Способ эксплуатации по меньшей мере одного насосного агрегата из множества насосных агрегатов
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 способу эксплуатации по меньшей мере одного насосного агрегата из множества насосных агрегатов, которые имеют соответствующее программируемое электронное средство управления двигателем для отдельных насосов или групп насосов и которые через сеть по меньшей мере время от времени соединены с сервером с возможностью передачи данных. Изобретение также относится к гидравлической насосной системе с множеством насосных агрегатов с программируемым электронным средством управления двигателем.
Из WO 2013/041616 А1 известен управляемый частотным преобразователем насосный агрегат с программным модулем, посредством которого через интерфейс посредством внешнего прибора при необходимости при подключении основанных на сети интернет баз данных могут закачиваться, отключаться или при необходимости пересылаться выше программные блоки для эксплуатации насосного агрегата. За счет этого функции насосного агрегата могут индивидуально конфигурироваться, причем эти программные блоки при необходимости также могут захватывать внешний насос, клапан или другие управляющие элементы.
Насосные агрегаты с программируемым электронным средством управления двигателем, число оборотов которых может изменяться в широких диапазонах, используются в настоящее время стандартным образом в многочисленных применениях, таких как техника сточных вод, техника водоснабжения для производственных нужд, техника отопления и кондиционирования воздуха и т.п. Вариантность возможностей регулировки часто делает затруднительной эксплуатацию насосного агрегата энергетически благоприятным образом, то есть, чтобы работать в энергетически оптимизированных рабочих точках. Так, на практике случается, что, несмотря на использование этой сложной техники, эксплуатация насосных агрегатов могла бы осуществляться энергетически более благоприятно. Это приводит не только к повышенным эксплуатационным затратам, но и, например, при слишком высоких числах оборотов, к генерации шумов, к преждевременному износу и другим проблемам.
К тому же, выполнение гидравлического измерения на таких программируемых, то есть управляемых по числу оборотов насосных агрегатах, является чрезвычайно затратным, так что на стороне изготовителя, если это вообще возможно, лишь некоторые немногие насосные агрегаты замеряются, вследствие чего лежащие в основе насосных агрегатов характеристические кривые могут быть неточными. Это также может привести к тому, что насосный агрегат эксплуатируется в энергетически неблагоприятном диапазоне.
Согласно CN 202284531 U, к предшествующему уровню техники относится то, что эксплуатационные данные насосного агрегата передаются в облачную базу данных, и на основе сохраненных данных проверяется, работает ли насосный агрегат в соответствии с предписанием. Кроме того, к уровню техники относится то, что параметры насосного агрегата определятся на основе данных, сохраненных в базе данных, и, в случае отклонений, эти вновь определенные параметры на стороне насосного агрегата заменяются.
Заявителю известна как Grundfos GRM облачная система базы данных, в которой эксплуатационные данные насосных агрегатов в глобальном масштабе выгружаются базу данных. Эти данные затем предоставляются в распоряжение компетентного оператора технического обслуживания, так что он на основе профиля данных может распознать, с одной стороны, отклонения от соответствующего предписаниям режима работы, а с другой стороны, тенденции в отношении возможных быстроизнашивающихся деталей. Так, например, на основе сохраненного там количества рабочих часов, может оцениваться, когда необходимо заменить уплотнения или осуществить другие работы по техническому обслуживанию.
Исходя из вышеизложенного, в основе изобретения лежит задача обеспечить способ эксплуатации по меньшей мере одного насосного агрегата из множества насосных агрегатов, с помощью которого эксплуатация насосного агрегата может быть улучшена, в частности, он может эксплуатироваться энергетически более оптимизированным образом, с меньшим износом, более согласованно с рабочими условиями или иным образом лучше. Кроме того, должна быть обеспечена гидравлическая насосная система, с помощью которой может выполняться такой способ.
Относящаяся к способу часть вышеуказанной задачи решается способом для эксплуатации по меньшей мере одного насосного агрегата из множества насосных агрегатов согласно пункту 1 формулы изобретения, причем гидравлическая насосная система для выполнения этого способа характеризуется признаками, приведенными в пункте 8 формулы изобретения.
Соответствующий изобретению способ эксплуатации по меньшей мере одного насосного агрегата из множества насосных агрегатов, которые имеют соответствующее программируемое электронное средство управления двигателем для отдельных насосов или групп насосов и которые через сеть по меньшей мере время от времени соединяются с сервером с возможностью передачи данных, при котором данные, в частности параметры и/или эксплуатационные данные множества насосных агрегатов передаются через сеть на сервер и там сохраняются в базе данных, предусматривает, что сохраненные данные обрабатываются по заданным вычислительным правилам, после чего указанный по меньшей мере один насосный агрегат подстраивается в своем программировании через сеть на основе обработанных данных.
Основная идея соответствующего изобретению способа заключается в том, чтобы посредством регистрации в базе данных множества эксплуатационных и регулировочных данных насосных агрегатов, находящихся в эксплуатации, и посредством статистических алгоритмов оценивать их и на основе этих данных отдельный насосный агрегат, при необходимости, подстраивать в его программировании, если после оценки оказалось бы, что он, например, эксплуатируется не в энергетически выгодном диапазоне. Однако соответствующий изобретению способ не ограничивается тем, чтобы, при необходимости, подстраивать рабочую точку насосного агрегата, но также обеспечивает возможность подстройки, например, параметров загруженных в электронные средства управления двигателем математических моделей, которые определяют связь электрических данных двигателя с гидравлическими данными насоса. Также, на основе сохраненных на стороне сервера данных, могут определяться некорректно работающие датчики или другие компоненты, за счет того, что устанавливается, что переданные от насосного агрегата данные являются несогласованными (противоречивыми). Наконец, соответствующий изобретению способ позволяет заданные в заводских условиях характеристические кривые насосов (насосные характеристики) в электронном средстве управления насосного агрегата улучшать в отношении их согласованности с фактическим поведением насосного агрегата. Предпочтительным образом, сохраняются не только переданные на сервер данные, но и результат обработки переданных данных.
Передача данных между насосными агрегатами и облачной базой данных осуществляется предпочтительно беспроводными способом, однако может осуществляться проводным способом.
Под насосным агрегатом в смысле настоящего изобретения следует понимать насос, например, центробежный насос с электрическим приводным двигателем и предвключенным двигателю электронным средством управления двигателем. При этом электронное средство управления двигателем обычно является частью выпрямителя тока/преобразователя частоты, с помощью которого может регулироваться число оборотов насоса в широких диапазонах. Насосный агрегат в смысле настоящего изобретения также может представлять собой группу насосных агрегатов, в которой несколько насосных агрегатов соотнесены с одним общим средством управления.
Согласно предпочтительному варианту осуществления соответствующего изобретению способа, данные от насосных агрегатов различных типов записываются в базе данных и группируются с целью обработки. При этом является предпочтительным, если база данных представляет собой реляционную базу данных, то есть группировка должна осуществляться не обязательно согласно базе данных, а предпочтительно только при оценке базы данных. Так, например, может быть рациональным, в случае так называемых бустерных насосов, при которых обычно речь идет о группе из нескольких насосных агрегатов, перед которыми подключено (то есть предвключено) общее электронное программируемое средство управления, эту группу насосных агрегатов, с одной стороны, рассматривать как будто один насосный агрегат, а также рассматривать отдельные насосные агрегаты такого бустерного насоса, которые, соответственно, сами имеют программируемое электронное средство управления двигателем, в соответствии с тем, какая статистическая оценка должна осуществляться. Предпочтительным образом, естественно, в базе данных заранее группируются такие различные группы данных насосных агрегатов, данные которых и так не могут приводиться в осмысленную взаимосвязь друг с другом.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления соответствующего изобретению способа, для первой группы насосных агрегатов, для которых эксплуатационные данные определяются на основе электрических параметров привода, а также по меньшей мере одного зарегистрированного гидравлического параметра, сравниваются с эксплуатационными данными второй группы однотипных насосных агрегатов, для которых эксплуатационные данные определяются только на основе электрических параметров привода, и на стороне сервера эксплуатационные данные второй группы насосных агрегатов подстраиваются при их программировании на основе зарегистрированных гидравлических данных первого насоса. Этот вариант осуществления соответствующего изобретению способа имеет преимущество, состоящее в том, что также насосные агрегаты, которые не имеют сенсорных средств для регистрации гидравлического параметра или связаны с таковым, могут эксплуатироваться почти также, как если бы они имели таковые. Даже если это может быть реализовано только в определенных пределах, то за счет этого все же может значительно уточняться по меньшей мере точность регистрации рабочей точки и, тем самым, также управление насосным агрегатом, причем это достигается также без использования гидравлических сенсорных средств.
Согласно одному предпочтительному варианту соответствующего изобретению способа, данные, особенно эксплуатационные данные однотипных насосных агрегатов, статистически оцениваются и затем по меньшей мере один насосный агрегат, если он имеет предопределенное отклонение от оцененных данных, подстраивается в своем программировании. Эта оценка в соответствии с базой данных предпочтительно осуществляется посредством внешнего сервера, который может быть реализован на основе программного обеспечения или на основе аппаратных средств, как во внешнем вычислительном центре, так и в вычислительном центре на стороне изготовителя. Соответствующий изобретению способ может при этом предпочтительным образом использоваться для того, чтобы подстраивать параметры/эксплуатационные данные насосных агрегатов, которые, что касается их сенсорных средств, оснащены по-разному. Так, к уровню техники относится то, что в случае насосных агрегатов, которые не имеют датчика расхода (потока), расход определяется на основе электрических данных средства управления двигателем. Если теперь сравнить, согласно соответствующему изобретению способу, находящиеся в эксплуатации однотипные насосные агрегаты, из которых некоторые оснащены датчиком расхода, а другие нет, то есть рабочие точки насосного агрегата, который не имеет датчика расхода, с подобными рабочими точками насосных агрегатов, расход которых определяется с помощью датчика, то можно путем соответствующей подстройки программирования насосного агрегата, не имеющего датчика, улучшить определение его рабочей точки.
Предпочтительным образом, с помощью соответствующего изобретению способа, на основе сохраненных в базе данных эксплуатационных данных однотипных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов, статистически оцениваются, в частности, насосные характеристики множества насосных агрегатов или групп насосных агрегатов, например, через формирование среднего значения и определение стандартного отклонения, и определенные данные среднего значения применяются для программирования насосного агрегата или группы насосных агрегатов. Таким способом гидравлические значения, вычисляемые обычно на основе электрических значений двигателя, явным образом могут быть адаптированы к фактическим условиям, благодаря чему рабочие точки приводимого в действие насосного агрегата лежат ближе к фактическим гидравлическим рабочим точкам. Также за счет этого может улучшаться управление насосом, в частности, при этом возможен энергетически более выгодный режим насосных агрегатов.
На основе большого количества насосных агрегатов, которые через сеть предоставляют данные на центральный сервер, могут формироваться группировки насосных агрегатов, которые, например, различаются только в деталях, чтобы, с одной стороны, устанавливать, какие воздействия оказывают эти изменения на практике, а с другой стороны, чтобы дополнительно оптимизировать применяемые математические модели в рамках средств управления. Таким образом, например, оказалось, что математическая модель насоса, которая используется для одинаковых типов насосов, которые, однако, могут различаться по размещению датчика расхода, - в одной группе датчик расхода размещен во всасывающем патрубке, а в другой группе - в нагнетательном патрубке, - может быть улучшена. Даже такие малые различия могут, таким образом, приводить к изменениям параметров модели насоса.
Аналогичным образом, согласно варианту осуществления соответствующего изобретению способа, данные рабочего состояния насосного агрегата или группы насосных агрегатов сравниваются с данными относительно гидравлических условий подобных рабочих состояний однотипных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов, причем если посредством сравнения устанавливается особенно энергетически выгодное рабочее состояние, насосный агрегат или группы насосных агрегатов программируются для достижения этого более выгодного рабочего состояния. Понятно, что, во множестве случаев применения, сравнение будет осуществляться с энергетически более выгодными рабочими состояниями, чтобы достичь этого состояния также в других насосных агрегатах или группах насосных агрегатов. Однако соответствующий изобретению способ не ограничивается этим, и сравнение и подстройка могут осуществляться также по другим критериям, таким как плавность хода, низкий износ и т.п. Этот способ особенно пригоден для того, чтобы при так называемых бустерных насосах, которые состоят из группы параллельно включенных насосных агрегатов, которые в зависимости от нагрузки подключаются и отключаются, определять энергетически выгодные точки переключения и программировать энергетически выгодные точки переключения для подключения и отключения насосных агрегатов группы.
Соответствующий изобретению способ сопровождается способом программирования, при котором программируемый приводимый электродвигателем насосный агрегат или группа насосных агрегатов с применением облачной базы данных, которая содержит эксплуатационные данные и/или программируемые данные однотипных эксплуатируемых насосных агрегатов и/или группы насосных агрегатов, данные насосного агрегата или группы насосных агрегатов сравнивает с сохраненными в базе данных группами данных подобных программируемых приводимых электродвигателем насосных агрегатов или групп насосных агрегатов и при установлении предопределенного отклонения подстраивает программирование насосного агрегата или группы насосных агрегатов. Этот процесс может осуществляться автоматически, например, с определенными временными интервалами, однако он может инициироваться вручную с программной поддержкой или выполняться полностью автоматически. Предпочтительным образом, результат оценки параметров и/или сами эксплуатационные данные могут сохраняться в базе данных и, например, интерактивно использоваться в текущей оценке.
С другой стороны, в соответствии с изобретением, на основе большого количества данных насосных агрегатов, неисправный насосный агрегат может быть идентифицирован на основе его данных. Например, в случае дефектного сенсора или неисправности в управляющей электронике насосного агрегата, такие неисправности могут быть идентифицированы на стороне сервера предпочтительно автоматизированным способом, и могут быть вычислены новые данные управления. Эти данные могут затем учитываться в программировании насосного агрегата таким образом, что насосный агрегат (в случае ошибки датчика) работает по возможности в менее чувствительных диапазонах, за счет чего, хотя ошибку невозможно устранить, но можно добиться, по меньшей мере с учетом неисправного состояния, улучшенного режима работы.
Для осуществления соответствующего изобретению способа требуется гидравлическая насосная система, которая имеет множество насосных агрегатов, которые имеют программируемое электронное средство управления двигателем для отдельных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов, и которые через сеть по меньшей мере время от времени соединяются с сервером с возможностью передачи данных, который содержит базу данных для хранения параметров и/или эксплуатационные данные насосных агрегатов, а также устройство обработки данных, которое выполнено так, чтобы данные, переданные от насосных агрегатов, оценивать по заданным правилам, обычно по статистическим алгоритмам, и на основе оцененных данных по меньшей мере один отдельный насосный агрегат подстраивать в его программировании. Эта подстройка осуществляется предпочтительным образом автоматически, либо после установки насосного агрегата, либо в соответствии с установленными по времени или по значениям правилами. При этом гидравлическая насосная система может предпочтительным образом опираться на уже существующие и определенные на основе записей в базе данных насосные агрегаты (например, Grundfos GRM), так что с самого начала гарантируется статистическая оценка на основе достаточно большого объема данных. Тем самым множество уже эксплуатируемых в течение нескольких лет насосных агрегатов и групп насосных агрегатов предпочтительным образом включаются в заявленную систему согласно изобретению, чтобы тем самым для отдельных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов, предпочтительно таких, которые впервые устанавливаются, или которые особенно сильно отклоняются от определенных значений, относительно их программирования осуществлять соответствующую подстройку. Оценка гидравлической насосной системы согласно изобретению осуществляется предпочтительным образом согласно статистическим правилам, например, путем формирования среднего значения и определения стандартного отклонения, а именно, как для адаптации программирования, так и проверки согласованности определенных значений. Под гидравлической насосной системой в смысле настоящего изобретения следует понимать систему из множества насосных агрегатов, которые в отношении их эксплуатационных данных/параметров/установочных данных связаны с предпочтительно облачной базой данных. Гидравлическое или электрическое соединение насосных агрегатов для этого не требуется, однако в частичных областях оно может существовать.
Заявленная система предпочтительным образом соединена с сетью, которая базируется на Интернете, так что насосные агрегаты и группы насосных агрегатов в глобальном масштабе экономичным образом могут эффективно присоединяться с помощью базы данных. Для этого насосные агрегаты или группы насосных агрегатов предпочтительно имеют веб-сервер, через который они непосредственно присоединяются к Интернету, или LAN предпочтительно WLAN-узел, через который они могут присоединяться к локальной сети, которая со своей стороны соединена с Интернетом.
При этом соответствующий изобретению способ не только может на основе базы данных адаптировать программирование определенного насосного агрегата или группы насосных агрегатов на основе записанных и статистически оцененных данных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов подобного типа, но и помимо этого также устанавливать, что для определенного насосного агрегата некорректно выбраны параметры, то есть, либо эксплуатационные требования не могут быть выполнены, либо параметры выбраны с таким превышением, что энергетическая оптимизация рабочей точки не может осуществляться по исходным установкам. В таком случае, в программировании насосного агрегата может устанавливаться соответствующий маркер, который либо периодически опрашивается и регистрируется в базе данных, либо на месте в насосном агрегате генерируется сигнал, который дает возможность оператору при техническом обслуживании или подобном случае распознавать его.
Особенно предпочтительным является, если система согласно изобретению содержит первую группу насосных агрегатов, которая оснащена, соответственно, по меньшей мере одним датчиком для регистрации гидравлического параметра, например, расхода, и эксплуатационные данные которой определяются на основе электрических параметров привода, а также по меньшей мере одного регистрируемого датчиком гидравлического параметра, и эта система имеет вторую группу однотипных насосных агрегатов, эксплуатационные данные которой определяются на основе электрических параметров привода, причем на стороне сервера эксплуатационные данные второй группы насосных агрегатов на основе зарегистрированных гидравлических данных первой группы подстраиваются при программировании. Таким образом, с помощью соответствующей изобретению гидравлической насосной системы можно однотипные насосные агрегаты второй группы посредством адаптации программирования конфигурировать таким образом, что подстроенные и определенные вычислениями рабочие точки лежат существенно ближе к фактическим гидравлическим рабочим точкам, чем до сих пор, не требуя при этом особого, основанного на датчиках определения этих рабочих точек. Это может осуществляться аналогичным образом не только в отношении регистрации расхода, но и, альтернативно или дополнительно, также посредством регистрации давления.
Изобретение далее поясняется более подробно на примерах выполнения, представленных на чертежах, на которых показано следующее:
Фиг. 1 - сильно упрощенное представление связи через базу данных множества насосных агрегатов,
Фиг. 2 - блок-схема последовательности операций регистрации данных насосов до перепрограммирования насосного агрегата,
Фиг. 3 - потребление мощности насосного агрегата, состоящего из нескольких насосов, при различном переходном числе оборотов и
Фиг. 4 - три насосные характеристики насосных агрегатов того же самого типа.
Гидравлическая насосная система, символически представленная на фиг.1, содержит насосный агрегат 1 с электродвигателем 2, который приводит в действие центробежный насос 3 и который содержит электронное средство управления 4 двигателем, которое является частью электронного частотного преобразователя, который управляет электродвигателем 3. Электронное средство управления 4 двигателем является программируемым.
Кроме того, представленная на фиг.1 гидравлическая насосная система содержит три группы 5 насосных агрегатов. Каждая группа 5 насосных агрегатов состоит из трех насосных агрегатов 1a, соответственно приводимых электродвигателем 2a, который приводит в действие центробежный насос 3a. Также там с электродвигателями 2a соотнесено, соответственно, электронное средство 4а управления двигателем, которое является программируемым и которое подчинено (является нижестоящим) центральному электронному средству управления 6, которое также является программируемым. Центробежные насосы 3a включены гидравлически параллельно, насосные агрегаты 1a с помощью электронного средства управления 6, в зависимости от требования мощности, подключаются и отключаются, так что группа 5 насосных агрегатов в системе практически образует один насосный агрегат, как это является обычным в случае подобных бустерных насосов.
Представленные на фиг.1 насосные агрегаты 1 и 1a, а также группы 5 насосных агрегатов здесь изображены лишь в качестве примера, на практике такая гидравлическая насосная система будет состоять из тысяч однотипных, а также отличающихся по типам насосных агрегатов и групп насосных агрегатов.
Насосный агрегат 1, а также группы 5 насосных агрегатов беспроводным способом связаны с сетью, как символически представлено стрелкой 7 соединения передачи данных. Подсоединение к облачной базе данных осуществляется посредством Интернета, за счет чего насосные агрегаты повсюду в мире имеют доступ к этой базе данных. База данных образует часть сервера 8, который может быть реализован либо на основе программного обеспечения, либо посредством одного или нескольких конкретно предусмотренных для этой цели компьютеров с соответствующей постоянной памятью, на которых выполняется программа базы данных. В этой связи можно сослаться на имеющуюся базу данных заявителя, Grundfos Hydrobooster MPC, которая осуществляет сбор данных подсоединенных к ней насосных агрегатов, и из которой могут запрашиваться данные обслуживающим оператором 9, например, посредством смартфона 10, на котором исполняется соответствующее приложение программного обеспечения. Смартфон 10 также предусмотрен для непосредственной связи с электронным средством управления 6, то есть предусмотрен и пригоден для программирования и для установки управления.
Облачная база данных, то есть сервер 8, может быть реализована, например, посредством известной под маркой Azure® платформы от компании Microsoft, которая может принимать данные от различных насосных агрегатов 1, 1a и групп 5 насосных агрегатов, подготавливать и, при необходимости, после подготовки отправлять на насосный агрегат 1, 1a, с целью программирования.
Переданные к серверу 8 данные могут представлять собой текущие эксплуатационные данные, такие как ток двигателя, напряжение двигателя, число оборотов, измеренный расход, вычисленный расход, измеренное дифференциальное давление, вычисленное дифференциальное давление, рабочее время и т.д., а также неизменяемые данные, такие как, например, серийный номер насосного агрегата, количество и серийные номера датчиков, длины и диаметры подключенных магистралей, местоположения установок и т.п. База данных сервера 8 включает в себя, таким образом, множество различных данных различных насосных агрегатов 1, 1a и групп 5 насосных агрегатов.
На стороне сервера осуществляется обработка данных на первом этапе 15, на котором принимаются блоки данных отдельных насосных агрегатов. На этапе 16, сначала данные, принятые от различных насосных агрегатов и групп насосных агрегатов, упорядочиваются, а именно, разделяются в группы по типам насосов. Так имеется, например, тип насосов, который включает в себя бустерные насосы, то есть группы 5 насосных агрегатов, состоящие из нескольких отдельных агрегатов 1a, которые, однако, управляются и программируются общим электронным средством управления 6. Другую группу образуют, например, многоступенчатые насосы, еще одну группу составляют циркуляционные насосы системы отопления. При этом группы не обязательно должны группироваться по указанному типу, это осуществляется так, как это представляется наиболее целесообразным на стороне оценки. Так, например, группы 5 насосных агрегатов могут быть отнесены к одной группе данных, в то время как их насосные агрегаты 1a отнесены к другой группе данных. При этом является целесообразным, объединять вместе данные насосных агрегатов, которые позже также должны использоваться для статистической оценки или сравнения.
На этапе 17, соответствующие блоки данных проверяются на согласованность, причем осуществляется дополнительная проверка относительно того, находятся ли переданные эксплуатационные данные внутри ранее определенного среднего диапазона допусков. Блоки данных, которые превышают этот диапазон допусков, отбраковываются. На этапе 17, данные, которые упорядочены в одну группу насосных агрегатов, нормируются, то есть дополнительно обрабатываются, чтобы насосные агрегаты одного и того же типа, но различных конструктивных размеров были сопоставимыми друг с другом.
На этапе 18, данные, переданные от насосных агрегатов, подготавливаются с помощью статистических методов и/или математических моделей насосов, и данные, переработанные в этом отношении соответственно базе данных, на этапе 19 передаются на насосный агрегат 1, 1a или группу 5 насосных агрегатов, в которой затем имеющиеся данные заменяются этими подготовленными данными.
При соотнесении блоков данных с группами насосов, они не обязательно должны соотноситься только с одной группой, также возможно формирование подгрупп. Также можно группы насосов формировать таким образом, что предусматриваются многократные пересечения. Так, например, насосные агрегаты 1, 1a или группы 5 насосных агрегатов, которые имеют однотипную быстроизнашивающуюся деталь, например, контактное уплотнительное кольцо, могут быть отнесены к одной группе. С другой стороны, возможно их соотнесение, например, в соответствии с рабочей средой.
То, как подобная группировка может выглядеть, поясняется ниже:
Таблица A включает в себя многоступенчатые насосные агрегаты CR-конструктивного ряда, для которых записан их серийный номер, их область применения, и для которых записано время между последовательными интервалами технического обслуживания. Кроме того, для части этих насосных агрегатов, измерениями определяется производительность (подача) насоса, которая записана в таблице как пары данных (момент времени, расход) момента времени измерения и величины расхода.
Таблица А
| Серийный номер |
Наименование насоса |
Область применения | Время между последовательными интервалами обслуживания (час.) | Измеренная подача (момент времени, 1/час.) |
| 18495 | CR6 | Промышленность | 4310 | 10:00, 1990 11:00, 1895 12:00, 1995 |
| 12112 | CR6 | Промышленность | 2950 | 13:00, 2210 14:00, 2190 15:00, 2220 |
| 13180 | CR6 | Промышленность | 3512 | Данных нет |
| 7514 | CR6 | Жилье | 1620 | 08:15, 1900 08:30, 1910 08:45, 1902 |
| 10712 | CR6 | Промышленность | 4140 | 15:00, 1850 16:00, 2209 17:00, 2300 |
| 8212 | CR6 | Жилье | 1770 | Данных нет |
Как показывает следующая таблица В, там также приведены многоступенчатые центробежные насосные агрегаты CR-конструктивного ряда, для которых указан серийный номер, а также тип уплотнения штока, ожидаемый срок службы уплотнения и рабочая среда.
Таблица В
| Серийный номер | Наименование насоса |
Тип уплотнения штока | Ожидаемый срок службы уплотнения (час.) | Рабочая среда |
| 1255 | CR5 | Тип P | 12050 | Вода |
| 1421 | CR5 | Тип P | 1800 | Вода |
| 17643 | CR6 | Тип O | 600 | Гликоль |
| 13210 | CR4 | Тип O | 800 | Гликоль |
| 8212 | CR5 | Тип P | 9100 | Вода |
| 1975 | CR4 | Тип O | 2100 | Масло |
Как показывают обе таблицы А и В, которые представляют соответствующую группу, сортировка может происходить по различным критериям.
Наконец, следующая таблица С показывает циркуляционные насосные агрегаты системы отопления типовых рядов альфа 1, альфа 2 и альфа 3, соответственно, с их серийным номером, типом их регулирования, текущим дифференциальным давлением к заданному моменту времени и измеренной подачей к заданному моменту времени.
Таблица С
| Серийный номер | Наименование насоса | Применение | Тип регулирования |
Дифференциальное давление (момент времени, m) | Измеренная подача (момент времени, l/час.) |
| 1534 | Альфа 1 | Нагрев | Пропорциональное | 12:00, 3,2 12:30, 3,6 13:00, 4,0 |
12:00, 300 12:30, 305 13:00, 320 |
| 8422 | Альфа 2 | Нагрев | Пропорциональное | 12:00, 4,1 12:30, 4,1 13:00, 4,1 |
12:00, 360 12:30, 360 13:00, 360 |
| 21987 | Альфа 1 | Нагрев | Постоянное давление |
04:27, 2,9 04:28, 2,8 04:29, 2,9 |
04:27, 200 04:28, 201 04:29, 199 |
| 77865 | Альфа 1 | Нагрев | Пропорциональное | 06:00, 3,3 12:00, 3,3 18:00, 3,5 |
06:00, 267 12:00, 267 18:00, 271 |
| 5423 | Альфа 3 | Нагрев | Постоянное давление |
22:10, 3,6 22:30, 3,6 22:55, 3,7 |
22:10, 295 22:30, 291 22:55, 298 |
| 53142 | Альфа 1 | Нагрев | Постоянное давление | 08:00, 4,8 09:00, 4,7 10:00, 4,7 |
08:00, 1477 09:00, 1600 10:00, 1755 |
Группировка осуществляется на этапе 16 способа.
Принцип соответствующего изобретению способа основывается, таким образом, на том, чтобы данные из множества насосных агрегатов или групп насосных агрегатов, которые уже, например, в глобальном масштабе эксплуатируются, и данные которых записаны на облачной основе, оценивать таким образом, что режим работы отдельных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов может быть улучшен за счет этого, или при новом вводе в эксплуатацию программирование электронного средства управления двигателем может осуществляться на основе уже работающих и находящихся в эксплуатации сопоставимых насосных агрегатов/групп насосных агрегатов. При этом, например, путем оценки данных на стороне сервера насосные характеристики множества однотипных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов могут статистически оцениваться, чтобы их привести по возможности ближе к фактическим рабочим точкам. Как показывает фиг.4, для трех однотипных насосов получаются насосные характеристики a, b и c, которые отстоят одна от другой и не совпадают. После статистической оценки множества таких насосных характеристик, в программирование отдельного насосного агрегата записывается насосная характеристика, получаемая из среднего значения, которая определяется на основе множества насосных агрегатов.
Так соответствующий изобретению способ может применяться не только, как описано выше, для того, чтобы при однотипных насосных агрегатах, которые эксплуатируются частично с гидравлическим датчиком, а частично без гидравлического датчика (датчика давления или расхода), посредством сравнения рабочих точек, вычисленных на модели на основе электрических значений, с фактическими рабочими точками, определенными с помощью датчиков, можно значительно повысить точность относительно математического моделирования, таким образом, положенные в основу насосных агрегатов насосные характеристики могут устанавливаться на существенно более широком статистическом основании, чем это возможно с использованием более затратных, но сравнительно меньших лабораторных измерений.
Расход через насос, то есть, временной профиль подаваемого объемного потока в случае насосных агрегатов без датчиков определяется на основе следующих двух уравнений:
(1)
(2)
При
|
Дифференциальное давление между входом насоса и выходом насоса или входом и выходом группы насосов (бустерных насосов) |
|
Электрическая мощность |
|
Расход через насос |
|
Число оборотов насоса |
|
Параметры математической модели, представляющие давление насоса |
|
Параметры математической модели, представляющие мощность насоса |
Из уравнения (1) можно на основе разности давлений насоса или группы насосов и числа оборотов n вычислить расход q. Из уравнения (2) можно вычислить расход q из мощности Р насоса и числа оборотов n насоса. Эти вычисления зависят от параметров ah2-ah0 и at2-at0. Если как мощность P, так и дифференциальное давление Δр и число оборотов n известны, то расход q можно вычислить следующим образом.
(3)
|
Параметры модели, представляющей расход, с применением вышеуказанных моделей дифференциального давления и мощности |
Вычисление расхода зависит от параметров λ1 до λ6, которые обычно определяются изготовителем путем тестирования. Эти работы требуют больших затрат времени и средств. По этим причинам эти параметры доступны чаще всего только для некоторых насосов и интерполируются для других. Как показывает фиг.4, где изображены три насосные характеристики a, b и c трех различных однотипных насосов, эти характеристики имеют разброс значений e между насосом a и насосом b. Если рассматривать насосы a и c, этот разброс еще больше. Если теперь замеряется только один насос, например, насос b, то даже при однотипных насосах получается существенный разброс в насосных характеристиках. Чтобы снизить этот разброс, в соответствии с изобретением предусмотрено, чтобы на основе большого количества данных, которые являются доступными на стороне базы данных на сервере 8 из множества насосных агрегатов, определять параметры приведенных выше уравнений на основе множества однотипных насосных агрегатов и посредством статистической оценки сравнительно точно определять, а именно, по возможности с применением данных для насосных агрегатов, в которых дифференциальное давление Δр и/или объемный поток q определяются с помощью датчиков. Так как мощность и число оборотов насоса на основе соответствующих данных двигателя всегда являются доступными, с помощью этой информации можно улучшить уравнение (2), так что находятся параметры, которые описывают усредненное электрическое/гидравлическое поведение соответствующего типа насосного агрегата. Если наряду с датчиком дифференциального давления также имеется датчик потока, то могут определяться параметры уравнений (1) и (3). Определение осуществляется известными математическими методами, например, линейной регрессии. При этом осуществляется непрерывная актуализация параметров уравнения (1). Искомые параметры получают как вектор параметров и актуализируют известными методами, так что не требуется их заново вычислять каждый раз из всех данных, если требуется один блок данных.
Так как, в частности, при беспроводной связи может происходить потеря пакетов данных или файлов, нужно перед актуализацией параметров в каждом случае проверять, является ли согласованным (непротиворечивым) применяемый блок данных. При этом подлежащий применению блок данных применяется в уже доступной модели и проверяется в том отношении, находится ли определенное при этом значение в пределах стандартного отклонения применяемой модели. Если это не имеет места, то этот блок данных не применяется для дальнейшего определения параметров. При этом целесообразно, для определения параметров применять не только типовые насосные агрегаты, но и по возможности такие, которые используются сопоставимым образом и которые имеют примерно одинаковые часы эксплуатации, чтобы таким образом иметь возможность скомпенсировать имеющиеся эффекты износа.
Соответствующий изобретению способ может, например, применяться для того, чтобы в случае бустерных насосов, в которых группа 5 насосных агрегатов 1a эксплуатируется параллельно, и которые посредством общего электронного средства управления 6 подключаются и отключаются по потребности, определять энергетически выгодные точки переключения. При этом подключение осуществляется согласно простым правилам, например, следующий насос подключается, если уже работающие насосы достигли 95% их максимального числа оборотов. Это зачастую является энергетически невыгодным.
В соответствии с изобретением, например, данные трех групп насосных агрегатов оцениваются по их временному профилю, как представлено на фиг.3. Три группы насосных агрегатов имеют различные числа оборотов 
переключения, группа 1 насосных агрегатов (насосная станция 1) имеет число оборотов 
переключения, которое ниже, чем число оборотов 
переключения группы 2 насосных агрегатов (насосной станции 2), которое, в свою очередь, ниже, чем число оборотов 
переключения группы 3 насосных агрегатов (насосной станции 3). Если теперь сравнить потребляемую мощность P (мощность) во времени T (время) в зависимости от текущего числа s насосов, то становится ясно, что насосная станция 2 имеет энергетически самое выгодное число оборотов 
переключения. Этот порог переключения, который получается путем оценки эксплуатационных данных на основе базы данных 8, может осуществляться автоматизированным образом и служить для подстройки числа оборотов переключения таких насосных станций, как при установке, так и по прошествии определенного времени. Так как эти регулировки зависят от условий давления на входе бустерного насоса, необходимо всякий раз, когда входное давление заметно изменяется, заново определять число оборотов 
переключения. Затем осуществляется поиск сопоставимых данных бустерных насосов в базе данных, и на основе этого сравнения, которое осуществляется подобно тому, как описано со ссылкой на фиг.3, затем повторно вычисляется число оборотов переключения, наиболее оптимальное для насосной станции.
Перечень ссылочных позиций
1, 1a насосный агрегат
2, 2a электродвигатель
3, 3a центробежный насос
4, 4a электронное средство управления двигателем
5 группа насосных агрегатов
6 электронное средство управления для 5
7 путь соединения передачи данных
8 сервер
9 обслуживающий оператор
10 смартфон
15-19 этапы способа
s число насосов
число оборотов переключения
е отклонение (фиг.4)
1. Способ эксплуатации по меньшей мере одного насосного агрегата (1, 1а, 5) из множества насосных агрегатов (1, 1а), 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, в частности параметры и/или эксплуатационные данные множества насосных агрегатов (1, 1а, 5), передаются через сеть на сервер (8) и там сохраняются в базе данных, отличающийся тем, что сохраненные данные обрабатываются по заданным вычислительным правилам, после чего указанный по меньшей мере один насосный агрегат (1, 1а, 5) подстраивают в его программировании через сеть на основе обработанных данных.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что данные от насосных агрегатов (1, 1а, 5) различных типов записываются в базе данных и группируются с целью обработки.
3. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что данные, в частности эксплуатационные данные однотипных насосных агрегатов, статистически оцениваются и затем указанный по меньшей мере один насосный агрегат, если он имеет предопределенное отклонение от оцененных данных, подстраивается в своем программировании.
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что для первой группы насосных агрегатов эксплуатационные данные определяются на основе электрических параметров привода, а также по меньшей мере одного зарегистрированного гидравлического параметра, и при котором для второй группы однотипных насосных агрегатов эксплуатационные данные определяются на основе электрических параметров привода, и на стороне сервера эксплуатационные данные второй группы насосных агрегатов подстраиваются при программировании на основе зарегистрированных гидравлических данных первой группы.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что на основе сохраненных в базе данных эксплуатационных данных однотипных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов параметры насосов, в частности насосные характеристики (а, b, c) множества насосных агрегатов или групп насосных агрегатов, статистически оцениваются и определенные данные среднего значения применяются для программирования насосного агрегата или группы насосных агрегатов.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что данные рабочего состояния насосного агрегата или группы насосных агрегатов сравниваются с данными относительно гидравлических условий подобных рабочих состояний однотипных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов из базы данных, причем посредством сравнения устанавливается, в частности, энергетически выгодное рабочее состояние, и насосный агрегат или группа насосных агрегатов программируется для достижения этого более выгодного рабочего состояния.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что для группы насосных агрегатов программируются точки переключения для подключения и отключения насосных агрегатов группы.
8. Гидравлическая насосная система с множеством насосных агрегатов (1, 1а, 5), которые имеют программируемое электронное средство (4, 4а, 6) управления двигателем для отдельных насосных агрегатов или групп насосных агрегатов и которые через сеть по меньшей мере время от времени соединены с сервером (8) с возможностью передачи данных, который содержит базу данных и устройство обработки данных, отличающаяся тем, что база данных предусмотрена для хранения параметров и/или эксплуатационных данных насосных агрегатов (1, 1а, 5), а устройство обработки данных выполнено так, чтобы данные, переданные от насосных агрегатов (1, 1а, 5), оценивать по заданным правилам и на основе оцененных данных подстраивать по меньшей мере один отдельный насосный агрегат (1, 1а, 5) в его программировании.
9. Система по п.8, отличающаяся тем, что оценка осуществляется по статистическим правилам.
10. Система по п.8 или 9, отличающаяся тем, что сеть основана на Интернете и насосные агрегаты или группы насосных агрегатов имеют веб-сервер или через LAN, предпочтительно WLAN, соединены с Интернетом с возможностью передачи данных.
11. Система по одному из пп.8-10, отличающаяся тем, что она оснащена первой группой насосных агрегатов, которая оснащена соответственно по меньшей мере одним датчиком для регистрации гидравлического параметра и эксплуатационные данные которой определяются на основе электрических параметров привода, а также указанного по меньшей мере одного зарегистрированного гидравлического параметра, и второй группой однотипных насосных агрегатов, эксплуатационные данные которой определяются на основе электрических параметров привода, причем на стороне сервера эксплуатационные данные второй группы насосных агрегатов на основе зарегистрированных гидравлических данных первой группы подстраиваются при программировании.
