多泵控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种多泵控制系统(5)，包括控制模块。该模块配置为：a)使除了包括N个泵的多泵系统中以速度ωj运行以提供总扬程△p的i个泵的子集j之外的k个泵的速度逐步增加，其中N≥2，1≤k

Multi-pump control system

The invention provides a multi-pump control system (5), including a control module. The module is configured as follows: a) The speed of K pumps is gradually increased except the subset J of the I pumps running at the speed_j in the multi-pump system including N pumps to provide the total head (p), where N is greater than 2 and 1 is less than k.

【技术实现步骤摘要】
多泵控制系统
本公开大致涉及用于多个泵的控制系统，特别是多个速度受控的湿转子离心泵。这种多个泵可以用在供水网络的泵站中。
技术介绍
通常，供水网络的泵站可以包括彼此平行安装的多个相同或不同的泵，以提供所需的流体流量q和扬程△p(压差)。取决于所需的流量和扬程，控制系统有多种可能性来运行带有N个泵的多泵系统，其中N≥2。多泵系统可能有2N-1个不同的选项以泵的不同子集来运行系统。但是，取决于所需的流量和扬程，对于所有子集而言总功率消耗不同。因此，为了以最少的能量消耗运行多泵系统，多泵控制系统可能想要选择使用具有最小功耗的泵的子集来运行系统。例如，如果需要具有四个相同的泵系统的满载容量的一半，则控制系统有一个选项以在大约一半负载下运行所有四个泵，或者六个选项以在大约满负载下运行两个泵，或者4个选项以在约2/3负载下运行三个泵。取决于泵的特性，这些选项中的一个可能是功耗最小的子集。例如，US7,480,544B2描述了一种节能和恒压流体输送机的系统，该系统并联连接以向具有已知的节点和管段的管道系统进行供应。US2003/0235492A1涉及一种用于自动控制并联或串联操作的多个泵的方法和装置。US2015/0148972A1描述了一种用于以最少能量消耗操作具有确定数量的泵的多个离心泵的设备和方法。所有已知的控制系统或方法都需要存储预先知道的由泵制造商提供的泵特性。然而，由于制造公差、磨损和/或结垢，实际当前泵特性可能与控制逻辑中存储的信息不同。泵特性可能随时间而变化，并且可能在泵与泵之间不同。因此，控制系统可能认为泵是相同的，实际上它们的当前泵特性显著不同。这种错误信息可能会导致关于哪个泵子集可以最节能地提供所需流量和扬程的错误决定。如果要将控制系统改装成现有的多泵系统，首先可能没有或没有足够的关于泵的可用信息。多泵系统可以包括不同尺寸或种类的泵，其中可以假设多泵系统包括具有以相同的速度提供相同的流量的至少两个泵的子集。还应注意，通常不希望通过传感器进行流量测量，因为流量传感器的安装和维护是昂贵的。因此，通常只有一个系统流量测量或者根本没有测量的当前流量值可用。此外，在多泵系统中切入或切出泵总是表示流体网络中的某种扰动。一些流体网络对具有高梯度(例如，冷却回路(chillingcircuit))的流量或压力的瞬态敏感。除此之外，流量或压力的高梯度瞬态通常比平滑瞬态更耗能。因此，在多泵系统的正常操作期间，期望最小化由切入和切出泵引起的扰动。
技术实现思路
与已知的多泵控制系统相比，本公开的实施例提供了一种控制系统和方法，用于平稳地切入或泵出多泵系统的泵，以便通过切入/切出泵来消除由于系统扰动引起的功率消耗。根据本专利技术的第一方面，提供了一种多泵控制系统，包括控制模块、处理模块、通信接口和存储模块，其中控制模块被配置为a)使除了包括N个泵的多泵系统中以速度ωj运行以提供总扬程△p的i个泵的子集j之外的k个泵的速度逐步增加，其中N≥2，1≤k<N且1≤i<N，其中所述控制模块被配置为将子集j的i个泵从速度ωj逐步逐步减速到较低速度ωm，其中速度ωm是i+k个泵的子集m提供总扬程△p所需的速度；和/或b)使包括N个泵的多泵系统中以速度ωj运行以提供总扬程△p的i个泵的子集j中的k个泵的速度逐步降低，其中N≥2，1≤k<i且1<i≤N，其中所述控制模块被配置为将剩余子集r的i-k个泵从速度ωj逐步逐步提升到较高速度ωr，其中速度ωr是i-k个泵的剩余子集r提供总扬程△p所需的速度。可选地，控制模块可以被配置为在逐步加速/逐步减速的同时保持总扬程△p恒定。可选地，控制模块可以被配置为遵循至少一个预定模型曲线逐步加速/逐步减速。多项式和中的参数a、b、c、x、y和z(其中，这些参数指示近似的泵特性△p＝f(q,ωj)和/或功耗P＝f(q,ωj))可在配置周期期间如下所述被确定并用于确定预定的模型曲线。在零流量配置周期期间确定的速度ω0可以用于以在逐步加速/逐步减速期间的所有运行的泵的组合流量和压力基本上是恒定的方式来协调(k个增加的泵或剩余子集r的)逐步加速和(运行的子集j或k个关闭的泵的)同步的逐步减速。因此，在逐步加速/逐步减速之后不必对流量和/或压力的突发瞬态作出反应，因为对预定模型曲线的了解有助于首先避免这种突发的瞬态并且在逐步加速/逐步减速结束时建立所需的速度、流量和压力。二阶多项式对泵特性和/或功耗的近似最好围绕最高效率的工作点，因为泵特性△p＝f(q,ωj)和功耗P＝f(q,ωj)在这些优选的工作点周围可以预期是非常平滑的。然而，对于远离最高效率点的工作点，近似可能不太准确，特别是对于零流量操作。然而，出于若干原因，零流量操作的良好近似是有用的。首先，如果已知点△p＝f(0,ω)≈cω02和/或P＝f(0,ω)≈zω03，泵特性△p＝f(q,ωj)和/或功率消耗P＝f(q,ωj)的近似更稳健且更准确。其次，如下所述，除了正在运行的子集之外的正在开始加速的泵对总流量有贡献的速度ω0可以被确定。第三，知道参数c和z对于两个相同泵(即N＝2)的多泵系统是有用的，因为只有两个选项来运行具有不同泵数量i的子集，即j＝1(01或10)且i＝1以及j＝2(11)且i＝2。因此，为了确定零流量操作的良好近似，控制模块可以被配置为a)通过以下方式来运行零流量配置周期：使除了以速度ωj运行的多泵系统的i个泵的子集j之外的至少一个泵的速度逐步提高，直到所述通信接口接收到指示所述至少一个泵开始对总流量做出贡献的信号变化，并且其中所述处理模块被配置为确定近似的泵特性Δp～ω02和/或功耗P～ω03，其中ω0是所述至少一个逐步加速的泵在其开始对总流量q做出贡献的时刻时的速度；和/或b)通过以下方式来运行零流量配置周期：使以速度ωj运行的多泵系统的i个泵的子集j中的至少一个泵的速度逐步降低，直到所述通信接口接收到指示所述至少一个泵停止对总流量做出贡献的信号变化，并且其中所述处理模块被配置为确定近似的泵特性Δp～ω02和/或功耗P～ω03，其中ω0是所述至少一个逐步减速的泵在其停止对总流量q做出贡献的时刻时的速度。可选地，在至少一个泵的逐步加速/逐步减速期间，压力保持基本恒定。在选项a)中，即当对除了已经运行的子集j之外的至少一个泵逐步加速时，子集j可以提供基本恒定的压力，并且逐步加速的泵直到达到速度ω0才对流量做出贡献，这刚好足以提供恒定的压力。类似地，在选项b)中，即当运行的子集j的至少一个泵逐步减速时，子集j可以提供基本恒定的压力，并且逐步减速的泵直到其速度降低到提供该恒定压力至少所需的速度ω0以下之前一直对流量有贡献。在这两种情况下，这都会引发可以在渐变时间中记录速度、压力或功耗的图中示出为尖峰或骤降的突发信号变化。可选地，处理模块可以被配置为通过使用变化检测算法(例如累积和(CUSUM)算法)来识别接收的信号变化。可选地，处理模块可以被配置为通过确定所述扬程△p、速度ωj和/或功率P的梯度的绝对值是否等于或超过预定阈值来识别所接收的信号变化。因此，可以通过进行一个或多个零流量配置周期来确定参数c和z以及速度ω0。可选地，控制模块还可以被配置为在n个不同配置周期期间以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多泵控制系统(5)，包括：‑控制模块(7)，‑处理模块(9)，‑通信接口(11)，以及‑存储模块(13)，其中所述控制模块(7)被配置为a)使除了包括N个泵的多泵系统中以速度ωj运行以提供总扬程△p的i个泵的子集j之外的k个泵的速度逐步增加，其中N≥2，1≤k

【技术特征摘要】
2017.07.14 EP 171813401.一种多泵控制系统(5)，包括：-控制模块(7)，-处理模块(9)，-通信接口(11)，以及-存储模块(13)，其中所述控制模块(7)被配置为a)使除了包括N个泵的多泵系统中以速度ωj运行以提供总扬程△p的i个泵的子集j之外的k个泵的速度逐步增加，其中N≥2，1≤k<N且1≤i<N，其中所述控制模块(7)被配置为将子集j的i个泵从速度ωj逐步减速到较低速度ωm，其中速度ωm是i+k个泵的子集m提供总扬程△p所需的速度，和/或b)使包括N个泵的多泵系统中以速度ωj运行以提供总扬程△p的i个泵的子集j中的k个泵的速度逐步降低，其中N≥2，1≤k<i且1<i≤N，其中所述控制模块(7)被配置为将剩余子集r的i-k个泵从速度ωj逐步提升到更高速度ωr，其中速度ωr是i-k个泵的剩余子集r提供总扬程△p所需的速度。2.根据权利要求1所述的多泵控制系统(5)，其中所述控制模块(7)被配置为在逐步加速/逐步减速的同时保持总扬程△p恒定。3.根据权利要求1或2所述的多泵控制系统(5)，其中所述控制模块(7)被配置为遵循至少一个预定模型曲线来进行逐步加速/逐步减速。4.根据前述权利要求中任一项所述的多泵控制系统(5)，其中所述控制模块(7)被配置为a)通过以下方式来运行零流量配置周期：使除了以速度ωj运行的多泵系统的i个泵的子集j之外的至少一个泵的速度逐步提高，直到所述通信接口(11)接收到指示所述至少一个泵开始对总流量q做出贡献的信号变化，并且其中所述处理模块(9)被配置为确定近似的泵特性Δp～ω02和/或功耗P～ω03，其中ω0是所述至少一个逐步加速的泵在其开始对总流量q做出贡献时刻时的速度，和/或b)通过以下方式来运行零流量配置周期：使以速度ωj运行的多泵系统的i个泵的子集j中的至少一个泵的速度逐步降低，直到所述通信接口(11)接收到指示所述至少一个泵停止对总流量q做出贡献的信号变化，并且其中所述处理模块(9)被配置为确定近似的泵特性Δp～ω02和/或功耗P～ω03，其中ω0是所述至少一个逐步减速的泵在其停止对总流量q做出贡献的时刻时的速度。5.根据权利要求4所述的多泵控制系统(5)，其中所述处理模块(9)被配置为通过使用变化检测算法来识别所接收的信号变化，例如累积和CUSUM算法。6.根据权利要求4或5所述的多泵控制系统(5)，其中所述处理模块(9)被配置为通过确定所述扬程△p、速度ωj和/或功率P的梯度的绝对值是否等于或超过预定阈值来识别所接收信号的变化。7.根据前述权利要求中任一项所述的多泵控制系统(5)，其中所述控制模块(7)被配置为在n个不同配置周期期间以速度ωj运行包括N个泵的多泵系统(3)的i个泵的n个不同子集，其中N≥2，2≤n≤2N-1且1≤i≤N，其中每个配置周期j∈{1,…,n}与子集j∈{1,…,n}和速度ωj相关联，其中所述通信接口(11)被配置为在相关联的配置周期j期间从每个子集j接收指示操作参数的信号，其中所述处理模块(9)被配置为基于每个子集j的接收信号并且在每个子集j的i个泵共同分担基准流量q的相同部分q/i的假设下确定近似的泵特性△p＝f(q,ωj)，其中所述存储模块(13)被配置为存储所述近似的泵特性△p＝f(q,ωj)或指示该近似泵特性的参数。8.根据权利要求6所述的多泵控制系统(5)，其中所述处理模块(9)被配置为基于每个子集j的所接收信号并且在每个子集j的i个泵共同分担基准流量q的相同部分q/i的假设下确定近似的泵功耗P＝f(q,ωj)，其中所述存储模块(13)被配置为存储近似的功耗P＝f(q,ωj)或指示该近似功耗的参数。9.根据权利要求7或8所述的多泵控制系统(5)，其中所述处理模块(9)被配置为基于存储在所述存储模块(13)中的所述近似功耗P＝f(q,ωj)和/或近似的泵特性△p＝f(q,ωj)来确定具有所需负载下最小功耗的子集k。10.根据权利要求9所述的多泵控制系统(5)，其中所述控制模块(7)被配置为用具有所需负载的最小功耗的所确定的子集k操作所述多泵系统(3)。11.根据权利要求7至10中任一项所述的多泵控制系统(5)，其中所述控制模块(7)被配置为在配置周期j期间以相同的速度ωj运行子集j的i个泵，其中所述配置周期j中子集j的i个泵的速度ωj与另一个配置周期k中子集k的s个泵的速度ωk不同，其中j≠s，其中由所述多泵系统生成的总扬程△p对于两个配置周期j、k基本相同。12.根据权利要求7至11中任一项所述的多泵控制系统(5)，其中所述处理模块(9)被配置为通过确定二阶多项式中的参数a、b和c来确定所述近似的泵特性△p＝f(q,ωj)，其中在零流量配置周期中能够通过Δp＝cω02确定参数c。13.根据权利要求8至12中任一项所述的多泵控制系统(5)，其中所述处理模块(9)被配置为通过确定二阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯珀·希勒鲁普吕恩，
申请(专利权)人：格兰富控股联合股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK