Адаптивное бессенсорное управление насосом с устройством самокалибровки для жидкостной насосной системы

Изобретение относится к технологии управления работой насоса и касается способа и устройства для управления насосом и/или для его текущего контроля, в частности для систем нагрева или охлаждения воды для бытовых и промышленных применений. Устройство содержит процессор или модуль обработки сигналов, сконфигурированный для приема сигнализации, содержащей информацию о кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы, основанной, по меньшей мере частично, на мгновенном давлении насоса и расходе с использованием адаптивного фильтра скользящего среднего, а также характеристиках эквивалентной жидкостной системы, связанных с мгновенным давлением насоса и расходом для соответствующих мощности и частоты вращения двигателя, реконструированных и повторно преобразованных с использованием дискретного численного метода и определения адаптивной контрольной точки давления на основе, по меньшей мере частично, принимаемой сигнализации. Экономится энергия для работы насоса и уменьшается стоимость технического обслуживания. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Ссылка на родственную заявку

Данная заявка испрашивает приоритет предварительной заявки США №61/858237 (документ поверенного №911-019.012-1//F-B&G-X0010US), зарегистрированной 25 июля 2013 г. под названием "Sensorless adaptive pump control with self-calibration apparatus for hydronic pumping system", которая полностью включена в описание путем ссылки на соответствующий источник.

Данная заявка также относится к семейству технологий, разработанных одним или несколькими изобретателями и раскрытых в следующих заявках:

1) заявке США с порядковым номером 12/982286 (документ поверенного №911-019.001-1//F-B&G-1001), зарегистрированной 30 декабря 2010 г. под названием "Method and apparatus for pump control using varying equivalent system characteristic curve, aka an adaptive control curve", которая опубликована как патент США №8700221 15 апреля 2014 г.;

2) заявке США с порядковым номером 13/717086 (документ поверенного №911-019.004-2//F-B&G-X0001), зарегистрированной 17 декабря 2012 г. под названием "Dynamic linear control methods and apparatus for variable speed pump control", которая испрашивает приоритет предварительной заявки США №61/576737, зарегистрированный 16 декабря 2011 г., в настоящее время отозванной;

3) заявке США с порядковым номером 14/091795 (документ поверенного №911-019.009-2//F-B&G-X0005), зарегистрированной 27 ноября 2013 г. под названием "3D sensorless conversion method and apparatus", которая испрашивает приоритет предварительной заявки США №61/771375, зарегистрированной 1 марта 2013 г., в настоящее время отозванной;

4) заявке США с порядковым номером 14/187817 (документ поверенного № 911-019.010-2//F-B&G-X0008), зарегистрированной 24 февраля 2014 г. под названием "A Mixed Theoretical And Discrete Sensorless Converter For Pump Differential Pressure And Flow Monitoring", которая испрашивает приоритет предварительной заявки США №61/803258, зарегистрированной 19 марта 2013, в настоящее время отозванной;

5) предварительной заявке США с порядковым номером 61/976749 (документ поверенного №911-019.014-1//F-B&G-X0012), зарегистрированной 8 апреля 2014 г. под названием "A Best-fit and Affinity. Sensorless Converter for Pump Differential Pressure and Flow Monitoring" и

6) предварительной заявке США с порядковым номером 62/007474 (документ поверенного №911-019.015-1//F-B&G-X0013), зарегистрированной 4 июня 2014 г. под названием "System and Flow Adaptive Pumping Control Apparatus - A Minimum Pumping Energy Operation Control System vs. Sensorless Application",

которые все переуступлены правопреемнику данной заявки на патент, и все полностью включены в описание путем ссылок на соответствующие источники.

Данное изобретение основывается на семействе технологий, раскрытых в вышеупомянутых родственных заявках.

Обзор известных технических решений

1. Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к технологии управления работой насоса и, более конкретно, данное изобретение касается способа и устройства для управления насосом и/или для его текущего контроля, например, для систем нагрева или охлаждения воды для бытовых и промышленных применений.

2. Краткое описание предшествующего уровня техники

Введение

В качестве примера на фиг. 1А показана система жидкостного нагрева и охлаждения с вторичным управлением насосом с переменной частотой вращения, которая известна в данной области техники, и на фиг. 1В показана насосная система повышения давления воды, которая также известна в данной области техники. В последнее время стали очень актуальны проблемы энергосбережения и защиты окружающей среды в таких насосных системах. Все большее внимание уделяется применениям управления жидкостными насосами, включая средства управления насосами для бытовых и промышленных систем перекачки или оборотных систем для нагрева или и охлаждения воды, насосных систем повышения давления воды и т.д., подобных показанным на фиг. 1А и 1В, с их характеристиками, которые могут быть динамическими и неизвестными по своей природе. Чтобы уменьшить потребление энергии и эксплуатационные расходы, были предложены некоторые известные методы адаптивного управления.

В предыдущих работах изобретателями для жидкостной насосной системы с расходом, регулируемым регулирующими клапанами, например, подобной показанной на фиг. 1, было разработано адаптивное управление насосом, основанное на подходе с использованием кривой адаптивного линейного управления вместе с кривой характеристик эквивалентной системы. Например, см. раскрытое в патенте США №8700221 (документ поверенного №911-019.001-1//F-B&G-1001); а также в вышеупомянутой заявке с порядковым номером 13/717086 (F-B&G-X0001//911-19.4). Основываясь на этом, адаптивная контрольная точка давления может быть получена, когда есть расход, представленный в системе, и скорость работы насоса может регулироваться соответственно пропорционально-интегрально-дифференциальным (Proportional/Integral/Derivative, PID)-контроллером, например, чтобы давление в системе стало повторно сбалансированным в адаптивной контрольной точке давления или в новой точке равновесия давления на кривой адаптивного управления у пересечения с кривой характеристик эквивалентной системы. В соответствии с этим подходом, чтобы получать характеристики эквивалентной системы, могут быть необходимы расходомер и датчик давления.

Чтобы получать расход и давление в системе, связанные с любой неизвестной жидкостной насосной системой, были разработаны некоторые преобразователи без датчиков. Например, см. раскрытое в вышеупомянутой заявке США №14/091795 (F-B&G-X0005//911-19.9-2); в заявке США №14/187817 (документ поверенного №911-019.010-2//F-B&G-X0008); а также в предварительной заявке США с порядковым номером 61/976749 (документ поверенного №911-019.014-1//F-B&G-X0012). На основе бессенсорного подхода давление и расход в системе могут быть определены с высокой точностью непосредственно из любой пары сигналов, считываемых с двигателя, таких как частота вращения, ток, крутящий момент, мощность и т.д.

Сущность изобретения

Данная заявка предлагает технологию, которая основана на вышеупомянутом семействе технологий и является их дальнейшим развитием.

Вкратце, согласно данному изобретению предлагается технология или средство адаптивного управления перекачкой жидкости без датчиков, которые объединяют адаптивное управление насосом с технологией или средством преобразователя без датчиков для реализации адаптивного управления насосом для динамической жидкостной системы без потребности в расходомере и датчике давления. На основании этого предлагается также схема самокалибровки, чтобы автоматически перекалибровывать систему адаптивного управления перекачкой без датчиков. Адаптивное бессенсорное управление насосом с конфигурацией самокалибровки может использоваться для динамической жидкостной системы, чтобы экономить энергию для работы насоса и уменьшать стоимость технического обслуживания.

Частные формы осуществления изобретения

Согласно некоторым формам осуществления данное изобретение может содержать или представлять собой устройство, имеющее процессор или модуль обработки сигналов, сконфигурированный, по меньшей мере, для:

приема сигнализации, содержащей информацию о кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы, основанной, по меньшей мере частично, на мгновенном давлении насоса и расходе с использованием адаптивного фильтра скользящего среднего, и характеристиках эквивалентной жидкостной системы, связанных с мгновенным давлением насоса и расходом для соответствующих мощности и частоты вращения двигателя, реконструированных и преобразованных с использованием дискретного численного метода; и

определения адаптивной контрольной точки давления на основе, по меньшей мере частично, принимаемой сигнализации.

Формы осуществления данного изобретения также могут включать одну или несколько из следующих особенностей:

Процессор или модуль обработки сигналов может быть сконфигурирован так, чтобы обеспечивать соответствующую сигнализацию, содержащую информацию об определяемой адаптивной контрольной точке давления, включающей расход и давление перекачивания системы.

Соответствующая сигнализация может содержать информацию, используемую для управления насосной жидкостной системой, включая ту, где устройство включает или представляет собой насосную жидкостную систему.

Процессор или модуль обработки сигналов может быть сконфигурирован для: приема связанной сигнализации, содержащей информацию о мгновенном давлении и расходе жидкости, которая перекачивается в насосной системе; и определения кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы на основе, по меньшей мере частично, принимаемой связанной сигнализации. Связанная сигнализация может приниматься от соответствующих датчиков, сконфигурированных для измерения мгновенного давления и расхода жидкости, которая перекачивается в насосной системе. В качестве примера, определяемая кривая адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривая переменной характеристики эквивалентной системы могут сохраняться, например, в подходящем запоминающем устройстве или модулях запоминающих устройств, процессором или модулем обработки сигналов для последующей обработки сигналов.

Процессор или модуль обработки сигналов может быть сконфигурирован для: приема связанной сигнализации, содержащей информацию о точке равновесия перепада давления на насосе и давления в системе, определяемого в жидкостной области с использованием уравнений характеристики насоса и системы, чтобы получить давление и расход в системе при некоторой конкретной нагрузке и времени в жидкостной насосной системе; и определения характеристик эквивалентной жидкостной системы, связанных с давлением насоса и расходом для их соответствующих мощности и частоты вращения двигателя, реконструированных и преобразованных с использованием дискретного численного метода.

В качестве примера процессор или модуль обработки сигналов может содержать или представлять собой по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одно запоминающее устройство, содержащее код компьютерной программы, и при этом по меньшей мере одно запоминающее устройство и код компьютерной программы могут быть сконфигурированы так, чтобы с помощью по меньшей мере одного процессора, заставлять процессор или модуль обработки сигналов по меньшей мере принимать сигнализацию (или, например, связанную сигнализацию) и определять адаптивную контрольную точку давления. Процессор или модуль обработки сигналов может быть сконфигурирован для соответствующего кода компьютерной программы, чтобы осуществлять соответствующие алгоритмы обработки сигналов и/или функции, соответствующие сформулированным здесь.

Устройство может содержать или представлять собой регулятор или контроллер насоса, содержащий PID-регулятор, имеющий процессор сигналов или модуль процессора сигналов, например, обеспечивающий контроль перепада давления на насосе и расхода.

Согласно некоторым формам осуществления данное изобретение может представлять собой способ, включающий шаги для: приема в процессор или модуль обработки сигналов сигнализации, содержащей информацию о кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы, основанной, по меньшей мере частично, на мгновенном давления насоса и расходе с использованием адаптивного фильтра скользящего среднего, и характеристиках эквивалентной жидкостной системы, связанных с мгновенным давлением насоса и расходом для их соответствующих мощности и частоты вращения двигателя, реконструированных и преобразованных с использованием дискретного численного метода; и определения в процессоре или модуле обработки сигналов адаптивной контрольной точки давления на основе, по меньшей мере частично, принимаемой сигнализации.

Способ может включать предоставление процессором или модулем обработки сигналов соответствующей сигнализации, содержащей информацию об определяемой адаптивной контрольной точке давления, включая ту, где соответствующая сигнализация содержит информацию, используемую для управления насосной жидкостной системой.

Данное изобретение может также представлять собой, например, программное изделие для компьютера, имеющего машиночитаемый носитель с компьютерным выполнимым кодом, помещенным на нем, чтобы осуществлять способ, например, когда он выполняется на устройстве обработки сигнализации, которое формирует часть такого контроллера насоса. В качестве примера, программное изделие для компьютера может, например, принимать форму компакт-диска, гибкого диска, флэш-накопителя, флэш-карты, а также других типов или видов запоминающих устройств, которые могут хранить такой выполнимый компьютером код на таком машиночитаемом носителе, известным в настоящее время или разработанным в будущем.

Краткое описание чертежей

Чертежи содержат следующие фигуры, которые не обязательно начерчены в масштабе:

Фиг. 1 содержит фиг. 1А и 1В, где фиг. 1А представляет схему системы управления насосом с динамической жидкостной распределительной системой, которая известна в области техники; и где фиг. 1В представляет схему насосной системы повышения давления воды, которая известна в области техники.

Фиг. 2 представляет график зависимости расхода Q (галлонов в минуту) от напора или давления Р (футов или фунтов на квадратный дюйм), показывающий адаптивную контрольную точку давления Р*, рассчитанную относительно требуемого расхода Q* на основе кривой адаптивного линейного управления, а также кривых системы.

Фиг. 3 представляет график зависимости расхода Q (галлонов в минуту) от напора или давления Р (футов или фунтов на квадратный дюйм), показывающий кривые характеристик насоса, системы и мощности и точку равновесия давления установившегося режима.

Фиг. 4 представляет график трехмерной дискретной функции распределения мощности двигателя (лошадиных сил) относительно частоты вращения двигателя (Гц) и характеристик эквивалентной системы (Cv), соответственно.

Фиг. 5 представляет блок-схему устройства, например, имеющего процессор или модуль обработки сигналов, сконфигурированный для осуществления функций обработки сигналов согласно некоторым формам осуществления данного изобретения.

Подробное описание изобретения

Данное изобретение предлагает интегрированную технологию или средство управления насосом, которые используют адаптивное управление насосом с преобразователем без датчиков, чтобы создавать систему адаптивного управления перекачкой без датчиков, технологию или средство для жидкостной насосной системы без потребности в расходомере и датчике давления. Затем схема с самокалибровкой для адаптивной насосной системы управления без датчиков также может предлагаться, чтобы сделать систему управления автоматически перекалибруемой, если есть необходимость. Технология или средство адаптивного управления насосом без датчиков с самокалибровкой могут поэтому быть получены для любой неизвестной жидкостной насосной системы, чтобы экономить энергию для работы насоса и уменьшить стоимость технического обслуживания.

Адаптивное бессенсорное управление насосом

В качестве примера, на фиг. 1А и 2 схематично показана система адаптивного линейного управления перекачкой для неизвестной жидкостной насосной системы с расходом, регулируемым регулирующими клапанами. При управлении адаптивная контрольная точка давления Р* относительно расхода системы Q*, требуемого регулирующими клапанами системы, рассчитывается в частности на основе кривой адаптивного линейного управления и кривой системы, в соответствии с изложенным и раскрытым в патенте США №8700221 (документ поверенного №911-019.001-1//F-B&G-1001); а также в вышеупомянутой заявке США с порядковым номером 13/717086 (F-B&G-X0001//911-19.4), следующим образом:

где требуемый расход Q*(t) может быть записан как

где r=b00 - отношение смещения давления b0 и контрольной точки постоянного давления P0, Cν(t) - мгновенная кривая системы, - адаптивный максимальный расход, и - соответствующая максимальная кривая для системы. Предпочтительно, или могут быть получены с использованием детектора перемещающегося пика. является кривой адаптивного управления, получаемой фильтром скользящего среднего, применяемого по уравнению движения потока .

Альтернативный подход к адаптивной контрольной точке давления Р* также может быть получен непосредственно из кривой линейного управления вместе с требуемым расходом в уравнении (2) как

где α - параметр установки кривой управления, определяемый как кривая линейного управления с α=1 и кривая квадратичного управления с α=2, соответственно.

Уравнения (1) или (3) могут использоваться для вычисления адаптивной контрольной точки давления Р* всякий раз, когда может быть расход, представляемый в системе, и если расход в системе регулируется регулирующими клапанами. Давление в системе тогда может быть повторно сбалансировано в случае PID-регулирования у адаптивной контрольной точки давления, которая, как понятно, является точкой пересечения или равновесия давления кривой адаптивного линейного или квадратичного управления и кривой системы.

Для расхода, регулируемого циркуляционными насосами, при котором характеристики системы могут быть постоянными, однако, уравнение (3) может использоваться непосредственно до той поры, пока требуемый расход обеспечивается в соответствии с раскрытым в вышеупомянутой заявке с порядковым номером 13/717086 (F-B&G-X0001//911-19.4), а также в предварительной заявке США с порядковым номером 62/007474 (документ поверенного №911-019.015-1//F-B&G-X0013).

Чтобы вычислить адаптивную контрольную точку давления, используя уравнения (1) или (3), мгновенная кривая системы Cν(t), возможно, должна быть получена сначала с использованием уравнения движения потока. Для этого давление и расход системы в любое данное время, возможно, должны быть известны, что может быть реализовано с использованием расходомера, а также датчика давления, соответственно. В некоторых жидкостных системах, однако, расход системы может не всегда быть доступным из-за отсутствия расходомера, датчика давления или их обоих. Для этого технология или средство без датчиков, разработанные в вышеупомянутых заявке США с порядковым номером 14/091795 (документ поверенного №911-019.009-2//F-B&G-X0005) и/или в предварительной заявке США с порядковым номером 61/976749 (документ поверенного №911-019.014-1//F-B&G-X0012), могут оптимально использоваться и приниматься здесь, чтобы оценивать расход и давление в системе на основе переменных режима двигателя, таких как скорость, крутящий момент, мощность или режимы по току.

С этим контекстом в данной заявке адаптивное линейное управление насосом объединяется вместе с технологией или средством без датчиков, чтобы обеспечивать альтернативный способ для адаптивного управления перекачкой без потребности в расходомере и/или датчике давления. Например, фиг. 3 поясняет соотношение жидкостных характеристик насоса и системы относительно частоты вращения двигателя и мощности для технологии или средства без датчиков, где кривая перепада давления на насосе при данной частоте вращения и мощности сбалансирована с характеристиками системы в точке равновесия. Чтобы вычислить адаптивную контрольную точку давления, используя уравнения (1) вместе с (2), мгновенная кривая системы Cν(t), возможно, сначала должна быть получена с использованием технологии или средства преобразователя без датчиков. Есть несколько видов преобразователей без датчиков, которые были разработаны, например, включая раскрытые в заявке США с порядковым номером 14/091795 (документ поверенного №911-019.009-2//F-B&G-X0005), заявке США с порядковым номером 14/187817 (документ поверенного №911-019.010-2//F-B&G-X0008) и предварительной заявке США с порядковым номером 61/976749 (документ поверенного №911-019.014-1//F-B&G-X0012). Один из используемых здесь подходов - трехмерный дискретный преобразователь без датчиков, основанный на 3 функциях распределения мощности, перепада давления на насосе и данных калибровки расхода. Другим подходом является метод оптимального приближения вместе с законами подобия, основанный только на кривой характеристик насоса и его соответствующей кривой мощности.

При применении трехмерного дискретного преобразования данных калибровки, например, раскрытого в заявке США с порядковым номером 14/091795 (документ поверенного №911-019.009-2//F-B&G-X0005), мгновенная кривая системы Сν может быть получена из обратно преобразованной функции мощности , которая показана на фиг. 4 как

где w представляет мощность двигателя и n - частоту вращения двигателя. В процессе обратного преобразования для пары отсчетов w и n, даваемых двигателем в данное время, соответствующие характеристики системы Cν в это время могут быть получены обратным преобразованием посредством решения уравнения (4). Адаптивная контрольная точка давления тогда может быть получена с помощью уравнений (1) вместе с (2), соответственно.

Мгновенная кривая системы Сν также может быть получена с помощью подхода преобразования на основе функции оптимального приближения вместе с законами подобия насосов, раскрытого в предварительной заявке США с порядковым номером 61/976749 (документ поверенного №911-019.014-1//F-B&G-X0012), в форме

где А, В и С - коэффициенты функции второго порядка для оптимального приближения мощности двигателя вместе с законом подобия относительно нормализованного коэффициента системы , соответственно.

В соответствии с этим подходом могут быть разработаны технология или способ адаптивного управления насосом без датчиков, не требующая расходомера и/или датчика давления.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что пара отсчетов w и n, даваемых двигателем, например, может считываться соответствующими датчиками и предоставляться в связанной считываемой сигнализации в процессор или модуль 10а обработки сигналов (фиг. 5).

Самокалибровка

Если мгновенные характеристики жидкостной системы Cν из уравнений (4) или (5), вместо мгновенного давления и расхода в системе, используются непосредственно для расчета адаптивной контрольной точки давления с помощью уравнения (1) вместе с уравнением (2), то измеренные данные, которые, возможно, должны быть перекалиброваны в трехмерные модели без датчиков, являются поэтому распределением мощности w или в уравнении (4) или (5) относительно только частоты вращения двигателя n, а также значений характеристик жидкостной системы Cν. Для этого, калибровка системы может быть выполнена по схеме самокалибровки, например, процессором сигналов или модулем 10а обработки сигналов (фиг. 5), без потребности в расходомере и/или датчике давления. Перекалиброванные измеренные данные распределения мощности могут быть получены автоматически посредством измерения отсчетов мощности при изменении частоты вращения двигателя и сигнала регулирующего клапана с приращениями, которые сохраняют такие же шаги приращения и значения, как и первоначальные.

В изложенной выше конфигурации с самокалибровкой возрастающие значения характеристик эквивалентной системы, связанные с насосом, сохраняются. Здесь предполагается, что жидкостное давление насоса и расход не должны значительно изменяться из-за старения или износа, а должны изменяться из-за коэффициента использования энергии, который связан с преобразованием энергии из электрической энергии в механическую энергию и энергию жидкости. При помощи процедуры адаптивное управление насосом с самокалибровкой без датчиков может быть реализовано автоматически без потребности в расходомере и датчике давления.

Технология или средство самокалибровки при перекалибровке распределения мощности относительно частоты вращения насоса, а также характеристик эквивалентной системы, связанных с насосом, могут использоваться для замкнутой системы, в которой, потребляемая системой энергия обусловлена только вкладом потерь динамического трения в системе. Для разомкнутой системы со статическим давлением всасывания, технология или способ самокалибровки со статическим давлением всасывания могут по-прежнему использоваться с вкладом мощности, обусловленным откалиброванным давлением всасывания.

Фигура 5

В качестве примера на фиг. 5 показано устройство 10 согласно некоторым формам осуществления данного изобретения, например, содержащее процессор или модуль 10а обработки сигналов, сконфигурированный по меньшей мере для:

приема сигнализации, содержащей информацию о кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы, основанной, по меньшей мере частично, на мгновенном давлении насоса и расходе с использованием адаптивного фильтра скользящего среднего, и характеристиках эквивалентной жидкостной системы, связанных с мгновенным давлением насоса и расходом для соответствующих мощности и частоты вращения двигателя, реконструированных и преобразованных с использованием дискретного численного метода; и

определения адаптивной контрольной точки давления на основе, по меньшей мере частично, принимаемой сигнализации.

В качестве примера процессор или модуль 10а обработки сигналов может формировать часть контроллера насоса, сконфигурированного с устройством адаптивного управления насосом без датчиков с устройством самокалибровки, или как его часть, для применения в жидкостной насосной системе, например, подобной показанной на фиг. 1.

В качестве примера функции устройства 10 могут быть реализованы с использованием аппаратных средств, программного обеспечения, встроенного программного обеспечения или их комбинации. В типичной программной реализации устройство 10 содержит одну или несколько архитектур на базе микропроцессора, содержащих, например, по меньшей мере один процессор сигналов или микропроцессор, подобный элементу 10а. Специалист в данной области техники сможет запрограммировать такую реализацию на базе микроконтроллера или микропроцессора для выполнения функций, описанных здесь, без лишнего экспериментального исследования. Например, в соответствии с раскрытым здесь процессор или модуль 10а обработки сигналов может быть сконфигурирован, например, специалистом в данной области техники без лишнего экспериментального исследования, для приема сигнализации, содержащей информацию о кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы, основанной, по меньшей мере частично, на мгновенном давлении насоса и расходе с использованием адаптивного фильтра скользящего среднего, и характеристиках эквивалентной жидкостной системы, связанных с мгновенным давлением насоса и расходом для соответствующих мощности и частоты вращения двигателя, реконструированных и преобразованных с использованием дискретного численного метода.

Кроме того, в соответствии с раскрытым здесь процессор или модуль 10а обработки сигналов могут быть сконфигурированы, например, специалистом в данной области техники без лишнего экспериментального исследования, для определения адаптивной контрольной точки давления, основанной, по меньшей мере частично, на принимаемой сигнализации.

Объем изобретения не предназначен быть ограниченным какой-либо конкретной реализацией, использующей технику, либо уже известную, либо разработанную в будущем. Объемы изобретения предназначен включать реализацию функций процессоров 10а в виде автономного процессора или модуля процессора, в виде отдельного процессора или модулей процессора, а также некоторой их комбинации.

Устройство 10 также может содержать, например, другие схемы или компоненты 10b процессора сигналов, включая оперативное запоминающее устройство (Random Access Memory, RAM)) и/или постоянное запоминающее устройство (Read Only Memory, ROM), устройства ввода-вывода и управления, и шины данных и адресные шины, соединяющие их, и/или по меньшей мере один входной процессор и по меньшей мере один выходной процессор.

Предполагаемые другие формы осуществления

Данное изобретение может содержать одно или более из следующего:

Согласно некоторым формам осуществления, данное изобретение технологии или средства адаптивного управления насосом без датчиков для динамической жидкостной насосной системы может содержать или представлять собой технологию или средство адаптивного управления перекачкой, объединенных с технологией или средством без применения датчиков. Адаптивное управление насосом может быть технологией или средством для экономии энергии операции перекачки с помощью автоматической подстройки адаптивной контрольной точки давления, основанной на требуемом расходе системы, которая получается из характеристик эквивалентной жидкостной системы и кривой адаптивного управления. Преобразователь без датчиков на основе отсчетов работы двигателя насоса может обеспечивать давление и расход системы, например, необходимые для получения мгновенных характеристик эквивалентной жидкостной системы для технологии или средства адаптивного управления насосом.

Согласно некоторым формам осуществления данное изобретение, касающееся технологии или средства адаптивного управления без датчиков насосом для динамической жидкостной насосной системы, может содержать или представлять собой технологию или способ адаптивного управления перекачкой, обеспечивающих адаптивную контрольную точку давления с помощью вышеупомянутого уравнения (1) или (3) на основе требуемого расхода системы по вышеупомянутому уравнению (2), приводимому в вышеупомянутой заявке США №14/091795 (документ поверенного №911-019.009-2//F-B&G-X0005) и заявке с порядковым номером 13/717086 (F-B&G-Х0001//911-19.4), и технологии или средства без применения датчиков с помощью уравнений (4) и (5), или уравнения (6), приводимых в заявке США с порядковым номером 14/091795 (документ поверенного №911-019.009-2//F-B&G-X0005), для получения мгновенных характеристик эквивалентной жидкостной системы для технологии или средства адаптивного управления насосом.

Согласно некоторым формам осуществления, данное изобретение, касающееся технологии или средства адаптивного управления без датчиков насосом для динамической жидкостной насосной системы, может содержать или представлять собой одну или несколько из следующих реализаций:

- Средство адаптивного управления перекачкой, обеспечивающее адаптивную контрольную точку давления непосредственно с помощью вышеупомянутого уравнения (3) до тех пор, пока соответственно обеспечивается требуемый расход, например, для жидкостной системы, в которой расход регулируется циркуляционными насосами.

- Схему и средство самокалибровки, которые могут перекалибровывать систему адаптивного управления перекачкой без датчиков автоматически, без потребности в расходомере и/или датчике давления. В предлагаемой здесь конфигурации самокалибровки измеряемыми калибровочными данными, которые, возможно, должны быть перекалиброваны, являются только распределение мощности относительно частоты вращения двигателя n, а также характеристики жидкостной системы. Следуя этому подходу, самокалибровка адаптивного управления насосом без датчиков может быть реализована автоматически без потребности в расходомере и датчике давления.

- Технологии для обработки данных перепада давления на насосе и расхода, так как вся энергия, потребляемая системой, состоит из вклада динамических потерь трения в системе, которые относятся только к перепаду давления на насосе. Данные калибровки могут включать данные давления в системе или давление секции нагнетания насоса, а также соответствующий расход.

- Любых замкнутых жидкостных систем или любых разомкнутых жидкостных систем, таких как первичные насосные системы, вторичные насосные системы, системы оборотного водоснабжения и системы повышения давления. Системы, упомянутые здесь, могут состоять из единственной зоны или многочисленных зон.

- Системы с разомкнутым контуром со статическим давлением всасывания, в которой данные давления и расхода в системе, калибруемые непосредственно на месте эксплуатации, могут быть предпочтительным решением. Для разомкнутой системы с изменяющимся давлением всасывания, однако, один датчик давления на стороне всасывания насоса или датчик перепада давления на насосе вместе с данными калибровки насоса и двигателя могут использоваться для вычисления вкладов давления и расхода вследствие давления всасывания для применения управления насосом.

Кроме того, согласно некоторым формам осуществления данное изобретение в отношении входных сигналов отсчетов двигателя для технологии или средства адаптивного управления насосом без датчиков для динамической жидкостной насосной системы может содержать или представлять собой технологию для обработки потенциальных электрических или механических параметров двигателя, таких как частота вращения двигателя, режим по току, крутящий момент, мощность, температура и любые их комбинации.

Согласно некоторым формам осуществления данное изобретение в отношении жидкостных первичных управляющих сигналов для технологии или средства адаптивного управления насосом без датчиков для динамической жидкостной насосной системы может содержать или представлять собой технологию для обработки давления в системе, перепада давления, давлений в зоне, расходов в системе или расходов в зоне.

Согласно некоторым формам осуществления данное изобретение в отношении технологий управления и генерирования сигналов и контроля, передачи и проводных соединений, может быть реализовано любыми обычными средствами измерения и передачи, которые используются в настоящее время. Предпочтительно, технологии беспроводной передачи сигналов датчиков могу обеспечить оптимальные и выгодные решения.

Согласно некоторым формам осуществления данное изобретение в отношении насосов, упомянутых здесь для жидкостных насосных систем, может включать или может быть реализовано в виде одного насоса, циркуляционного насоса, группы параллельно соединенных насосов или циркуляционных насосов, группы последовательно соединенных насосов или циркуляционных насосов или их комбинаций.

Согласно некоторым формам осуществления данное изобретение в отношении регулирования потока систем может содержать, или может быть реализовано применительно к клапанам с ручным или автоматическим управлением, циркуляционным насосам с ручным или автоматическим управлением, или их комбинаций.

Объем изобретения

Следует понимать, что, если здесь не заявлено иное, любые из особенностей, характеристик, вариантов или модификаций, описанных здесь относительно конкретной формы осуществления изобретения, могут также применяться, использоваться или соединяться с любой другой описанной здесь формой осуществления. Также, чертежи здесь вычерчены не в масштабе.

Хотя данное изобретение описано в качестве примера относительно центробежного насоса, объем изобретения включает использование того же самого относительно других типов или видов насосов, известных в настоящее время или разработанных в будущем.

Хотя изобретение было описано и проиллюстрировано относительно примеров его осуществления, предшествующие и различные другие добавления и опущения могут быть сделаны в нем, не отступая от сущности и объема данного изобретения.

1. Устройство, содержащее процессор или модуль обработки сигналов, сконфигурированный по меньшей мере для приема сигнализации, содержащей информацию о кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы, основанной, по меньшей мере частично, на мгновенном давлении насоса и расходе с использованием адаптивного фильтра скользящего среднего, и связанной сигнализации, содержащей информацию о точке равновесия перепада давления на насосе и давления в системе, определяемую в жидкостной области с использованием уравнений кривой характеристики насоса и системы, чтобы получить давление и расход в системе при некоторой конкретной нагрузке и времени в жидкостной насосной системе определения характеристик эквивалентной жидкостной системы, связанных с мгновенным давлением насоса и расходом для соответствующих мощности и частоты вращения двигателя, реконструированных и преобразованных с использованием дискретного численного метода и определения соответствующей сигнализации, содержащей информацию об адаптивной контрольной точке давления, на основе, по меньшей мере частично, принимаемой сигнализации и связанной сигнализации.

2. Устройство по п. 1, в котором процессор или модуль обработки сигналов сконфигурирован так, чтобы обеспечивать соответствующую сигнализацию, содержащую информацию об адаптивной контрольной точке давления, включающей расход и давление перекачивания системы.

3. Устройство по п. 2, в котором соответствующая сигнализация содержит информацию, используемую для управления насосной жидкостной системой.

4. Устройство по п. 1, в котором процессор или модуль обработки сигналов сконфигурирован для приема связанной сигнализации, содержащей информацию о мгновенном давлении и расходе жидкости, которая перекачивается в насосной системе, и определения кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы на основе, по меньшей мере частично, принимаемой связанной сигнализации.

5. Устройство по п. 1, в котором процессор или модуль обработки сигналов содержит по меньшей мере один процессор и по меньшей мере одно запоминающее устройство, содержащее код компьютерной программы, и по меньшей мере одно запоминающее устройство и код компьютерной программы сконфигурированы так, чтобы с помощью по меньшей мере одного процессора заставлять процессор или модуль обработки сигналов по меньшей мере принимать сигнализацию и определять адаптивную контрольную точку давления.

6. Способ, включающий прием в процессоре или модуле обработки сигналов сигнализации, содержащей информацию о кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы, основанной, по меньшей мере частично, на мгновенном давлении насоса и расходе с использованием адаптивного фильтра скользящего среднего, и связанной сигнализации, содержащей информацию о точке равновесия перепада давления на насосе и давления в системе, определяемую в жидкостной области с использованием уравнений кривой характеристики насоса и системы, чтобы получить давление и расход в системе при некоторой конкретной нагрузке и времени в жидкостной насосной системе, определение характеристик эквивалентной жидкостной системы, связанных с мгновенным давлением насоса и расходом для соответствующих мощности и частоты вращения двигателя, реконструированных и преобразованных с использованием дискретного численного метода, и определение в процессоре или модуле обработки сигналов соответствующей сигнализации, содержащей информацию об адаптивной контрольной точке давления, на основе, по меньшей мере частично, принимаемой сигнализации и связанной сигнализации.

7. Способ по п. 6, который включает предоставление процессором или модулем обработки сигналов соответствующей сигнализации, содержащей информацию об определяемой адаптивной контрольной точке давления, включающей расход и давление перекачки системы.

8. Способ по п. 7, в котором соответствующая сигнализация содержит информацию, используемую для управления насосной жидкостной системой.

9. Способ по п. 6, который включает конфигурирование процессора или модуля обработки сигналов для приема связанной сигнализации, содержащей информацию о мгновенном давлении и расходе жидкости, которая перекачивается в насосной системе, и определения кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы, основанной, по меньшей мере частично, на принимаемой связанной сигнализации.

10. Способ по п. 6, который включает конфигурирование процессора или модуля обработки сигналов по меньшей мере одним процессором и по меньшей мере одним запоминающим устройством, содержащим код компьютерной программы, при этом по меньшей мере одно запоминающее устройство и код компьютерной программы конфигурируются так, чтобы по меньшей мере одним процессором заставлять процессор или модуль обработки сигналов по меньшей мере принимать сигнализацию и определять адаптивную контрольную точку давления.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к центробежному насосному агрегату (2), в частности для домового водопровода. Агрегат содержит по меньшей мере одно рабочее колесо (12), приводимое электродвигателем (4), и возвратный канал (24).

Группа изобретений относится к области бессенсорного управления насосом, в частности насосом или насосами для бытовых и промышленных систем нагревания или охлаждения воды.

Изобретение относится к способу управления насосной установкой при засорении насоса. Насосная установка содержит насос с двигателем (Д) и блок управления с возможностью приведения в действие Д.

Группа изобретений относится к управлению и/или контролю насоса систем водяного отопления. Сигнальный процессор принимает сигнальную информацию о расходах от бездатчиковых преобразователей в зонных циркуляционных насосах в зонах нагрева/охлаждения, управляемых датчиками температуры, с целью извлечения адаптивной уставки давления, чтобы обеспечить соответствие расходам, запрашиваемым зонами нагрева/охлаждения.

Изобретение относится к области горной промышленности, а именно к добыче нефти установками электроцентробежных насосов (УЭЦН). После введения в станцию управления параметров работы УЭЦН проверяют герметичность установки, устанавливают начальную частоту 50 Гц переменного тока, задают ограничение по температуре насоса, фиксируют силу тока и запускают УЭЦН.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам управления и контроля гидравлических приводов штанговых насосов. Система управления гидравлическим приводом штангового насоса содержит программируемый логический контроллер (1), аналоговой и дискретный выходы которого подключены к соответствующим входам частотного преобразователя (2), выходная силовая шина которого подключена к электродвигателю (3) насоса гидравлического привода штангового насоса, а входная силовая шина - к рубильнику питающей сети (4).

Насосная система содержит модель управления в режиме постоянного давления, имеющую логический, компараторный или ПИД-контроллер и насосную модель, имеющую один или более работающих насосов.

Группа изобретений относится к способу оценки состояния износа узла (1, 11, 111, 112) гидравлической машины, насоса или турбины, к узлу (1, 11, 111, 112) гидравлической машины с сигнализатором и датчиком, а также к гидравлической машине с таким узлом (1, 11, 111, 112).

Изобретение относится к лопастным насосам и может быть использовано на АЭС в главных циркуляционных насосных агрегатах первого контура теплоносителя ядерной энергетической установки.

Изобретение относится к области ракетно-космической техники, в частности к области диагностики роторного оборудования по вибрации и оцениванию степени развития дефектов насосных агрегатов заправочного оборудования ракетно-космических комплексов.

Изобретение относится к способу и гидравлической насосной системе с множеством насосных агрегатов с программируемым электронным средством управления двигателем. Способ служит для эксплуатации по меньшей мере одного насосного агрегата (1, 1а, 5) из множества насосных агрегатов (1, 1а, 5), которые имеют соответствующее программируемое электронное средство (4, 4а, 6) управления двигателем для отдельных насосов или групп насосов и которые через сеть по меньшей мере время от времени соединяются с сервером (8) с возможностью передачи данных, при котором данные, особенно параметры и/или эксплуатационные данные множества насосных агрегатов (1, 1а, 5), передаются через сеть на сервер (8) и там сохраняются в базе данных. Сохраненные данные обрабатываются по заданным, обычно статистическим вычислительным правилам, после чего по меньшей мере один насосный агрегат подстраивается в своем программировании через сеть на основе обработанных данных. Улучшается эксплуатация насосного агрегата с меньшим износом, более согласованно с рабочими условиями. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Изобретение относится к технологии управления работой насоса и касается способа и устройства для управления насосом иили для его текущего контроля, в частности для систем нагрева или охлаждения воды для бытовых и промышленных применений. Устройство содержит процессор или модуль обработки сигналов, сконфигурированный для приема сигнализации, содержащей информацию о кривой адаптивного управления или управления с самокалибровкой контрольной точки и кривой переменной характеристики эквивалентной системы, основанной, по меньшей мере частично, на мгновенном давлении насоса и расходе с использованием адаптивного фильтра скользящего среднего, а также характеристиках эквивалентной жидкостной системы, связанных с мгновенным давлением насоса и расходом для соответствующих мощности и частоты вращения двигателя, реконструированных и повторно преобразованных с использованием дискретного численного метода и определения адаптивной контрольной точки давления на основе, по меньшей мере частично, принимаемой сигнализации. Экономится энергия для работы насоса и уменьшается стоимость технического обслуживания. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Наверх