EA026586B1

EA026586B1 - Способ управления по меньшей мере частью насосной станции

Info

Publication number: EA026586B1
Application number: EA201490021A
Authority: EA
Inventors: Мартин Ларссон; Александер Фуллеманн; Юрген Мекандер
Original assignee: КСИЛЕМ АйПи ХОЛДИНГЗ ЭлЭлСи
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2012-05-31
Publication date: 2017-04-28
Also published as: EP2721303A1; UA114294C2; US20140119953A1; DK2721303T3; PT2721303T; MX2013013626A; AU2012269769A1; AP2013007265A0; HUE043929T2; HRP20140033A2; CN103930680A; NZ618063A; JP5815131B2; SE535892C2; SE1150548A1; MY181879A; ZA201308927B; EP2721303B1; WO2012173552A1; MX367740B

Abstract

Изобретение относится к способу управления по меньшей мере частью насосной станции, содержащей несколько насосов с регулируемой скоростью, при этом способ приспособлен для минимизации удельного расхода Еэнергии по меньшей мере упомянутой части насосной станции и содержит подспособ, содержащий, в свою очередь, этапы получения исходных данных, определения взаимных относительных соотношений между первым значением А1 множества, соответствующим первой скорости V1 насоса, и вторым значением А2 упомянутого множества, соответствующим второй скорости V2 насоса, а также между первым удельным расходом Е1 энергии и вторым удельным расходом энергии Е2, определения третьего значения A3 упомянутого множества, соответствующего третьей скорости V3 насоса, при этом A3 устанавливают равным А2-В3, если выполнены условия А2<А1 и Е2<Е1, A3 устанавливают равным А2+В4, если выполнены условия А2>А1 и Е2<Е1, A3 устанавливают равным А2+В5, если выполнены условия А2<А1 и Е2>Е1, и A3 устанавливают равным А2-В6, если выполнены условия А2>А1 и Е2>Е1, при этом В3, В4, В5 и В6 являются параметрами упомянутого множества.

Description

Настоящее изобретение, в целом, относится к способу управления по меньшей мере частью насосной станции. В частности, настоящее изобретение относится к способу управления по меньшей мере частью насосной станции, содержащей множество насосов с регулируемой скоростью, при этом способ приспособлен для минимизации упомянутого удельного расхода Е_удельн энергии по меньшей мере части насосной станции.

Предпосылки создания изобретения и предшествующий уровень техники

Затраты на управление насосами насосной станции, предназначенной для сточных вод, канализации, поверхностных вод и т.д., очень велики. Когда-то давно насос насосной станции запускали на самой высокой скорости, когда уровень жидкости насосной станции поднимался до заданного уровня жидкости запуска насоса, и насосу давали работать, пока не достигался заданный уровень жидкости остановки насоса, однако пришли к выводу, что этот способ управления очень дорог. В качестве решения были внедрены насосы с управляемой скоростью, например насосы с частотным управлением, в которых частоту питающей сети насоса подбирают, исходя из потребления энергии, при этом более оптимальное значение определяют с помощью, к примеру, расчетов и/или испытаний. Эти расчеты и/или испытания привели к созданию различных, в зависимости от систем и/или насосов, криволинейных графиков, из которых могло быть выведено потребление энергии на перекачиваемый объем, в зависимости, например, от частоты питающей сети или скорости насоса, при этом упомянутое оптимальное значение представляет собой производную точку минимума. Внедрение насосов с регулируемой скоростью и использование оптимальной частоты питающей сети/скорости насоса на основе номинального криволинейного графика насоса привело к значительной экономии средств, а также экономии насосов, так как они редко или никогда не работают на максимальной скорости.

Тем не менее, управлению скоростью на основе номинального криволинейного графика насоса вредят определенные недостатки. Недостатком является то, что криволинейный график модели насоса не обязательно одинаков для каждого насосного устройства данной модели насоса, кроме того, номинальный криволинейный график модели насоса статичен во времени, что не соответствует реальному криволинейному графику конкретного насосного устройства. Точнее, реальный криволинейный график насосного устройства будет изменяться одновременно с изнашивающимися частями насоса, что предполагает, что оптимальная частота питающей сети/скорость насосного устройства не совпадает с оптимальной частотой питающей сети/скоростью модели насоса. Кроме того, конструкция насосной станции и окружающей трубной системы повлияет на реальный криволинейный график насосного устройства, причем такое влияние может быть трудно или невозможно предвидеть и/или рассчитать.

Сегодня существуют устройства, которые измеряют объем перекаченной жидкости и потребление энергии при определенных частотах питающей сети/скоростях насоса, см., например, АО 2009/053923. Тем не менее, измерять объем перекаченной жидкости дорого и сложно, и существует необходимость в дополнительном оборудовании, предназначенном только для целей измерения объема перекаченной жидкости.

Краткое описание задач и признаков изобретения

Настоящее изобретение направлено на устранение вышеупомянутых недостатков и недочетов ранее известных способов управления по меньшей мере частью насосной станции и на создание улучшенного способа. Основной задачей изобретения является создание усовершенствованного способа управления по меньшей мере частью насосной станции первоначально определенного типа, который не требует измерения объема перекаченной жидкости.

Другой задачей настоящего изобретения является создание способа управления по меньшей мере частью насосной станции, который саморегулируется одновременно с износом и заменой частей насоса, а также саморегулируется на основе конструкции насосной станции и окружающих труб.

Другой задачей настоящего изобретения является создание способа, который в предпочтительном варианте осуществления косвенно учитывает величину перекаченного объема без его измерения.

Краткое описание признаков изобретения

В соответствии с изобретением, по меньшей мере, основная задача решается с помощью первоначально определенного способа, отличающегося тем, что он содержит подспособ, содержащий этапы получения исходных данных в виде набора параметров, соответствующего условному или истекшему первому рабочему периоду Н, и условному или истекшему второму рабочему периоду Т2, определения, на основании упомянутого набора параметров, взаимного относительного соотношения между первым значением А1 множества, которое соответствует первой скорости VI насоса и которое получено на основе упомянутого набора параметров, причем первое значение А1 относится к упомянутому первому рабочему периоду Н, и вторым значением А2 упомянутого множества, которое соответствует второй скорости ν2 насоса, и которое получено из упомянутого набора параметров, притом второе значение А2 относится к упомянутому второму рабочему периоду Т2, а также между первым удельным расходом Еу_дельн1 энергии, полученным на основе упомянутого набора параметров, и относящимся к упомянутому первому рабочему периоду Н, и вторым удельным расходом энергии Е_удельн2, который получен из упомянутого набора параметров и который относится к упомянутому второму рабочему перио- 1 026586

ДУ Т2, определения, на основе упомянутых определенных взаимных относительных соотношений, на основе параметров ВЗ, В4, В5 и В6 упомянутого множества, выходных данных в виде третьего значения АЗ упомянутого множества, соответствующего третьей скорости УЗ насоса третьего рабочего периода 13, притом АЗ устанавливают равным А2-ВЗ, если выполнены условия А2<А1 и Е_удельн2<Е_удельн1, АЗ устанавливают равным А2+В4, если выполнены условия А2>А1 и Е_удельн2<Е_удельн1, АЗ устанавливают равным А2+В5, если выполнены условия А2<А1 и Е_удельн2>Е_удельн1, и АЗ устанавливают равным А2-В6, если выполнены условия А2>А1 и Е_удельн2>Е_удельн1.

Соответственно настоящее изобретение основано на том понимании, что суммарный объем перекачиваемой жидкости в течение определенного периода времени, например 24 ч или кратного 24 ч, более или менее постоянен при рассмотрении в течение более длительного периода времени.

Кроме того, предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Предпочтительно, что набор параметров содержит упомянутое значение А1 упомянутого множества и соответствующий первый удельный расход Е_удельн1 энергии, а также упомянутое второе значение А2 упомянутого множества и соответствующий второй удельный расход Е_удельн2 энергии.

Предпочтительно, что первое значение А1 упомянутого множества состоит из скорости VI насоса или первой частоты Р1 питающей сети, второе значение А2 упомянутого множества состоит из скорости У2 насоса или второй частоты Р2 питающей сети, а третье значение АЗ упомянутого множества состоит из скорости УЗ насоса или третьей частоты РЗ питающей сети.

Дополнительные преимущества и признаки изобретения видны в других зависимых пунктах формулы изобретения, а также в последующем подробном описании предпочтительных вариантов осуществления.

Краткое описание чертежей

Более полное изложение вышеупомянутых и других признаков и преимуществ настоящего изобретения будет представлено в последующем подробном описании предпочтительных вариантов осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - схематический вид насосной станции, фиг. 2 - блок-схема предпочтительного варианта способа в соответствии с изобретением, фиг. З - блок-схема, показывающая альтернативный вариант способа в соответствии с изобретением, фиг. 4 - блок-схема, показывающая подспособ Найти УЗ, фиг. 5 - схема, на которой схематически показано соотношение между удельным расходом Еудельн энергии и скоростью V _насоса насоса, и фиг. 6 - схема, на которой схематически показано, как уровень жидкости Н насосной станции изменяется во времени Т.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Вначале следует отметить, что термин удельный расход Е_удельн энергии, используемый в формуле изобретения, а также в описании, относится и является мерой потребления энергии за единицу времени одного или нескольких насосов, или одной или нескольких насосных станций, и т.д. В данном документе удельный расход энергии вычисляется по формуле Е_удельн=к-Е, где Е представляет собой фактический расход энергии в течение определенного истекшего времени, а к представляет собой временной параметр, который является мерой упомянутого истекшего периода времени, при этом предпочтительные варианты определения временного параметра к описаны ниже в контексте другого варианта осуществления. В простейшем варианте осуществления к равен 1.

На фиг. 1 показана насосная станция, в целом, обозначенная 1, содержащая несколько насосов с регулируемой скоростью, то есть один или более, как правило, два, приспособленных для перекачки жидкости из отстойника З, подключенного в насосной станции 1, в выпускную трубу 4 и далее из насосной станции 1. Кроме того, насосная станция 1 содержит по меньшей мере один уровнемер 5, выполненный с возможностью определения уровня Н жидкости насосной станции; следует отметить, что уровнемер 5 может представлять собой отдельное устройство, функционально соединенное с внешним блоком 6 управления, может быть функционально соединено с одним из упомянутых нескольких насосов 2 с регулируемой скоростью, быть встроенным в один из упомянутых нескольких насосов 2 с регулируемой скоростью, и т.д. Указанные несколько насосов с регулируемой скоростью 2 предпочтительно функционально соединены с внешним блоком 6 управления с целью обеспечения регулирования скорости работы насосов, при этом в качестве альтернативного варианта по меньшей мере один из упомянутых нескольких насосов 2 с регулируемой скоростью может содержать встроенный блок управления (не показан).

Формулировкой с регулируемой скоростью охватываются все возможные способы изменения скорости насоса, прежде всего, подразумевается управление частотой питающей сети с помощью преобразователя частоты (УРО), который встроен в насос или является внешним, при этом внешний УРБ предпочтительно расположен на внешнем устройстве 6 управления. Тем не менее, предусмотрено также внутреннее или внешнее управление питающим напряжением, внутренний механический тормоз, кото- 2 026586 рый предпочтительно воздействует на ведущий вал насоса, и т.д. Соответственно для общего уровня изобретения не имеет первостепенного значения, как регулируется скорость насоса, а только само то, что скорость насоса можно регулировать и ею можно управлять.

Способ согласно изобретению направлен на управление по меньшей мере частью такой насосной станции 1, которая содержит несколько насосов 2 с регулируемой скоростью, с целью свести к минимуму удельный расход Е_удельн энергии по меньшей мере упомянутой части насосной станции 1. Насосная станция 1 должна в этой связи рассматриваться как определенная установка, на которую поступает входящая жидкость, и из которой откачивается исходящая жидкость. Согласно настоящему изобретению насосная станция должна рассматриваться независимо от типа жидкости и независимо от того, откуда поступает жидкость, и куда жидкость должна быть перекачана. Под формулировкой несколько насосов с частотным управлением подразумевается целое число насосов 2, при этом скоростью отдельного насоса можно управлять предпочтительно тем, что частотой Р питающей сети каждого насоса можно управлять с целью изменения скорости конкретного насоса, причем скорость пропорциональна частоте питающей сети. Соответственно, такая насосная станция 1 может содержать один или несколько насосов, из которых по меньшей мере один насос 2 является насосом с регулируемой скоростью. В случае если насосная станция содержит множество насосов 2 с регулируемой скоростью, может быть выполнено чередование между ними, что не рассматривается в данном документе.

Первостепенным в настоящем изобретении является то, что объем перекачиваемой жидкости не измеряют или используют в связи с определением удельного расхода Е_удельн энергии. Вместо этого изобретение основано на суммарном объеме перекачиваемой жидкости в течение определенного периода времени, обычно 24 ч, который более или менее постоянен в течение более длительного времени. В данной заявке на патент упомянутый период времени далее именуется рабочим периодом и предпочтительно имеет длительность η·24 ч, при этом η является положительным числом. Следует понимать, что рабочий период также может иметь другую протяженность времени в пределах общей концепции настоящего изобретения и/или что длительность рабочего периода изменяется в течение года. Например, рабочий период может быть равен одному циклу насоса, который включает в себя период, в течение которого насос работает, то есть выкачивает жидкость от уровня запуска до уровня останова, а также период, в течение которого насос простаивает, т.е. когда уровень жидкости поднимается с уровня останова до уровня запуска. Взаимный порядок периода, в течение которого насос работает, и период, в течение которого насос простаивает, соответственно, является произвольным.

Следует отметить, что способ согласно изобретению может быть внедрен на одной или нескольких комплексных насосных станциях, которые прямо или косвенно взаимодействуют друг с другом, на одном насосе или нескольких насосах, которые прямо или косвенно взаимодействуют друг с другом.

Способ может, например, быть реализован во встроенном блоке управления в насосе 2 или во внешнем блоке 6 управления распределительного шкафа, при этом внешний блок 6 управления функционально соединен с насосом 2. Далее изобретение будет описано реализованным в насосе 2 насосной станции 1, если не указано иное, но то же самое применимо при внедрении изобретения во внешнем блоке 6 управления.

Насосная станция 1 имеет уровень жидкости насосной станции, который обозначен как Н и который в настоящей патентной заявке представляет собой расстояние между уровнем жидкости в отстойнике 3 и входом насоса 2 (см. фиг. 1), при этом уровень Н жидкости насосной станции непосредственно связан с реальной высотой подъема насоса 2, которая повышается с падением уровня Н жидкости насосной станции. Когда отстойник 3 заполнен жидкостью, уровень Н жидкости насосной станции повышается, а когда насос 2 работает и выкачивает жидкость, уровень Н жидкости насосной станции падает. Следует отметить, что отстойник 3 может заполняться жидкостью тогда, когда насос 2 работает и откачивает жидкость.

В данной публикации продолжающийся рабочий период именуется также третьим рабочим периодом Т3, которому предшествовал условный или истекший первый рабочий период Т1, а также условный или истекший второй рабочий период Т2. Условные рабочие периоды используются, когда истекшие/фактические рабочие периоды еще не наступили, например, при запуске или перезапуске насоса, насосной станции, регистра насосной станции и т.д. Первый рабочий период Т1, второй рабочий период 12 и третий рабочий период ТЗ не обязательно должны располагаться в непосредственной последовательности, но могут быть разделены одним или несколькими рабочими периодами, параметры для которых не были зарегистрированы. Соответственно, когда третий рабочий период ТЗ завершен, и параметры зарегистрированы, они, соответственно, будут рассматриваться как второй рабочий период Т2, при этом действует новый рабочий период, возможно, новый третий рабочий период ТЗ, предыдущий второй рабочий период будет представлять собой первый рабочий период Т1, а предыдущий первый рабочий период будет выпадать из регистра и/или, возможно, будет зарегистрирован с целью проведения анализа о работе насосной станции 1.

На фиг. 2 и 3 показаны предпочтительные варианты осуществления способа управления, в целом, обозначенного ссылочной позицией 7 по меньшей мере частью насосной станции 1, содержащей несколько насосов 2 с частотным управлением. Следует отметить, что способ 7 в соответствии с изобрете- 3 026586 нием может быть дополнен одним или несколькими подспособами, и/или применяться параллельно/последовательно с другими способами управления. В связи с приведенным ниже описанием, также следует принимать во внимание фиг. 5, однако следует понимать, что кривая, начерченная на фиг. 5, не обязательно зарегистрирована и не является необходимой для осуществления способа согласно изобретению.

Обратимся теперь к фиг. 2 и 3, а также к этапам способа, которые являются общими для предпочтительных вариантов осуществления. Начинается выполнение способа 7, и затем производится проверка, находится ли насосная станция 1 в середине продолжающегося третьего рабочего периода 13, или определенно ли третий рабочий период 13 был завершен, то есть выполнено ли условие Τ>ΐ3, при этом Т истекшее время продолжающегося рабочего периода. В связи с завершенным рабочим периодом и еще одним начатым, измерение истекшего времени Т продолжающегося рабочего периода устанавливают на ноль. Следует отметить, что Т также может быть фактическим или абсолютным временем и в этом случае взамен проверяют соотношение между фактическим временем и кратным третьего рабочего периода, т.е., к примеру, каждый раз, когда наступает фактическое время 00:00, начинается новый рабочий период.

Если рабочий период определенно был завершен, способ 7 переходит в подспособ, называемый Найти У3, который направлен на поиск оптимальной скорости У3 насоса третьего рабочего периода 13, который как раз был запущен или который будет запущен позже, с целью минимизации удельного расхода энергии Е_удельн по меньшей мере упомянутой части насосной станции 1. Подспособ Найти У3 будет описан более подробно ниже после описания общего способа 7.

После подспособа Найти ν3 или если насосная станция 1 находится в середине продолжающегося третьего рабочего периода ΐ3, то есть если условие Τ>ΐ3 не выполнено, способ 7 продолжается следующим этапом способа Определить уровень жидкости насосной станции, к.

Уровень жидкости Н насосной станции определяют с помощью уровнемера того или иного типа обычной конструкции, который может содержать один или несколько взаимодействующих уровнемеров 5, например, постоянного и/или дискретного действия. После определения уровня Н жидкости насосной станции производится проверка, является ли уровень Н жидкости насосной станции в отстойнике 3 более низким, чем уровень жидкости, соответствующий уровню Н _{останова} жидкости останова насоса, т.е. выполнено ли условие Н<Н _{останова}. Если условие Н<Н _{останова} выполнено, скорость V _насоса насоса устанавливается равной нулю, и, возможно, запущенный насос 2 выключается, способ 7 завершается и возвращается к началу. Если условие Н<Н _{останова} не выполнено, осуществляют проверку, является ли уровень жидкости в отстойнике 3 более высоким, чем уровень жидкости, соответствующий уровню Н _{зн||ускн} жидкости начала работы насоса, т.е. является ли условие Н>Н _{зн||ускн} выполненным. Если условие Н>Н _{запуска} выполнено, насос 2 активируется при скорости V _насоса насоса, равной текущей скорости ν3 насоса продолжающегося третьего рабочего периода 13, который ранее был определен с помощью подспособа Найти ν3. Если условие Н>Н _{зн||ускн} не выполнено, или затем насос 2 был запущен со скоростью ν3 насоса, способ 7 завершается, и возвращается к начальной точке в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления согласно фиг. 2.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления согласно фиг. 3 производится проверка, падает/уменьшается ли уровень Н жидкости насосной станции в отстойнике 3, если условие Н>Н _{запуска}не выполнено или после того как насос 2 был запущен со скоростью ν3 насоса. Если уровень жидкости насосной станции Н падает, это означает, что насос 2 работает и откачивает жидкость, и что уровень жидкости в отстойнике 3 падает, но при этом уровень Н _{останова} жидкости останова насоса еще не достигнут. Способ 7 завершается и возвращается к началу. Следует отметить, что этапы проверки условий Н<Н _{останова} и Н>Н _{запуска}, вместе с соответствующим взаимодействующим последующим этапом способа, могут меняться местами, не влияя на способ в других аспектах.

Если уровень Н жидкости насосной станции не падает, производится проверка, работает ли насос, т.е. является ли скорость V _насоса насоса отличной от нуля. Если скорость V _насоса насоса равна нулю, то это означает, что уровень Н жидкости насосной станции находится между уровнем Н останова жидкости останова насоса и уровнем Н запуска жидкости запуска насоса, и что насосная станция находится в состоянии заполнения в рабочий период, после чего способ 7 завершается и возвращается к началу. Если скорость

V _насоса насоса отлична от нуля, обычно это означает, что насос 2 работает и откачивает жидкость, но притом мгновенный приток жидкости в насосную станцию 1 равен или больше оттока жидкости, в качестве альтернативы это указание на то, что насос 2 совсем не работает, например, вследствие его неисправности, либо же это указание на то, что скорость насоса меньше минимально возможной скорости

V _мин насоса, которую насос 2 может иметь и при этом качать жидкость. Когда уровень Н жидкости насосной станции не падает, скорость V _насоса насоса увеличивается на параметр В1, предпочтительно соответствующий увеличению частоты питающей сети на 1-5 Гц, а в дополнение текущая скорость V3 насоса продолжающегося третьего рабочего периода 13 увеличивается на параметр В2, предпочтительно соответствующий увеличению частоты питающей сети на 0,1-0,5 Гц. Далее способ 7 завершается и возвращается к началу.

- 4 026586

Следует отметить, что в течение одного и того же рабочего периода, при нормальной работе, насос 2 может включаться несколько раз. Кроме того, следует отметить, что насосная станция 1 может иметь максимально допустимый уровень Н _макс жидкости насосной станции, при достижении этого предпочтительно скорость насоса 2 увеличивается до более высокой скорости насоса или до максимально разрешенной скорости V _макс насоса, чтобы предотвратить переполнение отстойника 3, а если это не помогает, запускается один или несколько дополнительных насосов, предпочтительно с упомянутой максимально допустимой скоростью V _макс насоса при текущей скорости ν3 насоса продолжающегося третьего рабочего периода 13, или с другой подходящей скоростью насоса. Если насосная станция 1 содержит несколько насосов, они могут работать поочередно в течение одного и того же рабочего периода.

В предпочтительном варианте осуществления при завершении третьего рабочего периода 13, производят регистрацию текущей скорости ν3 насоса третьего рабочего периода 13 и текущего удельного расхода Еу_дельн3 энергии третьего рабочего периода 13. В альтернативном варианте осуществления регистрируют, больше или меньше скорость ν3 насоса скорости ν2 насоса второго рабочего периода 12, и больше или меньше удельный расход Еу_дельн3 энергии удельного расхода энергии Еу_дельн2 второго рабочего периода 12. Вместо третьей скорости ν3 насоса, при регистрации может быть использовано соответствующее третье значение А3 эквивалентного множества. Эквивалентным множеством может быть частота питающей сети, питающее напряжение, механическое тормозное усилие приводного вала насоса, либо другое соответствующее эквивалентное множество. Следует отметить, что если способ 7 в соответствии с изобретением в течение продолжающегося третьего рабочего периода 13 требует установки скорости ν _насоса насоса на любое значение, которое отличается, например, от нуля и ν3, параметры этого рабочего периода предпочтительно не должны регистрироваться.

Подспособ Найти ν3 показан на фиг. 4 и начинается с этапа получения/извлечения входных данных в виде набора параметров, причем этот набор параметров может быть образован параметрами, соответствующими двум условным рабочим периодам, притом зарегистрированные параметры соответствуют двум истекшим рабочим периодам, или сочетания заданных параметров, соответствующих условному рабочему периоду, при этом зарегистрированные параметры соответствуют истекшему рабочему периоду. Параметры, установленные оператором/изготовителями насоса/программистами, например, используются в начальных фактических рабочих периодах насосной станции 1 до тех пор, пока не будут доступны зарегистрированные параметры.

На основании упомянутого набора параметров затем определяют взаимное относительное соотношение между первым значением А1 упомянутого множества, которое соответствует первой скорости νΐ, и которое выводят на основе упомянутого набора параметров, при этом первое значение А1 относится к условному или истекшему первому рабочему периоду П, и вторым значением А2 упомянутого множества, которое соответствует второй скорости ν2, и которое выводят из упомянутого набора параметров, причем второе значение А2 относится к условному или истекшему второму рабочему периоду 12, а также между первым удельным расходом Еу_дельн1 энергии, который выводят на основе упомянутого набора параметров, и который относится к упомянутому первому рабочему периоду П, и вторым удельным расходом Е_удельн2 энергии, который выводят из упомянутого набора параметров и который относится к упомянутому второму рабочему периоду 12.

На основе упомянутых определенных взаимных относительных соотношений затем определяют выходные данные в виде третьего значения А3 упомянутого множества, соответствующего третьей скорости ν3 насоса третьего рабочего периода 13, которое может являться рабочим периодом, непосредственно следующим за вторым рабочим периодом Т2 или может являться наступающим рабочим периодом. Третье значение А3 множества устанавливают равным А2-В3, если условия А2<А1 и Е_удельн2<Е_удельн1 выполнены, равным А2+В4, если выполнены условия А2>А1 и Е_удальн2<Е_удальн1, равным А2+В5, если выполнены условия А2<А1 и Е_уде_Льн2>Еу_лельн1, и равным А2-В6, если выполнены условия А2>А1 и Е_уде_Льн2>Еу_лельн1, при этом В3, В4, В5, В6 являются параметрами упомянутого множества. Далее подспособ Найти ν3 возвращается к способу 7.

Параметры В3, В4, В5, В6, каждый из которых представляет собой разность между третьим значением А3 и вторым значением А2, предпочтительно являются заданными значениями, в качестве альтернативы переменными, которые, к примеру, зависят от величины А2, соотношения между А1 и А2, и/или соотношения между Е_удельн1 и Е_удельн2 и т.д. Параметры В3, В4, В5, В6 предпочтительно имеют одинаковое значение, однако возможно, что параметры В3, В4, В5, В6 имеют различные значения с целью предотвращения переменно-возвратных скачков подспособа Найти ν3 между двумя значениями вокруг оптимальной скорости насоса. В альтернативном варианте осуществления параметр В3 равен В5, отличному от В4, который, в свою очередь, равен В6. Каждый из параметров В3, В4, В5 и В6 соответствует предпочтительно изменению частоты питающей сети, которое больше 0,5 Гц и меньше 5 Гц, предпочтительно меньше 2 Гц и наиболее предпочтительно 1 Гц. Предпочтительно, что изменение частоты питающей сети 1 Гц соответствует приблизительно изменению скорости насоса на 2-5 процентных единиц, где максимально допустимая скорость ν _макс насоса используется в качестве опорной точки 100%. Кроме того, предпочтительно, чтобы параметры В3, В4, В5, В6 уменьшились, например, вдвое или были поделены на три, если окажется, что подспособ Найти ν3 скачет переменно-возвратным образом вокруг оп- 5 026586 тимальной скорости насоса. Следует отметить, что вышеупомянутый параметр В2, когда он показан в том же количестве, что и параметры ВЗ, В4, В5, В6, должен быть небольшим относительно ВЗ, В4, В5, В6, например, примерно на 15% меньше, чем ВЗ, В4, В5 и/или В6.

В предпочтительных вариантах осуществления первое значение А1 упомянутого множества состоит из скорости VI насоса, первой частоты Р1 питающей сети, или первого питающего напряжения 81, второе значение А2 упомянутого множества состоит из скорости ν2, второй частоты Р2 питающей сети, или второго питающего напряжения 82, а третье значение АЗ упомянутого множества состоит из скорости ν3 насоса, третьей частоты РЗ питающей сети, или третьего питающего напряжения 83.

В предпочтительном варианте осуществления вышеупомянутый набор параметров содержит упомянутое первое значение А1 упомянутого множества и соответствующий первый удельный расход Еу_дельн1 энергии, а также упомянутое второе значение А2 упомянутого множества и соответствующий второй удельный расход Еу_дельн2 энергии. В альтернативном варианте осуществления набор параметров содержит, например, упомянутое второе значение А2, а также функцию от отрезка кривой, который проходит между вторым значением А2 и первым значением А1, после чего могут быть определены вышеупомянутые взаимные относительные соотношения. В дополнительном альтернативном варианте осуществления набор параметров содержит второе значение А2 и первое значение А1, а также наклон отрезка кривой сегмента, который пролегает между двумя значениями множества, после чего могут быть определены вышеупомянутые взаимные относительные соотношения. Следует отметить, что имеются дополнительные наборы параметров, из которых можно определить вышеупомянутые взаимные относительные соотношения, даже если здесь больше не показано примеров вариантов осуществления. Следует отметить, что значения из дополнительных условных или истекших рабочих периодов могут быть использованы для проверки, подвержен ли подспособ Найти V3 переменно-возвратным скачкам вокруг оптимальной скорости насоса.

Ниже представлены различные способы расчета удельного расхода Еу_дельн энергии, точнее, как вычисляется временной параметр к из вышеупомянутого выражения удельного расхода Е_удельн=к-Е энергии. По существу, Еу_дельн равен потребленной энергии, поделенной на перекаченный объем в течение определенного истекшего времени, или равен мгновенной потребляемой мощности, разделенной на мгновенный расход потока. В соответствии с изобретением, вместо мгновенного расхода потока или перекаченного объема используют временной параметр к, и этот временной параметр может быть равен 1 или вносить поправку на длительность рабочего периода, вертикальную высоту между уровнем Н _{запуска} жидкости запуска насоса и уровнем Н _{останова} жидкости останова насоса, множество запусков в течение рабочего периода, время работы насоса в течение рабочего периода, время простоя насоса в течение рабочего периода, скорость уровня жидкости и т.д. Ниже будут показаны некоторые примеры, но настоящее изобретение этим не ограничивается.

В соответствии с первым вариантом, длина рабочего периода составляет η·24 ч, а временной параметр к рассчитывают в соответствии с к=1/(ш24). Этот вариант используют, когда приток предсказуем и почти постоянен в течение рабочего периода, рассматриваемого в течение более длительного периода времени.

В соответствии со вторым вариантом, длина рабочего периода составляет η·24 ч, а временной параметр к рассчитывают в соответствии с к=1/(сфш24)), где с представляет собой параметр выравнивания. Этот вариант используют, когда приток менее предсказуем и более непостоянен в течение рабочего периода, рассматриваемого в течение более длительного периода времени.

Параметр с выравнивания предпочтительно может быть рассчитан в соответствии с=х_вкл/Р1 _вкл, где х_вкл - это число запусков насоса в течение истекшего рабочего периода, и 1 _вкл - суммарное время, в течение которого насос работал в истекший рабочий период.

В качестве альтернативного варианта, параметр выравнивания с может быть рассчитан по формуле с=РЬ/Р1 _вкл, где Ь представляет собой вертикальную высоту между уровнем Н _{запуска} жидкости запуска насоса и уровнем Н _{останова} жидкости останова насоса, а РЬ является совокупной высотой, которая была откачана в течение истекшего рабочего периода, несмотря на приток при работе насоса 2. Σ1 _вкл представляет собой суммарное время, в течение которого насос работал в истекший рабочий период.

В соответствии с третьим вариантом, длина рабочего периода составляет 8 секунд, при этом 8 - целое положительное число, а временной параметр к рассчитывается в соответствии с к=1/(с^8), при этом с - параметр выравнивания. Смотрите фиг. 6, где Δ1 _вкл равен Δ1 _выкл, причем каждый из них равен длине рабочего периода 8 секунд. Предпочтительно, что длина рабочего периода 8 секунд находится в диапазоне 60-120 с.

Параметр с выравнивания предпочтительно рассчитывают в соответствии с с= (ΔΗ ,,,,,,+ΔΗ _выкл), где ΔΗ _вкл - изменение уровня жидкости насосной станции жидкости в течение истекшего рабочего периода, при этом истекший рабочий период имеет место в связи с окончанием периода работы, в течение которого один из упомянутого множества насосов с регулируемой скоростью работает, и за которым непосредственно следует период простоя, в течение которого упомянутый насос простаивает, а ΔΗ _выкл представляет собой изменение уровня жидкости насосной станции в течение следующего рабочего периода, притом

- 6 026586 следующий рабочий период имеет место в связи с началом непосредственно следующего периода простоя. В этом варианте предполагается, что приток в начале периода простоя такой же, что и приток в конце предыдущего рабочего периода. Путем добавления АН _вкл и АН _выкл рассматривают, насколько, вероятно, был велик приток при работе насоса 2. Δΐ _вкл и Δΐ _выкл должны быть расположены как можно ближе к моменту времени, когда уровень Н жидкости насосной станции достигает уровня Н _{останоВ}а жидкости останова насоса, однако Δΐ _вкл должен быть достаточно далеко от момента времени, когда уровень Н жидкости насосной станции достигает уровня Н _останова жидкости останова насоса, чтобы не попасть под воздействие так называемого сифонного эффекта насоса 2, т.е. когда насос 2 всасывает воздух, а Δΐ _выкл должен быть достаточно далек от момента времени, когда уровень Н жидкости насосной станции достигает уровня Н _{останова} жидкости останова насоса, чтобы не попасть под воздействие так называемого сифонного эффекта насоса выпускной трубы 4, т.е. когда жидкость втягивается в выпускную трубу 4 из-за инерции перекачиваемой жидкости, несмотря на отключенный насос 2, или эффекта противотока из выпускной трубы 4 при выключенном насосе 2.

В соответствии с четвертым вариантом, который представляет собой смесь из нескольких перечисленных выше вариантов, рабочий период содержит период, когда насос работает, т.е. ΐ _вкл, и период, когда которой насос простаивает, т.е. ΐ _выкл; отметим, что взаимный порядок не имеет значения. Н _вкл представляет собой изменение уровня жидкости насосной станции в период, когда насос работает, а Н _выклпредставляет собой изменение уровня жидкости насосной станции в период, когда насос простаивает. В этом четвертом варианте подразумевается, что приток в течение периода простоя насоса такой же, что и приток в течение периода работы насоса. Следует отметить, что ΐ _вкл и ΐ _выкл не нужно быть одинаково большими.

Длина рабочего периода в соответствии с этим вариантом предпочтительно равна одному циклу насоса, а Ь представляет собой вертикальную высоту между уровнем Н _{запуска} жидкости запуска насоса и уровнем Н _{останова} жидкости останова насоса. Соответственно в этом предпочтительном варианте осуществления и Н _вкл, и Н _выкл равно Ь, что подразумевает, что ΐ _выкл представляет собой время, которое нужно уровню Н жидкости насосной станции, чтобы подняться с уровня Н _{останова} жидкости останова насоса до уровня Н .._|||ускн жидкости запуска насоса, а ΐ _вкл представляет собой время, которое нужно уровню Н жидкости насосной станции для снижения с уровня Н _{зн||ускн} жидкости запуска насоса до уровня Н _{останоВ}а жидкости останова насоса.

Временной параметр к рассчитывают в соответствии с к=1/(с-4_теаз), где с является параметром выравнивания, и 1_теаз является подмножеством периода, когда насос работает, и в течение которого измеряют затраченную энергию. Соответственно, 1_теаз должен быть равен или меньше ΐ _вкл. Кроме того, затраченную энергию Е в течение периода 1_теаз можно измерить с помощью мгновенной мощности, суммируемой за период 1_теаз, в качестве альтернативного варианта, мгновенную мощность измеряют в какой-то момент времени в период 1_теаз, а затем измеренную мгновенную мощность умножают на время 1_теаз.

Обычно параметр с выравнивания рассчитывают по с=(Н _выклД _выкл+Н _вкл/Т _вкл), а в предпочтительном варианте осуществления параметр с выравнивания соответственно рассчитывают в соответствии с с=(ЬЛ _выкл+ЬЛ _вкл), т.к. с является мерой откачиваемого множества жидкости в течение периода 1_теа8.

В соответствии с пятым вариантом, который представляет собой особый вариант вышеописанного четвертого варианта, длина рабочего периода равна одному циклу насоса, а затраченную энергию определяют для всего периода, в течение которого работает насос, то есть 1_теа8 равно ΐ _вкл. После упрощения математического выражения в соответствии с четвертым вариантом, получаем следующее.

Соответственно цикл насоса включает в себя период, когда насос работает, то есть ΐ _вкл, а также период, в котором насос простаивает, т.е. ΐ _выкл, другими словами, длина рабочего периода равна (ΐ _вкл+ ί _выкл). Временной параметр к рассчитывают по к=1/(с-(1 _вкл+Т _выкл)), где с является параметром выравнивания. Длина цикла насоса предпочтительно находится в диапазоне 1-10 мин, но может также составлять один или несколько часов. Следует отметить, что ΐ _вкл и ΐ _выкл не нужно быть одинаково большими.

Параметр с выравнивания предпочтительно рассчитывают по с=ЬЛ _выкл, где Ь - вертикальная высота между уровнем Н _{зн||ускн} жидкости запуска насоса и уровнем Н _{останова} жидкости останова насоса. Кроме того, ΐ _выкл - время, которое насос простаивал в течение истекшего цикла насоса. В этом варианте подразумевается, что приток в течение периода простоя насоса такой же, что и приток в течение периода работы насоса. В соответствии с упомянутым пятым вариантом энергия Е, потребленная в течение рабочего периода/цикла насоса, может быть измерена, либо может быть измерена мгновенная мощность в какойто момент времени в течение периода цикла насоса, в котором насос работает, то есть в течение ΐ _вкл, а затем измеренную мгновенную мощность умножают на время ΐ _вкл, когда работал насос. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления мгновенную мощность измеряют в конце периода цикла насоса, в течение которого работал насос.

Способ 7 в соответствии с изобретением может быть внедрен с целью вышеописанного управления насосом. Кроме того, способ 7 может быть внедрен в насосной станции, содержащей несколько насосов 2 с регулируемой скоростью, где регистрация и управление предпочтительно происходит во внешнем блоке 6 управления. Управление может осуществляться либо всей насосной станцией 1, независимо от того,

- 7 026586 какой насос работает, либо каждым насосом по отдельности. Когда осуществляют управление всей насосной станцией 1, рассматривают каждый зарегистрированный рабочий период, независимо от того, какой насос работает, что дает более быстрое продвижение в сторону оптимальной скорости для отдельного насоса, чем когда осуществляют управление каждым насосом в отдельности, при этом внешнему блоку 6 управления не нужно знать, сколько подключено насосов 2 с регулируемой скоростью. Преимущество управления, осуществляемого каждым насосом в отдельности, состоит в том, что характеристика отдельного насосного устройства не влияет на другие насосные устройства, т.е. различные типы насосов и отличающиеся от них старые насосы могут использоваться бок о бок. В альтернативном варианте осуществления регистрация и управление осуществляются во встроенном блоке управления в каждом отдельном насосе 2, предпочтительно два таких насоса могут быть функционально соединены для обмена информацией о последней известной третьей скорости УЗ насоса.

Допустимые модификации изобретения

Изобретение не ограничено только вариантами осуществления, описанными выше и показанными на чертежах, которые имеют целью только иллюстрацию и приведение примеров. Эта патентная заявка призвана охватить все модификации и вариации описанных здесь предпочтительных вариантов осуществления, и, соответственно, настоящее изобретение определено редакцией пунктов прилагаемой формулы изобретения и их эквивалентов. Соответственно, оборудование может быть модифицировано всеми возможными путями в пределах объема прилагаемой формулы изобретения.

Следует также отметить, что хотя в формуле изобретения, а также в описании, для простоты были использованы термины управление скоростью и скорость насоса, понятно, что сюда включены также другие эквивалентные значения, например, управление частотой питающей сети, управление питающим напряжением и т.д., которые все направлены на изменение скорости насоса, и которые все имеют однозначное отношение к скорости насоса.

Следует отметить, даже если это не выражено явным образом, что признаки одного конкретного варианта осуществления могут быть объединены с признаками другого конкретного варианта осуществления, что следует рассматривать как очевидность, когда это возможно.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ управления по меньшей мере частью насосной станции (1), содержащей насосы (2) с регулируемой скоростью, при этом способ (7) приспособлен для минимизации удельного расхода Е_удельн энергии упомянутой по меньшей мере части насосной станции, отличающийся тем, что он содержит подспособ (найти УЗ), содержащий этапы получения исходных данных в виде набора параметров из источника, соответствующих условному или истекшему первому рабочему периоду И и условному или истекшему второму рабочему периоду 12, определения, на основе упомянутого набора параметров, взаимного относительного соотношения между первым значением А1 из множества, которое соответствует первой скорости VI насоса и которое получено на основе упомянутого набора параметров, причем первое значение А1 относится к упомянутому первому рабочему периоду И, и вторым значением А2 упомянутого множества, которое соответствует второй скорости У2 насоса и которое получено из упомянутого набора параметров, причем второе значение А2 относится к упомянутому второму рабочему периоду 12, а также между первым удельным расходом Еуде_Льн1 энергии, полученным на основе упомянутого набора параметров и относящимся к упомянутому первому рабочему периоду И, и вторым удельным расходом Еу_дельн2 энергии, который получен из упомянутого набора параметров и который относится к упомянутому второму рабочему периоду 12, определения, на основе упомянутых определенных взаимных относительных соотношений и на основе заданных относящихся к скорости насоса параметров ВЗ, В4, В5 и В6 упомянутого множества, выходных данных в виде третьего значения АЗ упомянутого множества, соответствующего третьей скорости УЗ насоса третьего рабочего периода 1З. причем

АЗ устанавливают равным А2-ВЗ, если выполнены условия А2<А1 и Е_удельн2<Е_удельн1,

АЗ устанавливают равным А2+В4, если выполнены условия А2>А1 и Е_удельн2<Е_удельн1,

АЗ устанавливают равным А2+В5, если выполнены условия А2<А1 и Е_удельн2>Е_удельн1, и

АЗ устанавливают равным А2-В6, если выполнены условия А2>А1 и Е_удельн2>Е_удельн1.
2. Способ по п.1, в котором упомянутый удельный расход энергии по меньшей мере части насосной станции приведен как заданное значение Еу_дельн для условного рабочего периода или рассчитан по Еу_дельн=к-Е для истекшего рабочего периода, где Е - энергия, потребленная по меньшей мере одним из упомянутого множества насосов с частотным управлением в течение упомянутого истекшего рабочего периода, а к - временной параметр, при этом значение А упомянутого множества приведено в виде заданного значения для условного рабочего периода или зарегистрировано для упомянутого истекшего рабочего периода.
3. Способ по п.1 или 2, в котором первое значение А1 упомянутого множества состоит из скорости VI насоса, второе значение А2 упомянутого множества состоит из скорости У2 насоса, а третье значение АЗ упомянутого множества состоит из скорости УЗ насоса.

- 8 026586
4. Способ по п.1 или 2, в котором первое значение А1 упомянутого множества состоит из первой частоты Р1 питающей сети, второе значение А2 упомянутого множества состоит из второй частоты Р2 питающей сети, а третье значение АЗ упомянутого множества состоит из третьей частоты РЗ питающей сети.
5. Способ по п.1 или 2, в котором первое значение А1 упомянутого множества состоит из первого питающего напряжения §1, второе значение А2 упомянутого множества состоит из второго питающего напряжения §2, а третье значение АЗ упомянутого множества состоит из третьего питающего напряжения §3.
6. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором набор параметров содержит упомянутое первое значение А1 упомянутого множества и соответствующий первый удельный расход Е_удельн1 энергии, а также упомянутое второе значение А2 упомянутого множества и соответствующий второй удельный расход Еу_дельн2 энергии.
7. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором параметры ВЗ, В4, В5, В6 имеют заданные значения, каждое из которых соответствует изменению частоты питающей сети, которое больше 0,5 Гц и меньше 5 Гц, предпочтительно меньше 2 Гц.
8. Способ по п.7, в котором каждый из параметров ВЗ, В4, В5 и В6 соответствует изменению частоты питающей сети на 1 Гц.
9. Способ по п.7 или 8, в котором параметр ВЗ равен параметру В5, а параметр В4 равен параметру В6.
10. Способ по п.2, в котором длина рабочего периода составляет η·24 ч, где η является положительным целым числом, при этом параметр времени к рассчитывают в соответствии с к = ¹ «*24
11. Способ по п.2, в котором длина рабочего периода составляет η·24 ч, где η является положительным целым числом, при этом параметр времени к рассчитывают в соответствии с где с является параметром выравнивания.
12. Способ по п.11, в котором параметр выравнивания с рассчитывают по формуле где х_вкл - множество включений насоса в течение истекшего рабочего периода, и Σΐ _вкл - суммарное время, в течение которого насос работал за истекший рабочий период.

1З. Способ по п.2, в котором длина рабочего периода составляет 8 секунд, где 8 является положительным целым числом, и в котором временной параметр к вычисляют по формуле

С * 0' где с является параметром выравнивания.
14. Способ по п.1З, в котором параметр с выравнивания рассчитывают по формуле где ΔΗ _вкл представляет собой изменение уровня жидкости насосной станции в течение истекшего рабочего периода, при этом истекший рабочий период имеет место в связи с окончанием периода работы, в ходе которого один из упомянутого множества насосов с регулируемой скоростью является действующим и за которым непосредственно следуют период простоя, в течение которого упомянутый насос простаивает, а ΔΗ _выкл представляет собой изменение уровня жидкости насосной станции в течение следующего рабочего периода, причем следующий рабочий период имеет место в связи с началом непосредственно следующего периода простоя.