SE466359B

SE466359B - Method and arrangement for monitoring pumps and pump systems

Info

Publication number: SE466359B
Application number: SE8701555A
Authority: SE
Inventors: S Braanedal
Original assignee: Scanpump Abs Ab
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1992-02-03
Also published as: SE8701555D0

Abstract

The invention relates to a method and an arrangement for monitoring pumps and pump systems which comprise at least one pump 10 with members arranged in association therewith. So as to make operation safer and avoid breakdown in any part of the system, relevant data, obtained on acceptance testing and specific to the pump in question, is first fed into a memory 24 forming part of a first computer 20, and instantaneous values corresponding to said data are collected during operation of the pump from sensors 16-19 located on the pump 10 and/or on components belonging to it, and these values are fed into the computer 10, where they are processed, evaluated and compared at 26 with corresponding values stored in said memory of the computer, after which deviations from the normal value which exceed a predetermined threshold value and are established by comparison are made to trigger a warning or alarm signal or an emergency stop of the pump. <IMAGE>

Description

'466 359 'Vid slitage och igensättning m.m. kommer pumpens data att förändras på ett förutbestämbart_sätt. Pump- monitorn detekterar denna förändring och söker finna dess orsak. '466 359' In case of wear and clogging etc. the data of the pump will change in a predetermined manner. The pump monitor detects this change and seeks to find its cause.

Yolymflödet (av pumpen per tidsenhet pumpad vätske- mängd) är ofta en mycket intressant parameter, som dock kräver en dyrbar flödesmätare för att kunna.mätas. Sam- banden mellan volymflöde och tryck samt mellan volymflöde och eﬁkkt vid ett visst varvtal äro kända, och pumpmonitorn har därför förprogrammerats så, att den med god precision beräknar volymflödet genom mätning av varvtal, tryck och effekt. - I ' Ytterligare särdrag hos och fördelar med sättet och anordningen i enlighet med uppfinningen framgå av efter- följande detaljbeskrivning och bifogade ritning, vilken schematiskt och såsom icke begränsande exempel åskådliggör en föredragen utföringsform av en anordning enligt upp- finningen.The yolym flow (amount of liquid pumped by the pump per unit of time) is often a very interesting parameter, which, however, requires an expensive flow meter to be able to be measured. Relationships between volume flow and pressure as well as between volume flow and eﬁkt at a certain speed are known, and the pump monitor has therefore been pre-programmed so that it calculates the volume flow with good precision by measuring speed, pressure and power. Further features and advantages of the method and device according to the invention appear from the following detailed description and the accompanying drawing, which schematically and as a non-limiting example illustrates a preferred embodiment of a device according to the invention.

Fig. 1 är en schematisk perspektivbild av de i anord- ningen enligt uppfinningen ingående huvudkomponenterna.Fig. 1 is a schematic perspective view of the main components included in the device according to the invention.

Fig. 2 är en mot fig. 1 svarande blockschematisk, delvis perspektivisk vy.Fig. 2 is a block schematic, partly perspective view corresponding to Fig. 1.

I båda figurerna användas samma hänvisningsbeteck- ningar för att beteckna,samma eller mot varandra svarande detaljer.In both figures, the same reference numerals are used to denote the same or corresponding details.

I fig. 1 betecknarlﬁ generellt en pump med sugledning 11, sugstuts 12, tryckstuts 13, tryck- ledning 14. 15 betecknar envi tryckledningen inkopplad. ventil. 16, 17 och 18 beteckna tryckgivare, som mäta trycket P1 i sugstutsen 12, trycket P2 i tryckstutsen 13 respektive trycket P3 i tryckledningen 14 efter ventilen 15. Dessutom finnes en kombinatinsgivare 19, som mäter vibrationer v, varvtal n och temperatur t och som är föremål för vår patentansökan 8700558-3, samt en ej.visad givare för den effekt N som pumpen kräver: Ledningarna som leder till pumpmonitorn, vilken generellt betecknasimed 20 (se även fig. 2). från de nämnda fem givarna äro samlade igen kabel ll, _,_ i i 466 359 ~ I fig. 1 betecknar 1 en stor processdator, 2 en persondator och 3,en handterminal. I förhållande till pumpf monitorn 20 utgör var och en av dessa en överordnad dator, som valfritt kan anslutas till pumpmonitorn 20 medelst en ledning 21, varvid datorerna 1, 2, 3 sålunda utgöra alter- nativ till varandra. Pumpmonitorn får sin strömförsörjning från ett vägguttag via en kabel 22.In Fig. 1, ﬁ generally denotes a pump with suction line 11, suction nozzle 12, pressure nozzle 13, pressure line 14. Envi denotes the pressure line connected. valve. 16, 17 and 18 denote pressure sensors which measure the pressure P1 in the suction nozzle 12, the pressure P2 in the pressure nozzle 13 and the pressure P3 in the pressure line 14 after the valve 15. In addition there is a combination sensor 19, which measures vibrations v, speed n and temperature t and which is subject of our patent application 8700558-3, as well as a sensor (not shown) for the power N required by the pump: The lines leading to the pump monitor, which is generally designated 20 (see also Fig. 2). from the mentioned five sensors are assembled again cable ll, _, _ i i 466 359 ~ In Fig. 1, 1 denotes a large process computer, 2 a personal computer and 3, a handheld terminal. In relation to the pump monitor 20, each of these constitutes a superior computer, which can optionally be connected to the pump monitor 20 by means of a line 21, the computers 1, 2, 3 thus constituting alternatives to each other. The pump monitor receives its power supply from a wall socket via a cable 22.

I fig. l och 2 åskådliggöres också ett instrument, som är anslutet till pumpmonitorn 20 medelst en ledning 23 och som i sin helhet betecknas med 30 samt i fig. 2 även har be- teckningen "LOKAL PRESENTATION". Instrumentet 30 har en omkop lare 31 medelst vilken olika data eller parametrar, såsom tryck, volym, verkningsgrad, varvtal, etc. kunna visas på en siffer- eller visartavla 32. På det såsom exempel visade visarinstrumentet har även två varningslampor 33 antytts. Det är givet att flera element 33, som kunna befinna sig i samma och/eller olika lokaler, kunna vara kopplade till pumpmonitorn 20, fastän blott ett enda instrument visats på ritningen.Figs. 1 and 2 also illustrate an instrument which is connected to the pump monitor 20 by means of a line 23 and which is denoted in its entirety by 30 and in Fig. 2 also has the designation "LOCAL PRESENTATION". The instrument 30 has a switch 31 by means of which various data or parameters, such as pressure, volume, efficiency, speed, etc. can be displayed on a number or dial 32. On the display instrument shown as an example, two warning lamps 33 have also been indicated. It is a given that several elements 33, which may be located in the same and / or different premises, may be connected to the pump monitor 20, even though only a single instrument is shown in the drawing.

Pumpmonitorn 20 innehåller sex olika block, av vilka ett, som ej åskådliggjorts genom någon blockrektangel i fig. 2, utgör en kraftenhet, som matas av ledningen 22 och som sköter strömförsörjningen till pumpmonitorn 20.The pump monitor 20 contains six different blocks, one of which, not illustrated by any block rectangle in Fig. 2, constitutes a power unit which is supplied by the line 22 and which manages the power supply to the pump monitor 20.

Nästa block 24 "MÄT DATA OCH ÖVRIG INFO. OM PUMP o SYSTEM" innefactaf-ect icke flyktigt minne, i vilket una-u och övrig information om pumpen och pumpsystemet lagrats.Next block 24 "MEASURE DATA AND OTHER INFO. ABOUT THE PUMP AND SYSTEM" contains non-volatile memory, in which una-u and other information about the pump and the pump system are stored.

Häri ingår mätdata från leveransprov samt övriga for xlråga- varande pump specifika uppgifter, såsom t.ex. pumphjulø- typ, lagringstyp, material, etc. Vid utbyte av en detalj 1 pumpen inmatas nya uppgifter om denna med hjälp av det till pumpmonitorn anslutna överordnade datorsystemet 1 eller 2 eller med den tillfälligt inkopplade handterminalen 3.This includes measurement data from delivery samples as well as other data specific to the pump in question, such as e.g. impeller type, storage type, material, etc. When replacing a part 1 of the pump, new information about this is entered using the parent computer system 1 or 2 connected to the pump monitor or with the temporarily connected handheld terminal 3.

Mannen med handterminalen 3 i fig. 1 kan anses vara en service man, som bytt ett pumphjul eller vidtagit en annan åtgärd, som kräver ändring av de i det nämnda . minnet inmatade datana, och som nu utför den erforderliga ändringen i blocket 24. _ 4 _: 466 359 I de: tredje blocket 25 utföres 'fMÄrvÄRDEsINsAMLING“, SKALNING". För mätvärdesinsamlingen användes ßaanaloga och 2 digitala ingångar, vilka äro förbundna med.givarna N1, 16, 17, 18, vilka äro placerade på eller i nära anslutning till pumpen 10 eller pumpsystemet. De analoga ingångarna användas för kontinuerlig mätning av relevanta storheter enligt följande: ' Kanal 1: Effektförbrukning (N) .í - “' II : Tryck före pump (P1) fi? " efter "I (P2) ~ Ü " " ventil (P3) t > Ü Vibration (v) N II II Temperatur (t) Reserv II æ\|O\UI-I-\bOl\7 Il OIII De digitala ingångarna användas enligt följande: Kanal 1; Signal från varvtalsgivaren 19, som inne- fattar ett'polhjul med tre asymmetriskt pla- cerade kuggar för attumöjliggöra detektering av rotationsriktningen.The man with the hand-held terminal 3 in Fig. 1 can be considered as a service man, who has changed an impeller or taken another action, which requires a change of those mentioned above. the memory entered the data, and which now performs the required change in block 24. _ 4 _: 466 359 In the: third block 25, "VALUE COLLECTION" is performed, "SCALING". N1, 16, 17, 18, which are located on or in close proximity to the pump 10 or the pump system.The analog inputs are used for continuous measurement of relevant quantities as follows: 'Channel 1: Power consumption (N) .í -' 'II: Pressure before pump (P1) fi? "After" I (P2) ~ Ü "" valve (P3) t> Ü Vibration (v) N II II Temperature (t) Reserve II æ \ | O \ UI-I- \ bOl The digital inputs are used as follows: Channel 1; Signal from the speed sensor 19, which comprises a pole wheel with three asymmetrically placed teeth to make it possible to detect the direction of rotation.

Kanal 2: Reserv.Channel 2: Reserve.

I det fjärde blocket 26, som är ett bearbetningsblock utföres "BEARBETNING, UTVÄRDERING,ocaGRÄNsvÄRDEsKoNTRoLL".In the fourth block 26, which is a processing block, "PROCESSING, EVALUATION, OCLOCK VALUE CONTROL" is performed.

Här beräknas bland annat volymflöde och förslitning ur data från de andra och tredje blocken 24 och 25. I detta block 26 sker också vibrationsanalys, bestämning av rotationsriktning. beräkning av utnyttjandegrad och pumpverkningsgrad samt ackumuleringaw drifttid. Slutligen sker här urval av data för lagring till statistik samt kontroll av om eventuella larmgränser överskridas. I Det femta blocket 27 sköter "KOMMUNIKATION MED ÖVER- ORDNAD DATOR". Dessa kommunikationer med den överordnade datorn l/2/3, som äro dubbelriktade, ske på ett på förhand överenskommet dataspråk enligt ett så kallat "protokoll" med en överenskommen terminologi. Den överordnade d8t0rn som enligt ovæikan vara en PC-dator, en handterminal eller l ett större processdatorsystem, meddelar vilka uppgifter som skall sändas från pumpmonitorn. Den överordnade datorn -s- 466 359 1/2/3 ställer áﬁtså frågor till pummnitorn 20, och denna svarar på de ställda frågorna. (Interaktivt beteende mellan de båda). De elektriska-mekaniska snitten eller förbindningarn mellan den överordnade datorn och pumpmonitorn 2D, vilka definiera hur kablar, kopplingselement etc. skola vara ut- förda samt vilka spänningar som användas och dylikt, ha de konventionella betenknlngnrna Rs 232 c sann Rs 422, alt. Rs 48: Det sjätte och sista blocket 28, som har benämningen "KOMMUNIKATION MED LOKAL PRESENT.ENHET" inom pumpmonitorns blockrektangel 29, sköter kommunikationerna med den lokala presentationsenheten 30, som också äro dubbelriktade, såsom markeras med en dubbelpil i blockrektangeln 29, och som utgöras av två strömutsignaler 4-20 mA, av vilka endast en, 23 är visad, samt tre digitala 5 V insignaler. Insignalerna användas för val av parameter till den ena utgången. Val av parameter till den andra utgången sker med två i pump- monitorn placerade (ej visade) omkopplare.Here, among other things, volume flow and wear are calculated from data from the second and third blocks 24 and 25. In this block 26, vibration analysis also takes place, determination of direction of rotation. calculation of utilization rate and pump efficiency as well as accumulation of operating time. Finally, this is a selection of data for storage for statistics and checking whether any alarm limits are exceeded. In The Fifth Block 27, "COMMUNICATION WITH CHARGED COMPUTER" takes care of ". These communications with the parent computer l / 2/3, which are bidirectional, take place in a pre-agreed computer language according to a so-called "protocol" with an agreed terminology. The parent computer, which is considered to be a PC, a handheld terminal or a larger process computer system, announces which data is to be sent from the pump monitor. The parent computer -s- 466 359 1/2/3 also asks questions to the pommnitor 20, and this answers the questions asked. (Interactive behavior between the two). The electromechanical sections or connections between the parent computer and the pump monitor 2D, which define how cables, coupling elements, etc. are to be made and what voltages are used and the like, have the conventional designations Rs 232 c true Rs 422, alt. Rs 48: The sixth and last block 28, entitled "COMMUNICATION WITH LOCAL PRESENT UNIT" within the pump monitor block rectangle 29, handles the communications with the local presentation unit 30, which are also bidirectional, as marked by a double arrow in the block rectangle 29, and which consists of two current output signals 4-20 mA, of which only one, 23 is shown, and three digital 5 V input signals. The input signals are used to select parameters for one output. Selection of parameters for the second output is done with two switches (not shown) placed in the pump monitor.

Den ovan beskrivna och på ritningen visade utförings- formen är givetvis att betrakta blott såsom icke begränsande exempel och kæltill sina detaljer modifieras på flera sätt inom ramen för följande patentkrav. Exempelvis kan uppfinningen principer tillämpas på andra enheter och system än pumpar och pumpsystem, exempelvis fläktar och turbiner samt gene- ratorer och motorer.The embodiment described above and shown in the drawing is of course to be considered only as a non-limiting example and its details are modified in several ways within the scope of the following claims. For example, the invention principles can be applied to units and systems other than pumps and pump systems, for example fans and turbines as well as generators and motors.

Claims

466 359 CLAIMS

1. A method of monitoring the operation of a pump (10) or a pump system, characterized in that in a memory (24) contained in a first computer (20), the person first enters relevant data concerning a first pump parameter, in particular a flow which is specific to the said pump and which has been obtained during a test run or delivery process and during the operation of the pump continuously from the pump (10) and / or on associated components, such as suction and pressure lines (12 and 13, respectively) sensors (16 - 19) located valves (15) collect instantaneous values corresponding to said data of at least two other pump parameters, in particular speed and power consumed by the pump or speed and pump pressure, of which the first pump parameter is a function, and before said instantaneous values in the computer, where one calculates the value corresponding to the instantaneous values of the first parameter and compares this value with the corresponding value obtained at the delivery test, after which determined by the comparison deviations from the normal value are observed and are preferably caused to trigger a warning or alarm signal or an emergency stop of the pump when they exceed a predetermined threshold value.

2.) Device for monitoring pumps and pump systems, which comprise at least one pump (10) with means arranged in connection therewith, such as suction nozzles (12), pressure nozzles (1

3.) and preferably at least one valve (15) and at least one sensor (16-19), which is arranged on the pump or on something arranged next to it (12-15) and is arranged for measuring data regarding at least two for monitoring the operation of the pump essential parameters, in particular power consumption (N) and speed (n) or power consumption and pressure (P1; P2; P3) and a computer (10) connected to the sensor or sensors ("pump monitor") with a first memory block (2

4.): in which relevant data taken during the test run or delivery test, which are specific to the particular pump (10) and which relate to another, third parameter, in particular pump flow, are entered, a second block (2

5.) for reception, "¥ 466 359 storage" and continuous updating of data received from the sensor (s) belonging to the pump (16-19), and a third block (2

6.), characterized in that said third block is arranged for calculating the instantaneous value of the third parameter from the torque values of the two first-mentioned parameters and comparing the instantaneous value of the third parameter with the corresponding, at the test run or the delivery test recorded value of the third parameter.