用于旋转式容积泵保护的方法技术

本发明专利技术提供了用于保护旋转式容积泵的技术。所述技术包括具有信号处理器的设备，所述信号处理器被配置为接收包含关于与泵的运行有关的功率、转矩、速度、粘度和比重的信息的信号；并且至少部分地根据实际校正调整比与调整比设定值(调整比SP)之间的关系来确定是否进入所述旋转式容积泵的增强泵保护模式。所述信号处理器可确定所述实际校正调整比是否小于或等于所述实际校正调整比设定值(调整比SP)，并且如果是这样，便进入所述增强泵保护模式，否则继续使用基础泵保护模式，并且还可在特定运行速度下至少部分地根据实际校正功率(PAcorr)除以调整校正功率(PTcorr)的比率来确定所述实际校正调整比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求提交于2012年4月11日的临时专利申请N0.61/622，684的权益，该专利申请据此以引用方式全文并入。
技术介绍
1.抟术领域 本申请涉及旋转式容积泵，诸如内齿轮泵或外齿轮泵、凸轮泵、叶轮泵或螺杆泵；并且更具体地讲，涉及用于保护(例如针对干运转状态)这种旋转式容积泵的技术。 _5] 2.相关领域的简要说明 许多不同类型或种类的泵以及外部保护装置(包括具有外部保护装置的旋转式容积泵)是本领域中已知的。通过举例的方式，下文示出了一些已知的外部保护装置的与其自身相关的缺点: 由名称为负载控制公司(Load Controls, Inc.)(马萨诸塞州斯特布里奇(Sturbridge, MA))的公司提供的一种已知装置PMP 25使用负载监测技术,该技术通过对电机电流安培读数和速度的观察以及然后将所得的功率读数与各种工作状态(例如，干运转、关闭阀门)相关联来提供泵保护。参见美国专利N0.5，930，092和N0.5，754，421，所述专利据此以引用方式全文并入。该已知装置的一个缺点在于，其仅适用于恒速应用，而不能根据各种系统失常状态区分控制差异。 由名称为ABB 工业公司(ABB Industry Oy)(芬兰赫尔辛基(Helsinki, Finland))的公司提供的另一种已知装置使用基于变频调速的技术，该技术具有一些参数，其使最大和最小转矩值被配置为防止负载驱动器(电机)在这些参数之外运转。该变频调速技术的一个缺点在于，其不提供用于根据系统失常来解释正常运行状态的逻辑，例如在由于增加的系统阻力造成的更高功率要求和由干运转导致的更高转矩状态之间作出区别。 其他已知装置由流速或压力开关或者液体存在/不存在检测器组成，以确认不期望的运行状态。然而，使用另外的过程流速或压力开关增加了驱动系统的成本和复杂性、可能的故障点以及不必要的成本。 A.Stavale 等人于 2006 年 11 月 17 日提交的名称为 “Pump Protect1n Withoutthe Use of Tradit1nal Sensors”(不使用传统传感器的泵保护)的美国专利申请N0.11/601，373列出了用于为离心泵提供泵保护的技术，该专利申请被公布为US2007/0212229A1并且以引用方式全文并入。离心泵具有与旋转式容积泵非常不同的工作原理。在离心泵中，功率按速度变化的三次方改变(图1)，并且转矩随速度变化的平方而改变。另外，在专利申请11/601，373中描述的用于离心泵的干运转保护的调整过程在阀门关闭状态下执行。用于旋转式容积泵的干运转保护的调整过程不能在阀门关闭状态下执行，因为如果在阀门关闭状态下运行而不加以干预，旋转式容积泵自身将快速毁坏。因此，专利申请N0.11/601，373中公开的技术不能应用于旋转式容积泵。 上述专利或出版物中没有一者提出或建议本文所述的技术以用于为旋转式容积泵提供泵保护，如下所述。
技术实现思路
本专利技术提供了用于保护旋转式容积泵，同时区分危险运行状态诸如干运转的新颖独特技术，所述干运转如果在没有干预的情况下保持运行，则其可导致灾难性损坏。旋转式容积泵的例子为内齿轮泵或外齿轮泵、凸轮泵、叶轮泵和螺杆泵。这些技术方法依赖于两种保护类型以增加稳固性和响应时间。提供稳固的泵保护解决方案同时避免有害故障可能是困难的。为了使用功率或转矩测量来检测干运转状态，则必须考虑以下所述:功率和转矩随比重、粘度、压差和速度变化而改变。速度是最容易应对的参数，因为其可直接测量。对于变温系统，功率和转矩比较必须全都在共同的比重和粘度下评估。因此，在作出任何评估之前，将功率和转矩读数按照比重和粘度变化的额定条件加以校正。这可以通过将比重和粘度对于温度的曲线输入控制器来实现。然后可使用简单的温度测量装置来校正功率读数。 对于恒温系统，不需要校正功率读数，并且保护方法不需要传统的传感器。 防止有害故障是另一个要解决的重要问题。这可能在功率读数的变化是由于改变着的系统状态例如排出压力增加或减小时发生。功率读数变化是正常系统变化，还是由于内部摩擦接触或干运转状态而增加或减小的功率吸收，必须在这二者之间作出区别。这部分地由基础的泵保护算法实现，其中使与变化着的状态相关联的速度改变能够用+/_变化重新稳定在恒定速度。一旦稳定，便对新的功率读数采样。 增强的泵保护算法可区别正常运行过程中的转矩波动特征波形和其中泵处于故障的条件期间的转矩波动特征波形。如果转矩波动超过预定设定值，则表明存在干运转故障。 增强的泵保护方法可避免难以检测干运转状态，而基础的泵保护算法则不能。这些条件发生在低运行速度(例如，从满负载电机速度下降至20:1调节比)下以及在低压差下运行的系统中。 这种新颖独特的泵保护的目的是在经校正的调整比大于调整比设定值时提供对干运转状态的更快和更稳固的响应。超过设定值值的调整比与更高的压差相关联。在这种情况下，对干运转状态的响应可比在增强的保护方法中更快地确认。这些算法的逻辑例如可嵌入变频调速器(VFD)或可编程逻辑控制器(PLC)中。 设各 根据一些实施例，本专利技术可采用包括信号处理器的设备的形式，所述处理器可被配置为 接收包含关于与旋转式容积泵的运行有关的功率、转矩和速度的信息的信号；以及 至少部分地根据实际校正调整比与经调整的比率设定值(调整比 SP)之间的关系来确定是否进入旋转式容积泵的增强泵保护模式。 根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为确定实际校正调整比是否小于或等于实际校正调整比设定值(调整比SP)，并且如果是这样，便进入增强泵保护模式，否则继续使用基础泵保护模式。 根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为在特定运行速度下至少部分地根据实际校正功率(PAcorr)除以调整校正功率(PTcorr)的比率来确定实际校正调整比。 根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为至少部分地根据在当前速度下的实际功率(PACT)、被泵送的流体的额定比重(SGRTD)、被泵送的流体的实际比重(SGACT)、被泵送的流体的额定粘度(VISCRTD)、被泵送的流体的实际粘度(VISCACT)之间的关系来确定实际校正功率(PAcorr)。例如，信号处理器可被配置为至少部分地根据以下等式来确定实际校正功率(PAcorr): PAcorr = PACTX (SGRTD/SGACT)/(VISCRTD/VISCACT)°.275。 根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为至少部分地根据在当前速度下的测量或内插调整值功率(PMEAS)、被泵送的流体的额定比重(SGRTD)、被泵送的流体的实际比重(SGACT)、被泵送的流体的额定粘度(VISCRTD)、被泵送的流体的实际粘度(VISCACT)之间的关系来确定调整校正功率(PTcorr)。例如，信号处理器可被配置为至少部分地根据以下等式来确定调整校正功率(PTcorr): PTcorr = PMEASX (SGRTD/SGACT) / (VISCRTD/VISCACT)0.275。 根据本专利技术的一些实施例，调整比设定值(调整比SP)可包括默认设定，例如包括针对包括齿轮泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：信号处理器，其被配置为接收包含关于与旋转式容积泵的运行有关的功率、转矩和速度的信息的信号；以及至少部分地根据实际校正调整比与调整比设定值(调整比SP)之间的关系来确定是否进入所述旋转式容积泵的增强泵保护模式。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.11 US 61/622,6841.一种设备，包括: 信号处理器，其被配置为 接收包含关于与旋转式容积泵的运行有关的功率、转矩和速度的信息的信号；以及 至少部分地根据实际校正调整比与调整比设定值(调整比SP)之间的关系来确定是否进入所述旋转式容积泵的增强泵保护模式。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号处理器被配置为确定所述实际校正调整比是否小于或等于所述实际校正调整比设定值(调整比SP)，并且如果是这样，便进入所述增强泵保护模式，否则继续使用基础泵保护模式。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号处理器被配置为在特定运行速度下至少部分地根据实际校正功率(PAcorr)除以调整校正功率(PTcorr)的比率来确定所述实际校正调整比。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地根据在所述当前速度下的实际功率(PACT)、被泵送的流体的额定比重(SGRTD)、被泵送的所述流体的实际比重(SGACT)、被泵送的流体的额定粘度(VISCRTD)、被泵送的所述流体的实际粘度(VISCACT)之间的关系来确定所述实际校正功率(PAcorr)。5.根据权利要求4所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地根据如下等式来确定所述实际校正功率(PAcorr):PAcorr = PACTX (SGRTD/SGACT)/(VISCRTD/VISCACT)a 275。6.根据权利要求3所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地根据在所述当前速度下的测量或内插调整值功率(PMEAS)、被泵送的所述流体的额定比重(SGRTD)、被泵送的所述流体的实际比重(SGACT)、被泵送的所述流体的额定粘度(VISCRTD)、被泵送的所述流体的实际粘度(VISCACT)之间的关系来确定所述调整校正功率(PTcorr)。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地根据如下等式来确定所述调整校正功率(PTcorr):PTcorr = PMEASX (SGRTD/SGACT)/(VISCRTD/VISCACT)a 275。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述调整比设定值(调整比SP)包括默认设定，包括针对包括齿轮泵、凸轮泵或叶轮泵的所述旋转式容积泵一个约2.0的默认设定，或者包括针对包括螺杆泵的所述旋转式容积泵的另一个约1.3的默认设定。9.根据权利要求1所述的设备，其中当处于齿轮、凸轮或叶轮旋转式容积泵的所述增强泵保护模式时，所述信号处理器还被配置为确定转矩波动比是否大于或等于转矩波动设定值；并且如果是这样，则所述信号处理器被配置为至少部分地根据正常运行状态期间的转矩波动显著地小于干运转状态下的转矩波动来表明存在干运转故障，否则在正常条件下运行所述泵。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述信号处理器还被配置为在采样周期期间将最高转矩值或最低转矩值与所述转矩波动设定值进行比较，包括其中采样周期取决于监测更新速率的情况。11.根据权利要求9所述的设备，其中所述信号处理器被配置为针对过程温度不恒定的系统中的比重和粘度变化而连续地补偿转矩测量。12.根据权利要求9所述的设备，其中所述转矩波动设定值具有默认设定，包括约1.10。13.根据权利要求9所述的设备，其中所述信号处理器被配置为当所述泵处于+/-—个恒定速度时执行每次评估，以便在增加/减小排出压力和失常状态之间作出区别。14.根据权利要求13所述的设备，其中所述信号处理器被配置为检测速度改变并重启保护模式算法。15.根据权利要求1所述的设备，其中当处于所述增强泵保护模式时，包括其中所述旋转式容积泵采用螺杆泵形式的情况，所述信号处理器被配置为: 确定经校正的高功率比和低功率比；以及 将所述经校正的高功率比和低功率比与高功率比设定值和低功率比设定值进行比较以确定是否存在干运转状态。16.根据权利要求15所述的设备，其中所述信号处理器被配置为确定是否PACT2CORR/PACTICORR> = HI P RAT1 SP 或者PACT2C0RR/PACTIC0RR< = LO P RAT1 SP ;并且 如果是这样，则表明存在干运转故障，否则在正常条件下运行所述泵，其中 PACT1C0RR是针对比重和粘度的校正功率读数，并且是初始采样周期内的模式值， PACT2C0RR是针对比重和粘度的连续更新校正功率读数，并且是所述初始采样周期之后的模式值， HI P RAT1 SP是默认高功率比设定值，包括约1.2的值，而 LO P RAT1是默认低功率比设定值，包括约0.8的值。17.根据权利要求15所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地根据如下等式来确定所述针对比重和粘度的校正功率读数:PACT ICORR = PACTX (SGRTD/SGACT) / (VISCRTD/VISCACT)a 275。18.根据权利要求15所述的设备，其中所述信号处理器被配置为在以下条件下更新PACT1C0RR的值:当在泵启动过程中以及经过预定运行时间之后发生+/_预定的rpm速度改变时。19.根据权利要求3所述的设备，其中当处于基础泵保护模式中时，所述信号处理器被配置为确定在所述当前运行速度下所述实际校正功率(PAcorr)是否小于或等于干运转因数(KDR)乘以所述调整校正功率(PTcorr)，其中所述干运转因数(KDR)具有默认设定，包括约0.9 ;并且 如果是这样，则所述信号处理器被配置为表明存在干运转故障，否则在正常条件下运行所述泵。20.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号处理器被配置为提供包含控制所述旋转式容积泵的运行的信息的控制信号，包括在干运转状态被确定时关停所述旋转式容积栗。21.—种方法,包括: 用信号处理器接收包含关于与泵的运行有关的功率、转矩和速度的信息的信号；以及 用所述信号处理器至少部分地根据实际校正调整比与调整比设定值(调整比SP)之间的关系来确定是否进入所述旋转式容积泵的增强泵保护模式。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述方法包括用所述信号处理器确定所述实际校正调整比是否小于或等于所述实际校正调整比设定值(调整比SP)，并且如果是这样，便进入所述增强泵保护模式，否则继续使用基础泵保护模式。23.根据权利要求21所述的方法，其中所述方法包括用所述信号处理器在特定运行速度下至少部分地根据实际校正功率(PAcorr)除以调整校正功...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·E·斯塔瓦莱，罗伯特·塞米代，
申请(专利权)人：ITT制造企业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US