ES2246005T3

ES2246005T3 - GRUPO MOTOBOMBA CUYO PARO IS EFFECTED BY ANALYSIS OF THE CURRENT.

Info

Publication number: ES2246005T3
Application number: ES02290925T
Authority: ES
Inventors: Pascal Vinzio; Louis Symoens; Jacques Berthon
Original assignee: KSB SAS
Current assignee: KSB SAS
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: FR2824600A1; ATE299243T1; FR2824600B1; DE60204923D1; DK1256723T3; EP1256723B1; EP1256723A1; PT1256723E; DE60204923T2

Abstract

The motor pump includes a high liquid level sensor (6) connected to an input of a microprocessor (8) and out of phase measuring system for measuring so as to send a start signal to the motor or pump only when the sensors detects a high liquid level. An out of phase stability monitoring unit includes a system for measuring the current level and includes an intermediate liquid level sensor (7) which detects a level between high and low corresponding to motor voltage cutoff. The immersed motor/pump unit includes a pump (2) and AC motor (1) having at least a working phase and a microprocessor integrated in one of the inputs to which a supply voltage is applied and to another input from which is sent a signal representing the current absorbed in the motor phase. The microprocessor includes a system for measuring the phase difference between voltage and current. The microprocessor includes: (a) A system for continuous monitoring of the phase difference stability after it has settled at a constant value; (b) Memory for storing out of phase values, and; (c) Supply voltage cutoff switches which interrupt the supply voltage to the motor when, after out of phase is stabilized, the out of phase value, during a set time period, reaches a value greater than the stabilized value and the signal representing the absorbed current is the current passing only through the working phase.

Description

Grupo motobomba cuyo paro se efectúa por análisis de la corriente.Motor pump group whose unemployment is carried out by analysis of the current.

La presente invención se refiere a los grupos motobombas y se aplica muy particularmente a los grupos motobombas sumergidos, destinados en particular a extraer unos efluentes y muy particularmente a unas bombas de pequeña potencia, inferior a 4 kW cuyo acoplamiento del bobinado motor está en estrella (bobinado por fase del motor).The present invention relates to groups motor pumps and applies very particularly to motor pump groups submerged, intended in particular to extract effluents and very particularly to small power pumps, less than 4 kW whose coupling of the motor winding is in star (winding by motor phase).

En el documento US-A 5 015 531, se describe un grupo motobomba destinado a bombear petróleo. Se trata de un grupo motobomba de gran potencia cuyo acoplamiento del bobinado motor está necesariamente en triángulo, teniendo en cuenta la potencia del motor, y como subraya la indicación, desde la línea 10 de la primera columna, de la utilización de arrancadores suaves que se aplican para unas bombas de gran potencia. El grupo motobomba comprende unos medios de medición de un parámetro que puede ser el defasaje entre la tensión y la corriente, aunque en el ejemplo concreto de realización el parámetro sea solamente la corriente. Se mide la corriente, eventualmente el coseno de fi cada 25 s en el ejemplo de realización. Se preconiza efectuar este muestreo cada cuarto de segundo en 15 min. La señal representativa de la corriente absorbida es la corriente que pasa en las fases de alimentación y no directamente en la fase de trabajo. La presente invención no prevé un motor de este tipo de gran potencia con acoplamiento del bobinado motor en triángulo como se describe también en el documento US-4 473 338.In document US-A 5 015 531, a motor pump group intended to pump oil is described. Be It is a large motor pump group whose coupling motor winding is necessarily in triangle, taking into account engine power, and as the indication underlines, from the line 10 of the first column, of the use of soft starters which are applied for high power pumps. The group motor pump comprises means for measuring a parameter that it may be the offset between the voltage and the current, although in the concrete example of embodiment the parameter is only the stream. The current is measured, eventually the cosine of fi 25 s in the exemplary embodiment. It is recommended to do this sampling every quarter of a second in 15 min. The representative signal of the absorbed current is the current that passes in the phases of feeding and not directly in the work phase. The present invention does not provide such an engine of great power with triangle motor winding coupling as described also in document US-4 473 338.

Un grupo motobomba de pequeña potencia comprende una bomba arrastrada por un motor eléctrico de corriente alterna, que tiene por lo menos una fase de trabajo. El motor puede ser en particular un motor monofásico o un motor trifásico. El grupo motobomba está destinado a ser colocado en una fosa o en una cuba y a ser puesto en marcha, cuando es necesario, para vaciar la fosa. Cuando la fosa está casi vacía, es conocido prever un captador de nivel bajo, en particular integrado en el grupo motobomba, que da la orden de parar el motor y por tanto la bomba, a fin de que ésta no funcione en vacío. El flotador que está situado a un nivel muy bajo en la fosa se ensucia mucho. Aunque esté dispuesto tan bajo como sea posible, subsisten necesariamente efluentes en la parte baja de la fosa, que provocan problemas de colmatado y de olor. Además, la regulación y la instalación en el captador de nivel bajo de este tipo, son complicadas y el mantenimiento es fastidioso.A small power motor pump group comprises a pump driven by an electric motor of alternating current, which has at least one phase of work. The engine can be in Particularly a single-phase motor or a three-phase motor. The group motor pump is intended to be placed in a pit or in a tank and to be launched, when necessary, to empty the pit. When the pit is almost empty, it is known to provide a sensor for low level, particularly integrated in the motor pump group, which gives the order to stop the engine and therefore the pump, so that it Do not run empty. The float that is located at a very level low in the pit gets dirty. Even if you are willing so low as possible, effluents necessarily remain in the part low of the pit, which cause clogging and odor problems. In addition, regulation and installation in the low level sensor of this type, they are complicated and maintenance is annoying.

Se ha propuesto ya parar el grupo motobomba por el análisis del comportamiento del motor midiendo el defasaje entre la tensión y la corriente. En el instante en que la bomba empieza a aspirar aire, el coseno de fi varia. Desde que este coseno alcanza un valor prescrito, la bomba es parada. Esta manera de proceder es sensible a las variaciones de la tensión de alimentación, impone una gran diferencia de la potencia absorbida por la bomba en carga y en vacío y provoca riesgos de perturbaciones de la interpretación de la medición si los parámetros del grupo motobomba evolucionan.It has already been proposed to stop the motor pump group for the analysis of motor behavior by measuring the offset between The voltage and the current. The moment the pump starts to suck air, the cosine of fi varies. Since this cosine reaches a prescribed value, the pump is stopped. This way of proceeding is sensitive to variations in the supply voltage, imposes a large difference in the power absorbed by the pump in charge and in empty and causes risks of disturbances of the interpretation of the measurement if the motor pump parameters evolve.

La invención evita estos inconvenientes con un grupo motobomba, que se dispensa de un captador de nivel bajo y que elimina de golpe todas las dificultades de instalación, de mantenimiento, de olor y de colmatado del fondo de la cuba, y que permite vaciar verdaderamente completamente la cuba, sin tener en cambio el riesgo de que la bomba no sea ya alimentada y trabaje en vacío, siendo al mismo tiempo poco sensible a las variaciones de la tensión de alimentación y a las perturbaciones de la medición si los parámetros del grupo motobomba se modifican y sin imponer diferencia de la potencia absorbida por la bomba en carga y en vacío. Se busca obtener un paro inmediato, y no solamente una regulación a término, si hay peligro de recebado.The invention avoids these inconveniences with a motor pump group, which is dispensed from a low level sensor and which suddenly eliminates all installation difficulties, from maintenance, odor and clogging of the bottom of the tank, and that It allows to completely empty the tank completely, without having I change the risk that the pump is not already fed and works in empty, being at the same time little sensitive to variations in the supply voltage and measurement disturbances if the motor pump parameters are modified and not imposed difference of the power absorbed by the pump in charge and in empty. It seeks to obtain an immediate stop, and not just one term regulation, if there is a danger of prescription.

La invención tiene por tanto por objeto un grupo motobomba que comprende una bomba arrastrada por un motor eléctrico de corriente alterna que tiene por lo menos una fase de trabajo, y un microprocesador integrado en una de las entradas del cual está aplicada la tensión de la red de alimentación, y a otra entrada del cual es enviada una señal representativa de la corriente absorbida en la fase de trabajo del motor. Según la invención, el microprocesador comprende unos medios destinados a medir el defasaje entre la tensión y la corriente, unos medios de constatación en continuo de la estabilidad del defasaje después de que se haya estabilizado a un valor constante, unos medios de memorización del valor estabilizado constante del defasaje, y unos medios de desconexión del motor, cuando, después de que el defasaje se ha estabilizado, el defasaje toma, por una duración prescrita, un valor superior al valor estabilizado.The object of the invention is therefore a group motor pump comprising a pump driven by an electric motor of alternating current that has at least one phase of work, and a microprocessor integrated into one of the inputs of which it is applied the power supply voltage, and to another input of the which is sent a signal representative of the absorbed current in the work phase of the engine. According to the invention, the microprocessor comprises means intended to measure the offset between voltage and current, means of continuous verification of the stability of defassage after that has stabilized at a constant value, means of memorization of the constant stabilized value of the offset, and about engine disconnection means, when, after the offset it has stabilized, the degassing takes, for a prescribed duration, a value higher than the stabilized value.

Se determina que el nivel más bajo, es decir que la fosa está completamente vacía, es alcanzado, analizando de una manera particular el comportamiento eléctrico del motor del grupo motobomba. Después de una fase transitoria, cuando tiene lugar el arranque de la bomba, en la cual el defasaje entre la tensión y la corriente puede variar mucho, este defasaje es constante cuando la bomba alcanza un régimen establecido. Pero cuando la bomba del grupo empieza a aspirar aire, de una manera regular y no solamente una simple burbuja de aire accidental, el defasaje toma un valor superior al valor estabilizado. Es el signo de que es preciso parar la bomba, en la medida en que este valor superior al valor estabilizado se obtiene durante una cierta duración. Como se ha memorizado el coseno de carga en régimen establecido del grupo motobomba, el calibrado se hace de nuevo a cada puesta en marcha del grupo motobomba y toma en cuenta las evoluciones de la bomba, de la red eléctrica y de la red hidráulica (colmatado de tuberías, estanqueidad de la válvula, etcétera ...). La relación entre la carga real y la potencia del motor no interviene ya.It is determined that the lowest level, that is to say the pit is completely empty, it is reached, analyzing in a particular way the electrical behavior of the group motor motor pump After a transitional phase, when the start of the pump, in which the offset between the voltage and the current can vary a lot, this offset is constant when the Pump reaches an established regime. But when the bomb of group begins to suck air, on a regular basis and not only a simple accidental air bubble, the degassing takes a value higher than the stabilized value. It is the sign that it is necessary to stop the pump, to the extent that this value exceeds the value Stabilized is obtained for a certain duration. How has it memorized the cosine of load in established regime of the group motor pump, the calibration is done again at each start-up of the motor pump group and takes into account the evolution of the pump, of the electrical network and of the hydraulic network (pipe filling, valve tightness, etc.). The relationship between Actual load and engine power no longer intervenes.

Se han obtenido buenos resultados cuando dicha duración prescrita es superior a 200 ms y es inferior a 5 s, con una preferencia para una duración comprendida entre 200 ms y 1 s.Good results have been obtained when said prescribed duration is greater than 200 ms and is less than 5 s, with a preference for a duration between 200 ms and 1 s.

La señal representativa de la corriente absorbida es la corriente que pasa solamente en la fase de trabajo (bobinado por fase del motor). Se puede tomar esta corriente con la ayuda de una cadena de medición, de un transformador de corriente, o también en los bornes de un interruptor de tipo triac, lo que es actualmente la solución preferida.The representative signal of the absorbed current it is the current that passes only in the work phase (winding per motor phase). You can take this current with the help of a measuring chain, a current transformer, or also on the terminals of a triac type switch, which is currently the preferred solution.

El grupo motobomba puede comprender un captador de nivel alto del líquido a conducir, conectado a una entrada del microprocesador, de manera que envíe una señal de puesta en marcha del grupo motobomba y de los medios de medición del defasaje, solamente cuando el captador detecta un nivel alto. El microprocesador queda así en estado de vigilia y sólo entra en acción cuando el grupo motobomba funciona.The motor pump group may comprise a sensor high level of the liquid to be conducted, connected to an inlet of the microprocessor, so that it sends a start-up signal of the motor pump group and the means of measurement of the degassing, only when the sensor detects a high level. He microprocessor is thus in a waking state and only enters action when the motor pump group works.

Los medios de constatación de la estabilidad del defasaje pueden comprender unos medios de medición de la constancia de la corriente. Los medios de constatación de la estabilidad del defasaje comprenden un captador de nivel intermedio del líquido, que detecta un nivel comprendido entre el nivel alto detectado por el captador de nivel alto y un nivel bajo, que corresponde a la desconexión del motor. Estos medios de constatación con captador de nivel intermedio son relativamente simples y muy seguros. Otro modo de realización más simple y menos seguro se describe en el documento US-5015151 en el cual, los medios de constatación de la estabilidad del defasaje pueden comprender un mecanismo de relojería que se dispara por la señal del captador de nivel, y que, después de una duración de flujo prescrita, decide que el defasaje es estable. Si, en efecto, una cierta duración de flujo de 4 a 5 s a transcurrido mientras que el defasaje es estable, se puede considerar que no se está ya en la fase transitoria. Los medios de constatación funcionan en continuo y reaccionan inmediatamente a cualquier variación instantánea del coseno de fi.The means of verifying the stability of the offset may include a means of measuring constancy of the current. The means of verifying the stability of the degassing comprise an intermediate level sensor of the liquid, which detects a level between the high level detected by the high level and a low level sensor, which corresponds to the engine shutdown These means of verification with sensor Intermediate level are relatively simple and very safe. Another way of simpler and less secure realization is described in the US-5015151 in which, the means of verification of the stability of defassage may comprise a clockwork mechanism that is triggered by the sensor signal level, and that, after a prescribed flow duration, decides that the clearance is stable. Yes, indeed, a certain duration of flow of 4 to 5 s to elapsed while the offset is stable, it can be considered that it is not already in the phase transient The means of verification work continuously and react immediately to any instantaneous variation of the cosine of fi

En los planos anexos, dados únicamente a título de ejemplo:In the attached plans, given only by title example:

la figura 1 es una vista esquemática en sección de un grupo motobomba montado en una fosa, yFigure 1 is a schematic sectional view. of a motor pump group mounted in a pit, and

la figura 2 es un esquema del circuito eléctrico del grupo motobomba.Figure 2 is a schematic of the electrical circuit of the motor pump group.

El grupo motobomba representado en la figura 1 está dispuesto en una fosa F. El mismo comprende un motor que arrastra una bomba 2 centrífuga, que tiene una faldilla 3 de aspiración y una tubería 4 de impulsión que conduce los efluentes contenidos en la fosa F al exterior de ésta. El motor 1 es alimentado con corriente, por medio de la línea 5 de alimentación por la red S. Sobre el motor 1 está fijado un captador 6 de nivel alto, que es susceptible de detectar el nivel de los efluentes en la fosa F. Por debajo de este captador 6, está montado sobre el motor 1 un captador 7 de nivel intermedio.The motor pump group shown in figure 1 it is arranged in a pit F. It comprises an engine that drag a centrifugal pump 2, which has a skirt 3 of suction and a discharge pipe 4 that conducts the effluents contained in the F pit outside it. Engine 1 is powered by current, via power line 5 by the S network. A level sensor 6 is fixed on the motor 1 high, which is capable of detecting the level of effluents in the pit F. Under this sensor 6, it is mounted on the engine 1 an intermediate level sensor 7.

En el interior del compartimiento motor, está alojado un microprocesador 8, conectado por una línea 9 a un circuito 10 de medición de la corriente que pasa por la fase de trabajo del motor 1.Inside the engine compartment, it is housed a microprocessor 8, connected by a line 9 to a circuit 10 for measuring the current passing through the phase of engine work 1.

En la figura 2, el motor es un motor monofásico, que comprende una fase principal 11 o fase de trabajo y una fase auxiliar 12, la cual está en serie con un condensador 13. El motor 1 es mandado por un dispositivo 14 de mando. Una señal de tensión tomada sobre la alimentación 5 llega por una línea 15 a un borne del microprocesador 8. Una señal de referencia llega por una línea 16, de la alimentación S, a una entrada del microprocesador 8.In figure 2, the motor is a single phase motor, comprising a main phase 11 or work phase and a phase auxiliary 12, which is in series with a condenser 13. The motor 1 is sent by a control device 14. A voltage signal taken on feed 5 arrives on a line 15 to a terminal of the microprocessor 8. A reference signal arrives on a line 16, of the power supply S, to an input of the microprocessor 8.

El microprocesador recibe por una línea 17, una señal del captador 6 de nivel alto. El microprocesador 8 mide en continuo el defasaje entre la señal de tensión aplicada por la línea 15 y la señal de corriente aplicada por la línea 9.The microprocessor receives on line 17, a high level sensor signal 6. Microprocessor 8 measures in the phase offset between the voltage signal applied by the line 15 and the current signal applied by line 9.

El microprocesador 8 está conectado por una línea 18 a unos medios 19 de memorización del defasaje en régimen establecido. El dispositivo 19 de memorización del valor estabilizado del defasaje está conectado por una línea 20 a un comparador 21, el cual está conectado, por una línea 22, a un dispositivo 23 de memorización del valor instantáneo del defasaje, valor proporcionado por el microprocesador 8, por medio de una línea 24. La comparación en el comparador 21 entre el valor estabilizado del defasaje proporcionado por el dispositivo 19 y el valor instantáneo del defasaje proporcionado por el dispositivo 23, es enviada a un dispositivo 25 por medio de una línea 26. Este dispositivo 25 determina si el valor instantáneo del defasaje es superior al valor estabilizado. Si es este el caso, envía por una línea 27 a un dispositivo de relojería 28, una señal correspondiente y el aparato de relojería 28 determina si la duración que transcurre mientras el dispositivo 25 emite la señal en cuestión, es superior a 200 ms. Si es este el caso, el dispositivo de relojería 28 envía por una línea 29, una orden de paro del motor, a un dispositivo 30 marcha/paro que la transmite por una línea 31 al dispositivo 14 de mando del motor. El microprocesador 8 está conectado al dispositivo 30 de marcha/paro, por una línea 32 que permite poner al motor 1 bajo tensión.The microprocessor 8 is connected by a line 18 to 19 means of memorization of the degassing in regime settled down. The value storage device 19 stabilized degassing is connected by a line 20 to a comparator 21, which is connected, by a line 22, to a device 23 for memorizing the instantaneous degassing value, value provided by microprocessor 8, by means of a line 24. The comparison in comparator 21 between the value stabilization of the offset provided by device 19 and the instantaneous value of the offset provided by device 23, is sent to a device 25 via a line 26. This device 25 determines if the instantaneous value of the offset is higher than the stabilized value. If this is the case, send by a line 27 to a watchmaker device 28, a signal corresponding and the clock apparatus 28 determines whether the duration that elapses while the device 25 emits the signal in issue, is greater than 200 ms. If this is the case, the device of watchmaking 28 sends by a line 29, a stop order of the engine, to a start / stop device 30 that transmits it by a line 31 to engine control device 14. The microprocessor 8 is connected to the start / stop device 30, by a line 32 which allows to put the motor 1 under tension.

Toda la disposición 8 a 30 está constituida preferentemente en forma de una lógica.All provision 8 to 30 is constituted preferably in the form of a logic.

El captador 7 de nivel intermedio está conectado al microprocesador 8, por una línea 33.The intermediate level sensor 7 is connected to microprocessor 8, on line 33.

El grupo motobomba funciona de la manera siguiente.The motor pump group works the way next.

Cuando el nivel del agua en la fosa 1 alcanza el nivel alto detectado por el captador 6, el captador 6 envía por la línea 17 una señal al microprocesador 8, el cual envía por la línea 32, una señal al dispositivo 30 de marcha/paro. El dispositivo 30 da la orden por la línea 31 al dispositivo 14 de mando, de poner el motor 1 en marcha. La bomba 2 funciona. El nivel del agua baja al nivel del captador 7 intermedio. Este envía, por la línea 33, una señal al microprocesador 8 de constatación del defasaje entre la tensión y la corriente. El microprocesador 8 mide o constata entonces el defasaje entre la tensión y la corriente y envía el valor estabilizado de este defasaje al dispositivo 19 de memorización por la línea 18. Mientras el grupo motobomba continua funcionando y el agua continua bajando en la fosa F, el microprocesador 8 envía de forma permanente por la línea 24, al dispositivo 23, el valor instantáneo del defasaje entre la corriente y la tensión proporcionados por las líneas 9 y 15. Cuando este defasaje alcanza un valor superior al valor estabilizado, el comparador 21 que compara los valores que le proporciona el dispositivo 19 y el dispositivo 23, envía por la línea 26 una señal al dispositivo 25. El dispositivo 25 constata si el defasaje es superior a un valor dado de un montante determinado. Si es este el caso, envía una señal por la línea 27 al dispositivo de relojería 28, el cual determina si recibe esta señal por una duración prescrita. Si es este el caso, el dispositivo de relojería 28 da la orden, por la línea 29, al dispositivo 30 de marcha/paro, de enviar una señal 31 al dispositivo 14 de mando de paro del motor 1.When the water level in pit 1 reaches the high level detected by the sensor 6, the sensor 6 sends by the line 17 a signal to microprocessor 8, which sends over the line 32, a signal to the start / stop device 30. Device 30 gives the order on line 31 to the command device 14, to place the 1 engine running. Pump 2 works. Water level drops to intermediate sensor level 7. This sends, on line 33, a signal to the microprocessor 8 to determine the phase clearance between the voltage and current. Microprocessor 8 measures or verifies then the offset between the voltage and the current and sends the stabilized value of this offset to device 19 of memorization on line 18. While the motor pump group continues running and the water continues to go down in pit F, the microprocessor 8 sends permanently on line 24, to device 23, the instantaneous value of the offset between the current and voltage provided by lines 9 and 15. When this offset reaches a value higher than the stabilized value, the comparator 21 that compares the values provided by the device 19 and device 23, send a signal via line 26 to device 25. Device 25 checks if the offset is greater than a given value of a given amount. If this is the case, send a signal on line 27 to the watchmaker 28, which determines whether it receives this signal for a duration prescribed. If this is the case, the watchmaker 28 gives the order, on line 29, to start / stop device 30, to send a signal 31 to the engine stop control device 14.

Según otro modo de realización, el captador 7 de nivel intermedio está reemplazado por un dispositivo de relojería 7 que es disparado por la señal del captador 6 de nivel alto y que, después de una duración de flujo prescrita, decide que el defasaje entre la corriente proporcionada por la línea 9 y la tensión proporcionada por la línea 15 es estable.According to another embodiment, the sensor 7 of intermediate level is replaced by a watchmaker device 7 which is triggered by the high level sensor 6 signal and that, after a prescribed flow duration, decide that the offset between the current provided by line 9 and the voltage provided by line 15 is stable.

Según otro modo de realización, los medios de constatación de la estabilidad del defasaje comprenden unos medios en el microprocesador 8 de medición de la constancia de la corriente proporcionada por la línea 9.According to another embodiment, the means of verification of the stability of the degassing comprises means in the microprocessor 8 for measuring the constancy of the current provided by line 9.

Claims

1. Motor pump group comprising a pump (2) driven by an alternating current electric motor (1), which has at least one working phase (11) (motor phase winding) and a microprocessor (8) integrated in one of the inputs of which the power supply voltage is applied and another input of which a signal representative of the current absorbed in the working phase (11) of the motor (1) is sent, the microprocessor (8) comprising about means (8) intended to measure the offset between the voltage and the current, means (7) for continuous verification of the stability of the offset, after it has stabilized at a constant value, means (19) for memorizing the constant stabilized value of the offset and means (21 to 28) of motor shutdown (1), when, after the offset has stabilized, the offset takes, for a prescribed duration, a value greater than the stabilized value and the signal representative of the absorbed current is the current that passes only through the working phase (11), characterized in that the means for determining the stability of the degassing comprise a sensor (7) of intermediate level of the liquid, which detects a level between the detected high level by the high level sensor (6) and a low level corresponding to the motor shutdown (1).

2. Motor pump group according to claim 1, characterized in that the motor pump group comprises a high level sensor (6) of the liquid to be driven, connected to an inlet of the microprocessor (8), so as to send a start-up signal of the group motor pump and means (8) for measuring the degassing, only when the sensor (6) detects a high level.

3. Motor pump group according to one of the preceding claims, characterized in that the means for determining the stability of the defassage comprise means (8) for measuring the constancy of the current.