FI126051B - Menetelmä venttiilin asennon ja pumpun nopeuden optimoimiseksi PID-säädöllä varustetussa venttiilijärjestelmässä ulkoisia signaaleja käyttämättä - Google Patents

Menetelmä venttiilin asennon ja pumpun nopeuden optimoimiseksi PID-säädöllä varustetussa venttiilijärjestelmässä ulkoisia signaaleja käyttämättä Download PDF

Info

Publication number
FI126051B
FI126051B FI20070193A FI20070193A FI126051B FI 126051 B FI126051 B FI 126051B FI 20070193 A FI20070193 A FI 20070193A FI 20070193 A FI20070193 A FI 20070193A FI 126051 B FI126051 B FI 126051B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
flow
valve
optimized
speed
control unit
Prior art date
Application number
FI20070193A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20070193A0 (fi
FI20070193A (fi
Inventor
Anthony E Stavale
Brian S Verdehem
Original Assignee
Itt Mfg Enterprises Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US11/601,373 external-priority patent/US8303260B2/en
Priority claimed from US11/636,355 external-priority patent/US7945411B2/en
Priority claimed from US11/704,891 external-priority patent/US7925385B2/en
Application filed by Itt Mfg Enterprises Inc filed Critical Itt Mfg Enterprises Inc
Priority to FI20070193A priority Critical patent/FI126051B/fi
Publication of FI20070193A0 publication Critical patent/FI20070193A0/fi
Publication of FI20070193A publication Critical patent/FI20070193A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI126051B publication Critical patent/FI126051B/fi

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0066Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F04D15/0022Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves throttling valves or valves varying the pump inlet opening or the outlet opening
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0088Testing machines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/004Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

Menetelmä venttiilin asennon ja pumpun nopeuden optimoimiseksi PID-säätöventtiilijärjestelmässä ulkoisia signaaleja käyttämättä
Viittaus asiaan liittyviin hakemuksiin
Esillä oleva hakemus vaatii etuutta ennakkopatenttihakemukseen sar-janro 60/780 547, jätetty on 8. maaliskuuta 2006, jonka kokonaisuuteen tässä viitataan. Hakemus liittyy myös ja vaatii etuutta patenttihakemukseen sarjanro 11/636 355 (05GI003US/911-2.24-2), jätetty 8. joulukuuta 2006, otsikoituna “Method for determining pump flow without the use of traditional sensors”, ja patenttihakemukseen arkistonro 11/601 373 (05GI002/911-2.22-2), otsikoituna “Method and Apparatus for Pump Protection Without the Use of Traditional Sensors”, jätetty 17. marraskuuta 2006, joihin kokonaisuuksiin tässä myös viitataan.
Keksinnön tausta 1. Keksinnön ala
Esillä oleva keksintö koskee pumppua, sisältäen keskipakoispumpun, ja erityisemminkin menetelmää ja laitteistoa venttiilin asennon ja pumpun nopeuden optimoimiseksi PID-säätöventtiilijärjestelmässä ulkoisia signaaleja käyttämättä.
2. Tunnetun tekniikan lyhyt kuvaus
Muita vastaavia laitteita ja niiden puutteita ovat seuraavat: PCT WO 2005/064 167 A1, otsikoituna “Quantitative Measurement”, kirj. Witzel, Rolf et ai., esittää metodiikkaa, joka käyttää kalibroitua teho/paine-erokäyrää kontra virtaus kontra nopeus. Kalibroidut tiedot tallennetaan ja verrataan nykyarvoihin pumpun virtauksen määrittämiseksi. Vaikka kyseinen tekniikka pystyy monitoroimaan pumpun teho- ja paine-eroarvoja virtauksen ennakoimiseksi kalibroidusta pumppukäyrästä eri nopeuksissa, se ei kuitenkaan pysty etsimään optimaalista pumpun nopeutta ja venttiilin asentoa PID-säätöventtiilijärjestelmästä.
Yhdysvaltalainen patentti nro 6 591 697, myönnetty Henyanille, otsikoituna “Method for Determining Pump Flow Rates Using Motor Torque Measurements”, esittää metodiikkaa, joka selittää vääntömomentin ja nopeuden suhteen kontra pumpun virtausnopeus ja kyky säätää pumpun virtausta käyttäen taajuuskäyttölaitetta (Variable Frequency Drive - VFD) säätämään keskipakoispumpun nopeutta. Vaikka kyseinen tekniikka pystyy monitoroimaan vääntömo- mentin ja nopeuden suhdetta kontra pumpun virtausnopeus ja pystyy säätämään pumpun virtausta käyttäen taajuuskäyttölaitetta (VFD) säätämään keskipakois-pumpun nopeutta, se ei pysty etsimään optimaalista pumpun nopeutta ja venttiilin asentoa PID-säätöventtiilijärjestelmästä.
Yhdysvaltalainen patentti nro 6 464 464 B2, myönnetty Sabinille et ai., otsikoituna “Apparatus and Method for Controlling a Pump System”, esittää metodiikkaa, joka selittää säätö- ja pumpunsuojausalgoritmia, käyttää VFD:tä säätämään keskipakoispumpun virtausta, painetta tai nopeutta. Vaikka kyseinen tekniikka pystyy säätämään virtausta tai painetta taajuuskäyttölaitteeseen (VFD) upotetun PID-säätösilmukan kautta käyttäen palautetta ulkoisesta lähet-timestä, se ei pysty etsimään optimaalista nopeutta ja säätöventtiilin asentoa PID-säätöventtiilijärjestelmästä.
Keksinnön yhteenveto
Laajimmassa mielessään esillä oleva keksintö esittää itsenäisen patenttivaatimuksen 9 mukaista menetelmää ja itsenäisen patenttivaatimuksen 1 mukaista laitteistoa virtausvertailutiedon määrittämiseksi sellaisten eri pumppuja moottoriparametrien funktiona kuten nopeus, vääntömomentti tai teho, tai arviointilaitteeseen tallennetuista kalibroiduista virtauskäyristä, tai ulkoisesta virtausreferenssistä kuten virtausmittarista, ja virtausvertailutiedon käyttämiseksi keskipakoispumpun, keskipakoispuhaltimen, keskipakoissekoittimen tai keskipakoiskompressorin säätämiseksi PID-säätöventtiilijärjestelmässä. Laitteisto voi olla ohjaimen tai pumpun toiminnan ohjaamiseen sopivan muun prosessi-laitteen muotoa.
Itse asiassa esillä oleva keksintö voittaa sellaisten edellä mainitun tunnetun tekniikan pumppausjärjestelmien laitteiden puutteet, jotka käyttävät PI D-säätöventti i I i log i i kkaa säätämään prosessia, jossa venttiilin tietojen/asen-non tai muiden ulkoisten signaalien syöttö ei ole toivottavaa. Esillä olevan keksinnön mukainen algoritmi soveltaa virtausvertailutietoa, joka voidaan määrittää matemaattisesti sellaisten eri pumppu-ja moottoriparametrien funktiona kuten nopeus, vääntömomentti tai teho, tai arviointilaitteeseen tallennetuista kalibroiduista virtauskäyristä, tai ulkoisesta virtausreferenssistä kuten virtausmittarista.
Esillä olevan keksinnön suoritusmuodot voivat sisältää yhden tai useamman seuraavista piirteistä: kun PI D-säätöventti i I i on saavuttanut vakioillansa normaaliolothan, laskettu virtausarvo voidaan tallentaa ja verrata nykyvir-tausarvoon, joka on hankittu sen jälkeen, kun taajuuskäyttölaite on laskenut taajuudessa (nopeudessa). Paineensäätösovelluksissa venttiilin asento voidaan optimoida, jos nykyvirtaus on alueessa 90 - 110 % pumpun parhaimman tehokkuuden virtauksesta nykynopeudessa. Lopputarkistus voidaan suorittaa täysin avoimen säätöventtiilin olotilan varalta lisäämällä pumpun nopeutta asetetun määrän verran ja vertailemalla nykyvirtausarvoa tallennettuun virtausarvoon, ja jos virtauksen lisäystä ei ole, venttiilin asento optimoidaan. Jos ohjain on jo saavuttanut optimoidun tilansa, ja jos joko todellinen moottorin vääntömomentti lisääntyy 5 % tai enemmän, tai todellinen virtaus lisääntyy 5 % tai enemmän viivejaksoa pidemmäksi aikaa, venttiiliä optimoiva prosessi voidaan käynnistää uudelleen maksiminopeudessa. Vaihtoehtoisesti, jos ohjain on jo saavuttanut optimoidun tilansa, ja jos joko todellinen moottorin vääntömomentti vähenee 5 % tai enemmän, tai todellinen virtaus vähenee 5 % tai enemmän, venttiiliä optimoiva prosessi voidaan käynnistää uudelleen nykytoimintapisteessä. Voidaan toimittaa käyttäjän valittava täysin avoimen venttiilin lisätarkistus, jos moottorin todellisen vääntömomentin muutos on 2 % tai enemmän, mutta vähemmän kuin 5 % optimoidusta tilasta vasteviivejakson kohdalla, ja jos ehto on tosi ja todellinen virtaus on suurempi kuin optimoitu virtausarvo nopeuden lisäyksen muutoksen jälkeen, optimoiva prosessi voidaan käynnistää uudelleen maksiminopeudessa. Venttiilin asento voidaan lisäksi optimoida juuri ennen nopeuden kynnystä, jossa algoritmin virtausehto ei enää ole tosi, tai juuri ennen kuin saavutetaan miniminopeus, jos virtausehto on edelleen tosi, yksinään tai yhdessä yhden tai useamman kanssa edellä mainituista piirteistä.
Piirustuksen kuvaus
Kuvio 1 on esillä olevan keksinnön mukaisen peruspumppujärjestel-män lohkokaavio.
Kuvio 2 on kuviossa 1 esitetyn ohjaimen esillä olevan keksinnön mukaisesti suorittamien perusvaiheiden vuokaavio.
Kuvio 3 on kuviossa 1 esitetyn ohjaimen lohkokaavio, jossa on yksi tai useampi moduuli konfiguroituna kuviossa 2 esitettyjen perusvaiheiden suorittamiseksi.
Kuvio 4 esittää esillä olevan keksinnön mukaisesti vakiovirtaussää-töön asetetun prosessimuuttujan vuokaaviota.
Kuvio 5 esittää esillä olevan keksinnön mukaisten vakiopaineensää-tösovelluksien vuokaaviota.
Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus
Kuvio 1 esittää viitenumerolla 2 yleisesti merkittyä esillä olevan keksinnön mukaista peruspumppujärjestelmää, jossa on ohjain 4, moottori 6 ja pumppu 8. Käytössä, ja esillä olevan keksinnön mukaan, ohjain 4 aikaansaa virtaus-vertailutiedon määrittämisen sellaisten eri pumppu-ja moottoriparametrien funktiona kuten nopeus, vääntömomentti tai teho, tai arviointilaitteeseen tallennetuista kalibroiduista virtauskäyristä (ei esitetä), tai ulkoisesta virtausreferenssis-tä kuten virtausmittarista (ei esitetä), ja virtausvertailutiedon käytön pumpun 8 säätämiseksi, yhtäpitävänä tässä esitetyn ja kuvatun kanssa.
Kuvio 2 esittää esimerkinomaisesti viitenumerolla 10 yleisesti merkittyä vuokaaviota, jossa on pumpun virtauksen määrittävän algoritmin perusvaiheet 10a ja 10b, jotka voidaan toteuttaa esillä olevan keksinnön mukaisella ohjaimella 4. Määritettyä virtausarvoa voidaan myös käyttää syöttönä PID-sää-tösilmukkaan säätämään virtausta ilman ulkoista virtausmittaria tai perinteistä instrumentointia. Virtausta määrittävä algoritmi voidaan upottaa taajuuskäyttölait-teeseen tai ohjelmoitavaan logiikkaohjaimeen, kuten kuvion 1 ohjaimeen 4 liittyen edellä esitetyn kaltaiseen.
Kuvio 3: ohjain 4
Kuvio 3 esittää ohjaimen 4 perusmoduuleja 4a, 4b, 4c. Alalla tunnettuja ovat monentyyppiset ja -laatuiset ohjaimet ja ohjausmoduulit pumppujen ohjaamiseksi. Tällaisista tunnetuista ohjaimista ja ohjausmoduuleista omatun käsityksensä perusteella alan ammattitaidon omaava henkilö pystyisi toteuttamaan ohjausmoduulit kuten 4a, 4b, ja konfiguroimaan ne suorittamaan tässä kuvatun kanssa yhtäpitävän toimivuuden, sisältäen virtausvertailutiedon määrittämisen sellaisten eri pumppu- ja moottoriparametrien funktiona kuten nopeus, vääntö-momentti tai teho, tai arviointilaitteeseen tallennetuista kalibroiduista virtauskäyristä (ei esitetä), tai ulkoisesta virtausreferenssistä kuten virtausmittarista (ei esitetä), ja virtausvertailutiedon käytön pumpun 8 säätämiseksi, kuten kuviossa 1 esitetyn ja edellä kuvatun, esillä olevan keksinnön mukaisesti. Arviointilaite, ja/tai virtausmittari voi sisältyä, tai muodostaa siitä osan, mainittuun yhteen tai useampaan moduuliin 4a, 4b tai johonkin niiden yhdistelmään.
Moduulien 4a, 4b toimivuus voidaan esimerkiksi toteuttaa käyttäen laitteistoa, ohjelmistoa, piiohjelmistoa, tai niiden yhdistelmää, vaikka keksinnön laajuus ei ole tarkoitettu rajoittuvaksi johonkin tiettyyn sen suoritusmuotoon. Tyypillisessä ohjelmistototeutuksessa sellainen moduuli olisi yksi tai useampi mik- roprosessoriperusteinen arkkitehtuuri, jossa on mikroprosessori, hajasaanti-muisti (RAM), pelkkä lukumuisti (ROM), syöttö/tulostuslaitteet ja nämä yhdistävät ohjaus-, tieto- ja osoiteväylät. Alan ammattitaidon omaava henkilö pystyisi ohjelmoimaan sellaisen mikroprosessoriperusteisen toteutuksen suorittamaan tässä kuvattu toimivuus ilman kohtuutonta kokeilua. Keksinnön laajuus ei ole tarkoitettu rajoittuvaksi johonkin tiettyyn tunnettua tai myöhemmin tulevaisuudessa kehitettävää teknologiaa käyttävään toteutukseen.
Ohjaimessa 4 on muita alalla tunnettuja ohjainmoduuleja 4c, jotka eivät muodosta perustana olevan keksinnön osaa ja joita tässä ei kuvata yksityiskohdin. Muut ohjausmoduulit 4c voivat esimerkiksi sisältää sellaisen arvioin-tilaitteen ja/tai sellaisen virtausmittarin. Tällaiset arviointilaitteet virtauskäyrien tallentamiseksi ja/tai virtausmittarit ulkoisen vertailutiedon aikaansaamiseksi ovat lisäksi alalla tunnettuja eikä niitä tässä kuvata yksityiskohdin. Lisäksi, keksinnön laajuus ei ole tarkoitettu rajoittuvaksi johonkin joko nyt tunnettuun tai myöhemmin tulevaisuudessa kehitettävään sen tiettyyn tyyppiin tai laatuun. Nähtävissä on suoritusmuotoja, joissa myös arviointilaite ja/tai virtausmittari sisältyvät, tai muodostavat siitä osan, mainittuun yhteen tai useampaan ohjausmoduuliin 4a, 4b.
Moottori 6 ja pumppu 8
Moottori 6 ja pumppu 8 ovat alalla tunnettuja eikä tässä kuvata yksityiskohdin. Lisäksi, keksinnön laajuus ei ole tarkoitettu rajoittuvaksi johonkin sen tiettyyn joko nyt tunnettuun tai myöhemmin tulevaisuudessa kehitettävään tyyppiin tai laatuun. Vielä lisäksi, keksinnön laajuus on myös tarkoitettu sisältämään esillä olevan keksinnön mukaisen tekniikan käytön liittyen keskipakoispumpun, keskipakoissekoittimen, keskipakoispuhaltimen tai keskipakoiskompressorin toiminnan säätämiseen.
Toteutus
Nykyään on olemassa monia kiinteän nopeuden keskipakoispumpun säätöventtiilein yhdistelmänä PID-ohjaimen kanssa toimivia prosesseja. Järjestelyssä säätöventtiili kuristetaan ylläpitämään prosessin ohjearvoa käyttämällä palautetta DCS:n (Distributed Control System - hajautettu säätöjärjestelmä), PLC:n (Programmable Logic Controller - ohjelmoitava logiikkaohjain), tai jonkin muun silmukkasäätölaitteen ulkoisesta prosessilähettimestä ja PID-logiikasta. Monissa tapauksissa pumppu on ylisuuri ja venttiilin kuristamisen kustannus voi olla korkea energian kulutuksen kannalta. Lisäksi, jos kiinteän nopeuden pumppua käytetään kauempana sen parhaimman tehokkuuden virtauksesta, pumpun säteittäis- ja aksiaalikuormat kasvavat. Nämä suuremmat kuormat saattavat vaikuttaa haitallisesti laakereiden ja tiivisteiden käyttöikään ja palvella järjestelmän luotettavuuden heikentämiseksi, mikä voi johtaa laitteiden suunnittelemattomaan kunnossapitoon. Suunnittelemattomaan kunnossapitoon liittyvät kustannukset sisältävät laitteiden korjauksen, tuotantokeskeytyksiä ja/tai ympäristön puhdistukseen liittyviä kustannuksia.
On siten edullista käyttää järjestelmää, jossa pumpun nopeutta voidaan alentaa niin, että venttiilin kuristus minimoituu ja pumppu voi toimia mahdollisimman lähellä sen parhaan tehokkuuden virtausta.
Monet käyttäjät haluavat alhaisemman käyttökustannuksen ja suuremman järjestelmän luotettavuuden hyödyt, mutta eivät halua toimittaa mitään muutoksia säätölogiikkaansa tai aikaansaada ulkoisia syöttöjä. Keksintö ratkaisee tämän käyttämällä muuttuvanopeuksista ohjainta (VFD) ja säätölogiikkaa pyrkimyksenä optimoidaan sekä pumpun nopeutta että säätöventtiilin asentoa ilman säätöventtiilin ulkoiseen säätölogiikkaan tarvittavia muutoksia. Keksintö pyrkii myös suorittamaan tämän ulkoisia syöttöjä käyttämättä. Logiikka on seuraavanlainen: VFD-syötöt logiikkaan sisältävät: - pumpun maksiminopeuden, - pumpun miniminopeuden, - moottorin vääntömomentin ja - moottorin tehon.
Erässä muodossa logiikka soveltaa laskettuja virtaustietoja, jotka voidaan määrittää matemaattisesti eri pumppu- ja moottoriparametreista kuten nopeus, vääntömomentti tai teho, tai arviointilaitteeseen tallennetuista kalibroiduista virtauskäyristä. Käytännössä tähän logiikkaan voitaisiin kuitenkin pyrkiä käyttäen jotakin ohjaimen käyttöparametria, jolla on suora tai puolisuora suhde pumpun virtaukseen. Lisäksi, vaikka logiikka korostaa toimivuutta ilman jotakin ulkoista prosessisignaalia, voitaisiin myös käyttää virtauksen suoraa lukemaa (virtausmittarista). Logiikka voidaan sisällyttää joko taajuuskäyttölaitteeseen (VFD) tai ohjelmoitavaan logiikkaohjaimeen (PLC).
Kuvio 4 esittää viitenumerolla 50 yleisesti merkittyä vuokaaviota vakio-virtaussäätöön asetetulle prosessimuuttujalle, ja kuvio 5 on vakiopaineensäätö-sovelluksille.
Venttiiliä optimoivassa prosessissa on kolme vaihetta seuraavasti:
Vaihe 1 - Pumppujärjestelmä käynnistyy ja porrastaa maksiminopeuteen. Toimitetaan tarkistus sen varmistamiseksi, että pumppu ei toimi nollavir-tauksessa - potentiaalisesti vaarallinen tila. Jos käytössä nollavirtauksessa, käyttäjä voi valinnaisesti katkaista (sulkea) yksikön tai lähettää varoituksen operaattorille. Jos virtaus todetaan, prosessi siirtyy seuraavaan vaiheeseen odotettuaan PID-säätöventtiiIin vastetta yksi minuutti.
Vaihe 2 - Venttiiliä optimoiva prosessi alkaa, kun PID-säätöventtiili on saavuttanut pumpun maksiminopeuden asetuksen ohjearvon, minuutin kestävän viivejakson kuluttua umpeen. Nykyvirtausarvo tallennetaan arvona Q1. Seuraa-vaksi pumppua hidastetaan asteittain käyttäjän säädettävin nopeudenlisäyksin käyttäjän säädettävässä porrastusnopeudessa. Kun (käyttäjän säädettävä) vas-teviive on täyttynyt, jotta annetaan säätöventtiilille aikaa asettaa ohjearvo uudelleen, toimitetaan tarkistus vertailemaan nykyvirtausta arvoon Q1. Jos virtaus on muuttumaton (vain vakiovirtaus) tai virtaus on lisääntynyt tai on sama (vain va-kiopaine) nopeuden vähennystä iteroidaan kunnes joko saavutetaan pumpun miniminopeus tai virtaus on vähentynyt (vain vakiovirtaus). Jos virtaus on vähentynyt, logiikka lisää hieman nopeutta 1/4 nopeudenlisäyksellä kunnes nyky-virtaus on yhtä tai suurempi kuin virtaus Q1 ennen siirtymistä vaiheeseen 3. Tämä on tärkeää sovelluksissa, jossa staattinen korkeus suuri. Paineensää-tösovelluksissa toimitetaan tarkistus, jotta nähdään, onko todellinen virtaus alueessa 90 - 110 % parhaan tehokkuuden virtauksesta, virtausarvo pienempi kuin Q1 tai miniminopeus saavutettu ennen siirtymistä vaiheeseen 3.
Vaihe 3 - Vaiheen 3 tarkoituksena on varmistua siitä, että säätövent-tiili ei ole täysin avoinna. Jos ehto on “vihreä”, pumpun nopeus ja venttiilin asento katsotaan optimoiduiksi. Jos muutos moottorin vääntömomentissa tai virtauksessa on > +5 % optimoituihin arvoihin nähden vasteviivettä pidemmän ajan, päätetään että ohjearvossa on tapahtunut lisäys ja venttiiliä optimoiva prosessi käynnistetään uudelleen maksiminopeudesta. Jos muutos moottorin vääntömomentissa tai virtauksessa on > +5 % optimoidusta vääntömomentista tai virtauksesta, päätetään että ohjearvoa on vähennetty ja venttiiliä optimoiva prosessi alkaa vaiheesta 2. Tietyissä sovelluksissa käyttäjä voi lisätä ohjearvoa kun sää-töventtiili on jo lähes auki. Mahdollisesti tämä ei aiheuta oheista > 5 % muutosta moottorin vääntömomenttiin. Käytettävissä ehtoa varten on käyttäjän valittava piirre sen tarkistamiseksi, että vallitseeko täysin avoimen venttiilin tila, jos moottorin vääntömomentti on muuttunut > +2 % (mutta vähemmän kuin 5 %).
Tulisi myös huomata, että vaikka tässä esitetyssä logiikassa on käytetty laskettuja virtausarvoja, virtaus voitaisiin myös korvata vääntömomentin tai tehon arvoilla. Logiikka tarkistaa jatkuvasti kuivana ajoa, minimivirtausta (virtaus liian pieni) tai juoksutiloja (virtaus liian suuri) lasketun virtausarvon kautta ja joko varoittaa käyttäjää tai sulkee yksikön ja asettaa häiriötilaan tai nollaa häiriön automaattisesti ja käynnistää yksikön uudelleen (jos siten konfiguroituna) pum-punsuojauslogiikan kautta, joka esitetään ennakkopatenttihakemuksessa arkis-tonro 60/780 529 (05GI002/911-2.22-1), jätetty 8. maaliskuuta 2006, ja vastaavassa säännönmukaisessa patenttihakemuksessa arkistonro 11/601 373 (05GI002/911-2.22-2), jätetty 17. marraskuuta 2006, joiden molempien kokonaisuuksiin tässä viitataan.
Muita mahdollisia sovelluksia
Nykyiset järjestelmät, jotka käyttävät säätöventt i i I i I og i ikkaa, jossa ohjearvo saavutetaan venttiiliä kuristamalla, normaalisti kiinteässä moottorin nopeudessa. VFD:hen tai PLC:hen sisällytetty logiikka mahdollistaisi pumpun nopeuden ja säätöventtiilin asennon optimoinnin pienentäen käyttökustannuksia ja lisäten järjestelmän luotettavuutta.
Keksinnön laajuus
Tulisi käsittää, ellei tässä toisin sanottuna, että jotkin tässä tiettyyn suoritusmuotoon liittyen kuvatut piirteet, ominaisuudet, vaihtoehdot tai muunnokset voidaan myös soveltaa, käyttää tai sisällyttää jonkin muun tässä kuvatun suoritusmuodon kanssa. Lisäksi, tässä olevat piirustukset eivät ole piirretty mittakaavaan.
Vaikka keksintö on kuvattu ja havainnollistettu liittyen sen esimerkillisiin suoritusmuotoihin, keksintöön ja keksinnössä voidaan toimittaa edellä mainittuja ja erilaisia muita lisäyksiä ja poisjättöjä poikkeamatta esillä olevan keksinnön hengestä ja laajuudesta.

Claims (16)

1. Ohjain käsittäen ainakin yhden tai useamman moduulin, joka on konfiguroitu virtausvertailutiedon määrittämiseksi sellaisten eri pumppu- ja moottoriparametrien funktiona kuten nopeus, vääntömomentti tai teho, tai arvi-ointilaitteeseen tallennetuista kalibroiduista virtauskäyristä, tai ulkoisesta vir-tausreferenssistä kuten virtausmittarista, tunnettu siitä, että ohjain käsittää ainakin yhden moduulin, joka on konfiguroitu virtausvertailutiedon käyttämiseksi säädettävätaajuuksisen käyttölaitteen käyttämän keskipakoispumpun, keskipakoispuhaltimen, keskipakoissekoittimen tai keskipakoiskompressorin säätämiseksi PID-säätöventtiilijärjestelmässä, jossa ohjaimessa, kun venttiili-järjestelmän PID-säätöventtiili on saavuttanut vakiotilansa normaaliolotilan, laskettu virtausarvo tallennetaan ja verrataan nykyvirtausarvoon, joka on hankittu sen jälkeen, kun säädettävätaajuuksinen käyttölaite on laskenut taajuudessa (nopeudessa).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjain, jossa venttiilin asento optimoidaan juuri ennen nopeuden kynnystä, jossa algoritmin virtausehto ei enääole tosi.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjain, jossa venttiilin asento optimoidaan juuri ennen kuin saavutetaan minimipyörimisnopeus, jos virtausehto on edelleen tosi.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjain, jossa paineensää-tösovelluksissa venttiilin asento optimoidaan, jos nykyvirtaus on alueessa 90 -110 % pumpun parhaimman tehokkuuden virtauksesta nykynopeudessa.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjain, jossa lopputarkistus toimitetaan täysin avoimen säätöventtiilin olotilan varalta lisäämällä pumpun nopeutta asetetun määrän verran ja vertailemalla nykyvirtausarvoa tallennettuun virtausarvoonja jos virtauksen lisäystä ei ole, venttiilin asento optimoidaan.
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjain, jossa, jos ohjain on jo saavuttanut optimoidun tilansa, ja jos joko moottorin todellinen vääntömomentti lisääntyy vähintään 5 %, tai todellinen virtaus lisääntyy vähintään 5 %, viive-jaksoa pidemmäksi aikaa, venttiiliä optimoiva prosessi käynnistetään uudelleen maksimipyörimisnopeudessa.
7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjain, jossa, jos ohjain on jo saavuttanut optimoidun tilansa, ja jos joko todellinen moottorin vääntömomentti vähenee vähintään 5 %, tai todellinen virtaus vähenee vähintään 5 %, venttiiliä optimoiva prosessi käynnistyy uudelleen nykytoimintapisteessä.
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjain, jossa toimitetaan käyttäjän valittava täysin avoimen venttiilin lisätarkistus, jos moottorin todellisen vääntömomentin muutos on vähintään 2 % ja enintään 5 % optimoidusta tilasta vasteviivejakson aikana, ja jos tämä ehto on tosi ja todellinen virtaus on suurempi kuin optimoitu virtausarvo nopeuden lisäyksen muutoksen jälkeen, optimoiva prosessi käynnistetään uudelleen maksimipyörimisnopeudessa.
9. Menetelmä käsittäen vaiheet, joissa määritetään virtausvertailu-tieto sellaisten eri pumppu- ja moottoriparametrien funktiona kuten nopeus, vääntömomentti tai teho, tai arviointilaitteeseen tallennetuista kalibroiduista virtauskäyristä, tai ulkoisesta virtausreferenssistä kuten virtausmittarista, t u n n e 11 u siitä, että käytetään virtausvertailutietoa keskipakoispumpun, säädet-tävätaajuuksisen käyttölaitteen käyttämän keskipakoispuhaltimen, keskipa-koissekoittimen tai keskipakoiskompressorin säätämiseksi PID-säätöventtiilijärjestelmässä, jossa, kun venttiilijärjestelmän PID-säätöventtiili on saavuttanut vakiotilansa normaaliolothan, laskettu virtausarvo tallennetaan ja verrataan nykyvirtausarvoon, joka on hankittu sen jälkeen, kun säädettävätaa-juuksinen käyttölaite on laskenut taajuudessa (nopeudessa).
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa venttiilin asento optimoidaan juuri ennen nopeuden kynnystä, jossa algoritmin vir-tausehto ei enää ole tosi.
11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa venttiilin asento optimoidaan juuri ennen kuin saavutetaan minimipyörimisnopeus, jos virtausehto on edelleen tosi.
12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa paineensää-tösovelluksissa venttiilin asento optimoidaan, jos nykyvirtaus on alueessa 90 -110 % pumpun parhaimman tehokkuuden virtauksesta nykynopeudessa.
13. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa lopputarkis-tus toimitetaan täysin avoimen säätöventtiilin olotilan varalta lisäämällä pumpun nopeutta asetetun määrän verran ja vertailemalla nykyvirtausarvoa tallennettuun virtausarvoon, ja jos virtauksen lisäystä ei ole, venttiilin asento optimoidaan.
14. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa, jos ohjain on jo saavuttanut optimoidun tilansa, ja jos joko todellinen moottorin vääntö-momentti lisääntyy vähintään 5 %, tai todellinen virtaus lisääntyy vähintään 5 %, viivejaksoa pidemmäksi aikaa, venttiiliä optimoiva prosessi käynnistetään uudelleen maksimipyörimisnopeudessa.
15. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jos ohjain on jo saavuttanut optimoidun tilansa, ja jos joko todellinen moottorin vääntömomentti vähenee vähintään 5 %, tai todellinen virtaus vähenee vähintään 5 %, venttiiliä optimoiva prosessi käynnistyy uudelleen nykytoimintapisteessä.
16. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, jossa toimitetaan käyttäjän valittava täysin avoimen venttiilin lisätarkistus, jos moottorin todellisen vääntömomentin muutos on vähintään 2 % ja enintään 5 % optimoidusta tilasta vasteviivejakson aikana, ja jos tämä ehto on tosi ja todellinen virtaus on suurempi kuin optimoitu virtausarvo nopeuden lisäyksen muutoksen jälkeen, optimoiva prosessi käynnistetään uudelleen maksimipyörimisnopeudessa.
FI20070193A 2006-03-08 2007-03-07 Menetelmä venttiilin asennon ja pumpun nopeuden optimoimiseksi PID-säädöllä varustetussa venttiilijärjestelmässä ulkoisia signaaleja käyttämättä FI126051B (fi)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20070193A FI126051B (fi) 2006-03-08 2007-03-07 Menetelmä venttiilin asennon ja pumpun nopeuden optimoimiseksi PID-säädöllä varustetussa venttiilijärjestelmässä ulkoisia signaaleja käyttämättä

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US78054706P 2006-03-08 2006-03-08
US11/601,373 US8303260B2 (en) 2006-03-08 2006-11-17 Method and apparatus for pump protection without the use of traditional sensors
US11/636,355 US7945411B2 (en) 2006-03-08 2006-12-08 Method for determining pump flow without the use of traditional sensors
US11/704,891 US7925385B2 (en) 2006-03-08 2007-02-09 Method for optimizing valve position and pump speed in a PID control valve system without the use of external signals
FI20070193A FI126051B (fi) 2006-03-08 2007-03-07 Menetelmä venttiilin asennon ja pumpun nopeuden optimoimiseksi PID-säädöllä varustetussa venttiilijärjestelmässä ulkoisia signaaleja käyttämättä

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20070193A0 FI20070193A0 (fi) 2007-03-07
FI20070193A FI20070193A (fi) 2007-09-09
FI126051B true FI126051B (fi) 2016-06-15

Family

ID=37929998

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20070193A FI126051B (fi) 2006-03-08 2007-03-07 Menetelmä venttiilin asennon ja pumpun nopeuden optimoimiseksi PID-säädöllä varustetussa venttiilijärjestelmässä ulkoisia signaaleja käyttämättä

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI126051B (fi)

Also Published As

Publication number Publication date
FI20070193A0 (fi) 2007-03-07
FI20070193A (fi) 2007-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7925385B2 (en) Method for optimizing valve position and pump speed in a PID control valve system without the use of external signals
US4526513A (en) Method and apparatus for control of pipeline compressors
US9091259B2 (en) Method and controller for operating a pump system
RU2454570C2 (ru) Усовершенствования в регулировании компрессоров
US20130004337A1 (en) System and method for driving a pump
CN103814261B (zh) 离心压缩机的扩散器控制
RU2706897C2 (ru) Способ работы для насоса, в особенности для мультифазного насоса, и насос
KR100688853B1 (ko) 팬회전수 제어방법
US6155790A (en) Method and equipment for controlling a pipe network
US20080300727A1 (en) Method of calculating pump flow rates and an automated pump control system
CN101627532A (zh) 一种控制方法和电动机启动器设备
US20080264086A1 (en) Method for improving efficiency in heating and cooling systems
US11988211B2 (en) Vacuum pump
US10900489B2 (en) Automatic pumping system commissioning
CN104514705B (zh) 泵系统的控制
JP2022130375A (ja) モータの回転速度を調整する多段圧縮装置及び方法
KR101844096B1 (ko) 회전 속도가 조절되는 저압 원심팬을 제어하기 위한 방법
US10082804B2 (en) Optimized technique for staging and de-staging pumps in a multiple pump system
FI126051B (fi) Menetelmä venttiilin asennon ja pumpun nopeuden optimoimiseksi PID-säädöllä varustetussa venttiilijärjestelmässä ulkoisia signaaleja käyttämättä
JP5999739B2 (ja) 容積式ポンプにおけるキャビテーションの監視および制御のためのシステムおよび方法
RU2766499C2 (ru) Способ эксплуатации циркуляционного насоса, а также циркуляционный насос для осуществления этого способа
CN108955781A (zh) 一种强腐蚀性液态介质流量的数字变频计量控制器
US10138882B1 (en) Controlling a pump
US11286925B2 (en) Electronic apparatus and method for optimizing the use of motor-driven equipment in a control loop system
WO2017123939A1 (en) Variable speed pumping system with pressure independent control valves

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 126051

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed