确定旋转式容积泵中的泵流量的方法技术

本发明专利技术提供了用于调节旋转式容积泵的技术。所述技术包括特征在于信号处理器的设备，所述信号处理器根据本发明专利技术被配置为可采用包括信号处理器的设备的形式，所述信号处理器可被配置为接收包含关于与旋转式容积泵的运行有关的实际泵性能数据的信息的信令；以及至少部分地基于所述实际泵性能数据通过补偿已公布泵性能数据来确定校正的已公布泵性能数据，以运行旋转式容积泵。所述校正的已公布泵性能数据可包括校正的已公布额定功率、流量和滑动系数，并且所述实际泵性能数据包含关于与所述旋转式容积泵的运行有关并且接收自泵控制器或控制设备包括变频驱动器的实际功率、比重和粘度的信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】确定旋转式容积泵中的泵流量的方法相关专利申请的交叉引用本专利申请要求提交于2012年4月12日的临时专利申请序列号61/623,155的权益，该专利申请据此以引用方式全文并入。
技术介绍
1.
本申请涉及旋转式容积(PD)泵，诸如内齿轮泵或外齿轮泵、凸轮泵、叶轮泵或螺杆泵；并且更具体地讲，涉及调节此类旋转式PD泵以便确定泵流量的技术。2.相关领域的简要说明多种不同类型或种类的泵包括旋转式容积泵在本领域中是已知的。通过举例的方式，下文阐述了一些已知的泵和与其相关的缺点：名称为“MethodforDeterminingPumpFlowRatesUsingMotorTorqueMeasurements”(使用电机转矩测量确定泵流速的方法)的美国专利No.6,591,697公开了一种基于转矩和速度与泵流速的关系，以及使用变频驱动器(VFD)调节泵流量从而调节离心泵速度的能力的方法，该专利据此以引用方式全文并入。‘697专利中由Henyan先生使用的技术依赖于在若干速度下校准泵流量，并且依赖于基于在若干速度下校准的转矩与流量曲线确定流量值。内插法用于确定校准曲线之间的流量。校准流量曲线的数据在若干速度下在零流量(闭合阀门条件)处获得。在没有泄压阀或旁通管道的情况下，容积泵不能在闭合阀门条件下运行，因为泵将继续增加压力和功率直到系统管道或泵壳体中的轴或齿轮断裂或发生破裂。另一缺点是‘697专利依赖于在工厂中获取校准的数据，其使变频驱动器特定于被测试的泵。另外，该专利技术未针对泵发生磨损时调节流量精度作出规定。Henyan先生的专利技术涉及离心泵，其中转矩与速度变化的平方成比例。在旋转式容积泵中，转矩是恒定的，与速度无关。因此，支配离心式和旋转式容积泵之间的流量的数学关系式和方程是完全不同的。因此，Henyan先生的技术仅适用于离心泵而不能应用于容积泵。名称为“MethodforDeterminingPumpFlowWithouttheUseofTraditionalSensors”(在不使用传统传感器的情况下确定泵流量的方法)的美国专利No.7,945,411B2公开了一种技术，该技术在闭合阀门条件下对速度和功率数据进行取样以针对实际性能校正已公布泵曲线，该专利据此以引用方式全文并入。归一化功率曲线连同得自变频驱动器(VFD)的速度和功率数据一起用于计算流量。‘411专利中由Kernan先生使用的技术采用在闭合阀门条件下的速度和功率数据来针对实际性能调节已公布泵性能。在没有泄压阀或旁通管道的情况下，容积泵不能在闭合阀门条件下运行，因为其将继续增加压力和功率直到系统管道或泵壳体中的轴或齿轮断裂或发生破裂。泵流量通过多项式功率方程和归一化功率曲线来计算。在离心泵中，压力随速度变化的平方变化，而功率随速度变化的立方变化。离心泵不是正排量机器，因此，容量输出将基于泵出口处的阻力而变化。阻力越小，得到的流量将越大；阻力越大，流量越小。旋转式容积泵是正排量机器，其中无论出口处的压力为何(除非被封堵)，对于泵轴的每个回转均正向排出限定的流量体积。对于旋转式容积泵，流量与速度变化成比例，与出口压力无关。存在因为间隙、压力、粘度和速度而引起的滑动，所述滑动降低了理论排量。在恒定压力下，功率通常与旋转式容积泵中的速度变化成比例；在离心泵中，功率随速度变化的立方而变化。支配离心式和旋转式容积泵之间流量的数学关系式和方程是完全不同的。因此，Kernan先生的技术仅适用于离心泵而不能应用于容积泵。在现有技术中，已知的是使用来自资料，例如用于容积泵的泵手册的计算。然而，该方法的一个缺点是诸如泵手册中提供的那些计算技术需要复杂的知识来确定变量诸如泵几何形状系数和滑动系数。这些计算技术不能补偿偏离已公布的性能计算结果的泵性能。在现有技术中，已知的是使用外部流量计；然而，外部流量计可增加总体驱动系统的成本和复杂性。本文所述的前述技术均不能用于确定旋转式容积泵中的泵流量，如在下文及本文所述。
技术实现思路
本专利技术提供了用于调节旋转式容积泵的新型和独特技术。本专利技术通过引入调节功能而克服了前述缺点，所述调节功能基于已公布的性能数据校正所计算的流量值以反映实际泵性能。可基于滑动规则自动调节滑动系数，所述滑动规则补偿已知变量中的变化诸如转矩、速度和粘度。已经发现，基于定子衬套中的预期磨损，某些类型的旋转式容积泵诸如螺杆泵的已公布性能不同于实际性能。与“新的”泵性能相比，这些类型的泵的已公布性能更反映磨损中的中点。图1和图2显示了典型螺杆泵的已公布的性能与测试数据之间的容量和功率的比较。如图所示，“新的”泵性能固有地具有小于已公布泵性能曲线中所示的滑动。根据本专利技术的调节功能可通过补偿泵磨损而恢复流量精度。总之，根据本专利技术的技术需要输入泵使用者易于获得的泵参数，诸如泵类型、额定流量、额定速度、额定功率、额定粘度以及无滑动流量。在得自变频驱动器(VFD)的信令中接收的速度和功率数据连同比重和粘度数据可用于计算和补偿不同条件下的滑动流量。然后可从理论排放流量中减去滑动流量以确定实际流量值。在比重和粘度恒定的恒温应用中，流量计算方法为无需传感器的。对于变温应用，需要简单的温度测量设备来补偿变化的条件。设备通过举例的方式，并且根据一些实施例，本专利技术可采用包括信号处理器的设备的形式，所述信号处理器可被配置为：接收包含关于与旋转式容积泵的运行有关的实际泵性能数据的信息的信令；以及通过至少部分地基于实际泵性能数据补偿已公布泵性能数据来确定校正的已公布泵性能数据以运行旋转式容积泵。根据本专利技术的一些实施例，校正的已公布泵性能数据可包括针对实际额定条件补偿的校正的已公布额定功率、校正的已公布额定流量和额定滑动系数。根据本专利技术的一些实施例，实际泵性能数据可包括例如接收自泵控制器或控制设备诸如变频驱动器(VFD)或可编程逻辑控制器(PLC)的信令中的关于与旋转式容积泵的运行相关的实际功率、实际比重和实际粘度的信息。根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为至少部分地基于校正的已公布泵性能数据来确定旋转式容积泵的实际流量值。根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为提供包含关于实际流量值的信息的控制信号以控制旋转式容积泵的运行。根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为通过至少部分地基于额定条件下的实际功率、实际比重和实际粘度补偿已公布的额定功率来确定校正的已公布额定功率。根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为通过至少部分地基于校正的已公布额定功率补偿已公布额定流量来确定校正的已公布额定流量。根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为通过至少部分地基于校正的已公布额定流量和校正的已公布额定功率补偿实际额定条件来确定额定滑动系数。根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为至少部分地基于从理论排放量中减去校正的额定滑动流量来确定实际流量值，所述滑动流量基于运行条件的滑动规则，如用于PD泵类型的表I和表II所示。根据本专利技术的一些实施例，信号处理器可被配置为激活调节功能并用针对实际条件补偿的校正的已公布额定功率、流量和额定滑动系数取代已公布的额定功率、已公布的额定流量和额定滑动系数，并且被配置为使用针对实际条件补偿的校正的已公布额定功率、校正的已公布额定流量和额定滑动系数直到本文档来自技高网...

【技术保护点】
设备，所述设备包括：信号处理器，其被配置为接收包含关于与旋转式容积泵的运行有关的实际泵性能数据的信息的信令；以及通过至少部分地基于所述实际泵性能数据补偿已公布泵性能数据来确定校正的已公布泵性能数据以运行所述旋转式容积泵。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.12 US 61/623,1551.设备，所述设备包括：信号处理器，其被配置为接收包含关于基于已公布泵性能数据的流量值的信息并且包含关于与旋转式容积泵的运行有关的实际泵性能数据的信息的信令；以及通过至少部分地基于用于反映实际泵性能的所述实际泵性能数据来激活用于校正至少所述流量值并且补偿所述已公布泵性能数据以便通过补偿泵磨损来恢复流量精度的调节功能，确定包含关于至少具有校正的流量值的校正的已公布泵性能数据的信息的相应的信令以运行所述旋转式容积泵。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述校正的已公布泵性能数据包括针对与所述旋转式容积泵的操作相关的实际条件补偿的校正的已公布额定功率、校正的已公布额定流量和额定滑动系数。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述实际泵性能数据包括关于与所述旋转式容积泵的运行有关的实际速度、实际功率、实际比重和实际粘度的信息。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述校正的已公布泵性能数据包括针对实际条件补偿的校正的已公布额定功率、校正的已公布额定流量和额定滑动系数。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号处理器被配置为提供作为包含关于所述校正的流量值的信息的控制信号的相应的信令以控制所述旋转式容积泵的运行。6.根据权利要求2所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地基于额定条件下的实际功率、比重和粘度通过补偿已公布额定功率来确定所述校正的已公布额定功率。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地基于所述校正的已公布额定功率通过补偿已公布额定流量来确定校正的已公布额定流量。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地基于所述校正的已公布额定流量和所述校正的已公布额定功率来确定针对实际条件补偿的额定滑动系数。9.根据权利要求8所述的设备，其中所述信号处理器被配置为激活所述调节功能并用针对实际条件补偿的所述校正的已公布额定功率、校正的已公布额定流量和所述额定滑动系数取代所述已公布额定功率、所述已公布额定流量和所述额定滑动系数。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地基于从理论排放流量中减去校正的额定滑动流量来确定所述校正的流量值。11.根据权利要求9所述的设备，其中所述信号处理器被配置为使用针对实际条件补偿的所述校正的已公布额定功率、所述校正的已公布额定流量和所述额定滑动系数，直至启动另一种调节功能。12.根据权利要求1所述的设备，其中所述信令包含关于泵参数的信息，所述泵参数包括泵类型、已公布额定流量、已公布额定速度、已公布额定功率、已公布额定粘度和无滑动流量的某种组合，以及关于来自可变频率驱动器(VFD)的实际速度和功率以及实际比重和粘度的信息；并且所述信号处理器被配置为至少部分地基于所述信令来确定校正的滑动流量或系数。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地基于从理论排放流量或系数中减去所述校正的额定滑动流量或系数来确定所述校正的流量值。14.根据权利要求13所述的设备，其中所述信号处理器被配置为至少部分地基于其中比重和粘度恒定的恒温应用在不使用传感器的情况下确定所述校正的额定滑动流量或系数。15.根据权利要求13所述的设备，其中在变温应用中，所述信号处理器被配置为接收温度测量并至少部分地基于其通过补偿变化条件，包括实际速度、比重和粘度来确定所述校正的额定滑动系数。16.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号处理器包括被配置为控制所述泵的运行的控制器或控制器模块，或采用控制器或控制器模块的形式。17.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备包括所述旋转式容积泵，包括内齿轮泵或外齿轮泵、或凸轮泵、或叶轮泵、或螺杆泵。18.一种设备，所述设备包括：信号处理器，其被配置为接收包含关于与旋转式容积泵的运行有关的实际泵性能数据的信息的信令；以及通过至少部分地基于所述实际泵性能数据来补偿所述已公布泵性能数据，确定包含关于校正的已公布泵性能数据的信息的相应的信令以运行所述旋转式容积泵，其中，所述校正的已公布泵性能数据包括校正的已公布额定功率、校正的已公布额定流量和针对实际条件补偿的额定滑动系数；其中所述信号处理器被配置为基于以下等式来确定所述校正的已公布额定功率：RTDHPCORR＝HPACT×(SGRTD/SGACT)/(VISCACT/VISCRTD)^N，其中：RTDHPCORR是针对比重和粘度校正的额定hp形式的校正的已公布额定功率，HPACT是额定条件下的实际功率，SGRTD是泵送液体的额定比重，SGACT是泵送液体的实际比重，VISCRTD是泵送液体的额定粘度，VISCACT是泵送液体的实际粘度，并且N是随着泵的类型变化的指数。19.根据权利要求18所述的设备，其中对于旋转式PD泵而言N等于0.10，并且其中对于螺杆泵而言N等于0.275。20.根据权利要求18所述的设备，其中所述信号处理器被配置为基于以下等式来确定所述校正的已公布额定流量：QRATEDCORR＝(RTDHPCORR/RTDHP)×QRTD，其中：QRATEDCORR是校正的额定流量，RTDHP是应用的额定hp形式的校正的已公布额定功率，并且QRTD是针对应用的额定流量。21.根据权利要求20所述的设备，其中所述信号处理器被配置为基于以下等式来确定针对实际条件补偿的所述额定滑动系数：KS＝(VISCRTD×QNOSLIP×(QNOSLIP-QRATEDCORR)/(75.415×KG×(NRATED)×TRTDCORR)，其中：KS是针对实际条件补偿的额定滑动系数，VISCRTD是已公布泵额定粘度，QNOSLIP是在0psid压差下在额定速度和额定粘度下的以gpm计的流量，QRATEDCORR是校正的额定流量，KG＝0.004329，是设计常数，NRATED＝针对所述应用的额定泵速度，并且TRTDCORR＝以Ft-Lb(US)计的校正的额定转矩，其按如下式测定：TRTDCORR＝(5252×RTDHPCORR)/NRTD。22.根据权利要求21所述的设备，其中所述信号处理器被配置为基于以下等式来确定所述旋转式容积泵的校正的流量值：QACTCORR＝(QNOSLIP×((NMOTOR/RATIO)/NRATED))–(((75.415×KG×KSCORR)×(NMOTOR/RATIO)×TACTCORR)/(VISCOSITYACT×QNOSLIP)，其中：QNOSLIP是在0psid压差下在额定速度和额定粘度下的以gpm计的流量，NMOTOR＝当前电机速度，RATIO＝使用齿轮减速器情况下的减速比，如果未使用齿轮减速器，则RATIO的值＝1.0，NRATED＝针对应用的额定泵速度，KG＝0.004329，是设计常数，KSCORR是基于特定旋转式容积泵类型的运行条件的滑动规则的校正的额定滑动系数，TACTCORR＝以Ft-Lb(US)计的转矩，其中TACTCORR＝(5252×HPACTCORR)/NACT，并且HPACTCORR＝HPACT×(SGRTD/SGACT)，HPACT＝额定条件下的实际功率，NACT＝实际泵速度，并且VISCACT是泵送液体的实际粘度。23.根据权利要求19所述的设备，其中所述旋转式PD泵为齿轮泵、叶轮泵和凸轮泵。24.根据权利要求22所述的设备，其中所述信号处理器被配置为基于下表I来确定旋转式容积泵和磁驱动旋转式容积泵的滑动规则：改变变量校正的滑动系数“KSCORR”转矩滑动系数是常数；KSCORR＝KS速度KSCORR＝KS*(NRATED/NACT)速度和转矩滑动系数是常数；KSCORR＝KS粘度KSCORR＝KS*(ViscACT/ViscRATED)^0.5速度和粘度KSCORR＝KS*(NRATED/NACT)*(ViscACT/ViscRATED)^0.5转矩和粘度KSCORR＝KS*(ViscACT/ViscRATED)^0.5速度、转矩和粘度KSCORR＝KS*(NRATED/NACT)*(ViscACT/ViscRATED)^0.5并且其中所述信号处理器被配置为至少部分地基于下表II来确定螺杆泵和磁驱动螺杆泵的滑动规则：表II：25.根据权利要求24所述的设备，其中所述信号处理器被配置为如下确定所述流量计算的结果：QACTCORR＝QACT，并且所述QACTCORR显示为以Gpm计的实际流量(QACT)。26.根据权利要求25所述的设备，其中所述信号处理器被配置为如下确定实际和额定泵速度的参数：NACT＝实际泵速度，并且NRTD＝所述应用的额定泵速度。27.根据权利要求26所述的设备，其中对于磁驱动旋转式容积泵，所述信号处理器被配置为确定以下参数：TACTCORR＝以Ft-Lb(US)计的转矩，其如下计算：TACTCORR＝(5252×HPACTCORR)/NACT，其中：HPACTCORR＝(HPACT–(PMAGCORR×(NACT/NR...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼·E·斯塔瓦莱，
申请(专利权)人：ITT制造企业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US