[發明專利]用于檢測由變頻器驅動的泵的磨損的方法

有效

• 申請號: 201210084327.2
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN102734183A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 泰羅·阿霍寧;尤西·塔米寧;耶羅·阿霍拉
• 申請（專利權）人: ABB公司
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 康建峰;陳煒

技術領域

本發明涉及檢測泵的磨損，特別地涉及檢測由變頻器控制的泵的磨損。

背景技術

離心泵的效率影響了因而獲得的能量和泵送系統的壽命周期成本。出于該原因，泵送系統的節能操作的解決方案之一是保持泵處于良好的機械狀態，使得它可以以它最大的可能效率進行操作。這還應當確保泵的性能(即，所產生的作為流量(flow?rate)Q的函數的揚程H曲線)保持恒定。

隨著時間的增加，例如由于葉輪的機械磨損和在泵內部(例如，在外殼和葉輪之間)的增加的間隙，泵的效率會降低。實際上，離心泵的機械磨損對于泵在恒定轉速和恒定過程條件下能夠產生的揚程H和流量Q具有漸減的影響(即，泵的操作位置只是因為改變了的泵特性而發生改變)。因此，可以通過監測在恒定過程條件下的這些變量中的至少一個來檢測離心泵的與磨損相關的效率降低。如果過程條件不保持恒定，則泵的操作點位置會具有若干個位置，這就是為什么通常要知道至少兩個變量來檢測泵的性能降低的原因。在變速驅動泵的情況下，通常通過增加泵轉速來補償離心泵的揚程或流量降低，這也可以被利用來作為離心泵的性能下降的特征。

用于確定泵的磨損的已知系統包括：泵的熱力學效率測量；以及揚程、流量和軸功耗的直接測量以用于確定泵的效率。這些已知系統需要關閉泵并因此需要關閉處理和/或額外傳感器的永久性安裝。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠克服上述問題的方法以及實施所述方法的機構。本發明的目的通過獨立權利要求中所陳述的特征來表征的方法和機構來實現。本發明的優選實施例在從屬權利要求中公開。

本發明基于如下構思：使用基于由控制泵的變頻器所提供的估計和由泵制造商所提供的特性曲線兩者的計算，以估計由所述泵產生的流量。一旦該流量值與通過測量所獲得的流量值進行比較，估計誤差的大小和符號給出泵的磨損的指示。

因為離心泵的操作點位置(Q，H)可以通過變頻器進行估計，并且該變頻器還提供關于電動泵組合軸轉矩T和轉速N的估計，所以變頻器可以用作為監測設備或用作為用于檢測離心泵的性能下降的信息源。與用于泵的流速V、流量Q或揚程H的外部測量設備一起，所提出的方法能夠檢測泵的性能降低。

本發明的方法的優點在于：所述方法產生關于泵的磨損的可靠信息而不需要改變或中斷泵所處于的過程。另外，所述方法不需要任何額外的永久性安裝的傳感器，因此所述方法易于在現有過程中實施。

附圖說明

在下文中，將會借助于優選實施例并參照附圖對本發明進行詳細的描述，在附圖中：

圖1是本發明的實施例的流程圖；

圖2是蘇爾壽(Sulzer)APP?22-80離心泵的公布的特性曲線；

圖3示例了泵操作點估計；

圖4和圖5示出了在泵特性曲線上的與間隙相關的揚程降低的示例；

圖6和圖7示出了間隙對流量的估計精確度的影響；

圖8示出了具有磨損的葉輪片的泵的特性曲線與具有未磨損的葉輪的泵的參考情況的特性曲線之間的比對；

圖9、圖10和圖11示出了在磨損葉輪片測試中的結果；

圖12示出了磨損在泵PH曲線中的影響的示例；

圖13示出了磨損在泵QH曲線中的影響的示例；

圖14示出了磨損在泵QP曲線中的影響的示例；以及

圖15、圖16和圖17示出了在三種不同轉速下的估計誤差。

具體實施方式

本發明的方法基于如下假設：離心泵的與磨損相關的性能降低影響泵的QP特性曲線。與正常情況相比，這導致了在應用基于QP曲線的估計方法時對于流量和揚程的錯誤估計結果。

在漸增的QP曲線形狀(即，dP/dQ＞0)和磨損的泵的情況下，QP估計方法導致了在特定轉速和軸功耗下比實際上的(Q_act)要低的流量值(Q_est，QP)。出于該原因，估計誤差的符號sgn(Q_est，QP-Q_act)表示泵的性能降低，該符號對于具有漸增QP曲線形狀的磨損泵為負。這被用作為離心泵的性能降低的第一特征(特征1)。

此外，估計誤差ΔQ_est，QP的大小與磨損度成比例，這被用作性能降低檢測的第二特征(特征2)。估計誤差的值可以例如使用下式進行計算：