[发明专利]提高由变频器驱动的泵的无传感流量估计精度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及由变频器驱动的泵，更具体地涉及提高由变频器驱动的泵的流量计算的精度。

背景技术

在许多过程中需要泵送流体。通常，控制泵操作的最高效的方式是使用以一定速度驱动泵的马达的变频器。尤其是在过程中的流体的流量发生改变的情况下，变频器的使用提供了泵送过程的最经济的控制方法。

泵操作点位置(流量Q_v、扬程H)可以通过利用变频器针对电动机的转矩和转速估计(分别为T_est和n_est)、由泵生产商给定的泵特性曲线以及相似定律进行估计。因此，不需要必须对泵流体的实际流动进行测量来获得关于操作点的信息。

图1示出了QH和QT曲线的示例以及被称为QT计算的方法。QT计算的原理在US 6,918,307 B2中详细呈现。泵生产商一般给出两种曲线：流量-扬程曲线以及流量-功率曲线。可以使用这些曲线来产生流量-转矩曲线，该流量-转矩曲线可以用于与变频器的转矩和转速估计一起来估计泵所产生的流量。

图1示出了使用泵特性曲线和变频器对转速和转矩的估计的操作点估计。当泵的轴(shaft)转矩T已知时，可以根据下曲线来确定由泵产生的流量Q。然后，可以使用该确定的流量从上曲线读出泵产生的扬程H。由于泵生产商通常仅给出泵的一种转速(通常为标称转速)处的特性曲线，所以这些曲线必须被转换到当前的转速，如图1的示例中所示。曲线的转换可以使用后面将要描述的相似定律来实现。

该估计方法的精度高度取决于泵的特性曲线的精度。这个因素限制了用于估计泵操作点位置的QT计算方法的适用性。

当前，QT计算仅基于生产商提供的特性曲线，如果该曲线完全无效，则会导致错误的结果。通常，泵所消耗的转矩与生产商的QT曲线相比较具有静态或线性偏差(偏置)。例如，这种偏差可以由以下原因引起：泵的装配不当、泵的制造公差、泵送的液体、归因于泵磨损的效率降低以及特性曲线测量的不精确。

文献US 2007/0212210 A1公开了一种提高QT计算的精度的方法。在该方法中，泵针对关闭的排出阀以几种转速进行操作来确定QT曲线的不精确。然而，当泵针对关闭的排出阀而被驱动时，其不产生流量。作为替代，泵处于泵不能正常操作的有害操作点。因此，由于一般在过程中泵被驱动以产生流量，所以这种关闭阀的测试会需要中断过程。这意味着现有技术的方法是基于泵的有害和非典型操作点的使用的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种方法以克服在提高泵的操作点的估计精度中的上述缺点。本发明的目的通过一种特征在于独立权利要求中陈述的内容的方法来实现。本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。

本发明基于如下构思：在泵的正常操作期间使用临时流量测量装置来测量泵产生的流量。测量的流量可以和与从变频器获得的估计一起用于校正QT曲线。

本发明的方法的优点在于可以显著改进泵的操作点的估计。该方法不需要泵在特定操作点进行操作，例如针对关闭的排出阀进行操作。另外，容易实现校正，并且可以使该校正成为过程的正常检查例程的一部分。

附图说明

下面，将参照附图并通过优选的实施例来更加详细地描述本发明，其中：

图1示出了泵的特性曲线的示例；

图2示出了泵的公布特性曲线和测量特性曲线；

图3示出了作为泵流量的函数的轴转矩的公布值、测量值和估计值；

图4示出了估计流量和测量流量；

图5示出了关于图4中所示的流量的估计误差；

图6示出了在泵的最佳效率点附近的估计流量和测量流量；

图7示出了关于图6中所示的流量的估计误差；

图8示出了在以70％的相对流量驱动泵的情况下的估计流量和测量流量；

图9示出了关于图8中所示的流量的估计误差；以及

图10示出了关于本发明的流程图。

具体实施方式

如已提到的，图1公开了泵的特性曲线。这些曲线或构造这些曲线所需的信息通常由泵生产商提供。控制泵的变频器提供泵的转速估计以及由马达提供给泵的轴的转矩的估计。下面，参照图10的流程图描述本发明。

在本发明的方法中，测量泵送流体的流量。该测量优选地使用非介入式测量装置执行。这种类型的装置可以用于在管外测量管中的流量而不干扰过程本身。测量装置可以是例如便携式超声波流量计。