[发明专利]泵-电机组件的故障保护

说明书

一种故障控制设备，该故障控制设备保护泵‑电机组件不受监测的故障影响。该泵‑电机组件包括机械地联接到泵的电机。该故障控制设备确定电机的速度。如果确定速度小于最小速度，则故障控制设备将生成故障信号以影响电机的工作。故障控制设备还可以基于由振动换能器感测到的振动来确定是否缺少提供给电机的功率的相位。故障控制设备还可以基于来自两个热电偶的信号来确定温度故障，包括确定输入流损失或输出流损失。

相关申请的交叉引用

该国际申请根据U.S.C.第35条第119(e)款要求于2018年2月5日提交的标题为VERTICAL BOOSTER PUMP AND SUBMERSIBLE MOTOR ASSEMBLY的序列号为62/626,555的美国临时专利申请、于2018年8月30日提交的标题为VERTICAL BOOSTER PUMP ANDSUBMERSIBLE MOTOR ASSEMBLY的序列号为62/725,217的美国临时专利申请以及于2018年8月31日提交的标题为FAULT PROTECTION FOR A PUMP-MOTOR ASSEMBLY的序列号为62/725,618的美国临时专利申请的权益；所述申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及电机和泵的故障保护，并且更具体地涉及用于保护泵-电机组件免受监测的故障影响的设备和方法。

背景技术

除其它原因外，泵系统已用于填充储罐、维持管道中的水压或将液体泵出深井。这样的系统包括泵-电机组件(PMA)，其中，电机驱动泵以将液体从一个容器转移到另一容器。电机控制器或电机驱动器通常控制电机的工作。增压泵是被配置成增加被泵送的液体(诸如，水)的压力的一种PMA。例如，高层建筑物可以在间隔开的位置使用增压泵，诸如，每隔几个楼层，以为建筑物的所有楼层提供足够的水压。因此，这些高层建筑增压泵安装在生活空间附近以及顶部间隙有限的区域。与传统露天式增压泵相关联的噪音可能会引起附近居民的投诉，而有限的顶部间隙可能会限制潜水式泵构造的选择。与露天式泵相比，在使用潜水式泵的情况下维护成本可能更高。

电机驱动器通常是被配置成将流体压力维持在期望设定点的变速驱动器。变速驱动器由本领域的技术人员安装，并且随着技术的发展，变速驱动器变得越来越可配置。诸如，冷却不足、流量阻塞、机械未对准等的各种故障都可能导致PMA发生故障。另外，变速驱动器可能被不正确地配置，因此会导致PMA在生成低流量的速度范围内运行，并且如果低流量不足以冷却或润滑电机或泵，则可能损坏电机或泵。

需要一种可靠且具有成本效益的方法来保护泵系统免受故障影响。

发明内容

本公开的实施方式提供了一种故障控制设备和方法，以通过监测来自与泵-电机组件相关联的各种换能器的信号来检测故障状况的存在来保护泵-电机组件免受故障影响。泵-电机组件包括联接到泵的电机，以及用于检测泵-电机组件的特性的换能器或传感器。特性可以包括温度、电流、振动和由感测到的参数得出的其它特性(诸如，频率)。如果检测到一个或更多个这种状况，则故障控制设备生成信号，以影响泵-电机组件的工作并向用户警告所检测到的故障状况。在一些实施方式中，故障控制设备安装在泵-电机组件上。在一些变型中，故障控制设备被电连接以将警报信号和停止/运行信号传送到电机驱动器。在其它变型中，故障控制设备被电连接以将警报信号传送到电机驱动器并将停止/运行信号传送到断路器以停止电机。故障控制设备也可以与PMA分开定位，同时电联接至安装在PMA上的换能器或传感器。

有利地，潜水式电机使得增压泵能够更安静地工作。此外，因为液体比空气更有效地传递热量，所以使用潜水式电机使得能够以足够及时的方式检测低流量状况或无流量状况，以防止损坏电机或泵。

在本发明的一个形式中，本公开提供了一种用于泵-电机组件的故障控制设备，该泵-电机组件包括机械地联接到泵的电机，该故障控制设备包括：电流互感器，该电流互感器被适配成感测流过为电机供电的电力线的电流；以及控制器，该控制器被构造成基于所感测的电流确定电机的速度，并且如果该速度小于大于零的最小速度，则生成故障信号。