ES2912403T3 - Método para calibrar una salida de bomba - Google Patents

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Abstract

Un método de calibración de una bomba (20) en un sistema, en el que el sistema comprende una bomba (20), una pluralidad de líneas de aplicación (90) aguas abajo de la bomba, y un dispositivo de control del flujo (60) en cada línea de aplicación, el método que comprende: ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que se alcanza un caudal de flujo total deseado en el sistema; verificar la presión en los dispositivos de control del flujo (60) de la pluralidad de líneas de aplicación y, si la presión está por debajo de una presión mínima para los dispositivos de control el flujo, ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que se alcanza la presión mínima para cada dispositivo de control del flujo; y caracterizado por que el método comprende la verificación de una cantidad en la que cada dispositivo de control del flujo (60) está abierto y si algún dispositivo de control del flujo está abierto en o más allá de una posición abierta máxima, ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que cada dispositivo de control del flujo está abierto está abierto hasta menos que la posición abierta máxima para permitir que cada dispositivo de control del flujo sea ajustado en dirección abierta o cerrada para sincronización fina del caudal de flujo.

Description

DESCRIPCIÓN
Método para calibrar una salida de bomba
CAMPO TÉCNICO
Realizaciones de la presente divulgación se refieren a un método de calibración del flujo de una bomba y a un sistema de bomba configurado para realizar el método.
ANTECEDENTES
Generalmente, el flujo de la bomba puede ser controlado midiendo el caudal de flujo desde una bomba y completando el sistema de realimentación de circuito cerrado, habiendo enviado el medidor de flujo una señal a un controlador para cambiar la salida de la bomba para mantener un caudal de flujo específico.
El control es un problema cuando el tipo de bomba es desconocido, existen medidores de flujo corriente abajo en líneas separadas desde la línea de salida de la bomba principal, y la configuración del sistema más allá de la bomba es desconocida.
Esto puede ocurrir, por ejemplo, al controlar el flujo de líquido sobre una unidad agrícola, tal como la aplicación de un producto líquido a un campo. Existe una variabilidad en el tipo de bomba (por ejemplo, de diafragma, de pistón, centrífuga), el tamaño de la grifería desde la bomba hasta las unidades de aplicación individuales, tales como pulverizadores, y el número de unidades de aplicación en la unidad agrícola. En sistemas anteriores, existe un medidor de flujo que proporciona control de la bomba. El algoritmo de control se puede realizar robusto para mantener consistente el flujo a cada unidad de aplicación, pero se reduce la velocidad de respuesta, debido a la robustez.
El documento US2014/277780 A1 divulga un método de calibración de una bomba de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y un sistema de bomba de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 11.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona un método de calibración de una bomba en un sistema, como se define en la reivindicación 1. Otras características opcionales del método de acuerdo con el primer aspecto de la invención se establecen en las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 1.
De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se proporciona un sistema de bomba como se define en la reivindicación 11. Otras características opcionales del sistema de acuerdo con el segundo aspecto de la invención se establecen en las reivindicaciones dependientes de la reivindicación 11.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La presente divulgación se ilustra a modo de ejemplo, y no a modo de limitación, en las figuras de los dibujos que se acompañan y en los que:
La figura 1 muestra un diseño esquemático de un sistema de flujo de fluido de acuerdo con una realización que incluye una bomba para proporcionar fluido a líneas de aplicación individuales, cada una de las cuales tiene un dispositivo de control de flujo.
La figura 2 ilustra cambios en el flujo y presión totales en diferentes ciclos operativos de la bomba de acuerdo con una realización.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La descripción proporcionada a continuación es para flujo de fluido en una unidad agrícola, tal como una unidad de hileras de plantación, pulverizador o barra de accesorios. El método no está limitado a estas aplicaciones, sino que cubre otras aplicaciones de fluido, que tienen la misma configuración.
Se proporciona un método de calibración de una bomba para generar una relación entre ciclo operativo porcentual de la bomba y el flujo total de la bomba. El almacén de fluido 10 proporciona fluido a través de la línea 70 hasta la bomba 20. La bomba 20 suministra fluido hasta la línea 50. Opcionalmente, existe una válvula de seguridad de la presión o válvula de flujo de derivación 40 en la línea 50, que retorna fluido a través de la línea 80 hasta el almacén de fluido 10. La válvula de seguridad de la presión puede tener un ajuste variable para asegurar que la presión no es demasiado grande. El controlador 30 lee la salida de la bomba, tal como la presión, para generar una señal PWM (modulación de la anchura del impulso) a la bomba para controlar la salida de la bomba hasta un punto de referencia proporcionado al controlador 30. Existe al menos una línea de aplicación 90 suministrada por la línea 50. Existe un dispositivo de control de flujo 60 en cada línea de aplicación. Un monitor 100 está en comunicación con el controlador 30. Cada dispositivo de control de flujo puede estar en comunicación directa con un controlador de la hilera 110, que está entonces en comunicación con el monitor 100.
En una realización, el dispositivo de control de flujo 60 es una unidad de control y de supervisión descrita en la solicitud PCT N° PCT/US2016/52957, presentada el 21 de Septiembre de 2016.
El control es útil cuando el tipo de bomba no es conocido y la configuración del sistema es diferente para cada instalación. La configuración puede ser diferente, debido al tipo de bomba, a los tamaños de las griferías, a los accesorios de seguridad de la presión, y a la configuración y al número de líneas de aplicación. El método permite controlar la salida total de la bomba 20 para trabajar con dispositivos de control de flujo 60 en cada línea de aplicación 90. Para poder sincronizar fino el flujo en cada línea de aplicación 90, se desea que cada dispositivo de control de flujo 60 no esté funcionando a o más allá de una posición abierta máxima, para que el dispositivo de control del flujo 60 pueda ser abierto o cerrado más para proporcionar flujo sincronizado fino.
El método incluye la etapa para determinar un flujo total máximo y mínimo a través de todas las líneas de aplicación 90. En la realización de la unidad agrícola, los caudales de flujo se determinan por la entrada desde un operador para el volumen a aplicar para un área específica a una velocidad específica. Por ejemplo, si el operador desea aplicar en un rango de 0,014 litros/m2 (15 galones de fluido por acre) mientras avanza a 12,8 kph (8 mph) hasta 0,0028 litros/m2 (3 galones de fluido por acre) mientras avanza a 4,8 kph (3 mph), esto se combina con la configuración de la unidad agrícola (por ejemplo, el área de aplicación basada en el número de líneas de aplicación 90 sobre la unidad agrícola) para calcular el caudal total necesario (volumen/tiempo) en las tasas mínima y máxima de aplicación.
El ciclo operativo de la bomba 20 es escalonado emitiendo una señal desde el controlador 30 hasta la bomba 20 y luego midiendo el flujo total a través de dispositivos de control del flujo 60 hasta que se ha alcanzado el caudal de flujo máximo seleccionado. En una realización ilustrativa, el ciclo operativo de la bomba 20 puede ser escalonado en incrementos del 10% del ciclo de la bomba o en cualquier otro porcentaje escalonado. El ciclo operativo porcentual, que proporciona el caudal de flujo (máximo) objetivo seleccionado se puede almacenar en memoria en un monitor 100.
A continuación, se mide la presión en cada dispositivo de control del flujo 60 para asegurarse de que existe presión suficiente capaz de mantener el flujo. Si la presión está demasiado próxima a cero, entonces cualquier fluctuación en la salida de la bomba 20 puede causar que el flujo total sea menor que una cantidad específica. Por ejemplo, puede ser deseable tener una presión mínima de 41,4 kPa (6 psi). El ciclo de la bomba 20 se continúa hasta que se ha alcanzado la presión objetiva. El ciclo operativo para el caudal de flujo (máximo) objetivo se puede almacenar entonces en memoria en el monitor 100.
A continuación, se determina la posición de dispositivos de control del flujo 60 para asegurarse de que los dispositivos de control del flujo 60 no están en o más allá de una posición abierta máxima (por ejemplo, una o más válvulas pueden permitir que un dispositivo de control del flujo se abra más allá de una posición abierta máxima). Tener los dispositivos de control del flujo 60 abiertos hasta menos que una posición abierta máxima permite que el dispositivo de control del flujo 60 sea ajustado abierto y cerrado para sincronización fina del flujo.
El proceso anterior en las líneas 13-28 se repite para caudal de flujo mínimo. El ciclo operativo para el caudal de flujo (mínimo) objetivo se puede almacenar entonces en memoria en el monitor 100.
El proceso puede ser visualizado en la figura 2. En el punto A, se inicia la primera etapa del ciclo operativo de la bomba, puede verse que el caudal de flujo objetivo (el máximo o mínimo) no se ha alcanzado, de manera que el ciclo operativo de la bomba es escalonado de nuevo en el punto B. El caudal de flujo total se alcanza con este ciclo operativo, pero no se alcanza la presión mínima. En el punto C, el ciclo operativo es escalonado de nuevo, y entonces se alcanza la presión mínima. En el punto D, el ciclo operativo es escalonado de nuevo hasta que la posición del dispositivo de control del flujo 60 no está en o más allá de la posición abierta máxima.
Determinando el flujo, la presión mínima y no estando los dispositivos de control del flujo 60 en o más allá de una posición abierta máxima, la salida de la bomba 20 alcanza entonces una salida general que es entonces controlada fina por el dispositivo de control del flujo 60. Una vez que la calibración está completa, no es necesario realizar de nuevo la calibración hasta que exista un cambio en el sistema, tal como cambio en la bomba, cambio en la seguridad de la presión, cambio en el tamaño o configuración de la grifería o el número de líneas de aplicación 90. Esta calibración determina el ciclo operativo mínimo de la bomba necesario para alcanzar cada uno del flujo total, presión mínima y que los dispositivos de control del flujo 60 no estén en o más allá de una posición abierta máxima. Esto extiende la vida de la bomba al no operar la bomba al máximo e incrementa la eficiencia de todo el sistema.
Una vez que se conocen los caudales de flujo mínimo y máximo en los ciclos operativos específicos, esto crea una relación lineal entre ciclo operativo y caudal de flujo total. Un caudal de flujo por encima del máximo o por debajo del mínimo se puede extrapolar a partir de esta relación lineal.
La calibración se puede realizar con cualquier fluido, tal como el fluido destinado para ser suministrado a líneas de aplicación 90, o se puede utilizar agua.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Un método de calibración de una bomba (20) en un sistema, en el que el sistema comprende una bomba (20), una pluralidad de líneas de aplicación (90) aguas abajo de la bomba, y un dispositivo de control del flujo (60) en cada línea de aplicación, el método que comprende:
ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que se alcanza un caudal de flujo total deseado en el sistema; verificar la presión en los dispositivos de control del flujo (60) de la pluralidad de líneas de aplicación y, si la presión está por debajo de una presión mínima para los dispositivos de control el flujo, ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que se alcanza la presión mínima para cada dispositivo de control del flujo; y caracterizado por que el método comprende la verificación de una cantidad en la que cada dispositivo de control del flujo (60) está abierto y si algún dispositivo de control del flujo está abierto en o más allá de una posición abierta máxima, ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que cada dispositivo de control del flujo está abierto está abierto hasta menos que la posición abierta máxima para permitir que cada dispositivo de control del flujo sea ajustado en dirección abierta o cerrada para sincronización fina del caudal de flujo.
2. El método de la reivindicación 1, en el que el método determina el ciclo operativo para el caudal de flujo total deseado, que es un caudal de flujo máximo.
3. El método de la reivindicación 2, en el que la determinación del ciclo operativo comprende una calibración para determinar un ciclo operativo mínimo de la bomba (20) necesario para conseguir el caudal de flujo total deseado, una presión mínima para cada dispositivo de control del flujo (60), y que cada dispositivo de control del flujo esté abierto hasta menos que la posición abierta máxima.
4. El método de la reivindicación 1, en el que el ajuste del ciclo operativo de la bomba hasta que se alcanza el caudal de flujo total deseado comprende incrementar el ciclo operativo de la bomba.
5. El método de la reivindicación 1, en el que la verificación de la presión en cada dispositivo de control del flujo (60) comprende medir la presión en cada dispositivo de control del flujo para determinar si está disponible presión suficiente en cada dispositivo de control del flujo para poder mantener el flujo.
6. El método de la reivindicación 1, en el que la presión mínima de cada dispositivo de control del flujo (60) es aproximadamente 41,4 kPa (6 psi).
7. El método de la reivindicación 1, en el que el método comprende, además: ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que se alcanza un caudal de flujo mínimo total deseado en el sistema.
8. El método de la reivindicación 7, en el que la determinación del ciclo operativo comprende una calibración para determinar un ciclo operativo mínimo de la bomba (20) necesario para conseguir cada uno del caudal de flujo mínimo total deseado, una presión mínima para cada dispositivo de control del flujo (60) y que cada dispositivo de control del flujo esté abierto hasta menos que la posición abierta máxima.
9. El método de la reivindicación 1, en el que el sistema está configurado para controlar el ciclo operativo de la bomba (20) para aplicar fluido a un campo para una aplicación de fluido agrícola.
10. El método de la reivindicación 7, en el que el ajuste del ciclo operativo de la bomba hasta que se alcanza un caudal de flujo mínimo total deseado comprende incrementar el ciclo operativo de la bomba.
11. Un sistema de bomba, que comprende:
al menos un depósito de fluido (10) para almacenar un líquido a aplicar a un campo;
una pluralidad de líneas de aplicación (90), cada una de las cuales tiene un dispositivo de control del flujo (60);
una bomba (20) para controlar un flujo del líquido hasta los dispositivos de control del flujo; y
un controlador (30) para controlar la bomba, el controlador configurado para ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que se alcanza un caudal de flujo total objetivo en el sistema de bomba y para ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que se alcanza una presión mínima para cada dispositivo de control del flujo (60) cuando la presión está por debajo de una presión mínima para cualquier dispositivo de control del flujo; caracterizado por que el controlador (30) está configurado para ajustar el ciclo operativo de la bomba hasta que cada dispositivo de control del flujo (30) está abierto hasta menos que una posición abierta máxima. si algún dispositivo de control del flujo está en o más allá de la posición abierta máxima.
12. El sistema de bomba de la reivindicación 11, en el que el controlador (30) está configurado para determinar un ciclo operativo mínimo de la bomba necesario para conseguir cada uno del caudal de flujo total objetivo, una presión mínima para cada dispositivo de control del flujo (60) y que cada dispositivo de control del flujo esté abierto hasta menos que la posición abierta máxima.
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