SE1450756A1 - Metod för avstängning av en pump samt pumpstationsarrangemang - Google Patents

Abstract

Enligt en första aspekt hänför sig den föreliggande uppfinningen till en metod för avstängning av en pump (2) avsedd för pumpning av vätska via en rörledning (4), varvid pumpen (2) före avstängning drivs vid en driftsfrekvens (F) medelst en styrenhet (6). Metoden ärstegen att till följd av en avstängningsinstruktion rampa ner pumpens (2) frekvens, varvid nedrampningens slutfrekvens skall vara lika med pumpens (2) driftsfrekvens (F) minus åtminstone 10Hz och nedrampningstiden skall vara åtminstone en reflektionstid (T) för den aktuella rörledningen, och varvid nedrampningens slutfrekvens inte ska underskrida 10Hz, och efter nämnda nedrampning stoppa pumpen (2). Enligt en andra aspekt hänför sig den föreliggande uppfinningen till ett pumpstationsarrangemang inrättat att utföra avstängningsmetoden ovan.Publikationsbild: Figur 1

Description

backventilen som är belägen nedströms pumpen att smälla igen och riskera att skadas.

För att reducera tryckslagseffekterna är det traditionellt känt att rampa ner pumpens frekvens från driftsfrekvens till noll till följd av en automatiskt eller manuellt genererad avstängningsinstruktion. Syftet med nedrampning är att pumpen hela tiden ska tillhandahålla positiv pumpkraft och därmed hålla backventilen öppen så att den pumpade vätskans flödeshastighet sänks långsamt så att inga vacuumbubblor uppstår i rörledningen. För att helt eliminera vacuumbubblor måste nedrampningstiden vara mycket lång, vilket drar onödigt mycket energi.

Vidare medför nedrampning från driftsfrekvens till noll i realiteten att backventilen kommer att stänga trots att pumphjulet fortfarande aktivt drivs för att skapa ett vätskeflöde men pumpkraften och/eller vätskeflödet är för litet för att orka pumpa vätska in i rörledningen. Dvs. pumpen konsumerar energi utan att tillhandahålla nyttigt arbete.

Kortfattad beskrivning av uppfinningens syften Den föreliggande uppfinningen tar sikte på att minimera ovannämnda nackdelar och tillkortakommanden hos tidigare kända avstängningsmetoder och att tillhandahålla en förbättrad avstängningsmetod för en pump. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är att tillhandahålla en förbättrad avstängningsmetod av inledningsvis definierad typ, vilken på så kort tid som möjligt stänger av pumpen samtidigt som tryckslagseffekterna i rörledningen kraftigt reduceras.

Ett ytterligare syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en avstängningsmetod, där storleken på vacuumbubblorna minskas.

Det är ett annat syfte med den föreliggande uppfin- ningen att tillhandahålla en avstängningsmetod, som skonar rörledningar och backventiler. 10 15 20 25 30 Det är ett annat syfte med den föreliggande uppfin- ningen att tillhandahålla en avstängningsmetod, som medför minskad energiförbrukning under avstängningen.

Kortfattad beskrivning av uppfinningens särdrag Enligt uppfinningen uppnås åtminstone det grundläggande syftet medelst den inledningsvis definierade metoden och pumpstationsarrangemanget, som har särdragen definierade i de oberoende kraven. Föredragna utföranden av den före- liggande uppfinningen är vidare definierade i de beroende kraven.

Enligt en första aspekt av den föreliggande uppfin- ningen tillhandahålls en avstängningsmetod av inledningsvis definierad typ, vilken är kännetecknad av stegen att till följd av en avstängningsinstruktion medelst styrenheten rampa ner pumpens frekvens, varvid nedrampningens slut- frekvens skall vara lika med pumpens driftsfrekvens EQ minus åtminstone l0Hz och nedrampningstiden skall vara åtminstone en reflektionstid TR för den aktuella rörledningen, och varvid nedrampningens slutfrekvens inte ska underskrida 10 Hz, och efter nämnda nedrampning stoppa pumpen medelst styr- enheten.

Enligt en andra aspekt av den föreliggande uppfinningen tillhandahålls ett pumpstationsarrangemang, vilket inne- fattar en pump, en styrenhet och en rörledning förbunden med pumpens utlopp. Pumpstationsarrangemanget är kännetecknat av, att styrenheten till följd av en avstängningsinstruktion är inrättad att rampa ner pumpens frekvens från en drifts- frekvens FN, varvid nedrampningens slutfrekvens skall vara lika med pumpens driftsfrekvens EN minus åtminstone lOHz och nedrampningstiden skall vara åtminstone en reflektionstid TR för den aktuella rörledningen, och varvid nedrampningens slutfrekvens inte ska underskrida lOHz, vidare är styr- enheten inrättad att efter nedrampningen stoppa pumpen. 10 15 20 25 30 35 Således är den föreliggande uppfinningen baserad på insikten att nyttja de positiva effekterna vid början av en nedrampning och undvika de negativa effekterna vid slutet av en nedrampning.

Enligt ett föredraget utförande av den föreliggande uppfinningen, inbegriper steget att stoppa pumpen efter nedrampningen, att medelst styreneheten frikoppla pumpen för att låta pumpens pumphjul frihjula tills det stannar. På detta sätt säkerställs att pumpen inte utför arbete som inte är nyttigt arbete.

Enligt ett alternativt utförande av den föreliggande uppfinningen, inbegriper steget att stoppa pumpen efter nedrampningen, att medelst styrenheten utföra en andra nedrampning av pumpens frekvens på sådant sätt att det vridmoment som pumpens motor utsätts för från den pumpade vätskan styrs mot att vara noll. På detta sätt efterliknas att pumphjulet frihjular tills det stannar, och därmed säkerställs att pumpen inte utför arbete som inte är nyttigt arbete.

Enligt ett föredraget utförande ska nedrampningens och På detta sätt slutfrekvens vara mindre än eller lika med 35 Hz, därtill vara större än eller lika med 25 Hz. sker tillräcklig nedrampning för att kraftigt reducera tryckslagseffekterna utan att riskera att pumpen utför arbete som inte är nyttigt arbete.

Ytterligare fördelar med och särdrag hos uppfinningen framgår av övriga osjälvständiga krav samt av den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden.

Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullständig förståelse av ovannämnda och andra särdrag och fördelar hos den föreliggande uppfinningen kommer att framgå av den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: 10 15 20 25 30 35 Fig. l är en schematisk illustration av en pumpstation innefattande ett pumpstationsarrangemang, Fig. 2 är ett diagram som schematiskt visar hur pumpens frekvens, vätskeflöde och tryck, andras vid avstängning i linje med den föreliggande uppfin- ningen, och Fig. 3 är ett diagram som schematiskt visar hur pumpens frekvens, vätskeflöde och tryck, ändras vid avstängning i linje med tidigare känd teknik.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden I figur l visas ett pumpstationsarrangemang innefatt- ande en pumpstation, generellt betecknad l, innefattande åtminstone en varvtalsreglerad pump 2, vanligtvis två stycken dränkbara pumpar, anordnad att i ett aktivt till- stånd pumpa vätska från en i pumpstationen l ingående pumpgrop 3 till en rörledning 4 som sträcker sig bort från pumpstationen l. Rörledningen 4 innefattar en backventil (inte visad) anordnad i nära anslutning till pumpen 2.

Vidare innefattar pumpstationen l på konventionellt sätt åtminstone ett nivådon 5 anordnat att fastställa vätskenivån i pumpstationen l, nivådonet 5 kan exempelvis utgöras av ett flytande nivådon som är inrättat att fastställa en i förväg bestämd vätskenivå eller ett kontinuerligt nivådon som är Det skall påpekas att nivådonet 5 kan vara en enskild anordning som är inrättat att fastställa valbara vätskenivåer. operativt förbunden med en extern styrenhet 6, vara opera- tivt förbunden med nämnda åtminstone en varvtalsreglerad pump 2, vara inbyggd i nämnda åtminstone en varvtalsreglerad pump 2, etc. Nämnda åtminstone en varvtalsreglerad pump 2 är företrädesvis operativt förbunden med den externa styr- enheten 6 i syfte att medge reglering av pumpens varvtal, alternativt kan nämnda åtminstone en varvtalsreglerad pump 2 Härnedan kommer innefatta en inbyggd styrenhet (inte visad). 10 15 20 25 30 35 benämningen styrenhet 6 användas oberoende av densammas fysiska placering.

Pumpen 2 och styrenheten 6 utgör tillsammans åtminstone en del av ett pumparrangemang, där pumpen 2 innefattar en elektrisk motor 7 som är anordnad att drivas av nämnda styr- enhet 6, och ett pumphjul 8 som är förbundet med motorn 7 via en drivaxel 9 på konventionellt sätt. Företrädesvis är och mest företrädesvis ett i förhåll- ande till ett suglock/insatsring vid pumpens inlopp, under drift.

Med ordalydelsen ”varvtalsreglerad” omfattas alla tänk- pumphjulet 8 ett öppet pumphjul, pumphjul som är axiellt förskjutbart i pumpen 2, bara sätt att ändra en pumps varvtal, eller närmare bestämt motorns 7 varvtal/driftshastighet, framförallt avses ström- matningsfrekvensreglering medelst en frekvensomformare (Variable Frequency Drive), som är inbyggd i en pump eller som är extern, och som utgör ett exempel på nämnda styrenhet 6, varvid varvtalet år proportionerligt mot strömmatnings- frekvensen vid normal drift. Dock avses även internt eller externt styrd matarspänningsreglering, etc. Således är det på en övergripande nivå av uppfinningen inte centralt hur pumpens driftshastighet regleras, bara att pumpens 2 varvtal kan regleras/styras.

Pumpen 2 är inrättad att vara operativt förbunden med kraftledningsnätet som i olika delar av värden har olika nätfrekvens, vanligtvis 50Hz eller 60Hz. Enligt ett alter- nativt utförande är pumpen 2 operativt förbunden med ett elaggregat som nyttjar en dieselmotor, eller liknande.

Utfrekvensen från elaggregatet kan vara konstant eller varierbart, och är vanligtvis 5OHz eller 6OHz.

Vid normal drift av pumpen 2 drivs densamma medelst styrenheten 6 vid en driftsfrekvens FN, även betecknad driftshastighet. Driftsfrekvensen FN kan variera över tiden eller vara konstant, och kan exempelvis vara lika med maxfrekvens, dvs. nätfrekvens, eller vara i storleks- ordningen 90-95% av nätfrekvensen. 10 15 20 25 30 35 Då pumpen 2, eller pumpstationsarrangemanget, på före- kommen anledning erhåller en automatiskt eller manuellt genererad avstängningsinstruktion, exempelvis från nivådonet 5, påbörjar styrenheten 6 kontrollerad nedrampning av pumpens 2 frekvens F från driftsfrekvensen FNoch nedåt.

Denna nedrampning kan vara linjär hastighet) (konstant avtagnings- eller olinjär (varierande avtagningshastighet) från driftsfrekvensen FN mot en slutfrekvens för nedramp- ningen.

Hänvisning sker nu till figur 2 vilken schematiskt visar ett diagram med tid mätt i sekunder på X-axeln och pumpens 2 frekvens F på Y-axeln. Det skall påpekas att Y-axeln har relativ skala där pumpens 2 driftsfrekvens FN är satt till l exempelvis är 50Hz). (motsvarande 100 procent vilket i realiteten Pumpens 2 frekvens F visas medelst den mittersta kurvan. Vidare innefattar Y-axeln även vätske- flödet i rörledningen 4, varvid den övre kurvan visar hur vätskeflödet förändras över tiden, och trycket i rörled- ningen 4 i området nedströms pumpen 2, varvid den undre kurvan visar hur trycket förändras över tiden. Vätskeflödet och trycket är likt pumpens 2 frekvens F angivna medelst relativ skala.

Nedrampningens slutfrekvens skall vara lika med pumpens 2 driftsfrekvens FN minus åtminstone l0Hz och därtill inte underskrida l0Hz. I exemplet visat i figur 2 är nedramp- ningens slutfrekvens lika med 60% av driftsfrekvensen FN, dvs. 30Hz om driftsfrekvensen FN är 50Hz. Företrädesvis skall nedrampningens slutfrekvens vara mindre än eller lika med 40Hz, är det fördraget att nedrampningens slutfrekvens skall vara allra helst mindre än eller lika med 35Hz. Vidare större än eller lika med 20Hz, allra helst större än eller lika med 25Hz.

Nedrampningstiden skall vara åtminstone en reflektions- tid TR för den aktuella rörledningen 4. I exemplet visat i figur 2 är nedrampningstiden ungefär 15 sekunder. 10 15 20 25 30 35 Den aktuella rörledningens 4 reflektionstid TR är välkänt i dylika pumpstationsarrangemang och avser den tid det tar för en tryckvåg i rörledningen 4 att röra sig fram och tillbaka genom rörledningen 4. Reflektionstiden TRär lika med 2*L/C, där L är längden på rörledningen och C är en materialspecifik konstant. C är i storleksordningen 300-400 om rörledningen 4 är tillverkad av plast och C är i storleksordningen 1000-1200 om rörledningen 4 är tillverkad av stål. Således för en rörledning 4 tillverkad av plast med en längd på 2000 meter är reflektionstiden TR i storleks- ordningen 10-13 sekunder, och motsvarande värde för en rörledning 4 tillverkad av stål är i storleksordningen 3,5-4 sekunder.

Enligt ett föredraget utförande skall nedrampningstiden vara åtminstone 10 sekunder, allra helst åtminstone 15 sekunder. Detta är användbart åtminstone när rörledningens 4 reflektionstid inte är känd av någon anledning.

Efter nedrampningen innefattar den uppfinningsenliga avstängningsmetoden steget att medelst styrenheten 6 stoppa pumpen 2.

Enligt det mest föredragna utförandet, vilket visas i figur 2, inbegriper steget att stoppa pumpen 2 efter ned- rampningen, att medelst styreneheten 6 frikoppla pumpen 2 för att låta pumpens 2 pumphjul 8 frihjula tills det (inte visat) stannar. Enligt ett andra utförande inbegriper steget att stoppa pumpen 2 efter nedrampningen, att medelst styrenheten 6 utföra en andra nedrampning av pumpens 2 frekvens F på sådant sätt att det vridmoment som pumpens 2 motor 7 utsätts för från den pumpade vätskan styrs mot att vara noll. Den andra nedrampningen slutar när pumpens 2 frekvens F är lika med noll. Med andra ord innebär det andra utförandet att frihjulning av pumphjulet 8 efterliknas.

Enligt ett tredje utförande (inte visat) kan en andra nedrampning äga rum som är brantare än den första nedramp- ningen. 10 15 20 25 30 I figur 3 visas ett mot figur 2 svarande diagram av ett avstängningsförfarande enligt tidigare känd teknik, där avstängning av pumpen 2 sker genom att vid driftsfrekvensen frikoppla pumpens 2 pumphjul 8 och låta pumphjulet 8 frihjula tills det stannar. Den undre kurvan visar att ett stort undertryck uppstår i rörledningen 4 vilket orsakar stora tryckslag. Den övre kurvan visar på kraftig pulsering i vätskeflödet i rörledningen 4.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de ovan besk- rivna och på ritningarna visade utförandena, vilka enbart har illustrerande och exemplifierande syfte. Denna patent- ansökning är avsedd att täcka alla anpassningar och varianter av de föredragna utförandena beskrivna häri, och följaktligen ar den föreliggande uppfinningen definierad av ordalydelsen av de bifogade kraven och således kan utrust- ningen modifieras på alla tänkbara sätt inom ramen för de bifogade kraven.

Det skall även påpekas att all information om/rörande skall tolkas/läsas med utrustningen orienterad i enlighet med termer såsom ovanför, under, övre, nedre, etc., figurerna, med ritningarna orienterade på sådant sätt att hänvisningsbeteckningarna kan läsas på ett korrekt sätt.

Således, indikerar dylika termer enbart inbördes vilka förhållande kan ändras om den uppfinningsenliga utrustningen förses med en förhållanden i de visade utförandena, annan konstruktion/design.

Det skall påpekas att även om det ej är uttryckligen angivet att särdrag från ett specifikt utförande kan kombi- neras med särdragen i ett annat utförande, skall detta anses uppenbart då så är möjligt.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 10 Patentkrav

1. l. Metod för avstängning av en pump (2) avsedd för pumpning (4), varvid pumpen (2) före (Fm av vätska via en rörledning avstängning drivs vid en driftsfrekvens medelst en styrenhet - till följd av en avstängningsinstruktion medelst styrenheten (6) rampa ner pumpens (2) frekvens, varvid nedrampningens slutfrekvens skall vara lika med pumpens (2) (FN) minus åtminstone lOHz och nedrampnings- (TR) och varvid nedrampningens slut- driftsfrekvens tiden skall vara åtminstone en reflektionstid för den aktuella rörledningen, frekvens inte ska underskrida lOHz, och - efter nämnda nedrampning stoppa pumpen (2) medelst styrenheten (6).

2. Metod enligt krav l, vari steget att stoppa pumpen (2) efter nedrampningen, inbegriper att medelst styrenheten (6) frikoppla pumpen (2) för att låta pumpens (2) pumphjul (8) frihjula tills det stannar.

3. Metod enligt krav l, vari steget att stoppa pumpen (2) efter nedrampningen, inbegriper att medelst styrenheten (6) utföra en andra nedrampning av pumpens (2) frekvens på sådant sätt att det vridmoment som pumpens (2) motor (7) utsätts för från den pumpade vätskan styrs mot att vara noll.

4. Metod enligt något av kraven l-3, varvid nedrampningens slutfrekvens skall vara mindre än eller lika med 4OHz.

5. Metod enligt krav 4, varvid nedrampningens slutfrekvens skall vara mindre än eller lika med 35Hz.

6. Metod enligt något av kraven 1-5, varvid nedrampningens slutfrekvens skall vara större än eller lika med 2OHz. (6), varvid metoden är kännetecknad av stegen att: 10 15 20 11

7. Metod enligt krav 6, varvid nedrampningens slutfrekvens skall vara större an eller lika med 25Hz.

8. Metod enligt något av de föregående kraven, vari nedramp- ningstiden ska vara åtminstone 10 sekunder.

9. Metod enligt krav 8, vari nedrampningstiden ska vara åtminstone l5 sekunder. (2), en förbunden med pumpens

10. Pumpstationsarrangemang innefattande en pump styrenhet (6) (2) utlopp, varvid pumpstationsarrangemanget ar kännetecknat och en rorledning (4) av, att styrenheten (6) till foljd av en avstangnings- instruktion år inrättad att rampa ner pumpens (2) frekvens från en driftsfrekvens (EN), varvid nedrampningens slut- frekvens skall vara lika med pumpens (2) driftsfrekvens (Fm minus åtminstone lOHz och nedrampningstiden skall vara (TR) och varvid nedrampningens slutfrekvens inte ska inrättad att åtminstone en reflektionstid for den aktuella rorled- ningen, underskrida lOHz, vidare år styrenheten (6) efter nedrampningen stoppa pumpen (2).