测定由泵输送的流体流量的方法技术

一种确定由泵(1)输送的流体的流量(21)的方法，其中流量(21)是根据泵的几何形状的预定义泵信息(17)、与泵(1)的转速(13)相关的转速信息(41)和与泵(1)处的压差(20)相关的压力信息(42)确定的。

【技术实现步骤摘要】
测定由泵输送的流体流量的方法
本专利技术涉及一种测定泵输送流体流量的方法。此外，本专利技术涉及一种输送流体的泵。
技术介绍
泵，特别是正排量泵，在许多应用领域中都有应用，在这些领域中，泵输送的流量将被监视或控制。为此，可以使用设置在泵的进料管线或排出管线中的容积式流量计。但是，这会增加泵的复杂性和对安装空间的占用，并且根据所使用的容积式流量计的类型，在某些情况下会降低泵的效率。因此，本专利技术的目的是定义用于确定通过泵的流量的改进方法。
技术实现思路
根据本专利技术，通过确定由泵输送的流体的流量的方法来实现该目的，其中根据预定义的泵信息的函数确定流量，该泵信息依赖于泵的几何结构、与泵的转速相关的转速信息，以及与泵压差相关的压力信息。根据本专利技术，因此建议直接根据泵的操作参数和与已知泵几何结构有关的信息来确定流量。在这种情况下，已知容积泵(例如螺杆泵)在每个工作循环(例如，每转一圈)中，如果不存在内部间隙，将输送特定的流体体积。然而，忽略内部间隙以及液体回流与泵内输送方向相反，在许多应用中会导致不可接受的高误差。在本专利技术的范围内，已经检测到，由于对压力信息的附加考虑，可以以相当高的精度来确定流量，从而可以在大部分应用中免除通过单独的体积流量计单独确定流量。稍后将更详细地解释，这里可以用少量参数来模拟泵几何结构对泄漏的影响，从而对流量的影响。因此，可以以较低的计算复杂度来确定流量，因此，例如，在泵的现有控制机制上来确定流量。此外，可以例如在制造或质量控制过程中不费很多功夫就能确定泵的相关泵信息。泵信息可以描述泵每转的理论输送量，也可以确定该理论输送量。另外或可选地，泵信息可以包括影响泵的容积效率的至少一条信息，因此，特别是与间隙大小或由于泵的间隙引起的泄漏有关的信息。例如，泵信息可以由制造商提供，并且可以包括在泵的设计或生产过程中累积的信息。另外或可选地，所有泵信息或一些泵信息可以通过泵上的校准测量来确定。转速可以通过例如泵内或泵的驱动机构中的转速传感器或转角传感器来确定。在许多应用中，泵的转速无论如何都是由泵的控制机构主动控制或调节的。在这些情况下，所需的转速(可直接评估为转速信息)无论如何都是已知的。也可以记录泵部件的振动并由此推断转速等。在某些应用中，转速也可以假定为恒定的。压力信息尤其可以由一个或多个压力传感器确定，压力传感器可以是泵或泵驱动的流体回路的一部分。压差可以指示泵的流体出口和流体入口之间的压差。在压差升高的情况下，泄漏增加，在泵转速相同的情况下，输送速率下降。根据应用，也可以假设泵的压差是恒定的。在该方法中，特别是使用属于泵的传感器或外部传感器来确定流量所依赖的至少一个变量。所确定的至少一个变量可以是转速信息和/或压力信息，尽管可以通过传感器确定进一步的操作参数，例如流体特性、流体温度等。进一步的评论假设，举例来说，正排量泵，特别是螺杆泵，被用作泵。作为螺杆泵，可以优选地使用三螺杆泵，但是，或者，也可以使用双螺杆泵。但是，以下注释也可以转移到其他泵，特别是其他正排量泵。此外，在下面的陈述中，假设在泵产生的压差下，流体可以粗略地描述为不可压缩。如果忽略可压缩性，在大量应用中，可以获得足够的流量定义精度。通过忽略可压缩性，本专利技术的方法可以以较低的计算复杂度来实现，从而容易地在泵的标准控制机构(例如微控制器)上实现。此外，可以相对容易地确定所需的泵信息。但是，在相关的计算步骤中，也可以另外考虑压缩性，特别是在泵压差很高的情况下，或者如果输送气体，这可以提高所确定流量的精度。可通过从理论输送体积流量中减去泄漏体积流量(该泄漏体积流量是由压力信息确定的)来计算流量，该理论输送体积流量是由泵信息和转速信息预定义的泵体积确定的。换言之，在根据本专利技术的方法中，泄漏体积流量可以用作基于泵体积和转速理论上获得的体积输送速率的校正。泄漏体积流量可以特别地取决于泵的体积和/或间隙几何结构，其中相关参数可以作为泵信息的一部分提供。优选地，在确定泄漏体积流量时，考虑到与所输送流体有关的至少一种流体信息，特别是其粘度和/或密度。在根据本专利技术的方法中，作为附加信息，可以记录流体的温度和/或粘度和/或密度、和/或泵的工作电流和/或轴扭矩，其中流量和/或泄漏体积流量是由附加信息所确定的。可以通过属于泵的传感器系统和/或泵外部的传感器系统来实现对所述变量或至少部分所述变量的确定。泄漏体积流量特别取决于流体的粘度和密度。通过半经验量纲分析，可以给出泄漏体积流量QL的以下关系：(1)与and其中，变量和Δp+是无量纲变量，分配给泵的泄漏体积流量QL和压差Δp。此外，这些变量取决于流体的运动粘度v和密度以及泵的容积v。通过使用无量纲变量，方程式(1)描述了特定泄漏体积流量和特定压差Δp+之间的关系，它与流体的粘度、密度和泵的体积无关。这意味着，一旦找到相应的参数a、b和Ψ，这种相关性就与流体的粘度和密度以及泵的体积无关。因此，一次发现的方程式(1)可用于各种流体，并且在一定程度上也可用于各种泵。可以通过校准要使用的泵的测量值来定义这里的参数a、b和Ψ。稍后将更详细地解释这一点。对于上述一些附加信息，不通过传感器直接注册这些信息是有利的，因为适当的传感器系统可能相对复杂。相反，它们可以使用更容易注册的其他操作参数来确定。特别是，在使用已知流体的情况下，可以基于温度相关性预先定义例如查找表或已知的数学关联形式的流体的密度和/或粘度，。这例如可以实现温度登记而不是复杂的粘度计，其中温度登记相对容易实现，且流体回路中通常设有温度登记。例如，可以通过扭矩传感器直接记录轴扭矩。或者，也可以将轴扭矩视为驱动马达的马达扭矩。如果使用电动机，则例如可以根据供电电流或供电功率和转速来确定电动机转矩。如果已经定义了轴扭矩，那么也可以根据该轴扭矩确定流体的粘度。如果忽略流体的可压缩性，从而忽略压缩功，对于轴扭矩MS，以下关系适用：(2)本文中的第一热描述输送流体所需的扭矩贡献，第二热Mmh描述机械和液压损失。然而，根据这段关系(3)这取决于运动粘度v。预因子R可以通过校准测量或理论考虑等来定义。n是泵或轴的转速。前面已经介绍了进一步的变量。如果其他参数已知，那么粘度v可以根据轴扭矩MS计算。可以使用至少一个压力传感器和/或至少一个力传感器来确定压力信息，所述力传感器记录作用在泵部件(尤其是轴承)上的力。特别是，可以使用两个压力传感器，其中一个测量输送流体到泵的管路中的压力，另一个测量将流体从泵中引出的管路中的压力。从这两个压力中，可以通过减法确定泵的压差，从而确定压力信息。或者，可以使用压差传感器，该压差传感器在泵之前和之后与体积流体耦合以直接确定压差。特别是在螺杆泵中，泵上的压差会对单个螺杆产生作用力。因此，也可以通过测量其中一个螺杆的轴承上的力来确定压力信息。通过振动传感器，可以记录泵的至少一个部件的振动，其中转速信息是根据振动传感器的传感器数据来确定的。泵的旋转部件(如螺杆)的微小不平衡会导致振动，振动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定由泵(1)输送的流体的流量(21)的方法，其特征在于，流量(21)通过以下信息确定：预定泵信息(17)，所述预定泵信息(17)依赖于泵的几何形状；转速信息，与所述泵(1)的转速(13)相关)；以及压力信息(42)，其与所述泵(1)处的压差(20)相关。/n

【技术特征摘要】
20190515 DE 102019112792.01.一种确定由泵(1)输送的流体的流量(21)的方法，其特征在于，流量(21)通过以下信息确定：预定泵信息(17)，所述预定泵信息(17)依赖于泵的几何形状；转速信息，与所述泵(1)的转速(13)相关)；以及压力信息(42)，其与所述泵(1)处的压差(20)相关。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过理论输送体积流量(12)减去泄漏体积流量(11)计算得到流量(21)，所述泄漏体积流量(11)根据所述压力信息(42)确定，而所述理论输送体积流量(13)根据所述泵信息(17)和所述转速信息(41)预先定义的泵体积(14)确定。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为附加信息(28)，记录流体的温度(32)和/或粘度(30)和/或密度(29)，和/或泵(1)的工作电流(36)和/或轴扭矩(37)，其中，流量(21)和/或泄漏量流量(11)根据附加信息(28)来确定。


4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，使用至少一个压力传感器(21、23)和/或至少一个记录作用在泵部件(尤其是轴承)上的力的力传感器来确定压力信息(42)。


5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，通过振动传感器(15)，记录所述泵(1)的至少一个部件的振动，其中，所述转速信息(41)根据所述振动传感器的传感器数据(19)确定。


6.根据上述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰·莫里萨特，奥利维尔·特罗斯曼，菲利普·罗索，
申请(专利权)人：莱斯特里兹泵吸有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE