用于监测并控制正排量泵中的汽蚀的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开一种使用从多个压力传感器获得的读数监测并控制正排量泵的系统和方法。所述压力传感器可安装在所述泵的吸入区域、排出区域和级间区域处。对来自所述压力传感器的信号进行比较以获得用来预测汽蚀状态是否存在于所述泵中的比率。可对所述比率与用户提供的限度进行比较以改变所述泵的操作特性，从而减少预测的汽蚀。当所述比率小于预定值时，可停止所述泵或改变泵速度。在一些实施方案中，关于所述比率的历史信息可用来获得标准差信息，所述标准差信息随后可用来预测气泡是否通过所述泵。本发明专利技术描述并要求其它实施方案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测并控制正排量泵中的汽蚀的系统和方法公开领域本公开一般来说涉及监测用于机械装置的系统的领域，并且更具体地说，涉及用于监测泵汽蚀(pumpcavitation)并且基于这种监测来控制泵操作的改进型系统和方法。公开背景通常使用由经验丰富的操作者执行的目测检查技术来确定旋转机械装置的状态。通过目测检查，通常可在故障可能发生之前检测到如破裂、泄漏、腐蚀等故障模式。使用这种手动式状态监测允许安排维修或采取其它行动，以便在故障发生之前避免故障的后果。在恶化的早期阶段介入通常比故障后进行修理更具成本效益。手动式监测的一个缺点在于：通常仅周期性地执行手动式监测。因此，如果在检查之间出现不利状态，那么机械故障可能发生。希望能够使状态监测过程自动化以提供简单并易于使用的系统，这个系统提供对一个或多个机械状态的持续监测。这种系统具有增强操作、减少停机时间并且增加能量效率的可能性。公开概述本专利技术公开一种用于监测并控制正排量泵的系统。所述系统包括：多个压力传感器，所述压力传感器安装到正排量泵；以及控制器，所述控制器用于接收来自多个压力传感器的输入信号。控制器可被配置来处理输入信号以获得汽蚀严重性比率。汽蚀严重性比率可以是泵的级间压力与吸入压力之间的差异与泵的排出压力与吸入压力之间的差异的比率。如果吸入压力等级与排出压力和级间压力等级相比较来说较小(或是零)，那么汽蚀严重性比率也可以简化为泵的测得级间压力与泵的测得排出压力的比率。控制器可被配置来基于汽蚀严重性比率与预先定义的基于应用的严重性等级的比较来调整泵的操作速度。本专利技术公开一种用于监测并控制正排量泵的方法。所述方法可包括：获得代表正排量泵中多个位置处的压力的多个信号；处理多个信号以获得汽蚀严重性比率，其中汽蚀严重性比率是泵的级间压力与吸入压力之间的差异与泵的排出压力与吸入压力之间的差异的比率；以及基于汽蚀严重性比率与预先定义的基于应用的严重性等级的比较来调整正排量泵的操作速度。附图简述举例来说，现在将参考附图来描述所公开装置的特定实施方案：图1是示例性泵的等距视图，所述泵包括安装在其上的多个状态监测传感器；图2是沿图1中线2-2截取的图1的泵的截面图，这个截面图示出相对于泵的动力转子孔来安装的多个传感器的位置；图3是所公开系统的示意图；图4是示例性正排量齿轮泵的截面图；图5是扩展成包括远程监测和控制的图3的系统的示意图；以及图6是示出用于使用所公开系统的示例性方法的示例性逻辑流程。详述在正排量螺杆泵中，从泵的入口或吸入口向出口或排出口以逐级递增的方式形成压力。每一级被定义为由泵的入口端和出口端之间的泵转子的啮合形成的移动螺纹封闭件或隔离容积。在液体前进通过泵时，沿移动螺纹封闭件形成压力。封闭件的数目通常与输送的出口压力的所需等级成正比，即，压力越大，所需封闭件的数目越大。封闭件使得泵能够形成逐渐增加的压力增量的内部压力梯度。适当应用时，旋转轴螺杆泵可用来泵送多种流体，从高粘度液体到相对轻质燃料或水/油乳液。当夹带的或溶解的气体存在于泵内溶液中时，可能会破坏正常的压力梯度形成进程，从而对泵性能造成不利影响。如果泵送液体中夹带大量气体，那么内部泵送过程可能变得不稳定并且可能丧失内部压力梯度。泵还可能过度振动，从而导致噪声和过度磨损。这种状态与称为“汽蚀”的现象同义。汽蚀通常在流体压力降低到其蒸汽压力以下，从而允许气体从流体中逸出时发生。当泵对气态液体施加增加的压力时，不稳定的级压力产生，从而导致气泡在泵的输送级中破裂。传统汽蚀检测是通过确认可听见的噪声、降低的流速和/或增加的泵振动来进行。可以理解，等到可检测到这些情况的时候，泵操作中的显著变化可能已发生。因此，可能来不及保护泵免遭内部损坏。例如，在泵不能够形成从吸入到排出的正常压力梯度的情况下，形成的总压力可能出现在最后的封闭件中或靠近最后的封闭件。这可能会扰乱惰轮转子的正常流体动力支撑，从而可导致对泵造成间接损坏的金属与金属接触。聪明的应用和保守的评定是对这些状态的传统保护。然而，当泵送液体具有不可预测的特性或不受控制的气体内容物时，在通常情况下，需要频繁监测泵操作以维持正常操作，所述频繁监测伴随着劳动力成本和其它成本。已发现，检测汽蚀和其它操作不稳定性的传统手段特别不适合以下情况：期望泵在远程无人操作的装置处并且在极端环境条件下提供长期可靠的服务。现在参考附图，图1和图2示出安装到示例性泵2的智能汽蚀监测系统1，所述泵在这个实施方案中是螺杆泵。系统1包括多个压力传感器，所述压力传感器安装在遍及泵2的适当位置处。这些传感器包括吸入压力传感器4、级间压力传感器6和排出压力传感器8。吸入压力传感器4和排出压力传感器8由距离“L”隔开，而吸入压力传感器4和级间压力传感器6由距离“Li”隔开。如稍后将更详细地描述，吸入压力感测器4可将代表吸入压力“Ps”的信号提供到系统1，级间压力传感器可将代表级间压力“Pi”的信号提供到系统1，并且排出压力传感器可将代表排出压力“Pd”的信号提供到系统1。系统1又可使用这些信号来确定不合需要的汽蚀状态是否存在于泵2中。图3示出系统1，所述系统包括经由通信链路30连接到压力传感器4、6、8的控制器28。因此，传感器4、6、8可将代表泵2内多个位置处的压力状态的信号发送到控制器28，如前文所述。控制器28可具有处理器32，所述处理器执行指令以便从所接收的信号确定泵2的一个或多个操作状态是否处于正常或所需限度内。非易失性存储器34可与处理器32相关联，以用于存储程序指令和/或存储从传感器接收的数据。显示器36可连接到控制器28以用于提供与泵2的状态相关的信息的本地显示和/或远程显示。如键盘的输入装置38可连接到控制器28，以便允许用户与系统1交互。通信链路30被示出为是硬连线连接。然而，应当理解，通信链路30可以是多种无线连接或硬连线连接中的任何一种。例如，通信链路30可以是Wi-Fi链路、蓝牙链路、PSTN(公用交换电话网)、蜂窝网络(例如像用于SMS和分组语音通信的GSM(全球移动通信系统)网络、用于分组数据和语音通信的通用分组无线业务(GPRS)网络)或有线数据网络(例如像用于TCP/IP、VOIP通信的以太网/因特网)等等。到控制器和来自控制器的通信可经由集成服务器进行，所述集成服务器使得能够经由因特网来远程访问控制器28。另外，可通过电子邮件、因特网、以太网、RS-232/422/485、CANopen、DeviceNet、Profitbus、RF无线电、电话陆线、蜂窝网络和卫星网络中的一种或多种来传输数据和/或警报。如前文所述，连接到泵2的传感器可用来测量泵的多种操作特性。这些传感器可将代表那些特性的信号输出到控制器28，并且控制器28可处理所述信号并且向用户呈现输出。另外或可选地，可对输出信息进行本地存储和/或远程存储。这种信息可用来跟踪并分析泵随时间推移的操作特性。例如，吸入压力传感器4、级间压力传感器6和排出压力传感器8可将信号提供到控制器28，所述控制器可使用所述信号来确定不合需要的汽蚀状态是否存在于泵2内的一个或多个位置处。在正常操作下，如果正排量泵不经历汽蚀或没有过量气泡通过所述泵，那么排出压力Pd、级间压力Pi和吸入压力Ps将在任何给定时间指示特定的所需本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于监测并控制正排量泵的系统，其包括：多个压力传感器，其安装到正排量泵；以及控制器，其用于接收来自所述多个压力传感器的输入信号，并且用于处理所述输入信号以获得汽蚀严重性比率，所述汽蚀严重性比率包括所述泵的测得级间压力与所述泵的测得吸入压力之间的差异与所述泵的测得排出压力与所述泵的测得吸入压力之间的差异的比率；所述控制器还被配置来基于所述汽蚀严重性比率与预先定义的基于应用的严重性等级的比较来调整所述泵的操作速度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监测并控制正排量泵的系统，其包括：多个压力传感器，其安装到正排量泵，所述多个压力传感器包括至少第一压力传感器、第二压力传感器和第三压力传感器，其中第一压力传感器与第二压力传感器分开第一距离，第一压力传感器与第三压力传感器分开第二距离；以及控制器，其用于接收来自所述多个压力传感器的输入信号，并且用于处理所述输入信号以获得汽蚀严重性比率，所述汽蚀严重性比率包括所述泵的测得级间压力与所述泵的测得吸入压力之间的差异与所述泵的测得排出压力与所述泵的测得吸入压力之间的差异的比率；所述控制器还被配置来基于所述汽蚀严重性比率与预先定义的基于应用的严重性等级和目标汽蚀严重性等级的比较来调整所述泵的操作速度，基于应用的严重性等级由用户设定，目标汽蚀严重性等级基于第一距离与第二距离之间的比率。2.如权利要求1所述的系统，其中当所述汽蚀严重性比率处于所述基于应用的严重性等级的预定范围内时，维持所述泵的当前操作速度。3.如权利要求1所述的系统，其中当所述汽蚀严重性比率大于所述基于应用的严重性等级时，增加所述泵的速度，直到所述汽蚀严重性比率处于所述基于应用的严重性等级的预定范围内。4.如权利要求1所述的系统，其中当所述汽蚀严重性比率小于所述基于应用的严重性等级时，减小所述泵的速度，直到所述汽蚀严重性比率处于所述基于应用的严重性等级的预定范围内。5.如权利要求1所述的系统，其中当所述汽蚀严重性比率小于基于应用的严重性等级限度时，停止所述泵。6.如权利要求1所述的系统，其中根据以下公式获得所述汽蚀严重性比率Ra：其中Pi是所述泵的测得级间压力，Ps是所述泵的测得吸入压力，且Pd是所述泵的测得排出压力。7.如权利要求1所述的系统，其中当所述吸入压力是零或比Pi和Pd小得多时，根据以下公式获得简化的汽蚀严重性比率Ra：并且其中Pi是所述泵的测得级间压力，且Pd是所述泵的测得排出压力。8.如权利要求1所述的系统，所述控制器还被配置来存储汽蚀严重性比率随时间推移的多个离散值，并且获得所述多个离散值的标准差以确定所述多个离散值的变化是否超过预定限度。9.如权利要求8所述的系统，其中当所述多个离散值的变化超过所述预定限度时，所述控制器被配置来向用户提供指示：气泡存在于泵腔中。10.如权利要求9所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹丹，
申请(专利权)人：IMO工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US