JP2015520819A - 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 - Google Patents

Abstract

複数の圧力センサーから得られる測定値を用いて容積式ポンプを監視および制御するシステムおよび方法を開示する。圧力センサーは、ポンプの吸入部、排出部および段間部に取り付けることができる。圧力センサーから発信される信号は、キャビテーション状態がポンプ内に存在するかどうか予測するために利用される比を得るために比較される。比は、予測されるキャビテーションを低減するためにポンプの運転特性を変更するユーザが供給する限度と比較することができる。比が所定の数値を下回る場合、ポンプを停止するかポンプの速度を変えることができる。一部の実施形態においては、比に関する情報履歴が標準偏差の情報を取得するために利用することができる。標準偏差の情報はさらにガスの気泡がポンプ内を通過しているかどうか予測するために利用することができる。他の実施形態も説明され、請求される。【選択図】図３

Description

本開示は、一般に、機械のための監視システムの技術分野に関し、より詳細には、ポンプのキャビテーションを監視し、その監視に基づいてポンプの運転を制御するための改良されたシステムおよび方法に関する。

回転機械の状態は、経験豊富な技師によって実施される目視検査技術を用いて決定されることが多い。クラッキング、漏出、腐食等の故障モードは、故障が発生しそうになる前に、しばしば目視検査によって検知することができる。そのような手作業の状態監視を用いることにより、計画された保守または採用される他の行動によって、故障が発生する前に故障の影響を回避することができる。悪化の初期段階での介入は、通常、故障の後で修理を行うよりはるかに費用効率が高い。

手作業による監視の一つの弱点としては、一般に定期的にしか実施されないことである。したがって、検査と検査との間に不利な条件が生じた場合、機械の故障が発生する可能性がある。状態監視プロセスを自動化して、一つ以上の機械の状態の恒常的な監視を提供する、簡素かつ利用しやすいシステムを提供することが望ましい。そのようなシステムは、運転を向上させ、ダウンタイムを減少させ、エネルギー効率を高める可能性がある。

容積式ポンプを監視および制御するためのシステムが開示される。当該システムは、容積式ポンプに取り付けられた複数の圧力センサーと、複数の圧力センサーから発信される入力信号を受信する制御装置とを含む。制御装置は、入力信号を処理して、キャビテーション強度率を取得するように構成されていてもよい。キャビテーション強度率は、ポンプの段間圧力と吸入圧力との差およびポンプの放出圧力と吸入圧力との差の比とすることができる。キャビテーション強度率は、吸入圧力レベルが放出圧力および段間圧力のレベルと比較して小さい（かまたはゼロである）場合は、ポンプの測定された段間圧力とポンプの測定された放出圧力の比として簡素化することもできる。制御装置は、キャビテーション強度率と所定の適用ベースの強度レベルとの比較に基づいてポンプの運転速度を調節するように構成されていてもよい。

容積式ポンプを監視および制御するための方法が開示される。当該方法は、容積式ポンプの複数の位置での圧力を示す複数の信号を取得することと、ポンプの段間圧力と吸入圧力との差およびポンプの放出圧力と吸入圧力との差の比であるキャビテーション強度率を取得するために複数の信号を処理することと、キャビテーション強度率と所定の適用ベースの強度レベルとの比較に基づいて容積式ポンプの運転速度を調節することとを含む。

一例として、開示される装置の具体的な実施形態を添付の図面を参照して以下に説明する。

複数の状態監視センサーが取り付けられている典型的なポンプの等角図である。 図１の線２−２で切った図１のポンプの断面図であり、ポンプのパワーロータボアに関して取り付けられた複数のセンサーの位置を示す。 開示されるシステムの模式図である。 典型的な容積式ギアポンプの断面図である。 遠隔の監視および制御を含むように拡張された図３のシステムの模式図である。 開示されるシステムを使用するための典型的な方法を図示する典型的な論理流れ図である。

発明の詳細な説明

容積式ねじポンプにおいては、圧力は、ポンプの注入口すなわち吸入ポートから放水口すなわち排出ポートにかけて段階刻みで発生する。各段階は、ポンプの注入端と排出端との間でポンプロータの噛み合いによって形成されるねじ山のクロージャまたは隔離された量として定義される。液体がポンプ内を進行するとねじ山のクロージャに沿って圧力が発生する。クロージャの数は、通常、発生する望ましいレベルの排出圧力に比例する。すなわち、圧力が大きいほど、必要なクロージャの数は大きくなる。クロージャによって、ポンプは漸増する圧力増分の内圧勾配を発生させることができる。適正に適用されると、回転軸ねじポンプは、高粘度の液体から比較的軽い燃料または水／油の乳液まで、広範囲の流体をポンピングするのに利用できる。

混入または溶解したガスがポンプ内の溶液中に存在する場合、圧力勾配発生の正常な発生が妨げられ、ポンプの性能に悪影響を及ぼす可能性がある。大量のガスがポンピングされる液体の中に混入すると、内部のポンピングプロセスは不安定となり、内圧勾配が失われる可能性がある。ポンプはまた過度に振動し、騒音や過度の摩耗を引き起こす可能性がある。

この状態は、「キャビテーション」として知られる現象と同じ意味である。キャビテーションは、通常、流体の圧力が蒸気圧より低くなるときに発生し、ガスが流体から逃げ出す可能性がある。ガスが混入している液体をポンプが徐々に加圧すると、不安定な段圧力が発生し、ポンプの放出段階でガスの気泡の崩壊を招く。

従来のキャビテーション検知は、可聴ノイズ、流速の低下、および／またはポンプ振動の増大の確認によって行われている。当然理解できることであるが、このような状況が検知可能となるまでに、ポンプの運転に大きな変化が発生している可能性がある。その結果、内部損傷からポンプを保護するには遅すぎるということになりかねない。例えば、ポンプが吸入から放出にいたるまで正常な圧力勾配を発生させることができないときは、総発生圧力は最後のクロージャにおいてまたはその近くで発生する可能性がある。このことはアイドラーロータの正常なハイドロダイナミックサポートを混乱させ、金属同士の接触を引き起こし、ポンプに重大な損傷を与える可能性がある。

知識重視の適用および保守的な評価というのが、このような状態に対する従来の保護である。しかし、予測できない特性または制御できないガス内容物を伴う液体をポンピングするときは、よくあることだが、人手を要する労働および他のコストを伴うポンプ運転の頻繁な監視が、正常な運転を維持するために必要となる。キャビテーションや他の運転の不安定を検知する従来の方法は、ポンプが遠隔の無人の設備および極端な環境条件で長期的な信頼できるサービスを提供することを期待されるときは、特に不適切であることがわかっている。

図面を参照すると、図１および図２は、この実施形態ではねじポンプである典型的なポンプ２に取り付けられているインテリジェントキャビテーション監視システム１を示す。システム１は、ポンプ２の全体の適当な位置に取り付けられた複数の圧力センサーを含む。これらのセンサーは、吸入圧力変換器４、段間圧力変換器６、および放出圧力変換器８を含む。吸入圧力センサー４と放出圧力センサー８は距離「Ｌ」によって隔てられ、吸入圧力センサー４と段間圧力センサー６は距離「Ｌｉ」によって隔てられている。後により詳細に説明するように、吸入圧力センサー４はシステム１に吸入圧力「Ｐｓ」を示す信号を供給することができ、段間圧力センサーはシステム１に段間圧力「Ｐｉ」を示す信号を供給することができ、放出圧力センサーはシステム１に段間圧力「Ｐｄ」を示す信号を供給することができる。システム１は、今度は、これらの信号を用いて、望ましくないキャビテーション状態がポンプ２に存在するかどうかを決定することができる。

図３は、通信リンク３０を介して圧力センサー４，６，８に接続された制御装置２８を含むシステム１を示す。こうして、センサー４，６，８は、制御装置２８に上記のようにポンプ２の複数の位置での圧力状態を示す信号を送信することができる。制御装置２８は、受信した信号からポンプ２の一つ以上の運転状態が正常なまたは望ましい限度内にあるかどうかを決定するために命令を実行する処理装置３２を備えることができる。プログラム命令を保存しおよび／またはセンサーから受信したデータを保存するために、不揮発性メモリ３４を処理装置３２に接続することができる。ポンプ２の状態に関する情報のローカルおよび／またはリモートの表示を提供するために、ディスプレイ３６を制御装置２８に接続することができる。ユーザがシステム１と交信することができるように、キーボードなどの入力装置３８を制御装置２８に接続することができる。

通信リンク３０は、配線接続であるものとして図示されている。しかし、通信リンク３０は、さまざまな無線または有線の接続のいずれでもよいことが理解されよう。例えば、通信リンク３０は、Ｗｉ−Ｆｉリンク、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈリンク、ＰＳＴＮ（公衆交換電話網）、例えば、ＳＭＳおよびパケットボイス通信用のＧＳＭ（グローバルシステムフォーモバイルコミュニケーションズ）ネットワーク、パケットデータおよびボイス通信用のジェネラルパケットラジオサービス（ＧＰＲＳ）ネットワークなどのセルラーネットワーク、または例えば、ＴＣＰ／ＩＰ、ＶＯＩＰ通信用のイーサネット／インターネットなどの有線データネットワークなどでもよい。

制御装置との交信は、インターネット経由で制御装置２８へのリモートアクセスを可能にする統合サーバを経由してもよい。加えて、データおよび／または警報は、一つ以上のＥメール、インターネット、イーサネット、ＲＳ−２３２／４２２／４８５、ＣＡＮｏｐｅｎ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、Ｐｒｏｆｉｔｂｕｓ、ＲＦ ｒａｄｉｏ、電話回線、セルラーネットワークおよび人工衛星ネットワークを経由して転送することができる。

上記のように、ポンプ２に接続されたセンサーは、ポンプの広範囲の運転特性を測定するために利用することができる。これらのセンサーは制御装置２８にこれらの特性を示す信号を出力することができ、制御装置２８は信号を処理してユーザに出力することができる。これに加えて、あるいはこれに代えて、出力情報が、ローカルでおよび／またはリモートで保存されてもよい。この情報は、時間の経過に伴うポンプの運転特性を追跡および分析するために利用することができる。

例えば、吸入圧力センサー４、段間圧力センサー６、放出圧力センサー８は、望ましくないキャビテーション状態がポンプ２の一つ以上の位置に存在するかどうかを決定するために制御装置が利用することができる信号を制御装置２８に供給することができる。正常な運転では、容積式ポンプがキャビテーションを起こしていないか、または通過する過度のガスの気泡が存在しない場合は、放出圧力Ｐｄ、段間圧力Ｐｉおよび吸入圧力Ｐｓは常に一定の望ましい圧力勾配を示す。しかし、ポンプが望ましくないキャビテーションを起こすと、望ましい圧力勾配を維持することができなくなる。特に、段間圧力Ｐｉは低下する可能性がある。加えて、過度のガスの気泡がポンプを通過する場合は、段間圧力Ｐｉは低下するのみでなく、不安定になる。

段間圧力センサー６の位置が吸入圧力センサー４の位置から距離Ｌｉ離れて位置し（図２を参照）、吸入圧力センサー４と放出圧力センサー８との間の距離をＬとすると、正常な運転状態では、次の関係が成立する。

式中、上記のように、Ｐｉは段間圧力であり、Ｐｓは吸入圧力であり、Ｐｄは放出圧力であり、Ｒはポンプ２におけるキャビテーションの強度レベルを示す比である。

図２は典型的な容積式ねじポンプ２に関するセンサー４，６，８の相対的な位置を示しており、図４は、典型的な容積式ギアポンプ２Ａにおいて、吸入圧力センサー４、段間圧力センサー６、放出圧力センサー８の配置可能な位置を示している。ギアポンプ２Ａの実施形態では、段間圧力センサー６はやはり吸入圧力センサー４の位置から距離Ｌｉ離れて位置し、吸入圧力センサー４と放出圧力センサー８との間の距離はＬとすることができる。先述の比Ｒは、やはりポンプ２Ａにおけるキャビテーションの強度レベルを示す比として適用する。他の容積式ポンプにおける類似の配置は、一軸ねじポンプなど（すなわち、回転翼ポンプ、内歯車ポンプ、外歯車ポンプ、ベーンポンプ、ギアねじポンプ）に利用することができる。

圧力測定要素の位置が求められると、目標キャビテーション強度レベルＲ_Ｔも次の関係式を用いて決定される。

段間圧力センサー６が吸入圧力センサー４と放出圧力センサー８の中間に位置する場合は、Ｒ_Ｔが０．５すなわち５０％となることは理解されよう。このような場合は、システムが運転中であるときは、実際のキャビテーション強度レベルＲａは次の式によって決定することができる。

吸入圧力Ｐｓが０であると仮定すると、または吸入圧力Ｐｓが段間圧力Ｐｉおよび放出圧力Ｐｄよりはるかに小さい（すなわち、放出圧力の５％以下である）場合、実際のキャビテーション強度レベルＲａは次式のように単純化することができる。

この単純化された関係は、一つは放出圧力（Ｐｄ）を測定するもの、もう一つは段間圧力（Ｐｉ）を測定するものという、２つの圧力測定要素を用いるのみである。

上記のように、ポンプ２にキャビテーションが発生するか、またはガスの気泡がポンプを通過すると、吸入と放出との間の圧力勾配はもはや維持できなくなり、段間圧力Ｐｉは常に低下する。したがって、低下する実際のキャビテーション強度レベルＲａは、キャビテーション状態が悪化しつづける場合に観測される。開示されるシステム１によって、ユーザはシステムの目標レベルＲ_Ｔより小さい適用ベースのキャビテーション強度レベルＲｕを入力することができる。実際のキャビテーション強度レベルＲａは次に適用ベースのキャビテーション強度レベルＲｕと比較され、Ｒａが所定のＲｕレベルより低いものと決定されるときは、システムはキャビテーションのレベルをその適用にとって許容できないレベルであると特定する。Ｒｕの値が低いほど、ポンプはより強度のキャビテーションを受けることができる。一部の実施形態においては、Ｒｕは明白な騒音および／または振動を伴わないキャビテーションのレベルに該当する数値となるように選択することができる。

システム１はセンサー４，６，８から圧力信号を取得し、さらに計算するためにデジタル値に変換する。実際のシステムのキャビテーション強度率Ｒａは式（３）または（４）に従って計算することができる。一部の実施形態においては、数値が安定して、ギアの歯またはねじの山によって引き起こされる圧力変動の影響を実質的な受けないような平均の測定値を取得するために、所定のサンプリングサイクルにおいて複数のサンプルを取得することができる。数値Ｒａは次に目標レベルＲ_Ｔならびにユーザが入力するキャビテーション強度レベルＲｕと比較することができる。

一部の実施形態においては、ポンプ２の速度はこの比較に基づいて自動的に調節することができる。こうして、ポンプ２の速度は、計算された実際の強度レベルＲａに基づいて自動的に増減することができる。例えば、Ｒａがユーザの適用ベースの強度レベルＲｕと等しいか、またはその所定の範囲内である場合は、ポンプの現行の運転状態は維持することができる。一部の実施形態においては、この範囲は約５％とすることができる。強度レベルがポンプ２がキャビテーションを起こしていることを示しても、キャビテーションのレベルが特定の適用に関して許容できるものとユーザによって決定されているためである。

しかし、Ｒａがユーザの適用ベースの強度レベルＲｕより大きいと決定される場合は、Ｒａがユーザの適用ベースの強度レベルＲｕと等しくなるかまたはその所定の範囲内となるまで、ポンプ２の速度を上げることができる。代わりに、Ｒａがユーザの適用ベースの強度レベルＲｕより小さい場合は、Ｒａがユーザの適用ベースの強度レベルＲｕと等しくなるかまたはその所定の範囲内となるまで、ポンプの速度を下げることができる。一部の実施形態においては、この範囲は約５％である。

ユーザはまた、Ｒｕ、Ｒ_ＴおよびＲａに関して計算された数値に基づいてポンプの速度を変えるかまたはポンプ２を停止するか選択することができる。例えば、ユーザは、Ｒａが適用ベースの強度レベルＲｕを下回る場合は常にポンプを停止するようにシステム１を構成してもよい。他の所定の停止レベルを使用することもできる。

一部の実施形態においては、ポンプをキャビテーションによる損傷から保護するためにキャビテーション強度レベルの絶対下限値Ｒ_Ｌを定義することができる。したがって、騒音および／または振動がポンプに損傷を引き起こす可能性があるキャビテーションのレベルに対応するようにＲ_Ｌを定義することができる。したがって、適用ベースの強度レベルＲｕは、典型的にはＲ_ＬとＲ_Ｔとの間になる。したがって、計算された実際の強度レベルＲａがＲ_Ｌより低い場合は常に、ポンプはさらなる損傷を防ぐために停止される。

システム１は、メモリ３４に複数の実際のレベルＲａの数値の履歴を保存することができる。これらの履歴のレベルの標準偏差Ｒ_ＳＴＤを履歴のレベルの変更が一定の数値Ｒ_Ｂを超えるかどうかを決定するために計算することができる。この数値Ｒ_Ｂは、ガスの気泡がポンプ２を通過している指標として用いることができる。Ｒ_Ｂの数値は、特定の適用に基づいてユーザが調節することができる。使用にあたっては、計算された標準偏差Ｒ_ＳＴＤがＲ_Ｂに関する所定の数値を超える場合は、ユーザはさまざまな行動、ポンプ速度の低下、ポンプ速度の増大、またはポンプの停止から選択することができる。

Ｒａおよび他のシステム情報もまた、外部での使用、制御および／または他の意思決定のために発信することができる。一部の実施形態においては、この情報はポンプの流速を増減するか、またはユーザがＲａまたは別のシステムのパラメータを修正するように指示するために利用することができる。このデータはまた、保守スケジュールを予測および／または最適化するために用いることができる長期的な運転および保守のトレンディング目的で利用することができる。また、このデータは、ポンプにキャビテーションを引き起こしている可能性がある流体特性の変化または工程の変化を特定するために利用することができる。

図５は、測定および／または計算されたパラメータのリモートアクセスを容易にするシステム１の実施形態を示す。図にあるように、システム１は、複数の個別の通信リンク３０を介して制御装置２８に接続された複数のセンサーを備えたポンプ２を含む。制御装置２８は、ローカルのディスプレイ３６とキーボード３８とを含む。図に示した実施形態では、ディスプレイとキーボードは、一つ以上の「ハード」キーならびに一つ以上の「ソフト」キーを含めることができるタッチスクリーンフォーマットに合体されている。この実施形態の制御装置２８は、リモートコンピュータ４２が制御装置２８にアクセスできるようにするモデム４０に接続されている。リモートコンピュータ４２は、制御装置２８においてローカルで表示される情報と同一の情報を表示するために利用することができる。モデム４０は、制御装置２８が監視されているポンプ２の状態についてユーザに警告するためにＥメール、テキストメッセージ、およびページャ信号を発信できるようにすることができる。一部の実施形態においては、ポンプ２の運転の一つ以上のアスペクトもまた、リモートコンピュータ４２を介して制御することができる。

図６は、容積式ポンプ２におけるキャビテーションを監視し、そのような監視に基づいてポンプの運転を制御するための方法を記述する典型的な論理流れ図を示す。この方法は、ステップ１００で開始する。ステップ１１０では、放出圧力の複数のサンプルが得られ、平均の放出圧力Ｐｄの数値が決定される。サンプルの数またはサンプリング率は、ポンプのねじまたはギアの歯数（またはねじ山の数）（Ｔ）およびポンプの実際の運転速度（Ｖ）（ｒｐｍ）に基づいて決定することができる。一部の実施形態においては、サンプリング率は、一実施形態においては、Ｔ×Ｖ／６０（Ｈｚ）の式に従って計算される通過する歯（またはねじ山）によって引き起こされるパルスの周波数より大きくなるように選択される。ステップ１２０では、段間圧力の複数のサンプルが得られ、平均の段間圧力Ｐｉの数値が決定される。ステップ１３０では、吸入圧力の複数のサンプルが得られ、平均の吸入圧力Ｐｓの数値が決定される。ステップ１４０では、実際のキャビテーション強度レベルＲａが決定される。一実施形態においては、Ｒａは式（３）または（４）に従って決定される。ステップ１５０では、目標キャビテーション強度レベルＲ_Ｔが決定される。一実施形態においては、Ｒ_Ｔは式（２）に従って決定される。ステップ１６０では、適用キャビテーション強度レベルＲｕおよびキャビテーション強度の下限値Ｒ_Ｌの保存された数値がメモリから読み込まれる。一実施形態においては、ＲｕとＲ_Ｌはポンプの特定の適用に従ってユーザによって入力される。ステップ１７０では、制御が有効になっているかどうかが決定される。制御が有効になっている場合は、実際のキャビテーション強度レベルＲａが適用ベースのキャビテーション強度レベルＲｕより低くなると、常にシステムはポンプの速度を変更し、次にキャビテーションの状態が改善しているかどうか（すなわち、ＲａがＲｕを超えているかどうか）決定する。しばしば、ポンプの速度は、ポンプの運転を改善するために下げられる。制御が有効になっていない場合は、実際のキャビテーション強度レベルＲａが適用ベースのキャビテーション強度レベルＲｕより低くなっても、システムは単に警報を発するのみである。制御が有効になっていない場合は、次にステップ１８０で、ステップ１１０〜１５０でサンプリングされ計算された数値がメモリに保存され、警報通知目的で通信ポートを経由して送信される。方法は次にステップ１１０に戻る。制御が有効となるように決定されると、次にステップ１９０で、ＲａがＲ_Ｌより小さいかどうかが決定される。ＲａがＲ_Ｌより小さいと、次にステップ２００で、ポンプ２が停止される。方法は次にステップ１８０に進み、ステップ１１０〜１５０でサンプリングされ計算された数値がメモリに保存され、通信ポートを経由して送信される。方法は次にステップ１１０に戻る。しかし、ステップ１９０で、ＲａがＲ_Ｌより小さくないと決定されると、次にステップ２１０で、ＲａがＲｕより小さいかどうかが決定される。ＲａがＲｕより小さい場合は、次にステップ２２０で、ポンプの運転速度が下げられる。減速率は、ユーザが予め決定および／または調節することができ、制御ループの次の反復で、システムは評価を反復する。ステップ２３０では、Ｒａの数値がメモリに保存され、Ｒａの直前に保存された数値の数「Ｎ」がメモリから読み込まれる。一実施形態においては、数「Ｎ」は、Ｔ×Ｖ／６０の式に従って決定される。式において「Ｔ」はポンプのねじの歯または山の数であり、「Ｖ」はＲＰＭによるポンプの運転速度である。ステップ２４０では、Ｒ_ＳＴＤを決定するために、Ｒａの読み取り値の標準偏差が計算される。ステップ２５０では、気泡とガスの標準レベルＲ_Ｂの保存された数値がメモリから読み取られる。一実施形態においては、Ｒ_Ｂの数値はポンプの特定の適用に従ってユーザによって入力される。ステップ２６０では、Ｒ_ＳＴＤがＲ_Ｂより大きいかどうかが決定される。Ｒ_ＳＴＤがＲ_Ｂより大きくないと決定されると、次に方法はステップ１８０に進み、ステップ１１０〜１５０，２３０〜２５０でサンプリングされ計算された数値がメモリに保存され、やはり通信ポートを経由して送信される。方法は次にステップ１１０に戻る。しかし、ステップ２６０で、Ｒ_ＳＴＤがＲ_Ｂより大きくないと決定されると、次にステップ２７０で、空気またはガスの気泡がポンプを通過していると決定され、ポンプの運転特性が自動的に調節される。運転特性には、ポンプの速度の変更またはポンプの停止を含めることができる。方法は次にステップ１８０に進み、ステップ１１０〜１５０，２３０〜２５０でサンプリングされ計算された数値がメモリに保存され、やはり通信ポートを経由して送信される。方法は次にステップ１１０に戻る。ステップ２１０において、ＲａがＲｕより小さくないと決定されると、次にステップ２８０で、ポンプの運転速度が上げられる。方法は上述のようにステップ２３０に進む。

開示される装置の一部の実施形態は、機械によって実行される場合は、開示の実施形態に従って方法および／または運転を機械に実行させることができる一つの命令または一連の命令を保存することができる、例えば、記憶媒体、コンピュータ可読媒体または製品を用いて実施することができる。このような機械には、例えば、適切なプロセシングプラットフォーム、コンピューティングプラットフォーム、コンピュータデバイス、プロセシングデバイス、コンピュータシステム、プロセシングシステム、コンピュータ、プロセッサなどを含めることができ、ハードウェアおよび／またはソフトウェアの適切な組み合わせを用いて実施することができる。コンピュータ可読媒体または製品には、例えば、適切な種類のメモリユニット、メモリデバイス、メモリ製品、メモリ媒体、記憶デバイス、記憶製品、記憶媒体および／または記憶ユニット、（固定メモリを含む）メモリ、取り外し可能または取り外し不能の媒体、消去可能または消去不能のメディア、書き込み可能または書き換え可能のメディア、デジタルまたはアナログのメディア、ハードディスク、フロッピーディスク、（コンパクト・ディスク・リード・オンリー・メモリ）ＣＤ−ＲＯＭ、（コンパクト・ディスク・レコーダブル）ＣＤ−Ｒ、（コンパクト・ディスク・リライタブル）ＣＤ−ＲＷ、光ディスク、磁気メディア、光磁気メディア、取り外し可能メモリカードまたはディスク、さまざまな種類の（デジタル多用途ディスク）ＤＶＤ、テープ、カセットなどを含めることができる。命令には、適切な高級、低級、オブジェクト指向、ビジュアル、コンパイルおよび／またはインタープリタプログラミング言語を用いて実行されるソースコード、コンパイルドコード、インタープリティドコード、実行コード、スタティックコード、ダイナミックコード、暗号化コードなどの適切な種類のコードを含めることができる。

上述の情報から、本発明が広範囲の有用性と用途とを有することは当業者によって容易に理解されよう。ここに具体的に説明した以外の本発明の多くの実施形態および改変ならびに多くの変更、修正および均等の配置は、本発明の実体または範囲から逸脱することなく、本発明および本発明の前述の説明から明白であり、かつそれによって合理的に示唆されるものである。したがって、本発明はその好ましい実施形態に関して詳細にここに説明されているが、本開示は本発明の単なる例示的および典型的なものであり、本発明の十分かつ実施可能な開示を提供する目的でのみなされるものである。上述の開示は、本発明を制限するかまたは他の実施形態、改変、変更、修正または均等の配置を排除するものと解釈されることを意図するものではなく、本発明は添付の請求項およびその均等物によってのみ限定される。特定の用語がここに使用されているが、それらは一般的および説明的な意味でのみ使用され、限定することを目的とするものではない。

Claims (20)

1. 容積式ポンプを監視および制御するためのシステムであって、
   容積式ポンプに取り付けられた複数の圧力センサーと、
   複数の圧力センサーから入力信号を受信し、キャビテーション強度率を取得するために前記入力信号を処理するための制御装置と
   を備え、前記キャビテーション強度率はポンプの測定された段間圧力と前記ポンプの測定された吸入圧力との差および前記ポンプの測定された放出圧力とポンプの測定された吸入圧力との差の比で構成され、前記制御装置はさらに前記キャビテーション強度率と所定の適用ベースの強度レベルとの比較に基づいて前記ポンプの運転速度を調節するように構成される、
   容積式ポンプを監視および制御するためのシステム。
2. 前記キャビテーション強度率が適用ベースの強度レベルの規定の範囲内にある場合、前記ポンプの現在の運転速度が維持される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記キャビテーション強度率が前記適用ベースの強度レベルを超える場合、前記キャビテーション強度率が所定の適用ベースの強度レベル範囲内になるまで前記ポンプの速度が上げられる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記キャビテーション強度率が前記適用ベースの強度レベルを下回る場合、前記キャビテーション強度率が所定の適用ベースの強度レベル範囲内になるまで前記ポンプの速度が下げられる、請求項１に記載のシステム。
5. 前記キャビテーション強度率が前記適用ベースの強度レベル限度を下回る場合、前記ポンプが停止される請求項１に記載のシステム。
6. 前記キャビテーション強度率Ｒａが次の式に従って求められ、
   

   

   式中、Ｐｉは前記ポンプの測定された段間圧力であり、Ｐｓは前記ポンプの測定された吸入圧力であり、Ｐｄは前記ポンプの測定された放出圧力である、
   請求項１に記載のシステム。
7. 前記吸入圧力がゼロであるかまたはＰｉおよびＰｄよりはるかに小さいとき、簡素化されたキャビテーション強度率Ｒａが次の式に従って求められ、
   

   

   式中、Ｐｉは前記ポンプの測定された段間圧力であり、Ｐｄは前記ポンプの測定された放出圧力である、
   請求項１に記載のシステム。
8. 前記制御装置がさらに時間の経過に伴うキャビテーション強度率の複数の離散値を保存し、前記複数の離散値の変化が所定の限度を超えているかどうかを決定するために前記複数の離散値の標準偏差を取得するように構成される、請求項１のシステム。
9. 前記複数の離散値の変化が所定の限度を超えている場合に、前記制御装置がガスの気泡が前記ポンプキャビティ内に存在することをユーザに指示するように構成される、請求項８のシステム。
10. 前記指示に応じて、前記制御装置が前記ポンプの運転状態を変更するためのユーザの入力を受信するように構成される、請求項９のシステム。
11. 容積式ポンプを監視および制御するための方法であって、
    容積式ポンプの複数の位置における圧力を示す複数の信号を取得することと、
    前記ポンプの測定された段間圧力と前記ポンプの測定された吸入圧力との差および前記ポンプの測定された放出圧力と前記ポンプの測定された吸入圧力との差の比を含むキャビテーション強度率を取得するために複数の信号を処理することと、
    前記キャビテーション強度率と所定の適用ベースの強度レベルの比較に基づいて容積式ポンプの運転速度を調節することと、
    を含む方法。
12. さらに前記キャビテーション強度率が所定の適用ベースの強度レベル範囲内にある場合、前記ポンプの現在の運転速度を維持することを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記キャビテーション強度率が適用ベースの強度レベルを超える場合、前記方法が、前記キャビテーション強度率が所定の適用ベースの強度レベル範囲内となるまでポンプの速度を上げることを含む、請求項１１に記載の方法。
14. 前記キャビテーション強度率が適用ベースの強度レベルを下回る場合、前記方法が、前記キャビテーション強度率が所定の適用ベースの強度レベル範囲内となるまでポンプの速度を下げることを含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記キャビテーション強度率が適用ベースの強度レベル限度を下回る場合、前記方法が前記ポンプを停止させることを含む、請求項１１の方法。
16. 次の式に従ってキャビテーション強度率（Ｒａ）を求めることを含み、
    

    

    式中、Ｐｉは前記ポンプの測定された段間圧力であり、Ｐｓは前記ポンプの測定された吸入圧力であり、Ｐｄは前記ポンプの測定された放出圧力である、
    請求項１１に記載の方法。
17. 前記吸入圧力がゼロであるかまたはＰｉおよびＰｄよりはるかに小さいとき、次の式に従って簡素化されたキャビテーション強度率Ｒａを求めることを含み、
    

    

    式中、Ｐｉは前記ポンプの測定された段間圧力であり、Ｐｄは前記ポンプの測定された放出圧力である、
    請求項１１に記載の方法。
18. さらに時間の経過に伴うキャビテーション強度率の複数の離散値を保存し、前記複数の離散値の変化が所定の限度を超えているかどうかを決定するために前記複数の離散値の標準偏差を取得することを含む、請求項１１に記載の方法。
19. 前記複数の離散値の変化が所定の限度を超えている場合に、前記方法がガスの気泡がポンプキャビティ内に存在することをユーザに指示することを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記指示に応じて、前記方法が前記ポンプの運転状態を変更するためのユーザの入力を受信することを含む、請求項１９に記載の方法。

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