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Verwandte
Anmeldungen
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Diese
Anmeldung ist direkt verwandt mit Anwaltsakte Nr. Sabini 8-4-5 mit
dem Titel "Zentrifugalpumpen-Leistungsverschlechterungsdetektion", eingereicht am
17. Januar 2002 und mit der US-Serien Nr. 10/052,947, die hiermit
durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität von US-Serien Nr. 10/324,359,
eingereicht am 20. Dezember 2002.
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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich allgemein auf Kreiselpumpen bzw. Zentrifugalpumpen
und insbesondere auf ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte
Vorrichtung zum Bestimmen der Verschlechterung einer Kreisel- bzw.
Zentrifugalpumpe.
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Hintergrund
der Erfindung
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Wie
bekannt ist, besitzt eine Zentrifugalpumpe ein mit Flügeln versehenes
Rad, das als Laufrad oder Impeller bekannt ist. Das Laufrad prägt dem durch
die Pumpe geleiteten Strömungsmittel
eine Bewegung auf. Eine Zentrifugalpumpe liefert eine relativ stetige
Strömungsmittelströmung. Der
Druck zum Erreichen eines erforderlichen Druckgefälles oder
Pumpendrucks wird erzeugt durch zentrifugale Beschleunigung des
Strömungsmittels
innerhalb des sich drehenden Laufrads. Das Strömungsmittel strömt axial
zu dem Laufrad, wird von diesem abgelenkt, und strömt durch Öffnungen
zwischen den Flügeln
oder Schaufeln aus. Somit erfährt das
Strömungsmittel
eine Richtungsänderung
und beschleunigt. Dies erzeugt eine Erhöhung des Drucks am Pumpenauslass.
Beim Verlassen des Laufrads kann das Strömungsmittel zuerst durch einen
Ring feststehender Flügel
oder Schaufeln hindurchgehen, die das Laufrad umgeben, wobei der
Ring feststehender Schaufeln oder Flügel üblicherweise als Diffuser bezeichnet
wird. In dieser Einrichtung mit allmählich sich erweiternden Durchlässen wird
die Geschwindigkeit der Flüssigkeit
vermindert, wobei die kinetische Energie der Flüssigkeit in Druckenergie umgewandelt
wird. Es sei bemerkt, dass es natürlich in einigen Zentrifugalpumpen
keinen Diffuser gibt und das Strömungsmittel
direkt von dem Laufrad in die Volute strömt. Die Volute ist eine allmähliche Erweiterung
des Spiralgehäuses
der Pumpe. Zentrifugalpumpen sind bekannt und finden weite Anwendung
in vielen unterschiedlichen Umgebungen und Anwendungen.
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Der
Stand der Technik betrifft auch Zentrifugalpumpen als Geschwindigkeitsmaschinen,
weil die Pumpwirkung erstens die Erzeugung der Flüssigkeitsgeschwindigkeit
und zweitens die Umwandlung des Geschwindigkeitsgefälles in
ein Druckgefälle
erfordert. Die Geschwindigkeit wird durch das sich drehende Laufrad
gegeben, und die Umwandlung wird erreicht durch diffundierende Führungsschaufeln
im Turbinentyp und im Volutengehäuse,
das das Laufrad umgibt bei der Pumpe vom Volutentyp. Mit wenigen
Ausnahmen sind alle Einzelstufenpumpen normalerweise vom Volutentyp.
Die spezifische Drehzahl NS der Zentrifugalpumpe
ist NQ1/2/H3/4. Üblicherweise
wird N in Umdrehungen pro Minute ausgedrückt, Q in Gallonen pro Minute
und der Druck (H) in Fuß.
Die spezifische Drehzahl eines Laufrads ist ein Index dieser Bauart.
Laufräder
für hohe
Drücke
haben normalerweise niedrige spezifische Geschwindigkeiten bzw.
Drehzahlen, während
die Laufräder
für hohe
Drücke
hohe spezifische Drehzahlen besitzen. Die spezifische Drehzahl ist
ein wertvoller Index bei der Bestimmung des maximalen Saugdrucks,
der ohne die Gefahr der Kavitation oder Schwingung verwendet werden
kann, wobei Kavitation bzw. Vibration oder Schwingung die Kapazität und Effizienz
der Pumpe nachteilig beeinflusst. Die Betriebspunkte der Zentrifugalpumpen
sind extrem wichtig.
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Es
werden verschiedene gemeinsame Verfahren im Stand der Technik verwendet,
um zu überwachen und
zu detektieren wann die Leistungsfähigkeit bzw. Performance der
Kreisel- bzw. Zentrifugalpumpe sich verschlechtert. Ein derartiges
Verfahren arbeitet basierend auf der Pumpe mit fester Drehzahl (Festdrehzahlpumpe).
Der Strömungsdruck
und der gesamte dynamische Druck (TDH = total dynamic head) werden,
wenn die Pumpe neu ist, gemessen. Diese Information wird in einem
Graph, einer Tabelle oder in einer Polynomkurve gespeichert. Wenn
die Pumpe altert, werden Strömung
und TDH periodisch gemessen und mit der neuen Strömung und
dem TDH verglichen. Wenn der TDH-Wert für eine gegebene Strömung unter
einen voreingestellten Prozentsatz abfällt, so hat sich die Pumpe
auf ein Niveau verschlechtert, bei dem Pumpe entweder ersetzt oder erneuert
werden muss.
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Eine
zweite Technik arbeitet basierend auf einer Festdrehzahlpumpe. Die
Strömung
und die Bremspferdestärke
(BHP = brake horsepower) werden dann gemessen, wenn die Pumpe neu
ist. Die Information wird wiederum als ein Graph, eine Tabelle oder
eine Polynomkurve gespeichert. Wenn die Pumpe alt wird, so werden
die Ströme
und BHP periodisch gemessen und mit dem Originalwert für Ströme und BHP
verglichen. Wenn der BHP-Wert bei einer gegebenen Strömung und
der gleichen Drehzahl auf einen Wert angestiegen ist oberhalb eines
voreingestellten Prozentsatzes, so haben sich Pumpe und/oder Motor
verschlechtert. Weitere Überprüfung ist
notwendig um zu bestimmen, ob der sich drehende Teil der Ausrüstung repariert
oder ersetzt werden muss. Diese Technik arbeitet bei Pumpenanordnungen
gut, deren spezifisches Gewicht oder deren Viskosität sich nicht
mit der Zeit ändert.
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Im
dritten Fall, bei einer Pumpe mit variabler Drehzahl, werden die
Strömung
und der TDH-Wert bei mehreren Drehzahlen, wenn die Pumpe neu ist,
gemessen. Diese Information wird wiederum in einer Reihe von Graphen,
Tabellen oder Polynomkurven gespeichert. Wenn die Pumpe altert,
werden die Drehzahl, die Strömung
und der TDH-Wert periodisch gemessen und mit der ursprünglichen
Strömung
und dem TDH-Wert verglichen und zwar unter Verwendung des Affinitätsgesetzes,
um die Messungen in die am nächsten
gelegene Drehzahlkurve umzuwandeln. Wenn der TDH-Wert bei einer
gegebenen Strömung
unter einen voreingestellten Prozentsatz abfällt, so hat sich die Pumpe
auf ein unerwünschtes
Niveau verschlechtert. Dieses Niveau würde dann anzeigen, dass eine Überholung
der Pumpe erforderlich ist oder dass die Pumpe ersetzt werden sollte.
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Im
Hinblick auf Obiges, sei Folgendes ausgeführt: man erkennt, dass bestimmte
Verfahren vier gesonderte Sensor- bzw. Abfühlvorrichtungen (Wandler) erfordern,
die gekauft und permanent an der Pumpe installiert werden müssen. Diese
Vorrichtungen dienen zur Messung des Saugdrucks, des Abgabedrucks,
der Temperatur und der Strömung.
Man erkennt, dass die Druckmessvorrichtungen typischerweise Druckwandler
sind, wohingegen die Temperaturvorrichtungen temperaturempfindliche
Element sein können,
wie beispielsweise Thermistoren usw., während die Strömungsmessvorrichtungen
ebenfalls wohlbekannt sind. Die Kapitalkosten für den Einbau und die Wartung
dieser Sensoren sind teuer und vergrößern die Kosten der Einheit
wesentlich.
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Man
erkennt somit, dass die Verfahren gemäß dem Stand der Technik teuer
sind, und die Verwendung von zusätzlichen
Abfühlvorrichtungen
erforderlich machen, die dauerhaft installiert sind und ein Teil
der Pumpe werden.
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Gemäß einer
Lösung
wird ein Antrieb mit variabler Drehzahl (VSD = variable speed drive)
für den
Motor verwendet. Der Antrieb muss die Fähigkeit besitzen, den Motor
zu charakterisieren, um das durch den Motor gelieferte Drehmoment
und eine tatsächliche
Motorlaufdrehzahl (Ist Motordrehzahl) zu erhalten. Dieses Merkmal
ist üblicherweise
bei den meisten VSD's
heutzutage enthalten. Auch muss ein zusätzlicher Pumpensensor (Differenzdruck
an der Pumpe, Pumpenabgabedruck oder Strömung) eingebaut sein. Es sei
bemerkt, dass dieses Verfahren deutlich Vorteile gegenüber den
anderen vorhandenen Lösungsmöglichkeiten
bietet, Lösungsmöglichkeiten
wie sie heute verwendet werden, um die Pumpenleistungsfähigkeitsverschlechterung zu
bestimmen. Es wird nur ein Pumpenwandler erforderlich, im Gegensatz
zu den vier die notwendig sind, bei einigen der anderen Systeme.
Obwohl diese Lösung
mehr als angemessen für
den beabsichtigten Zweck geeignet ist, und jedweden derzeit verwendeten
Vorrichtungen oder Verfahren überlegen
ist, um die Pumpenperformanceverschlechterung zu bestimmen, erfordert
diese Lösung
dass die Performance oder Leistungsfähigkeit der Pumpe bekannt ist,
und dass diese Information in die Vorrichtung eingegeben werden
muss. Vom Standpunkt der Logistik aus, wird jede Vorrichtung Information
enthalten, die für
nur eine Pumpe einzigartig ist. Die Vorrichtung arbeitet ordnungsgemäß mit nur
dieser einen Pumpe, oder gegebenenfalls mit diesem einen Modell
und dieser Größe der Pumpe.
Das Anbringen der Vorrichtung an einer anderen Pumpe würde eine
Reprogrammierung der hydraulischen Daten der neuen Pumpe in die
Vorrichtung erforderlich machen.
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Es
ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes
Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung vorzusehen, und zwar
zum Detektieren der Performance oder Leistungsverschlechterung einer
Zentrifugalpumpe, ohne übermäßig viele
zusätzliche
Wandlervorrichtungen zu verwenden, und ohne die Notwendigkeit hinsichtlich
hydraulischer Information bezüglich
der Pumpe zu benötigen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
Erfindung sieht ein System zur Bestimmung der Leistungsfähigkeitsverschlechterung
einer Kreisel- bzw. Zentrifugalpumpenanordnung vor, die eine Pumpe
aufweist, und zwar angetrieben durch einen ein variable Drehzahl
besitzenden Antriebsmotor. Das System umfasst einen Prozessor, der
aufgrund der Steuerung einer Software arbeitet, wobei diese eine
Routine für
die Charakterisierung des Pumpendrehmoments und der Drehzahl zu
einem Prozessvariableneinstellpunkt vorsieht. Die Software umfasst
ferner eine Routine zum Testen der Pumpenleistungsfähigkeitsverschlechterung,
relativ zum gekennzeichneten Pumpendrehmoment und Drehzahl.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Aspekte, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
der vorliegenden detaillierten Beschreibung der Erfindung und zwar
bei Betrachtung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; in der Zeichnung
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer Kreisel- bzw. Zentrifugalpumpe, angetrieben
durch einen Motor, mit einem Antrieb mit variabler Drehzahl gemäß einem
Aspekt der Erfindung;
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2 eine
graphische Darstellung, die die Berechnung einer Grund- bzw. Basislinienneigung
der Drehzahl zu Drehmomentverhältnisse
zeigt;
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3 eine
graphische Darstellung, welche den Vergleich der Grund- bzw. Basislinienneigung
der 2 mit einer Testneigung zeigt;
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4 ein
Flussdiagramm eines Verschlechterungs- oder Degradierungstestprozesses;
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5 ein
Blockdiagramm von Testdatenergebnisses im Laufe des Verfahrens der 4;
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6 ein
alternatives Flussdiagramm des Verschlechterungstestprozesses:
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7 eine
alternative schematische Darstellung einer Zentrifugalpumpe mit
einem Antrieb mit variabler Drehzahl gemäß einem Aspekt dieser Erfindung;
und
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8 eine
alternative schematische Darstellung einer Zentrifugalpumpe mit
einem Antrieb mit variabler Drehzahl gemäß einem Aspekt der Erfindung.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 zeigt
eine schematische Ansicht einer typischen Kreisel- bzw. Zentrifugalpumpe 10.
Die Zentrifugalpumpe 10 besitzt ein Gehäuse 11, welches einen
Pumpenmotor 12 über
eine Mittelantriebswelle 14 verbindet. Der Pumpenmotor 12 ist
mit einem, eine variable Drehzahl besitzenden Antrieb 16 verbunden,
der seinerseits durch einen Prozessor 18 gesteuert wird.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein prozessvariabler Sensor 19 in den Ausgang
der Zentrifugalpumpe eingebaut, um mindestens einen Pumpenparameter
abzufühlen.
Wie im Weiteren dieser Anmeldung diskutiert werden wird, ist der
prozessvariable Sensor ein Drucksensor, um den Abgabedruck der Pumpe
zu überwachen.
Der Fachmann erkennt jedoch, dass andere Sensoren, wie beispielsweise
Differenzdrucksensoren oder Strömungssensoren
verwendet werden könnten,
ohne die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Im
Wesentlichen zeigen die Pfeillinien 20 die Strömung des
Fluids oder Strömungsmittels
durch die Zentrifugalpumpe oder Kreiselpumpe 10. Die Kreiselpumpe
liefert eine relativ stetige Strömung
oder einen relativ stetigen Fluss. Der Druck zum Erreichen des erforderlichen
Lieferdrucks wird dadurch erzeugt, dass das Strömungsmittel im rotierenden
Laufrad (nicht gezeigt) zentrifugal beschleunigt wird. Der Fachmann
erkennt, dass der optimale Betrieb der Pumpe durch die Charakteristika
des Strömungsprozesses
diktiert wird, und zwar auf welchen Ausgangsdruck und auf welche
Strömungsrate
die Einstellung erfolgt ist, um den Verflüssigungszustand des angetriebenen
Materials beizubehalten. Anders ausgedrückt gilt Folgendes: wenn der Druck
bezüglich
anderer Faktoren, wie beispielsweise der Materialzusammensetzung
oder der Betriebstemperatur zu hoch wird, so kann das Material verdampfen,
was eine Verschlechterung der Strömung bewirkt und möglicherweise
ein Abschalten des Prozesses nötig
macht.
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Solldruckniveaus
können
aufrechterhalten werden und zwar durch Einstellen eines Druckeinstellpunkts
für die
Pumpe und sie können
gesteuert werden durch den eine variable Drehzahl besitzenden Antrieb. Variable
Antriebsschaltungen für
die Motorsteuerung sind bekannt und im Wesentlichen ist ein eine
einstellbare sich verändernde
Drehzahl besitzender Motor einer, bei dem die Drehzahl eingestellt
werden kann. Es gibt Steuerschaltungen, die die Drehzahl des Motors
dadurch steuern, dass ein eine variable Breite und eine variable
Frequenz besitzendes Signal geliefert wird, und zwar beispielsweise
mit einem Arbeitszyklus und einer Frequenz abhängig von dem durch den Motor
geleiteten Strom. Derartige Steuervorrichtungen werden unter Verwendung
einer laufenden Rückkopplung
implementiert, um die Motordrehzahl abzufühlen. Solche Schaltungen können die
Drehzahl des Motors steuern, und zwar durch Veränderung der Pulsbreite und
auch der Pulsfrequenz.
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Ein,
eine variable Drehzahl besitzender Antrieb (VSD = variable speed
drive), der auch als ein, eine variable Frequenz besitzender Antrieb
(VFD = variablefrequency drive) oder als Antrieb mit einstellbarer
Drehzahl (ASD = adjustabel-speed drive) bezeichnet werden kann,
ist eine Leistungsumwandlungsvorrichtung, welche die Drehzahl eines
dreiphasigen Induktionsmotors verändert. Das Grundprinzip, verwendet
durch den VSD besteht darin, dass die Frequenz seiner Ausgangsgröße verändert wird,
was wiederum die Drehzahl des Motors verändert.
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VDS
sind eine wichtige Komponente beim Aufbau von Leistungssystemen
vom Gesichtspunkt der Energieeinsparungen her geworden. Kreiselpumpen
(Zentrifugalpumpen), wie auch Zentrifugal- oder Axialschaufelgebläse haben
veränderbare
Drehmomentbelastungen. Das für
den Antrieb des Gebläses
oder der Pumpe erforderliche Drehmoment ist proportional zum Quadrat
der Geschwindigkeit. Da das Drehmoment und die Pferdestärke (hp)
miteinander in Beziehung stehen, und zwar als eine Funktion der
Drehzahl, ist das hp Erfordernis proportional zur dritten Potenz
der Drehzahl.
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Diese
Beziehung zeigt an, dass dann, wenn die Drehzahl des Gebläses oder
der Pumpe moduliert werden kann, das zum Antrieb des Gebläses oder
der Pumpe erforderliche hp ansteigt oder abnimmt, und zwar um die
Geschwindigkeit hoch drei. Daher ermöglicht die Verwendung eines
VSD die Lieferung von nur soviel Leistung an den Motor, wie diese
erforderlich ist um die Last auf den Sollpegel anzutreiben.
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1 zeigt
das Vorhandensein eines Prozessors 18, der im Wesentlichen
in der Antriebsschaltung für variable
Drehzahl (VSD = variable speed drive) 16 eingeschlossen
sein kann und der auf die Motordrehung oder das Drehmo ment anspricht.
Vorteilhafterweise besteht die Funktion des Prozessors, was im Folgenden noch
erläutert
wird, darin, ein Mittel vorzusehen durch das die Pumpe hinsichtlich
Verschlechterung getestet werden kann, ohne dass die Notwendigkeit
besteht, in den Prozessor Daten voreinzugeben (preloading), die der
Pumpenleistungsfähigkeithistorie
oder -geschichte entsprechen.
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Dieser
erfindungsgemäße Prozess
ist vorzugsweise in der Form von Software vorgesehen, die geeignet
ist, den Prozessor des VSD zu betätigen, oder aber die Software
kann einen Prozessor betätigen,
der in Signalverbindung mit einem VSD der Bauart steht, der geeignet
ist, Befehle von einem entfernten Prozessor zu empfangen. Die Software
könnte
zusätzlich
in irgendeinem programmierbaren logischen Controller oder einer
Steuervorrichtung, einem Computer oder einer ähnlichen Vorrichtung beinhaltet
sein, die das Drehmoment und die Drehzahl messen kann und zwar zwischen
einem einstellbaren Drehzahlantrieb (Motor, Turbine, Getriebekasten
usw.) und der Pumpe, eine Prozessvariable (wie beispielsweise Abgabedruck
oder Strömung), und
die in der Lage ist, die VSD-Drehzahl zu verändern.
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Unter
Bezugnahme auf 2 sei Folgendes ausgeführt: die
Software beginnt nach anfänglichem Starten
oder nach Starten auf Anforderung die Pumpenleistungsfähigkeit
zu charakterisieren, und zwar durch Lesen und Aufzeichnen einer
Prozessvariablen (Pv), wie beispielsweise dem Druck, dem Antriebsvorrichtungs-zu-Pumpendrehmoment
(Tq) und der Pumpendrehzahl (Nr). Der in dieser Beschreibung verwendete Ausdruck "Drehmoment" bezieht sich auf
das Drehmoment, welches in der mechanischen Verbindung zwischen
dem Antrieb und der Pumpe gemessen wird. Dies erfolgt zu speziellen
Drehzahlintervallen bis entweder der Prozessvariableneinstellpunkt
(Einstellpunkt der Prozessvariablen) erreicht ist, oder die Maximaldrehzahl des
Motors erreicht ist. Ein Minimum von vier Datensätzen wird für eine adäquate Pumpenbasislinieninformation
(Pumpengrundlinieninformation) bevorzugt; zusätzliche Datensätze sind
jedoch erwünscht.
Beispielsweise veranschaulicht 2 eine Darstellung
einer Prozessvariablen, abhängig
vom Drehmoment 22, und einer Prozessvariablen, abhängig von
der Drehzahl 24 (Datenpunkte 26–32 für Drehmoment
und Datenpunkte 34–40 für Drehzahl),
wobei sieben Datensätze
aufgezeichnet wurden, und zwar bei Drehzahlintervallen von 200 Umdrehungen/min
und zwar von 600 Umdrehungen/min bis annähernd 1800 Umdrehungen/min.
Unter Verwendung der tabellierten oder in den Tabellen vorgesehenen
Daten vom Starten an, werden Linienanpassroutinen auf die Daten
angewandt, um eine Linienfunktion zu bestimmen, welche die Daten
für Drehmoment und
Drehzahl bestimmt, und zwar durch die Prozessvariable. Beispielsweise
ist die Prozessvariable abhängig vom
Drehmoment eine geradlinige Funktion wo der Abgabedruck die Prozessvariable
ist. Tq = A·Pv
+ B
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Der
Fachmann erkennt, dass andere Kurvenanpasstechniken verwendet werden
können,
wenn die Prozessvariable geändert
wird.
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Für die Prozessvariable
(Pv), abhängig
von der Drehzahl (Nr), wird eine Polynomfunktion zweiter Ordnung
berechnet, und zwar unter Verwendung konventioneller Polynomlinienanpasstechniken,
wie beispielsweise der polynomischen Iteration. Nr
= A·Pv^2 + B·Pv
+ C
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Unter
Verwendung der Funktionen zur Bestimmung von Pv abhängig von
Tq und Pv abhängig
von Nr, werden die Drehmoment- (Tqset) und Drehzahlwerte (Nrset)
als der Prozesseinstell- oder Setpunkt (Pvset) als Grund- bzw. Basisdaten
identifiziert. Auch werden die Werte des Drehmoments (Tqset
@±5%Pvset)
und der Drehzahl (Nrset
@±5%Pvset) mit plus/minus
5 Prozent von Pvset abgeleitet, um die folgende Basisdatentabelle
zu gewinnen
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Unter
Bezugnahme auf 3 sei Folgendes ausgeführt: die
prozentuale Änderung
des Drehmoments, abhängig
von der Drehzahl (%Tq abhängig
von %Nr) ist aufgetragen unter Verwendung der Werte der prozentualen Änderung
des Drehmoments und der Drehzahl mit plus/minus 5 Prozent von Pvset
(%Tqset@±5%Pvset %Nrset@±5%Pvset)
und zwar berechnet wie folgt: %Tqset = (TQset – TQset@±5%Pvset)/Tqset·100 %Nrset = (Nrset – Nrset@±5%Pvset)/Nrset·100
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Die
Koordinaten für
die prozentuale Änderung
Hoch (%Tqset@+5%Pvset,%Nrset@+5%Pvset) 42 und
prozentuale Änderung
Tief (%Tqset@-5%Pvset,%Nrset@-5%Pvset) 44 werden
aufgetragen und eine Basislinie 64, dies sich zwischen
diesen beiden Punkten erstreckt, wird berechnet.
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Das
Verhältnis
der prozentualen Änderung
der Drehzahl dividiert durch die prozentuale Änderung des Drehmoments ist
die Grund- bzw. Basislinienneigung. Auch wird der Schnittpunkt 48 der
Basislinie mit der Y-Achse, wobei die Y-Achse die prozentuale Änderung
der Drehzahl repräsentiert,
berechnet und es wurde erkannt, dass dies im Allgemeinen auf oder
nahe dem Nullwert der prozentualen Änderung in der Drehzahl liegt.
Für eine
gegebene Pumpe mit einem gegebenen Prozesseinstell- oder Setpunkt,
mit sich ändernden Saugdruckbedingungen
(adäquate
positive Netto-Saugdruckverfügung
(NPSHa = Net Positive Suction Head Available) und sich ändernden
Systembedingungen wird angenommen, dass sich die Basislinienneigung
nicht für
eine ordnungsgemäß funktionierende
Pumpe ändert
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Sobald
die anfänglichen
Basisdaten ermittelt sind und weiterhin unter Bezugnahme auf
3,
wird die Pumpe periodisch getestet, und zwar hinsichtlich einer
Verschlechterung durch Zittern (dithering) der Pumpe (die Drehzahl
wird erhöht
und dann um einen gewählten
Prozentsatz über
und unter den Einstell- bzw.
Setzpunktwert erniedrigt) und Drehmoment, Drehzahl und Prozessvariablendaten
werden an dem prozessvariablen Einstellpunkt und an den hohen und
niedrigeren Zitterdrehzahlpunkten gesammelt. Die gesammelten Daten
werden durch die folgende Tabelle veranschaulicht:
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Die
Basisdaten für
Drehmoment (Tqset) und Drehzahlen (Nrset) werden als die Referenz
oder der Bezug verwendet, um die prozentuale Änderung des Testdrehmoments
und der Drehzahl an den hohen bzw. niedrigen Zitterpunkten wie folgt
zu berechnen: %Tqtest = (Tqset – TqtestLOW/HIGH)/Tqset·100 %Nrtest
= (Nrset – NrtestLOW/HIGH)/Nrset·100
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Die
Koordinaten für
die prozentuale Änderung
Hoch (%TqtestHIGH%NrsetHIGH) 50 und
die prozentuale Änderung
Niedrig (%TqtestLOW%NrsetLOW) 52 werden
aufgetragen und eine Testlinie 54, die sich zwischen diesen
zwei Punkten erstreckt, berechnet.
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Eine
Neigung und ein Schnittpunkt mit der Y-Achse 56 werden
für die
Testlinie 54 berechnet. Die Neigung der Testlinie sollte
innerhalb Θ =
5 Grad der Basislinienneigung liegen, ansonsten wird angenommen, dass
die Daten wäh rend
Systemänderungen
oder Saugänderungen
gemessen bzw. ermitteltwurden und somit nicht gültig sind. Die Differenz (Δ) im Wert
der Basislinien-Y-Achsenschneidung
und der Testlinien-Y-Achsenschneidung ist das was bestimmt, ob die
Pumpe degradierte, d.h. sich verschlechterte oder nicht. Für die Strömung als
Prozessvariable, wo der Prozesssensor ein Strömungssensor ist, zeigt ein
Wert Δ =
3 % oder größer, typischerweise
eine verschlechterte Pumpe an. Wenn der Druck die Prozessvariable
ist, wobei der Prozesssensor ein Drucksensor ist, zeigt typischerweise
ein Schnittwert von Δ =
6 % oder größer, eine
degradierte oder verschlechterte Pumpe an. Die obigen Prozentsätze können entsprechend
den Betriebsbedingungen des Gesamtsystems vergrößert werden, um höhere Werte
der Pumpenverschlechterung anzuzeigen. Es sei bemerkt, dass dann,
wenn ein neuer Prozesssetz- oder Einstellpunktwert existiert, die
Vorrichtung instruiert werden sollte, die Drehmoment- und Drehzahlbasisdatenwerte
wieder zu berechnen und zwar zusammen mit einem neuen Basislinienneigungswert.
Diese Werte werden aus den tabellierten Daten erhalten, die während des
Startens erhalten wurden. Die Vorrichtung benutzt dann die neuen
Einstellpunktwerte für
die Prozessvariable, Drehmoment und Drehzahl, und vergleicht diese
mit Messungen des Ist-Drehmoments
und der Ist-Drehzahl von der Pumpe während des Verschlechterungstests.
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4 zeigt
ein exemplarisches Flussdiagramm, wobei der Betrieb des Prozessors
relativ zur Pumpe, Motor und Antrieb mit variabler Drehzahl, wie
im Folgenden erläutert,
dargestellt ist. Das Programm umfasst im Wesentlichen zwei Routinen,
eine "Charakterisiere
die Pumpe" Routine
und eine "Test auf
Verschlechterung" Routine.
Das Programm wird vorzugsweise beim Starten des Pumpenbetriebs bei
Schritt 60 initiiert. Eine Prüfung wird durchgeführt um zu
bestimmen, ob eine Startupakte oder ein Startup-Datenfile bereits
beim Schritt 62 geschaffen wurde. Wenn eine File (Aufzeichnung)
existiert, so wird eine Prüfung
vorgenommen um zu bestimmen, ob ein Benutzer am Schritt 64 eine
Anforderung zum Erhalt neuer Startdaten gemacht hat; wenn keine
Anforderung gemacht wurde bzw. kein Antrag gestellt wurde, überspringt
das Programm die "Charakterisiere
die Pumpe" Routine
und springt zum Schritt 74. Ansonsten sammelt das Programm
Startdaten, um eine Betriebsgrundlinie am Schritt 66 vorzusehen.
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"Charakterisiere die Pumpe" Routine
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Im
Schritt 66 sammelt das Programm an regelmäßigen, vorbestimmten
Intervallen Daten hinsichtlich des Pumpendrehmoments (Tq), der Pumpendrehzahl
(Nr) und Prozessvariabler (Pv). Für Zwecke der Veranschaulichung
ist die Prozessvariable der Druck und die Daten werden an Intervallen
gesammelt, wo die Pumpendrehzahl um 200 Umdrehungen/min sich erhöht. Die
Intervallrate sollte derart eingestellt sein, dass vorzugsweise
4 Datensätze über im Allgemeinen
mindestens 50 % der Betriebsdrehzahl gesammelt werden. Dies ist
dort wo die Betriebsdrehzahl entweder die Maximaldrehzahl der Pumpe
ist oder am Druckeinstellpunktwert. Die Entscheidung ob die Maximaldrehzahl
oder der Prozessvariableeinstellpunkt getestet werden soll, kann eine
anwendungsspezifische Entscheidung sein. Beispielsweise dort, wo
die Aufrechterhaltung des Flüssigkeitszustands
erwünscht
ist, kann es bevorzugt sein, den Prozessvariableneinstellpunkt zu
testen. Nach Vervollständigung
der Datensammlung werden die Funktionen zur Berechnung des Drehmoments
und der Drehzahl relativ zur Prozessvariablen abgeleitet und zwar
durch Zeilenanpassroutinen im Schritt 68.
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Im
Schritt 70 wird unter Verwendung der Funktionen für die Berechnung
des Drehmoments und der Drehzahl, also eine Funktion der Prozessvariablen
und des Prozesseinstellpunkts als Bezugsgröße, eine Grund- bzw. Basisdatentabelle
berechnet. Aus der Basisdatentabelle werden die prozentuale Änderung
des Drehmoments und die prozentuale Änderung der Drehzahlwerte berechnet,
aufgezeichnet und eine Basislinienneigung der Grund- bzw. Basislinie 46 mit
dem Y-Achsenschnittpunkt 48 wird, wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben,
erhalten. Weiterhin auf die 4 Bezug
nehmend, sei Folgendes ausgeführt:
im Schritt 72 werden die Drehzahl- und Drehmomentwerte
am Prozessvariableneinstellpunkt gespeichert und zwar zur Verwendung
in der "Test auf
Verschlechterung" Routine.
Im Schritt 74 tritt die Routine in eine DO-Schleife ein, und
führt andere
Aufgaben aus, während
ein Unterbrechungssignal erwartet wird um anzuzeigen, dass eine "Test auf Verschlechterung" Routine angefordert
wurde und initiiert werden sollte. Die "Test auf Verschlechterung" Routine kann entweder
in einem vorbestimmten Intervall auftreten, oder kann manuell durch
den Benutzer initiiert werden.
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"Test hinsichtlich Verschlechterung" Routine
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In
dem Schritt 74 beginnt die "Test für Verschlechterung" Routine und zwar
dadurch, dass zuerst geprüft
wird um sicherzustellen, dass der Prozessvariableneeinstellpunkt
sich nicht im Schritt 76 geändert hat. Eine Änderung
des Prozessvariableneinstellpunktes könnte eine falsche Identifikation
der Verschlechterung liefern. Wenn die Prozessvariable geändert wurde,
dann kehrt das Programm zum Schritt 70 zurück, um neue Werte
für Drehzahl
und Drehmoment aus dem neuen Prozessvariableneinstellpunkt zu berechnen.
Ansonsten fährt
das Programm zum Schritt 78 fort, um Testdrehmoment und
Drehzahldaten an den hohen und niedrigen Zitterpunkten zu sammeln
und berechnet einen Durchschnittsdrehmoment- und Drehzahlwert. Wenn
der durchschnittliche Drehmoment- und Drehzahlwert nicht um mehr
als 5 % von dem im Schritt 80 eingestellten Drehmoment-
und Drehzahleinstellpunkt abweichen, dann hat sich die Pumpenleistungsfähigkeit
nicht hinreichend geändert,
um eine Verschlechterungsauswertung vorzunehmen, und das Programm
kehrt zum Schritt 74 zurück. Ansonsten wird das Zittern
zu hohen und tiefen Werten relativ zur Drehzahl am verfahrensvariablen Einstellpunkt
(Nrset) geändert.
Beispielsweise veranschaulichen in 4 die hohen
und tiefen Werte bei +/– 5
% der Drehzahl beim Prozessvariablen-Einstellpunktwert. Die Daten werden
dann am Schritt 82 gesammelt und zwar für die Prozessvariable (Pvtest),
das Drehmoment (Tqtest) und die Drehzahl (Nrtest) bei den hohen, tiefen
und Prozessvariablen-Einstellpunktwerten. Der Fachmann erkennt,
dass die Sammlung der Zitterdaten am Schritt 82, wenn notwendig,
für einen
speziellen Prozess wiederholt werden kann, und die gesammelte Datenmenge
kann speziell für
die Charakteristika des Gesamtsystems gelten. nach Sammlung der
Daten kann die prozentuale Änderung
des Drehmoments relativ zur Drehzahl mit Bezugnahme auf die Basislinienwerte
an den hohen und tiefen Testpunkten im Schritt 84 berechnet
werden, und zwar unter Verwendung der unter Bezugnahme auf 2 oben
beschriebenen Formeln. Im Schritt 86 wird die Neigung der
gesammelten Testdaten berechnet, zusammen mit dem Schnitt mit der
Y-Achse (3) Weiterhin auf 4 Bezug
nehmend sei Folgendes ausgeführt:
die Testneigung zur Basislinienneigung wird am Schritt 88 geprüft und wenn
die Differenz größer als Θ = 5 Grad
ist, so wird angenommen, dass System- oder Saugänderungen erfolgten, dass die
Daten ungültig
sind und die Routine kehrt zum Schritt 74 zurück. Wenn
andererseits die Daten gültig
sind, wird der Schnittpunkt der Grund- bzw. Basislinie und der Testlinie mit
der Y-Achse mit Schritt 90 verglichen. Wenn die Differenz
desr Y-Achsenschnitts der Basislinie und der Testlinie größer als Δ = 3 % ist,
für den
Fall dass die Prozessvariable die Strömung ist, oder größer Δ = 6 %, wenn
die Prozessvariable der Druck ist, dann wird eine Pumpenverschlechterung
als aufgetreten angenommen, und ein Wachsamkeitshinweis oder ein
Bericht wird für
den Benutzer am Schritt 92 erzeugt. Unter der Annahme,
dass die Basislinienneigung die Y-Achse bei oder nahe Null schneidet,
kann diese Berechnung möglicherweise
vereinfacht werden und zwar durch Berechnen der Differenz der Y-Achsenschneidung
der Testneigung von Null ohne irgendeine Änderung der prozentualen Differenzschwellenwerte
für Strömung und
Druck. Es sei bemerkt, dass die prozentuale Differenz in einem System
erhöht
werden kann, wo die Pumpenverschlechterung nicht allgemein als kritisch
angesehen werden kann, oder sie kann sich entsprechend der Gesamtsystembetriebsparameter
verändern.
Wenn keine Verschlechterung gefunden wird, so werden der Drehmoment-
und Drehzahleinstellpunkt auf die durchschnittlichen Werte des Drehmoments
und der Dreh zahl erfasst, im Schritt 94 eingestellt und
die Routine kehrt zum Schritt 74 zurück.
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Tast- oder Sampleergebnisse
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Unter
Bezugnahme auf 5 wurden die Tast- oder Sampleergebnisse
einer verschlechterten VSD-Pumpe unter Verwendung eines Drucksensors
als Prozessvariablen zu unterschiedlichen Stufen der Softwareroutine
der 4 genommen. Die "Charakterisiere die Pumpe" Routine wird initiiert
und zwar repräsentiert
durch "A" und das Programm
bestimmt, dass Messungen vorgenommen werden müssen, wobei die Tabelle 96 die
Pv, Tq und Nr Werte repräsentiert,
die während
des Startens gemessen wurden, wobei Daten bei 200 Umdrehungen/min
in Inkrementen von 600 bis ungefähr
1800 Umdrehungen/min im Schritt 66 (4) aufgezeichnet
wurden. Die Ergebnisse werden dann durch die Zeilenanpassungsroutine
im Schritt 68 (4) verarbeitet. Der Graph 98 (5)
repräsentiert
die Ergebnisse der Zeilenanpassungsroutinen, die die Funktionen
bestimmen, welche die Drehzahl 100 und das Drehmoment 102 definieren,
und zwar in Beziehung zum Druck. Die Drehmoment- und Drehzahllinien
werden unter Verwendung konventioneller Linienanpasstechniken berechnet.
Die im Schritt 70 (4) berechnete
Basisdatentabelle 102 ist in Block 106 veranschaulicht, wo
der Druckeinstellpunkt 108 als 75 psi definiert ist und
die Plus-/Minus-5-Prozentwerte des Drucks sind 78,8 bzw. 71,3. Die
Werte für
Drehmoment (Tqset) und Drehzahl (Nrset) als eine Funktion des Prozessvariablen-Einstellpunktes 110, 112 und
Plus- oder Minusprozent der Prozessvariablen werden ebenfalls in
der Tabelle aufgezeichnet. Aus diesen Daten wird sodann die Tabelle 114,
welche die prozentuale Differenz hinsichtlich Drehmoment 116 und
Drehzahl 118 veranschaulicht im Schritt 70 (4)
aus den folgenden Formeln berechnet: %Tqset =
(TQset – Tqset@±5%Pvset)/Tqset·100 %Nrset = (Nrset – Nrset@±5%Pvset)/Nrset·100
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Der
prozentuale Unterschied die hinsichtlich Drehmoment und Drehzahl
für die
plus/minus 5 Prozent des Druckeinstellpunktes sind bei 120 und 122 aufgetragen
und eine Basislinie 124 ist zwischen den zwei Punkten gezogen.
Die Basislinienneigung und die Y-Achsenschneidung 126 werden
dann berechnet.
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Während der "Test auf Verschlechterung" Routine werden die
Druckmessungen am Druckeinstellpunktwert 130 von 75 psi
und die Zitterraten von plus/minus 5 Prozent beim Druckeinstellpunktwert
vorgenommen. Diese Ergebnisse unterscheiden sich leicht gegenüber dem
in 4 gezeigten Flussdiagrammschritt 82, da
Zittern als bei plus/minus 5 Prozent der Drehzahl vorliegend beschrieben
wird. Man erkennt, dass jedes der gemessenen Ergebnisse für die prozessvariable
Drehmoment oder Drehzahl dazu verwendet werden kann, den hohen und
tiefen Zitterpunkt zu bestimmen, und zwar während der Datensammlung ohne
den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die gesammelten Daten werden
bei 132 tabelliert und werden sodann dazu verwendet um
die prozentuale Differenz hinsichtlich Drehmoment 134 und
Drehzahl 136 im Schritt 84 4) aus den
folgenden Formeln zu bestimmen: %Tqtest = (Tqset – TatestLOW/HIGH)/Tqset·100 %Nrtest
= (Nrset – NrtestLOW/HIGH)/Nrset·100
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Die
prozentuale Differenz für
Drehmoment und Drehzahl für
hohe und tiefe gemessene Werte ist bei 138, 140 aufgetragen
und eine Testlinie 142 ist zwischen die zwei Punkte gezeichnet.
Die Basislinienneigung und die Y-Achsenschneidung 144 werden
sodann am Schritt 86 (4) berechnet.
In dem vorliegenden Beispiel liegt die Differenz der Basislinienneigung
unterhalb Θ =
5 Grad beim Schritt 88 (4), aber
die Differenz (Δ)
in der Y- Achsenschneidung 146 wird
mit oberhalb 6 % am Schritt 90 (4) festgestellt,
und somit würde das
Programm berichten 148, dass die Pumpe sich verschlechtert
hat und zwar geschieht dies am Schritt 92 (4).
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Die
in den 2, 3 und 5 gezeigten
Daten können
automatisch erhalten und im Speicher des Prozessors für jede Pumpe
gespeichert werden. Man erkennt, dass die Kosten für die manuelle
Konfiguration des Prozessors zum Betrieb mit einer speziellen Pumpe
eliminiert wurden. Die Technik kann als ein Redundanzcheck oder
eine Redundanzprüfung
für jede
Pumpe von ähnlichen
Pumpenvorrichtungen eingesetzt werden, wodurch weiter Falschalarme
reduziert werden, die durch fehlerhafte oder abgetrennte Sensoren
verursacht werden.
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6 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
eines Flussdiagramms, wobei der Betrieb des Prozessors dargestellt
ist und zwar relativ zu der Pumpe, dem Motor und dem variablen Drehzahlantrieb
wie im Folgenden erläutert
wird. Das in 6 veranschaulichte Programm
weist wie das Flussdiagramm der 4 zwei Routinen
auf, nämlich
eine "Charakterisiere
die Pumpe" Routine
und eine "Test auf
Verschlechterung" Routine.
Dieses alternative Programm sieht unterschiedliche Datensammelroutinen
vor, und zwar in der "Charakterisiere
die Pumpe" Routine
und gestattet dem Benutzer dieses Merkmal oder diese Maßnahme selektiv auszuschalten.
Das Programm wird vorzugsweise beim Start des Pumpenbetriebs am
Schritt 150 initiiert. Eine Prüfung wird vorgenommen um zu
bestimmen, ob der Benutzer die Pumpenverschlechterung als eine Option im
Schritt 152 ausgewählt
hat. Die Benutzerauswahl kann in der Form einer Flagge oder in der
Form irgendeines anderen konventionellen Programmschalters vorgesehen
sein. In einem Ausführungsbeispiel
kann vom Benutzer verlangt werden, einen Prozentsatz der Pumpenverschlechterung
einzugeben, da eine derartige Schwelle anwendungsspezifisch für das System
kann, in dem die Pumpe betrieben wird. Wenn die Verschlechterungsoption
nicht ausgewählt
wird, dann endet das Programm am Schritt 154. Andern falls
wird eine Stundenmessvariable am Schritt 156 eingestellt,
um das Zeitintervall zwischen "Test
auf Verschlechterung" Routine festzulegen.
Dieser Variable kann durch den Benutzer eingegeben werden, oder
kann ein "default" Wert sein, der durch
die Software vorgesehen wird. Eine Prüfung erfolgt um festzustellen,
ob ein Startdatenfile bereits im Schritt 158 geschaffen
wurde. Wenn kein File existiert, so springt das Programm zum Schritt 162.
Ansonsten dann, wenn ein File existiert, wird eine Prüfung vorgenommen
um zu bestimmen, ob ein Benutzer eine Anforderung hinsichtlich des
Erhalts neuer Startdaten im Schritt 160 gemacht hat und
wenn keine Anforderung vorliegt, überspringt das Programm die "Charakterisiere die
Pumpe" Routine und
springt zum Schritt 168. Ansonsten sammelt das Programm
Startdaten um eine Betriebsbasislinie beim Schritt 162 festzulegen.
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"Charakterisiere die Pumpe" Routine
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Im
Schritt 162 stabilisiert das Programm die Motordrehzahl
bei 25 % der Maximaldrehzahl wo die Maximaldrehzahl eines VFD, installiert
in einem System im Allgemeinen auf die Maximaldrehzahl eingestellt
wird, die durch die Systemparameter toleriert wird, in dem die Pumpe
arbeitet. Sodann misst das Programm folgendes gemessen und aufgezeichnet:
die Prozessvariable (Pv), Drehzahl (Nr) und Antrieb zu Pumpedrehmoment (Tq).
Die Drehzahl wird sodann inkremental um 15 % der Maximaldrehzahl
erhöht
und die Messungen werden wiedeholt. Diese Folge oder Sequenz wird
solange wiederholt, bis die Messungen mit 100 % der Maximaldrehzahl
vorgenommen wurden. Man erkennt, dass dieser Datensammellösungsweg
gestattet, dass das Programm sechs Messungen sammelt und zwar jedes
Mal unabhängig
von Änderungen
der Maximaldrehzahl. Das Programm der 4 vertraut
auf einen konstanten Wert, wie beispielsweise 200 Umdrehungen/min
um die Drehzahl zu inkrementieren, und zwar besteht für niedrige
Maximaldrehzahlen das Risiko des Sammelns von weniger als den vier
Messungen. Dieses Problem wurde in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der 6 eliminiert. Bei Vervollständigung der Datensammlung werden
das Drehmoment bzw. die Drehzahl abhän gig von gesammelten prozessvariablen
Daten in einer Tabelle untergebracht, und zwar für jeden Datensatz im Schritt 164.
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Im
Schritt 166 wird die Basisdatentabelle berechnet und zwar
unter Verwendung der Funktionen zum Berechnen des Drehmoments und
der Drehzahl als Funktion der Prozessvariablen und des Prozesseinstellpunktes
als Bezugsgröße. Sodann
werden die Werte der prozentualen Änderung hinsichtlich Drehmoment
abhängig
von den prozentualen Änderungen
der Drehzahlwerte errechnet aufgetragen, und eine Basislinie 46, Basislinienneigung
mit Y-Achse 48 Schnittpunkt wird erhalten wie dies unter
Bezugnahme auf 2 oben beschrieben wurde. Die
Basisdaten und Basislinieninformation werden aufbewahrt und zwar
zur Verwendung in der "Test
auf Verschlechterung" Routine.
Im Schritt 168 tritt die Routine in eine DO-Schleife ein,
oder führt
andere Aufgaben aus, und wartet auf eine Unterbrechung um anzuzeigen,
dass die Zeit vergangen ist und zwar die Zeit gleich oder größer als
das Zeitintervall definiert durch die Stundenmessvariable (Stundenmetervariable).
Bei Vollendung der Schleife oder beim Empfang eines Unterbrechungssignals
wird die "Test auf
Verschlechterung" Routine
initiiert.
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"Test auf Verschlechterung" Routine
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Sobald
der Prozessor die "Test
auf Verschlechterung" Routine
im Schritt 168 ausgelöst
hat, führt
die "Test auf Verschlechterung" Routine als erstes
einen Prüfvorgang
aus um sicherzustellen, dass der prozessvariable Einstellpunkt sich
nicht am Schritt 170 geändert
hat. Eine Änderung
des prozessvariablen Einstellpunkts könnte eine falsche Anzeige liefern,
dass die Verschlechterung aufgetreten ist. Wenn die Prozessvariable
sich geändert
hat, kehrt das Programm zum Schritt 166 zurück, um neue
Werte für
Drehzahl (Nrset) und Drehmoment (Tqset) unter Verwendung des neuen
prozessvariablen Einstellpunkts (Pvset) zu berechnen. Ansonsten
setzt das Programm seine Arbeit zum Schritt 172 fort, um
Drehmoment und Drehzahldaten an dem prozessvariablen Einstellpunkt
zu sammeln und ein durchschnittlicher Drehzahlwert wird bestimmt.
Sodann wird die Pumpe mit ± 5
Prozent des durchschnittlichen Drehzahlwertes gezittert. Die Prozessvariable
(Pvtest), der Drehmoment (Tqtest) und die Drehzahl (Nrtest) werden
gemessen und bei drei Drehzahlen aufgezeichnet, nämlich der
prozessvariablen Einstellpunktdurchschnittsdrehzahl, plus 5 Prozent
der durchschnittlichen Drehzahl (hoch) und minus 5 Prozent der durchschnittlichen
Drehzahl (niedrig). Beim Schritt 174 wird die Prozentänderungs
des Drehmoments relativ zu den Drehzahldaten berechnet, und zwar
unter Bezug auf die Basislinienwerte an den hohen und niedrigen
Testpunkten, unter Verwendung der oben diskutierten Formeln. Die
hohen und tiefen Testpunkte werden sodann aufgezeichnet, um eine
Testlinie festzulegen und die Neigung der Testlinie wird längs des
Schnitts mit der Y-Achse (3) berechnet.
Weiterhin um auf 6 Bezug zu nehmen, sei Folgendes
bemerkt: eine Prüfung
wird ausgeführt
und zwar der Testlinienneigung gegenüber der Basislinienneigung
am Schritt 176, und wenn die Differenz (Δ) größer als
5 Grad (20 %) am Schritt 178 ist, dann werden System- oder
Saugänderungen
als geschehen angenommen, und die Daten sind ungültig und die Stundenmesservariable
wird bei Schritt 180 zurückgesetzt, und die Routine
kehrt zum Schritt 168 zurück. Wenn andererseits die Daten
gültig
sind, so wird die Differenz der Y-Achsenschneidung der Basislinie
und Testlinie im Schritt 182 berechnet. Wenn die Differenz
größer als Δ = 3 % vom
Einstellpunkt ist, wo die Prozessvariable die Strömung ist,
oder größer als Δ = 6 %, wo
die Prozessvariable der Druck ist, dann wird eine 10 prozentige Pumpenverschlechterung
als geschehen angenommen, und für
den Benutzer wird am Schritt 184 ein Hinweis oder ein Bericht
erzeugt. Die hier für
den Schritt 184 gegebenen Werte sind typische Werte für die Endsaugstilpumpen
(end suction style pumps). Es sei bemerkt, dass die prozentuale
Differenz oder der prozentuale Unterschied in dem System vergrößert werden
kann, wo die Pumpenverschlechterung nicht allgemein als kritisch angesehen
wird, oder eine Veränderung
kann erfolgen gemäß den Gesamtsystembetriebsparametern.
Andernfalls wird die Stundenmetervariable beim Schritt 180 zurückgesetzt
und die Routine kehrt zum Schritt 168 zurück.
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7 zeigt
ein alternatives Ausführungsbeispiel
wo der Prozessor 18 entfernt von der Pumpenanordnung angeordnet
sein kann, und zwar mit einer Pumpe 10, einem Motor 12 und
einen eine variable Drehzahl liefernden Antrieb 16, wobei
der Prozessor 18 sich in Signalverbindung, repräsentiert
durch Linie 190 mit dem eine variable Drehzahl besitzenden
Antrieb befindet. Die Signalverbindungsmittel 190 können ein
Datenkabel oder eine drahtlose Nachrichtenverbindung aufweisen,
sowie auch eine entfernt gelegene Einwählverbindung über eine
Telefonleitung 57
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Unter
Bezugnahme auf 8 sei ein alternatives Ausführungsbeispiel
dargestellt, wo der Prozessor 18 entfernt gegenüber einer
Vielzahl von Pumpenanordnungen angeordnet sein kann, und zwar Pumpenanordnungen,
die eine Pumpe 10, einen Motor 12 und einen eine
variable Drehzahl besitzenden Antrieb 16 aufweisen. Der
Prozessor 18 steht in Signalverbindung, repräsentiert
durch Leitungen 192–194 mit
jeder Pumpenanordnungen. Man erkennt, dass der Prozessor dazu verwendet
werden kann, die Verschlechterung an jeder der Pumpen zu testen,
und zwar durch automatischen Erhalt der Pumpenbetriebscharakteristika
ohne das manuell eingegebene Daten erforderlich sind. Die Signalverbindungsmittel
können
irgendeine Kombination von Mitteln aufweisen, wie sie unter Bezugnahme
auf 7 oben beschrieben wurden, oder auch irgendwelche
andere Signalverbindungsmittel, die noch entwickelt werden.
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Obwohl
die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsbeispielen beschrieben
wurde, ist die Erfindung nicht darauf begrenzt. Vielmehr sollen
die beigefügten
Ansprüche
breit ausgelegt werden, und andere Abwandlungen und Ausführungsbeispiele
der Erfindung umfassen, wie dies der Fachmann erkennt ohne den Rahmen
der Erfindung sowie der Äquivalente
der Erfindung zu verlassen.
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Zusammenfassung
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Ein
System zum Bestimmen ob eine Zentrifugalpumpenanordnung als außerhalb
akzeptabler Betriebsgrenzen arbeitend degradiert werden muss weist
einen Prozessor auf, der durch Software folgende Schritte ausführt: automatische
Charakterisierung der Pumpeneigenschaften beim vorbestimmten Betriebspegel
und Testen hinsichtlich der Degradierung und Verwendung der automatisch
erfassten Pumpeneigenschaften.
