PT1180600E

PT1180600E - Measurement and control procedure for the instantaneous flow of a centrifugal pump

Info

Publication number: PT1180600E
Application number: PT01117988T
Authority: PT
Inventors: Juergen Grischel
Original assignee: Ksb Ag
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2010-07-01
Also published as: EP1180600B1; DE50115457D1; ATE466194T1; DK1180600T3; DE10039917A1; CY1110707T1; ES2342819T3; EP1180600A2; EP1180600A3

Abstract

Pressure measurements taken in a feed system containing the pump are apportioned by an evaluator to capacities determined during initial measuring. Capacity is determined by using the pressure build-up of the pump rotor (5), which is not influenced by pump housing (1) and any guide devices. The build-up is measured at a point near the pump rotor outlet on the pump pressure side and in front of the entry into flow guidance parts. Pressure sensors (7,10) on pressure and suction sides of the rotor are connected to the evaluator (9).

Description

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DESCRIÇÃODESCRIPTION

PROCESSO DE MEDIDA E DE CONTROLO DO DÉBITO INSTANTÂNEO DEIMPLEMENTATION AND IMPLEMENTATION PROCEDURE FOR

UMA ΒΟΜΒΑ CENTRÍFUGA A presente invenção diz respeito a um processo para a determinação do débito conseguido pelo rotor de uma bomba centrífuga integrada num sistema de transporte, em que as medições da pressão realizadas dentro do sistema de transporte são atribuídas por uma lógica de avaliação aos respectivos débitos definidos numa medição inicial.The present invention relates to a process for determining the throughput achieved by the rotor of a centrifugal pump integrated in a conveyor system, wherein the pressure measurements performed within the conveyor system are assigned by an evaluation logic to the respective defined in an initial measurement.

Este tipo de determinação do débito é conhecido, basicamente, da Patente US N° 4 821 580.This type of flow determination is basically known from US Patent No. 4,821,580.

Na instalação aí apresentada são realizadas medições da pressão na área a montante do tubo de aspiração de uma bomba centrífuga e no respectivo tubo de pressão.In the installation presented there are measurements of the pressure in the area upstream of the suction tube of a centrifugal pump and the respective pressure tube.

As pressões registadas são guardadas num computador e avaliadas, eventualmente, juntamente com outras entradas, para serem definidos determinados dados, por exemplo, o débito do fluxo. O tipo de medição aqui usado é comparável à determinação da linha característica de uma bomba num banco de ensaio. O facto de a influência do corpo da bomba se fazer sentir na medição é desfavorável, pois que daí resulta uma linha característica instável ou quase plana que dá origem a 2 imprecisões na determinação do débito, devido à falta de clareza.The recorded pressures are stored in a computer and evaluated together with other inputs, if necessary, to define certain data, for example, the flow rate. The type of measurement used here is comparable to the determination of the characteristic line of a pump on a test bench. The fact that the influence of the pump body on the measurement is unfavorable because it results in an unstable or almost flat characteristic line giving rise to 2 inaccuracies in the determination of the flow due to the lack of clarity.

Um outro tipo de determinação do débito é conhecido da Patente US N° 5 129 264.A further type of flow determination is known from U.S. Patent No. 5,129,264.

Aqui realiza-se a medição da pressão diferencial entre a entrada e a saída da tubagem de pressão da bomba centrífuga. É aproveitado o facto de a pressão do fluido a correr sofrer alterações conforme as secções do percurso, permitindo as pressões medidas uma conclusão sobre o respectivo débito.Here, the pressure differential between the inlet and outlet of the centrifugal pump pressure line is measured. It is used the fact that the pressure of the fluid to be modified undergo changes according to the sections of the route, allowing the pressures measured a conclusion on the respective flow rate.

Desta forma, o valor determinado é usado, juntamente com uma constante da corrente, numa lógica de avaliação para a determinação do fluxo actual.In this way, the determined value is used, together with a current constant, in an evaluation logic for the determination of the current flow.

No entanto, o modo de realização preferido apresentado na Patente US N° 5 129 264 ainda necessita de um certo trabalho, uma vez que a tubagem de pressão tem de ser perfurada para a colocação dos vários locais de medição.However, the preferred embodiment shown in U.S. Patent No. 5,129,264 still needs some work, since the pressure line has to be perforated for placement of the various measuring locations.

Mas como o percurso entre os pontos de medição é relativamente curto e as alterações seccionais são pequenas, resultam grandes imprecisões na determinação do débito.But since the path between the measuring points is relatively short and the sectional changes are small, great inaccuracies result in the determination of the flow rate.

Da Patente EP N° 0 641 997 BI é conhecida uma instalação comparável em que, no entanto, o trabalho necessário foi reduzido pelo facto de serem necessários apenas dois locais de medição da pressão que, no caso de ser usado um 3 corpo espiral, são instalados, vantajosamente, na sua extremidade.From EP Patent No. 0 641 997 B1 a comparable installation is known in which, however, the required work has been reduced because only two pressure measuring locations are required which, in the case of a spiral body, are used. advantageously installed at their end.

Mas também este modo de execução tem a desvantagem de a influência do corpo da bomba se fazer sentir na medição, de modo que, num percurso instável ou plano da linha característica da bomba, o respectivo débito não pode ser determinado claramente, mas apenas com imprecisões. A publicação da Patente EP N° 0 774 583, considerada a evolução técnica mais recente, divulga as caracteristicas do preâmbulo da reivindicação principal 1. A presente invenção tem por base o objectivo de criar um processo do tipo inicialmente indicado e um dispositivo que usa este processo e que, cumprindo a condição básica de exigir pouca mão de obra, permite uma determinação precisa do débito, mesmo se a linha caracteristica da bomba for instável ou quase plana.But also this embodiment has the disadvantage that the influence of the pump body is felt in the measurement, so that, in an unstable or flat path of the characteristic line of the pump, the respective flow rate can not be determined clearly but only with inaccuracies . EP Publication No. 0 774 583, considered the most recent technical developments, discloses the features of the preamble of the main claim 1. The present invention is based on the object of creating a process of the initially indicated type and a device using this fulfilling the basic condition of requiring little labor, allows a precise determination of the flow, even if the characteristic line of the pump is unstable or almost flat.

Este objectivo é atingido pelo facto de para a determinação do débito ser usada a pressão do rotor que não é afectada pelas influências do corpo da bomba e de eventuais dispositivos de guiamento. A solução em conformidade com a invenção aproveita-se do facto de o rotor causar apenas perdas reduzidas em comparação com o corpo da bomba ou com o dispositivo de guiamento. Sendo assim, não se verifica a formação de uma linha caracteristica instável que afecta a medição.This object is achieved by the fact that for the determination of the flow rate the rotor pressure is used which is not affected by the influences of the pump body and any guiding devices. The solution according to the invention takes advantage of the fact that the rotor causes only reduced losses compared to the pump body or the guiding device. Thus, there is no formation of an unstable characteristic line affecting the measurement.

Recomenda-se registar a subida da pressão do rotor num ponto de medição do lado da pressão da bomba, próximo da 4 saída do rotor, e antes da entrada nos elementos guiamento do fluxo.It is recommended to record the rise of the rotor pressure at a point on the pressure side of the pump, near the rotor outlet, and prior to entry into the flow guiding elements.

Tem toda a conveniência se um tal ponto de medição for instalado no espaço lateral da roda da bomba centrífuga, no lado da pressão.It is quite convenient if such a measuring point is installed in the side space of the centrifugal pump wheel on the pressure side.

Quando a pressão da instalação do lado da aspiração for constante, como é o caso, por exemplo, num circuito fechado, é suficiente medir, numa medição inicial, as pressões que se verificam no rotor com os diversos débitos e colocá-las à disposição de um sistema de avaliação. A influência da velocidade do fluxo pode ser desprezada.When the suction side installation pressure is constant, as is the case, for example, in a closed circuit, it is sufficient to measure, at an initial measurement, the pressures occurring in the rotor with the various flows and make them available to evaluation system. The influence of flow velocity can be neglected.

Numa instalação aberta como, por exemplo, um sistema de esvaziamento de um tanque, a pressão da instalação do lado da aspiração altera-se com o esvaziamento.In an open installation such as a tank emptying system, the suction-side installation pressure changes with emptying.

Por isso, para a determinação do fluxo é preciso ter em conta a respectiva pressão, o que é possível com a ajuda dos dados conhecidos da instalação ou através de um sensor de pressão instalado no lado de aspiração da bomba.Therefore, the flow pressure must be taken into account, which is possible with the aid of known data from the plant or by means of a pressure sensor installed on the suction side of the pump.

Um dispositivo adequado para a utilização do processo de acordo com a presente invenção num circuito fechado pode ser realizado com a ajuda de um sensor de pressão instalado no espaço lateral do rotor da bomba centrífuga, no lado da pressão, e ligado a um sistema de avaliação para a determinação do fluxo.A device suitable for the use of the process according to the present invention in a closed circuit can be carried out with the aid of a pressure sensor installed in the lateral space of the centrifugal pump rotor on the pressure side and connected to an evaluation system for flow determination.

Numa instalação aberta, devem estar ligados ao sistema de 5 avaliação os sensores de pressão instalados no lado de aspiração da bomba e no espaço lateral do rotor do lado da pressão. 0 processo de acordo com a invenção é fiável e trabalha com boa precisão, uma vez que da pressão estática medida no espaço lateral do rotor do lado da pressão resulta uma recta em queda constante ao longo de todo o percurso do débito. Desta forma, verifica-se uma relação inequívoca entre a pressão medida e o débito. 0 processo de acordo com a invenção necessita de relativamente pouco trabalho para a determinação do débito.In an open installation, the pressure sensors installed on the suction side of the pump and on the lateral side of the pressure side rotor must be connected to the evaluation system. The process according to the invention is reliable and works with good precision, since the static pressure measured in the side space of the pressure side rotor results in a constant falling line along the entire flow path. In this way, there is an unequivocal relationship between the measured pressure and the flow rate. The process according to the invention requires relatively little work for the determination of the flow rate.

No entanto, em comparação com os processos conhecidos, distingue-se por uma precisão mais elevada.However, in comparison with known processes, it is distinguished by a higher precision.

Esta afirmação é aplicável tanto em relação à medição complicada da pressão diferencial nas secções alteradas como também em relação aos outros processos descritos, uma vez que a eliminação dos principais percursos de perda permite que a linha característica não apresente instabilidades. A invenção é explicada mais pormenorizadamente através de um exemplo de execução.This statement applies both to the complicated measurement of the differential pressure in the altered sections and also to the other described processes, since the elimination of the main loss paths allows the characteristic line to not show instabilities. The invention is explained in more detail by way of an exemplary embodiment.

Os desenhos mostras na FIG 1 um corte intermédio através de uma bomba centrífuga e partes de uma instalação em que é usado o processo de acordo com a invenção; 6 FIG 2 as linhas características de duas bombas centrífugas e os respectivos percursos da pressão dos rotores correspondentes. 0 corpo (1) da bomba centrífuga representada na FIG 1 dispõe de uma entrada (2) e de uma saída (3) . Dentro do corpo (1) encontra-se um rotor (5) fixo num veio (4).The drawings shown in FIG. 1 are an intermediate section through a centrifugal pump and parts of an installation in which the process according to the invention is used; FIG. 2 shows the characteristic lines of two centrifugal pumps and their respective rotor pressure paths. The body (1) of the centrifugal pump shown in FIG. 1 has an inlet (2) and an outlet (3). Inside the body (1) is a rotor (5) fixed to a shaft (4).

Dentro do espaço lateral (6) do rotor do corpo (1) está previsto um sensor de pressão (7) que através de um cabo (8) está ligado a um dispositivo de avaliação (9).A pressure sensor (7) is provided within the lateral space (6) of the rotor of the body (1) which, via a cable (8), is connected to an evaluation device (9).

Um outro sensor de pressão (10) - representado por traços - encontra-se à frente da entrada (2) do corpo (1).Another pressure sensor (10) - shown in dashes - lies in front of the inlet (2) of the body (1).

Através de um cabo (11) - representado igualmente por traços - o sensor de pressão (10) está ligado ao dispositivo de avaliação (9). O sensor de pressão (10) encontra-se dentro de um tubo (12) que conduz a um tanque (aqui não representado). Trata-se aqui, portanto, de um sistema aberto.Via a cable 11 - also shown by dashes - the pressure sensor 10 is connected to the evaluation device 9. The pressure sensor 10 is within a tube 12 leading to a tank (not shown here). This is, therefore, an open system.

Durante o funcionamento da bomba centrífuga, o líquido que se encontra no tanque é transportado, através da saída (3), a uma desembocadura (não representada).During operation of the centrifugal pump, the liquid in the tank is conveyed through the outlet (3) to a mouth (not shown).

Uma vez que o nível de líquido a diminuir no tanque provoca a correspondente redução continua da pressão à frente da entrada (2) da bomba centrífuga, o aumento da pressão originado pelo rotor (5) tem de ser determinado pela formação de uma pressão diferencial dos valores dos sensores (7) e (10). 7 0 aumento da pressão do rotor (5) devido aos diferentes débitos é determinado numa medição inicial e guardado no dispositivo de avaliação (9). As informações guardadas são usadas para a determinação do fluxo.Since the level of liquid to be decreased in the tank causes the corresponding continuous reduction of the pressure in front of the inlet (2) of the centrifugal pump, the increase in the pressure caused by the rotor (5) has to be determined by the formation of a differential pressure of the values of the sensors (7) and (10). The increase of the rotor pressure (5) due to the different flow rates is determined in an initial measurement and stored in the evaluation device (9). Saved information is used for flow determination.

Num circuito fechado pode prescindir-se da determinação continua da pressão existente à frente da entrada da bomba centrífuga, uma vez que a sua alteração durante o funcionamento é insignificante.In a closed circuit the continuous pressure determination at the front of the centrifugal pump inlet can be dispensed with, since its change during operation is insignificant.

Basta determinar a pressão uma única vez para a colocar sempre à disposição do aparelho de avaliação.It is enough to determine the pressure only once to make it available to the evaluation device.

Na FIG 2 é visível a relação entre o débito e a subida da pressão da bomba e do rotor.In FIG. 2 the relationship between flow rate and pressure rise of the pump and the rotor is visible.

As linhas características da FIG 2 baseiam-se em bombas centrífugas com um rotor de dois diâmetros de rotação diferentes.The characteristic lines of FIG. 2 are based on centrifugal pumps with a rotor of two different rotational diameters.

Assim, as linhas características (13) e (14) referem-se ao primeiro rotor e as linhas características (15) e (16) ao segundo rotor.Thus, the characteristic lines 13 and 14 refer to the first rotor and the characteristic lines 15 and 16 to the second rotor.

As linhas características (13) e (15) são linhas características da bomba, determinadas por uma medição da pressão diferencial entre as tubagens de aspiração e de pressão das bombas centrífugas.The characteristic lines 13 and 15 are pump characteristic lines determined by a differential pressure measurement between the suction and pressure lines of the centrifugal pumps.

As linhas características (13) e (15) apresentam um percurso instável e, por isso, não são adequadas para a determinação de débito. 8The characteristic lines (13) and (15) have an unstable path and are therefore not suitable for flow determination. 8

As linhas características (14) e (16) são linhas características do rotor, determinadas por um sensor de pressão (7). 0 seu percurso é claramente estável. Por isso, estas linhas características são adequadas para a determinação precisa do débito. LISBOA, 24 de JUNHO de 2010The characteristic lines 14 and 16 are characteristic lines of the rotor, determined by a pressure sensor 7. Your course is clearly stable. Therefore, these characteristic lines are suitable for accurate determination of flow. LISBON, JUNE 24, 2010

Claims

Process for determining the throughput achieved by the rotor of a centrifugal pump integrated in a conveyor system, the pressure measurements being carried out within the conveyor system assigned by an evaluation logic to the respective defined values in an initial measurement, characterized in that (5) which is unaffected by the influences of the pump body (1) and of any conductive devices, at a measuring point (7) which is located before the inlet to the flow conducting elements is used for the determination of the flow rate.

Method according to claim 1, characterized in that the raising of the pressure of the rotor (5) is detected at a measuring point (7) located on the pressure side of the pump, near the rotor outlet.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the raising of the pressure of the rotor (5) is detected at a measuring point (7) situated in a side space of the rotor (6:) on the side of the centrifugal pump pressure.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that in an initial measurement the pressures occurring in the rotor (5) with the different flow rates are measured in an installation with pressure of the constant installation on the suction side and made available to an evaluation device (9).

A method according to any one of claims 1 to 3 for performing in a pressure-sensitive installation of the suction-side variable installation, characterized in that in an initial measurement the pressures occurring in the rotor (5) with the different flow rates and placed at the disposal of an evaluation device (9), while the pressure of the suction side installation is deduced from the data of the installation or measured by a sensor (10). Device for carrying out a method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a pressure sensor installed in the lateral space of the wheel (6) on the pressure side of the centrifugal pump and connected to an evaluation device (9) ) for the determination of flow.

A device for carrying out a method according to any one of claims 1 to 3 and 5, characterized in that a pressure sensor (10), (7) installed on the suction side and in the lateral space of the wheel (6) on the pressure side of the centrifugal pump and connected to an evaluation device (9) for determining the flow rate. LISBON, June 24, 2010