DE112011101269B4 - Phase shift control for an oscillating pump system - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung offenbart ein Pumpensystem, bei dem mehrere oszillierende Verdrängerpumpen verwendet werden, deren Phasenverschiebungen durch eine Phasenverschiebungssteuerung gesteuert werden. Die Phasenverschiebungssteuerung verwendet eine virtuelle Leitpumpe innerhalb der Phasenverschiebungssteuerung, die als Phasenreferenz verwendet wird, bezüglich der die Phasenverschiebungen der einzelnen Pumpen berechnet werden. Die Phasenverschiebungssteuerung stellt den Drehzahlreferenzsollwert für die stufenlos regelbaren Antriebe der einzelnen Pumpen in der Art ein, dass eine gewünschte Phasenverschiebung erhalten und aufrechterhalten wird. Durch den Betrieb mehrerer oszillierender Pumpen mittels der Phasenverschiebungssteuerung lassen sich die Druckpulsationshöhen im Pumpensystem deutlich reduzieren. Durch den Einsatz einer virtuellen Leitpumpe wird eine Master/Slave-Vertaktung aus der Welt geschafft und die Zuverlässigkeit sowie die Verfügbarkeit des Systems erhöht, da der Betrieb der Phasensteuerung nicht von der Zuverlässigkeit einer realen Leitpumpe abhängt, wie es bei Phasenverschiebungssteuerungen aus dem Stand der Technik der Fall ist.The present invention discloses a pump system using a plurality of oscillating positive displacement pumps, the phase shifts of which are controlled by a phase shift controller. The phase shift control uses a virtual master pump within the phase shift control, which is used as a phase reference with respect to which the phase shifts of the individual pumps are calculated. The phase shift control sets the speed reference setpoint for the continuously variable drives of the individual pumps in such a way that a desired phase shift is obtained and maintained. By operating several oscillating pumps using the phase shift control, the pressure pulsation levels in the pump system can be significantly reduced. By using a virtual master pump, master / slave clocking is eliminated and the reliability and availability of the system are increased, since the operation of the phase control does not depend on the reliability of a real master pump, as is the case with state-of-the-art phase shift controls the case is.
Description
Technisches GebietTechnical area
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Pumpen und im Spezielleren auf mehrere oszillierende Verdrängerpumpen zum Handhaben von Mineralschlämmen.This invention relates generally to pumps and, more particularly, to a variety of positive displacement reciprocating pumps for handling mineral slurries.
Stand der TechnikState of the art
Im Vergleich zu beispielsweise einstufigen Zentrifugalpumpen werden oszillierende Verdrängerpumpen zum Pumpen eines Fluids bei relativ hohem Gegendruck verwendet. Weitere Eigenschaften dieser Verdrängerpumpen umfassen einen hohen Wirkungsgrad und eine genaue Durchflussmenge, verglichen mit Zentrifugalpumpen jedoch eine relativ geringe Durchflussleistung. Wenn die Durchflussanforderungen einer typischen Anwendung nicht mit einer einzelnen Pumpe erfüllt werden können, können mehrere Verdrängerpumpen parallel zueinander so angeordnet werden, dass ihre Saug- und/oder Abströmanschlüsse an eine einzelne Saug- und/oder Abströmleitung angeschlossen sind. Dies bedeutet, dass die Summe der Ströme der einzelnen Pumpen die Anforderungen der Anwendung hinsichtlich des Gesamtdurchflusses erfüllen kann. Die Kombination der einzelnen Pumpen und die Zusammenschaltung von Saug- bzw. Abströmleitungen bildet ein Pumpensystem.In comparison to, for example, single-stage centrifugal pumps, oscillating displacement pumps are used for pumping a fluid with a relatively high back pressure. Other properties of these positive displacement pumps include high efficiency and accurate flow rates, but relatively low flow rates compared to centrifugal pumps. If the flow requirements of a typical application cannot be met with a single pump, multiple positive displacement pumps can be arranged in parallel so that their suction and / or discharge ports are connected to a single suction and / or discharge line. This means that the sum of the flows of the individual pumps can meet the requirements of the application in terms of total flow. The combination of the individual pumps and the interconnection of suction and discharge lines form a pump system.
Bei oszillierenden Pumpen führt ein Verdrängungselement wie zum Beispiel ein Kolben oder Stößel eine hin- und hergehende Bewegung in einer Zylinderlaufbuchse aus, wobei über die Verdrängung das Fluid gepumpt werden kann. In einer bestimmten Ausführungsform einer oszillierenden Pumpe wird die hin- und hergehende Bewegung des Verdrängungselements durch einen Mechanismus erzeugt, der die Drehbewegung des Pumpenantriebs in eine hin- und hergehende Bewegung des Verdrängungselements umwandelt. Bestimmte Ausführungsformen dieses Mechanismus können eine Kurbelwelle, Exzenterwelle, Nockenwelle oder Nockenscheibenmechanismen umfassen.In the case of oscillating pumps, a displacement element such as a piston or tappet performs a reciprocating movement in a cylinder liner, with the fluid being able to be pumped via the displacement. In a specific embodiment of an oscillating pump, the reciprocating movement of the displacement element is generated by a mechanism which converts the rotary movement of the pump drive into a reciprocating movement of the displacement element. Certain embodiments of this mechanism may include a crankshaft, eccentric shaft, camshaft, or cam disc mechanisms.
In der folgenden Beschreibung ist nur die Ausführungsform der Kurbelwellenbauart beschrieben, im Weiteren bezeichnet als Verdrängerpumpe mit Kurbelwellenantrieb.
Ein typisches Merkmal einer Verdrängerpumpe mit Kurbelwellenantrieb ist die nicht konstante Oszillationsgeschwindigkeit des Verdrängungselements. Verdrängerpumpen mit Kurbelwellenantrieb erzeugen daher von Haus aus einen nicht konstanten Strom bzw. eine Strömungspulsation mit jeder Umdrehung der Kurbelwelle.
Wenn an einen einzelnen Saug- und/oder Ablaufeinlass oder -auslass mehr als eine Verdrängerpumpe mit Kurbelwellenantrieb angeschlossen ist, kann eine Wechselwirkung zwischen den durch die einzelnen Pumpen erzeugten Strömungspulsationen auftreten. Durch diese Wechselwirkung können sich die Gesamtdurchflusshöhe und Druckpulsationen im Pumpensystem aufheben oder erhöhen, was wiederum von der hydraulischen Antwort des angeschlossenen Systems abhängt. Es können auch im Pumpensystem vorhandene hydraulische Resonanzen durch die von jeder einzelnen Pumpe erzeugten Strömungspulsationen angeregt werden. Ein wichtiger Parameter, der den Gesamtdurchfluss und eine Druckpulsation in einem gegebenen Pumpensystem bestimmt, ist die Phasenverschiebung zwischen den Kurbelwellen der einzelnen Pumpen. Eine Steuerung dieser Phasenverschiebung kann daher bei der Steuerung des Durchflusses und der Druckpulsation in einem gegebenen Pumpensystem, das Verdrängerpumpen mit Kurbelwellenantrieb verwendet, hilfreich sein.If more than one positive displacement pump with crankshaft drive is connected to a single suction and / or discharge inlet or outlet, an interaction between the flow pulsations generated by the individual pumps can occur. This interaction can cancel out or increase the total flow height and pressure pulsations in the pump system, which in turn depends on the hydraulic response of the connected system. Hydraulic resonances present in the pump system can also be excited by the flow pulsations generated by each individual pump. An important parameter that determines the total flow and pressure pulsation in a given pump system is the phase shift between the crankshafts of the individual pumps. Control of this phase shift can therefore be useful in controlling flow and pressure pulsation in a given pumping system using positive displacement crankshaft pumps.
Diese Phasenverschiebungssteuerung, die auch als Pumpensynchronisation bezeichnet wird, wird nachstehend beschrieben und ist in
Im bekannten Stand der Technik wird eine Pumpe im Pumpensystem als Leitpumpe bestimmt. Diese Leitpumpe verfolgt den Drehzahlreferenzsollwert im Pumpensystem ohne jegliche Einstellungen in Bezug auf eine Phasenverschiebungssteuerung. Die anderen Pumpen sind als untergeordnete Pumpen bestimmt, die sich nach der Leitpumpe richten müssen. Die Phasenverschiebungssteuerung berechnet die Phasendifferenz zwischen der Leitpumpe und jeder untergeordneten Pumpe und erzeugt einen Drehzahlsollwert für jede einzelne untergeordnete Pumpe, der auf der Phasenverschiebung zwischen der Leitpumpe und der einzelnen untergeordneten Pumpe beruht, so dass eine konstante und gewünschte Phasenverschiebung zwischen der Leitpumpe und einer untergeordneten Pumpe erhalten und aufrechterhalten wird.In the known prior art, a pump in the pump system is designated as a guide pump. This master pump keeps track of the speed reference setpoint in the pump system without any adjustments related to phase shift control. The other pumps are designed as subordinate pumps that must follow the lead pump. The phase shift control calculates the phase difference between the master pump and each slave pump and generates a speed setpoint for each slave pump based on the phase shift between the master pump and each slave pump so that a constant and desired phase shift between the master pump and a slave pump is preserved and maintained.
Dieser Lösungsansatz hat verschiedene Unzulänglichkeiten:
- 1. Der Systembetreiber muss vor dem Anlaufen des Pumpensystems entscheiden, welche Pumpe als Leitpumpe arbeiten soll, wonach die Phasenverschiebung der untergeordneten Pumpen in Bezug auf die ausgewählte Leitpumpe bestimmt wird. Dies kann zu komplexen Master/Slave- und Phasenverschiebungs-Vertaktungsabläufen führen, die auch von dem bestimmten System abhängig sein können.
- 2. Die Phasenverschiebungssteuerung geht verloren, wenn die Leitpumpe einen Aussetzer hat oder abgeschaltet werden muss. Je nach der spezifischen Ausführungsform der Phasenverschiebungssteuerung kann es erforderlich sein, das gesamte Pumpensystem abzuschalten, weil die Master- und Slave-Initialisierung von einem Neustart weg eine Neuinitialisierung benötigen könnte. Die Zuverlässigkeit der Phasenverschiebungssteuerung für das gesamte Pumpensystem hängt somit von der Zuverlässigkeit einer einzigen Pumpe ab, die als Leitpumpe bestimmt ist.
- 3. Wenn der Betrieb der Leitpumpe instabil ist, zum Beispiel durch eine Fehlfunktion von Ansaug- und/oder Abströmventilen, kann eine Drehzahlschwankung der Leitpumpe auftreten. Der resultierende instabile Betrieb der Leitpumpe führt zur Entstehung eines instabilen Betriebs in allen anderen Pumpen im Pumpensystem und somit zu einem instabilen Betrieb des gesamten Pumpensystems.
- 1. Before starting up the pump system, the system operator must decide which pump is to work as the master pump, after which the phase shift of the subordinate pumps in relation to the selected master pump is determined. This can lead to complex master / slave and phase shift clocking processes, which can also be dependent on the particular system.
- 2. Phase shift control is lost if the master pump fails or needs to be shut down. Depending on the specific embodiment of the phase shift control, it may be necessary to shut down the entire pump system, because the master and slave initialization may require reinitialization after a restart. The reliability of the phase shift control for the entire pump system thus depends on the reliability of a single pump, which is designated as the lead pump.
- 3. If the operation of the lead pump is unstable, for example due to a malfunction of the suction and / or discharge valves, a speed fluctuation of the lead pump can occur. The resulting unstable operation of the lead pump leads to the development of unstable operation in all other pumps in the pump system and thus to unstable operation of the entire pump system.
Diese Unzulänglichkeiten sind von besonderem Belang bei Verdrängerpumpen mit Kurbelwellenantrieb, die im Bergbau und in der mineralstoffverarbeitenden Industrie eingesetzt werden, wo hochgradig abrasive Schlämme gepumpt werden. Die Anwendungen im Bergbau und der mineralstoffverarbeitenden Industrie erfordern einen kontinuierlichen Betrieb des Pumpensystems ohne unerwartete Unterbrechungen. Darüber hinaus fallen bei Anwendungen mit hohen Mengenströmen, die für den Bergbau und die mineralstoffverarbeitende Industrie auch typisch sind, die Unzulänglichkeiten der bekannten Anordnungen noch mehr ins Gewicht.These inadequacies are of particular concern in positive displacement pumps with crankshaft drives used in the mining and mineral processing industries where highly abrasive slurries are pumped. Applications in mining and the mineral processing industry require continuous operation of the pumping system without unexpected interruptions. In addition, in applications with high volume flows, which are also typical for mining and the mineral processing industry, the inadequacies of the known arrangements are even more significant.
Im Stand der Technik verwendete und bekannte Ausführungsformen sind normalerweise auf drei oder vier Pumpen pro Pumpensystem beschränkt, wofür die Master/Slave-Vertaktungsabläufe relativ einfach sind. Darüber hinaus ist der Gesamtdurchsatz von dem Stand der Technik zugehörigen Pumpensystemen mit Phasenverschiebungssteuerung begrenzt, so dass das System noch zuverlässig arbeiten kann, weil durch die Druckpulsationen erzeugte unsymmetrische Belastungen relativ gering sind und für einige Anwendungen noch tolerierbar sein können.Embodiments used and known in the prior art are normally limited to three or four pumps per pump system, for which the master / slave timing processes are relatively simple. In addition, the total throughput of the prior art pump systems with phase shift control is limited, so that the system can still work reliably because asymmetrical loads generated by the pressure pulsations are relatively low and may still be tolerable for some applications.
Bei Anwendungen mit hohem Schlammaufkommen im Bergbau und der mineralstoffverarbeitenden Industrie kann es aber sein, dass eine beträchtlich höhere Anzahl von Pumpen in einem einzigen Pumpensystem verwendet wird. Bekannte Beispiele verwenden typischerweise bis zu 10 Pumpen in einem einzigen Pumpensystem, was die Master/Slave-Vertaktung sehr komplex macht. Die gesteigerte Größe der Pumpensysteme, die im Bergbau und der mineralstoffverarbeitenden Industrie verwendet werden, kann dazu führen, dass die durch die Druckpulsationen im Pumpensystem und im angeschlossenen Rohrnetz erzeugten unsymmetrischen Belastungen ein solches Ausmaß annehmen, dass für einen zuverlässigen Betrieb des Pumpensystems eine Phasenverschiebungssteuerung eine Grundvoraussetzung ist.However, for high sludge applications in the mining and mineral processing industries, a significantly higher number of pumps may be used in a single pumping system. Known examples typically use up to 10 pumps in a single pump system, which makes master / slave timing very complex. The increased size of the pump systems used in mining and the mineral processing industry can lead to the asymmetrical loads generated by the pressure pulsations in the pump system and in the connected pipe network being of such magnitude that phase shift control is a basic requirement for reliable operation of the pump system is.
Darüber hinaus wäre festzuhalten, dass infolge der abrasiven Eigenschaften der gepumpten Schlämme, die zu höherem Verschleiß von Pumpenkomponenten führen, die Zeitdauer zwischen einzelnen Wartungen von Verdrängerschlammpumpen im Vergleich zu schlammfreien Anwendungen relativ kurz sein kann. Jedes Mal, wenn eine Wartung an der Leitpumpe erforderlich ist, muss eine neue Leitpumpe bestimmt werden, was eine Abschaltung des Pumpensystems erforderlich machen könnte, was wiederum einen starken Einfluss auf die Verfügbarkeit des gesamten Pumpensystems hat, bei dem ein kontinuierlicher Betrieb bevorzugt ist.In addition, it should be noted that due to the abrasive properties of the pumped sludge, which lead to increased wear of pump components, the time between individual maintenance work on positive displacement sludge pumps can be relatively short compared to sludge-free applications. Whenever maintenance is required on the lead pump, a new lead pump needs to be determined, which might require shutdown of the pump system, what in turn has a strong influence on the availability of the entire pump system, in which continuous operation is preferred.
Aus der WO 2009/ 079 447 A1 ist eine synchrone Drehmoment-Balance-Regelung in einem System, das mehrere Pumpensysteme implementiert, die mit variablen Drehzahlen betrieben werden und bei denen ihre Drehzahlen basierend auf gemessenen Drehmomentsignalen so eingestellt werden, dass die verschiedenen Pumpen mit variabler Drehzahl betrieben werden und gemeinsam mit einem im Wesentlichen synchronen Drehmoment laufen. Durch Synchronisierung des Drehmoments wird der Durchfluss der verschiedenen Pumpen ausgeglichen, auch wenn die verschiedenen Pumpen unterschiedliche hydraulische Förderhöhenkurven haben. Es werden jedoch weder die Phaseninformation der einzelnen Pumpe genutzt noch die individuelle Phaseninformation mit einer gewünschten virtuellen Referenzphase verglichen. Auch wird nicht die Drehzahl der einzelnen Pumpe auf der Basis dieses Phasendifferenzvergleich angepasst.WO 2009/079 447 A1 discloses a synchronous torque balance control in a system that implements several pump systems that are operated at variable speeds and in which their speeds are set based on measured torque signals so that the various pumps can be operated at variable speeds Speed are operated and run together with a substantially synchronous torque. By synchronizing the torque, the flow of the different pumps is balanced, even if the different pumps have different hydraulic head curves. However, neither the phase information of the individual pump is used, nor is the individual phase information compared with a desired virtual reference phase. The speed of the individual pump is also not adapted on the basis of this phase difference comparison.
Die
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Lösung für die beschriebenen Unzulänglichkeiten der Phasenverschiebungs-Steuersysteme von dem Stand der Technik zugehörigen Verdrängerpumpen mit Kurbelwellenantrieb. Bei den Systemen nach dem Stand der Technik wird eine reale Pumpe als Leitpumpe in einem Maser-Slave-Steuerschema zum Steuern der Phasenverschiebung zwischen der Leitpumpe und der untergeordneten Pumpe verwendet. Die Nachteile umfassten die komplexen Master/Slave-Vertaktungsabläufe, die verminderte Zuverlässigkeit des Pumpensystems, da es von der Zuverlässigkeit einer einzigen Leitpumpe abhängt, und die reduzierte Leistungsfähigkeit des gesamten Pumpensystems im Falle eines unstabilen Betriebs der Leitpumpe.The present invention is directed to a solution to the described inadequacies of the phase shift control systems of prior art positive displacement crankshaft pumps. In the prior art systems, a real pump is used as the lead pump in a maser slave control scheme to control the phase shift between the lead pump and the slave pump. The disadvantages included the complex master / slave timing procedures, the reduced reliability of the pump system as it depends on the reliability of a single lead pump, and the reduced performance of the entire pump system in the event of unstable operation of the lead pump.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit einem Pumpensystem, bei dem mehrere oszillierende Verdrängerpumpen verwendet werden, deren Phasenverschiebungen durch eine Phasenverschiebungssteuerung gesteuert werden. Die Phasenverschiebungssteuerung verwendet eine virtuelle Leitpumpe in der Phasenverschiebungssteuerung, die als Phasenreferenz verwendet wird und bezüglich der die Phasenverschiebungen der einzelnen Pumpen berechnet werden. Die Phasenverschiebungssteuerung stellt den Drehzahlreferenzsollwert für die stufenlos regelbaren Antriebe der einzelnen Pumpen ein, derart, dass eine gewünschte Phasenverschiebung erhalten und aufrechterhalten wird. Durch den Betrieb mehrerer oszillierender Pumpen mittels der Phasenverschiebungssteuerung lassen sich die Druckpulsationshöhen im Pumpensystem deutlich vermindern. Durch Verwendung einer virtuellen Leitpumpe wird eine Master/Slave-Vertaktung überflüssig, und die Zuverlässigkeit sowie die Verfügbarkeit des Systems werden erhöht, da der Betrieb der Phasensteuerung nicht von der Zuverlässigkeit einer realen Leitpumpe abhängig ist, wie es bei Phasenverschiebungssteuerungen aus dem Stand der Technik der Fall ist.The present invention is concerned with a pump system using a plurality of oscillating positive displacement pumps, the phase shifts of which are controlled by a phase shift controller. The phase shift control uses a virtual master pump in the phase shift control, which is used as a phase reference and with respect to which the phase shifts of the individual pumps are calculated. The phase shift control sets the speed reference setpoint for the continuously variable drives of the individual pumps in such a way that a desired phase shift is obtained and maintained. By operating several oscillating pumps using the phase shift control, the pressure pulsation levels in the pump system can be significantly reduced. Using a virtual master pump eliminates the need for master / slave timing and increases the reliability and availability of the system, since the operation of the phase control does not depend on the reliability of a real master pump, as is the case with phase shift controls from the prior art Case is.
Die virtuelle Leitpumpe erzeugt ein Phasenreferenzsignal innerhalb der Phasenverschiebungssteuerung auf der Grundlage eines Referenzdrehzahlsollwerts für ein System mit einer einzelnen Pumpe, genau wie es auch eine reale Leitpumpe tun würde. Alle realen Pumpen im Pumpensystem fungieren in der Phasenverschiebungssteuerung als untergeordneten Pumpen. Die Phase jeder einzelnen Pumpe wird mit der Phase der virtuellen Leitpumpe innerhalb der Steuerung verglichen, was dann als Eingang für die Phasenverschiebungssteuerung verwendet wird.
Die Verwendung einer virtuellen Leitpumpe kann gegenüber den bekannten, dem Stand der Technik zugehörigen Phasenverschiebungs-Steuersystemen für Verdrängerpumpen mit Kurbelwellenantrieb einige betriebsbedingte Verbesserungen liefern. Die untergeordneten Pumpen werden immer mit derselben virtuellen Leitpumpe in Bezug gesetzt, womit keine Vertaktung erforderlich ist. Die virtuelle Leitpumpe wird als stets verfügbar erachtet, da sie keine Wartung benötigt und eine viel höhere Zuverlässigkeit hat als eine reale mechanische Pumpe. Darüber hinaus ist die Drehzahl der Leitpumpe stets stabil, weil sie nicht durch das Leistungsverhalten einer einzelnen Leitpumpe beeinflusst ist, was besonders nützlich ist, wenn eine Verdrängerpumpe zum Pumpen von abrasiven Schlämmen im Bergbau und der mineralstoffverarbeitenden Industrie verwendet wird.The use of a virtual lead pump can provide some operational improvements over the known prior art phase shift control systems for positive displacement pumps with crankshaft drives. The subordinate pumps are always related to the same virtual master pump, which means that no clocking is required. The virtual lead pump is considered to be always available because it does not require maintenance and is much more reliable than a real mechanical pump. In addition, the speed of the lead pump is always stable because it is not affected by the performance of a single lead pump, which is particularly useful when a positive displacement pump is used to pump abrasive slurries in the mining and mineral processing industries.
Die Erfindung ist nicht auf einfachwirkende Triplex-Verdrängerpumpen beschränkt, sondern lässt sich auf alle einfach- und doppeltwirkenden Verdrängerpumpen mit einem oder mehreren Zylindern anwenden.The invention is not limited to single-acting triplex positive displacement pumps, but rather can be used on all single and double-acting positive displacement pumps with one or more cylinders.
FigurenlisteFigure list
Ungeachtet aller anderen Formen, die in den in der Zusammenfassung dargelegten Umfang der Vorrichtung fallen können, werden nun spezifische Ausführungsformen beispielhaft und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
-
1 einen schematischen Querschnitt einer einfachwirkenden Triplex-Verdrängerpumpe aus dem Stand der Technik darstellt, in der auch eine Ausführungsform gezeigt ist, bei der ein zwischengeschaltetes Fluid und ein zusätzliches flexibles Verdrängungselement verwendet werden; -
2 eine Strömungspulsation einer einfachwirkenden Triplex-Verdrängerpumpe aus dem Stand der Technik zeigt; -
3 ein dem Stand der Technik zugehöriges Steuerablaufdiagramm einer Phasensteuerung einer oszillierenden Pumpe mit einem Master/Slave-Steuerschema darstellt, bei dem eine reale Pumpe als Leitpumpe verwendet wird; -
4 ein Steuerablaufdiagramm einer Phasensteuerung einer oszillierenden Pumpe mit einem Master/Slave-Steuerschema darstellt, bei dem eine virtuelle Leitpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
-
1 a schematic cross-section of a single-acting triplex positive displacement pump from the prior art, in which also an embodiment is shown in which an intermediate fluid and an additional flexible displacement element are used; -
2 shows a flow pulsation of a single-acting triplex positive displacement pump from the prior art; -
3 Fig. 3 is a prior art control flow diagram of phase control of an oscillating pump with a master / slave control scheme using a real pump as a lead pump; -
4th Figure 12 is a control flow diagram of phase control of an oscillating pump with a master / slave control scheme using a virtual master pump in accordance with the present invention.
Ausführliche Beschreibung spezifischer AusführungsformenDetailed description of specific embodiments
Die vorliegende Erfindung umfasst mehrere Ausführungsformen für die einzelnen Teile der Phasenverschiebungssteuerung. Der Vollständigkeit halber erfolgt eine Zusammenstellung einiger Ausführungsformen:The present invention comprises several embodiments for the individual parts of the phase shift control. For the sake of completeness, some embodiments are compiled:
Stufenlos regelbarer AntriebInfinitely variable drive
Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform des verwendeten stufenlos regelbaren Antriebs beschränkt; es werden aber insbesondere die folgenden Ausführungsformen erwähnt:
- 1. Elektrische Wechselstromantriebe
- 2. Elektrische Gleichstromantriebe
- 3. Dieselantriebe
- 4. Hydraulische Antriebe
- 1. Electric AC drives
- 2. Electric DC drives
- 3. Diesel drives
- 4. Hydraulic drives
Phasensensor für den PumpzyklusPhase sensor for the pumping cycle
Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform des verwendeten Phasensensors beschränkt; es werden jedoch insbesondere die folgenden Ausführungsformen erwähnt:
- 1. Die Sensorausführungsform kann eine absolute Phaseninformation über den Pumpzyklus erzeugen.
- 2. Die Sensorausführungsform kann eine relative Phaseninformation über den Pumpzyklus erzeugen, die mit einer Nullpunktreferenz der Pumpzyklusphase kombiniert wird.
- 3. Die Sensorausführungsform kann eine Phaseninformation über den Pumpzyklus auf der Grundlage der Winkelposition der Rotationshauptkomponente in der Pumpe erzeugen, die die Drehbewegung des Pumpenantriebs in eine hin- und hergehende Bewegung der Verdrängungselemente umwandelt, wie zum Beispiel einer Kurbelwelle.
- 4. Die Sensorausführungsform kann eine Phaseninformation über den Pumpzyklus auf der Grundlage der linearen Position eines oder mehrerer Verdrängungselemente in der Pumpe erzeugen.
- 5. Die Sensorausführungsform kann eine Phaseninformation über den Pumpzyklus auf der Grundlage der Winkelposition des stufenlos regelbaren Antriebs erzeugen, der direkt oder über eine Drehzahlreduktionsvorrichtung mit bekanntem Untersetzungsverhältnis an die Rotationshauptkomponente in der Pumpe angekoppelt sein kann.
- 6. Die Sensorausführungsform kann eine Phaseninformation über den Pumpzyklus auf der Grundlage eines Einzelimpulses erzeugen, der an einer vorbestimmten Position des Pumpzyklus erzeugt wird.
- 7. Die Sensorausführungsform kann eine Phaseninformation über den Pumpzyklus auf der Grundlage von mehreren Impulsen erzeugen, die an vorbestimmten Positionen des Pumpzyklus erzeugt werden.
- 8. Die Sensorausführungsform kann eine Phaseninformation über den Pumpzyklus auf der Grundlage von mehreren Impulsen erzeugen, die an vorbestimmten Positionen des Pumpzyklus erzeugt werden, derart, dass die Anzahl von Impulsen pro Pumpzyklus gleich der Anzahl von Verdrängungselementen in der Pumpe ist.
- 9. Die Sensorausführungsform kann aus einer beliebigen Kombination der wie vorstehend beschriebenen Sensorausführungsformen bestehen.
- 1. The sensor embodiment can generate absolute phase information about the pumping cycle.
- 2. The sensor embodiment can generate relative phase information about the pumping cycle that is combined with a zero point reference of the pumping cycle phase.
- 3. The sensor embodiment can generate phase information about the pumping cycle based on the angular position of the main rotational component in the pump, which converts the rotary motion of the pump drive to reciprocating motion of the displacement elements, such as a crankshaft.
- 4. The sensor embodiment can generate phase information about the pumping cycle based on the linear position of one or more displacement elements in the pump.
- 5. The sensor embodiment can generate phase information about the pumping cycle based on the angular position of the continuously variable drive, which can be coupled to the main rotational component in the pump directly or via a speed reduction device with a known reduction ratio.
- 6. The sensor embodiment can generate phase information about the pumping cycle based on a single pulse generated at a predetermined position of the pumping cycle.
- 7. The sensor embodiment can generate phase information about the pumping cycle based on multiple pulses generated at predetermined positions on the pumping cycle.
- 8. The sensor embodiment can generate phase information about the pumping cycle based on multiple pulses generated at predetermined positions of the pumping cycle such that the number of pulses per pumping cycle is equal to the number of displacement elements in the pump.
- 9. The sensor embodiment can consist of any combination of the sensor embodiments as described above.
Phasenversch iebu ngssteuerungPhase shift control
Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsform der Phasenverschiebungssteuerung beschränkt, wobei jedoch insbesondere die folgenden Ausführungsformen erwähnt werden.
- 1. Analoge elektronische Steuerschaltung
- 2. Digitale elektronische Steuerschaltung auf der Grundlage der Halbleiterelektronik
- 3. Programmierbare Steuerung unter Verwendung von Mikroprozessortechnologie
- 4. Programmierbare Speichersteuerung
- 5. Eingebetteter Mikrocontroller
- 1. Analog electronic control circuit
- 2. Digital electronic control circuit based on semiconductor electronics
- 3. Programmable control using microprocessor technology
- 4. Programmable memory control
- 5. Embedded microcontroller
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