[发明专利]用于控制变频器的控制构件以及控制方法

说明书

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于控制容积式泵(尤其是螺杆泵)的容积式泵马达的变频器的控制构件，其包括调节器，所述调节器设计用于根据指令变量(指令变量信号)和第一实际工作参数产生用于容积式泵马达的变频器的操纵变量(操纵变量信号)，其中，所述实际工作参数优选直接由传感器测得，或者是利用其它实际变量计算出来，尤其是模拟出来，下文还将对此进行说明。本发明还涉及一种如权利要求15所述的容积式泵系统，其包括容积式泵、用于驱动所述容积式泵的容积式泵马达、被分配给所述容积式泵马达的变频器(用于在调节或控制下为马达绕组电流馈电)以及设置在所述变频器前面的按本发明方案进行构建的控制构件，其中，为所述控制构件分配例如工艺控制室形式的指令变量规定构件。此外，本发明还涉及一种如权利要求21前序部分所述的用于控制容积式泵的容积式泵马达的变频器的控制方法，其中，利用调节器根据指令变量和第一实际参数产生用于所述容积式泵马达的变频器的操纵变量(操纵信号)。

目前用于驱动容积式泵的容积式泵马达包括设有整合式调节器的变频器，所述调节器能够根据测得的实际工作参数和待达到的指令变量来调节输入信号，特别是用于所述变频器的电压信号。其中，调节器将根据指令变量而测定的操纵变量“不加批判”地传输给变频器。问题在于，被分配给变频器的调节器目前的设计仅与马达有关，即优化方向不是在容积式泵系统中真正起重要作用的容积式泵。这会给容积式泵系统带来问题，因为与离心泵相比，容积式泵会对泵本身和/或其它工艺设备产生更大危害。其原因在于容积式泵的特性曲线特性不同于涡轮机。原则上，这在极端情况下也会导致容积式泵彻底自毁或者对容积式泵造成持久的不良影响，尤其是在受损迹象未被及时识别到的情况下。

已知的容积式泵也未对直接从指令变量(规定标定值)得出的操纵变量信号对被送流体质量的影响予以考虑。

从上述现有技术出发，本发明的目的是提供一种用于为容积式泵马达的变频器提供操纵变量的容积式泵专用控制构件，其中，所述控制构件应将相关容积式泵本身或其它工艺设备的受损风险减至最小以及/或者应确保最佳产品质量(即良好的被送流体质量)。

本发明的目的还在于提供一种包括经相应改进的控制构件的容积式泵系统以及一种能避免前述缺点的用于控制容积式泵马达的变频器的控制方法。

上述目的在所述控制构件方面通过权利要求1的特征，在所述容积式泵系统方面通过权利要求16的特征，在所述控制方法方面通过权利要求21的特征而达成。本发明的有益改进方案包含在从属权利要求中。说明书、权利要求书和/或附图中所揭示的至少两个特征的全部组合都落入本发明的范围。为避免重复，描述装置时所揭示并请求保护的特征也适用于方法。同样，描述方法时所揭示并请求保护的特征也适用于装置。

本发明的构思是，不是将所述调节器根据指令变量(例如被送流体的标定体积流量或标定压力)而生成的操纵变量(优选为电压信号)作为输入信号直接(即不加批判或者说未经似真检验地)传输给变频器，而是将所述操纵变量或者从视情况附加设置的校正构件(尤其是第二校正构件)获得的已校操纵变量(下文还将对所述已校操纵变量进行说明)或者根据函数关系从所述操纵变量或已校操纵变量中测定的比较值与至少一个第一极限值(泵保护极限值)进行比较，其中，所述至少一个第一极限值反映了容积式泵和/或其它工艺设备的潜在受损危险。换句话说，(以明确概率)超过或低于第一极限值，将会使容积式泵受到预定程度的损害。此处的创新点在于，所述第一极限值不是静态规定即确定的极限值(当然也可以附加性地与这样的确定的极限值进行比较)，而是动态测定的基于实际工作参数计算出来的极限值。换句话说是根据实际工作参数当前计算极限值，其中，这些实际工作参数可以是第一实际工作参数(即来自被调段的实际调节变量，调节器以此为基础测定操纵变量)和至少一个其它(即另一)实际工作参数，所述实际工作参数要么直接由传感器测得，要么是在实际值基础上被计算出来，尤其是模拟出来。再换句话说，本发明的优点是不仅只采用静态极限值，而是考虑让极限值发生动态变化，即在容积式泵运行时根据变化着的实际工作参数而发生相应变化。当以上述方式测定的第一(泵保护)极限值被超过或低于一定程度时，借助第一校正构件提供已校操纵变量，优选用所述已校操纵变量将调节器所产生的操纵变量或者例如由第二校正构件产生的此前已经过校正的操纵变量覆盖。特别合理地，所述已校操纵变量是最大或最小允许值，即优选是当前计算出来的第一极限值，以便尽可能地接近指令变量，确切而言是尽可能地接近直接从指令变量得出的操纵变量。换句话说，所述已校操纵变量是一个最高限于第一极限值的变量(优选为受到相应限制的电压信号)。