泵系統(tǒng)的控制的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種方法和一種控制設(shè)備，該方法和控制設(shè)備被構(gòu)造成：在泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變之前測(cè)量經(jīng)過(guò)泵裝置的總流量；使下列中的至少一者改變：使泵壓力改變預(yù)定的壓力步距，或使泵轉(zhuǎn)速改變預(yù)定的轉(zhuǎn)速步距；在泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變之后測(cè)量經(jīng)過(guò)泵裝置的總流量；以及在泵壓力改變之前和之后執(zhí)行的總流量測(cè)量的基礎(chǔ)上確定對(duì)另一泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變步距的需求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】泵系統(tǒng)的控制

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及泵系統(tǒng)的控制，特別是涉及一種根據(jù)本發(fā)明的獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的控制方法和設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]泵系統(tǒng)在家庭、工業(yè)和城市應(yīng)用中很常見(jiàn)。增強(qiáng)的能源意識(shí)已經(jīng)使人們注意到與這些系統(tǒng)相關(guān)的節(jié)能潛力。已經(jīng)引入了允許泵的轉(zhuǎn)速控制的變速驅(qū)動(dòng)器，以提高泵系統(tǒng)的能量效率。然而，僅靠轉(zhuǎn)速控制不能確保系統(tǒng)的最佳能量效率，因?yàn)楸没螂妱?dòng)馬達(dá)的能量效率不等于整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的能量效率。
[0003]通常，當(dāng)損失最小化時(shí)，泵系統(tǒng)具有高能效運(yùn)行的最佳前提條件。這可以例如通過(guò)將控制閥門(mén)打開(kāi)至其最大量使流動(dòng)阻力最小化，以及使用滿(mǎn)足系統(tǒng)所需的最小壓力，或者選擇產(chǎn)生最低單位能耗的轉(zhuǎn)速來(lái)獲得。
[0004]已知包括若干個(gè)分支的泵系統(tǒng)，其中，每個(gè)分支均包括控制閥門(mén)，以控制流經(jīng)該分支的流體的量。還已知的是，當(dāng)控制閥門(mén)完全打開(kāi)時(shí)，這些系統(tǒng)能夠最高能效地工作，泵壓力根據(jù)通過(guò)該閥門(mén)的流量來(lái)控制，其他閥門(mén)根據(jù)流量需求通過(guò)節(jié)流來(lái)控制通過(guò)其各自分支的流量。然而，該方法需要可以從控制系統(tǒng)或者從來(lái)自閥門(mén)的直接反饋中獲取的閥門(mén)設(shè)置或角度的信息。這需要額外的儀器和布線(xiàn)，從而增加了系統(tǒng)成本，并且提供了額外的故障源，而且在某些情況下，例如關(guān)于以節(jié)溫器控制的散熱器為基礎(chǔ)的加熱系統(tǒng)，該信息從一開(kāi)始就不可用。
[0005]同樣已知的是通過(guò)不斷地改變用于控制泵轉(zhuǎn)速的比例壓力曲線(xiàn)來(lái)使泵壓力的需求最小化，其中，控制曲線(xiàn)的選擇基于滲透系數(shù)及其飽和度。然后，滲透系數(shù)根據(jù)測(cè)得的泵壓力和流量來(lái)計(jì)算，飽和度則被監(jiān)測(cè)。在該方法中，舉例來(lái)說(shuō)，如果滲透系數(shù)的時(shí)間分布大部分時(shí)間位于時(shí)域平均值以下，換言之，即飽和度低，則選擇較低的比例壓力曲線(xiàn)。對(duì)應(yīng)地，如果滲透系數(shù)高度飽和，則選擇較高的比例壓力曲線(xiàn)。在該方法中，泵壓力總是高于最小的所需泵壓力，因此，液壓損失沒(méi)有完全最小化，從而沒(méi)有達(dá)到最小的能消。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于控制泵系統(tǒng)的新方法和新設(shè)備。本發(fā)明的目的通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求中所陳述的特征的方法和設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式公開(kāi)于從屬權(quán)利要求中。
[0007]本發(fā)明基于以下思路:利用已知的和/或已確定的栗特性和容易確定的栗壓力和/或泵轉(zhuǎn)速以及流量信息來(lái)找到和控制優(yōu)化系統(tǒng)能量效率的泵壓力設(shè)置。
[0008]本發(fā)明的方法和設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是，該泵系統(tǒng)包括兩個(gè)或更多個(gè)分支，每個(gè)分支均包括獨(dú)立可調(diào)的控制元件，因此泵系統(tǒng)的效率能夠顯著地提高而不需要關(guān)于閥門(mén)設(shè)置或角度的信息。因此，能夠避免額外的儀器和布線(xiàn)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]在下文中，本發(fā)明將通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例的方式參照附圖進(jìn)行更加詳細(xì)的描述，其中
[0010]圖1示意性地示出了泵系統(tǒng)；
[0011]圖2示意性地示出了控制泵系統(tǒng)的方法；
[0012]圖3以流程圖示意性地示出了控制泵系統(tǒng)的方法的實(shí)施方式；
[0013]圖4a和圖4b示出了泵裝置的特征曲線(xiàn)；
[0014]圖5示意性地示出了根據(jù)一種實(shí)施方式的泵系統(tǒng)控制的方框圖。
[0015]圖6示意性地示出了用于泵系統(tǒng)控制的設(shè)備；
[0016]圖7示意性地示出了與泵系統(tǒng)控制的用例相關(guān)的轉(zhuǎn)速、總流量和壓力的示例；以及
[0017]圖8示意性地示出了控制泵系統(tǒng)的另一方法。

【具體實(shí)施方式】
[0018]圖1示意性地示出了泵系統(tǒng)。該泵系統(tǒng)包括泵裝置2和至少兩個(gè)分支3。在圖1的實(shí)施方式中，泵系統(tǒng)I包括三個(gè)分支3。這些分支中的每一個(gè)分支均包括流量控制元件5，并且泵裝置2相連接地設(shè)置有泵裝置控制構(gòu)件(未示出)，該泵裝置控制構(gòu)件例如是變速驅(qū)動(dòng)器、變頻驅(qū)動(dòng)器、進(jìn)口導(dǎo)葉和/或控制元件。
[0019]在圖1的實(shí)施方式中，泵系統(tǒng)I包括加熱系統(tǒng)，其中，分支3中的每一個(gè)分支均包括負(fù)載元件4 (更具體而言是加熱元件)和流量控制元件5 (更具體而言是節(jié)溫器)。泵系統(tǒng)還包括傳熱元件6。該實(shí)施方式僅作為示例示出，并且對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言明顯的是，泵系統(tǒng)的構(gòu)型可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)的不同實(shí)施方式中進(jìn)行改變。
[0020]圖2示意性地示出了一種控制泵系統(tǒng)的方法。在該方法中，在泵壓力改變之前測(cè)量通過(guò)泵裝置的總流量(201)，使泵壓力改變預(yù)定的壓力步距(st印)(202)，在泵壓力改變之后測(cè)量通過(guò)泵裝置的總流量
[0021](203)，以及基于在泵壓力改變之前和之后執(zhí)行的總流量測(cè)量確定對(duì)另一泵壓力改變步距的需求(204)。
[0022]根據(jù)一種實(shí)施方式，只有自上一次壓力改變步距開(kāi)始經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，才會(huì)開(kāi)始新的壓力改變步距，以使泵系統(tǒng)能夠再次達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)?，F(xiàn)將用于開(kāi)始新的壓力改變步距的該時(shí)間間隔稱(chēng)作執(zhí)行時(shí)間間隔，并且其應(yīng)當(dāng)分別針對(duì)每個(gè)系統(tǒng)和實(shí)施方式進(jìn)行限定，因?yàn)槠淙Q于實(shí)施方式和系統(tǒng)的規(guī)模，例如，其可以從幾秒變化至幾分鐘或者在一些實(shí)施方式中甚至是幾個(gè)小時(shí)。
[0023]根據(jù)一種實(shí)施方式，穩(wěn)定時(shí)間，換言之，即泵系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間，可以通過(guò)階躍響應(yīng)試驗(yàn)進(jìn)行確定。在這種試驗(yàn)中，優(yōu)選在開(kāi)始使用已知足夠滿(mǎn)足系統(tǒng)需求的壓力。然后該壓力可以步進(jìn)式地增加。當(dāng)控制元件將流量降低至與通過(guò)之前的壓力獲得的流量相同的流量時(shí)，可以根據(jù)總流量的時(shí)域改變計(jì)算穩(wěn)定時(shí)間的估計(jì)值。首先，可以將壓力步距引入系統(tǒng)中，從而引起泵裝置的轉(zhuǎn)速和流量的步進(jìn)式增加。當(dāng)控制元件開(kāi)始通過(guò)例如關(guān)閉每個(gè)分支中的控制閥門(mén)來(lái)保持恒定流量以應(yīng)對(duì)該壓力改變時(shí)，泵轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降，這是因?yàn)榫S持新的壓力基準(zhǔn)需要較小的轉(zhuǎn)速。由此，找到了與單個(gè)分支流量控制元件有關(guān)的恒定壓力控制的穩(wěn)定時(shí)間，并且該穩(wěn)定時(shí)間可以用作當(dāng)前方案的控制方法中的執(zhí)行時(shí)間間隔，或者可以作為確定執(zhí)行時(shí)間間隔的基礎(chǔ)。通常，穩(wěn)定時(shí)間被確定為從該步距(換言之，即從壓力或轉(zhuǎn)速的改變)的開(kāi)始到流量(估計(jì)值)已經(jīng)達(dá)到其最終值的2%以?xún)?nèi)的數(shù)值的時(shí)刻的時(shí)間。應(yīng)當(dāng)注意的是，該穩(wěn)定時(shí)間可以根據(jù)系統(tǒng)工作點(diǎn)而改變，這意味著，例如，總流量較低時(shí)的穩(wěn)定時(shí)間可以不同于總流量較高時(shí)的穩(wěn)定時(shí)間。
[0024]圖3以流程圖示意性地示出了控制泵系統(tǒng)的方法的實(shí)施方式。該實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了根據(jù)當(dāng)前方案的實(shí)施方式的控制算法。根據(jù)該實(shí)施方式，可以通過(guò)控制泵壓力來(lái)將泵裝置控制至穩(wěn)定狀態(tài)，在圖3中，該泵壓力被稱(chēng)作壓力基準(zhǔn)HMf?？梢詼y(cè)量總流量Q并且將其與流量改變閾值進(jìn)行比較。響應(yīng)于總流量超過(guò)閾值或達(dá)到死區(qū)時(shí)間閾值，可以引入壓力改變。
[0025]在圖3中，DT指死區(qū)時(shí)間循環(huán)指數(shù)，DTth指循環(huán)中的死區(qū)時(shí)間閾值，用于檢查泵壓力是否足夠，Hstep指壓力改變步距，Href指壓力基準(zhǔn)，Q指總流量，Qprev指上一次循環(huán)的總流量，以及TH指流量的閾值，其為從O至I的相對(duì)值。
[0026]根據(jù)示例，響應(yīng)于檢測(cè)到下降的流量，可以確定對(duì)壓力改變的需求。繼而可以將當(dāng)前流量保存為Qprev，并且可以將壓力基準(zhǔn)降低數(shù)量為Hstep的預(yù)定壓力改變步距。在壓力改變之后，當(dāng)該系統(tǒng)再次達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，可以測(cè)量當(dāng)前泵流量Q，繼而可以根據(jù)閾值標(biāo)準(zhǔn)TH將當(dāng)前泵流量Q與上一次流量Qpmv進(jìn)行比較。換言之，檢測(cè)壓力改變是否導(dǎo)致了總流量超過(guò)相對(duì)閾值的改變。這些步驟可以重復(fù)，以便步進(jìn)式地降低泵壓力，直到壓力改變引起流量的降低為止。換言之，可以將泵壓力改變預(yù)定的壓力步距，直到檢測(cè)到當(dāng)前泵流量Q和上一次總流量Qpmv之間的顯著改變?yōu)橹埂．?dāng)超過(guò)相對(duì)閾值時(shí)，則認(rèn)為該改變是顯著的。當(dāng)該情況發(fā)生時(shí)，表明在那時(shí)當(dāng)前壓力低于滿(mǎn)足需求的最低壓力。因此，泵裝置可以回到上一次泵壓力值，即最近一次壓力改變步距之前的壓力。由此，找到并設(shè)定當(dāng)前運(yùn)行條件下用于泵系統(tǒng)的最佳泵壓力，并且不再需要進(jìn)一步的壓力改變，直到另有指示為止。在圖3中，該分支或狀態(tài)被稱(chēng)作減壓。
[0027]根據(jù)一種實(shí)施方式，響應(yīng)于檢測(cè)總流量的增加高于閾值，可以確定對(duì)壓力改變的需求。因此，算法進(jìn)行到被稱(chēng)作增壓的狀態(tài)。在該狀態(tài)下，壓力步進(jìn)式地增加直至總流量不增加。此時(shí)已知的是，前一個(gè)壓力是滿(mǎn)足需求的最低壓力，并且其被用作壓力基準(zhǔn)。在圖3中，該分支或狀態(tài)被稱(chēng)作增壓。
[0028]根據(jù)一種實(shí)施方式，泵系統(tǒng)可以被構(gòu)造成以等于死區(qū)時(shí)間閾值DTth的預(yù)定時(shí)間間隔開(kāi)始泵壓力的改變。換言之，當(dāng)在時(shí)間間隔期間沒(méi)有檢測(cè)到可識(shí)別的總流量的改變時(shí)，響應(yīng)于自上一次泵壓力改變開(kāi)始已經(jīng)過(guò)去了等于死區(qū)時(shí)間閾值的時(shí)間間隔，可以確定對(duì)壓力改變的需求。優(yōu)選地，該壓力改變包括增加壓力。這使得在分支中能夠提供足夠的壓力，在該分支中，由于較早的壓力下降，閥門(mén)已經(jīng)被完全地打開(kāi)，因?yàn)槟菚r(shí)不知道特定的分支是否需要更多的流量。通過(guò)以與上文關(guān)于其他實(shí)施方式公開(kāi)的方式類(lèi)似的方式定期地測(cè)試壓力是否保持在所需的水平，可以確保每個(gè)分支中的足夠的壓力。死區(qū)時(shí)間閾值應(yīng)當(dāng)大于執(zhí)行時(shí)間間隔。根據(jù)實(shí)施方式，死區(qū)時(shí)間閾值等于多個(gè)執(zhí)行時(shí)間間隔。
[0029]本方案的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外的儀器，因?yàn)榛谀Ｐ偷慕鉀Q方案可以用于泵裝置的流量和壓力的估計(jì)。無(wú)傳感器實(shí)施方案可以以本身已知的基于模型的泵工作點(diǎn)估計(jì)方法為基礎(chǔ)。這些估計(jì)方法可以包括使用泵裝置的特性曲線(xiàn)(例如在圖4a和4b中示出的示例)，將本身已知的相似定律作為泵裝置的模型，以及將馬達(dá)轉(zhuǎn)速和軸功率的變頻器預(yù)測(cè)作為輸入。例如，離心泵的特性和一般性能可以通過(guò)根據(jù)恒定轉(zhuǎn)速下的流量Q變化的壓力或壓頭H、軸功耗P和效率η的特性曲線(xiàn)而形象化。泵裝置通常應(yīng)該在離心泵的最佳效率點(diǎn)(BEP)中被驅(qū)動(dòng)，該最佳效率點(diǎn)通常也由泵裝置制造商提供。
[0030]例如，變頻器驅(qū)動(dòng)的泵裝置可以在各種轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，因此，該泵裝置的特性曲線(xiàn)需要轉(zhuǎn)換為當(dāng)前的轉(zhuǎn)速。這可以在流量、泵壓力、泵的軸功耗以及轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上利用本身已知的相似定律執(zhí)行。通過(guò)利用可從變頻器以本身已知的方式獲取的轉(zhuǎn)速和軸扭矩的估計(jì)值(分別是nest和Test)，泵裝置的特性曲線(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)泵工作點(diǎn)的位置和效率的無(wú)傳感器估計(jì)。
[0031]圖5示意性地示出了根據(jù)本方案的實(shí)施方式的泵系統(tǒng)控制的方框圖。在所示的控制系統(tǒng)中，以執(zhí)行時(shí)間間隔T執(zhí)行控制算法。執(zhí)行時(shí)間間隔優(yōu)選地等于或長(zhǎng)于在上一次壓力改變之后泵系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時(shí)間。換言之，執(zhí)行時(shí)間間隔優(yōu)選地等于或長(zhǎng)于穩(wěn)定時(shí)間。在圖5的實(shí)施方式中，泵裝置在運(yùn)行過(guò)程中是以恒定壓力控制的。可以不斷地執(zhí)行恒定壓力控制，以確保泵裝置的恒定壓力，使得單個(gè)分支流量控制元件的效應(yīng)不會(huì)影響栗壓力。
[0032]根據(jù)一種實(shí)施方式，該恒壓控制可以通過(guò)如圖5所示的無(wú)傳感器式的基于模型的工作點(diǎn)估計(jì)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。在該方法中，期望壓力和估計(jì)壓力之間的誤差可以計(jì)算出來(lái)并且輸入到PID控制器中。PID控制器可以為泵系統(tǒng)計(jì)算新的轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)。變頻器進(jìn)而可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以及估計(jì)功率，該轉(zhuǎn)速和功率進(jìn)而可以用于估計(jì)所產(chǎn)生的壓力和流量。如上文所描述的，流量估計(jì)值可以用于算法中，壓力估計(jì)值可以在恒壓控制中用于控制的目的。
[0033]根據(jù)一種實(shí)施方式，預(yù)定壓力步距的大小或壓力基準(zhǔn)Hstep的步進(jìn)式改變的大小與流量閾值TH相關(guān)。流量閾值可以用于確定系統(tǒng)中的總流量是否無(wú)論壓力有無(wú)改變都已經(jīng)保持不變。壓力改變步距應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地被選擇為使得其能夠產(chǎn)生系統(tǒng)總流量的顯著改變。
[0034]圖6示意性地示出了用于泵系統(tǒng)控制的設(shè)備。該泵系統(tǒng)可以包括泵裝置2和至少兩個(gè)分支3 (在圖6的實(shí)施方式中有三個(gè)分支)，其中，每個(gè)分支均包括流量控制元件5。流量控制元件例如可以包括流量控制閥門(mén)。根據(jù)一種實(shí)施方式，該流量控制元件包括節(jié)溫器。
[0035]用于泵系統(tǒng)的控制設(shè)備可以包括泵裝置控制構(gòu)件7和用于測(cè)量通過(guò)泵裝置8的總流量的構(gòu)件。該泵裝置控制構(gòu)件可以包括例如變頻器和/或控制單元。這種變頻器和控制單元本身是已知的。在不同的實(shí)施方式中，這些構(gòu)件可以單獨(dú)設(shè)置，或者這些構(gòu)件中的一些或全部可以一體地整合在泵裝置中。用于測(cè)量總流量的構(gòu)件可以包括例如至少一個(gè)傳感器和/或控制元件。這些傳感器和控制元件本身是已知的，并且在一些實(shí)施方式中，常用的控制元件可用于壓力控制和流量測(cè)量。
[0036]泵裝置控制構(gòu)件可以被構(gòu)造成使泵壓力改變預(yù)定的壓力步距，并且用于測(cè)量總流量的構(gòu)件可以被構(gòu)造成測(cè)量泵壓力改變之前和泵壓力改變之后的總流量。泵裝置控制構(gòu)件繼而可以進(jìn)一步被構(gòu)造成基于泵壓力改變之前和之后的所述總流量測(cè)量來(lái)確定對(duì)另一泵壓力改變步距的需求。泵裝置2可以包括泵、風(fēng)扇或壓縮機(jī)。泵系統(tǒng)和/或控制設(shè)備可以用于實(shí)現(xiàn)本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的方法中的一種或更多種或者它們的組合。
[0037]關(guān)于泵系統(tǒng)控制的用例的轉(zhuǎn)速、總流量和壓力的示例在圖7中示出。泵系統(tǒng)可以包括三分支泵系統(tǒng)，其中，每個(gè)分支均包括諸如流量控制閥門(mén)的獨(dú)立流量控制元件，如圖1中的實(shí)施方式。在圖7中，曲線(xiàn)以設(shè)定開(kāi)始，其中，控制閥門(mén)部分地關(guān)閉，泵系統(tǒng)處于平衡，以及執(zhí)行時(shí)間間隔T設(shè)定為50秒。由于系統(tǒng)需求的改變，在600s的時(shí)刻開(kāi)始發(fā)生單個(gè)分支的流量需求的步進(jìn)式改變。死區(qū)時(shí)間閾值DTth已經(jīng)被設(shè)置為150秒。
[0038]由于初始?jí)毫Ρ唤樽銐蛴糜谙到y(tǒng)，該系統(tǒng)開(kāi)始將泵壓力步進(jìn)式地改變一個(gè)壓力改變步距。在時(shí)刻O(píng)秒至200秒之間，壓力逐步地減小。在時(shí)刻O(píng)秒至150秒之間，由于系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，總流量保持大致相同。然而，在時(shí)刻150秒至200秒之間，由于壓力不足，總流量明顯地下降。因此，在200秒處，壓力回升至足夠的水平。這意味著找到了系統(tǒng)的最低壓力。
[0039]在時(shí)刻350秒至550秒，算法會(huì)基于死區(qū)時(shí)間循環(huán)指數(shù)檢查是否需要壓力增加，但是由于盡管壓力增加，總流量都會(huì)保持大致相同，因此壓力不是永久性地增加。然而，在750秒處，當(dāng)壓力增大時(shí)，流量顯著地增加，這意味著需要更高的壓力基準(zhǔn)來(lái)滿(mǎn)足要求。壓力一直增大直到壓力的增大沒(méi)有使流量顯著增加為止。再次找到了滿(mǎn)足要求的最低壓力。
[0040]優(yōu)選地，該系統(tǒng)承受壓力的一些瞬變，從而承受流量的一些瞬變。而且，該系統(tǒng)優(yōu)選地承受流量的一定量的誤差。優(yōu)選地，單獨(dú)的流量控制和壓力控制的穩(wěn)定時(shí)間應(yīng)當(dāng)快于流量基準(zhǔn)的改變，因而，在壓力步進(jìn)的過(guò)程中，流速的需求將保持大致恒定。
[0041]圖8示意性地示出了控制泵裝置的另一方法。在該方法中，在泵轉(zhuǎn)速改變之前測(cè)量經(jīng)過(guò)泵裝置的總流量(801)，使泵轉(zhuǎn)速改變預(yù)定的轉(zhuǎn)速步距(802)，在泵轉(zhuǎn)速改變之后測(cè)量經(jīng)過(guò)泵裝置的總流量(803)，以及基于在泵轉(zhuǎn)速改變之前和之后執(zhí)行的總流量測(cè)量來(lái)確定對(duì)另一泵轉(zhuǎn)速改變步距的需求(804)。該實(shí)施方式在其他方面可以類(lèi)似于結(jié)合基于泵壓力改變的控制所解釋的實(shí)施方式中的任意一種實(shí)施方式或任意組合，但不是使用壓力改變步距，而是使用轉(zhuǎn)速改變步距。
[0042]類(lèi)似地，結(jié)合包含壓力改變步距的實(shí)施方式所解釋的任意控制設(shè)備都可以結(jié)合轉(zhuǎn)速改變步距使用，只要泵裝置控制構(gòu)件可以被構(gòu)造成改變泵裝置的轉(zhuǎn)速。
[0043]根據(jù)一種實(shí)施方式，僅當(dāng)自上一次轉(zhuǎn)速改變步距開(kāi)始已經(jīng)過(guò)去足夠的時(shí)間時(shí)，才開(kāi)始新的轉(zhuǎn)速改變步距，以使泵系統(tǒng)能夠再次達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。這段時(shí)間也被稱(chēng)為執(zhí)行時(shí)間間隔，并且其應(yīng)當(dāng)分別針對(duì)每個(gè)系統(tǒng)和實(shí)施方式進(jìn)行限定，因?yàn)槠淙Q于實(shí)施方式和系統(tǒng)的規(guī)模，例如，其可以從幾秒變化至幾分鐘或者在一些實(shí)施方式中甚至是幾個(gè)小時(shí)。
[0044]在不同的實(shí)施方式中，泵系統(tǒng)可以包括泵裝置2，其中泵裝置2可以包括泵、風(fēng)扇或壓縮機(jī)系統(tǒng)或者是它們的組合，其中，只要裝置和系統(tǒng)的特性允許，則可以設(shè)有單獨(dú)的分支流量控制元件。對(duì)應(yīng)地，泵裝置2可以包括泵、風(fēng)扇或壓縮機(jī)。
[0045]根據(jù)一種實(shí)施方式，當(dāng)該系統(tǒng)包括關(guān)于系統(tǒng)中的關(guān)鍵分支的閥門(mén)設(shè)置的信息時(shí)，當(dāng)前方案可以與節(jié)流控制的已知方案結(jié)合起來(lái)使用。兩種控制方法的結(jié)合提供了甚至更加精確的流量控制，這在一些應(yīng)用中是特別有益的。在這種情況下，這些方法可以結(jié)合起來(lái)，這樣會(huì)導(dǎo)致以下情況，即，在分支中具有流量控制的任意系統(tǒng)都能夠最優(yōu)化，無(wú)論其是已知的還是未知的。在這些實(shí)施方式中，可以設(shè)置諸如壓力傳感器或流量傳感器等的額外的傳感器以進(jìn)一步提高特別是基于模型的方案的估計(jì)精度，因此也改進(jìn)了本方案的操作。
[0046]根據(jù)本方案，泵系統(tǒng)的所需壓力可以降低，以及因此，在每個(gè)分支中具有單獨(dú)的流量控制元件的系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)流量損失也能夠減少。流動(dòng)阻力的減小和更低的壓力產(chǎn)生更好的能量效率。該方案的實(shí)施能夠主要基于泵裝置的模型來(lái)執(zhí)行，而幾乎不需要額外的信息。與已知方案相反，不需要關(guān)于單獨(dú)的控制元件的信息。另一方面，該方案可以連同已知方案一起使用，從而在甚至更加關(guān)鍵的應(yīng)用中確保壓力最優(yōu)。
[0047]對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言明顯的是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，本發(fā)明的理念可以以不同的方式實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明及其實(shí)施方式不限于上述示例，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。
【權(quán)利要求】
1.一種控制泵系統(tǒng)的方法，所述泵系統(tǒng)包括泵裝置和至少兩個(gè)分支，其中，每個(gè)分支均包括流量控制元件，并且所述泵裝置相連接地設(shè)置有泵裝置控制構(gòu)件，所述方法的特征在于 在泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變之前測(cè)量通過(guò)所述泵裝置的總流量， 改變下列中的至少一者:使所述泵壓力改變預(yù)定的壓力步距，或者使所述泵轉(zhuǎn)速改變預(yù)定的轉(zhuǎn)速步距， 在所述泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變之后測(cè)量通過(guò)所述泵裝置的總流量，以及 基于在所述泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變之前和之后執(zhí)行的總流量測(cè)量來(lái)確定對(duì)另一泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變步距的需求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述泵壓力改變預(yù)定的壓力步距包括使所述泵壓力降低預(yù)定的壓力步距。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法包括:通過(guò)響應(yīng)于在上一次泵壓力改變之后的總流量測(cè)量值基本上與在上一次泵壓力改變之前的總流量測(cè)量值相同而使所述泵壓力降低另一預(yù)定的壓力步距來(lái)改變所述泵壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，響應(yīng)于檢測(cè)到減小的總流量，確定對(duì)壓力改變的需求。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使所述泵壓力改變預(yù)定的壓力步距包括使所述泵壓力增加預(yù)定的壓力步距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)于檢測(cè)到總流量的增加高于預(yù)定的閾值，確定對(duì)壓力改變的需求。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，另一壓力改變步距響應(yīng)于以下情況開(kāi)始:自上一次泵壓力改變步距已經(jīng)過(guò)去了等于預(yù)定的死區(qū)時(shí)間閾值的時(shí)間間隔，其中，沒(méi)有檢測(cè)到可識(shí)別的壓力改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，通過(guò)階躍響應(yīng)試驗(yàn)確定穩(wěn)定時(shí)間，其中，使已知足夠滿(mǎn)足系統(tǒng)壓力需求的壓力步進(jìn)式地增加，并且基于流量和泵轉(zhuǎn)速的測(cè)量確定所述穩(wěn)定時(shí)間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在運(yùn)行期間，所述泵裝置被恒壓控制。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述泵系統(tǒng)包括泵系統(tǒng)、風(fēng)扇系統(tǒng)或壓縮機(jī)系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括基于下列中的至少一者控制所述泵系統(tǒng):控制元件的閥門(mén)設(shè)置和控制元件的角度設(shè)置。
12.用于泵系統(tǒng)的控制設(shè)備，所述泵系統(tǒng)包括泵裝置和至少兩個(gè)分支，其中所述分支中的每一個(gè)分支均包括流量控制元件，其中，所述控制設(shè)備包括用于測(cè)量通過(guò)所述泵裝置的總流量的構(gòu)件和泵裝置控制構(gòu)件，其特征在于 所述泵裝置控制構(gòu)件被構(gòu)造成使下列中的至少一者改變預(yù)定步距:泵壓力或泵轉(zhuǎn)速， 用于測(cè)量所述總流量的所述構(gòu)件被構(gòu)造成在所述泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變之前和在所述泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變之后測(cè)量所述總流量，以及其中 所述泵裝置控制構(gòu)件進(jìn)一步被構(gòu)造成基于在所述泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變之前和之后的總流量測(cè)量來(lái)確定對(duì)另一泵壓力或泵轉(zhuǎn)速改變步距的需求。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制設(shè)備，其還包括用于檢測(cè)所述流量控制元件的閥門(mén)設(shè)置和角度的額外的傳感器。
14.一種泵系統(tǒng)，所述泵系統(tǒng)包括泵裝置、至少兩個(gè)分支以及根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制設(shè)備，其中，所述分支中的每一個(gè)分支均包括至少一流量控制元件。
15.一種泵系統(tǒng)，所述泵系統(tǒng)包括泵裝置、至少兩個(gè)分支以及根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制設(shè)備，其中，所述分支中的每一個(gè)分支均包括至少一流量控制元件。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的泵系統(tǒng)，其中，所述泵裝置包括泵、風(fēng)扇或壓縮機(jī)。
【文檔編號(hào)】F04B49/00GK104514705SQ201410498531
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】尤西·塔米寧, 泰羅·阿霍寧, 耶羅·阿霍拉 申請(qǐng)人:Abb公司