Способ для определения давления насоса с электродвигателем

Авторы патента:

G01L9/00 - Измерение постоянного или медленно меняющегося давления газообразных и жидких веществ или сыпучих материалов с помощью электрических или магнитных элементов, чувствительных к механическому давлению; передача и индикация перемещений элементов, чувствительных к механическому воздействию, используемых для измерения давления с помощью электрических или магнитных средств (измерение разности двух или более величин давления G01L 13/00; одновременное измерение двух и более величин давления G01L 15/00; вакуумметры G01L 21/00)

F04B49/06 - электрическое управление или регулирование (регулирование с помощью поплавков, действующих на электрические коммутационные механизмы F04B 49/04)

Владельцы патента RU 2623195:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения выходных характеристик электродвигателя. При реализации способа измеряют давление на подающем трубопроводе, измеряют мгновенные величины токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразуют трехфазные значения токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определяют оцененные составляющие тока статора. Затем вычисляют разницу между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора, определяют оцененные значения составляющих потокосцеплений ротора. По оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора определяют электромагнитный момент асинхронного двигателя. С помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разницы между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора определяют момент нагрузки центробежного насоса. С помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса определяют текущую угловую скорость вращения рабочего колеса центробежного насоса. Определяют гидравлическую мощность насоса. По значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки. По значениям действительного расхода насосной установки и давлению на подающем трубопроводе определяют развиваемое насосной установкой давление. Технический результат заключается в повышении точности определения давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения выходных характеристик электродвигателя.

Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются система и способ для определения давления насоса на основе тока двигателя (патент US 8441222 от 15.07.2009 «System and method for determining pump pressure based on motor current»), содержащая жидкостный насос, приводной электродвигатель. Сущность изобретения: ток двигателя измеряется при заранее определенных давлениях насоса и скорости потока для создания калибровочных таблиц, соответствующих току двигателя насоса. После калибровки система определяет давление насоса на основе тока двигателя, обратившись к таблицам калибровки.

Недостатком прототипа является невысокая точность определения давления, связанная с дрейфом параметров подводящего трубопровода, а также большим количеством необходимых предварительных измерений для создания калибровочных таблиц.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения давления жидкости насосной установки с центробежными насосами и асинхронными двигателями.

Данный технический результат достигается тем, что измеряют давление на подающем трубопроводе, измеряют мгновенные величины токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразуют трехфазные значения токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определяют оцененные составляющие тока статора, вычисляют разницу между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора, определяют оцененные значения составляющих потокосцеплений ротора, по оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора определяют электромагнитный момент асинхронного двигателя, с помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разниц между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора определяют момент нагрузки центробежного насоса, с помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса определяют текущую угловую скорость вращения рабочего колеса центробежного насоса. Определяют гидравлическую мощность насоса. По значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки. По значениям действительного расхода насосной установки и давлению на подающем трубопроводе определяют развиваемое насосной установкой давление.

Сущность технического решения поясняется формулами (1-11).

Двухфазные значения токов и напряжений определяются по формулам преобразования [Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений. - 2-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007 г. - 272 с.] (1-2):

где u^[i]_Sa(β) - составляющая напряжения статора асинхронного двигателя (измеренное значение), В,

i^[i]_Sa(β) - составляющая тока статора асинхронного двигателя (измеренное значение), А.

Оцениваемые значения тока статора определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат для статорной обмотки, при этом уравнение по второму закону Кирхгоффа дополняется усиленными разницами между измеренными и оцененными токами статора:

Оцениваемые значения тока статора одной составляющей определяются по формуле (3) в операторном виде:

- составляющая потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененное значение), Вб,

k_LIs - коэффициент усиления невязок тока,

k_R - безразмерный параметр двигателя,

R_S - сопротивление статора, Ом,

T_S - постоянная времени статора двигателя, с.

Оцениваемые значения невязок (разниц между реальным и оцененным значениями) тока статора одной составляющей определяются по формуле (4):

Оцениваемые значения потокосцепления ротора одной составляющей определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат по формуле в операторном виде (5):

где- угловая скорость ротора (оцененное значение), рад/с,

R_R - сопротивление ротора, Ом,

T_R - постоянная времени ротора двигателя, с.

Оцениваемые значения электромагнитного момента определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат по формуле (6):

где р_p - число пар полюсов.

Оцениваемые значения момента нагрузки насоса определяются по формуле (7) через потокосцепления ротора двигателя и «невязки» проекций токов статора:

где К_Tmp - коэффициент усиления момента.

Оцениваемые значения угловой скорости ротора определяются по формуле (8) в операторном виде:

где J - момент инерции механизма, кг⋅м².

Гидравлическая мощность насоса определяется по формуле (9) как произведение скорости вращения вала насоса на момент сопротивления насоса:

где Т₀ - момент трения, Н⋅м.

Одновременно гидравлическая мощность насосаопределяется как произведение давления нагнетаемого насосом Р_CP, и подачей насоса.

Давление насоса (10) определяется через параметры напорной характеристики насоса, плотность жидкости и угловую скорость вала насоса, и относительный расход насоса:

Расход жидкости насоса определяется по формуле (11)

где ρ_r - плотность жидкости, кг/м³,

ω_пот - номинальная угловая скорость насоса, рад/с,

С₀, С₁ - параметры напорной характеристики насоса,

- относительный расход насоса, м³/с.

Давление жидкости насосной установки определяется как сумма давления развиваемого насосом и давления в питающем трубопроводе (12):

где Р^[i]_OutT - давление на выходе насосной установки,

- давление, развиваемое насосом,

Р_InT - давление в питающем трубопроводе.

Проведенные расчеты показывают, что для насоса К8-18 с асинхронным двигателем АД80М2 погрешность определения давления уменьшилась на 5-6%.

Таким образом, заявленный способ позволяет повысить точность определения давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом.

Способ для определения давления насоса на основе тока двигателя, отличающийся тем, что проводят измерение мгновенных величин токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразование трехфазных значений токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определение оцененных составляющих тока статора, вычисление разницы между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора, вычисление оцененных значений составляющих потокосцеплений ротора, вычисление электромагнитного момента асинхронного двигателя по оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора, вычисление момента нагрузки центробежного насоса с помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разниц между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора, вычисление текущей угловой скорости вращения рабочего колеса центробежного насоса с помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса, вычисление гидравлической мощности насоса, вычисление действительного расхода насосной установки, по значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки, а по значениям действительного расхода насосной установки и давлению на подающем трубопроводе определяют развиваемое насосной установкой давление.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения величин давления (в том числе высоких и сверхвысоких) и интервалов давлений в камерах синтеза материалов, а также при проведении исследований конденсированных фаз в условиях высоких давлений.

Датчик перепада давления с защитой от высокого перегрузочного давления (варианты) // 2610818

Группа изобретений относится к измерительной технике и может использоваться для измерения перепада давления в условиях работы с возможным воздействием большого перегрузочного давления до 1000 бар.

Устройство для измерения давления и температуры // 2603446

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения давления, температуры и теплового потока с компенсацией влияния температуры на результаты измерения давления.

Способ изготовления высокостабильного тензорезисторного датчика давления на основе тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы // 2601204

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к тензорезисторным датчикам давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем (НиМЭМС) с мостовой измерительной цепью, предназначенных для использования в системах управления, контроля и диагностики объектов длительного функционирования.

Способ изготовления тензорезисторного датчика давления с высокой временной и температурной стабильностью на основе тонкопленочной нано- и микроэлектромеханической системы // 2594677

Устройство для измерения давления // 2586388

Изобретение относится к измерительной технике. Устройство для измерения давления содержит СВЧ чувствительный элемент в виде металлической полости, часть стенки которой выполнена упругой, соединенный с помощью элемента возбуждения и элемента съема электромагнитных колебаний с электронным блоком, металлическая полость выполнена в виде волновода с упругой одной торцевой стенкой, при этом электронный блок содержит генератор электромагнитных колебаний фиксированной частоты и подключенный к индикатору детектор, подсоединенные с помощью, соответственно, элемента возбуждения и элемента съема электромагнитных колебаний к волноводу у его другой торцевой стенки, а волновод выполнен в виде предельного волновода, для которого частота возбуждаемых в нем электромагнитных волн выбрана ниже минимальной частоты возбуждения в волноводе распространяющихся электромагнитных волн.

Устройство и способ для измерения быстропеременного давления // 2572069

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к средствам и методам для измерения давления. В устройстве используются пленочные емкостные датчики, позволяющие измерять пульсации давления, возникающие от нагрузки вибрации, также устройство содержит державку, демпфер, снижающий нагрузки от вибраций, который размещен на наружной поверхности объекта измерений, а пленочные датчики размещены снаружи и внутри объекта на разных участках.

Узел кварцевого измерительного преобразователя давления и температуры с динамической коррекцией // 2572053

Изобретение относится, в общем, к устройству измерения давления и, в частности, к узлу кварцевого измерительного преобразователя давления и температуры, характеризующегося улучшенной коррекцией ошибок при воздействии градиентов давления и температуры.

Устройство измерения динамического давления // 2568948

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам измерения давления, и может быть использовано при измерении динамического давления совместно с пьезоэлектрическими датчиками динамического давления.

Способ определения механических параметров материальной среды в условиях фиксированного внешнего воздействия // 2566408

Изобретение относится к области «физика материального взаимодействия». Способ определения механических параметров нарушенной материальной среды в условиях фиксированного внешнего воздействия заключается в том, что фиксируют определяющий для исследуемой среды физический параметр внешнего воздействия - температуру Т(°С), плотность ρ (кг/см3), ускорение гравитационного притяжения (g, м/с2) и движения материального тела (α, м/с2), световое излучение, радиоактивность, электрическое и магнитное воздействие, устанавливают требуемый механический параметр материальной среды с учетом влияния физических определяющих параметров внешнего воздействия, определяют угол внутреннего трения и удельное сцепление cстр (кГ/см2) структурированной (природной) среды.

Способ определения неуравновешенности станка-качалки скважинной штанговой насосной установки // 2621435

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к системам диагностики скважинных штанговых насосных установок. Сущность изобретения состоит в том, что сравнивают эталонное значение среднеквадратического отклонения полной мощности и значение среднеквадратического отклонения полной мощности, определенное из произведения действующих значений тока и напряжения, вычисленных с учетом условия минимального или максимального смещения штока от точки подвеса и условия не равенства нулю производной значения давления, вычисленных по значениям перемещения штока и давления.

Способ эксплуатации питающего насоса, который работает в пульсирующем режиме // 2612523

Изобретение относится к способу эксплуатации питающего насоса (1), который работает в пульсирующем режиме, в подающем устройстве (2) для подачи жидкого рабочего вещества (3) для автомобиля (4) в направлении (5) подачи.

Способ управления штанговым скважинным насосом // 2610857

Изобретение относится к способам управления штанговым скважинным насосом, включающим контроль заполнения скважины по объему всасываемой насосом жидкости, которые основаны на измерении электрических параметров приводного асинхронного электродвигателя.

Насос для стерилизационного устройства // 2589259

Группа изобретений относится к стерилизации эндоскопа. Предложен перистальтический насос для использования в стерилизационной камере, содержащий гибкий насосный шланг с электропроводящей соединительной частью на каждом конце, находящейся в контакте с текучей средой в насосном шланге, приводимое в действие двигателем проталкивающее устройство, расположенное относительно насосного шланга таким образом, что, если проталкивающее устройство приведено в действие, оно прерывистым образом нажимает на насосный шланг, чтобы сблизить внутренние стенки насосного шланга друг с другом, первый электрод, контактирующий с проводящей соединительной частью в выходном конце насосного шланга, второй электрод, контактирующий с проводящей соединительной частью во входном конце насосного шланга, средство для подачи напряжения на электроды и средство для измерения электрического параметра между проводящими соединительными частями.

Плунжерный водяной насос и его гидравлическая управляющая система // 2579540

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в плунжерном водяном насосе и его гидравлической управляющей системе. Насос содержит две плунжерные группы (1, 2), каждая из которых содержит водяной цилиндр (11, 12) и масляный цилиндр (12, 22).

Способ регулировки насоса системы scr // 2560970

Группа изобретений относится к способу регулировки насоса системы селективной каталитической реакции (SCR) и к системе, позволяющей применять такой способ. В способе регулирования приводимого в действие электродвигателем насоса системы SCR на насос, создающий давление, действует гидравлический момент, связанный с этим давлением, и момент сопротивления.

Дозирующее устройство с питанием от батареек // 2557829

Изобретение относится к дозирующему устройству (100) для выдачи заданного объема жидкости, содержащему электромагнит (111) и выполненному с возможностью поддержания насоса (112) с намагничиваемым насосным элементом (110), перемещаемым под воздействием электромагнита, когда насос поддерживается в дозирующем устройстве.

Способ, устройство и средство привода возвратно-поступательного линейного насоса двустороннего действия // 2554703

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для перекачивания жидких и тестообразных продуктов. Способ управления средством привода, механически соединенным с возвратно-поступательным линейным насосом двустороннего действия, заключается в том, что осуществляют регулирование частоты вращения на стадии, на которой поршень движется только в одном направлении вверх (109) или вниз (102), и осуществляют регулирование крутящего момента сразу после изменения (107, 114) направления хода на обратное.

Устройство управления частотно-регулируемым электроприводом магистральных насосов // 2551116

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования частоты вращения электродвигателей насосов, работающих на длинные трубопроводы, например магистральных насосов нефтепроводов.

Способ, устройство и набор данных (варианты) для управления компрессорной установкой // 2539232

Изобретение относится к способу управления компрессорной установкой, к устройству управления, а также набору данных для управления компрессорной установкой. В способе управления компрессорной установкой (1), которая включает в себя несколько компрессоров (2), при этом посредством установки (1) в системе сжатой текучей среды должно поддерживаться предварительно определенное избыточное давление, при этом через фиксированные или переменные интервалы времени принимают решения о действиях по переключению для адаптации системы к фактическим условиям.

Способ плавного пуска и останова электродвигателя насоса // 2624305

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для плавного пуска и останова привода насоса. В регуляторе плавного пуска, содержащем последовательную цепь из симистора и нагрузки, подключенную к выводам, формирователь сигнала плавного запуска и останова, состоящего из RC-цепочки, компаратора с усилителем, источника напряжения с формой однополярных импульсов, сформированных из сетевого напряжения синусоидальной формы выпрямительным мостом, и гальваническую развязку на оптосимисторе, согласно изобретению RC-цепочку выполняют с постоянной времени 3,2 с, а сигнал от сетевого напряжения формируют с задержкой включения на 7,2 мс от двухполупериодного выпрямителя обратной полярности с каждого последующего участка характеристики напряжения, совпадающего по абсолютной величине с напряжением заряда и разряда RC-цепочки. Изобретение направлено на повышение долговечности работы насоса за счет уменьшения пускового тока и механических нагрузок до номинальных значений, снижение затрат на создание водопроводной системы, а также повышение ее долговечности за счет исключения гидроудара. 1 ил.