TW202010240A - 幫浦變頻自動節能裝置 - Google Patents

Abstract

本發明透過自動偵測幫浦負載情況，控制變頻器運作頻率與電壓，達成節能效果，除了變頻器、控制模組與電流計，不需要再加裝任何額外設備，控制變頻器輸出不是基於固定的負載電流閥值，而是電流變化，所以可以在機器燒機特性改變後持續正常運作。

Description

幫浦變頻自動節能裝置

交流電機可以經由輸入頻率改變更改轉速，在電機沒有大負載的情況下，降低頻率同時也可以降低電壓電流，達到低負載時的節能。

幫浦類的電機，一般都分為運轉與待機狀態，但是待機狀態不可關閉電機，而是需要維持一定的壓力或轉子轉速。

現有變頻器的節能系統，是透過負載電流決定調降電壓，但是輸出頻率仍然不變，因為變頻器並不知道搭配的電機是否可以降速運作，所以可以節省的功率有限。

現有節能幫浦，是採用機械上把葉片與馬達轉子斷開，只維持轉子轉速，但是無法同時維持壓力。

當幫浦負載改變，負載電流會隨之變化，但是同一個負載下的負載電流並不固定，會隨著燒機狀況而逐漸改變，所以要正確偵測幫浦負載狀態是運轉或是待機，必須依靠電流在一定時間區間內的變化。

不同機器的特性差異相當大，會造成設定時間區間與變化閥值的困難，本發明也提供使用者簡單設定機制，只需要反饋幫浦狀態是否正確，就可以自動調整時間區間與閥值。

圖1是本發明的一個實施例，使用一個內建有電流計的變頻器，外加一個控制板，控制板從變頻器取得電流讀數並且控制變頻器的輸出頻率與電壓，變頻器的輸出接到幫浦的電機，作為電機運轉的電源。

圖2是本發明的一個實施例，使用一個變頻器，外加一個電流計測量變頻器輸出給幫浦的電流，外加一個控制板，控制板從電流計取得電流讀數並且控制變頻器的輸出頻率與電壓，變頻器的輸出接到幫浦的電機，作為電機運轉的電源。

圖3是本發明的一個幫浦電流變化實施例，101是幫浦的的負載電流，111是密閉狀態下檢測電流減少範圍的取樣區間，112是破氣狀態下檢測電流減少範圍的取樣區間，121是密閉狀態下電流減少範圍的閥值，122是破氣狀態下電流減少範圍的閥值，當111區間內的電流下降超過了閥值121，控制板將變頻器輸出升高為破氣狀態的輸出，負載電流上升，並且在112期間內都沒有下降超過閥值122，所以控制板將變頻器輸出調整為密閉狀態的輸出，負載電流下降。

圖4是本發明的一個幫浦電流變化實施例，201是幫浦的的負載電流，211是密閉狀態下檢測電流增加範圍的前後兩個取樣區間，212是破氣狀態下檢測電流增加範圍的取樣區間，221是密閉狀態下電流增加範圍的閥值，222是破氣狀態下電流增加範圍的閥值，當211後區間內的電流比前區間增加超過了閥值221，控制板將變頻器輸出升高為破氣狀態的輸出，負載電流上升，並且在212期間內都沒有增加超過閥值222，所以控制板將變頻器輸出調整為密閉狀態的輸出，負載電流下降。

圖5是本發明的一個幫浦電流變化實施例，301是幫浦的的負載電流，311是密閉狀態下檢測電流減少範圍的前後兩個取樣區間，312、313是破氣狀態下檢測電流增加範圍的取樣區間，314是一個破氣狀態下檢測電流增加範圍的取樣區間，321是密閉狀態下電流減少範圍的閥值，322是減去314區間電流的差值的閥值，當311後區間內的電流比前區間減少超過了閥值321，控制板將變頻器輸出升高為破氣狀態的輸出，負載電流上升，並且在312區間內減去314區間電流都沒有小於閥值322，所以控制板將變頻器輸出保持為破氣狀態的輸出，在313區間內減去314區間電流小於閥值322，所以接下來在313後控制板將變頻器輸出更改為密閉狀態的輸出，負載電流下降。

圖6是本發明的一個幫浦電流變化實施例，401是幫浦的的負載電流，幫浦在411區段進入密閉狀態，412區段進入破氣狀態，由於411區段維持時間短於密閉狀態輸出維持時間的閥值421，所以調高下一次進入密閉狀態的輸出，在413區段的輸出比411來得高。

圖7是本發明的一個狀態誤判回報功能實施例，提供兩種誤判情況的按鈕，例如在一個遠端連線的電腦上顯示，或放在幫浦旁的操作面板上，當按鈕按下時表示最近一次的這種狀態改變是錯誤的。

圖8是本發明的一個狀態電流學習功能實施例，提供兩種狀態的按鈕，例如在一個遠端連線的電腦上顯示，或放在幫浦旁的操作面板上，當按鈕按下時表示按下的前面一段時間或後面一段時間是屬於按鈕的狀態。

圖9是本發明的一個電流閥值設定功能實施例，提供每個電流閥值的設定拉桿，例如在一個遠端連線的電腦上顯示，或放在幫浦旁的操作面板上，其中破氣狀態與當前狀態的電流差異閥值用正負值表示，假如破氣狀態應該較高，則表示為正，實際設定的是破氣狀態的一個取樣區間內電流減去目前一個取樣區間內電流的閥值；假如破氣狀態應該較低，則表示為負，實際設定的是目前一個取樣區間內電流減去破氣狀態的一個取樣區間內電流的閥值。

圖10是本發明的一個電流取樣區間與最短周期長度設定功能實施例，提供每個時間周期的設定拉桿，例如在一個遠端連線的電腦上顯示，或放在幫浦旁的操作面板上，其中瞬間感度是取樣區間內電流增加或減少範圍的一個最小取樣時間，取樣時間內的電流會一起取平均值，感度越高取樣時間越短，例如最小取樣時間為1秒而取樣區間內電流增加範圍的取樣區間為10秒，則取樣區間內每一秒的平均值會算一個點總共10點，閥值是從10點之間的差異去比對。

101‧‧‧幫浦的的負載電流111‧‧‧密閉狀態下檢測電流減少範圍的取樣區間112‧‧‧破氣狀態下檢測電流減少範圍的取樣區間121‧‧‧密閉狀態下電流減少範圍的閥值122‧‧‧破氣狀態下電流減少範圍的閥值201‧‧‧幫浦的的負載電流211‧‧‧密閉狀態下檢測電流增加範圍的前後兩個取樣區間212‧‧‧破氣狀態下檢測電流增加範圍的取樣區間221‧‧‧密閉狀態下電流增加範圍的閥值222‧‧‧破氣狀態下電流增加範圍的閥值301‧‧‧幫浦的的負載電流311‧‧‧密閉狀態下檢測電流減少範圍的前後兩個取樣區間312‧‧‧破氣狀態下檢測電流增加範圍的取樣區間313‧‧‧破氣狀態下檢測電流增加範圍的取樣區間314‧‧‧一個破氣狀態下檢測電流增加範圍的取樣區間321‧‧‧密閉狀態下電流減少範圍的閥值322‧‧‧減去314區間電流的差值的閥值401‧‧‧幫浦的的負載電流411‧‧‧第一次進入密閉狀態的區段412‧‧‧進入破氣狀態的區段413‧‧‧第二次進入密閉狀態的區段421‧‧‧密閉狀態輸出維持時間的閥值

[圖1]變頻器內建電流計的一個實施例。 [圖2]變頻器沒有電流計的一個實施例。 [圖3]電流變化與輸出改變的一個實施例。 [圖4]電流變化與輸出改變的一個實施例。 [圖5]電流變化與輸出改變的一個實施例。 [圖6]電流變化與輸出改變的一個實施例。 [圖7]狀態誤判回報的一個實施例。 [圖8]狀態電流學習的一個實施例。 [圖9]電流閥值設定的一個實施例。 [圖10]取樣區間長度設定的一個實施例。

101‧‧‧幫浦的的負載電流

111‧‧‧密閉狀態下檢測電流減少範圍的取樣區間

112‧‧‧破氣狀態下檢測電流減少範圍的取樣區間

121‧‧‧密閉狀態下電流減少範圍的閥值

122‧‧‧破氣狀態下電流減少範圍的閥值

Claims (9)

1. 一個加裝在幫浦馬達外的節能裝置，包括： 變頻器，可以調整輸出的頻率和電壓； 電流計，可以測量流入馬達的負載電流； 控制模組，讀取電流計，透過分析數值，決定變頻器的輸出頻率與電壓，電流的變化用來偵測幫浦的變化是否符合其中至少一個特定條件，包括： 取樣區間內電流增加範圍小於一個閥值； 取樣區間內電流減少範圍小於一個閥值； 前一個取樣區間與這一個取樣區間電流增加範圍小於一個閥值； 前一個取樣區間與這一個取樣區間電流減少範圍小於一個閥值； 破氣狀態的一個取樣區間內電流減去目前一個取樣區間內電流小於一個閥值； 目前一個取樣區間內電流減去破氣狀態的一個取樣區間內電流小於一個閥值； 假如電流特性符合，稱之為密閉狀態，設定變頻器為密閉狀態的輸出，假如不符合，稱之為破氣狀態，設定變頻器為破氣狀態的輸出。
2. 第1項的輸出較低的那一個狀態，假如維持時間短於一個閥值，則調高輸出的頻率電壓。
3. 第1項的輸出，破氣狀態輸出為較大，密閉狀態為較小。
4. 第1項的密閉狀態輸出，假如維持時間小於一個閥值，則調高輸出。
5. 第1項的控制模組，有誤判回報機制，電流的變化條件，不符合時會紀錄起哪一個條件不符合，當回報破氣誤判為密閉，則調小該條件閥值，當回報密閉誤判為破氣，則調大該條件閥值。
6. 第1項的控制模組，有誤判回報機制，電流的變化條件，不符合時會紀錄起哪一個條件不符合，當回報破氣誤判為氣密，則調短該條件取樣區間，當回報密閉誤判為破氣，則調長該條件取樣區間。
7. 第1項的控制模組，增加穩定機制，電流變化條件不符合以下至少一個特定條件，則調整氣密狀態的輸出數值到更為接近破氣狀態的輸出： 前一個取樣區間與這一個取樣區間電流增加範圍小於一個閥值； 前一個取樣區間與這一個取樣區間電流減少範圍小於一個閥值。
8. 第1項的控制模組，增加最短狀態維持時間設定，可以決定破氣或密閉狀態進入後保持不改變的時間，只有時間超過後才會改變狀態。
9. 第1項的控制模組，有區間電流學習機制，使用者可以指定當前狀態為破氣或密閉，控制模組會紀錄區間內電流，並與另一種狀態比較得出第1項的條件閥值。

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