RU2680474C2 - Device (options) and method for pump differential pressure and flow monitoring - Google Patents

Device (options) and method for pump differential pressure and flow monitoring Download PDF

Info

Publication number
RU2680474C2
RU2680474C2 RU2016139339A RU2016139339A RU2680474C2 RU 2680474 C2 RU2680474 C2 RU 2680474C2 RU 2016139339 A RU2016139339 A RU 2016139339A RU 2016139339 A RU2016139339 A RU 2016139339A RU 2680474 C2 RU2680474 C2 RU 2680474C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pump
processor
power
engine
flow rate
Prior art date
Application number
RU2016139339A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2016139339A (en
RU2016139339A3 (en
Inventor
Эндрю А. ЧЕН
Джеймс Дж. ГУ
Грехем А. СКОТТ
Original Assignee
Флюид Хэндлинг ЭлЭлСи
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
Application filed by Флюид Хэндлинг ЭлЭлСи filed Critical Флюид Хэндлинг ЭлЭлСи
Publication of RU2016139339A publication Critical patent/RU2016139339A/en
Publication of RU2016139339A3 publication Critical patent/RU2016139339A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2680474C2 publication Critical patent/RU2680474C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06Control using electricity
    • F04B49/065Control using electricity and making use of computers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/08Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the rotational speed
    • 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
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/02Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0208Power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2203/00Motor parameters
    • F04B2203/02Motor parameters of rotating electric motors
    • F04B2203/0209Rotational speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/02Power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/80Diagnostics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/82Forecasts
    • F05D2260/821Parameter estimation or prediction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/304Spool rotational speed
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/335Output power or torque

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: pumps.SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of sensorless control of a pump, in particular a pump or pumps for domestic and industrial systems of heating or cooling water. In the method, the device for monitoring pressure drop and flow rate in a pump comprises a processing or processor signal, configured to receive signals, containing information about motor readout values of power and speed, information about the equations of the characteristics of the pump and the system and the empirical power equations, constructed as a polynomial best-fit function in accordance with the laws of affinity for pumps based on the pump curve provided by the pump manufacturer, and with the possibility of determining corresponding signaling containing information about a pump or system pressure and a flow rate at the motor readout values of power and speed, based upon the signaling received.EFFECT: inventions are aimed at improving pump control accuracy without the need for instrument calibration.16 cl, 6 dwg

Description

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИRELATED APPLICATIONS

Для данной заявки испрашивается приоритет по предварительной заявке №61/976,749 на патент США (дело №911-019.014-1//F-B&G-X0012US01), поданной 8 апреля 2014 года, под названием "Средство бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения для контроля перепада давления и расхода в насосе", которая включена в текст данной заявки посредством ссылки.This application claims priority on provisional application No. 61 / 976,749 for a US patent (file No. 911-019.014-1 // F-B & G-X0012US01), filed April 8, 2014, under the name "Best Approach Sensorless Conversion Tool for Control differential pressure and flow rate in the pump ", which is incorporated into the text of this application by reference.

Настоящая заявка также относится к технологиям, разработанным по меньшей мере одним из изобретателей предлагаемого изобретения и раскрытым в следующих заявках:This application also relates to technologies developed by at least one of the inventors of the invention and disclosed in the following applications:

1) заявка №12/982,286 на патент США (дело №911-019.001-1//F-B&G-1001), поданная 30 декабря 2010 года под названием "Способ и устройство для управления насосом с использованием кривой характеристик соответствующей регулируемой системы, также известной как кривая адаптивного управления", по которой 15 апреля 2014 года выдан патент США №8,700,221;1) application No. 12 / 982,286 for a US patent (case No. 911-019.001-1 // F-B & G-1001), filed on December 30, 2010 under the name "Method and device for controlling a pump using the characteristic curve of the corresponding adjustable system, also known as the adaptive control curve ", according to which on April 15, 2014 issued US patent No. 8,700,221;

2) заявка №13/717,086 на патент США (дело №911-019.004-2//F-B&G-Х0001), поданная 17 декабря 2012 года под названием "Способы динамического линейного управления и устройство для управления насосом с переменным расходом", в которой испрашивается приоритет по предварительной заявке №61/576,737 на патент США, поданной 16 декабря 2011 года, которая в настоящее время отозвана;2) application No. 13/717,086 for a US patent (case No. 911-019.004-2 // F-B & G-X0001), filed December 17, 2012 under the name "Dynamic linear control methods and device for controlling a variable-speed pump", in which claims priority on provisional application No. 61 / 576,737 for a US patent filed December 16, 2011, which is currently withdrawn;

3) заявка №14/091,795 на патент США (дело №911-019.009-2//F-B&G-Х0005), поданная 27 ноября 2013 под названием "Способ и устройство для трехмерного бессенсорного преобразования", в которой испрашивается приоритет по предварительной заявке №61/771375 на патент США, поданной 1 марта 2013 года и в настоящее время отозванной;3) application No. 14/091,795 for a US patent (case No. 911-019.009-2 // F-B & G-X0005), filed November 27, 2013 under the title "Method and device for three-dimensional sensorless conversion", which claims priority for provisional application No. 61/771375 for a US patent filed March 1, 2013 and is currently withdrawn;

4) заявка №14/187,817 на патент США (дело №911-019.010-2//F-B&G-Х0008), поданная 24 февраля 2014 года под названием "Смешанный теоретический и дискретный бессенсорный преобразователь для контроля перепада давления и расхода в насосе", в которой испрашивается приоритет по предварительной заявке №61/803,258 на патент США, поданной 19 марта 2013 года и в настоящее время отозванной;4) application No. 14 / 187,817 for a US patent (case No. 911-019.010-2 // F-B & G-X0008), filed February 24, 2014 under the name "Mixed theoretical and discrete sensorless transducer for controlling differential pressure and flow rate in a pump" , which claims priority for provisional application No. 61 / 803,258 for a US patent filed March 19, 2013 and is currently withdrawn;

5) заявка №14/339,594 на патент США (дело №911-019.012-2//F-B&G-X0010US01), поданная 24 июля 2014 года под названием "Наилучшее приближение и подобие. Бессенсорный преобразователь для контроля перепада давления и расхода в насосе", в которой испрашивается приоритет по предварительной заявке №61/976,749 на патент США (дело №911-019.012-1//F-B&G-X0010US01), поданной.8 апреля 2014 года; и5) U.S. Patent Application No. 14 / 339,594 (Case No. 911-019.012-2 // F-B & G-X0010US01), filed July 24, 2014, entitled "Best Approach and Similarity. Sensorless Transmitter for Monitoring Differential Pressure and Flow in a Pump ", which claims the priority of provisional application No. 61 / 976,749 for a US patent (case No. 911-019.012-1 // F-B & G-X0010US01), filed April 8, 2014; and

6) предварительная заявка №62/007,474 на патент США (дело №911-019.015-1//F-B&G-X0013), поданная 4 июня 2014 года под названием "Система и устройство для адаптивного управления расходом - система эксплуатационного управления с минимальной энергией для нагнетания в сравнении с бессенсорным вариантом применения».6) provisional application No. 62 / 007,474 for a US patent (file No. 911-019.015-1 // F-B & G-X0013), filed June 4, 2014 under the title "System and device for adaptive flow control - operational control system with minimum energy for injection versus sensorless use. ”

Все вышеперечисленные заявки переуступлены патентообладателю данной заявки и включены в нее посредством ссылки.All of the above applications are assigned to the patent holder of this application and incorporated into it by reference.

Настоящее изобретение основано на технологиях, раскрытых в вышеуказанных заявках.The present invention is based on the technologies disclosed in the above applications.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

1. Область изобретения1. Field of invention

Предлагаемое изобретение относится к способу управления работой насоса; в частности, настоящее изобретение относится к способу и устройству для управления и/или контроля работы насоса, к примеру, насосов для бытовых и промышленных систем нагревания или охлаждения воды.The present invention relates to a method for controlling the operation of a pump; in particular, the present invention relates to a method and apparatus for controlling and / or monitoring the operation of a pump, for example, pumps for domestic and industrial heating or cooling water systems.

2. Краткое описание уровня техники2. A brief description of the prior art

ВведениеIntroduction

Из уровня техники известны технологии бессенсорного управления и контроля работы жидкостной насосной системы, к примеру, трехмерный дискретный способ и смешанный теоретический трехмерный дискретный способ бессенсорного преобразования, описанные в заявках, указанных выше под номерами 3-5. Значения давления и расхода потока в системе могут быть определены непосредственно по паре считанных значений двигателя с ошибкой преобразования около 5-15% посредством трехмерного дискретного бессенсорного преобразователя, например, на основе данных калибровки насоса, как указано в заявке под номером 4. С другой стороны, бессенсорный преобразователь для осуществления смешанного теоретического и дискретного преобразования, описанный в заявке под номером 3, выдает ошибку преобразования около 10-20% без необходимости калибровки приборов, при этом по-прежнему необходимо получить данные о распределении мощности с учетом коэффициента системы и скорости двигателя для преобразования указанного коэффициента системы для регулируемой жидкостной системы.The technology of sensorless control and monitoring of the operation of a liquid pumping system is known from the prior art, for example, a three-dimensional discrete method and a mixed theoretical three-dimensional discrete method of sensorless conversion, described in the applications mentioned above under numbers 3-5. The pressure and flow rate in the system can be determined directly from a pair of read engine values with a conversion error of about 5-15% by means of a three-dimensional discrete sensorless transducer, for example, based on pump calibration data, as indicated in application number 4. On the other hand, the sensorless transducer for the implementation of mixed theoretical and discrete transforms described in the application under the number 3, produces a conversion error of about 10-20% without the need for calibration of instruments, p and it is still necessary to obtain data on the power distribution system, taking into account the engine speed and the coefficient for converting said coefficient system for controlled fluid system.

Бессенсорная калибровка данных насосов, в том числе оснащение приборами и получение данных, является интересной темой для обсуждения, и не может быть легко реализована из-за нехватки датчиков давления и расхода для большинства вариантов применений насосов. В действительности, сбор калибровочных данных для бессенсорной системы для насоса и двигателя может быть довольно продолжительным и утомительным, даже в условиях производственных сборочных линий, не говоря уже об использовании дорогостоящих приборов для получения данных и установок для испытания жидкостных насосных систем. Таким образом, изобретатели, подавшие настоящую заявку, признают и принимают во внимание то, что бессенсорное средство или метод, которые исключают или снижают необходимость калибровки данных, могут быть более выгодными для большей части насосных установок с бессенсорным управлением.Sensorless calibration of pump data, including instrumentation and data acquisition, is an interesting topic for discussion, and cannot be easily implemented due to the lack of pressure and flow sensors for most pump applications. In fact, collecting calibration data for a sensorless system for a pump and engine can be quite lengthy and tedious, even in the conditions of production assembly lines, not to mention the use of expensive instruments to obtain data and installations for testing liquid pump systems. Thus, the inventors who have submitted the present application recognize and take into account that a sensorless tool or method that eliminates or reduces the need for data calibration can be more beneficial for most sensorless pumping systems.

Для динамической жидкостной системы, расход которой регулируется с помощью клапанов или управляющих устройств, коэффициент характеристик эквивалентной жидкостной системы является неизвестной переменной, которая, по существу, зависит от открытого положения клапанов, а также от потерей на динамическое трение в системе. В такой регулируемой жидкостной системе эффективность насоса является изменяемой переменной из-за задержки скорости двигателя при изменяемой жидкостной нагрузке, а также вследствие определенных эффектов теплового потребления, обусловленных механическим трением в насосе, в частности, при низкой скорости, когда система почти отключена. Таким образом, изобретатели данной заявки также признают и принимают во внимание, что довольно затруднительно сформулировать какие-либо теоретические выражения для создания бессенсорного преобразователя насоса, выполненного с возможностью определения значений давления и расхода в системе непосредственно на основе считанных значений двигателя, таких как мощность, ток, крутящий момент, скорость и т.п.For a dynamic fluid system, the flow rate of which is controlled by valves or control devices, the coefficient of performance of the equivalent fluid system is an unknown variable, which essentially depends on the open position of the valves, as well as on the dynamic friction loss in the system. In such a controlled fluid system, pump efficiency is a variable variable due to a delay in the motor speed under a variable fluid load, and also due to certain effects of heat consumption due to mechanical friction in the pump, in particular at low speed, when the system is almost shut down. Thus, the inventors of this application also recognize and take into account that it is rather difficult to formulate any theoretical expressions for creating a sensorless pump transducer configured to determine the pressure and flow values in the system directly on the basis of the read motor values, such as power, current , torque, speed, etc.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В целом, согласно заявленному изобретению предложено новое и уникальное средство или способ бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения для получения значений давления и расхода в насосе или системе на основе пары считанных значений мощности и скорости двигателя, к примеру, используя уравнения характеристик насоса и системы и эмпирическое уравнение мощности. Уравнение характеристик насоса и эмпирическое уравнение мощности могут быть выражены в виде многочлена наилучшего приближения в соответствии с законами подобия для насосов в явной или преобразованной форме, к примеру, на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителями насосов. Таким образом, значения давления и расхода в системе в точке равновесия давления в насосе и системе при установившемся режиме работы могут быть выражены в виде уравнений характеристик насоса и системы, а также эмпирического уравнения мощности. Указанное бессенсорное устройство и способ, описанные в данной заявке, могут быть преимущественными для большинства практических применений бессенсорного управления и контроля жидкостных насосов, обеспечивая достаточно высокую точностью без необходимости выполнения калибровки приборов.In General, according to the claimed invention, a new and unique means or method of sensorless conversion according to the best approximation method for obtaining pressure and flow values in a pump or system based on a pair of read values of power and engine speed, for example, using the equations of characteristics of the pump and system and empirical power equation. The equation for the characteristics of the pump and the empirical equation of power can be expressed as a polynomial of best approximation in accordance with the similarity laws for pumps in explicit or transformed form, for example, based on the curve of pump characteristics provided by pump manufacturers. Thus, the values of pressure and flow in the system at the equilibrium point of pressure in the pump and the system at steady state operation can be expressed in the form of equations of characteristics of the pump and system, as well as the empirical power equation. The indicated sensorless device and method described in this application may be advantageous for most practical applications of sensorless control and monitoring of liquid pumps, providing a sufficiently high accuracy without the need to calibrate devices.

В данной заявке предложен способ, представляющий собой дальнейшее развитие вышеуказанных технологий и основанный на них.This application proposes a method representing a further development of the above technologies and based on them.

ВАРИАНТЫ ВЫПОЛНЕНИЯOPTIONS FOR PERFORMANCE

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может включать или представлять собой устройство, содержащее процессор или процессорный модуль обработки сигналов, выполненный с возможностью осуществления по меньшей мере следующих функций:In accordance with some variants of execution, the invention may include or be a device containing a processor or processor module for signal processing, configured to perform at least the following functions:

приема сигналов, содержащих информацию о считанных значениях мощности и скорости двигателя, а также об уравнениях характеристик насоса и системы и эмпирических уравнений мощности, выраженных в виде многочлена наилучшего приближения в соответствии с законами подобия для насосов на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителем насоса, иreceiving signals containing information about the read values of the power and speed of the engine, as well as the equations of characteristics of the pump and system and empirical equations of power, expressed as a polynomial of best approximation in accordance with the laws of similarity for pumps based on the curve of the pump characteristics provided by the pump manufacturer, and

определения соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе с учетом считанных значений мощности и скорости двигателя, содержащихся в полученных сигналах.determining appropriate signals containing information about the pressure and flow rate in the pump or system, taking into account the read values of the power and speed of the engine contained in the received signals.

Во время эксплуатации процессор или процессорный модуль обработки сигналов может быть выполнен с возможностью определения перепада давления и расхода в насосе в точке равновесия давления в насосе или системе при установившемся режиме работы двигателя.During operation, the processor or processor module of the signal processing can be configured to determine the differential pressure and flow rate in the pump at the pressure equilibrium point in the pump or system with steady-state engine operation.

При эксплуатации указанный процессор или процессорный модуль 10а обработки сигналов может быть также выполнен с возможностью получения соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе, в том числе для контроля перепада давления и расхода в насосе. Указанные соответствующие сигналы могут быть использованы для управления жидкостной насосной системой.In operation, said processor or processor module 10a of the signal processing can also be configured to receive corresponding signals containing information about the pressure and flow rate in the pump or system, including to control the pressure drop and flow rate in the pump. These appropriate signals can be used to control the liquid pump system.

Могут быть также предложены варианты выполнения, в которых указанное устройство содержит или представляет собой жидкостную насосную систему, содержащую, к примеру, указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов.Embodiments may also be proposed in which said device comprises or is a liquid pumping system comprising, for example, said processor or processor for processing signals.

Полученные сигналы могут быть определены и получены посредством соответствующих датчиков, выполненных с возможностью измерения считанных значений мощности и скорости двигателя.The received signals can be determined and obtained by means of appropriate sensors, configured to measure the read values of power and engine speed.

Полученные сигналы могут быть сохранены и получены из соответствующих модулей запоминающих устройств, которые, к примеру, могут содержать уравнения характеристик насоса и системы и эмпирические уравнения мощности, выраженные в виде многочлена наилучшего приближения в соответствии с законами подобия для насосов на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителем насоса.The received signals can be stored and obtained from the corresponding memory modules, which, for example, may contain equations of pump and system characteristics and empirical power equations expressed as a best approximation polynomial in accordance with similarity laws for pumps based on the pump curve provided pump manufacturer.

В качестве примера, указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов может содержать или представлять собой по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одно запоминающее устройство, содержащей компьютерный программный код, причем указанное по меньшей мере одно запоминающее устройство и компьютерный программный код при наличии по меньшей мере одного процессора выполнены с возможностью обеспечения по меньшей мере следующих функций указанного процессора или процессорного модуля обработки сигналов: приема сигналов (или, например, связанных с ними сигналов) и определения регулируемого значения давления. Указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов может содержать соответствующий компьютерный программный код для осуществления необходимых алгоритмов обработки сигналов и/или функционального назначения согласно изложенному в настоящей заявке.By way of example, said processor or processor module for signal processing may comprise or comprise at least one processor and at least one memory device comprising computer program code, said at least one memory device and computer program code having at least at least one processor is configured to provide at least the following functions of said processor or processor module for processing signals: receiving signals ( see, e.g., signals associated with them) and the definition of the controlled pressure. The specified processor or processor module signal processing may contain appropriate computer program code for implementing the necessary algorithms for signal processing and / or functionality as described in this application.

Предлагаемое устройство может содержать или представлять собой устройство управления насосом или контроллер, в том числе в виде ПИД (пропорционально-интегрально-дифференциального) регулятора, содержащего указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов, к примеру, выполненный, в том числе, с возможностью контроля перепада давления и расхода в насосе.The proposed device may contain or be a pump control device or controller, including in the form of a PID (proportional-integral-differential) controller containing the specified processor or processor module for signal processing, for example, made, including, with the possibility of differential control pressure and flow in the pump.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено в качестве способа, включающего следующие этапы: посредством процессора или процессорного модуля обработки сигналов принимают сигналы, содержащие информацию о считанных значениях мощности и скорости двигателя, а также об уравнения характеристик насоса и системы и эмпирических уравнениях мощности, которые выражены в виде многочлена наилучшего приближения в соответствии с законами подобия для насосов на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителем насоса; посредством указанного процессора или процессорного модуля обработки сигналов определяют соответствующие сигналы, содержащие информацию о давлении и расходе в насосе или системе с учетом считанных значений мощности и скорости двигателя, которые содержались в принятых сигналах.In accordance with some embodiments, the invention can be implemented as a method comprising the following steps: signals containing information about the read values of the power and speed of the engine, as well as the equation of characteristics of the pump and system and empirical equations are received by a processor or processor module for signal processing powers, which are expressed as a polynomial of best approximation in accordance with the laws of similarity for pumps based on the curve of pumping nature Istik provided by the pump manufacturer; by means of the indicated processor or processor module of the signal processing, the corresponding signals are determined containing information about the pressure and flow rate in the pump or system taking into account the read values of the power and speed of the engine, which were contained in the received signals.

Указанный способ также может содержать по меньшей мере один из указанных признаков, в том числе может включать этап, на котором посредством указанного процессора или процессорного модуля обработки сигналов обеспечивается подача соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе, которая, к примеру, может быть использована для управления жидкостной насосной системой.The specified method may also contain at least one of these features, including may include the stage at which by means of the specified processor or processor module of the signal processing, the corresponding signals are supplied containing information about the pressure and flow rate in the pump or system, which, for example , can be used to control a liquid pumping system.

Предлагаемое изобретение также может быть выполнено, к примеру, в виде компьютерного программного продукта, содержащего машиночитаемый носитель с компьютерным исполняемым кодом, встроенным в данный носитель для осуществления указанного способа, например, посредством устройства обработки сигналов, входящего в состав такого контроллера для насоса. К примеру, данный компьютерный программный продукт может быть выполнен в виде компакт-диска, гибкого диска, флеш-накопителя, карты памяти, а также накопителей другого типа или вида, выполненных с возможностью хранения соответствующего компьютерного исполняемого кода на машиночитаемом носителе, который является известным на настоящее время или будет разработан в будущем.The present invention can also be performed, for example, in the form of a computer program product containing a computer-readable medium with computer executable code embedded in this medium to implement this method, for example, by means of a signal processing device that is part of such a controller for a pump. For example, this computer program product can be made in the form of a compact disk, floppy disk, flash drive, memory card, as well as other type or type of drives configured to store the corresponding computer executable code on a computer-readable medium, which is known on present or will be developed in the future.

В заключение следует отметить, что согласно описанным в данной заявке вариантам выполнения предложено средство или способ бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения для определения давления и расхода в насосе или системе с учетом пары считанных значений, а именно мощности и скорости двигателя, например, на основе уравнений характеристик насоса и системы и эмпирических уравнений мощности. Уравнение характеристик насоса и эмпирическое уравнение мощности могут быть выражены в виде многочлена наилучшего приближения в соответствии с законами подобия для насосов, полученными на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителями насосов, который, к примеру, может быть сохранен в соответствующем модуле запоминающего устройства и обработан. Значения перепадов давления и расхода в насосе могут быть определены в точке равновесия давления в насосе и системе при установившемся режиме двигателя, соответственно. Описанные в данном документе средство или способ бессенсорного преобразования для насоса могут быть легко осуществлены в большинстве возможных практических применений для управления и контроля жидкостного нагнетания, при этом обеспечивая достаточную точность.In conclusion, it should be noted that according to the embodiments described in this application, a means or method of sensorless conversion according to the best approximation method for determining the pressure and flow rate in a pump or system taking into account a pair of read values, namely, engine power and speed, for example, based on equations pump and system characteristics and empirical power equations. The equation of characteristics of the pump and the empirical equation of power can be expressed as a polynomial of best approximation in accordance with the similarity laws for pumps obtained on the basis of the curve of pump characteristics provided by pump manufacturers, which, for example, can be stored in the appropriate memory module and processed. The values of the pressure and flow drops in the pump can be determined at the equilibrium point of pressure in the pump and the system under steady state engine conditions, respectively. The sensorless conversion tool or method described herein for a pump can be easily implemented in most of the possible practical applications for controlling and monitoring liquid injection, while ensuring sufficient accuracy.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Прилагаемые чертежи содержат следующие фигуры, которые необязательно выполнены в масштабе.The accompanying drawings contain the following figures, which are not necessarily to scale.

Фиг. 1 схематично изображает жидкостную бессенсорную насосную систему управления, известную из уровня техники, в которой, к примеру, может быть осуществлено предлагаемое изобретение в соответствии с одним из вариантов выполнения.FIG. 1 schematically depicts a liquid sensorless pumping control system known from the prior art, in which, for example, the present invention can be implemented in accordance with one embodiment.

Фиг. 2 изображает схему бессенсорного преобразования для получения давления и расхода в насосе на основе регистрируемых значений мощности и скорости.FIG. 2 depicts a sensorless conversion circuit for obtaining pressure and flow in a pump based on recorded power and speed values.

Фиг. 3 изображает график зависимости давления (Ft) от расхода (GPM), на котором показаны кривые характеристик насоса, системы и мощности, а также точка равновесия давления при установившемся режиме работы в соответствии с осуществлением некоторых вариантов выполнения предлагаемого изобретения;FIG. 3 depicts a graph of pressure (Ft) versus flow (GPM), which shows the curves of the characteristics of the pump, system and power, as well as the pressure equilibrium point at steady state operation in accordance with the implementation of some embodiments of the invention;

Фиг. 4 изображает график зависимости мощности (в л.с.) от характеристик

Figure 00000001
системы для расхода (GPM), на котором проиллюстрированы мощность двигателя и системные характеристики в соответствии с осуществлением некоторых вариантов выполнения предлагаемого изобретения.FIG. 4 shows a graph of power (in hp) versus performance
Figure 00000001
systems for flow (GPM), which illustrates engine power and system characteristics in accordance with the implementation of some embodiments of the invention.

Фиг. 5 изображает график зависимости давления (Ft) от расхода (GPM), на котором показан перепад давления в насосе в зависимости от расхода в системе, определенный посредством бессенсорного преобразователя (показан сплошными линиями) и основанный на данных, измеренных или зарегистрированных с помощью датчиков (показан символами (например, ромбами, треугольниками, звездами, знаками плюса и минуса, квадратами и крестиками)) при различных скоростях, в том числе при 24 Гц, 30 Гц, 36 Гц, 42 Гц, 48 Гц, 54 Гц и 60 Гц.FIG. 5 is a graph of pressure (Ft) versus flow (GPM) showing the pressure drop across the pump versus the flow in the system, determined by a sensorless transmitter (shown by solid lines) and based on data measured or recorded by sensors (shown symbols (e.g. rhombuses, triangles, stars, plus and minus signs, squares and crosses)) at various speeds, including at 24 Hz, 30 Hz, 36 Hz, 42 Hz, 48 Hz, 54 Hz and 60 Hz.

Фиг. 6 изображает блок-схему устройства, например, содержащего процессор или процессорный модуль, предназначенный для осуществления обработки сигналов, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемого изобретения.FIG. 6 depicts a block diagram of a device, for example, comprising a processor or processor module for processing signals in accordance with some embodiments of the present invention.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Фиг. 1 изображает жидкостную бессенсорную систему управления насосом, содержащую центробежный насос, соединенный с системой трубопроводов с потоком и контроллером, в которой, к примеру, может быть осуществлено предлагаемое изобретение. Фиг. 2 схематично изображает бессенсорное преобразование перепада давления и расхода в насосе в соответствии с коэффициентом характеристик эквивалентной жидкостной системы, который изменяется на выпуске насоса, а также мощностью и скоростью двигателя на другом конце привода двигателя. Фиг. 3 схематично изображает кривые характеристик насоса, системы и мощности и соответствующую точку равновесия давления в насосе и системе при установившемся режиме работы для системы с замкнутым контуром, в которой обеспечено стабильное давление всасывания.FIG. 1 shows a liquid sensorless pump control system comprising a centrifugal pump connected to a piping system with a flow and a controller, in which, for example, the invention may be implemented. FIG. 2 schematically depicts a sensorless conversion of the differential pressure and flow in a pump in accordance with the coefficient of characteristics of an equivalent fluid system that changes at the pump outlet, as well as engine power and speed at the other end of the motor drive. FIG. 3 schematically shows the curves of the characteristics of the pump, system and power and the corresponding equilibrium point of pressure in the pump and the system at steady state operation for a closed-loop system in which a stable suction pressure is ensured.

В случае системы с замкнутым контуром и стабильным давлением всасывания расход и давление в системе при определенной скорости двигателя и положении системы могут быть определены в точке равновесия давления в насосе и системе при установившемся режиме работы, которая находится на пересечении кривых характеристик насоса и системы, схематично изображенных на Фиг. 3. В данном случае характеристическая кривая насоса для момента времени, которая иллюстрирует зависимость перепада Р давления в насосе от расхода Q и скорости n двигателя, может быть приблизительно представлена в виде многочлена Р=ƒ(Q, n) на основе кривой характеристик насоса при максимальной скорости nmax двигателя и в соответствии с законом подобия для насосов. Таким образом, расход в системе может быть выражен через функцию перепада давления в насосе Р=ƒ(Q, n), а также через уравнение расхода в системе

Figure 00000002
соответственно. Указанные законы подобия для насосов представляют собой уравнения для расхода в насосе, перепада давления и мощности двигателя, а именно Q/Qmax=n/nmax, Р/Pmax=(n/nmax)2 и w/wmax=(n/nmax)3, соответственно.In the case of a system with a closed circuit and a stable suction pressure, the flow rate and pressure in the system at a certain engine speed and system position can be determined at the equilibrium point of pressure in the pump and the system at a steady state operation, which is located at the intersection of the curves of the characteristics of the pump and the system, schematically depicted in FIG. 3. In this case, the characteristic curve of the pump for a point in time, which illustrates the dependence of the differential pressure P in the pump on the flow rate Q and the speed n of the engine, can be approximately represented as a polynomial P = ƒ (Q, n) based on the curve of the characteristics of the pump at maximum speed n max of the engine and in accordance with the law of similarity for pumps. Thus, the flow rate in the system can be expressed in terms of the differential pressure function in the pump P = ƒ (Q, n), as well as through the flow equation in the system
Figure 00000002
respectively. The indicated similarity laws for pumps are equations for flow in the pump, pressure drop and engine power, namely Q / Q max = n / n max , P / P max = (n / n max ) 2 and w / w max = ( n / n max ) 3 , respectively.

Следуя вышеописанному подходу, например, с использованием функции кривой насосных характеристик второго порядка, преобразованной по методу наилучшего приближения, и уравнения расхода в системе, к примеру, расход в системе может быть выражен в виде следующего Уравнения (1):Following the above approach, for example, using the curve function of the pumping characteristics of the second order, converted by the best approximation method, and the flow equation in the system, for example, the flow in the system can be expressed as the following Equation (1):

Figure 00000003
Figure 00000003

где Cν - коэффициент системы, a, b и с - коэффициенты функции кривой характеристик насоса второго порядка, преобразованной по методу наилучшего приближения, при максимальной скорости nmax двигателя. Используемая в данном случае функция для перепада давления в насосе Р=ƒ(Q, n) может быть выражена в виде Уравнения (2):where C ν is the coefficient of the system, a, b and c are the coefficients of the function curve of the characteristics of the second-order pump, converted by the best approximation method, at a maximum speed n max of the engine. The function used in this case for the pressure drop in the pump P = ƒ (Q, n) can be expressed as Equation (2):

Figure 00000004
Figure 00000004

Следует отметить, что могут быть получены и другие уравнений расхода в системе и перепада давления в насосе, при этом могут быть выбраны другие аппроксимирующие или интерполирующие подходы для построения кривой, например, вместо указанных выражений для аппроксимации или интерполяции может быть применен многочлен третьего порядка.It should be noted that other equations of the flow rate in the system and the pressure difference in the pump can be obtained, while other approximating or interpolating approaches can be chosen for constructing the curve, for example, a third-order polynomial can be used instead of the indicated expressions for approximation or interpolation.

Для определения расхода и давления в системе в точке равновесия давления при установившемся режиме работы, исходя из заданной пары значений мощности и скорости двигателя, по уравнениям (1) и (2), как правило, вначале должен быть известен соответствующий коэффициент динамической системы. Однако для регулируемой жидкостной системы, в которой расход регулируется с помощью клапанов или других регуляторов расхода, не существует простого теоретического решения в виде формулы. Как описано в данной заявке, может быть использовано соотношение эмпирических значений мощности и характеристик системы, полученных на основе кривой мощности при максимальной скорости nmax двигателя, а также с применением закона подобия, что схематично проиллюстрировано на Фиг. 4. Как показано на чертеже, сначала по методу аппроксимации или интерполяции может быть построен график функции мощности двигателя при максимальной скорости с учетом коэффициента системы. Затем в соответствии с законами подобия для насосов мощность двигателя при заданной скорости двигателя может быть определена, к примеру, как w=(Cν, n).To determine the flow rate and pressure in the system at a pressure equilibrium point under steady-state operation, based on a given pair of values of engine power and speed, according to equations (1) and (2), as a rule, the corresponding coefficient of the dynamic system should be known first. However, for a controlled fluid system in which the flow rate is controlled by valves or other flow controllers, there is no simple theoretical solution in the form of a formula. As described in this application, the ratio of empirical power values to system characteristics obtained on the basis of the power curve at the maximum engine speed n max and using the similarity law, which is schematically illustrated in FIG. 4. As shown in the drawing, first, by the method of approximation or interpolation, a graph of the engine power function at maximum speed can be constructed taking into account the system coefficient. Then, in accordance with the laws of similarity for pumps, engine power at a given engine speed can be determined, for example, as w = (C ν , n).

Следуя, в частности, вышеописанному подходу, и используя функцию мощности второго порядка по методу наилучшего приближения, коэффициент Cν системы может быть точно выражен в виде уравнения (3):Following, in particular, the above approach, and using the second-order power function by the best approximation method, the coefficient C ν of the system can be precisely expressed in the form of equation (3):

Figure 00000005
Figure 00000005

где w - мощность двигателя при скорости n; А, В и С - коэффициенты функции мощности двигателя второго порядка по методу наилучшего приближения при максимальной скорости двигателя с учетом нормированного коэффициента

Figure 00000006
системы. При любом текущем значении скорости функция мощности двигателя w=w(Cν, n)может быть выражена в виде Уравнения (4):where w is the engine power at speed n; A, B and C are the coefficients of the second-order engine power function according to the best approximation method at maximum engine speed, taking into account the normalized coefficient
Figure 00000006
system. At any current speed value, the engine power function w = w (C ν , n) can be expressed as Equation (4):

Figure 00000007
Figure 00000007

В случае, если для области малых значений скорости может быть предъявлено какое-либо требование к точности, и при этом система находится в практически отключенном состоянии, использование закона подобия для представления мощности насосов может быть недостаточным для обеспечения точного представления зависимости мощности двигателя и скорости из-за сдвигового смещения значений скорости двигателя в данной области значений. Незначительно увеличенное значение мощности в области малых значений скорости в результате приводит к немного увеличенному значению коэффициента системы из обратной зависимости мощности согласно Уравнению (3), а также к немного большему значению расхода по Уравнению (1), соответственно. В таком случае может возникнуть необходимость преобразовать закон подобия для мощности и скорости двигателя, при этом Уравнение (4) может видоизменено как Уравнение (5):In the event that an accuracy requirement can be made for a region of small speed values, and the system is in a practically disconnected state, using the similarity law to represent the power of the pumps may not be sufficient to ensure an accurate representation of the dependence of motor power and speed for the shear displacement of the engine speed values in this value range. A slightly increased value of power in the region of small values of speed as a result leads to a slightly increased value of the system coefficient from the inverse power dependence according to Equation (3), as well as to a slightly larger flow rate according to Equation (1), respectively. In this case, it may be necessary to transform the similarity law for engine power and speed, while Equation (4) can be modified as Equation (5):

Figure 00000008
Figure 00000008

где ƒ*(n) - преобразованный закон подобия, выраженный в виде аппроксимирующего многочлена третьего порядка, а именно в виде Уравнения (6):where ƒ * (n) is the transformed similarity law expressed in the form of an approximating polynomial of the third order, namely, in the form of Equation (6):

Figure 00000009
Figure 00000009

где А', В', С' и D' - коэффициенты функции третьего порядка наилучшего приближения для значений мощности, нормированных при максимальной скорости с учетом нормированной скорости двигателя n/nmax. В отличие от закона подобия для мощности насоса w/wmax=(n/nmax)3, преобразованный закон подобия представляет собой аппроксимирующий многочлен третьего порядка, показывающий зависимость мощности и скорости, полученную путем аппроксимирования или интерполирования набора значений мощности, измеренных с учетом набора заданных значений скорости при каком-либо состоянии системы. Поскольку нормированное распределение мощности ƒ*(n) является приблизительно одинаковым при любом состоянии системы, состояние системы при этом может быть любым - от отключенного до полностью включенного. Аналогично, в качестве дополнительного примера следует отметить, что Уравнения 3-6 могут быть представлены в виде каких-либо других выражений, при этом, соответственно, могут быть использованы другие виды аппроксимальных или интерполяционных методов построения кривой.where A ', B', C 'and D' are the coefficients of the third-order function of best approximation for power values normalized at maximum speed taking into account the normalized engine speed n / n max . Unlike the similarity law for pump power w / w max = (n / n max ) 3 , the converted similarity law is a third-order approximating polynomial showing the dependence of power and speed obtained by approximating or interpolating a set of power values measured taking into account the set speed setpoints for any state of the system. Since the normalized power distribution ƒ * (n) is approximately the same for any state of the system, the state of the system can be any from disconnected to fully turned on. Similarly, as an additional example, it should be noted that Equations 3-6 can be represented in the form of any other expressions, while, accordingly, other types of approximate or interpolation methods for constructing the curve can be used.

Таким образом, расход и давление в системе в точке равновесия давления в насосе и системе при скорости двигателя в соответствии с установившимся режимом работы и соответствующим потреблением мощности могут быть определены по Уравнениям (1) и (2), при этом из Уравнений (3) и (4) или (5) соответственно может быть получен коэффициент Cν системы, который в настоящем описании назван бессенсорным преобразователем по методу наилучшего приближения. Благодаря использованию указанного бессенсорного преобразователя по методу наилучшего приближения обеспечивается возможность сбора значений давления и расхода в насосной системе и сравнения их с данными, измеренными с помощью датчиков. Результаты, проиллюстрированные на Фиг. 5, демонстрируют вполне удовлетворительную точность, в основном с ошибкой около 5-10% во всех областях значений скорости от 30 до 60 Гц в при нормальной работе жидкостной зоны насоса и с ошибкой около 10-20% в зоне малых значений скорости и когда система почти отключена.Thus, the flow rate and pressure in the system at the equilibrium point of pressure in the pump and the system at engine speed in accordance with the established operating mode and the corresponding power consumption can be determined by Equations (1) and (2), while from Equations (3) and (4) or (5), respectively, the coefficient C ν of the system can be obtained, which in the present description is called the sensorless transducer by the best approximation method. Thanks to the use of the indicated sensorless transducer by the best approximation method, it is possible to collect pressure and flow values in the pump system and compare them with data measured using sensors. The results illustrated in FIG. 5, demonstrate quite satisfactory accuracy, mainly with an error of about 5-10% in all ranges of speed values from 30 to 60 Hz in normal operation of the liquid zone of the pump and with an error of about 10-20% in the zone of low speed values and when the system is almost disconnected.

Описанный в данном описании бессенсорный преобразователь по методу наилучшего приближения может быть использован в большинстве областей применения для управления и контроля жидкостного нагнетания, поскольку данный преобразователь получен из уравнений для характеристик насоса и мощности, а также из закона подобия и преобразован с помощью многочлена наилучшего приближения с учетом данных о насосе, предоставленных производителями насосов. Указанный преобразователь может быть достаточно легко применен, при этом обеспечивая достаточную точность. Однако наиболее важным является то, что его использование поможет исключить необходимость выполнения утомительной и продолжительной калибровки приборов, поскольку данные или кривые предоставлены производителями и являются доступными.The best-approximation sensorless transducer described in this description can be used in most applications to control and control liquid injection, since this transducer is obtained from the equations for pump characteristics and power, as well as from the similarity law and is transformed using the best-approximation polynomial taking into account pump data provided by pump manufacturers. The specified Converter can be quite easily applied, while ensuring sufficient accuracy. However, the most important thing is that its use will help to eliminate the need for tedious and lengthy calibration of devices, since data or curves are provided by manufacturers and are available.

Фиг. 6:FIG. 6:

В качестве примера на Фиг. 6 изображено устройство 10, выполненное в соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемого изобретения, которое, к примеру, может содержать процессор или процессорный модуль 10а обработки сигналов, выполненный с возможностью осуществления по меньшей мере нижеперечисленных функций:As an example in FIG. 6 shows a device 10 made in accordance with some embodiments of the invention, which, for example, may include a processor or processor module 10a signal processing, configured to perform at least the following functions:

приема сигналов, содержащих информацию о считанных значениях мощности и скорости двигателя, а также об уравнениях характеристик насоса и системы и эмпирических уравнениях мощности, полученных с помощью многочлена наилучшего приближения и законов подобия для насосов на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителем насоса,receiving signals containing information about the read values of the power and speed of the engine, as well as the equations of the characteristics of the pump and system and empirical equations of power obtained using the best approximation polynomial and similarity laws for pumps based on the pump characteristics curve provided by the pump manufacturer,

определения соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе с учетом считанных значений мощности и скорости двигателя, содержащихся в принятых сигналах.determining the appropriate signals containing information about the pressure and flow rate in the pump or system, taking into account the read values of power and engine speed contained in the received signals.

Указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов может быть выполнен с возможностью определения перепада давления и расхода в насосе в точке равновесия давления в насосе или системе при установившемся режиме работы двигателя в процессе эксплуатации.The specified processor or processor module for signal processing can be configured to determine the pressure drop and flow rate in the pump at the pressure equilibrium point in the pump or system at a steady state engine operation during operation.

Указанный процессор или процессорный модуль 10а обработки сигналов также может быть выполнен с возможностью подачи соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе, в том числе для осуществления контроля перепада давления и расхода в насосе. Соответствующие сигналы могут быть использованы для управления жидкостной насосной системой.The specified processor or processor module 10A signal processing can also be configured to supply the appropriate signals containing information about the pressure and flow rate in the pump or system, including for monitoring the differential pressure and flow rate in the pump. Appropriate signals can be used to control the liquid pump system.

Для специалиста в данной области техники будет очевидно и понятно, что предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием уравнений характеристик насоса и системы и эмпирических уравнений мощности, например, тех, которые описаны в данной заявке, а также с использования других типов или видов уравнений характеристик насоса и системы и эмпирических уравнений мощности, которые известны в настоящее время или будут получены впоследствии в будущем.It will be obvious and understandable to a person skilled in the art that the invention can be implemented using equations of pump and system characteristics and empirical equations of power, for example, those described in this application, as well as using other types or types of equations of pump characteristics and systems and empirical equations of power that are currently known or will be obtained subsequently in the future.

Для специалиста в данной области техники будет очевидно и понятно, что предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием кривых насосных характеристик, предоставленных производителями насосов, к примеру, таких, которые описаны в данной заявке и известны из данной области техники в настоящее время. Однако могут быть осуществлены и другие варианты выполнения в рамках объема предлагаемого изобретения, в которых будут использованы другие типы или виды кривых насосных характеристик, предоставленных изготовителями насосов для тех насосов, которые будут разработаны в будущем.It will be obvious and understandable to a person skilled in the art that the present invention can be carried out using pumping characteristics curves provided by pump manufacturers, for example, those described in this application and currently known in the art. However, other embodiments may be carried out within the scope of the invention, in which other types or types of pump characteristic curves provided by pump manufacturers for those pumps that will be developed in the future will be used.

Для примера следует отметить, что функциональное назначение устройства 10 может быть осуществлено с использованием аппаратного обеспечения, программного обеспечения, программно-аппаратного обеспечения или их комбинации. В случае типового использования программного обеспечения устройство 10 может содержать по меньшей мере одну микропроцессорную архитектуру, содержащую, к примеру, по меньшей мере один процессор или микропроцессор обработки сигналов, представляющий собой элемент 10а. Специалист в данной области техники сможет задать программу для такого устройства на базе микроконтроллера или микропроцессора для осуществления описанного в данной заявке функционального назначения без проведения дополнительных экспериментов. Например, процессор или процессорный модуль 10а обработки сигналов может быть выполнен, к примеру, специалистом в данной области техники с возможностью (без проведения дополнительных экспериментов) приема сигналов, содержащих информацию о считанных значениях мощности и скорости двигателя, а также информацию об уравнениях характеристик насоса и системы и эмпирических уравнений мощности, преобразованных с помощью многочлена наилучшего приближения и законов подобия для насосов, на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителем данного насоса, в соответствии со способом, описанным в данной заявке. К примеру, информация о считанных значениях мощности и скорости двигателя может содержаться в регистрируемых сигналах, полученных, обработанных и/или сохраненных, например, в соответствующем модуле запоминающего устройства, который является частью указанной микропроцессорной архитектуры. Аналогично, к примеру, информация об уравнениях характеристик насоса и системы и эмпирических уравнениях мощности, преобразованная с помощью многочлена наилучшего приближения и законов подобия для насосов с учетом кривой насосных характеристик, предоставленной производителем этого насоса, может быть получена, обработана и/или сохранена в соответствующем модуле запоминающего устройства, который составляет часть указанной микропроцессорной архитектуры.For example, it should be noted that the functionality of the device 10 can be implemented using hardware, software, firmware, or a combination thereof. In the case of typical use of the software, the device 10 may comprise at least one microprocessor architecture, comprising, for example, at least one processor or microprocessor of the signal processing, which is an element 10a. A person skilled in the art will be able to specify a program for such a device based on a microcontroller or microprocessor to implement the functionality described in this application without further experimentation. For example, a processor or processor module 10a of the signal processing can be performed, for example, by a person skilled in the art with the possibility (without carrying out additional experiments) of receiving signals containing information about the read values of power and speed of the engine, as well as information about the equations of characteristics of the pump and system and empirical power equations transformed using the best approximation polynomial and similarity laws for pumps, based on the curve of pumping characteristics provided by oizvoditelem this pump, in accordance with the method described herein. For example, information about the read values of engine power and speed can be contained in recorded signals received, processed, and / or stored, for example, in the corresponding memory module, which is part of the microprocessor architecture. Similarly, for example, information about the pump and system characteristic equations and empirical power equations converted using the best approximation polynomial and similarity laws for pumps, taking into account the pump curve provided by the manufacturer of this pump, can be obtained, processed and / or stored in the appropriate a storage module that is part of the microprocessor architecture specified.

Кроме этого, процессор или процессорный модуль обработки сигналов 10а может быть выполнен, к примеру, специалистом в данной области техники с возможностью определения без проведения дополнительных экспериментов соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе, исходя из считанных значений мощности и скорости двигателя, на основе принятых сигналов в соответствии с указанным в настоящей заявке.In addition, the processor or processor module for signal processing 10a can be performed, for example, by a person skilled in the art with the possibility of determining without additional experiments the corresponding signals containing information about the pressure and flow rate in the pump or system based on the read values of power and speed engine, based on the received signals in accordance with that specified in this application.

Объем предлагаемого изобретения не ограничивается каким-либо конкретным вариантом осуществления с использованием технологии, которая известна на сегодняшний день или будет разработана впоследствии в будущем. Объем настоящего изобретения также включает осуществление функционального назначения процессоров 10а, выполненных в виде автономного процессора или процессорного модуля, отдельного процессора или процессорных модулей, или в виде какой-либо их комбинации.The scope of the invention is not limited to any particular embodiment using technology that is known today or will be developed subsequently in the future. The scope of the present invention also includes the implementation of the functional purpose of the processors 10a, made in the form of a stand-alone processor or processor module, a separate processor or processor modules, or in any combination thereof.

Устройство 10 также может содержать, к примеру, другие микросхемы или компоненты 10b процессора обработки сигналов, включая запоминающее устройство с произвольной выборкой или запоминающее устройство (RAM) и/или постоянное запоминающее устройство (ROM), устройства ввода/вывода и контроля, шины передачи данных и адресные шины, соединяющие перечисленные компоненты, и/или по меньшей мере один входной процессор и по меньшей мере один выходной процессор.The device 10 may also contain, for example, other chips or components 10b of the signal processing processor, including a random access memory device or a memory device (RAM) and / or read-only memory device (ROM), input / output and control devices, data buses and address buses connecting the listed components, and / or at least one input processor and at least one output processor.

Различные признаки, обеспечивающие новизнуVarious features that ensure novelty

Предлагаемое изобретение может содержать или представлять собой по меньшей мере один из следующих вариантов выполнения.The invention may comprise or constitute at least one of the following embodiments.

Например, в соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть выполнено или осуществлено в виде средства или способа бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения для определения перепада давления и расхода в насосе, которые, к примеру, могут содержать бессенсорный преобразователь для насоса, выполненный с возможностью определения перепада давления в насосе и расхода в динамической системе с учетом считанных сигналов скорости и мощности двигателя на основе уравнений кривых характеристик насоса и системы и эмпирических уравнений мощности, выраженных в следующем виде:For example, in accordance with some embodiments, the present invention can be implemented or implemented in the form of a sensorless sensor method or method according to the best approximation method for determining the pressure drop and flow rate in a pump, which, for example, may include a sensorless sensor for a pump, configured to determination of the pressure drop in the pump and flow rate in a dynamic system, taking into account the read signals of speed and engine power based on the equations of nature curves the source of the pump and the system and empirical power equations expressed as follows:

Р=ƒ(Q, n), P=(Q/Cν)2 и W=w(Cν, n) как, например, схематично проиллюстрировано на Фиг. 3.P = ƒ (Q, n), P = (Q / C ν ) 2 and W = w (C ν , n) as, for example, schematically illustrated in FIG. 3.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения настоящее изобретение может быть осуществлено путем использования одного предпочтительного варианта вышеуказанного средства или способа бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения для перепада давления и расхода в насосе, который, к примеру, может содержать выражение для определения перепада давления в насосе или давления в системе и расхода потока в точке равновесия для перепада давления в насосе и давления в системе, которая находится на пересечении схематично изображенных кривых характеристик насоса и системы.In accordance with some embodiments, the present invention can be practiced by using one preferred embodiment of the aforementioned means or sensorless best-fit method for differential pressure and flow in a pump, which, for example, may include an expression for determining a differential pressure in a pump or pressure in the system and flow rate at the equilibrium point for the pressure drop in the pump and the pressure in the system, which is at the intersection schematically and siderations curves pump characteristics and the system.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием уравнений кривых характеристик насоса в вышеуказанном средстве или способе бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения, которые, к примеру, могут содержать модели кривых характеристик насоса, полученные на основе уравнений характеристик насоса с учетом определенной скорости двигателя и расхода в системе. Указанные модели кривых характеристик насоса могут быть аппроксимированы с помощью функции Р=ƒ(Q, n) на основе характеристической кривой жидкостного насоса при максимальной скорости (или кривой характеристик насоса) и закона подобия для насосов. Для обеспечения достаточно хорошего представления с высокой точностью может быть использован метод наилучшего приближения для получения функции для кривой насосных характеристик Р=ƒ(Q, n). Например, для представления кривой насосных характеристик при скорости n может быть использован следующий многочлен наилучшего приближения второго порядка:In accordance with some embodiments, the present invention can be carried out using the pump curve equations in the aforementioned tool or the best-fit sensorless conversion method, which, for example, may include pump curve models obtained based on pump characteristic equations taking into account a certain engine speed and flow rate in the system. The indicated models of the curves of the pump characteristics can be approximated using the function P = ƒ (Q, n) based on the characteristic curve of the liquid pump at maximum speed (or the curve of the characteristics of the pump) and the similarity law for pumps. To ensure a sufficiently good representation with high accuracy, the best approximation method can be used to obtain a function for the curve of pumping characteristics P = ƒ (Q, n). For example, to represent the curve of pumping characteristics at speed n, the following second-order best approximation polynomial can be used:

Figure 00000010
Figure 00000010

Однако, по возможности, для кривой насосных характеристик с несколько усложненной формой может быть использован многочлен более высокого порядка для обеспечения ее лучшего представления. В случае альтернативного использования других методов аппроксимации или интерполяции для построения кривой могут быть использованы некоторые другие формулы. Методы аппроксимации или интерполяции кривой известны из уровня техники, при этом объем правовой охраны предлагаемого изобретения не ограничен каким-либо конкретным типом или видом вышеуказанных подходов, которые известны на настоящий момент или будут разработаны в будущем.However, if possible, a higher-order polynomial can be used for a pump curve with a somewhat complicated shape to provide a better presentation. In the case of alternative use of other approximation or interpolation methods, some other formulas can be used to construct the curve. Methods for approximating or interpolating a curve are known in the art, and the scope of legal protection of the invention is not limited to any particular type or type of the above approaches that are currently known or will be developed in the future.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием в вышеуказанном средстве или методе бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения уравнения кривой характеристик эквивалентной жидкостной системы, которое, к примеру, может содержать уравнение расхода вида

Figure 00000011
или ряд альтернативных выражений или приближений для представления кривой характеристик системы.In accordance with some embodiments, the present invention can be carried out using in the above tool or method a sensorless transformation according to the best approximation of the equation of the curve of the characteristics of the equivalent liquid system, which, for example, may contain a flow equation of the form
Figure 00000011
or a series of alternative expressions or approximations to represent a curve of system characteristics.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием в вышеуказанном средстве или методе бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения точки равновесия давления при установившемся режиме, которая находится на пересечении функций кривых насоса и системы, как показано на Фиг. 3. Значения давления в системе или перепада давления и расхода в насосе могут быть определены в точке равновесия давлений на основе пары считанных значений для двигателя, например, скорости и мощности, в виде выходных значений, полученных способом бессенсорного преобразования. Например, для аппроксимации кривой второго порядка для насосных характеристик по методу наилучшего приближения вышеуказанные уравнения (1) и (2), представленные в следующем виде:In accordance with some embodiments, the present invention can be carried out using the sensorless method in the aforementioned tool or method according to the method of best approximation of the pressure equilibrium point at steady state, which is at the intersection of the functions of the pump and system curves, as shown in FIG. 3. The values of the pressure in the system or the differential pressure and flow in the pump can be determined at the pressure equilibrium point based on a pair of read values for the engine, for example, speed and power, in the form of output values obtained by the sensorless conversion method. For example, to approximate a second-order curve for pumping characteristics by the best approximation method, the above equations (1) and (2), presented in the following form:

Figure 00000012
Figure 00000012

иand

Figure 00000013
Figure 00000013

могут быть применены в качестве формул для определения расхода и давления в системе для использования в бессенсорном преобразователе при условии, что известна пара значений, а именно значения скорости и мощности двигателя, соответственно. Однако, при необходимости, уравнения для преобразования значений давления и расхода в системе могут быть выражены в другом виде в соответствии с подходом с использованием точки равновесия давления при установившемся режиме, при этом могут быть использованы аппроксимирующие или интерполирующие функции более высокого порядка или некоторые другие виды функций.can be used as formulas to determine the flow rate and pressure in the system for use in a sensorless transducer, provided that a pair of values is known, namely, the speed and engine power, respectively. However, if necessary, the equations for converting the pressure and flow rate in the system can be expressed in a different form in accordance with the approach using the pressure equilibrium point in the steady state, approximating or interpolating functions of a higher order or some other types of functions can be used .

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием в вышеуказанном средстве или способе бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения эмпирической функции мощности для определения коэффициента характеристик эквивалентной системы на основе мощности и скорости двигателя, причем указанная эмпирическая функция может представлять собой, к примеру, эмпирическую функцию мощности вида w(Cν, n) с учетом значений скорости двигателя и расхода в системе. Указанные модели кривой мощности могут быть приблизительно выражены с помощью функции w(Cν, n) на основе кривой мощности при максимальной скорости и в полном соответствии с кривой характеристик насоса и законом подобия. Аналогичным образом, для достаточно хорошего представления функции кривой мощности w(Cν, n) с обеспечением высокой точности может быть применен метод наилучшего приближения. Например, многочлен наилучшего приближения второго порядка согласно следующему Уравнению (4)In accordance with some embodiments, the present invention can be carried out using the empirical power function best approximation method in the above-described means or method to determine the coefficient of performance of an equivalent system based on engine power and speed, said empirical function being, for example , an empirical power function of the form w (C ν , n) taking into account the values of the engine speed and flow rate in the system. The indicated models of the power curve can be approximately expressed using the function w (C ν , n) based on the power curve at maximum speed and in full accordance with the curve of the characteristics of the pump and the law of similarity. Similarly, for a sufficiently good representation of the power curve function w (C ν , n) with high accuracy, the best approximation method can be applied. For example, a second-order best approximation polynomial according to the following Equation (4)

Figure 00000014
Figure 00000014

может быть использован для представления функции кривой мощности с учетом скорости n двигателя и нормированного коэффициента

Figure 00000015
характеристик эквивалентной системы, значения которых получены на основе соответствующей кривой мощности, соответствующей кривой характеристик насоса при максимальной скорости, которая схематично проиллюстрирована на Фиг. 4. При необходимости для обеспечения лучшего представления функций кривой мощности может быть использован многочлен более высокого порядка или другие виды выражений.can be used to represent the power curve function taking into account the speed n of the engine and the normalized coefficient
Figure 00000015
characteristics of the equivalent system, the values of which are obtained on the basis of the corresponding power curve corresponding to the curve of the characteristics of the pump at maximum speed, which is schematically illustrated in FIG. 4. If necessary, a higher order polynomial or other types of expressions can be used to provide a better representation of the power curve functions.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием одного предпочтительного варианта эмпирической функции мощности в средстве бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения для определения перепада давления и расхода в насосе, которая, к примеру, может содержать многочлен наилучшего приближения по Уравнению (4):In accordance with some embodiments, the present invention can be implemented using one preferred embodiment of an empirical power function in a sensorless conversion method using the best approximation method to determine the pressure drop and flow rate in the pump, which, for example, may contain the best approximation polynomial according to Equation (4 ):

Figure 00000016
Figure 00000016

а также преобразованный закон подобия мощностей ƒ*(n), выраженный в виде многочлена третьего порядка в соответствии с Уравнением (6):and also the transformed power similarity law мощ * (n), expressed as a third-order polynomial in accordance with Equation (6):

Figure 00000017
Figure 00000017

Преобразованный закон подобия мощностей ƒ*(n) получен путем аппроксимации набора значений мощности, нормированных с учетом соответствующего максимального значения скорости из набора известных значений скорости при определенном состоянии системы, и может быть использован для компенсации изменения значений мощности в области малых значений скорости, соответствующих отключенному состоянию системы.The transformed power similarity law ƒ * (n) was obtained by approximating a set of power values normalized taking into account the corresponding maximum speed value from a set of known speed values at a certain state of the system, and can be used to compensate for changes in power values in the region of small speed values corresponding to the disabled system status.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием в средстве или способе бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения преобразования коэффициента характеристик системы, которое, к примеру, может содержать все виды выражений, а именно решение в виде формулы или решение с использованием некоторых дискретных численных методов. Например, Уравнение (3) следующего вида:In accordance with some embodiments, the present invention can be carried out using a sensorless conversion means or method according to the best approximation method of converting the coefficient of characteristics of the system, which, for example, can contain all kinds of expressions, namely, a solution in the form of a formula or a solution using some discrete numerical methods. For example, Equation (3) of the following form:

Figure 00000018
Figure 00000018

может быть выражено в виде формулы, выведенной для получения выражения для определения коэффициента характеристик эквивалентной системы из уравнения (4) для эмпирической функции мощности.can be expressed as a formula derived to obtain an expression for determining the coefficient of characteristics of an equivalent system from equation (4) for an empirical power function.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено путем использования средства или способа бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения в жидкостной насосной системе, которая, к примеру, может представлять собой любую жидкостную насосную систему с закрытым или открытым контуром, в том числе первичную насосную систему, вторичную насосную систему, систему циркуляции воды и систему повышения давления. Указанные системы могут состоять как из одного, так и из нескольких участков.In accordance with some embodiments, the invention may be practiced by using a best-approximation sensorless means or method in a liquid pumping system, which, for example, can be any closed-loop or open-loop liquid pumping system, including a primary pumping system system, secondary pumping system, water circulation system and pressure boosting system. These systems may consist of one or several sections.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использования данных согласно кривым насосных характеристик и кривым мощности при максимальной скорости двигателя и представлять собой средство или способ бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения, в которых, к примеру, могут быть использованы данные согласно кривым насосных характеристик и кривым мощности, предоставленным производителями насосов, или некоторые значения характеристик насоса, измеренные при максимальной скорости двигателя во время эксплуатации. Данные согласно кривой мощности двигателя могут быть также заменены любыми возможными электрическими или механическими сигналами, считываемыми на двигателе, например, такими как значения тока или крутящего момента двигателя и т.п.In accordance with some embodiments, the present invention can be implemented using data according to the curves of pumping characteristics and power curves at maximum engine speed and be a means or method of sensorless conversion according to the best approximation method, in which, for example, data according to the curves can be used pump characteristics and power curves provided by pump manufacturers, or some values of pump characteristics measured at max. maximum engine speed during operation. Data according to the engine power curve can also be replaced by any possible electrical or mechanical signals read on the engine, for example, such as current or torque values of the engine, etc.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием в средстве или способе бессенсорного преобразования по методу наилучшего приближения жидкостных сигналов, которые, к примеру, могут содержать, значения перепада давления в насосе, значения давления в системе или на каком-либо ее участке, значения расхода потока в системе или на ее участке и т.п.In accordance with some embodiments, the present invention can be carried out using, in a means or method, a sensorless conversion according to the best approximation method of liquid signals, which, for example, may contain, differential pressure values in the pump, pressure values in the system or on some of its plot, flow rate values in the system or on its plot, etc.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием технологий проводной связи и передачи управляющих сигналов, которые, к примеру, могут содержать все стандартные регистрирующие и передающие средства, используемые в настоящее время. Предпочтительным, оптимальным и выгодным является использование технологий передачи сигналов посредством беспроводных датчиков.In accordance with some variants of execution, the present invention can be implemented using wire communication technologies and transmission of control signals, which, for example, can contain all the standard recording and transmitting means currently in use. Preferred, optimal and advantageous is the use of technology for transmitting signals through wireless sensors.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием вышеуказанных насосов для жидкостных насосных систем, которые, к примеру, могут представлять собой один насос, циркуляционный насос, группу параллельно соединенных насосов или циркуляционных насосов, группу последовательно соединенных насосов или циркуляционных насосов или их комбинации.In accordance with some embodiments, the present invention can be carried out using the above pumps for liquid pumping systems, which, for example, can be a single pump, a circulation pump, a group of parallel connected pumps or circulation pumps, a group of series-connected pumps or circulation pumps, or their combinations.

В соответствии с некоторыми вариантами выполнения предлагаемое изобретение может быть осуществлено с использованием систем регулирования расхода, которые, к примеру, могут содержать клапаны с ручным или автоматическим управлением, циркулярные насосы с ручным или автоматическим управлением или их комбинации.In accordance with some embodiments, the present invention may be practiced using flow control systems, which, for example, may include manual or automatic valves, manual or automatic circular pumps, or combinations thereof.

Вышеуказанные варианты осуществления приведены в качестве примеров, при этом объем правовой охраны предлагаемого изобретения включает также другие типы или виды его осуществления, соответствующие описанным в данной заявке и не изменяющие сущность предлагаемого изобретения.The above options for implementation are given as examples, while the scope of legal protection of the invention also includes other types or types of implementation corresponding to those described in this application and not changing the essence of the invention.

Объем правовой охраны изобретенияScope of legal protection of an invention

Следует понимать, что, если не указано иное, любой признак, характеристика, альтернативный вариант или модификация из указанных в отношении конкретного варианта выполнения, описанного в данном документе, также может быть применен, использован или включен в любой другой описанный вариант выполнения. Кроме этого, приведенные в данной заявке чертежи выполнены не в масштабе.It should be understood that, unless otherwise indicated, any feature, characteristic, alternative, or modification of those specified in relation to a particular embodiment described herein may also be applied, used, or included in any other described embodiment. In addition, the drawings provided in this application are not to scale.

Несмотря на то, что предлагаемое изобретение описано на примере центробежного насоса, объем правовой охраны предлагаемого изобретения включает возможность его осуществления применительно к другим типам или видам насосов, которые известны в настоящее время или будут разработаны в будущем.Despite the fact that the invention is described by the example of a centrifugal pump, the scope of legal protection of the invention includes the possibility of its implementation in relation to other types or types of pumps that are currently known or will be developed in the future.

Несмотря на то, что предлагаемое изобретение описано и проиллюстрировано на примере иллюстративных вариантов выполнения, в этих вариантах могут быть выполнены вышеуказанные, а также другие дополнения и исключения в рамках сущности и объема правовой охраны предлагаемого изобретения.Despite the fact that the invention is described and illustrated by the example of illustrative embodiments, the above, as well as other additions and exceptions may be made in these embodiments within the essence and scope of legal protection of the invention.

Claims (38)

1. Устройство для контроля перепада давления и расхода в насосе, содержащее:1. A device for monitoring the differential pressure and flow rate in the pump, containing: процессор или процессорный модуль обработки сигналов, выполненный с возможностью осуществления по меньшей мере нижеперечисленного:a processor or processor module for signal processing, configured to implement at least the following: приема сигналов, содержащих информацию о считанных значениях мощности и скорости двигателя, а также информацию об уравнениях характеристик насоса и системы и эмпирических уравнениях мощности, которые выражены в виде многочлена наилучшего приближения в соответствии с законами подобия для насосов на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителем насоса, иreceiving signals containing information about the read values of the power and speed of the engine, as well as information about the equations of characteristics of the pump and system and empirical equations of power, which are expressed as a polynomial of best approximation in accordance with similarity laws for pumps based on the curve of pump characteristics provided by the pump manufacturer , and определения соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе с учетом указанных считанных значений мощности и скорости двигателя, содержащихся в указанных принятых сигналах.determining the appropriate signals containing information about the pressure and flow rate in the pump or system, taking into account the indicated read values of the power and speed of the engine contained in the specified received signals. 2. Устройство по п. 1, в котором указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов выполнен с возможностью определения перепада давления и расхода в насосе в точке равновесия давления в указанном насосе или системе при установившемся режиме работы двигателя.2. The device according to claim 1, wherein said processor or processor module for signal processing is configured to determine the pressure drop and flow rate in the pump at a pressure equilibrium point in the specified pump or system with steady state engine operation. 3. Устройство по п. 1, в котором указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов выполнен с возможностью подачи указанных соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе, в том числе для контроля перепада давления и расхода в насосе.3. The device according to claim 1, wherein said processor or processor module for signal processing is configured to supply said corresponding signals containing information about pressure and flow rate in the pump or system, including for controlling pressure drop and flow rate in the pump. 4. Устройство по п. 3, в котором указанные соответствующие сигналы содержат информацию, используемую для управления жидкостной насосной системой.4. The device according to claim 3, wherein said respective signals comprise information used to control the liquid pumping system. 5. Устройство для контроля перепада давления и расхода в насосе, содержащее процессор или процессорный модуль обработки сигналов, выполненный с возможностью осуществления по меньшей мере нижеперечисленного:5. A device for monitoring the differential pressure and flow rate in the pump, comprising a processor or processor module for signal processing, configured to implement at least the following: приема сигналов, содержащих информацию о считанных значениях мощности и скорости двигателя, а также информацию об уравнениях характеристик насоса и системы и эмпирических уравнениях мощности, которые выражены в виде многочлена наилучшего приближения в соответствии с законами подобия для насосов на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителем насоса, иreceiving signals containing information about the read values of the power and speed of the engine, as well as information about the equations of characteristics of the pump and system and empirical equations of power, which are expressed as a polynomial of best approximation in accordance with similarity laws for pumps based on the curve of pump characteristics provided by the pump manufacturer , and определения соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе с учетом указанных считанных значений мощности и скорости двигателя, содержащихся в указанных принятых сигналах,determining appropriate signals containing information about the pressure and flow rate in the pump or system, taking into account the indicated read values of the power and speed of the engine contained in the specified received signals, причем указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов выполнен с возможностью:wherein said processor or processor module for signal processing is configured to: определения давления и расхода в насосе или системе в точке равновесия давления в насосе или системе при установившемся режиме работы, которая находится на пересечении определенных кривых характеристик насоса и системы,determining the pressure and flow rate in the pump or system at the equilibrium point of pressure in the pump or system at a steady state operation, which is at the intersection of certain curves of the characteristics of the pump and system, определения или обеспечения представления кривой текущих насосных характеристик, которая иллюстрирует зависимость перепада Р давления в насосе от расхода Q потока и скорости n двигателя, методом аппроксимации с помощью многочлена Р=ƒ(Q, n) на основе кривой насосных характеристик при максимальной скорости nmax двигателя и законов подобия для насосов, иdetermining or providing a representation of the curve of the current pumping characteristics, which illustrates the dependence of the differential pressure P in the pump on the flow rate Q of the flow and engine speed n, by approximation using the polynomial P = ƒ (Q, n) based on the curve of the pumping characteristics at the maximum speed n max of the engine and similarity laws for pumps, and определения расхода потока в системе путем последовательного применения функции перепада давления в насосе вида Р=ƒ(Q, n) и уравнения расхода в системе
Figure 00000019
determining the flow rate in the system by successively applying the differential pressure function in the pump of the form P = ƒ (Q, n) and the flow equation in the system
Figure 00000019
6. Устройство по п. 5, в котором указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов выполнен с возможностью применения указанных законов подобия для насосов, выраженных в виде следующих уравнений для расхода в насосе, перепада давления и мощности двигателя, соответственно:6. The device according to claim 5, wherein said processor or processor module for signal processing is configured to apply the indicated similarity laws for pumps, expressed as the following equations for flow rate in a pump, differential pressure and engine power, respectively: Q/Qmax=n/nmax, Р/Pmax=(n/nmax)2 и w/wmax=(n/nmax)3.Q / Q max = n / n max , P / P max = (n / n max ) 2 and w / w max = (n / n max ) 3 . 7. Устройство по п. 6, в котором указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов выполнен с возможностью определения расхода потока в системе на основе кривой характеристик насоса второго порядка, преобразованной по методу наилучшего приближения, и уравнения расхода в системе, в виде следующего выражения:7. The device according to claim 6, in which the specified processor or processor module for signal processing is configured to determine the flow rate in the system based on the curve of the characteristics of the second-order pump, converted by the best approximation method, and the flow equation in the system, in the form of the following expression:
Figure 00000020
Figure 00000020
где Cv - коэффициент системы, и a, b и с - коэффициенты для кривой характеристик насоса второго порядка, преобразованной по методу наилучшего приближения, при максимальной скорости nmax двигателя.where C v is the coefficient of the system, and a, b and c are the coefficients for the curve of the characteristics of the second-order pump, converted by the best approximation method, at a maximum speed n max of the engine. 8. Устройство по п. 7, в котором указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов выполнен с возможностью применения функции перепада давления в насосе Р=ƒ(Q, n), выраженной в виде следующего Уравнения (2):8. The device according to claim 7, wherein said processor or processor module for signal processing is configured to use the differential pressure function in the pump P = ƒ (Q, n), expressed as the following Equation (2):
Figure 00000021
Figure 00000021
9. Устройство по п. 8, в котором указанный процессор или процессорный модуль процессора обработки сигналов выполнен с возможностью обеспечения представления функции мощности двигателя при максимальной скорости с учетом указанного коэффициента системы методом аппроксимации или интерполяции и определения мощности двигателя при заданной скорости двигателя как w=w(Cν, n), используя указанный закон подобия для насосов.9. The device according to claim 8, in which the specified processor or processor module of the signal processing processor is configured to provide a representation of the engine power function at maximum speed, taking into account the specified coefficient of the system, by approximation or interpolation and determining the engine power at a given engine speed as w = w (C ν , n) using the indicated similarity law for pumps. 10. Устройство по п. 9, в котором указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов выполнен с возможностью применения функции мощности двигателя, преобразованной с помощью многочлена наилучшего приближения второго порядка, и представления коэффициента Cv системы в виде следующего Уравнения:10. The device according to claim 9, in which the specified processor or processor module for signal processing is configured to use the function of engine power, converted using the polynomial of the best approximation of the second order, and representing the coefficient C v of the system in the form of the following Equation:
Figure 00000022
Figure 00000022
где w - мощность двигателя при скорости n; А, В и С - коэффициенты функции мощности двигателя, преобразованной с помощью многочлена наилучшего приближения второго порядка, при максимальной скорости двигателя с учетом нормированного коэффициента
Figure 00000023
системы.
where w is the engine power at speed n; A, B and C are the coefficients of the engine power function converted using the second-order best approximation polynomial at maximum engine speed, taking into account the normalized coefficient
Figure 00000023
system.
11. Устройство по п. 10, в котором указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов выполнен с возможностью представления указанной функции мощности двигателя при любом текущем значении скорости w=w(Cν, n) в виде следующего Уравнения:11. The device according to p. 10, in which the specified processor or processor module for signal processing is configured to represent the specified function of the engine power at any current speed value w = w (C ν , n) in the form of the following Equation:
Figure 00000024
Figure 00000024
12. Устройство по п. 10, в котором указанный процессор или процессорный модуль обработки сигналов выполнен с возможностью применения преобразованного закона подобия для представления мощности и скорости двигателя в виде следующего Уравнения:12. The device according to p. 10, in which the specified processor or processor module for signal processing is configured to apply the converted similarity law to represent the power and speed of the engine in the form of the following Equations:
Figure 00000025
Figure 00000025
где ƒ*(n) - закон подобия, преобразованный методом аппроксимации с помощью многочлена третьего порядка в следующее Уравнение:where ƒ * (n) is the similarity law transformed by the approximation method using a third-order polynomial into the following equation:
Figure 00000026
Figure 00000026
где А', В' С' и D' - коэффициенты функции мощности, преобразованной с помощью многочлена наилучшего приближения третьего порядка, включающей значения мощности, нормированные с учетом отношения максимальной скорости к нормированной скорости двигателя n/nmax.where A ', B' C 'and D' are the coefficients of the power function converted using the third-order polynomial of best approximation, including power values normalized taking into account the ratio of the maximum speed to the normalized engine speed n / n max . 13. Способ контроля перепада давления и расхода в насосе, включающий:13. A method of controlling the differential pressure and flow rate in the pump, including: прием сигналов посредством процессора или процессорного модуля обработки сигналов, причем указанные сигналы содержат информацию о считанных значениях мощности и скорости двигателя, а также об уравнениях характеристик насоса и системы и эмпирических уравнениях мощности, выраженных в виде многочлена наилучшего приближения и законов подобия для насосов на основе кривой насосных характеристик, предоставленной производителем насоса, иreceiving signals by a processor or processor module of the signal processing, and these signals contain information about the read values of the power and speed of the engine, as well as equations of characteristics of the pump and system and empirical equations of power, expressed as a polynomial of best approximation and similarity laws for pumps based on a curve pumping characteristics provided by the pump manufacturer, and определение посредством указанного процессора или процессорного модуля обработки сигналов соответствующих сигналов, содержащих информацию о давлении и расходе в насосе или системе, на основе указанных считанных значений мощности и скорости двигателя, содержащихся в принятых сигналах.determination by means of said processor or processor module of the signal processing of the corresponding signals containing information on pressure and flow rate in the pump or system, based on said read values of engine power and speed contained in the received signals. 14. Способ по п. 13, который включает этап, на котором посредством указанного процессора или процессорного модуля обработки сигналов определяют перепад давления и расход в насосе в точке равновесия давления в указанном насосе или системе при установившемся режиме работы двигателя.14. The method according to p. 13, which includes the stage on which through the specified processor or processor module of the signal processing determine the pressure drop and flow rate in the pump at the pressure equilibrium point in the specified pump or system under steady state engine operation. 15. Способ по п. 13, который включает этап, на котором посредством указанного процессора или процессорного модуля обработки сигналов получают соответствующие сигналы, содержащие информацию о давлении и расходе потока в указанном насосе или системе, в том числе для контроля перепада давления и расхода в насосе.15. The method according to p. 13, which includes the stage on which through the specified processor or processor module of the signal processing receive the corresponding signals containing information about the pressure and flow rate in the specified pump or system, including to control the pressure drop and flow rate in the pump . 16. Способ по п. 15, в котором указанные соответствующие сигналы, содержащие информацию, используют для управления жидкостной насосной системой.16. The method of claim 15, wherein said respective signals containing information are used to control the liquid pump system.
RU2016139339A 2014-04-08 2015-04-07 Device (options) and method for pump differential pressure and flow monitoring RU2680474C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461976749P 2014-04-08 2014-04-08
US61/976,749 2014-04-08
PCT/US2015/024703 WO2015157276A2 (en) 2014-04-08 2015-04-07 Best-fit affinity sensorless conversion means or technique for pump differential pressure and flow monitoring

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2016139339A RU2016139339A (en) 2018-05-10
RU2016139339A3 RU2016139339A3 (en) 2018-08-30
RU2680474C2 true RU2680474C2 (en) 2019-02-21

Family

ID=54288527

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016139339A RU2680474C2 (en) 2014-04-08 2015-04-07 Device (options) and method for pump differential pressure and flow monitoring

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3129756A4 (en)
CN (1) CN106461444B (en)
CA (1) CA2944881C (en)
MX (1) MX357724B (en)
RU (1) RU2680474C2 (en)
WO (1) WO2015157276A2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9938970B2 (en) * 2011-12-16 2018-04-10 Fluid Handling Llc Best-fit affinity sensorless conversion means or technique for pump differential pressure and flow monitoring
US10670010B2 (en) 2016-06-07 2020-06-02 Fluid Handling Llc Direct numeric 3D sensorless converter for pump flow and pressure
CN107784147B (en) * 2016-08-31 2023-04-18 北京普源精电科技有限公司 Method and device for controlling flow rate of main pump and auxiliary pump of high-pressure infusion pump
EP3428454B1 (en) 2017-07-14 2020-01-08 Grundfos Holding A/S Determination of a zero-flow characteristic curve of a pump in a multi-pump system
CN109578262B (en) * 2018-12-13 2020-02-07 保定申辰泵业有限公司 Control method and device for conveying viscous liquid by peristaltic pump and peristaltic pump
CN114810566A (en) * 2021-09-15 2022-07-29 珠海横琴能源发展有限公司 Pump unit control method, system and device
CN114050745A (en) * 2021-11-26 2022-02-15 航天科工智能机器人有限责任公司 Control method, device and system for rotary guide actuating mechanism
DE102022211200A1 (en) * 2022-10-21 2024-05-02 BSH Hausgeräte GmbH Adaptive speed adjustment of free-flow pumps in water-conducting household appliances

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2193697C2 (en) * 1997-04-25 2002-11-27 Эбара Корпорейшн Hydraulic equipment
US20070212210A1 (en) * 2006-03-08 2007-09-13 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method for determining pump flow without the use of traditional sensors
US20070212229A1 (en) * 2006-03-08 2007-09-13 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and apparatus for pump protection without the use of traditional sensors
RU2377444C2 (en) * 2004-02-12 2009-12-27 Аскол Холдинг С.р.л. Circulation pump for heating and/or conditioning systems, method for determining parametre typical for such system, and system itself
US20110200454A1 (en) * 2010-02-10 2011-08-18 Abb Oy Method in connection with a pump driven with a frequency converter and frequency converter

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19909745A1 (en) * 1999-03-05 2000-09-07 Linde Ag Hydrostatic pump circuit controls center round control valve with neutral center position giving medium valve-off pressure and sets valve-on pressure as function of medium flow rate.
DE10163987A1 (en) * 2001-12-24 2003-07-10 Grundfos As Method for controlling a variable speed heating circulation pump
CN100552641C (en) * 2004-12-17 2009-10-21 韩国标准科学研究院 The trend monitoring of vacuum pump and diagnostic analysis method and trend monitoring thereof and diagnostic analysis system and the calculating readable storage medium storing program for executing that comprises the computer program of carrying out this method
US20060292012A1 (en) * 2005-06-28 2006-12-28 Keurig, Incorporated Method and apparatus for pump control
TWI295340B (en) * 2005-12-02 2008-04-01 Chi Yi Wang Operation method of energy-saving fluid transporting machineries in parallel array with constant pressure
DE102007022348A1 (en) * 2007-05-12 2008-11-13 Ksb Aktiengesellschaft Device and method for fault monitoring
US7734441B2 (en) * 2008-09-30 2010-06-08 Mohsen Taravat Method and device for measuring and controlling the amount of flow/volume of liquid pumped/transferred by an electro-pump
US20120002189A1 (en) * 2009-03-18 2012-01-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Apparatus for determining a flow property of a fluid
US9181953B2 (en) * 2009-10-01 2015-11-10 Specific Energy Controlling pumps for improved energy efficiency
JP2011185190A (en) * 2010-03-10 2011-09-22 Ebara Corp Control device integrated type motor pump
US8700221B2 (en) * 2010-12-30 2014-04-15 Fluid Handling Llc Method and apparatus for pump control using varying equivalent system characteristic curve, AKA an adaptive control curve
RU2611071C2 (en) * 2011-12-16 2017-02-21 Флюид Хэндлинг ЭлЭлСи Dynamic linear control method and pump control device with variable speed

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2193697C2 (en) * 1997-04-25 2002-11-27 Эбара Корпорейшн Hydraulic equipment
RU2377444C2 (en) * 2004-02-12 2009-12-27 Аскол Холдинг С.р.л. Circulation pump for heating and/or conditioning systems, method for determining parametre typical for such system, and system itself
US20070212210A1 (en) * 2006-03-08 2007-09-13 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method for determining pump flow without the use of traditional sensors
US20070212229A1 (en) * 2006-03-08 2007-09-13 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and apparatus for pump protection without the use of traditional sensors
US20110200454A1 (en) * 2010-02-10 2011-08-18 Abb Oy Method in connection with a pump driven with a frequency converter and frequency converter

Also Published As

Publication number Publication date
CA2944881C (en) 2020-02-25
EP3129756A4 (en) 2017-11-22
CN106461444A (en) 2017-02-22
RU2016139339A (en) 2018-05-10
RU2016139339A3 (en) 2018-08-30
CN106461444B (en) 2019-05-10
WO2015157276A3 (en) 2015-12-03
WO2015157276A2 (en) 2015-10-15
EP3129756A2 (en) 2017-02-15
MX2016013258A (en) 2017-05-30
CA2944881A1 (en) 2015-10-15
MX357724B (en) 2018-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2680474C2 (en) Device (options) and method for pump differential pressure and flow monitoring
RU2681390C2 (en) Sensorless adaptive pump control with self-calibration apparatus for hydronic pumping system
US9938970B2 (en) Best-fit affinity sensorless conversion means or technique for pump differential pressure and flow monitoring
EP3074833B1 (en) 3d sensorless conversion method and apparatus for pump differential pressure and flow
US9611856B2 (en) Mixed theoretical and discrete sensorless converter for pump differential pressure and flow monitoring
RU2611071C2 (en) Dynamic linear control method and pump control device with variable speed
RU2724390C2 (en) Direct numerical affine sensorless converter for pumps
US10317894B2 (en) No flow detection means for sensorless pumping control applications
CN110431392B (en) Method for determining the temperature of a conveying medium in a circulation pump and circulation pump
CN103375412B (en) For identifying and control the method and system of centrifugal pump
WO2017205584A1 (en) Direct numeric affinity multistage pumps sensorless converter
RU2750106C2 (en) Direct numerical three-dimensional sensorless transducer for pump flow and pressure
CN106351836B (en) Method and apparatus on helical-lobe compressor
RU2498115C1 (en) Turbine unit optimal control system
US20180087496A1 (en) Automatic self-driving pumps
CN109058214A (en) A kind of load contact force control device and method based on hydraulic-driven
US20200291932A1 (en) Automatic self-driving pumps