EP1256723B1 - Motor pump unit controlled by electric current analysis - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte aux groupes motopompes et s'applique tout particulièrement aux groupes motopompes immergés, destinés notamment à relever des effluents et tout particulièrement à des pompes de petite puissance, inférieure à 4 kW dont le couplage du bobinage moteur est en étoile (bobinage par phase du moteur).The present invention relates to groups motor pumps and is particularly applicable to motor pump units immersed, intended in particular to collect effluents and especially pumps with a capacity of less than 4 kW, the coupling of which motor winding is in star (winding by motor phase).
Au US-A 5 015 531, on décrit un groupe motopompe
destiné à pomper du pétrole. Il s'agit d'un groupe motopompe de grande
puissance dont le couplage du bobinage moteur est nécessairement en
triangle, compte tenu de la puissance du moteur, et comme le souligne
l'indication, dès la ligne 10 de la première colonne, de l'utilisation de
démarreurs doux qui s'appliquent pour des pompes de grande puissance. Le
groupe motopompe comprend des moyens de mesure d'un paramètre qui
peut être le déphasage entre la tension et le courant, bien que dans l'exemple
concret de réalisation le paramètre soit seulement le courant. On mesure le
courant éventuellement le cosinus phi toutes les 25 s dans l'exemple de
réalisation. On préconise d'effectuer cet échantillonnage tous les quarts de
seconde à 15 min. Le signal représentatif du courant absorbé est le courant
passant dans les phases d'alimentation et non pas directement dans la phase
de travail. La présente invention ne vise pas de moteur de ce genre de
grande puissance à couplage du bobinage moteur en triangle comme cela est
décrit également au US-4 473 338.In US Pat. No. 5,015,531, a pump unit is described.
intended to pump oil. This is a large motor pump group
power whose coupling of the motor winding is necessarily in
triangle, considering the power of the engine, and as underlined
the indication, in
Un groupe motopompe de petite puissance comprend une pompe entraínée par un moteur électrique à courant alternatif, ayant au moins une phase de travail. Le moteur peut être notamment un moteur monophasé ou un moteur triphasé. Le groupe motopompe est destiné à être placé dans une fosse ou dans une cuve et à être mis en route, lorsque c'est nécessaire pour vider la fosse. Lorsque la fosse est presque vide, il est connu de prévoir un capteur de niveau bas, notamment intégré au groupe motopompe, qui donne l'ordre d'arrêter le moteur et donc la pompe, afin que celle-ci ne fonctionne pas à vide. Le flotteur qui est situé à un niveau très bas dans la fosse s'encrasse beaucoup. Bien qu'il soit disposé aussi bas que possible, il subsiste nécessairement, des effluents dans le bas de la fosse, qui entraínent des problèmes de colmatage et d'odeur. En outre, le réglage et l'installation d'un capteur de niveau bas de ce genre, sont compliqués et l'entretien en est fastidieux.A small power pump unit includes a pump driven by an AC electric motor, having at least one phase of work. The engine may be an engine single-phase or a three-phase motor. The pump unit is intended to be placed in a pit or a tank and to be started, when it is necessary to empty the pit. When the pit is almost empty, it is known to provide a low level sensor, in particular integrated in the group motor pump, which gives the order to stop the engine and therefore the pump, so that it does not work empty. The float which is located at a very low level in the pit gets dirty a lot. Although he is willing as low as possible, it necessarily remains, effluents in the bottom of the pit, which causes problems of clogging and odor. In addition, the setting and installing a low level sensor of this type, are complicated and the maintenance is tedious.
On a déjà proposé d'arrêter le groupe motopompe par analyse du comportement du moteur en mesurant le déphasage entre la tension et le courant. A l'instant où la pompe commence à aspirer de l'air, le cosinus phi varie. Dès que ce cosinus atteint une valeur prescrite, la pompe est arrêtée. Cette manière de procéder est sensible aux variations de la tension d'alimentation, impose une grande différence de la puissance prise par la pompe en charge et à vide et entraíne des risques de perturbations de l'interprétation de la mesure si les paramètres du groupe motopompe évoluent.It has already been proposed to stop the pump unit by analysis of the motor behavior by measuring the phase difference between the voltage and current. At the moment the pump begins to draw in air, the cosine phi varies. As soon as this cosine reaches a prescribed value, the pump is stopped. This way of proceeding is sensitive to variations in supply voltage, imposes a big difference of the power taken by the pump in charge and empty and entails the risk of disturbances of the interpretation of the measurement if the parameters of the pump set evolve.
L'invention remédie à ces inconvénients par un groupe motopompe, qui se dispense d'un capteur de niveau bas et qui élimine du coup toutes les difficultés d'installation, d'entretien, d'odeur et de colmatage du fond de la cuve, et qui permet de vider vraiment complètement la cuve, sans prendre pour autant le risque que la pompe ne soit plus alimentée et travaille à vide, tout en étant peu sensible aux variations de la tension d'alimentation et aux perturbations de la mesure si les paramètres du groupe motopompe se modifient et sans imposer de différence de la puissance prise par la pompe en charge et à vide. On cherche à obtenir un arrêt immédiat, et non pas seulement une régulation à terme, s'il y a danger de réamorçage.The invention overcomes these disadvantages by a group motor pump, which dispenses with a low level sensor and eliminates all the difficulties of installation, maintenance, odor and clogging the bottom of the tank, and that allows to completely empty the tank, without taking the risk that the pump is no longer powered and works empty, while being insensitive to changes in voltage supply and disturbance of the measurement if the parameters of the group motor pump are modified and without imposing a difference of the power taken by the pump under load and empty. We are seeking an immediate halt, and not just a term regulation, if there is a danger of rebooting.
L'invention a donc pour objet un groupe motopompe comprenant une pompe entraínée par un moteur électrique à courant alternatif ayant au moins une phase de travail, et un microprocesseur intégré à l'une des entrées duquel est appliquée la tension du secteur d'alimentation, et à une autre entrée duquel est envoyé un signal représentatif du courant absorbé dans la phase de travail du moteur. Suivant l'invention, le microprocesseur comprend des moyens destinés à mesurer le déphasage entre la tension et le courant, des moyens de constatation en continu de la stabilité du déphasage après qu'il s'est stabilisé à une valeur constante, des moyens de mémorisation de la valeur stabilisée constante du déphasage, et des moyens de mise hors tension du moteur, lorsque, après que le déphasage s'est stabilisé, le déphasage prend, pendant une durée prescrite, une valeur supérieure à la valeur stabilisée.The subject of the invention is therefore a pump unit comprising a pump driven by a current electric motor alternative having at least one work phase, and an integrated microprocessor at one of the inputs of which the mains voltage is applied, and at another input of which is sent a signal representative of the current absorbed in the working phase of the engine. According to the invention, the microprocessor comprises means for measuring the phase shift between the voltage and the current, means for continuously ascertaining the stability of the phase shift after it has stabilized at a constant value, means for storing the constant stabilized value of the phase shift, and means for switching off the motor, when, after the phase shift has stabilized, the phase shift takes, for a prescribed duration, a value greater than the stabilized value.
On détermine que le niveau le plus bas, c'est-à-dire que la fosse est complètement vide, est atteint, en analysant d'une manière particulière le comportement électrique du moteur du groupe motopompe. Après une phase transitoire, lors du démarrage de la pompe, dans laquelle le déphasage entre la tension et le courant peut varier beaucoup, ce déphasage est constant lorsque la pompe atteint un régime établi. Mais lorsque la pompe du groupe commence à aspirer de l'air, d'une manière régulière et non pas seulement une simple bulle d'air accidentelle, le déphasage prend une valeur supérieure à la valeur stabilisée. C'est le signe qu'il faut arrêter la pompe, dans la mesure où cette valeur supérieure à la valeur stabilisée est obtenue pendant une certaine durée. Comme l'on mémorise le cosinus de charge en régime établi du groupe motopompe, le calibrage se refait à chaque mise en route du groupe motopompe et prend en compte les évolutions de la pompe, du réseau électrique et du réseau hydraulique (colmatage de tuyauterie, étanchéité du clapet, etc...). Le rapport entre la charge réelle et la puissance du moteur n'intervient plus.It is determined that the lowest level, that is, the pit is completely empty, is reached, analyzing in a way particular the electrical behavior of the motor of the pump set. After a transitional phase, when starting the pump, in which the phase shift between voltage and current can vary a lot, this phase shift is constant when the pump reaches a steady state. But when the pump the group starts to suck air, in a regular way and not only a simple accidental air bubble, the phase shift takes on a value greater than the stabilized value. This is the sign that the pump must be stopped, since this value greater than the stabilized value is obtained for a certain period. As we remember the charge cosine in set speed of the pump set, the calibration is repeated every time it is road of the pump unit and takes into account the evolutions of the pump, the electrical network and the hydraulic network (clogging of piping, sealing of the valve, etc ...). The ratio of actual load to power motor does not intervene anymore.
On a obtenu de bons résultats lorsque ladite durée prescrite est supérieure à 200 ms et est inférieure à 5 s, avec une préférence pour une durée comprise entre 200 ms et 1 s.Good results have been obtained when said duration prescribed is greater than 200 ms and less than 5 s, with a preference for a duration of between 200 ms and 1 s.
Le signal représentatif du courant absorbé est le courant passant seulement dans la phase de travail (bobinage par phase du moteur). On peut prendre ce courant à l'aide d'une chaíne de mesure, d'un transformateur de courant, ou également aux bornes d'un interrupteur de type triac, ce qui est actuellement la solution préférée.The signal representative of the absorbed current is the current passing only in the phase of work (winding by phase of the engine). We can take this current using a measuring chain, a current transformer, or also at the terminals of a switch of the type triac, which is currently the preferred solution.
Le groupe motopompe peut comprendre un capteur de niveau haut du liquide à véhiculer, relié à une entrée du microprocesseur, de manière à envoyer un signal de mise en marche du groupe motopompe et des moyens de mesure du déphasage, seulement lorsque le capteur détecte un niveau haut. Le microprocesseur reste ainsi en état de veille et n'entre en action que lorsque le groupe motopompe fonctionne.The pump set may comprise a sensor high level of the liquid to be conveyed, connected to an input of the microprocessor, of to send a signal to start the pump set and phase shift measuring means, only when the sensor detects a high level. The microprocessor thus remains in a standby state and does not enter action only when the pump set is running.
Les moyens de constatation de la stabilité du déphasage peuvent comprendre des moyens de mesure de la constance du courant. Les moyens de constatation de la stabilité du déphasage comprennent un capteur de niveau intermédiaire du liquide, détectant un niveau compris entre le niveau haut détecté par le capteur de niveau haut et un niveau bas, correspondant à la mise hors tension du moteur. Ces moyens de constatation à capteur de niveau intermédiaire sont relativement simples et très sûrs. Un mode de réalisation plus simple et moins sûr est décrit au US-5 015 151 dans lequel, les moyens de constatation de la stabilité du déphasage peuvent comprendre une minuterie qui est déclenchée par le signal du capteur de niveau, et qui, après une durée d'écoulement prescrite, décide que le déphasage est stable. Si en effet, une certaine durée d'écoulement de 4 à 5 s s'est écoulée alors que le déphasage est stable, on peut considérer que l'on n'est plus dans la phase transitoire. Les moyens de constatation fonctionnent en continu et réagissent immédiatement à toute variation instantanée du cosinus phi.Means for recognizing the stability of the phase shift may include means for measuring the constancy of the current. Means for recognizing the stability of the phase shift include an intermediate level sensor of the liquid, detecting a level between the high level detected by the high level sensor and a low level, corresponding to the power off of the engine. These means Intermediate-level sensing findings are relatively simple and very safe. A simpler embodiment and less safe is described in US-5,015,151 in which, the means for recognizing the stability of the phase shift may include a timer that is triggered by the signal from the level sensor, which, after a prescribed flow time, decides that the phase shift is stable. If indeed, a certain duration of flow of 4 to 5 s has elapsed while the phase shift is stable, we can consider that we are no longer in the transitional phase. The means of recognition operate continuously and respond immediately to any variation instantaneous phi cosine.
Aux dessins annexés donnés uniquement à titre
d'exemple :
Le groupe motopompe représenté à la figure 1 est placé
dans une fosse F. Il comprend un moteur qui entraíne une pompe 2
centrifuge, ayant une jupe 3 d'aspiration et une tubulure 4 de refoulement,
véhiculant les effluents contenus dans la fosse F à l'extérieur de celle-ci. Le
moteur 1 est alimenté en courant, par l'intermédiaire de ligne 5 d'alimentation
par le secteur S. Sur le moteur 1 est fixé un capteur 6 de niveau haut, qui est
susceptible de détecter le niveau des effluents dans la fosse F. En dessous
de ce capteur 6, est monté sur le moteur 1 un capteur 7 de niveau
intermédiaire.The pump unit shown in Figure 1 is placed
in a pit F. It includes a motor that drives a pump 2
centrifugal, having a suction skirt 3 and a delivery pipe 4,
conveying the effluents contained in the pit F on the outside thereof. The
A l'intérieur du compartiment moteur, est logé un
microprocesseur 8, relié par une ligne 9 à un circuit 10 de mesure du courant
passant dans une phase de travail du moteur 1.Inside the engine compartment, is housed a
A la figure 2, le moteur est un moteur monophasé,
qui comprend une phase principale 11 ou phase de travail et une phase
auxiliaire 12, laquelle est en série avec un condensateur 13. Le moteur 1 est
commandé par un dispositif 14 de commande. Un signal de tension pris sur
l'alimentation 5 vient par une ligne 15 à une borne du microprocesseur 8. Un
signal de référence vient par une ligne 16, de l'alimentation S, à une entrée
du microprocesseur 8. In FIG. 2, the motor is a single-phase motor,
which includes a
Le microprocesseur reçoit par une ligne 17, un signal du
capteur 6 de niveau haut. Le microprocesseur 8 mesure en continu le
déphasage entre le signal de tension appliqué par la ligne 15 et le signal de
courant appliqué par la ligne 9.The microprocessor receives, via a
Le microprocesseur 8 est relié par une ligne 18 à des
moyens 19 de mémorisation du déphasage en régime établi. Le dispositif 19
de mémorisation de la valeur stabilisée du déphasage est relié par une ligne
20 à un comparateur 21, lequel est relié, par une ligne 22, à un dispositif 23
de mémorisation de la valeur instantanée du déphasage, valeur fournie par le
microprocesseur 8, par l'intermédiaire d'une ligne 24. La comparaison dans le
comparateur 21 entre la valeur stabilisée du déphasage fournie par le
dispositif 19 et la valeur instantanée du déphasage fournie par le dispositif 23,
est envoyée à un dispositif 25 par l'intermédiaire d'une ligne 26. Ce dispositif
25 détermine si la valeur instantanée du déphasage est supérieure à la valeur
stabilisée. Si c'est le cas, il envoie par une ligne 27 à une minuterie 28, un
signal correspondant et la minuterie 28 détermine si la durée qui s'écoule
pendant que le dispositif 25 émet le signal en question, est supérieure à
200 ms. Si c'est le cas, la minuterie 28 envoie par une ligne 29, un ordre
d'arrêt du moteur, à un dispositif 30 marche/arrêt qui le transmet par une ligne
31 au dispositif 14 de commande du moteur. Le microprocesseur 8 est relié
au dispositif 30 de marche/arrêt, par une ligne 32 permettant de mettre le
moteur 1 sous tension.The
Tout l'agencement 8 à 30 est constitué de préférence
sous la forme d'un logiciel.The
Le capteur 7 de niveau intermédiaire est relié au
microprocesseur 8, par une ligne 33.The intermediate level sensor 7 is connected to the
Le groupe motopompe fonctionne de la manière suivante.The pump set works as follows.
Lorsque le niveau de l'eau dans la fosse 1 atteint le niveau
haut détecté par le capteur 6, le capteur 6 envoie par la ligne 17 un signal au
microprocesseur 8, lequel envoie par la ligne 32, un signal au dispositif 30 de
marche/arrêt. Le dispositif 30 donne l'ordre par la ligne 31 au dispositif 14 de
commande, de mettre le moteur 1 en route. La pompe 2 fonctionne. Le
niveau de l'eau s'abaisse au niveau du capteur 7 intermédiaire. Celui-ci
envoie par la ligne 33 un signal au microprocesseur 8 de constatation, du
déphasage entre la tension et le courant. Le microprocesseur 8 mesure ou
constate alors le déphasage entre la tension et le courant et envoie la valeur
stabilisée de ce déphasage au dispositif 19 de mémorisation par la ligne 18.
Alors que le groupe motopompe continue à fonctionner et que l'eau continue
à s'abaisser dans la fosse F, le microprocesseur 8 envoie en permanence par
la ligne 24, au dispositif 23, la valeur instantanée du déphasage entre le
courant et la tension fournis par les lignes 9 et 15. Lorsque ce déphasage
atteint une valeur supérieure à la valeur stabilisée, le comparateur 21 qui
compare les valeurs que lui fournit le dispositif 19 et le dispositif 23, envoie
par la ligne 26 un signal au dispositif 25. Le dispositif 25 constate si le
déphasage est supérieur à une valeur donnée d'un montant déterminé. Si
c'est le cas, il envoie un signal par la ligne 27 à la minuterie 28, laquelle
détermine si elle reçoit ce signal pendant une durée prescrite. Si c'est le cas,
la minuterie 28 donne l'ordre par la ligne 29 au dispositif 30 de marche/arrêt,
d'envoyer un signal 31 au dispositif 14 de commande d'arrêt du moteur 1.When the level of water in
Suivant un autre mode de réalisation, le capteur 7 de
niveau intermédiaire est remplacé par une minuterie 7 qui est déclenchée par
le signal du capteur 6 de niveau haut et qui, après une durée d'écoulement
prescrite, décide que le déphasage entre le courant fourni par la ligne 9 et la
tension fournie par la ligne 15 est stableAccording to another embodiment, the sensor 7 of
intermediate level is replaced by a timer 7 which is triggered by
the signal of the
Suivant un autre mode de réalisation, les moyens de
constatation de la stabilité du déphasage comprennent des moyens dans le
microprocesseur 8 de mesure de la constance du courant fourni par la ligne 9.According to another embodiment, the means of
recognition of the stability of the phase shift comprise means in the
Claims (3)
- Motor-driven pump set comprising a pump (2) driven by an alternating current electric motor (1), having at least one working phase (11) (winding for each phase of the motor) and an integrated microprocessor (8) to one of the inputs of which is applied the mains power supply voltage and to another input of which is sent a signal representative of the current absorbed in the working phase (11) of the motor (1), the microprocessor (8) comprising means (8) designed to measure the phase difference between the voltage and the current, means (7) of continuously monitoring the stability of the phase difference, after it is stabilized at a constant value, means (19) of memorizing the stabilized constant value of the phase difference and means (21 to 28) of powering down the motor (1), when, after the phase difference is stabilized, the phase difference assumes, for a defined duration, a value greater than the stabilized value and the signal representative of the current absorbed is the current passing only through the working phase (11), characterized in that the means of monitoring the stability of the phase difference comprise an intermediate liquid level sensor (7), detecting a level between the high level detected by the high level sensor (6) and a low level corresponding to powering down of the motor (1).
- Motor-driven pump set according to Claim 1, characterized in that the motor-driven pump set comprises a sensor (6) detecting a high level of the liquid to be conveyed, linked to an input of the microprocessor (8), so as to send a signal to switch on the motor-driven pump set and means (8) of measuring the phase difference, only when the sensor (6) detects a high level.
- Motor-driven pump set according to one of the preceding claims, characterized in that the means of monitoring the stability of the phase difference comprise means (8) of measuring the constancy of the current.
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