ES2709650T3 - Procedimiento y sistema de control de un equipo multibomba - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de control de un equipo (1) multibomba destinado a bombear un fluido, constando dicho equipo de n células de bombeo (Ci) conectadas en paralelo, con n superior o igual a 2, y comprendiendo cada una una entrada, una salida y una bomba (Pi) conectada entre la entrada y la salida, al menos un punto (A) de unión de entrada conectado a cada entrada de las células de bombeo y al menos un punto (B) de unión de salida conectado a cada salida de las células de bombeo, siendo dicho equipo controlado a partir de una instrucción diferencial de presión (dPsp) entre dicho punto de unión de entrada y dicho punto de unión de salida, estando dicho procedimiento caracterizado porque consiste en: - Determinar, por estimación, un diferencial de presión estimado (dPpumpi) generado por cada célula de bombeo (Ci) entre su entrada y su salida, teniendo en cuenta un valor de corrección (HEGi) representativo de las pérdidas de carga en la célula de bombeo, - Determinar por estimación un diferencial de presión (dPSys) del equipo multibomba a partir de los diferenciales de presión estimados para cada célula de bombeo, - Comparar dicho diferencial de presión (dPSys) estimado del equipo multibomba con dicho diferencial de presión (dPsp) de instrucción para controlar una velocidad de referencia (Wref) a inyectar en un bucle de control del equipo multibomba.

Description

DESCRIPCION
Procedimiento y sistema de control de un equipo multibomba
Campo tecnico de la invencion
La presente invencion se refiere a un procedimiento y a un sistema de control de un equipo multibomba.
Estado de la tecnica
Un equipo multibomba consta al menos de dos bombas, siendo cada bomba controlada por un variador de velocidad para proporcionar un caudal o una presion determinados. En equipos multibomba, las bombas estan conectadas en paralelo al mismo conducto de entrada y sus salidas se encuentran en un conducto de salida comun. Para una instruccion global, las bombas de los equipos son controladas de manera independiente. La velocidad requerida en cada bomba y el numero de bombas activadas son una funcion de la referencia global de ajuste y posiblemente de diversos parametros o restricciones de entrada, tales como, por ejemplo, las restricciones de ahorro de energfa electrica. De este modo, se entiende que, para una misma instruccion global, el numero de bombas activadas y la velocidad requerida para cada bomba pueden variar.
Las solicitudes de patente referenciadas EP0735273A1, los documentos WO2015/105832A1 y EP2743507A1 describen soluciones de control de un equipo multibomba.
En ciertas aplicaciones como el control de instalacion de calefaccion/ventilacion/climatizacion (HVAC), es ventajoso controlar la diferencia de presion entre la entrada y la salida del equipo multibomba empleado en funcion del caudal requerido. Para ello, lo mas sencillo es emplear sensores de presion y caudal.
No obstante, por diferentes razones, en particular, de coste, de mantenimiento, de facilidad de instalacion, es interesante prescindir de los sensores de presion y de caudal y proponer soluciones de control para un equipo multibomba sin sensores (soluciones llamadas "sensorless").
Las soluciones sin sensores se basan generalmente en el control de la altura manometrica. En estas soluciones sin sensores, incluso con una instruccion global constante y bombas todas identicas, se produce, no obstante, discontinuidades en el caudal. Las razones de estas discontinuidades son diversas:
- Una primera razon esta relacionada con el numero variable de bombas que el equipo puede activar para una misma instruccion. Dicho de otro modo, para una misma instruccion, el equipo podra optar por activar mas o menos bombas, accionar ciertas y detener otras durante el procedimiento de bombeo.
- Una segunda razon esta relacionada con los desequilibrios entre las bombas del equipo. Dos bombas identicas, con una misma instruccion, no necesariamente produciran el mismo caudal de salida.
El objeto de la invencion es, por lo tanto, proponer un procedimiento de control de un equipo multibomba, que pueden resolver los inconvenientes de la tecnica anterior, eliminando los problemas de desequilibrio entre las bombas y la estrategia de control individual de las bombas del equipo.
Descripcion de la invencion
Este objeto se logra mediante un procedimiento de control de un equipo multibomba destinado a bombear un fluido, constando dicho equipo de n celulas de bombeo conectadas en paralelo, con n superior o igual a 2, y comprendiendo cada una una entrada, una salida y una bomba conectada entre la entrada y la salida, al menos un punto de union de entrada conectado a cada entrada de las celulas de bombeo y al menos un punto de union de salida conectado a cada salida de las celulas de bombeo, siendo dicho equipo controlado a partir de una instruccion diferencial de presion entre dicho punto de union de entrada y dicho punto de union de salida, consistiendo dicho procedimiento en:
- Determinar por estimacion un diferencial de presion estimado generado por cada celula de bombeo entre su entrada y su salida teniendo en cuenta un valor de correccion, por ejemplo, cuadratico, representativo de las perdidas de carga en la celula de bombeo,
- Determinar por estimacion un diferencial de presion del equipo multibomba a partir de los diferenciales de presion estimados para cada celula de bombeo,
- Comparar dicho diferencial de presion estimado del equipo multibomba con dicho diferencial de presion de instruccion para controlar una velocidad de referencia a inyectar en un bucle de control del equipo multibomba. Segun una particularidad, para cada celula de bombeo, consta de una etapa de determinacion del caudal estimado de la bomba a partir de una potencia mecanica estimada de la bomba y de una curva de bomba de tipo PQ a una velocidad estimada de la bomba.
Segun otra particularidad, el procedimiento consta de, para cada celula de bombeo, una etapa de determinacion de una altura manometrica estimada a partir del caudal estimado y de una curva de bomba de tipo HQ a una velocidad estimada de la bomba.
Segun otra particularidad, para cada celula de bombeo, el diferencial de presion estimado de la celula de bombeo se determina a partir de la altura manometrica estimada y dicho valor de correccion.
Segun un modo de realizacion particular, el procedimiento consta de una etapa de correccion del diferencial de presion de instruccion con ayuda de un coeficiente de compensacion cuadratico.
Segun un primer modo de realizacion, el procedimiento consta de una etapa inicial de aprendizaje implementada para determinar el valor de correccion cuadratica, representativo de las perdidas de carga en la celula de bombeo, consistiendo dicha etapa inicial de aprendizaje en:
- Accionar cada bomba del equipo de manera individual a un caudal de instruccion individual determinado, - Accionar al menos de dos en dos, bombas del equipo a un caudal de instruccion total identico a dicho caudal de instruccion individual,
- Determinar un coeficiente de compensacion de las perdidas de carga para cada celula de bombeo,
- Determinar el valor de correccion a partir del coeficiente de compensacion de las perdidas de carga.
Segun un segundo modo de realizacion, el valor de correccion cuadratica se determina teoricamente a partir de la altura manometrica equivalente a las perdidas de carga de la celula de bombeo del equipo a un caudal dado.
La invencion tambien se refiere a un sistema de control de un equipo multibomba destinado a bombear un fluido, constando dicho equipo de n celulas de bombeo conectadas en paralelo, con n superior o igual a 2, y comprendiendo cada una una entrada, una salida y una bomba conectada entre la entrada y la salida, al menos un punto de union de entrada conectado a cada entrada de las celulas de bombeo y un punto de union de salida conectado a cada salida de las celulas de bombeo, siendo dicho equipo controlado a partir de una instruccion diferencial de presion entre dicho punto de union de entrada y dicho punto de union de salida, constando dicho sistema de:
- Un modulo de determinacion, por estimacion, de un diferencial de presion estimado generado por cada celula de bombeo entre su entrada y su salida, teniendo en cuenta un valor de correccion representativo de las perdidas de carga en la celula de bombeo,
- Un modulo de determinacion de un diferencial de presion del equipo multibomba a partir de los diferenciales de presion estimados para cada celula de bombeo,
- Un modulo de comparacion de dicho diferencial de presion estimado del equipo multibomba con dicho diferencial de presion de instruccion para controlar una velocidad de referencia a inyectar en un bucle de control del equipo multibomba.
Segun una particularidad, para cada celula de bombeo, el sistema consta de un bloque de estimacion del caudal estimado de la bomba a partir de una potencia mecanica estimada de la bomba y de una curva de bomba de tipo PQ a una velocidad estimada de la bomba.
Segun otra particularidad, el sistema consta de, para cada celula de bombeo, un bloque de estimacion de una altura manometrica estimada a partir del caudal estimado y de una curva de bomba de tipo HQ a una velocidad estimada de la bomba.
Segun otra particularidad, para cada celula de bombeo, el sistema consta de un bloque de estimacion del diferencial de presion estimado de la celula de bombeo que se determina a partir de la altura manometrica estimada y dicho valor de correccion.
Segun un modo de realizacion particular, el sistema consta de un bloque de correccion del diferencial de presion de instruccion con ayuda de un coeficiente de compensacion cuadratico.
Segun un primer modo de realizacion, el sistema consta de un modulo de aprendizaje ejecutado para determinar el valor de correccion, constando dicho modulo de:
- Un modulo de control de cada bomba del equipo de manera individual a un caudal de instruccion individual determinado,
- Un modulo de control al menos de dos en dos, bombas del equipo a un caudal de instruccion total identico a dicho caudal de instruccion individual,
- Un modulo de determinacion de un coeficiente de compensacion de las perdidas de carga para cada celula de bombeo,
- Un modulo de determinacion del valor de correccion a partir del coeficiente de compensacion de las perdidas de carga.
Segun un segundo modo de realizacion, el sistema consta de un modulo de determinacion del valor de correccion a partir de la altura manometrica equivalente a las perdidas de carga de la celula de bombeo del equipo a un caudal dado.
Breve descripcion de las figuras
Otras caractensticas y ventajas se mostraran en la descripcion detallada que sigue hecha con respecto a los dibujos adjuntos en los que:
- La figura 1 representa de manera esquematica la arquitectura de un equipo multibomba.
- La figura 2 representa la arquitectura de control de un equipo multibomba.
- Las figuras 3A a 3C representan tres curvas de bomba de tipo Altura Manometrica-Caudal aplicadas para el control de una bomba e ilustran un modo de control de la altura manometrica que es respectivamente de tipo constante, proporcional y cuadratico.
- Las figuras 4A a 4C representan tres curvas de bomba de tipo HQ aplicadas para el control de una bomba y que ilustran a la vez el principio de control de la invencion en la diferencia de presion, respectivamente de tipo constante, proporcional y cuadratico y tambien el perfil de curva de altura manometrica resultante.
- La figura 5 representa, de manera esquematica, un diagrama de funcionamiento de la invencion, durante un control de tipo constante.
- La figura 6 representa, de manera esquematica, un diagrama de funcionamiento de la invencion, durante un control de tipo cuadratico.
- La figura 7 representa un diagrama de funcionamiento que ilustra el principio de correccion entre la altura manometrica y el diferencial de presion.
Descripcion detallada de al menos un modo de realizacion
La invencion se aplica a un equipo 1 multibomba de fluido, que consta de varias bombas controladas. Dicho equipo multibomba se emplea en particular para el bombeo de un fluido, por ejemplo, en instalaciones de tipo calefaccion/ventilacion/climatizacion (HVAc ) o en instalaciones de tratamiento de agua.
Con referencia a la figura 1, un equipo 1 multibomba consta de n celulas de bombeo Ci, con i yendo de 1 a n, y n superior o igual a 2, constando cada celula de bombeo Ci de una entrada INi, una salida OUTi y una bomba Pi colocadas entre la entrada y la salida para bombear un fluido desde la entrada hacia la salida. En el equipo 1, las n celulas de bombeo Ci estan conectadas en paralelo, es decir, el equipo consta al menos de un punto de union de entrada A al que estan conectadas las entradas de todas las celulas de bombeo y al menos un punto de union de salida B al que estan conectadas las salidas de todas las celulas de bombeo. El equipo 1 multibomba tiene, por lo tanto, n ramas en paralelo, correspondiendo cada rama a una celula de bombeo distinta.
En la figura 1, un equipo 1 con tres celulas de bombeo C1, C2, C3 esta representado. Por supuesto, la invencion puede aplicarse completamente a un equipo que consta de al menos dos celulas de bombeo.
Cada celula de bombeo Ci consta de, por otra parte, un motor electrico, por ejemplo, incluido en la bomba, y controlado a velocidad variable por un variador de velocidad VSDi, formando el variador de velocidad ventajosamente parte de la celula Ci. De manera conocida, un variador de velocidad controla un motor electrico aplicandole senales de tension de salida, determinadas por un bucle de control que recibe como entrada uno o varios valores de instruccion. El bucle de control se implementa mediante un modulo de control ejecutado por una unidad de control del variador de velocidad.
Con referencia a la figura 2, la arquitectura de control de una instalacion (por ejemplo, de tipo HVAC) que incluye tal equipo 1 multibomba es, por ejemplo, la siguiente:
- Un modulo de control M10 de la instalacion recibe uno o varios valores de instruccion de entrada Ref (por ejemplo, una temperatura de instruccion) y determina un diferencial de presion de instruccion dPsp.
- El modulo de control M20 del equipo 1 multibomba determina la estrategia de control a aplicar a las celulas de bombeo Ci del equipo y envfa una velocidad de instruccion Wref_i al modulo de control M1_i de la bomba de cada celula de bombeo.
- La bomba Pi de cada celula de bombeo Ci es controlada por su variador de velocidad VSDi segun un bucle de control ejecutado por el modulo de control M1 i de la unidad de control del variador de velocidad. Cada modulo de control M1_i determina las tensiones a aplicar de salida para controlar la bomba Pi de la celula Ci, en particular, en funcion de una instruccion en velocidad individual aplicada en la entrada.
- Un modulo de supervision M2_i de la unidad de control del variador de velocidad VSDi de cada celula de bombeo Ci recupera los datos de funcionamiento de la bomba Pi proveniente del modulo de control M1_i, siendo estos datos, en particular, la potencia mecanica Pm_pi estimada aplicada a la bomba y la velocidad Wpi estimada aplicada a la bomba Pi. Estos datos se obtienen ventajosamente sin el uso de sensores de velocidad.
- El modulo de supervision M2_i de cada celula de bombeo Ci envfa datos calculados a intervalos regulares hacia un modulo de supervision del equipo 1 multibomba, siendo estos datos, en particular, el caudal Qpumpi teorico en la salida de la celula, la altura manometrica de Hpumpi estimada para obtener este caudal, la diferencia de presion dPpumpi estimada entre la entrada y la salida de la celula.
- El modulo de supervision M30 del equipo 1 multibomba envfa hacia el modulo de control M20 del equipo multibomba, un diferencial de presion estimado dPSys para el equipo multibomba.
- El modulo de control M20 del equipo 1 multibomba determina la velocidad de instruccion Wref_i a aplicar a cada celula de bombeo del equipo en funcion del diferencial de presion estimada dPSys y del diferencial de presion de instruccion dPsp recibidos.
El modulo de control M20 del equipo multibomba y el modulo de supervision M30 del equipo multibomba se ejecutan, por ejemplo, en una unidad central UC de un automata programable o en la unidad de control de uno de los variadores de velocidad de una celula de bombeo del equipo.
Igualmente, el modulo de control M10 de la instalacion se ejecuta, por ejemplo, en una unidad central UC de un automata programable, pudiendo ser identica a la descrita anteriormente, o en otra unidad de control, tal como la de uno de los variadores de velocidad de una celula de bombeo del equipo.
Segun la invencion, los modulos de control M1_i y la supervision M2_i de las celulas de bombeo y el modulo de control M10 y de supervision M20 del equipo 1 se incluiran en un sistema de control que permite implementar el procedimiento de control de la invencion.
En la figura 2, se ha representado, de manera no limitativa, el modulo de control M10 de la instalacion, el modulo de control M20 del equipo multibomba y el modulo de supervision M30 del equipo multibomba ejecutados por la unidad central de un automata programable, estando esto disociado de las unidades de control asociadas con cada variador de velocidad VSDi de las celulas de bombeo Ci.
De manera general, el control de una bomba Pi se realiza ajustando su altura manometrica (denominada "cabezal" en ingles) al caudal solicitado. Para ello, el variador de velocidad se basa en curvas de bombas pregrabadas. De manera conocida, cada bomba esta definida por una primera curva caractenstica de bomba. Esta curva ilustra la relacion existente entre la altura manometrica H de la bomba y su caudal de volumen de Qpumpi a una velocidad dada. La altura manometrica Hpumpi de la bomba se expresa en metros, mientras que el caudal de volumen Qpumpi se expresa, por ejemplo, en m3/hora. Cada bomba tambien se define por una segunda curva caractenstica de bomba que expresa la relacion entre la potencia mecanica proporcionada a la bomba y el caudal de Qpumpi de salida de la bomba a una velocidad determinada.
Para el control de una sola bomba, se sabe que el control de la altura manometrica de la bomba se realiza directamente siguiendo una curva de control Hctrl predefinida, pudiendo esta curva ser constante (figura 3A), proporcional (figura 3B) o de forma cuadratica (figura 3C). Aplicar este tipo de control basandose en la altura manometrica no es relevante en el ambito de equipos multibomba.
El principio de la invencion se basa, por lo tanto, en la aplicacion de un control en diferencia de presion al equipo multibomba, lo que equivale a aplicar virtualmente una correccion a la altura manometrica del equipo. Esta solucion permite tener en cuenta mejor las perdidas de carga presentes en cada celula de bombeo del equipo.
Con referencia a las figuras 5 y 6, el principio de funcionamiento implementado para este control se describe a continuacion.
En cada celula de bombeo Ci, el modulo de supervision M2_i determina un diferencial de presion dPi teorico de su celula de bombeo Ci. Para ello, el modulo de supervision M2_i efectua las siguientes operaciones:
- Ejecuta un bloque de estimacion B1 del caudal Qpumpi generado por la bomba Pi a partir de la potencia mecanica Pm_pi aplicada a la bomba y la velocidad Wpi aplicada a la bomba, siendo esta potencia mecanica y esta velocidad, preferentemente, datos estimados y obtenidos en el bucle de control de la bomba. Para ello, se basa en la curva de bomba de tipo PQ definida anteriormente a la velocidad de la bomba.
- A partir del caudal de Qpumpi estimado para la bomba, ejecuta un bloque de estimacion B2 de la altura manometrica Hpumpi a aplicar para obtener este caudal. Para ello, se basa en la curva HQ definida anteriormente a la velocidad de la bomba.
- Ejecuta un bloque de estimacion de la diferencia de presion dPpumpi de la celula de bombeo Ci entre la entrada y la salida de la celula, aplicando un valor de correccion cuadratica HEGi a la altura manometrica, teniendo esta correccion en cuenta, en particular, las perdidas de carga en su rama celular.
Estas tres operaciones se implementan en paralelo para cada modulo de supervision M2_i de las celulas de bombeo Ci. El valor de correccion cuadratica HEGi aplicado es distinto para cada celula de bombeo Ci. Veremos a continuacion el principio de determinacion del valor de correccion cuadratica HEGi a aplicar a cada celula de bombeo Ci.
El modulo de supervision M30 del equipo 1 multibomba es el responsable, entonces, de recuperar el valor de diferencial de presion dPpumpi determinada para cada celula de bombeo Ci.
El modulo de supervision M30 del equipo 1 ejecuta un bloque de determinacion B4 de un diferencial de presion para el equipo multibomba en su totalidad. Este diferencial de presion estimado del equipo corresponde a la diferencia de presion estimada entre el punto de union de entrada A y el punto de union de salida B del equipo. De manera ideal, el bloque de estimacion b4 aplica la formula:
dPsys = dPpumpi
En esta variante de realizacion, para tener mejor en cuenta ciertas particularidades del equipo, el bloque de estimacion B4 tambien puede basarse en la siguiente expresion:
Figure imgf000006_0001
El modulo de supervision M30 del equipo luego inyecta el diferencial de presion dPSys estimado en el modulo de control M20 del equipo 1, recibiendo el modulo de control M20 tambien como entrada el diferencial de presion de instruccion dPsp.
Segun el modo de control empleado, el bucle de control implementado por el equipo es diferente.
Con referencia a la figura 5, para una correccion de un control en diferencial de presion constante, el modulo de control M20 opera de la siguiente manera:
- Ejecuta un bloque de comparacion B5 entre el diferencial de presion estimado dPSys para el equipo y el diferencial de presion de instruccion dPsp, para determinar la diferencia entre los dos.
- Inyecta la diferencia determinada en un corrector de accion proporcional integral derivada (PID) para deducir la velocidad de instruccion Wref del equipo 1, para hacer converger el diferencial de presion del equipo hacia el diferencial de presion de instruccion.
Con referencia a la figura 6, para una correccion de un control en diferencial de presion cuadratico, el modulo de control M20 opera de la siguiente manera:
- Ejecuta un modulo de correccion del diferencial de presion de instruccion. Este modulo de correccion implementa un bloque de estimacion B6 del caudal total para el equipo 1 a partir del caudal estimado Qpumpi obtenido por cada celula de bombeo Ci. El caudal total Qtot estimado se inyecta en un bloque de correccion B7 aplicando una funcion de compensacion de las perdidas de carga del equipo (FLC para "Friction Loss Compensation"). El valor de correccion determinado se agrega al diferencial de presion de instruccion dPsp para obtener un diferencial de presion de instruccion corregido dPsp_corr (bloque B8).
- Ejecuta un bloque de comparacion B50 entre el diferencial de presion estimado dPSys para el equipo y el diferencial de presion de instruccion corregido dPsp_corr, para determinar la diferencia entre los dos.
- Inyecta la diferencia determinada en un corrector de accion proporcional integral derivada (PID) para deducir la velocidad de instruccion Wref del equipo para hacer converger el diferencial de presion del equipo hacia el diferencial de presion de instruccion corregido.
En las dos soluciones definidas anteriormente, el modulo de control M20 en velocidad del equipo se carga, entonces, de determinar las velocidades de instruccion a aplicar a cada celula Ci de bombeo y las envfa hacia los modulos de control de cada celula de bombeo en funcion de la velocidad de instruccion global Wref obtenida.
La figura 7 el principio de determinacion del valor de correccion cuadratica HEGi a aplicar a cada celula de bombeo Ci. Este valor de correccion cuadratica se determina de distinta manera para cada celula de bombeo Ci. El procedimiento de determinacion se implementa, por ejemplo, fuera del funcionamiento normal del equipo, por ejemplo, durante una etapa de aprendizaje. Se implementa, por ejemplo, al nivel de un modulo de aprendizaje particular asociado al equipo multibomba y, por ejemplo, se ejecuta mediante la unidad central del automata programable definido anteriormente.
El principio que se expone a continuacion tiene en cuenta el hecho de que el equipo es estable y no sufre variaciones de carga para un caudal dado. Las perdidas en los conductos y en la carga se consideraran siempre identicas.
La primera etapa E1 consiste en ejecutar un modulo de control para accionar cada bomba del equipo multibomba uno tras otro, siendo cada bomba controlada en el mismo caudal de instruccion.
Por cada bomba accionada, el modulo de aprendizaje recupera los datos de caudal y de altura manometrica estimados por el modulo de supervision de cada celula de bombeo.
Para esta primera etapa E1, tenemos:
Figure imgf000007_0006
Con Hfli(Q2) = ai,Q2
Con:
- Hi la altura manometrica estimada para cada celula de bombeo Ci del equipo;
- Qi el caudal estimado generado por cada celula de bombeo Ci del equipo;
- Qref el caudal de instruccion solicitado en la entrada de cada altura manometrica equivalente a las perdidas de carga de la celula de bombeo Ci del equipo;
- dPsys, el diferencial de presion del equipo;
- ai un coeficiente de compensacion de las perdidas de carga, que se explicara a continuacion.
La segunda etapa E2 consiste en ejecutar un modulo de control para accionar las bombas del equipo de dos en dos, con una instruccion de caudal total identico al caudal de instruccion aplicado a cada bomba durante la primera etapa. Para cada bomba, el modulo de aprendizaje recupera los datos de caudal y de altura manometrica estimados por el modulo de supervision de cada celula de bombeo.
Para esta segunda etapa E2, tenemos:
Figure imgf000007_0005
con Hf(Q2) = ai,Q2
Con:
- HXi la altura manometrica estimada para cada celula de bombeo Ci del equipo durante la segunda etapa;
- QXi el caudal estimado generado por cada celula de bombeo i del equipo durante esta segunda etapa;
En una tercera etapa E3, el modulo de aprendizaje determina el coeficiente ai evocado anteriormente y representativo de las perdidas de carga en cada celula de bombeo. Para ello, el modulo de aprendizaje aplica el siguiente razonamiento:
De las relaciones (1) y (2), anteriores, se deduce la expresion del coeficiente ai:
Figure imgf000007_0007
O bien:
Figure imgf000007_0001
A partir del coeficiente ai obtenido al principio de la tercera etapa E3, el modulo de aprendizaje puede calcular entonces, en una cuarta etapa E4, la correccion HEGi a aplicar para cada celula de bombeo Ci:
Figure imgf000007_0002
Con:
Figure imgf000007_0003
A partir de la relacion (3), se obtiene:
Figure imgf000007_0004
O bien:
Figure imgf000008_0001
Con H bep y Qbep correspondiendo respectivamente a la altura manometrica y al caudal del equipo en el punto de rendimiento maximo ("Best Efficiency Point").
Luego, en una quinta etapa E5, el modulo de aprendizaje puede determinar el diferencial de presion del equipo a partir del siguiente razonamiento:
De las relaciones (2) y (3) anteriores, se deduce que:
Figure imgf000008_0005
O bien:
Figure imgf000008_0002
En esta variante de realizacion, tambien es posible que el modulo de aprendizaje determine la correccion HEGi para cada celula de bombeo de la siguiente manera, a partir de las perdidas de carga "teoricas" a un caudal dado, por ejemplo, al caudal Qbep que corresponde al caudal tomado en el punto de rendimiento maximo:
Figure imgf000008_0003
Y como: HH(Qbep) corresponde a las perdidas de carga al caudal Qbep, se obtiene:
Figure imgf000008_0004
La presente invencion presenta, de este modo, numerosas ventajas. Permite el control centralizado, sin tener que tener en cuenta el control individual de las bombas en el equipo. Por lo tanto, el control es transparente independientemente de la estrategia de control adoptada. Ademas, la solucion de la invencion garantizar el control del diferencial presion del equipo teniendo en cuenta las perdidas de carga en las diferentes ramas del equipo. Las figuras 4A a 4C permiten ilustrar la correccion aplicada gracias al control de diferencial de presion dPctrl y la altura manometrica obtenida a partir de este control.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento de control de un equipo (1) multibomba destinado a bombear un fluido, constando dicho equipo de n celulas de bombeo (Ci) conectadas en paralelo, con n superior o igual a 2, y comprendiendo cada una una entrada, una salida y una bomba (Pi) conectada entre la entrada y la salida, al menos un punto (A) de union de entrada conectado a cada entrada de las celulas de bombeo y al menos un punto (B) de union de salida conectado a cada salida de las celulas de bombeo, siendo dicho equipo controlado a partir de una instruccion diferencial de presion (dPsp) entre dicho punto de union de entrada y dicho punto de union de salida, estando dicho procedimiento caracterizado porque consiste en:
- Determinar, por estimacion, un diferencial de presion estimado (dPpumpi) generado por cada celula de bombeo (Ci) entre su entrada y su salida, teniendo en cuenta un valor de correccion (HEGi) representativo de las perdidas de carga en la celula de bombeo,
- Determinar por estimacion un diferencial de presion (dPSys) del equipo multibomba a partir de los diferenciales de presion estimados para cada celula de bombeo,
- Comparar dicho diferencial de presion (dPSys) estimado del equipo multibomba con dicho diferencial de presion (dPsp) de instruccion para controlar una velocidad de referencia (Wref) a inyectar en un bucle de control del equipo multibomba.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque consta de, para cada celula de bombeo (Ci), una etapa de determinacion del caudal (Qpumpi) estimado de la bomba a partir de una potencia mecanica (Pm_pi) estimada de la bomba y de una curva de bomba de tipo potencia mecanica - caudal (PQ) a una velocidad (Wpi) estimada de la bomba.
3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado porque consta de, para cada celula de bombeo (Ci), una etapa de determinacion de una altura manometrica (Hpumpi) estimada a partir del caudal estimado y de una curva de bomba de tipo altura manometrica - caudal (HQ) a una velocidad estimada de la bomba.
4. Procedimiento segun la reivindicacion 3, caracterizado porque, para cada celula de bombeo (Ci), el diferencial de presion (dPpumpi) estimado de la celula de bombeo se determina a partir de la altura manometrica (Hpumpi) estimada y dicho valor de correccion (HEGi).
5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque consta de una etapa de correccion del diferencial de presion (dPsp) de instruccion con ayuda de un coeficiente de compensacion cuadratico.
6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque consta de una etapa inicial de aprendizaje implementada para determinar el valor de correccion (HEGi), representativo de las perdidas de carga en la celula de bombeo, consistiendo dicha etapa inicial de aprendizaje en:
- Accionar cada bomba (Pi) del equipo de manera individual a un caudal de instruccion individual determinado, - Accionar al menos de dos en dos, bombas del equipo a un caudal de instruccion total identico a dicho caudal de instruccion individual,
- Determinar un coeficiente de compensacion de las perdidas de carga (ai) para cada celula de bombeo, - Determinar el valor de correccion a partir del coeficiente de compensacion de las perdidas de carga (ai).
7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque consta de una etapa de determinacion del valor de correccion (HEGi) a partir de la altura manometrica equivalente a las perdidas de carga de la celula de bombeo del equipo a un caudal dado.
8. Sistema de control de un equipo (1) multibomba destinado a bombear un fluido, constando dicho equipo de n celulas de bombeo (Ci) conectadas en paralelo, con n superior o igual a 2, y comprendiendo cada una una entrada, una salida y una bomba (Pi) conectada entre la entrada y la salida, al menos un punto (A) de union de entrada conectado a cada entrada de las celulas de bombeo y al menos un punto (B) de union de salida conectado a cada salida de las celulas de bombeo, siendo dicho equipo controlado a partir de una instruccion diferencial de presion (dPsp) entre dicho punto de union de entrada y dicho punto de union de salida, estando dicho sistema caracterizado porque consta de:
- Un modulo de determinacion, por estimacion, de un diferencial de presion estimado (dPpumpi) generado por cada celula de bombeo (Ci) entre su entrada y su salida, teniendo en cuenta un valor de correccion (HEGi) representativo de las perdidas de carga en la celula de bombeo,
- Un modulo de determinacion de un diferencial de presion (dPSys) del equipo multibomba a partir de los diferenciales de presion estimados para cada celula de bombeo,
- Un modulo de comparacion de dicho diferencial de presion (dPSys) estimado del equipo multibomba con dicho diferencial de presion (dPsp) de instruccion para controlar una velocidad de referencia (Wref) a inyectar en un bucle de control del equipo multibomba.
9. Sistema segun la reivindicacion 8, caracterizado porque consta de, para cada celula de bombeo (Ci), un bloque de determinacion (B1) del caudal (Qpumpi) estimado de la bomba a partir de una potencia mecanica (Pm_pi) estimada de la bomba y de una curva de bomba de tipo potencia mecanica - caudal (PQ) a una velocidad (Wpi) estimada de la bomba.
10. Sistema segun la reivindicacion 9, caracterizado porque consta de, para cada celula de bombeo (Ci), un bloque de estimacion (B2) de una altura manometrica (Hpumpi) estimada a partir del caudal estimado y de una curva de bomba de tipo altura manometrica - caudal (HQ) a una velocidad estimada de la bomba.
11. Sistema segun la reivindicacion 10, caracterizado porque, para cada celula de bombeo (Ci), consta de un bloque de estimacion (B3) del diferencial de presion (dPpumpi) estimado de la celula de bombeo se determina a partir de la altura manometrica (Hpumpi) estimada y dicho valor de correccion (HEGi).
12. Sistema segun una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque consta de un bloque de correccion (B7) del diferencial de presion (dPsp) de instruccion con ayuda de un coeficiente de compensacion cuadratico.
13. Sistema segun una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque consta de un modulo de aprendizaje ejecutado para determinar el valor de correccion (HEGi), constando dicho modulo de aprendizaje de:
- Un modulo de control de cada bomba (Pi) del equipo de manera individual a un caudal de instruccion individual determinado,
- Un modulo de control, al menos de dos en dos, de bombas del equipo a un caudal de instruccion total identico a dicho caudal de instruccion individual,
- Un modulo de determinacion de un coeficiente de compensacion de las perdidas de carga (ai) para cada celula de bombeo,
- Un modulo de determinacion del valor de correccion a partir del coeficiente de compensacion de las perdidas de carga (ai)
14. Sistema segun una de las reivindicaciones 8 a 12, caracterizado porque consta de un modulo de determinacion del valor de correccion (HEGi) a partir de la altura manometrica equivalente a las perdidas de carga de la celula de bombeo del equipo a un caudal dado.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3369934A1 (de) * 2017-03-03 2018-09-05 Grundfos Holding A/S Umwälzpumpenaggregat
CN112262260B (zh) * 2018-06-08 2023-01-13 流体处理有限责任公司 一种用于泵送的装置以及用于泵送的方法
CN109709855B (zh) * 2018-12-28 2020-04-10 南京埃斯顿自动化股份有限公司 一种单向泵双向泵混流定位的控制方法
EP3816451A1 (de) * 2019-10-28 2021-05-05 Wilo Se Verfahren zur bestimmung des volumenstroms einer pumpenanordnung und zugehörige pumpenanordnung
EP3940237B1 (en) 2020-07-17 2022-08-24 Grundfos Holding A/S Multi-pump control system
CN115030888A (zh) * 2022-06-29 2022-09-09 西安热工研究院有限公司 一种应用于变频闭式冷却水泵的自适应控制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511170A1 (de) * 1995-03-28 1996-10-02 Wilo Gmbh Doppelpumpe mit übergeordneter Steuerung
US8202236B2 (en) * 2007-12-07 2012-06-19 Wright Therapy Products, Inc. Methods for enhancing pressure accuracy in a compression pump
US8275483B2 (en) * 2009-07-23 2012-09-25 Siemens Industry, Inc. Demand flow pumping
FR2999664A1 (fr) * 2012-12-17 2014-06-20 Schneider Toshiba Inverter Procede de commande pour systeme multipompes mis en œuvre sans capteur
EP2851100A1 (en) * 2013-09-20 2015-03-25 Berlin Heart GmbH Blood pump control system and method for controlling a blood pump
CN103629193A (zh) * 2013-11-22 2014-03-12 江苏兆合电气有限公司 多泵液压系统的控制装置及控制方法
US9295605B2 (en) * 2013-12-02 2016-03-29 Wright Therapy Products, Inc. Methods and systems for auto-calibration of a pneumatic compression device
CA2935762C (en) * 2014-01-07 2019-09-10 Fluid Handling Llc Variable speed multi-pump application for providing energy saving by calculating and compensating for friction loss using speed reference

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