本發(fā)明涉及泵和泵的監(jiān)測領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及泵的控制領(lǐng)域。本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)測泵的內(nèi)部狀態(tài)的方法和裝置。本發(fā)明還涉及一種用于控制泵的內(nèi)部狀態(tài)的方法和裝置。本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)測泵的內(nèi)部狀態(tài)的計算機程序。本發(fā)明還涉及一種用于控制泵的內(nèi)部狀態(tài)的計算機程序。

背景技術(shù)：

1、在某些行業(yè)(諸如，造紙業(yè))需要輸送諸如紙漿的流體材料。采礦業(yè)也需要輸送流體材料。其他行業(yè)(諸如，乳制品行業(yè))也需要輸送流體(諸如，奶制品)。此外，在現(xiàn)代社會的許多情況下，也需要輸送諸如水的流體材料，諸如，為水塔供水和/或為農(nóng)業(yè)灌溉供水。

2、離心泵可以實現(xiàn)流體材料的輸送。為此，離心泵有一個裝有葉片并且被稱為葉輪的可旋轉(zhuǎn)部件。葉輪使流體通過泵時產(chǎn)生運動。流體在旋轉(zhuǎn)葉輪中通過離心加速產(chǎn)生壓力，從而達到所需的壓頭(揚程，head)。流體可以軸向流向葉輪，被葉輪偏轉(zhuǎn)并通過葉片之間的孔流出。因此，流體改變了方向并被加速。這導(dǎo)致泵出口處的壓力增加。流體從葉輪流出后進入蝸殼，蝸殼收集流體并將其引向泵出口。蝸殼是泵的蝸殼逐漸加寬的部分?？商娲?，當流體離開葉輪時，在進入蝸殼并流向泵出口之前，可先通過環(huán)繞葉輪的固定葉片環(huán)，并且通常被稱為擴散器。離心泵的運行通常以泵的運行點概念進行討論。

3、us2003/0129062(itt?fluid?technology)公開了泵的運行點通常被認為是泵傳送的流速和總動態(tài)壓頭(tdh)。us?2003/0129062還公開了基于電機扭矩和電機速度確定離心泵的運行點的方法。根據(jù)us?2003/0129062，確定離心泵是否在正常流量運行范圍內(nèi)運行的方法包括以下步驟：在最小流速的速度范圍內(nèi)確定電機扭矩/tdh關(guān)系，以獲得離心泵的最小流量運行范圍；在最大流速的速度范圍內(nèi)確定電機扭矩/tdh關(guān)系，以獲得離心泵的最大流量運行范圍；確定離心泵在給定運行點的實際運行電機扭矩和tdh；以及確定離心泵的實際運行電機扭矩和tdh是否在離心泵的最小流量和最大流量運行范圍內(nèi)。

4、us?9,416,787?b2(abb?technology?oy)公開了泵的流速-壓頭曲線(qh曲線)和流速-功率曲線(qp曲線)由泵制造商提供，并且可以用于所有泵。us?9,416,787?b2還公開了一種用于確定泵產(chǎn)生的流速(q)的方法，當泵由變頻器控制時，變頻器會對泵的轉(zhuǎn)速和扭矩進行估算，并且泵的特性曲線是已知的。該方法包括確定泵的qh曲線的形狀，根據(jù)qh曲線的形狀將qh曲線劃分為兩個或更多個區(qū)域，確定泵在qh曲線的哪個區(qū)域運行，以及使用所確定的特性曲線的運行區(qū)域確定泵的流速(q)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的一個方面，需要解決的一個問題是如何提供一種改進的方式來識別泵在運行期間的內(nèi)部狀態(tài)。該問題通過示例(諸如，通過如本公開中公開的方法和/或系統(tǒng)和/或泵)解決。

2、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的一個方面，需要解決的一個問題是如何提供一種優(yōu)化泵的運行的改進方式。該問題通過示例(諸如，通過如本公開中公開的方法和/或系統(tǒng)和/或泵)解決。

3、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的一個方面，需要解決的一個問題是如何改進離心泵的泵送過程的效率。該問題通過示例(諸如，通過如本公開中公開的系統(tǒng)和/或泵和/或方法)解決。

4、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的一個方面，需要解決的一個問題是如何提供一種改進的方式來識別和/或可視化和/或控制泵在運行期間的內(nèi)部狀態(tài)，從而改進泵的泵送過程。該問題通過示例(諸如，通過如本公開中公開的方法和/或系統(tǒng)和/或泵)解決。

5、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的一個方面，需要解決的一個問題是如何提供一種改進的方式來識別和/或可視化和/或控制泵在運行期間的內(nèi)部狀態(tài)，從而改進泵的泵送過程，以控制耦接以從泵接收流體的流體系統(tǒng)中顯示的物理參數(shù)，和/或改進在泵運行期間從泵接收液體的流體系統(tǒng)的性能。

6、該問題通過示例(諸如，通過如本公開中公開的方法和/或系統(tǒng)和/或泵)解決。

7、根據(jù)本公開的一個方面，該問題可以通過提供泵和流體系統(tǒng)組合的泵送過程的線性化模型解決，該模型在運行點處被線性化。

8、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的一個方面，需要解決的一個問題是如何在減少或消除不利的離心泵運行條件的同時，能夠傳送可變的流體流量和壓力。

9、該問題通過示例(諸如，通過如本公開中公開的方法和/或系統(tǒng)和/或泵)解決。

10、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的一個方面，需要解決的一個問題是如何提供一種改進的方式來識別泵在運行期間的內(nèi)部狀態(tài)。

11、該問題通過所附權(quán)利要求11和示例253解決：一種用于監(jiān)測和/或操作離心泵(10；10a；10b；10c；10d)的方法，該離心泵具有形成蝸殼(75)的殼體(62)，具有第一數(shù)量(l)的葉片(310)的可旋轉(zhuǎn)葉輪(20)設(shè)置在蝸殼中，用于將流體材料(30)經(jīng)由蝸殼壓入泵出口(66)，該泵出口經(jīng)由閥裝置(vl；vh)耦接到流體系統(tǒng)(52)，該方法包括：

12、由裝置(150，150a，450)接收指示流體材料(30)中的流體壓力脈動(pfp)的測量信號；

13、由所述裝置(150，150a，450)接收指示所述旋轉(zhuǎn)葉輪的旋轉(zhuǎn)參考位置的參考信號；

14、由所述裝置(150，150a，450)生成指示離心泵的內(nèi)部狀態(tài)(x)的數(shù)據(jù)(x1；x2；x3；x4)，所述數(shù)據(jù)包括基于重復(fù)參考位置信號值(ps，pc，1，1c)和重復(fù)信號事件簽名(sp(r)；sp)之間的相位值(fi，fi(r)，x1(r))和/或時間關(guān)系值(fi，fi(r)，x1(r))，當所述第一數(shù)量(l)高于一時，其重復(fù)頻率(fr)取決于所述第一數(shù)量(l)；

15、示例258.根據(jù)示例252至257中任一項所述的方法，其中，

16、所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))指示泵相對于最佳效率運行點的當前運行點，和/或其中，

17、所述時間關(guān)系值(fi，fi(r)，x1(r))指示泵相對于最佳效率運行點的當前運行點。

18、示例254.根據(jù)前述示例中任一項所述的方法，或根據(jù)示例252或253中任一項所述的方法，或根據(jù)前述示例中任一項所述的在從屬于示例201至251中任一項時的方法，還包括以下步驟：

19、基于所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))和/或時間關(guān)系值(fi，fi(r)，x1(r))生成至少一個設(shè)定點參數(shù)(u1sp，u2sp)；其中，

20、所述至少一個設(shè)定點參數(shù)(u1sp，u2sp)包括用于控制葉輪(20)的轉(zhuǎn)速(u1，frot)的轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)。

21、實施例12和示例259.根據(jù)示例252至258中任一項所述的方法，其中，

22、所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)影響所述泵出口(66)處的泵出口流體壓力(y1，p54)和/或泵出口流體流量(y2，qout)，并且其中，

23、所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)基于

24、期望的系統(tǒng)傳送流量(y10ref，qoutsref)，并且基于

25、所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))和/或時間關(guān)系值(fi，fi(r)，x1(r))。

26、實施例13和示例261.根據(jù)示例256或根據(jù)示例255至260中任一項所述的方法，其中，

27、當所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))指示當前運行點(205)的流量低于最佳效率流量點時，則

28、所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)可調(diào)節(jié)以增加所述葉輪轉(zhuǎn)速(u1，frot)。

29、實施例14和示例262.根據(jù)示例256或根據(jù)示例255至261中任一項所述的方法，其中，

30、當所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))指示當前運行點(205)的流量低于最佳效率流量點時，則

31、所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)可調(diào)節(jié)以增加所述葉輪轉(zhuǎn)速(u1，frot)，直到所述系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)對應(yīng)于期望的系統(tǒng)傳送流量(y10ref，qoutsref)。

32、實施例15和示例255.根據(jù)示例254所述的在從屬于示例252至253中任一項時的方法，其中，

33、所述閥裝置(vl；vh)包括具有第一可調(diào)橫截面積(avls；avhs)的流量控制閥(vl；vh)，用于控制到流體系統(tǒng)(52)的系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)，并且其中，

34、所述至少一個設(shè)定點參數(shù)(u1sp，u2sp)包括用于控制所述第一可調(diào)橫截面積(avls；avhs)的第一閥設(shè)定點值(u2sp，u2asp)。

35、實施例16和示例256.根據(jù)示例252至255中任一項所述的方法，其中，

36、所述閥裝置(vl；vh)包括具有第一可調(diào)橫截面積(avls)的第一流量控制閥(vls)，用于控制到流體系統(tǒng)(52)的系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)，并且其中，

37、所述閥裝置(vl；vh)包括具有第二可調(diào)橫截面積(avlr)的第二流量控制閥(vlr)，用于控制另一流量(qr)，諸如例如回流(qr)；所述另一個流量(qr)從流向流體系統(tǒng)(52)轉(zhuǎn)向，其中，

38、所述至少一個設(shè)定點參數(shù)(u1sp，u2sp)包括用于控制所述第一可調(diào)橫截面積(avls)和/或所述第二可調(diào)橫截面積(avlr)的第一閥設(shè)定點值(u2sp，u2asp)。

39、實施例17和示例260.根據(jù)示例256所述的或根據(jù)示例255至259中任一項所述的方法，其中，

40、所述第一閥設(shè)定點值(u2sp，u2asp)被初始設(shè)置，使得所述系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)等于所述泵出口流體流量(y2，qout)。

41、根據(jù)一實施例，這可以例如通過同時控制所述第一可調(diào)橫截面積(avls)和所述第二可調(diào)橫截面積(avlr)，以將所述泵出口流體流量(y2，qout)的全部或基本全部引導(dǎo)到所述流體系統(tǒng)(52)來實現(xiàn)。

42、實施例18和示例263.根據(jù)示例256或根據(jù)示例255至262中任一項所述的方法，其中，

43、當所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))指示當前運行點(205)的泵出口流體流量(y2，qout)低于最佳效率流量點(qoutbep)，且

44、所述系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)對應(yīng)于期望的系統(tǒng)傳送流量(y10ref，qoutsref)；則

45、所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)可調(diào)節(jié)以增加所述葉輪轉(zhuǎn)速(u1，frot)，例如直到所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))指示當前運行點(205)處于或基本處于最佳效率流量點(y2bep，qoutbep)，并且

46、所述第一閥設(shè)定點值(u2sp，u2asp)可調(diào)節(jié)以增加所述另一流量(qr)。

47、通過這種方式，例如，以低于bep流量的轉(zhuǎn)速運行的超大泵被操作以增加泵出口流體流量(y2，qout)，從而有利地允許泵在bep流量或附近的更節(jié)能的運行點205運行，并且剩余流量，即bep處的泵出口流體流量(y2bep，qoutbep)和系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)之間的差值，可以被引導(dǎo)為回流。

48、實施例19和示例264.根據(jù)示例256或根據(jù)示例255至263中任一項所述的方法，其中，

49、當所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))指示當前運行點(205)，其泵出口流量(y2，qout)處于或基本處于最佳效率泵出口流量點(y2bep，qoutbep)，并且

50、所述系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)對應(yīng)于期望的系統(tǒng)傳送流量(y10ref，qoutsref)；則

51、所述第一閥設(shè)定點值(u2sp，u2asp)可調(diào)節(jié)以最小化或消除所述另一流量(qr)。

52、這樣做是有利的，以盡量減少回流(qr)。然而，當調(diào)節(jié)第一閥設(shè)定點值(u2sp，u2asp)以最小化或消除所述另一流量(qr)時，這可能會導(dǎo)致更高的系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)。

53、實施例20和示例265.根據(jù)示例256或根據(jù)示例255至264中任一項所述的方法，其中，

54、當所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))指示當前運行點(205)，其流量處于或基本處于最佳效率流量點(y2bep，qoutbep)時，并且

55、所述系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)高于期望的系統(tǒng)傳送流量(y10ref，qoutsref)；則

56、所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)可調(diào)節(jié)以減小所述葉輪轉(zhuǎn)速(u1，frot)，例如直到所述系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)對應(yīng)于期望的系統(tǒng)傳送流量(y10ref，qoutsref)。

57、實施例21和示例266.根據(jù)前述示例中任一項或根據(jù)示例254所述的在從屬于示例252至253中任一項時的方法，其中，

58、所述閥裝置(vl；vh)包括具有第三可調(diào)橫截面積(avhs)的流量控制閥(vh)，用于控制到流體系統(tǒng)(52)的系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)，并且其中，

59、所述至少一個設(shè)定點參數(shù)(u1sp，u2sp)包括用于控制所述第三可調(diào)橫截面積(avhs)的第二閥設(shè)定點值(u2sp，u2bsp)。

60、實施例22和示例267.根據(jù)示例266或根據(jù)示例255至262中任一項所述的方法，其中，

61、當所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))指示當前運行點(205)的泵出口流體流量(y2，qout)高于最佳效率流量點(qoutbep)，則

62、所述第二閥設(shè)定點值(u2sp，u2bsp)可調(diào)節(jié)以減小所述第三可調(diào)橫截面積(avhs)。

63、應(yīng)當注意，第三可調(diào)橫截面積(avhs)的減小將導(dǎo)致泵出口流體流量(y2，qout)減小和泵出口流體壓力(y1，p54)增加。通過這種方式，例如，在低于bep背壓(y1bep)的背壓y1下運行的泵被操作以增加泵出口流體壓力(y1，p54)，從而有利地允許泵在bep壓力(y1bep)或接近bep壓力的更節(jié)能的運行點205下運行，并且剩余壓力，即bep(y1bep)處的泵出口流體壓力(y1，p54)與系統(tǒng)傳送壓頭(p54s)之間的差，表現(xiàn)為流量控制閥(vh)兩端的壓差。

64、然而，應(yīng)當注意，由此產(chǎn)生的泵出口流體流量(y2，qout)的減少可能會使流向流體系統(tǒng)(52)的系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)低于期望的系統(tǒng)傳送流量(y10ref，qoutsref)。

65、實施例23和示例268.根據(jù)示例256或根據(jù)示例255至264中任一項所述的方法，其中，

66、當所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))指示當前運行點(205)，其流量處于或基本處于最佳效率流量點(y2bep，qoutbep)，并且

67、所述系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)低于期望的系統(tǒng)傳送流量(y10ref，qoutsref)時；則

68、所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)可調(diào)節(jié)以增加所述葉輪轉(zhuǎn)速(u1，frot)，例如直到所述系統(tǒng)傳送流量(y10，qouts)對應(yīng)于期望的系統(tǒng)傳送流量(y10ref，qoutsref)。

69、實施例24和示例269.根據(jù)前述示例中任一項所述的方法，其中，

70、所述相位值(fi，fi(r)，x1(r))是時間關(guān)系值(fi，fi(r))。

71、實施例25和示例271.根據(jù)前述示例中任一項所述的方法，其中，

72、所述時間關(guān)系值(fi，fi(r))指示與離心泵(10)的最佳效率運行點的當前運行點偏離(fidev；fidev(p+1)；550(p+1))。

73、實施例26和示例272.根據(jù)前述示例中任一項所述的方法，還包括：

74、在用戶界面上顯示所述至少一個設(shè)定點參數(shù)(u1sp，u2sp；u2asp；u2bsp)作為對用戶的建議。

75、實施例27和示例274.根據(jù)前述示例中任一項所述的在包括示例254時的方法，其中，

76、所述至少一個設(shè)定點參數(shù)(u1sp，u2sp；u2asp；u2bsp)基于期望的時間關(guān)系值(firef，firef(r)，x1ref)，所述期望的時間關(guān)系值(firef，firef(r)，x1ref)指示期望的泵運行點(205ref，550ref；x1ref(r))。

77、實施例28和示例275.根據(jù)前述示例中任一項所述的在包括示例254時的方法，其中，

78、所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)基于期望的葉輪轉(zhuǎn)速(u1ref，frotref，x3ref)。

79、實施例29和示例276.根據(jù)前述示例中任一項所述的在包括示例254時的方法，其中，

80、所述轉(zhuǎn)速設(shè)定點值(u1sp，frotsp)基于期望的葉輪轉(zhuǎn)速(u1ref，frotref，x3ref)，所述期望的葉輪轉(zhuǎn)速(u1ref，frotref，x3ref)指示期望的流量(y2ref，qout_ref，qouts_ref)和/或期望的壓頭(y1ref，p54ref)。

81、實施例30和示例277.根據(jù)前述示例中任一項所述的方法，其中，

82、調(diào)節(jié)第一閥設(shè)定點值(u2sp，u2asp)發(fā)生在所述泵的運行期間。

83、實施例31和示例278.根據(jù)前述示例中任一項所述的方法，其中，

84、調(diào)節(jié)第二閥設(shè)定點值(u2sp，u2bsp)發(fā)生在所述泵的運行期間。

85、實施例32和示例257.根據(jù)示例252至256中任一項所述的方法，其中，

86、所述另一流量(qoutr)是用于將流體返回到流體存儲設(shè)備或泵(10)的入口側(cè)的回流。

87、上述問題還通過所附權(quán)利要求50和示例279解決。一種計算機程序，可加載到具有數(shù)據(jù)處理器(350)的裝置(150)的數(shù)字存儲器中，該計算機程序包括計算機程序代碼(380，394，410)，該計算機程序代碼適于在計算機程序在數(shù)據(jù)處理器上操作時，執(zhí)行根據(jù)前述示例中任一項的方法的步驟。

88、實施例51和示例280.根據(jù)示例279所述的計算機程序，該計算機程序體現(xiàn)在計算機可讀介質(zhì)上。

89、上述間題還通過所附權(quán)利要求52和示例281解決。一種用于監(jiān)測和/或操作離心泵(10)和/或流體系統(tǒng)(52)的裝置，該裝置被配置為執(zhí)行根據(jù)前述示例中任一項所述的方法。

90、實施例51和示例282.根據(jù)權(quán)利要求281所述的裝置，還包括一個或多個硬件處理器，硬件處理器被配置為執(zhí)行根據(jù)前述示例中任一項所述的方法。