HRP20140033A2 - Postupak regulacije najmanje jednog dijela pumpne stanice - Google Patents

Abstract

Izum se odnosi na postupak regulacije najmanje jednog dijela pumpne stanice koja se sastoji od nekoliko pumpi s regulacijom brzine, a postupak je postavljen tako da minimizira njihovu specifičnu potrošnju energije Espec najmanje u jednom dijelu stanice, i sadrži pod-postupak koji se sastoji od slijedećih koraka: pribavljanje ulaznih podataka, određivanje uzajamnog relativnog odnosa između prve vrijednosti veličine A1 koja odgovara prvoj brzini pumpe V1, i druge vrijednosti veličine A2 koja odgovara drugoj brzini pumpe V2, i između prve specifične potrošnje energije Espec1 i druge specifične potrošnje energije Espec2, i određivanje treće vrijednosti spomenute veličine A3 koja odgovara trećoj brzini pumpe V3, gdje je A3 jednako A2-B3 ako su zadovoljeni uvjeti A2<A1 i Espec2<Espec1, A3 je jednako A2+B4 ako su zadovoljeni uvjeti A2>A1 i Espec2<Espec1, A3 je jednako A2+B5 ako su zadovoljeni uvjeti A2<A1 i Espec2>Espec1, i A3 je jednako A2-B6 ako su zadovoljeni uvjeti A2>A1 i Espec2>Espec1, gdje su B3, B4, B5 i B6 parametri spomenute veličine.

Description

Tehničko područje izuma

Predmetni izum općenito se odnosi na postupak regulacije najmanje jednog dijela pumpne stanice. Predmetni izum naročito se odnosi na postupak regulacije najmanje jednog dijela pumpne stanice koja se sastoji od nekoliko pumpi s regulacijom brzine, a postupak je postavljen tako da minimizira njihovu specifičnu potrošnju energije EspeC najmanje u jednom dijelu pumpne stanice.

Pozadina izuma i prethodna dostignuća

Trošak pogona pumpi u pumpnim stanicama namijenjenim za otpadne vode, kanalizaciju, površinske vode, itd. vrlo je visok. Prije mnogo vremena, pumpa u pumpnoj stanici pokretala se najvećom brzinom kada je nivo tekućine za pumpanje narastao do unaprijed određenog nivoa za pokretanje pumpe, i pumpa je radila do postizanja unaprijed određenog nivoa tekućine za prekid rada pumpe. No, ustanovljeno je da je to vrlo skupi način regulacije. Kao rješenje, uvedene su pumpe s regulacijom brzine, na primjer pumpe s regulacijom frekvencije, kod kojih je napojna frekvencija, gledano sa stajališta potrošnje energije, birana na bolji način, i njena se vrijednost određivala, na primjer, proračunima i/ili testovima. Ti proračuni i/ili testovi, ovisno o sustavu i/ili pumpi, davali su razne krivulje iz kojih se potrošnja energije po ispumpanom volumenu u odnosu na, na primjer napojnu frekvenciju ili brzinu pumpe, mogla izvoditi tako da je minimalna točka bila spomenuta optimalna vrijednost. Uvođenje pumpi s regulacijom brzine i korištenje optimalne napojne frekvencije za zadanu brzinu, bazirano na nazivnoj krivulji pumpe, donijelo je značajne uštede troškova, i produžilo je vijek pumpi budući da su rijetko ili nikada radile maksimalnom brzinom.

Međutim,regulacija brzine na bazi nazivne krivulje pumpe povezana je s nekim nedostacima. Nedostatak je što nazivna krivulja za određeni model pumpe nije uvijek ista za svaku pumpu tog modela; nadalje, nazivna krivulja određenog modela pumpe je nepromjenjiva tokom vremena, što se ne podudara sa stvarnom krivuljom pojedine pumpe. Preciznije, stvarna krivulja pumpe će se mijenjati sukladno trošenju pojedinih dijelova pumpe, što dovodi do toga da optimalna napojna frekvencija za brzinu pumpe više nije ista kao optimalna napojna frekvencija za model pumpe. Osim toga, na stvarnu krivulju pumpe će utjecati i izvedba pumpne stanice i okolnog sustava cijevi, koji utjecaj je teško ili nemoguće predvidjeti i/ili proračunati.

Danas postoje uređaji koji mjere ispumpani volumen tekućine i potrošnju energije za specifične napojne frekvencije / brzine pumpe, vidi na primjer WO2009/053923. Međutim, skupo je i komplicirano mjeriti volumen ispumpane tekućine, i potrebna je dodatna oprema čija je jedina svrha mjerenje volumena ispumpane tekućine.

Kratak opis sadržaja izuma

Namjera je predmetnog izuma otkloniti gore spomenute nedostatke i mane ranije poznatih postupaka regulacije najmanje jednog dijela pumpne stanice, i ponuditi poboljšani postupak. Osnovni cilj ovog izuma je pružanje poboljšanog postupka regulacije najmanje jednog dijela pumpne stanice tipa definiranog na početku, koji ne uključuje potrebu mjerenja ispumpanog volumena tekućine.

Još jedan cilj predmetnog izuma je pružanje poboljšanog postupka regulacije najmanje jednog dijela pumpne stanice, koji se automatski regulira sukladno trošenju i zamjeni rezervnih dijelova pumpe, i sukladno izvedbi pumpne stanice i okolnog sustava cijevi.

Još jedan cilj predmetnog izuma je pružanje postupka koji u preferiranoj izvedbi indirektno uzima u obzir volumen ispumpane tekućine bez mjerenja iste.

Kratak opis svojstava izuma

U skladu s izumom, definiranim postupkom postiže se najmanje osnovni cilj, a postupak je naznačen time da sadrži pod-postupak koji se sastoji od slijedećih koraka:

pribavljanje ulaznih podataka u obliku kompleta parametara koji odgovaraju izmišljenom ili proteklom prvom periodu rada t1 i izmišljenom ili proteklom drugom periodu rada t2,

određivanje, osnovano na spomenutom kompletu parametara, uzajamnog relativnog odnosa između prve vrijednosti veličine A1 koja odgovara prvoj brzini pumpe V1 i koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara, i koja prva vrijednost A1 se odnosi na spomenuti prvi period rada t1, i druge vrijednosti veličine A2 koja odgovara drugoj brzini pumpe V2 i koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara, i koja druga vrijednost A2 se odnosi na spomenuti drugi period rada t2, i između prve specifične potrošnje energije EspeC1 koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara i koja se odnosi na spomenuti prvi period rada t1, i druge specifične potrošnje energije EspeC2 koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara i koja se odnosi na spomenuti drugi period rada t2,

određivanje, osnovano na spomenutim određenim uzajamnim relativnim odnosima i na parametrima B3, B4, B5 i B6 spomenute veličine, izlaznih podataka u obliku treće vrijednosti spomenute veličine A3 koja odgovara trećoj brzini pumpe V3 u trećem periodu rada t3, gdjeje A3 jednako A2-B3 ako su zadovoljeni uvjeti A2<A1 i EspeC2<EspeC1, A3 je jednako A2+B4 ako su zadovoljeni uvjeti A2>A1 i EspeC2<EspeC1, A3 je jednako A2+B5 ako su zadovoljeni uvjeti A2<A1 i EspeC2>EspeC1, i A3 je jednakoA2-B6 ako su zadovoljeni uvjeti A2>A1 i EspeC2>EspeC1.

Prema tome, predmetni izum se bazira na poimanju da je suma volumena ispumpane tekućine tokom određenog perioda vremena, na primjer 24 h ili višekratnika 24 h, manje-više konstantna gledano kroz dulji period vremena.

Preferirane izvedbe predmetnog izuma su uz to definirane u pripadajućim patentnim zahtjevima.

U preferiranoj izvedbi komplet parametara sadrži spomenutu prvu vrijednost veličine A1 i pridruženu prvu specifičnu potrošnju energije EspeC1, kao i spomenutu drugu vrijednost veličine A2 i pridruženu drugu specifičnu potrošnju energije EspeC2.

U preferiranoj izvedbi se prva vrijednost spomenute veličine A1 sastoji od brzine pumpe V1 ili prve napojne frekvencije F1, a druga vrijednost spomenute veličine A2 sastoji od brzine pumpe V2 ili druge napojne frekvencije F2, a da se treća vrijednost spomenute veličine A3 sastoji od brzine pumpe V3 ili treće napojne frekvencije F3.

Dodatne prednosti i značajke izuma vidljive su u drugim pripadajućim patentnim zahtjevima, kao i u slijedećem detaljnom opisu preferiranih izvedbi.

Kratak opis crteža

Iz slijedećih detaljnih opisa preferiranih izvedbi predmetnog izuma, kao i priloženih crteža, bit će razumljivije i jasnije gore spomenute i ostale značajke i prednosti izuma.

Bolje razumijevanje gore spomenutih i ostalih značajki i prednosti predmetnog izuma pojasnit će detaljni opisi preferiranih izvedbi koji slijede, kao i priloženi crteži, i to:

Slika 1 je shematski crtež pumpne stanice,

Slika 2 je blok dijagram preferirane izvedbe postupka u skladu s izumom,

Slika 3 je blok dijagram alternativne izvedbe postupka u skladu s izumom,

Slika 4 je blok dijagram pod-postupka „Pronađi V3“,

Slika 5 je dijagram koji daje shematski prikaz odnosa između specifične potrošnje energije EspeC i brzine pumpe Vpump, i

Slika 6 je dijagram koji daje shematski prikaz promjene nivoa tekućine h u pumpnoj stanici tokom vremena T.

Detaljni opis preferiranih izvedbi

Na početku treba naglasiti da se izraz „specifična potrošnja energije EspeC“ koji se koristi u patentnim zahtjevima i u opisu, odnosi na i predstavlja mjeru za potrošnju energije po jedinici vremena za jednu ili više pumpi, ili za jednu ili više pumpnih stanica, itd. Ovdje se specifična potrošnja energije računa prema EspeC = k * E, gdje je E stvarna potrošnja energije tokom nekog prošlog perioda vremena, a k je parametar vremena i predstavlja mjeru spomenutog prošlog perioda vremena, preferirani načini određivanja parametra vremena k opisani su kasnije u kontekstu različitih izvedbi. U najjednostavnijoj izvedbi k je jednako 1.

Na slici 1, prikazana je pumpna stanica, općenito označena 1, koja sadrži nekoliko pumpi 2 s regulacijom brzine, to jest, jednu ili više, a obično dvije, postavljene da pumpaju tekućinu sa dna okna 3 koji je dio pumpne stanice 1, u odvodnu cijev 4 i dalje od pumpne stanice 1. Osim toga, pumpna stanica 1 ima najmanje jedan mjerni uređaj nivoa 5, koji određuje nivo tekućine h u pumpnoj stanici; treba naglasiti da mjerni uređaj nivoa 5 može biti odvojeni uređaj operativno spojen na vanjsku regulacijsku jedinicu 6, može biti operativno spojen na jednu od nekoliko pumpi 2 s regulacijom brzine, može biti ugrađen u jednu od nekoliko pumpi 2 s regulacijom brzine, itd. U preferiranoj izvedbi su spomenute pumpe 2 s regulacijom brzine operativno spojene na vanjsku regulacijsku jedinicu 6, u cilju omogućavanja regulacije brzine pumpi, alternativno, najmanje jedna od spomenutih nekoliko pumpi 2 s regulacijom brzine može imati ugrađenu regulacijsku jedinicu (nije prikazano).

Formulacija „s regulacijom brzine“ uključuje sve izvedive načine promjene brzine pumpe, prije svega odnosi se na regulaciju napojne frekvencije pomoću pretvarača frekvencije, VFD, koji je ugrađen u pumpu ili je vanjski, preferira se da vanjski VFD bude postavljen na vanjsku regulacijsku jedinicu 6. Međutim, odnosi se i na regulaciju napona napajanja kojim se upravlja iznutra ili izvana, unutrašnja mehanička kočnica koja preferirano djeluje na pogonsku osovinu pumpe, itd. Prema tome, na ukupnoj razini izuma, nije od osnovne važnosti kako se regulira brzina pumpe, već da je brzinu pumpe moguće regulirati.

Postupak prema ovom izumu usmjeren je na regulaciju najmanje jednog dijela takve pumpne stanice 1, koja se sastoji od nekoliko pumpi 2 s regulacijom brzine , s ciljem minimiziranja specifične potrošnje energije EspeC navedenog dijela pumpne stanice 1. S tim u vezi, pumpnu stanicu 1 treba gledati kao određeno postrojenje u koje se doprema ulazna tekućina i iz kojeg se ispumpava izlazna tekućina. Što se tiče predmetnog izuma, za definiciju pumpne stanice nije važno koji tip tekućine sa pumpa, od kuda tekućina dolazi, ni kuda se pumpa. Formulacijom „određen broj pumpi s promjenljivom brzinom“, misli se na jedan sastavni broj pumpi 2 kod kojih se može regulirati brzina pojedine pumpe, najbolje pomoću regulacije napojne frekvencije F za svaku pojedinu pumpu, u cilju promjene njene brzine, gdje je brzina proporcionalna napojnoj frekvenciji. Prema tome, takva pumpna stanica 1 može sadržavati jednu ili više pumpi, a najmanje jednu pumpu 2 čija se brzina može regulirati. U slučaju kada pumpna stanica ima nekoliko pumpi 2 s regulacijom brzine, moguće su prikladne alternacije među njima, ali ovdje to nije obrađeno.

Od temeljne važnosti za ovaj izum je da se volumen ispumpane tekućine ne mjeri ni ne koristi u vezi s određivanjem specifične potrošnje energije EspeC. Umjesto toga, izum se temelji na ukupnoj količini ispumpane tekućine u određenom vremenskom periodu, obično 24 h, i on je manje-više konstantan gledano kroz dulje vrijeme. U ovoj patentnoj prijavi, spomenuti period vremena će se u daljnjem tekstu nazivati period rada, i imati preferiranu duljinu vremena od n*24 h, gdje je n pozitivan cijeli broj. Treba razumjeti da period rada može imati i neku drugu duljinu vremena, čime se neće odstupiti od opće ideje predmetnog izuma, i/ili da duljina perioda rada varira tijekom godine. Na primjer, period rada može biti jednak jednom ciklusu pumpanja, i sadrži period u kojem je pumpa aktivna, to jest, ispumpava tekućinu od nivoa za pokretanje do nivoa za zaustavljanje, i period u kojem je pumpa neaktivna, to jest dok nivo tekućine raste od nivoa za zaustavljanje do nivoa za pokretanje. Uzajamni redoslijed perioda u kojem je pumpa aktivna i perioda u kojem je pumpa neaktivna je proizvoljan.

Treba naglasiti da se postupak prema ovom izumu može primijeniti na jednoj ili više kompletnih pumpnih stanica, koje direktno ili indirektno komuniciraju međusobno, za jednu ili za više pumpi, koje direktno ili indirektno komuniciraju međusobno. Postupak se, na primjer, može primijeniti na ugrađenu regulacijsku jedinicu pumpe 2 ili vanjsku regulacijsku jedinicu 6 na upravljačkom ormaru, s time da je vanjska regulacijska jedinica 6 operativno spojena na pumpu 2. U daljnjem tekstu, ukoliko nije drugačije naznačeno, izum će biti opisan s primjenom na pumpi 2 pumpne stanice 1, ali odgovarajuće vrijedi i kada je izum primijenjen na vanjsku regulacijsku jedinicu 6.

Pumpna stanica 1 ima nivo tekućine pumpne stanice, označen h, koji u predmetnoj patentnoj prijavi predstavlja udaljenost između nivoa tekućine u oknu 3 i ulaznog otvora pumpe 2 (vidi sliku 1), nivo h tekućine pumpne stanice direktno je spojen na stvarnu visinu dizanja pumpe 2, koja se povećava s padom nivoa h tekućine pumpne stanice. Kada se okno 3puni tekućinom, raste nivo h tekućine pumpne stanice, a kada je pumpa 2 aktivna i ispumpava tekućinu, nivo h tekućine pumpne stanice pada. Treba naglasiti da se okno 3 može puniti tekućinom i za vrijeme dok je pumpa 2 aktivna i ispumpava tekućinu.

U ovoj publikaciji, aktivni period rada naziva se i trećim periodom rada t3, kojem su prethodili izmišljeni ili protekli prvi period rada t1 i izmišljeni ili protekli drugi period rada t2. Izmišljeni periodi rada koriste se kada se protekli/ aktualni periodi još nisu dogodili, na primjer kod puštanja u rad ili ponovnog pokretanja pumpe, pumpne stanice, brojila pumpne stanice itd. Prvi period rada t1, drugi period rada t2 i treći period rada t3 ne moraju obavezno biti u neposrednom nizu, već mogu biti odvojeni jednim ili više perioda rada za koje parametri nisu zabilježeni. Prema tome, kada završi treći period rada t3 i parametri su zabilježeni, i u toku je novi period rada, vjerojatno novi treći period rada t3, prijašnji drugi period rada će predstavljati prvi period rada t1, a prijašnji prvi period rada će ispasti iz brojila i/ili vjerojatno biti pohranjen kako bi se omogućila analiza napredovanja pumpne stanice 1.

Na slikama 2 i 3 prikazane su preferirane izvedbe postupka, općenito označenog 7, za regulaciju najmanje jednog dijela pumpne stanice 1, koja se sastoji od nekoliko pumpi 2 s regulacijom frekvencije. Treba naglasiti da postupak 7 prema izumu može biti proširen jednim ili više pod-postupaka, i/ili se izvoditi paralelno/ uzastopno s drugim postupcima regulacije. U skladu s donjim opisom, treba uzeti u obzir i sliku 5, ali treba znati da krivulja nacrtana na slici 5 nije nužno zabilježena, i nije potrebna za postupak prema predmetnom izumu.

Sada ćemo se osvrnuti na slike 2 i 3, i na korake postupka koji su zajednički preferiranim izvedbama. Postupak 7 započinje, i tada se provjerava da li je pumpna stanica 1 na sredini trećeg perioda rada t3 koji je u toku, ili je treći period rada t3 upravo završio, to jest, da li je zadovoljen uvjet T > t3, gdje je T proteklo vrijeme perioda rada u toku. Ukoliko je jedan radni period upravo završio, a novi upravo započinje, vrijednost proteklog vremena T radnog perioda u toku postavlja se na nulu. Treba naglasiti da T može također biti stvarno ili apsolutno vrijeme, pa se u tom slučaju provjerava odnos između stvarnog vremena i višekratnika trećeg radnog perioda, i to na primjer, svaki put kada stvarno vrijeme pokaže 00:00, započinje novi period rada.

Kada je jedan period rada upravo završio, postupak 7 nastavlja se pod-postupkom, zvanim „nađi V3“, čiji je cilj otkrivanje optimalne brzine pumpe V3 trećeg radnog perioda t3 koji je upravo započeo ili će započeti kasnije, sa svrhom minimiziranja specifične potrošnje energije EspeC najmanje jednog dijela pumpne stanice 1. Pod-postupak „nađi V3“ bit će u nastavku detaljnije opisan, nakon opisa ukupnog postupka 7.

Nakon pod-postupka „nađi V3“ ili ako je pumpna stanica 1 na sredini trećeg perioda rada t3 u toku, to jest ukoliko uvjet T > t3 nije zadovoljen, postupak 7 se nastavlja slijedećim korakom „dohvati nivo h tekućine pumpne stanice“

Nivo tekućine h pumpne stanice određuje se na neki uobičajen način mjerenja nivoa, i može sadržavati jedan ili više mjernih uređaja nivoa 5, na primjer, kontinuirane i/ili izdvojive mjerne uređaje nivoa. Kada je nivo tekućine h pumpne stanice dohvaćen, provjerava se da li je nivo tekućine h u oknu 3 niži od nivoa tekućine koji odgovara nivou hstop za zaustavljanje pumpe, to jest da li je zadovoljen uvjet h < hstop. Ako je uvjet h < hstop zadovoljen, brzina pumpe Vpump se postavlja na nulu, i eventualno aktivna pumpa 2 se gasi, a postupak 7 je završen i vraća se na početak. Ako uvjet h < hstop nije zadovoljen, provjerava se da li je nivo tekućine h u oknu 3 viši od nivoa tekućine koji odgovara nivou hstart za pokretanje pumpe, to jest da li je zadovoljen uvjet h > hstart. Ako je uvjet h > hstart zadovoljen, pumpa 2 se pokreće brzinom Vpump koja je jednaka prisutnoj brzini pumpe V3 trećeg perioda rada t3 u toku, i koja je ranije određena pomoću pod-postupka „nađi V3“. Ako uvjet h > hstart nije zadovoljen ili nakon aktivacije pumpe 2 brzinom V3, postupak 7 je završen i vraća se na početak u skladu s odabranom izvedbom prema slici 2.

Prema alternativnoj izvedbi predstavljenoj na slici 3, vrši se provjera u slučaju da nivo tekućine h u oknu 3 pada/smanjuje se ako uvjet h > hstart nije zadovoljen ili nakon aktivacije pumpe 2 brzinom V3. Ako pada nivo tekućine h pumpne stanice, to pokazuje da je pumpa 2 aktivna i da ispumpava tekućinu, i da nivo tekućine u oknu 3 pada, ali da još uvijek nije postignut nivo tekućine hstop za zaustavljanje pumpe. Postupak 7 je završen i vraća se na početak. Treba naglasiti da koraci provjere uvjeta h < hstop i h > hstart, zajedno sa pripadajućim sljedećim korakom postupka, mogu izmjenjivati mjesta bez utjecaja na druge aspekte postupka.

Ukoliko nivo tekućine h pumpne stanice ne pada, provjerava se da li je pumpa aktivna, to jest, da li je brzina Vpump pumpe različita od nule. Ako je brzina Vpump pumpe jednaka nuli, to označava da je nivo tekućine h pumpne stanice između nivoa tekućine za zaustavljanje pumpe hstop i nivoa tekućine za pokretanje pumpe hstart i da je pumpna stanica u stanju ponovnog punjenja u periodu rada, nakon čega je postupak 7 završen i vraća se na početak. Ako je brzina Vpump pumpe različita od nule, to obično označava da je pumpa 2 aktivna i da ispumpava tekućinu, ali da je istovremeni dotok tekućine u pumpnu stanicu 1 jednak ili veći od izlaznog toka; alternativno to je znak da pumpa 2 uopće nije aktivna, na primjer zbog kvara iste; alternativno to je znak da je brzina pumpe niža od najniže brzine Vmin koju pumpa 2 može imati, i da još uvijek uspijeva pumpati tekućinu. Kada nivo tekućine h pumpne stanice ne pada, povećava se brzina pumpe Vpump za parametar B1, koji preferirano odgovara povećanju napojne frekvencije od 1 – 5 Hz, i dodatno se prisutna brzina pumpe V3 trećeg perioda rada t3 koji je u toku, povećava za parametar B2, koji preferirano odgovara povećanju napojne frekvencije od 0,1 – 0,5 Hz. Nakon toga postupak 7 je završen i vraća se na početak.

Treba naglasiti da unutar jednog radnog perioda, u redovnom radu, pumpa 2 može biti aktivna nekoliko puta. Osim toga treba naglasiti da pumpna stanica 1 može imati maksimalno dozvoljeni nivo hmax tekućine pumpne stanice, i kada je taj nivo dosegnut, preferira se da se brzina pumpe 2 poveća ili da uključi maksimalno dozvoljenu brzinu Vmax kako bi spriječila poplavu okna 3, te ukoliko to nije dovoljno, pokreće se jedna ili više dodatnih pumpi, preferirano spomenutom maksimalno dozvoljenom brzinom pumpe Vmax, ili brzinom pumpe V3 trećeg perioda rada t3 koji je u toku, ili nekom drugom prikladnom brzinom pumpe. Ako pumpna stanica 1 sadrži nekoliko pumpi, alternativne pumpe mogu biti aktivne tokom istog perioda rada.

Kada je treći period rada t3 završen, u preferiranoj izvedbi bilježe se prisutna brzina pumpe i prisutna specifična potrošnja energije EspeC3 trećeg perioda rada t3. U alternativnoj izvedbi bilježi se da li je brzina pumpe V3 veća ili manja od brzine pumpe V2 drugog perioda rada t2 i dali je specifična potrošnja energije EspeC3 veća ili manja od specifične potrošnje energije EspeC2 drugog perioda rada t2. Umjesto treće brzine pumpe V3, može se bilježiti odgovarajuća treća vrijednost A3 ekvivalentne veličine. Ekvivalentna veličina može biti napojna frekvencija, napon napajanja, snaga mehaničke kočnice pogonske osovine pumpe, ili neka druga odgovarajuća ekvivalentna veličina. Treba naglasiti da ukoliko po metodi 7 izuma, tokom trećeg perioda rada t3 dođe do potrebe postavljanja brzine pumpe Vpump na bilo koju vrijednost koja se razlikuje od nula i V3, preferira se da se parametri tog perioda rada ne bilježe.

Pod-metoda „nađi V3“ prikazana je na slici 4, i započinje korakom pribavljanje/dohvaćanje ulaznih podataka u obliku kompleta parametara, taj komplet parametara mogu biti postavljeni parametri koji odgovaraju dvama izmišljenim periodima rada, zabilježeni parametri koji odgovaraju dvama proteklim periodima rada, ili kombinacija postavljenih parametara koji odgovaraju izmišljenom periodu rada i zabilježenih parametara koji odgovaraju nekom proteklom periodu rada. U početnom stvarnom radnom periodu pumpne stanice 1 mogu se koristiti, na primjer, parametri koje je postavio operater/ proizvođač pumpe/programer, dok ne budu na raspolaganju zabilježeni podaci.

Na osnovi spomenutog kompleta parametara, određuje se uzajamni relativni odnos između prve vrijednosti veličine A1 koja odgovara prvoj brzini pumpe V1 i koja se izvodi iz spomenutog kompleta parametara, i koja prva vrijednost A1 se odnosi na izmišljeni ili protekli prvi period rada t1, i druge vrijednosti veličine A2 koja odgovara drugoj brzini pumpe V2 i koja se izvodi iz spomenutog kompleta parametara, i koja druga vrijednost A2 se odnosi na izmišljeni ili protekli drugi period rada t2, i između prve specifične potrošnje energije EspeC1 koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara i koja se odnosi na spomenuti prvi period rada t1, i druge specifične potrošnje energije EspeC2 koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara i koja se odnosi na spomenuti drugi period rada t2.

Na osnovi tako određenih međusobnih relativnih odnosa, određuju se izlazni podaci u obliku treće vrijednosti veličine A3 koja odgovara trećoj brzini pumpe V3 trećeg perioda rada t3, koji može biti radni period neposredno nakon drugog radnog perioda t2 ili može biti neki budući period. Treća vrijednost veličine A3 je jednakaA2-B3 ako su zadovoljeni uvjeti A2<A1 i EspeC2<EspeC1, jednaka je A2+B4 ako su zadovoljeni uvjeti A2>A1 i EspeC2<EspeC1, jednaka je A2+B5 ako su zadovoljeni uvjeti A2<A1 i EspeC2>EspeC1, i jednaka je A2-B6 ako su zadovoljeni uvjeti A2>A1 i EspeC2>EspeC1, gdje su B3, B4, B5 i B6 parametri spomenute veličine. Nakon toga, pod-postupak „nađi V3“ se vraća na postupak 7.

Preferirano je da su parametri B3, B4, B5 i B6, od kojih svaki predstavlja razliku između treće vrijednosti A3 i druge vrijednosti A2, unaprijed određene vrijednosti, alternativno varijable koje, na primjer zavise o vrijednosti A2, o odnosu između A1 i A2, i/ili o odnosu između EspeC1 i EspeC2, itd. Preferirano je da parametri B3, B4, B5 i B6 imaju istu vrijednost, ali izvedivo je i da parametri B3, B4, B5 i B6 imaju različite vrijednosti, u svrhu sprečavanja da pod-postupak „nađi V3“ poskakuje amo-tamo između dvije vrijednosti oko optimalne brzine pumpe. U nekoj alternativnoj izvedbi, parametar B3 jednak je B5, koji je različit od B4, koji je pak jednak B6. Preferira se da svaki od parametara B3, B4, B5 i B6 odgovara promjeni napojne frekvencije koja je veća od 0,5 Hz i manja od 5 Hz, preferira se manje od 2 Hz, a najbolje bi bilo 1 Hz. Prvenstveno, promjena napojne frekvencije od 1 Hz odgovara približno promjeni brzine pumpe od 2-5 postotnih jedinica, gdje se maksimalna dozvoljena brzina pumpe Vmax koristi kao referentna točka 100%. Nadalje se preferira da se parametri B3, B4, B5 i B6 smanjuju, na primjer za polovinu ili za trećinu, ukoliko se pokaže da pod-postupak „nađi V3“ poskakuje amo tamo oko optimalne brzine pumpe. Treba istaknuti da gore spomenuti parametar B2, kada se pokazuje u istoj veličini kao parametri B3, B4, B5 i B6, mora biti mali u odnosu na B3, B4, B5 i B6, na primjer reda veličine manje od 15% od B3, B4, B5 i/ili B6.

U preferiranim izvedbama, prva vrijednost veličine A1 sastoji se od brzine pumpe V1, prve napojne frekvencije F1 ili prvog napona napajanja S1, a druga vrijednost veličine A2 sastoji se od brzine pumpe V2, druge napojne frekvencije F2 ili drugog napona napajanja S2, a treća vrijednost veličine A3 sastoji se od brzine pumpe V3, treće napojne frekvencije F3 ili trećeg napona napajanja S3.

U preferiranoj izvedbi, gore spomenuti set parametara sadrži prvu vrijednost veličine A1 i pridruženu prvu specifičnu potrošnju energije EspeC1, a također i drugu vrijednost veličine A2 i pridruženu drugu specifičnu potrošnju energije EspeC2. U nekoj alternativnoj izvedbi, komplet parametara sadrži, na primjer, spomenutu drugu vrijednost A2, a također i funkciju segmenta krivulje koji se proteže između druge vrijednosti A2 i prve vrijednosti A1, nakon čega je moguće odrediti gore spomenute međusobne relativne odnose. U slijedećoj alternativnoj izvedbi, komplet parametara sadrži drugu vrijednost A2 i prvu vrijednost A1, a također i nagib segmenta krivulje koji se proteže između dviju vrijednosti veličine, nakon čega je moguće odrediti gore spomenute međusobne relativne odnose. Treba naglasiti da postoje i drugi kompleti parametara iz kojih je moguće odrediti gore spomenute međusobne relativne odnose, bez da ovdje pokazujemo još primjera izvedbe. Treba naglasiti da se vrijednosti iz dodatnih izmišljenih ili proteklih perioda rada mogu koristiti za provjeru u slučaju da pod-postupak „nađi V3“ poskakuje amo-tamo oko optimalne brzine pumpe.

U nastavku će biti predstavljeni različiti načini proračuna specifične potrošnje energije EspeC, preciznije, kako se proračunava parametar vremena k iz gore spomenute jednadžbe specifične potrošnje energije EspeC = k*E. EspeC je suštinski jednaka utrošenoj energiji podijeljenoj na ispumpani volumen tokom određenog proteklog vremena, ili jednaka trenutnoj potrošnji energije podijeljenoj na trenutni protok. Prema izumu, parametar vremena k koristi se umjesto trenutnog protoka ili ispumpanog volumena, i taj parametar može biti jednak 1, ili uzimat u obzir vrijeme trajanja radnog perioda, vertikalni razmak između nivoa tekućine hstart za pokretanje pumpe i nivoa tekućine hstop za zaustavljanje pumpe, broj pokretanja u jednom radnom periodu, vrijeme aktivnosti pumpe tokom jednog radnog perioda, vrijeme neaktivnosti pumpe tokom jednog radnog perioda, brzinu nivoa tekućine, itd. Niže će biti prikazano nekoliko primjera, ali izum nije na njih ograničen.

Prema prvoj varijanti, duljina perioda rada je n*24h i parametar vremena k se računa prema formuli k=1/(n*24). Ova varijanta koristi se kada je dotok tekućine predvidiv i gotovo stalan u jednom periodu rada, što se vidi kroz dulji period vremena.

Prema drugoj varijanti, duljina perioda rada je n*24h i parametar vremena k se računa prema formuli k=1/(c*(n*24)), gdje je c parametar ujednačenja. Ova varijanta koristi se kada je dotok tekućine manje predvidiv i više nepravilan u jednom periodu rada, što se vidi kroz dulji period vremena.

Preferirano je da se parametar ujednačenja c računa prema formuli c=xon/Σton, gdje je xon broj koliko puta je pumpa bila uključivana tokom nekog proteklog perioda rada, a Σton je kumulativno vrijeme aktivnosti pumpe tokom tog proteklog perioda rada.

Alternativno, parametar ujednačenja c može se računati prema formuli c=ΣL/Σtongdje je L vertikalni razmak između nivoa tekućine hstart za pokretanje pumpe i nivoa tekućine hstop za zaustavljanje pumpe, a ΣL je kumulativni razmak koji je ispumpan tokom nekog proteklog perioda rada, bez obzira na dotok za vrijeme aktivnosti pumpe 2. Σton je kumulativno vrijeme u kojem je pumpa bila aktivna tokom tog proteklog perioda rada.

Prema trećoj varijanti, dužina nekog perioda rada iznosi s sekundi, gdje je s pozitivan cijeli broj, a parametar vremena k se računa prema formuli k=1/(c*s), gdje je c parametar ujednačenja. Vidi sliku 6, gdje je Δton jednako Δtoff, i svaki od njih je jednak duljini perioda rada, s sekundi. Preferirano je da se duljina s perioda rada u sekundama, nalazi u rasponu 60-120 s.

Preferirano je da se parametar ujednačenja c računa po formuli c=(Δhon + Δhoff), gdje je Δhon promjena nivoa tekućine pumpne stanice za vrijeme nekog proteklog perioda rada, koji protekli period rada se događa vezano uz prestanak jednog aktivnog perioda tokom kojeg je jedna od nekoliko spomenutih pumpi 2 s regulacijom brzine aktivna, i neposredno nakon kojeg nastupa neaktivni period u kojem je spomenuta pumpa neaktivna, a Δhoff je promjena nivoa tekućine pumpne stanice za vrijeme slijedećeg perioda rada, koji slijedeći period rada se događa vezano uz početak neaktivnog perioda koji nastupa neposredno nakon. U toj varijanti pretpostavlja se da je dotok na početku neaktivnog perioda isti kao dotok na kraju prethodnog aktivnog perioda. Dodavanjem Δhon i Δhoff razmatra se koliki je dotok vjerojatno bio dok je pumpa 2 bila aktivna. Δton i Δtofftrebali bi biti namješteni što bliže trenutku vremena kada nivo tekućine h pumpne stanice dosegne nivo hstop za zaustavljanje pumpe; ipak, Δton trebao bi biti dovoljno udaljen od trenutka kada nivo tekućine h pumpne stanice dosegne nivo hstop za zaustavljanje pumpe kako na njega ne bi utjecao takozvani rad na suho pumpe 2, to jest, da pumpa 2 usiše zrak, a Δtoff trebao bi biti dovoljno udaljen od trenutka kada nivo tekućine h pumpne stanice dosegne nivo hstop za zaustavljanje pumpe kako na njega ne bi utjecali takozvani sifon učinci odvodne cijevi 4, to jest da tekućina bude uvučena u odvodnu cijev 4 zbog inercije tekućine iako je pumpa 2 isključena, ili da dođe do povrata tekućine iz odvodne cijevi 4 kada je pumpa 2 isključena.

Prema četvrtoj varijanti, koja je kombinacija nekoliko gornjih varijanti, period rada sadrži period u kojem je pumpa aktivna, to jest, ton, i period u kojem je pumpa neaktivna, to jest, toff; redoslijed je nevažan. hon je promjena nivoa tekućine pumpne stanice za vrijeme dok je pumpa aktivna, a hoff je promjena nivoa tekućine pumpne stanice za vrijeme dok je pumpa neaktivna. U ovoj četvrtoj varijanti pretpostavlja se da je dotok za vrijeme neaktivnog perioda pumpe isti kao dotok za vrijeme aktivnog perioda pumpe. Treba naglasiti da ton i toff ne moraju biti iste veličine.

Prema ovoj varijanti preferira se da je duljina perioda rada jednaka jednom ciklusu pumpe, a L je vertikalni razmak između nivoa tekućine hstart za pokretanje pumpe i nivoa tekućine hstop za zaustavljanje pumpe. Prema tome, u ovoj preferiranoj izvedbi, i hon i hoff su jednaki L, što posredno znači da je toff vrijeme potrebno da nivo h tekućine pumpne stanice naraste od nivoa tekućine hstop za zaustavljanje pumpe, do nivoa tekućine hstart za pokretanje pumpe, ton vrijeme potrebno da nivo h tekućine pumpne stanice padne od nivoa tekućine hstart za pokretanje pumpe, do nivoa tekućine hstop za zaustavljanje pumpe.

Parametar vremena k računa se prema formuli k=1/(c*tmeas), gdje je c parametar ujednačenja, a tmeasje pod-period perioda u kojem je pumpa aktivna, i za vrijeme kojeg se mjeri potrošnja energije. Prema tome, tmeas bi trebao biti isti ili manji od ton. Osim toga, utrošena energija E tokom perioda tmeas može se mjeriti trenutnim zbrajanjem utroška energije tokom perioda tmeas; alternativno, trenutno mjerenje se provodi u jednom dijelu perioda tmeas, a potom se množi s vremenom tmeas.

Općenito, parametar ujednačenja c se računa prema formuli c=(hoff/toff + hon/ton), a u preferiranoj izvedbi, parametar ujednačenja c se računa prema formuli c=(L/toff+L/ton), to jest, c je mjera ispumpane tekućine tokom perioda tmeas.

Prema petoj varijanti, koja je posebna od gornje četiri varijante, duljina perioda rada jednaka jednom ciklusu pumpe, a utrošak energije se određuje za cijeli period u kojem je pumpa aktivna, to jest, tmeas je jednako ton. Nakon pojednostavljenja matematičkog izraza prema četvrtoj varijanti, dobivamo slijedeće.

Ciklus pumpe, prema tome, sadrži period u kojem je pumpa aktivna, to jest ton, i period u kojem je pumpa neaktivna, to jest toff, drugim riječima, duljina perioda rada je jednaka (ton + toff). Parametar vremena k računa se po formuli k = 1/ (c*(ton + toff)), gdje je c parametar ujednačenja. Preferira se da duljina ciklusa pumpe bude u rasponu od 1 – 10 min, ali može također iznositi jedan ili nekoliko sati. Treba naglasiti da ton i toff ne moraju biti iste veličine.

Preferira se da se parametar ujednačenja c računa po formuli c = L/ toff, gdje je L vertikalni razmak između nivoa tekućine hstart za pokretanje pumpe i nivoa tekućine hstop za zaustavljanje pumpe. Nadalje, toff je vrijeme u kojem je pumpa bila neaktivna tokom proteklog ciklusa pumpe. U ovoj varijanti pretpostavlja se da je dotok za vrijeme neaktivnog perioda pumpe isti kao dotok za vrijeme aktivnog perioda pumpe. Prema spomenutoj petoj varijanti, moguće je mjeriti utrošak energije E tokom perioda rada/ciklusa pumpe, ili se provodi trenutno mjerenje u jednom dijelu perioda ciklusa pumpe u kojem je pumpa aktivna, to jest, tokom ton, a potom se izmjerena trenutna energija množi s vremenom ton u kojem je pumpa bila aktivna. U preferiranoj izvedbi, trenutna energija se mjeri na kraju aktivnog perioda ciklusa pumpe.

Kao što je gore opisano, za regulaciju pumpe može se primijeniti postupak 7 prema ovom izumu. Osim toga, postupak 7 može se primijeniti na pumpnu stanicu koja sadrži nekoliko pumpi 2 s regulacijom brzine, i tada se preferira da su brojilo i regulacija smješteni u vanjskoj regulacijskoj jedinici 6. Regulacija se može izvesti tako da djeluje na cijelu pumpnu stanicu 1, nezavisno o tome koja pumpa je aktivna, ili za svaku pumpu posebno. Kada se vrši regulacija cijele pumpne stanice 1, razmatra se svaki zabilježeni period rada, nezavisno od toga koja je pumpa bila aktivna, čime se dobiva brži pomak ka optimalnoj brzini pojedine pumpe, nego da je svaka pumpa posebno regulirana, i osim toga, vanjska regulacijska jedinica 6 ne mora znati koliko pumpi 2 s regulacijom brzine je priključeno. Prednost odvojene regulacije za svaku pojedinu pumpu je u tome što svojstva pojedine pumpe ne utječu na ostale pumpe, to jest, različiti tipovi pumpi i pumpe različite starosti mogu biti korištene jedna do druge. U nekoj drugoj primjeni, bilježenje i regulacija vrše se pomoću ugrađene regulacijske jedinice u svaku pojedinu pumpu 2, a preferira se da dvije takve pumpe budu međusobno povezane, za razmjenu podataka o posljednjoj poznatoj brzini pumpe V3.

Izvodive modifikacije izuma

Izum nije ograničen samo na izvedbe koje su gore opisane i prikazane na slikama, čija je jedina svrha razjasniti i protumačiti na primjerima. Namjera ove patentne prijave je da zaštiti sve prilagodbe i varijante ovdje opisanih preferiranih izvedbi, i stoga je predmetni izum definiran formulacijama pratećih patentnih zahtjeva i njihovim ekvivalentima. Prema tome, oprema može biti modificirana na sve izvedive načine u okviru pratećih patentnih zahtjeva.

Treba također naglasiti da, iako su zbog jednostavnosti izrazi „regulacija brzine“ i „brzina pumpe“ korišteni u patentnim zahtjevima kao i u opisu, treba imati na umu da su također i ostale ekvivalentne vrijednosti uključene, kao što su regulacija napojne frekvencije, regulacija napona napajanja, itd, čiji je cilj promjena brzine pumpe, i koji imaju nedvosmislen odnos prema brzini pumpe.

Treba naglasiti da, čak i kada to nije eksplicitno navedeno, svojstva jedne posebne izvedbe mogu biti kombinirana sa svojstvima neke druge izvedbe, pa kada je to moguće, to treba smatrati očitim.

Claims (14)

1. Postupak regulacije najmanje jednog dijela pumpne stanice (1) koja sadrži određen broj pumpi (2) s regulacijom brzine, postupak (7) je postavljen tako da minimizira njihovu specifičnu potrošnju energije EspeC najmanje u spomenutom jednom dijelu stanice, naznačen time da sadrži pod-postupak (Nađi V3) koji se sastoji od slijedećih koraka - pribavljanje ulaznih podataka u obliku kompleta parametara koji odgovaraju izmišljenom ili proteklom prvom periodu rada t1 i izmišljenom ili proteklom drugom periodu rada t2, - određivanje, osnovano na spomenutom kompletu parametara, uzajamnog relativnog odnosa između • prve vrijednosti veličine A1 koja odgovara prvoj brzini pumpe V1 i koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara, i koja prva vrijednost A1 se odnosi na spomenuti prvi period rada t1, i druge vrijednosti veličine A2 koja odgovara drugoj brzini pumpe V2 i koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara, i koja druga vrijednost A2 se odnosi na spomenuti drugi period rada t2, i između • prve specifične potrošnje energije EspeC1 koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara i koja se odnosi na spomenuti prvi period rada t1, i druge specifične potrošnje energije EspeC2 koja se izvodi na osnovi spomenutog kompleta parametara i koja se odnosi na spomenuti drugi period rada t2, - određivanje, osnovano na spomenutim određenim uzajamnim relativnim odnosima i na parametrima B3, B4, B5 i B6 spomenute veličine, izlaznih podataka u obliku treće vrijednosti spomenute veličine A3 koja odgovara trećoj brzini pumpe V3 u trećem periodu rada t3, gdje je • A3 jednako A2-B3 ako su zadovoljeni uvjeti A2<A1 i EspeC2<EspeC1, • A3 jednako A2+B4 ako su zadovoljeni uvjeti A2>A1 i EspeC2<EspeC1, • A3 jednako A2+B5 ako su zadovoljeni uvjeti A2<A1 i EspeC2>EspeC1, i • A3 jednako A2-B6 ako su zadovoljeni uvjeti A2>A1 i EspeC2>EspeC1.

2. Postupak prema zahtjevu 1, naznačen time da je specifična potrošnja energije u spomenutom najmanje jednom dijelu pumpne stanice unaprijed određena vrijednost EspeC za izmišljeni period rada, ili se računa prema formuli EspeC = k*E za neki protekli period rada, gdje je E energija utrošena u najmanje jednom broju spomenutih pumpi s regulacijom frekvencije, tokom spomenutog proteklog perioda vremena, a k je parametar vremena, i pri čemu je vrijednost veličine A unaprijed određena vrijednost za izmišljeni period rada, ili vrijednost zabilježena tokom proteklog perioda rada.

3. Postupak prema zahtjevu 1 ili 2, naznačen time da se prva vrijednost veličine A1 sastoji od brzine pumpe V1, druga vrijednost veličine A2 sastoji od brzine pumpe V2,i treća vrijednost veličine A3 sastoji od brzine pumpe V3.

4. Postupak prema zahtjevu 1 ili 2, naznačen time da se prva vrijednost veličine A1 sastoji od prve napojne frekvencije F1, druga vrijednost veličine A2 sastoji od druge napojne frekvencije F2, i treća vrijednost veličine A3 sastoji od treće napojne frekvencije F3.

5. Postupak prema zahtjevu 1 ili 2, naznačen time da se prva vrijednost veličine A1 sastoji od prvog napona napajanja S1, druga vrijednost veličine A2 sastoji od drugog napona napajanja S2, i treće vrijednost veličine A3 sastoji od trećeg napona napajanja S3.

6. Postupak prema bilo kojem od prethodnih zahtjeva, naznačen time da komplet parametara sadrži spomenutu prvu vrijednost veličine A1 i pridruženu prvu specifičnu potrošnju energije EspeC1, kao i spomenutu drugu vrijednost veličine A2 i pridruženu drugu specifičnu potrošnju energije EspeC2.

7. Postupak prema bilo kojem od prethodnih zahtjeva, naznačen time da parametri B3, B4, B5 i B6 imaju unaprijed određene vrijednosti, i da svaki odgovara promjeni napojne frekvencije koja je veća od 0,5 Hz i manja od 5 Hz, a najbolje manja od 2 Hz.

8. Postupak prema zahtjevu 7, naznačen time da svaki od parametara B3, B4, B5 i B6 odgovara promjeni napojne frekvencije od 1 Hz.

9. Postupak prema zahtjevu 7 ili 8, naznačen time da je parametar B3 jednak parametru B5, a B4 jednak parametru B6.

10. Postupak prema zahtjevu 2, naznačen time da je duljina jednog perioda rada n*24h, gdje je n pozitivan cijeli broj, i pri čemu se parametar vremena k računa prema formuli [image]

11. Postupak prema zahtjevu 2, naznačen time da je duljina jednog perioda rada n*24h, gdje je n pozitivan cijeli broj, i pri čemu se parametar vremena k računa prema formuli [image] gdje je c parametar ujednačenja.

12. Postupak prema zahtjevu 11, naznačen time da se parametar ujednačenja c računa prema formuli: c= xon/ Σton, gdje je xon broj koliko puta je pumpa bila aktivirana tokom proteklog perioda rada, a Σton je kumulativno vrijeme aktivnosti pumpe tokom proteklog perioda rada.

13. Postupak prema zahtjevu 2, naznačen time da duljina nekog perioda rada iznosi s sekundi, gdje je s pozitivan cijeli broj, i pri čemu se parametar k računa po formuli [image] gdje je c parametar ujednačenja.

14. Postupak prema zahtjevu 13, naznačen time da se parametar ujednačenja c računa po formuli [image] gdje je Δhon promjena nivoa tekućine pumpne stanice tokom nekog proteklog perioda rada, koji protekli period rada se događa vezano uz prestanak jednog aktivnog perioda tokom kojeg je jedna od nekoliko spomenutih pumpi s regulacijom brzine aktivna, i neposredno nakon kojeg nastupa neaktivni period u kojem je spomenuta pumpa neaktivna, a Δhoff je promjena nivoa tekućine pumpne stanice za vrijeme slijedećeg perioda rada, koji slijedeći period rada se događa vezano uz početak neaktivnog perioda koji nastupa neposredno nakon.