichen Schritten:
In Schritt A wird eine kalibrierte Leistungskurve mit geschlossenem Ventil bei mehreren Drehzahlen erstellt.
This method of flow calculation consists of two main steps:
In step A, a closed-valve calibrated performance curve is created at multiple speeds.

In Schritt B werden die Koeffizienten der normalisierten Leistungskurve auf der Basis des Leistungsverhältnisses einer Pumpe berechnet und eine polynomische Leistungsgleichung 3. Ordnung für den Durchfluss am aktuellen Betriebspunkt gelöst.In step B, the coefficients of the normalized power curve are calculated based on the power ratio of a pump and a polynomial power equation 3 , Order for the flow at the current operating point solved.

Schritt A:Step A:

Die Funktion der Logik gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Pumpendrehzahl von einem zuvor bestimmten minimalen Wert (z. B. 30% der maximalen Drehzahl) auf einen anderen Wert (z. B. 60% der maximalen Drehzahl) erhöht wird, während die Pumpe mit einem geschlossenen Auslassventil arbeitet. Das Verhältnis der Drehzahlen sollte etwa 2:1 betragen. Die Leistung wird dann bei diesen Drehzahlen und bei maximaler Drehzahl von 100% gemessen und um eine relative Dichte = 1 korrigiert.The function of the logic according to the present invention is to increase the pump speed from a predetermined minimum value (eg, 30% of the maximum speed) to another value (eg, 60% of the maximum speed) while the pump works with a closed outlet valve. The ratio of the speeds should be about 2: 1. The power is then measured at these speeds and at maximum speed of 100% and corrected by a relative density = 1.

Die Abschaltleistung bei einer beliebigen Drehzahl kann dann durch ein patentrechtlich geschütztes Verfahren zur kubischen Interpolation bestimmt werden:
Die Koeffizienten A bis F werden berechnet wie folgt: A = (PSO_30%)/(N30%) B = (PSO_60% – PSO_30%)/(N60% – N30%) C = (B – A)/(N60% – N30%) D = (PSO_100% – PSO_60%)/(N100% – N60%) E = (D – B)/((N100% – N30%) F = (E – C)/(N100%)
The shutdown power at any speed can then be determined by a proprietary method of cubic interpolation:
The coefficients A to F are calculated as follows: A = (P SO_30% ) / (N 30% ) B = (P SO_60% - P SO_30% ) / (N 60% - N 30% ) C = (B - A) / (N 60% - N 30% ) D = (P SO_100% - P SO_60% ) / (N 100% - N 60% ) E = (D - B) / ((N 100% - N 30% ) F = (E - C) / (N 100% )

Die Abschaltleistung bei einer beliebigen Drehzahl wird berechnet wie folgt: PSO_N% = A(NACT) + C(NACT)(NACT – N30%) + F(NACT)(NACT – N30%)(NACT – N60%), wobei
PSO_30% = PMeas_30%/SG die gemessene Abschaltleistung bei 30% der Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1, ist,
PSO_60% = PMeas_60%/SG die gemessene Abschaltleistung bei 60% der Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1, ist und
PSO_100% = PMeas_100%/SG die gemessene Abschaltleistung bei 100% der Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1, ist.
The shutdown power at any speed is calculated as follows: P SO_N% = A (N ACT ) + C (N ACT ) (N ACT -N 30% ) + F (N ACT ) (N ACT -N 30% ) (N ACT -N 60% ) in which
P SO_30% = P Meas_30% / SG is the measured breaking capacity at 30% of rated motor speed corrected to a specific gravity = 1,
P SO_60% = P Meas_60% / SG is the measured shutdown power at 60% of rated motor speed corrected to a specific gravity = 1, and
P SO_100% = P Meas_100% / SG is the measured shutdown power at 100% of rated motor speed corrected to a specific gravity = 1.

Es wird darauf hingewiesen, dass bei einigen Ausführungsbeispielen wie etwa dichtungslosen Pumpen Schätzungen von Wirbelstromverlusten aus Messwerten bei Abschaltung entfernt werden müssen.It is noted that in some embodiments, such as sealless pumps, estimates of eddy current losses must be removed from readings at shutdown.

Es wird auch darauf hingewiesen, dass zum Erhöhen der Genauigkeit für einige Ausführungsbeispiele wie Pumpen mit niedriger Leistung, die für Flüssigkeiten mit einer relativen Dichte ungleich 1,0 eingesetzt werden, mechanische Verluste (zum Beispiel Dichtungen und Lager) in den obigen Abschaltleistungsgleichungen wie folgt ausgeglichen werden können: PSO_N = [(PMeas_N% – (Mech Loss × NAct/NRated))/SG] + (Mech Loss × NAct/NRated), wobei

SG
= relative Dichte,
N30%
= Drehzahl bei 30% der Motornenndrehzahl,
N60%
= Drehzahl bei 60% der Motornenndrehzahl,
N100%
= Drehzahl bei 100% der Motornenndrehzahl.
It should also be noted that to increase the accuracy for some embodiments, such as low power pumps used for liquids having a specific gravity not equal to 1.0, mechanical losses (for example, seals and bearings) in the above turn-off power equations are compensated as follows can be: P SO_N = [(P Meas_N% - (Mech Loss × N Act / N Rated )) / SG] + (Mech Loss × N Act / N Rated ), in which
SG
= relative density,
N 30%
= Speed at 30% of rated motor speed,
N 60%
= Speed at 60% of rated motor speed,
N 100%
= Speed at 100% of the rated motor speed.

ist eine graphische Darstellung der Kurve für abgestimmte Leistung gegen Drehzahl im Vergleich zur Leistungskorrektur nach den Affinitätsgesetzen mit geschlossenem Ventil (Abschaltzustand) gegen die tatsächliche Leistung. FIG. 12 is a graph of the matched power versus speed curve vs. power correction according to the closed valve affinity laws (shutdown state) versus actual power. FIG.

Bei Pumpen mit höherer Leistung ist es nötig, beim Abstimmen die Drehzahl zu begrenzen, um ein Überhitzen der Pumpe zu verhindern. In diesem Fall kann die Leistung bei einer Drehzahl von 100% berechnet werden aus: PSO_100% = (N100%/N60%)KSO × PSO_60%, wobei KSO ein Abschaltexponent meist mit einem Wert von 3,0 ist.For higher power pumps, it is necessary to limit the speed when tuning to prevent overheating the pump. In this case, the power can be calculated at a speed of 100% from: P SO_100% = (N 100% / N 60% ) KSO × P SO_60% , where KSO is usually a shutdown exponent with a value of 3.0.

Im abschließenden Schritt der Logik gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Leistung am optimalen Betriebspunkt (BEP) geschätzt. Diese Funktion stützt sich auf die Beobachtung, dass zwar die Istwerte von PBEP und PSO an einer beliebigen Pumpe von der publizierten Leistungskurve stark abweichen können, die Steigung der Leistungskurve aber relativ konstant bleibt.

Figure 00150001
wobei

PSO
= Pumpenleistung bei Abschaltung bei 100% Drehzahl von der publizierten Kurve und
PBEP
= Pumpenleistung am BEP bei 100% Drehzahl aus der publizierten Kurve.
In the final step of the logic according to the present invention, the power is estimated at the optimum operating point (BEP). This function relies on the observation that although the actual values of PBEP and PSO at any pump may differ greatly from the published power curve, the slope of the power curve remains relatively constant.
Figure 00150001
in which
P SO
= Pump power at shutdown at 100% speed of the published curve and
P BEP
= Pump power at the BEP at 100% speed from the published curve.

. ist eine graphische Darstellung der Beziehung der abgestimmten Kurve für Leistung gegen Durchfluss zur publizierten Pricebook-Kurve. Man beachte, dass beide Kurven dieselbe Steigung haben. , Figure 4 is a graphical representation of the relationship of the matched curve for power versus flow to the published Pricebook curve. Note that both curves have the same slope.

Andere, weniger genaue Näherungen können auch vorgenommen werden, um einen Zerlegungskoeffizienten „KSO” zu erhalten, der mit Hilfe des Verhältnisses des natürlichen Logarithmus des Leistungsverhältnisses zum Drehzahlverhältnis geschätzt werden kann, wie folgt: KSO = LN(Pso1/Pso2)/LN(N1/N2), wobei

Pso1
= gemessene Abschaltleistung bei Drehzahl N1 und
Pso2
= gemessene Abschaltleistung bei Drehzahl N2.
Other, less accurate approximations can also be made to obtain a decomposition coefficient "K SO " which can be estimated using the ratio of the natural logarithm of the power ratio to the speed ratio, as follows: KSO = LN (P SO1 / SO2 P) / LN (N 1 / N 2), in which
P so1
= measured shutdown power at speed N 1 and
P so2
= measured breaking capacity at speed N 2 .

Die Abschaltleistung bei einer beliebigen Drehzahl kann dann bestimmt werden durch: PSOxrpm = PSOyrpm × (Nxrpm/Nyrpm)KSO, wobei

PSOxrpm
= Abschaltleistung bei Drehzahl Nxrpm und
PSOyrpm
= Abschaltleistung bei Drehzahl Nyrpm.
The shutdown power at any speed can then be determined by: P SOxrpm = P SOyrpm × ( Nxrpm / Nyrpm ) KSO , in which
P SOxrpm
= Shutdown power at speed N xrpm and
P SOyrpm
= Shutdown power at speed N yrpm .

Schritt B:Step B:

Um einen berechneten Durchflusswert zu bestimmen, werden normalisierte Leistungskurven auf der Basis des Leistungsverhältnisses der Pumpe berechnet,
wobei PRatio = PSO_100%/PBEPcorr.
To determine a calculated flow rate, normalized power curves are calculated based on the power ratio of the pump,
in which P Ratio = P SO_100% / P BEPcorr .

Die Normalisierungskurven sind charakteristisch für das Leistungsverhältnis und die spezifische Drehzahl einer Pumpe.The normalization curves are characteristic of the power ratio and the specific speed of a pump.

Die spezifische Drehzahl ist ein numerischer Wert, der sich auf die hydraulische Leistung einer Kreiselpumpe bezieht.The specific speed is a numerical value related to the hydraulic power of a centrifugal pump.

ist eine graphische Darstellung mit Normalisierungskurven als Beispielen, die für mehrere Drehzahlen einer 2×3-13-Axialansaugpumpe mit PRatio = 0,45 und einer spezifischen Drehzahl von 836 aufgetragen wurden. Figure 4 is a graph of normalization curves as examples plotted for multiple speeds of a 2 × 3-13 axial aspirator with P ratio = 0.45 and a specific speed of 836.

Die folgende Tabelle zeigt die tatsächlichen gegenüber normalisierten Testdaten für Durchfluss und Leistung der 2×3-13-Pumpe bei 3570 U/min. Durchfluss, GPM Normalis., Durchfluss Leistung, HP Normalis., Leistung 0 0,00 79,8 0,45 188 0,24 102,7 0,58 398 0,51 129,2 0,73 590 0,76 154,5 0,87 Durchfluss 775 BEP 1,00 177,2 HP BEP 1,00 960 1,24 198,7 1,12 The following table shows the actual versus normalized flow and power test data of the 2 × 3-13 pump at 3570 rpm. Flow, GPM Normalis., Flow Performance, HP Normalis., Performance 0 0.00 79.8 0.45 188 0.24 102.7 0.58 398 0.51 129.2 0.73 590 0.76 154.5 0.87 Flow 775 BEP 1.00 177.2 HP BEP 1.00 960 1.24 198.7 1.12

Eine polynomische Leistungsgleichung 3. Ordnung wurde unter Verwendung der Koeffizienten aus der normalisierten Kurve für Leistung gegen Durchfluss entwickelt. Korrekturen der Drehzahl und des hydraulischen Wirkungsgrades werden in der Leistungsgleichung vorgenommen.A 3rd order polynomial performance equation was developed using the coefficients from the normalized power versus flow curve. Corrections of the speed and the hydraulic efficiency are made in the power equation.

Die Koeffizienten a, b und c der Kurve für normalisierte Leistung gegen Durchfluss definieren die Form der normalisierten Kurve wie folgt: 0 = [(PBEPCORR(a))/((QBEP)3HBEP_CORR))](QAct)3 + [((NAct)(PBEPCORR)(b))/((NRated)(QBEP)2HBEP_CORR))](QAct)2 + [((NAct)2(PBEPCORR)(C))/((NRated)2(QBEP)(ηHBEP_CORR))](QACt) + (PSO_N% – (PACT/S.G.)), wobei
PBEPCORR = korrigierte Pumpenleistung am BEP, wie aus der Kurve der abgestimmten Leistung bei Nenndrehzahl bestimmt,
QBEP = Pumpendurchfluss am BEP bei Nenndrehzahl,
ηHBEP_CORR = Korrektur des hydraulischen Wirkungsgrades,
ηHBEP_CORR ≅ 1 – 0,8/QBEP0,25 publizierte Werte reichen meist von 0,7 bis 0,95,
NAct = tatsächliche Betriebsdrehzahl,
NRated = Nenndrehzahl,
PSO_N% = Pumpenabschaltleistung bei tatsächlicher Betriebsdrehzahl (bestimmt aus der Kurve der abgestimmten Leistung),
PACT = tatsächliche Pumpenleistung,
S.G. = relative Dichte und
QAct = berechneter tatsächlicher Durchfluss bei aktueller Betriebsdrehzahl.
The coefficients a, b and c of the normalized power vs. flow curve define the shape of the normalized curve as follows: 0 = [(P BEPCORR (a)) / ((Q BEP ) 3HBEP_CORR ))] (Q Act ) 3 + [((N Act ) (P BEPCORR ) (b)) / ((N Rated ) ( Q BEP ) 2HBEP_CORR ))] (Q Act ) 2 + [((N Act ) 2 (P BEPCORR ) (C)) / ((N Rated ) 2 (Q BEP ) (η HBEP_CORR ))] (Q ACt ) + (P SO_N% - (P ACT / SG)), in which
P BEPCORR = corrected pump power at the BEP, as determined from the curve of the tuned power at rated speed,
Q BEP = pump flow at the BEP at rated speed,
η HBEP_CORR = correction of hydraulic efficiency,
η HBEP_CORR ≅ 1 - 0.8 / QBEP 0.25 published values usually range from 0.7 to 0.95,
N act = actual operating speed,
N Rated = rated speed,
P SO_N% = pump shutdown power at actual operating speed (determined from the curve of the tuned power),
P ACT = actual pump power,
SG = relative density and
Q Act = calculated actual flow at current operating speed.

Es wird noch einmal darauf hingewiesen, dass zum Erhöhen der Genauigkeit für einige Ausführungsbeispiele wie Pumpen mit niedriger Leistung, die für Flüssigkeiten mit einer relativen Dichte ungleich 1,0 eingesetzt werden, mechanische Verluste (zum Beispiel Dichtungen und Lager) in der obigen Leistungsgleichung durch Anpassen von PACT wie folgt ausgeglichen werden können: PACTCORR = [((PACT – (Mech Loss × NAct/NRated))/S.G.) + (Mech Loss × NAct/NRated)]. It should again be noted that to increase the accuracy for some embodiments, such as low power pumps used for liquids having a specific gravity not equal to 1.0, mechanical losses (for example, seals and bearings) in the above performance equation by adjusting can be compensated by PACT as follows: P ACTCORR = [((P ACT - (Mech Loss × N Act / N Rated )) / SG) + (Mech Loss × N Act / N Rated )].

Es wird auch noch einmal darauf hingewiesen, dass bei einigen Ausführungsbeispielen wie etwa dichtungslosen Pumpen Schätzungen von Wirbelstromverlusten aus Messwerten der tatsächlichen Leistung in der obigen Leistungsgleichung entfernt werden müssen.It is also pointed out that in some embodiments, such as sealless pumps, estimates of eddy current losses need to be removed from actual power readings in the power equation above.

Dann werden komplexe Wurzeln bestimmt, um die polynomische Gleichung 3. Ordnung mit Hilfe des Müller-Verfahrens oder sonstiger gleichwertiger Verfahren zu lösen. Der berechnete tatsächliche Durchfluss wird dann für den spezifischen Betriebspunkt bestimmt. ist eine graphische Darstellung mit der Kurve für berechnete Leistung gegen Durchfluss, die für die polynomische Leistungsgleichung 3. Ordnung aufgetragen wurde, im Vergleich zu den tatsächlichen Durchflussdaten, die durch Ablesen des Durchflussmessers gewonnen wurden.Then, complex roots are determined to solve the 3rd order polynomial equation using the Muller's method or other equivalent methods. The calculated actual flow is then determined for the specific operating point. FIG. 12 is a graph of the calculated power vs flow curve plotted for the 3rd order polynomial power equation versus the actual flow data obtained by reading the flow meter. FIG.

Da der Pumpenverschleiß sich auf den Leistungsbedarf der Pumpe auswirken und somit die Durchflussgenauigkeit verringern wird, können die Leistungsberechnungen periodisch durch regelmäßiges Ausführen einer weiteren Kalibrierung, wie in Schritt A umrissen, ausgeglichen werden.Since the pump wear will affect the pump's power requirements and thus reduce the flow accuracy, the power calculations can be periodically balanced by periodically performing a further calibration as outlined in step A.

WEITERE EINSATZMÖGLICHKEITENOTHER APPLICATIONS

Es gibt mindestens folgende weitere Einsatzmöglichkeiten:

Pumpenlastwächter – Pumpenlastwächter stützen sich auf eine genaue Modellierung der Pumpenleistungskurve, um die Minimaldurchfluss- und Abschaltbedingungen zu erkennen. Während die meisten Lastwächter nur die Leistung bei einer Drehzahl überwachen, würde diese Logik genauer arbeitende Lastwächter im drehzahlveränderlichen Betrieb erlauben.

Durchflussberechnungen ohne Sensor – Durchflussschätzungen ohne Sensor stützen sich auf genaue Leistungskurven, um den Pumpendurchfluss zu schätzen. Die Anwendung von einfachen Affinitätsgesetzen kann beim Erhöhen der Drehzahl die Durchflussgenauigkeit beeinträchtigen. Das gilt besonders für kleinere Pumpen, bei denen Verluste zum Beispiel durch Dichtungen und Lager eine größere Rolle spielen und gemäß den Affinitätsgesetzen unberücksichtigt bleiben.

Pumpenschutzalgorithmen – sensorlose Durchflussmessungen können einen zuverlässigen Hinweis auf die Betriebsbedingungen liefern: Auslaufbedingungen (Durchfluss zu hoch), Betrieb unter dem Minimaldurchfluss der Pumpe (Durchfluss zu niedrig) oder Betrieb gegen ein geschlossenes Auslassventil.
There are at least the following additional uses:

Pump Load Monitors - Pump Load Monitors rely on accurate modeling of the pump performance curve to detect the minimum flow and shutdown conditions. While most load monitors only monitor power at one speed, this logic would allow more accurate load monitors in variable speed operation.

Sensorless Flow Calculations - Sensorless flow estimates rely on accurate performance curves to estimate pump flow. The application of simple affinity laws can affect flow accuracy as the RPM increases. This is especially true for smaller pumps, where losses, for example, through seals and bearings play a greater role and are disregarded in accordance with the Affinitätsgesetzen.

Pump Protection Algorithms - Sensorless flow measurements can provide a reliable indication of operating conditions: spill conditions (flow rate too high), operation below the pump's minimum flow rate (flow rate too low), or operation against a closed discharge valve.

Es sollte klar sein, dass, wenn hier nichts anderes gesagt wird, jede(s) der Merkmale, Kennzeichen, Alternativen oder Modifikationen, die in Bezug auf ein bestimmtes, hier genanntes Ausführungsbeispiel beschrieben werden, auch mit jedem anderen hier beschriebenen Ausführungsbeispiel angewendet, eingesetzt oder darin einbezogen werden kann. Außerdem sind die Zeichnungen in diesem Dokument nicht maßstabsgerecht.It should be understood that unless otherwise stated herein, any of the features, characteristics, alternatives, or modifications described with respect to a particular embodiment set forth herein are also applied to any other embodiment described herein or can be included therein. In addition, the drawings in this document are not to scale.

Obwohl die Erfindung in Bezug auf beispielhafte Ausführungsbeispiele davon beschrieben und illustriert worden ist, können die vorgenannten oder verschiedene andere Zusätze und Auslassungen daran vorgenommen werden, ohne vom Gedanken und vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.Although the invention has been described and illustrated with respect to exemplary embodiments thereof, the foregoing or various other additions and omissions may be made thereto without departing from the spirit and scope of the present invention.

Claims (51)

Verfahren zum Bestimmen des Pumpendurchflusses in einer Kreiselpumpe, einem Kreiselmischer, einem Radialgebläse oder einem Radialverdichter, mit den Verfahrensschritten: – Erstellen einer kalibrierten Leistungskurve mit geschlossenem Ventil bei mehreren Drehzahlen einschließlich einem Abschaltzustand der Pumpe; – wobei die kalibrierte Leistungskurve erstellt wird, indem die Drehzahl der Pumpe von einem minimalen auf einen maximalen Wert erhöht wird, während die Pumpe gegen ein geschlossenes Auslassventil betrieben wird und Drehzahl- und Leistungsdaten bei mehreren Drehzahlen erfasst werden; – Berechnen von Koeffizienten der Leistungskurve aus einer Kurve für Leistung gegen Durchfluss auf der Basis des Leistungsverhältnisses einer Pumpe, wobei das Leistungsverhältnis der Pumpe die Leistung im Abschaltzustand geteilt durch die Leistung im optimalen Betriebspunkt (BEP) bei maximaler Drehzahl, korrigiert um die Differenz zwischen der tatsächlichen und der publizierten Leistung im Abschaltzustand ist; und – Lösen einer polynomischen Leistungsgleichung für den Durchfluss am aktuellen Betriebspunkt, welche mit Hilfe von Koeffizienten aus der Kurve für Leistung gegen Durchfluss entwickelt wird.Method for determining the pump flow in a centrifugal pump, a centrifugal mixer, a radial fan or a centrifugal compressor, comprising the steps of: - creating a calibrated closed-valve performance curve at multiple speeds, including a shut-off state of the pump; - wherein the calibrated power curve is established by increasing the speed of the pump from a minimum to a maximum value while operating the pump against a closed exhaust valve and detecting speed and power data at multiple speeds; Calculating power curve coefficients from a power versus flow curve based on the power ratio of a pump, wherein the power ratio of the pump is the power in the shutdown state divided by the power at the optimum operating point (BEP) at maximum speed corrected for the difference between actual and published power is off-line; and - Solving a polynomial power equation for the flow at the current operating point, which is developed by means of coefficients from the curve for power versus flow. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Leistungsdaten mit geschlossenem Ventil auf eine relative Dichte von 1 korrigiert werden.The method of claim 1, wherein the closed valve performance data is corrected to a specific gravity of one. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für Pumpen mit niedriger Leistung, die für Flüssigkeiten mit einer relativen Dichte ungleich 1,0 eingesetzt werden, mechanische Verluste (zum Beispiel Dichtungen und Lager) in den Leistungsmesswerten mit geschlossenem Ventil wie folgt ausgeglichen werden können: PSO_N = [(PMeas_N% – (Mech Loss × NAct/NRated))/SG] + (Mech Loss × NAct/NRated) wobei SG = relative Dichte.A method according to any one of the preceding claims, wherein for low power pumps used for non-1.0 specific gravity fluids, mechanical losses (e.g., seals and bearings) in the closed valve power readings can be compensated as follows: P SO_N = [(P Meas_N% - (Mech Loss × N Act / N Rated )) / SG] + (Mech Loss × N Act / N Rated ) where SG = relative density. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für dichtungslose Pumpen Schätzungen von Wirbelstramverlusten aus den tatsächlichen Messwerten mit geschlossenem Ventil entfernt werden müssen.A method as claimed in any one of the preceding claims, wherein for sealless pumps, estimates of eddy current losses must be removed from the actual closed valve readings. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, um in Pumpen mit höherer Leistung die Erwärmung der gepumpten Flüssigkeit zu minimieren, die Abschaltleistung bei 100% Drehzahl nach folgender Gleichung berechnet werden kann: PSO_100% = (N100%/N60%)KSO × PSO_60%, wobei KSO ein Abschaltexponent meist mit einem Wert von 3,0 ist.Method according to one of the preceding claims, in which, in order to minimize the heating of the pumped liquid in pumps with higher power, the breaking capacity at 100% rotational speed can be calculated according to the following equation: P SO_100% = (N 100% / N 60% ) KSO × P SO_60% , where KSO is usually a shutdown exponent with a value of 3.0. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Leistung mit geschlossenem Ventil bei einer beliebigen Drehzahl durch das folgende Verfahren der kubischen Interpolation genau bestimmt werden kann: A = (PSO_30%)/(N30%), B = (PSO_60% – PSO_30%)/(N60% – N30%), C = (B – A)/(N60% – N30%) D = (PSO_100% – PSO_60%)/(N100% – N60%) E = (D – B)/((N100% – N30%) und F = (E – C)/(N100%) wobei die Abschaltleistung bei einer beliebigen Drehzahl wie folgt berechnet wird: PSO_N% = A(NACT) + C(NACT)(NACT – N30%) + F(NACT)(NACT – N30%)(NACT – N60%), wobei PSO_30% = PMeas_30%/SG die gemessene Abschaltleistung bei 30% der Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1, ist, PSO_60% = PMeas_60%/SG die gemessene Abschaltleistung bei 60% der Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1, ist und PSO_100% = PMeas_100%/SG die gemessene Abschaltleistung bei 100% der Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1, ist.Method according to one of the preceding claims, in which the closed-valve performance at any speed can be determined precisely by the following cubic interpolation method: A = (P SO_30% ) / (N 30% ), B = (P SO_60% - P SO_30% ) / (N 60% - N 30% ), C = (B - A) / (N 60% - N 30% ) D = (P SO_100% - P SO_60% ) / (N 100% - N 60% ) E = (D - B) / ((N 100% - N 30% ) and F = (E - C) / (N 100% ) wherein the breaking capacity at any speed is calculated as follows: P SO_N% = A (N ACT ) + C (N ACT ) (N ACT -N 30% ) + F (N ACT ) (N ACT -N 30% ) (N ACT -N 60% ) where P SO_30% = P Meas_30% / SG is the measured cutoff power at 30% of the rated motor speed corrected to a specific gravity = 1, P SO_60% = P Meas_60% / SG is the measured cutoff power at 60% of the rated motor speed, corrected to one relative density = 1, and P SO_100% = P Meas_100% / SG is the measured shutdown power at 100% of rated motor speed corrected to a specific gravity = 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die publizierte Leistung am optimalen Betriebspunkt bei Nenndrehzahl auf der Basis der tatsächlichen Leistungsdaten mit geschlossenem Ventil korrigiert wird.Method according to one of the preceding claims, in which the published power is corrected at the optimum operating point at rated speed on the basis of the actual closed-valve performance data. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die publizierte Leistung am optimalen Betriebspunkt nach folgender Gleichung korrigiert wird:
Figure 00240001
wobei PSO = Pumpenleistung bei Abschaltung bei 100% Drehzahl aus der publizierten Kurve, PBEP = Pumpenleistung am optimalen Betriebspunkt BEP bei 100% Drehzahl aus der publizierten Kurve und
Figure 00250001
= tatsächliche Leistung mit geschlossenem Ventil bei 100% Drehzahl.
Method according to one of the preceding claims, in which the published power is corrected at the optimum operating point according to the following equation:
Figure 00240001
where P SO = pump power at shutdown at 100% speed from the published curve, P BEP = pump power at the optimum operating point BEP at 100% speed from the published curve and
Figure 00250001
= actual closed valve performance at 100% speed.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Leistungsverhältnis der Pumpe nach folgender Gleichung bestimmt wird: Pratio = Pshutaff@100%/PBEP_corr. Method according to one of the preceding claims, in which the power ratio of the pump is determined according to the following equation: P ratio = P shutoff @ 100% / P BEP_corr . Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die polynomische Leistungsgleichung lautet: 0 = [(PBEPCORR(a))/((QBEP)3HBEP_CORR))](QAct)3 + [(NAct)(PBEPCORR)(b))/((NRated)(QBEP)2HBEP_CORR))](QAct)2 + [((NAct)2(PBEPCORR)(c))/((NRated)2(QBEP)(ηHBEP_CORR))](QAct) + (PSO_N% – (PACT/S.G.)), wobei PBEPCORR = korrigierte Pumpenleistung am optimalen Betriebspunkt BEP, wie aus der Kurve der abgestimmten Leistung bei Nenndrehzahl bestimmt, wobei die Leistungskurve eine normalisierte Leistungskurve ist, QBEP = Pumpendurchfluss am optimalen Betriebspunkt BEP bei Nenndrehzahl, ηHBEP_CORR = Korrektur des hydraulischen Wirkungsgrades, ηHBEP ≅ 1 – 0,8/QBEP 0,20 publizierte Werte reichen meist von 0,7 bis 0,95, NAct = tatsächliche Betriebsdrehzahl, NRated = Nenndrehzahl, PSO_N% = Pumpenabschaltleistung bei tatsächlicher Betriebsdrehzahl (bestimmt aus der Kurve der abgestimmten Leistung), PACT = tatsächliche Pumpenleistung, S.G. = relative Dichte und QAct = berechneter tatsächlicher Durchfluss bei aktueller Betriebsdrehzahl.Method according to one of the preceding claims, in which the polynomial performance equation is: 0 = [(P BEPCORR (a)) / ((Q BEP ) 3HBEP_CORR ))] (Q Act ) 3 + [(N Act ) (P BEPCORR ) (b)) / ((N Rated ) (QBEP ) 2HBEP_CORR ))] (Q Act ) 2 + [((N Act ) 2 (P BEPCORR ) (c)) / ((N Rated ) 2 (Q BEP ) (η HBEP_CORR ))] (Q Act ) + (P SO_N% - (P ACT / SG)), where P BEPCORR = corrected pump power at the optimum operating point BEP as determined from the rated power curve at rated speed, the power curve being a normalized power curve, Q BEP = pump flow at the optimum operating point BEP at rated speed, η HBEP_CORR = hydraulic efficiency correction, η HBEP ≅ 1 - 0.8 / Q BEP 0.20 published values usually range from 0.7 to 0.95, N Act = actual operating speed, N Rated = rated speed, P SO_N% = pump shutdown power at actual operating speed (determined from the curve tuned power), P ACT = actual pump power, SG = relative density, and Q Act = calculated actual flow at current operating speed. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Genauigkeit für Pumpen niedriger Leistung, die für Flüssigkeiten mit einer relativen Dichte ungleich 1,0 eingesetzt werden, durch Ausgleich der mechanischen Verluste (zum Beispiel Dichtungen und Lager) in der polynomischen Leistungsgleichung durch Anpassen von der tatsächlichen Pumpenleistung PACT wie folgt hergestellt werden kann: PACTCORR = [((PACT – (Mech Loss × NAct/NRated))/S.G.) + (Mech Loss × NAct/NRated)]. The method of claim 10, wherein the accuracy for low power pumps used for liquids of specific gravity not equal to 1.0 is compensated for by compensating the mechanical losses (for example, seals and bearings) in the polynomial power equation by adjusting the actual pump power P ACT can be made as follows: P ACTCORR = [((P ACT - (Mech Loss × N Act / N Rated )) / SG) + (Mech Loss × N Act / N Rated )]. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem für dichtungslose Pumpen Schätzungen von Wirbelstromverlusten aus dem tatsächlichen Leistungsmesswert in der polynomischen Leistungsgleichung entfernt werden.The method of claim 10, wherein for sealless pumps, estimates of eddy current losses are removed from the actual power measurement in the polynomial performance equation. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem in der polynomischen Leistungsgleichung Korrekturen für Drehzahl, hydraulischen Wirkungsgrad und relative Dichte vorgenommen werden.Method according to one of the preceding claims, wherein corrections for speed, hydraulic efficiency and relative density are made in the polynomial power equation. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem komplexe Wurzeln bestimmt werden, um die polynomische Gleichung entweder mit Hilfe des Müller-Verfahrens oder eines sonstigen geeigneten Verfahrens zu lösen.The method of claim 13, wherein complex roots are determined to solve the polynomial equation either by the Muller method or another suitable method. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem der berechnete tatsächliche Durchfluss für einen spezifischen Betriebspunkt bestimmt wird.The method of claim 14, wherein the calculated actual flow is determined for a specific operating point. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schritte des Verfahrens an einem Frequenzumrichterantrieb (VFD) oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung (PLC) durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, in which the steps of the method are carried out on a frequency converter drive (VFD) or a programmable logic controller (PLC). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der bestimmte Durchflusswert als Eingangswert in einen PID-Regler zum Regeln des Durchflusses verwendet werden kann, ohne dass ein Durchflussmesser oder sonstige externe Messinstrumente nötig sind.Method according to one of the preceding claims, in which the determined flow value can be used as an input value in a PID controller for controlling the flow, without the need for a flow meter or other external measuring instruments. Regler zum Bestimmen des Pumpendurchflusses in einer Kreiselpumpe, einem Kreiselmischer, einem Radialgebläse oder einem Radialverdichter, mit – einem Modul, welches konfiguriert ist für das Erstellen einer kalibrierten Leistungskurve mit geschlossenem Ventil bei mehreren Drehzahlen einschließlich einem Abschaltzustand der Pumpe bei maximaler Drehzahl; – wobei die kalibrierte Leistungskurve erstellt wird, indem die Drehzahl der Pumpe von einem minimalen auf einen maximalen Wert erhöht wird, während die Pumpe gegen ein geschlossenes Auslassventil betrieben wird und Drehzahl- und Leistungsdaten bei mehreren Drehzahlen erfasst werden; – einem Modul, welches konfiguriert ist für das Berechnen von Koeffizienten der Leistungskurve aus einer Kurve für Leistung gegen Durchfluss auf der Basis des Leistungsverhältnisses einer Pumpe, wobei das Leistungsverhältnis aus dem Unterschied einer tatsächlichen und einer publizierten Leistung der Pumpe im Abschaltzustand gebildet wird; und – einem Modul, welches konfiguriert ist für das Lösen einer polynomischen Leistungsgleichung für den Durchfluss am aktuellen Betriebspunkt, welche mit Hilfe von Koeffizienten aus der Kurve für Leistung gegen Durchfluss entwickelt wird.Regulator for determining the pump flow in a centrifugal pump, a centrifugal mixer, a radial fan or a centrifugal compressor, with A module configured to create a calibrated closed-valve power curve at multiple speeds, including a pump shut-off state at maximum speed; - wherein the calibrated power curve is established by increasing the speed of the pump from a minimum to a maximum value while operating the pump against a closed exhaust valve and detecting speed and power data at multiple speeds; A module configured to calculate coefficients of the power curve from a power versus flow curve based on the power ratio of a pump, the power ratio being formed from the difference between actual and published power of the pump in the off state; and A module configured to solve a polynomial power equation for flow at the current operating point developed using coefficients from the power versus flow curve. Regler nach Anspruch 18, bei dem die Leistungsdaten mit geschlossenem Ventil auf eine relative Dichte von 1 korrigiert werden.A regulator according to claim 18, wherein the closed valve performance data is corrected to a specific gravity of one. Regler nach einem der Ansprüche 18 oder 19, bei dem für Pumpen mit niedriger Leistung, die für Flüssigkeiten mit einer relativen Dichte ungleich 1,0 eingesetzt werden, mechanische Verluste (zum Beispiel Dichtungen und Lager) in den Leistungsmesswerten mit geschlossenem Ventil wie folgt ausgeglichen werden können: PSO_N = [(PMeas_N% – (Mech Loss × NAct/NRated))/SG) + (Mech Loss × NAct/NRated), wobei SG = relative Dichte.A regulator according to either of claims 18 or 19, wherein for low power pumps used for liquids of specific gravity not equal to 1.0, mechanical losses (for example, seals and bearings) in the closed valve power readings are compensated as follows can: P SO_N = [(P Meas_N% - (Mech Loss × N Act / N Rated )) / SG) + (Mech Loss × N Act / N Rated ), where SG = relative density. Regler nach einem der Ansprüche 18–20, bei dem für dichtungslose Pumpen Schätzungen von Wirbelstromverlusten aus den tatsächlichen Messwerten mit geschlossenem Ventil entfernt werden.A regulator as claimed in any one of claims 18-20, wherein, for sealless pumps, estimates of eddy current losses are removed from the actual closed valve readings. Regler nach einem der Ansprüche 18–21, bei dem, um in Pumpen mit höherer Leistung die Erwärmung der gepumpten Flüssigkeit zu minimieren, die Abschaltleistung bei 100% Drehzahl aus folgender Gleichung berechnet werden kann: PSO_100% = (N100%/N60%)KSO × PSO_60%, wobei KSO ein Abschaltexponent meist mit einem Wert von 3,0 ist.A regulator according to any one of claims 18-21 wherein, in order to minimize heating of the pumped liquid in higher power pumps, the cut-off power at 100% speed can be calculated from the equation: P SO_100% = (N 100% / N 60% ) KSO × P SO_60% , where KSO is usually a shutdown exponent with a value of 3.0. Regler nach einem der Ansprüche 18–22, bei dem die Leistung mit geschlossenem Ventil bei einer beliebigen Drehzahl durch das folgende Verfahren der kubischen Interpolation genau bestimmt werden kann: A = (PSO_30%)/(N30%), B = (PSO_60% – PSO_30%)/(N60% – N30%) C = (B – A)/(N60% – N30%) D = (PSO_100% – PSO_60%)/(N100% – N60%), E = (D – B)/((N100% – N30%) und F = (E – C)/(N100%) wobei die Abschaltleistung bei einer beliebigen Drehzahl wie folgt berechnet wird: PSO_N% = A(NACT) + C(NACT)(NACT – N30%) + F(NACT)(NACT – N30%)(NACT – N60%) wobei PSO_30% = PMeas_30%/SG: gemessene Abschaltleistung bei 30% Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1, PSO_60% = PMeas_60%/SG: gemessene Abschaltleistung bei 60% Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1, und PSO_100% = PMeas_100%/SG: gemessene Abschaltleistung bei 100% Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1A regulator according to any one of claims 18-22, wherein closed-valve performance at any speed can be accurately determined by the following method of cubic interpolation: A = (P SO_30% ) / (N30%), B = (P SO_60% - P SO_30% ) / (N 60% - N 30% ) C = (B - A) / (N 60% - N 30% ) D = (P SO_100% - P SO_60% ) / (N 100% - N 60% ), E = (D - B) / ((N 100% - N 30% ) and F = (E - C) / (N 100% ) wherein the breaking capacity at any speed is calculated as follows: P SO_N% = A (N ACT ) + C (N ACT ) (N ACT -N 30% ) + F (N ACT ) (N ACT -N 30% ) (N ACT -N 60% ) where P SO_30% = P Meas_30% / SG: Measured turn-off power at 30% rated motor speed, corrected to a specific gravity = 1, P SO_60% = P Meas_60% / SG: Measured turn-off power at 60% rated motor speed, corrected to a relative density = 1 , and P SO_100% = P Meas_100% / SG: Measured turn-off power at 100% rated motor speed, corrected to a specific gravity = 1 Regler nach einem der Ansprüche 18–23, bei dem die publizierte Leistung am optimalen Betriebspunkt bei Nenndrehzahl auf der Basis der tatsächlichen Leistungsdaten mit geschlossenem Ventil korrigiert wird.A regulator according to any one of claims 18-23, wherein the published power is corrected at the optimum operating point at rated speed on the basis of the actual closed-valve performance data. Regler nach einem der Ansprüche 18–24, bei dem die publizierte Leistung am optimalen Betriebspunkt nach folgender Gleichung korrigiert wird:
Figure 00300001
wobei PSO = Pumpenleistung bei Abschaltung bei 100% Drehzahl aus der publizierten Kurve, PBEP = Pumpenleistung am optimalen Betriebspunkt BEP bei 100% Drehzahl aus der publizierten Kurve und
Figure 00310001
= tatsächliche Leistung mit geschlossenem Ventil bei 100% Drehzahl.
A regulator according to any one of claims 18-24, wherein the published power is corrected at the optimum operating point according to the following equation:
Figure 00300001
where P SO = pump power at shutdown at 100% speed from the published curve, P BEP = pump power at the optimum operating point BEP at 100% speed from the published curve and
Figure 00310001
= actual closed valve performance at 100% speed.
Regler nach einem der Ansprüche 18–25, bei dem das Leistungsverhältnis der Pumpe nach folgender Gleichung bestimmt wird: Pratio = Pshutoff@100%/PBEP_corr. A regulator according to any of claims 18-25, wherein the power ratio of the pump is determined according to the following equation: P ratio = P shutoff @ 100% / P BEP_corr . Regler nach einem der Ansprüche 18–26, bei dem die polynomische Leistungsgleichung lautet: 0 = [(PBEPCORR(a))/(QBEP)3HBEP_CORR))](QAct)3 + [((NAct)(PBEPCORR(b))/((NRated)(QBEP)2HBEP_CORR))](QAct)2 + [((NAct)2(PBEPCORR)(c))/((NRated)2(QBEP)(ηHBEP_CORR))](ΩAct) + (PSO_N% – (PACT/S.G.)), wobei PBEPCORR = korrigierte Pumpenleistung am optimalen Betriebspunkt BEP, wie aus der Kurve der abgestimmten Leistung bei Nenndrehzahl bestimmt, QBEP = Pumpendurchfluss am optimalen Betriebspunkt BEP bei Nenndrehzahl, ηHBEP_CORR = Korrektur des hydraulischen Wirkungsgrades, ηHBEP 1 – 0,8/QBEP 0,25 publizierte Werte reichen meist von 0,7 bis 0,95, NAct = tatsächliche Betriebsdrehzahl, NRated = Nenndrehzahl, PSO_N% = Pumpenabschaltleistung bei tatsächlicher Betriebsdrehzahl (bestimmt aus der Kurve der abgestimmten Leistung), PACT = tatsächliche Pumpenleistung, S.G. = relative Dichte und QACT = berechneter tatsächlicher Durchfluss bei aktueller Betriebsdrehzahl.A regulator according to any of claims 18-26, wherein the polynomial performance equation is: 0 = [(P BEPCORR (a)) / (Q BEP ) 3HBEP_CORR ))] (Q Act ) 3 + [((N Act ) (P BEPCORR (b)) / ((N Rated ) (Q BEP ) 2HBEP_CORR ))] (Q Act ) 2 + [((N Act ) 2 (P BEPCORR ) (c)) / ((N Rated ) 2 (Q BEP ) (η HBEP_CORR ))] (Ω Act ) + (P SO_N% - (P ACT / SG)), where P BEPCORR = corrected pump power at the optimal operating point BEP as determined from the rated power curve at rated speed, Q BEP = pump flow at the optimum operating point BEP at rated speed, η HBEP_CORR = hydraulic efficiency correction, η HBEP 1 - 0.8 / Q BEP 0.25 published values usually range from 0.7 to 0.95, N act = actual operating speed, N rated speed, P SO_N% = pump shutdown power at actual operating speed (determined from the tuned power curve), P ACT = actual Pump power, SG = relative density and Q ACT = calculated actual flow at current operating speed. Regler nach einem der Ansprüche 18–27, bei dem die Genauigkeit für Pumpen niedriger Leistung, die für Flüssigkeiten mit einer relativen Dichte ungleich 1,0 eingesetzt werden, durch Ausgleich der mechanischen Verluste (zum Beispiel Dichtungen und Lager) in der polynomischen Leistungsgleichung durch Anpassen von PACT wie folgt hergestellt werden kann: PACTCORR = [((PACT – (Mech Loss × NAct/NRated))/S.G.) + (Mech Loss × NAct/NRated)]. A regulator according to any one of claims 18-27, wherein the accuracy for low power pumps used for liquids of specific gravity not equal to 1.0 is compensated for by compensating the mechanical losses (for example, seals and bearings) in the polynomial performance equation of P ACT can be prepared as follows: P ACTCORR = [((P ACT - (Mech Loss × N Act / N Rated )) / SG) + (Mech Loss × N Act / N Rated )]. Regler nach einen der Ansprüche 18–28, bei den für dichtungslose Pumpen Schätzungen von Wirbelstromverlusten aus dem tatsächlichen Leistungsmesswert in der polynomischen Leistungsgleichung entfernt werden.A regulator according to any one of claims 18-28, wherein for sealless pumps, estimates of eddy current losses are removed from the actual power measurement in the polynomial performance equation. Regler nach einem der Ansprüche 18–29, bei dem in der polynomischen Leistungsgleichung Korrekturen für Drehzahl, hydraulischen Wirkungsgrad und relative Dichte vorgenommen werden.A regulator as claimed in any of claims 18-29, wherein corrections for speed, hydraulic efficiency and relative density are made in the polynomial power equation. Regler nach einem der Ansprüche 18–30, bei dem komplexe Wurzeln bestimmt werden, um die polynomische Gleichung entweder mit Hilfe des Müller-Verfahrens oder eines sonstigen geeigneten Verfahrens zu lösen.A controller as claimed in any of claims 18-30, wherein complex roots are determined to solve the polynomial equation, either by the Muller method or another suitable method. Regler nach einem der Ansprüche 18–31, bei dem der berechnete tatsächliche Durchfluss für einen spezifischen Betriebspunkt bestimmt wird.A regulator according to any of claims 18-31, wherein the calculated actual flow rate is determined for a specific operating point. Regler nach einem der Ansprüche 18–32, bei dem der Regler einen Frequenzumrichterantrieb (VFD) oder eine speicherprogrammierbare Steuerung (PLC) aufweist oder ein Teil davon ist.A regulator according to any of claims 18-32, wherein the regulator comprises or is part of a frequency converter drive (VFD) or a programmable logic controller (PLC). Regler nach einem der Ansprüche 18–33, bei dem der bestimmte Durchflusswert als Eingangswert in einen PID-Regler zum Regeln des Durchflusses verwendet werden kann, ohne dass ein Durchflussmesser oder sonstige externe Messinstrumente nötig sind.A regulator according to any one of claims 18-33, wherein the determined flow value can be used as an input to a PID controller to control flow without the need for a flow meter or other external measuring instrument. System mit einem Regier zum Bestimmen des Pumpendurchflusses in einer Kreiselpumpe, einem Kreiselmischer, einem Radialgebläse oder einem Radialverdichter, wobei der Regler aufweist: – ein Modul, welches konfiguriert ist für das Erstellen einer kalibrierten Leistungskurve mit geschlossenem Ventil bei mehreren Drehzahlen einschließlich einem Abschaltzustand der Pumpe bei maximaler Drehzahl; – wobei die kalibrierte Leistungskurve erstellt wird, indem die Drehzahl der Pumpe von einem minimalen auf einen maximalen Wert erhöht wird, während die Pumpe gegen ein geschlossenes Auslassventil betrieben wird und Drehzahl- und Leistungsdaten bei mehreren Drehzahlen erfasst werden; – ein Modul, welches konfiguriert ist für das Berechnen von Koeffizienten der Leistungskurve aus einer Kurve für Leistung gegen Durchfluss auf der Basis des Leistungsverhältnisses einer Pumpe, wobei das Leistungsverhältnis aus dem Unterschied einer tatsächlichen und einer publizierten Leistung der Pumpe im Abschaltzustand gebildet wird; und – ein Modul, welches konfiguriert ist für das Lösen einer polynomischen Leistungsgleichung für den Durchfluss am aktuellen Betriebspunkt, welche mit Hilfe von Koeffizienten aus der Kurve für Leistung gegen Durchfluss entwickelt wird.A system having a regulator for determining pump flow in a centrifugal pump, a centrifugal mixer, a radial fan or a centrifugal compressor, the controller comprising: A module configured to create a calibrated closed-valve performance curve at multiple speeds, including a pump shut-off state at maximum speed; - wherein the calibrated power curve is established by increasing the speed of the pump from a minimum to a maximum value while operating the pump against a closed exhaust valve and detecting speed and power data at multiple speeds; A module configured to calculate coefficients of the power curve from a power versus flow curve based on the power ratio of a pump, wherein the power ratio is formed from the difference of actual and published power of the pump in the power down state; and A module configured to solve a polynomial power equation for the flow at the current operating point, which is developed using coefficients from the power versus flow curve. Pumpensystem nach Anspruch 35, bei dem die Leistungsdaten mit geschlossenem Ventil auf eine relative Dichte von 1 korrigiert werden.The pump system of claim 35, wherein the closed valve performance data is corrected to a specific gravity of one. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35 oder 36, bei dem für Pumpen mit niedriger Leistung, die für Flüssigkeiten mit einer relativen Dichte ungleich 1,0 eingesetzt werden, mechanische Verluste (zum Beispiel Dichtungen und Lager) in den Leistungsmesswerten mit geschlossenem Ventil wie folgt ausgeglichen werden können: PSO_N = [(PMeas_N% – (Mech Loss × NAct/NRated))/SG] + (Mech Loss × NAct/NRated), wobei SG = relative Dichte.A pump system according to any one of claims 35 or 36, wherein for low power pumps used for liquids of specific gravity not equal to 1.0, mechanical losses (for example, seals and bearings) in the closed valve power readings are compensated as follows can: P SO_N = [(P Meas_N % - (Mech Loss × N Act / N Rated )) / SG] + (Mech Loss × N Act / N Rated ), where SG = relative density. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–37, bei dem für dichtungslose Pumpen Schätzungen von Wirbelstromverlusten aus den tatsächlichen Messwerten mit geschlossenem Ventil entfernt werden.A pump system according to any of claims 35-37, wherein for sealless pumps, estimates of eddy current losses are removed from the actual closed valve readings. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–38, bei dem, um in Pumpen mit höherer Leistung die Erwärmung der gepumpten Flüssigkeit zu minimieren, die Abschaltleistung bei 100% Drehzahl aus folgender Gleichung berechnet werden kann: PSO_100% = (N100%/N60%)KSO × PSO_60%, wobei KSO ein Abschaltexponent meist mit einem Wert von 3,0 ist. A pump system according to any one of claims 35-38, wherein in order to minimize heating of the pumped liquid in higher power pumps, the 100% speed cut-off power can be calculated from the equation: P SO_100% = (N 100% / N 60% ) KSO × P SO_60% , where KSO is usually a shutdown exponent with a value of 3.0. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–39, bei dem die Leistung mit geschlossenem Ventil bei einer beliebigen Drehzahl durch das folgende Verfahren der kubischen Interpolation genau bestimmt werden kann: A = (PSO_30%)/(N30%), B = (PSO_60% – PSO_30%)/(N60% – N30%), C = (B – A)/(N60% – N30%), D = (PSO_100% – PSO_60%)/(N100% – N60%) E = (D – B)/((N100% – N30%) und F = (E – C)/(N100%) wobei die Abschaltleistung bei einer beliebigen Drehzahl wie folgt berechnet wird: PSO_N% = A(NACT) + C(NACT)(NACT – N30%) + F(NACT)(NACT – N30%)(NACT – N60%), wobei PSO_30% = PMeas_30%/SG: gemessene Abschaltleistung bei 30% Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1, PSO_60% = PMeas_60%/SG: gemessene Abschaltleistung bei 60% Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte 1, und PSO_100% = PMeas_100%/SG: gemessene Abschaltleistung bei 100% Motornenndrehzahl, korrigiert auf eine relative Dichte = 1.A pump system according to any one of claims 35-39, wherein closed-valve performance at any speed can be accurately determined by the following method of cubic interpolation: A = (P SO_30% ) / (N30%), B = (P SO_60% - P SO_30% ) / (N 60% - N 30% ), C = (B - A) / (N 60% - N 30% ), D = (P SO_100% - P SO_60% ) / (N 100% - N 60% ) E = (D - B) / ((N 100% - N 30% ) and F = (E - C) / (N 100% ) wherein the breaking capacity at any speed is calculated as follows: P SO_N% = A (N ACT ) + C (N ACT ) (N ACT -N 30% ) + F (N ACT ) (N ACT -N 30% ) (N ACT -N 60% ) where P SO_30% = P Meas_30% / SG: measured turn-off power at 30% rated motor speed, corrected to a relative density = 1, P SO_60% = P Meas_60% / SG: measured turn-off power at 60% rated motor speed, corrected to a specific gravity 1, and P SO_100% = P Meas_100% / SG: Measured turn-off power at 100% rated motor speed, corrected to a relative density = 1. Pumpensysten nach einem der Ansprüche 35–40, bei dem die publizierte Leistung am optimalen Betriebspunkt bei Nenndrehzahl auf der Basis der tatsächlichen Leistungsdaten mit geschlossenem Ventil korrigiert wird.A pumping system according to any one of claims 35-40, wherein the published power is corrected at the optimum operating point at rated speed based on the actual closed-valve performance data. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–41, bei dem die publizierte Leistung am optimalen Betriebspunkt gemäß folgender Gleichung korrigiert wird:
Figure 00370001
wobei PSO = Pumpenleistung bei Abschaltung bei 100% Drehzahl aus der publizierten Kurve, PBEP = Pumpenleistung am optimalen Betriebspunkt BEP bei 100% Drehzahl aus der publizierten Kurve und
Figure 00380001
= tatsächliche Leistung mit geschlossenem Ventil bei 100% Drehzahl.
A pump system according to any one of claims 35-41, wherein the published power is corrected at the optimum operating point according to the following equation:
Figure 00370001
where P SO = pump power at shutdown at 100% speed from the published curve, P BEP = pump power at the optimum operating point BEP at 100% speed from the published curve and
Figure 00380001
= actual closed valve performance at 100% speed.
Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–42, bei dem das Leistungsverhältnis der Pumpe nach folgender Gleichung bestimmt wird: Pratio = Pshutoff@100%/PBEP_corr. A pump system according to any of claims 35-42, wherein the power ratio of the pump is determined according to the following equation: P ratio = P shutoff @ 100% / P BEP_corr . Pumpensystemn nach einem der Ansprüche 35–43, bei dem die polynomische Leistungsgleichung lautet: 0 = [(PBEPCORR(a))/((QBEP)3HBEP_CORR))](QAct)3 + [((NAct)(PBEPCORR)(b))/((NRated)(QBEP)2HBEP_CORR))](QAct)2 + [((NAct)2(PBEPCORR)(c))/((NRated)2(QBEP)(ηHBEP_CORR))](QAct) + (PSO_N% – (PACT/S.G.)), wobei PBEPCORR = korrigierte Pumpenleistung am optimalen Betriebspunkt BEP, wie aus der Kurve der abgestimmten Leistung bei Nenndrehzahl bestimmt, QBEP = Pumpendurchfluss am optimalen Betriebspunkt BEP bei Nenndrehzahl, ηHBEP_CORR = Korrektur des hydraulischen Wirkungsgrades, ηHBEP ≅ 1 – 0,8/QBEP 0,25 publizierte Werte reichen meist von 0,7 bis 0,95, NAct = tatsächliche Betriebsdrehzahl, NRated = Nenndrehzahl, PSO_N% = Pumpenabschaltleistung bei tatsächlicher Betriebsdrehzahl (bestimmt aus der Kurve der abgestimmten Leistung), PACT = tatsächliche Pumpenleistung, S.G. = relative Dichte und QAct = berechneter tatsächlicher Durchfluss bei aktueller Betriebsdrehzahl.A pump system according to any of claims 35-43, wherein the polynomial performance equation is: 0 = [(P BEPCORR (a)) / ((Q BEP ) 3HBEP_CORR ))] (Q Act ) 3 + [((N Act ) (P BEPCORR ) (b)) / ((N Rated ) ( Q BEP ) 2HBEP_CORR ))] (Q Act ) 2 + [((N Act ) 2 (P BEPCORR ) (c)) / ((N Rated ) 2 (Q BEP ) (η HBEP_CORR ))] (Q Act ) + (P SO_N% - (P ACT / SG)), where P BEPCORR = corrected pump power at the optimum operating point BEP, as determined from the rated power curve at rated speed, Q BEP = pump flow at the optimum operating point BEP at rated speed, η HBEP_CORR = hydraulic efficiency correction, η HBEP ≅ 1 - 0.8 / Q BEP 0.25 published values usually range from 0.7 to 0.95, N act = actual operating speed, N rated speed, P SO_N% = pump shutdown power at actual operating speed (determined from the tuned power curve), P ACT = actual pump power, SG = relative density and Q Act = calculated actual flow at current operating speed. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–44, bei dem die Genauigkeit für Pumpen niedriger Leistung, die für Flüssigkeiten mit einer relativen Dichte ungleich 1,0 eingesetzt werden, durch Ausgleich der mechanischen Verluste (zum Beispiel Dichtungen und Lager) in der polynomischen Leistungsgleichung durch Anpassen von PACT wie folgt hergestellt werden kann: PACTCORR = [((PACT – (Mech Loss × NAct/NRated))/S.G.) + (Mech Loss × NAct/NRated)]. A pump system according to any one of claims 35-44, wherein the accuracy for low power pumps used for liquids having a specific gravity not equal to 1.0 is compensated for by compensating the mechanical losses (for example, seals and bearings) in the polynomial performance equation of P ACT can be prepared as follows: P ACTCORR = [((P ACT - (Mech Loss × N Act / N Rated )) / SG) + (Mech Loss × N Act / N Rated )]. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–45, bei dem für dichtungslose Pumpen Schätzungen von Wirbelstromverlusten aus dem tatsächlichen Leistungsmesswert in der polynomischen Leistungsgleichung entfernt werden.A pump system according to any one of claims 35-45, wherein for sealless pumps, estimates of eddy current losses are removed from the actual power measurement in the polynomial performance equation. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–46, bei dem in der polynomischen Leistungsgleichung Korrekturen für Drehzahl, hydraulischen Wirkungsgrad und relative Dichte vorgenommen werden.A pump system according to any of claims 35-46, wherein corrections for speed, hydraulic efficiency and relative density are made in the polynomial power equation. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–47, bei dem komplexe Wurzeln bestimmt werden, um die polynomische Gleichung entweder mit Hilfe des Müller-Verfahrens oder eines sonstigen geeigneten Verfahrens zu lösen.A pump system according to any one of claims 35-47, wherein complex roots are determined to solve the polynomial equation, either by the Muller method or another suitable method. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–48, bei dem der berechnete tatsächliche Durchfluss für einen spezifischen Betriebspunkt bestimmt wird.A pump system according to any of claims 35-48, wherein the calculated actual flow is determined for a specific operating point. Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–49, bei dem der Regler einen Frequenzumrichterantrieb (VFD) oder eine der Regler einen Frequenzumrichterantrieb (VFD) oder eine speicherprogrammierbare Steuerung (PLC) aufweist oder ein Teil davon ist.A pump system according to any of claims 35-49, wherein the controller comprises or is part of a frequency converter drive (VFD) or one of the regulators comprises a frequency converter drive (VFD) or a programmable logic controller (PLC). Pumpensystem nach einem der Ansprüche 35–50, bei dem der bestimmte Durchflusswert als Eingangswert in einen der bestimmte Durchflusswert als Eingangswert in einen PID-Regler zum Regeln des Durchflusses verwendet werden kann, ohne dass ein Durchflussmesser oder sonstige externe Messinstrumente nötig sind.A pump system as claimed in any one of claims 35-50, wherein the determined flow value may be used as an input to one of the determined flow values as input to a PID controller for controlling the flow without the need for a flow meter or other external measuring instrument.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106907346B (en) * 2017-02-27 2018-05-25 杭州志驱传动技术有限公司 A kind of control method
DE102016125837A1 (en) * 2016-12-29 2018-07-05 Hans Pregler Gmbh & Co Kg Drive device for a fluid pump

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007022348A1 (en) * 2007-05-12 2008-11-13 Ksb Aktiengesellschaft Device and method for fault monitoring
DE102009060262A1 (en) * 2009-12-23 2011-06-30 Samson Aktiengesellschaft, 60314 Method and arrangement for controlling a process fluid flow and positioner
CN102200121B (en) * 2010-03-25 2013-07-17 上海乐普能源科技发展有限公司 Electricity-saving control system leading water pump to run at optimum revolution
EP2505847B1 (en) * 2011-03-29 2019-09-18 ABB Schweiz AG Method of detecting wear in a pump driven with a frequency converter
EP2505846A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-03 ABB Oy Method and arrangement for estimating flow rate of pump
FR2999664A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-20 Schneider Toshiba Inverter CONTROL METHOD FOR MULTIPUMP SYSTEM IMPLEMENTED WITHOUT SENSOR
CN104563219B (en) * 2014-12-24 2017-01-04 卧龙电气集团股份有限公司 A kind of water-supply control without external sensor
DK3187735T3 (en) * 2015-12-29 2020-02-10 Grundfos Holding As Pump system as well as a method for determining the flow of a pump system
CN106766004B (en) * 2017-02-13 2020-09-11 深圳达实智能股份有限公司 Air conditioner water pump operation control method and device
PT111114A (en) * 2018-08-30 2020-03-02 Bosch Termotecnologia Sa PROCESS FOR REGULATING A HEATING DEVICE
CN109578262B (en) * 2018-12-13 2020-02-07 保定申辰泵业有限公司 Control method and device for conveying viscous liquid by peristaltic pump and peristaltic pump
US11378474B2 (en) * 2019-12-31 2022-07-05 Halliburton Energy Services, Inc. Predict brake horsepower for a pump for viscous applications
US11668594B2 (en) * 2020-06-26 2023-06-06 Saudi Arabian Oil Company Methods for controlling pump flow rate based on pump flow rate estimation using pump head and performance curves and pump control systems having the same
CN113157023B (en) * 2020-12-31 2022-05-13 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 Control method and device for water dispenser, storage medium and processor
CN115434819B (en) * 2022-08-12 2024-04-12 中联重科股份有限公司 Method and device for controlling power matching, electronic equipment and engineering machinery

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358821A (en) * 1979-05-31 1982-11-09 Antti Niemi Method and apparatus for the incorporation of varying flow in the control of process quantities
US5213477A (en) * 1990-04-13 1993-05-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Pump delivery flow rate control apparatus
DE19618462A1 (en) * 1996-05-08 1997-11-13 Status Pro Maschinenmesstechni Extrinsic power parameter determination method for energy conversion appliance
US6424873B1 (en) * 1999-12-30 2002-07-23 Honeywell Inc. Systems and methods for limiting integral calculation components in PID controllers
US6464464B2 (en) * 1999-03-24 2002-10-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Apparatus and method for controlling a pump system
US6546295B1 (en) * 1999-02-19 2003-04-08 Metso Automation Oy Method of tuning a process control loop in an industrial process
US6554198B1 (en) * 2000-05-05 2003-04-29 Automated Logic Corporation Slope predictive control and digital PID control
US6591697B2 (en) * 2001-04-11 2003-07-15 Oakley Henyan Method for determining pump flow rates using motor torque measurements
US6715996B2 (en) * 2001-04-02 2004-04-06 Danfoss Drives A/S Method for the operation of a centrifugal pump
US20040267395A1 (en) * 2001-08-10 2004-12-30 Discenzo Frederick M. System and method for dynamic multi-objective optimization of machine selection, integration and utilization
WO2005064167A1 (en) * 2003-12-19 2005-07-14 Ksb Aktiengesellschaft Quantitative measurement
US20050237021A1 (en) * 2002-05-13 2005-10-27 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd Rotatingly driving device of construction machinery

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6776584B2 (en) * 2002-01-09 2004-08-17 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method for determining a centrifugal pump operating state without using traditional measurement sensors
US6648606B2 (en) * 2002-01-17 2003-11-18 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Centrifugal pump performance degradation detection
US7112037B2 (en) * 2002-12-20 2006-09-26 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Centrifugal pump performance degradation detection

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358821A (en) * 1979-05-31 1982-11-09 Antti Niemi Method and apparatus for the incorporation of varying flow in the control of process quantities
US5213477A (en) * 1990-04-13 1993-05-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Pump delivery flow rate control apparatus
DE19618462A1 (en) * 1996-05-08 1997-11-13 Status Pro Maschinenmesstechni Extrinsic power parameter determination method for energy conversion appliance
US6546295B1 (en) * 1999-02-19 2003-04-08 Metso Automation Oy Method of tuning a process control loop in an industrial process
US6464464B2 (en) * 1999-03-24 2002-10-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Apparatus and method for controlling a pump system
US6424873B1 (en) * 1999-12-30 2002-07-23 Honeywell Inc. Systems and methods for limiting integral calculation components in PID controllers
US6554198B1 (en) * 2000-05-05 2003-04-29 Automated Logic Corporation Slope predictive control and digital PID control
US6715996B2 (en) * 2001-04-02 2004-04-06 Danfoss Drives A/S Method for the operation of a centrifugal pump
US6591697B2 (en) * 2001-04-11 2003-07-15 Oakley Henyan Method for determining pump flow rates using motor torque measurements
US20040267395A1 (en) * 2001-08-10 2004-12-30 Discenzo Frederick M. System and method for dynamic multi-objective optimization of machine selection, integration and utilization
US20050237021A1 (en) * 2002-05-13 2005-10-27 Kobelco Construction Machinery Co., Ltd Rotatingly driving device of construction machinery
WO2005064167A1 (en) * 2003-12-19 2005-07-14 Ksb Aktiengesellschaft Quantitative measurement

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016125837A1 (en) * 2016-12-29 2018-07-05 Hans Pregler Gmbh & Co Kg Drive device for a fluid pump
CN106907346B (en) * 2017-02-27 2018-05-25 杭州志驱传动技术有限公司 A kind of control method

Also Published As

Publication number Publication date
FI121858B (en) 2011-05-13
CN101033748B (en) 2013-07-24
FI20070181A0 (en) 2007-03-02
DE102007009302A1 (en) 2007-09-13
CN101033748A (en) 2007-09-12
FI20070181A (en) 2007-09-09

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