[发明专利]用于检测由变频器驱动的泵的磨损的方法

说明书

技术领域

本发明涉及检测泵的磨损，特别地涉及检测由变频器控制的泵的磨损。

背景技术

离心泵的效率影响了因而获得的能量和泵送系统的寿命周期成本。出于该原因，泵送系统的节能操作的解决方案之一是保持泵处于良好的机械状态，使得它可以以它最大的可能效率进行操作。这还应当确保泵的性能(即，所产生的作为流量(flow rate)Q的函数的扬程H曲线)保持恒定。

随着时间的增加，例如由于叶轮的机械磨损和在泵内部(例如，在外壳和叶轮之间)的增加的间隙，泵的效率会降低。实际上，离心泵的机械磨损对于泵在恒定转速和恒定过程条件下能够产生的扬程H和流量Q具有渐减的影响(即，泵的操作位置只是因为改变了的泵特性而发生改变)。因此，可以通过监测在恒定过程条件下的这些变量中的至少一个来检测离心泵的与磨损相关的效率降低。如果过程条件不保持恒定，则泵的操作点位置会具有若干个位置，这就是为什么通常要知道至少两个变量来检测泵的性能降低的原因。在变速驱动泵的情况下，通常通过增加泵转速来补偿离心泵的扬程或流量降低，这也可以被利用来作为离心泵的性能下降的特征。

用于确定泵的磨损的已知系统包括：泵的热力学效率测量；以及扬程、流量和轴功耗的直接测量以用于确定泵的效率。这些已知系统需要关闭泵并因此需要关闭处理和/或额外传感器的永久性安装。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服上述问题的方法以及实施所述方法的机构。本发明的目的通过独立权利要求中所陈述的特征来表征的方法和机构来实现。本发明的优选实施例在从属权利要求中公开。

本发明基于如下构思：使用基于由控制泵的变频器所提供的估计和由泵制造商所提供的特性曲线两者的计算，以估计由所述泵产生的流量。一旦该流量值与通过测量所获得的流量值进行比较，估计误差的大小和符号给出泵的磨损的指示。

因为离心泵的操作点位置(Q，H)可以通过变频器进行估计，并且该变频器还提供关于电动泵组合轴转矩T和转速N的估计，所以变频器可以用作为监测设备或用作为用于检测离心泵的性能下降的信息源。与用于泵的流速V、流量Q或扬程H的外部测量设备一起，所提出的方法能够检测泵的性能降低。

本发明的方法的优点在于：所述方法产生关于泵的磨损的可靠信息而不需要改变或中断泵所处于的过程。另外，所述方法不需要任何额外的永久性安装的传感器，因此所述方法易于在现有过程中实施。

附图说明

在下文中，将会借助于优选实施例并参照附图对本发明进行详细的描述，在附图中：

图1是本发明的实施例的流程图；

图2是苏尔寿(Sulzer)APP 22-80离心泵的公布的特性曲线；

图3示例了泵操作点估计；

图4和图5示出了在泵特性曲线上的与间隙相关的扬程降低的示例；

图6和图7示出了间隙对流量的估计精确度的影响；

图8示出了具有磨损的叶轮片的泵的特性曲线与具有未磨损的叶轮的泵的参考情况的特性曲线之间的比对；

图9、图10和图11示出了在磨损叶轮片测试中的结果；

图12示出了磨损在泵PH曲线中的影响的示例；

图13示出了磨损在泵QH曲线中的影响的示例；

图14示出了磨损在泵QP曲线中的影响的示例；以及

图15、图16和图17示出了在三种不同转速下的估计误差。

具体实施方式

本发明的方法基于如下假设：离心泵的与磨损相关的性能降低影响泵的QP特性曲线。与正常情况相比，这导致了在应用基于QP曲线的估计方法时对于流量和扬程的错误估计结果。

在渐增的QP曲线形状(即，dP/dQ＞0)和磨损的泵的情况下，QP估计方法导致了在特定转速和轴功耗下比实际上的(Q_act)要低的流量值(Q_est，QP)。出于该原因，估计误差的符号sgn(Q_est，QP-Q_act)表示泵的性能降低，该符号对于具有渐增QP曲线形状的磨损泵为负。这被用作为离心泵的性能降低的第一特征(特征1)。

此外，估计误差ΔQ_est，QP的大小与磨损度成比例，这被用作性能降低检测的第二特征(特征2)。估计误差的值可以例如使用下式进行计算：