泵效确定系统和确定泵效的相关方法
【专利摘要】用于对工厂或其它设施中的至少一个泵的实时效率/性能进行测量的系统包括多个监控装置，所述多个监控装置关于所述至少一个泵被布置，以测量至少一个泵的电量使用，泵速和流量特性。处理系统被配置成从传感器接收输入信号，其中，基于实时的传感器输入可以计算至少一个泵的效率。处理系统还可以将计算的泵效率值与用户定义的设定值或阈值进行比较，或与期望的泵性能进行比较。
【专利说明】泵效确定系统和确定泵效的相关方法
【技术领域】
[0001] 在此公开的主题大体上涉及泵送系统，更具体地，涉及提供至少一个泵（例如往 复泵或离心泵）的性能的现场确定的系统和相关方法，提供所述至少一个泵以在泵送设施 中使用。可以将现场的性能确定与所期望的泵的特性进行比较，从而针对至少一个泵的下 降的性能能够主动地警告系统操作员。
【背景技术】
[0002] 由于损坏和磨损的叶轮、有凹痕的蜗壳、无法正常工作的马达线圈、欠佳的耦合以 及服役状态不理想的泵的控制器（以及其它因素），在诸多行业（包含水利部门、电力部门 以及石油部门）中使用的泵送系统无法以最大效率运行。
[0003] 在大部分上述情况中，无法明显地检测出运行的问题，实际上，为了对泵进行安排 好的维护而停止使用它之后或者直到问题恶化到发生了严重的或灾难性的故障时才发现 这些运行问题。
[0004] 泵代表了泵送设施能量和生命周期成本的重要部分，并且经常是一个过程（制造 或其它方面）的关键部件。为此，当基于连续的或定期的状态监控对泵进行维护时，设施的 可靠性是最佳的。研宄表明通过设备或控制变化可以节省泵系统消耗的20%或更多的能 量，并且基于性能的维护成本显著低于基于日历的成本。
[0005] 针对上述原因，最低限度地，明显需要提供用于确定设施泵送系统内单个泵是否 有效运行的实时技术。
[0006] 之前已尝试了使用对热传递进行测量的"热力学方法"对泵效进行监控。然而，在 泵以可变速度运行的情况下，对使用这种系统的泵（例如往复泵和离心泵）的效率进行计 算是不切实际的，并且现有的使用这种方法的市场产品没有被配置用于可变速度运行。此 夕卜，基于热力学的系统不能在非流体介质（例如轴承和泵的铸件）中估计热传递。因此，泵 越大，这种类型的系统越可能不准确。
【发明内容】
[0007] 因此，根据一个方面，提供了一种对泵送设施中至少一个泵的运行效率进行确定 的处理系统，所述系统包括：
[0008] 至少一个控制器，所述至少一个控制器对所述至少一个泵的特性进行收集并具有 处理逻辑，所述处理逻辑基于所述收集的特性计算所述至少一个泵的性能，所述计算的性 能被与至少一个储存的阈值进行比较。
[0009] 在一个版本中，至少一个阈值是预定的效率值。根据另一个版本，在相同条件下， 将至少一个泵的计算的实时性能与储存的性能曲线进行比较。
[0010] 如果比较后的性能小于期望的阈值，则警告操作员并实施纠正的行动。根据一个 版本，如果性能降到另一个确立的阈值以下，则可以使至少一个泵下线和/或自动产生维 护警告。
[0011] 根据一个版本，上述处理系统被并入泵送设施的现有的监测控制和数据采集 (SCADA)系统。
[0012] 在另一个版本中，对经收集的实时性能特性值进行解释，以在对性能进行计算之 前并且在向操作员显示或指示任何计算的值之前弄清接收到的信号是否有效。
[0013] 在一个版本中，处理系统使用下面的关系式计算实际泵效，
【权利要求】
1. 一种对被配置在泵送设施中的至少一个泵的效率进行确定的方法，所述方法包括以 下步骤： 测量所述至少一个泵的各个运行参数； 将测量的运行参数传输到处理系统；以及 基于测量的运行参数计算所述至少一个泵的实际效率。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括以下步骤：在相同运行条件 下，将计算的所述泵的效率与期望的所述泵的效率进行比较，如果比较后的实际效率偏离 期望的效率预定的量，则提供警告。
3. 根据权利要求1至2任一项所述的方法，包括以下步骤：布置多个传感器，所述多个 传感器用于测量所述至少一个泵的电量使用和流量特性，其中，所述传感器包括用于将收 集的信号传输至所述处理系统的构件。
4. 根据权利要求3所述的方法，包括以下步骤：布置多个传感器，所述多个传感器用于 测量所述至少一个泵的泵速，其中，所述传感器包括用于将收集的信号传输至所述处理系 统的构件。
5. 根据权利要求3至4任一项所述的方法，其中，所述多个传感器被配置成定期地或连 续地测量并传输所述运行参数。
6. 根据权利要求3至5任一项所述的方法，其中，所述处理系统包括至少一个控制器， 所述至少一个控制器从监控装置接收读数，所述方法包括以下步骤：将值传输到所述至少 一个控制器，用于计算效率。
7. 根据权利要求3至6任一项所述的方法，其中，所述处理系统包括至少一个控制器， 所述至少一个控制器从监控装置接收读数，所述方法包括以下步骤：将值从所述至少一个 控制器传输到设施操作系统，用于计算效率。
8. 根据权利要求1至7任一项所述的方法，包括以下步骤：对与所述至少一个泵相关 的至少一个测量的或计算的值进行显示。
9. 根据权利要求6至8任一项所述的方法，包括以下额外的步骤：在显示步骤之前，对 测量的所述传感器的读数和计算的值进行解释。
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，解释步骤进一步包括以下步骤：确定所述传感 器收集的读数和计算的值中的至少一个中是否存在潜在错误。
11. 根据权利要求10所述的方法，包括以下额外的步骤：向用户或操作员指示所述潜 在错误的可能原因。
12. 根据权利要求1至11任一项所述的方法，其中，泵送系统是多泵的系统，所述方法 包括以下额外的步骤：确定多个泵的至少一个泵中效率的改变，并基于所述改变指示修改 的顺序，用于使用所述多个泵。
13. 根据权利要求1至12任一项所述的方法，包括以下额外的步骤：确定实际泵效、识 别期望泵效、并计算所述实际泵效和所述期望泵效之间的差。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，用下面的关系式确定所述实际泵效，
其中，Q代表流速，H(压头）代表所述至少一个泵的排出侧和吸入侧之间的压力差， SpGr代表流过所述泵的不可压缩的流体的比重，kW(e)代表泵使用的功率，Moter eff代表公布 的马达效率的值，c代表所述系统储存的单位转换系数。
15. 根据权利要求13至14任一项所述的方法，包括以下步骤：在控制器的存储器中储 存专用应用程序和制造商特定的数据，连同收集的与泵相关的数据用于计算步骤。
16. -种对泵送设施中至少一个泵的效率进行测量的系统，所述系统包括： 多个传感器，所述多个传感器关于所述至少一个泵被布置，以对所述至少一个泵的特 性进行测量；以及 至少一个控制器，所述至少一个控制器被配置成定期地从所述传感器接收输入，并使 用液压方法基于测量的特性计算所述至少一个泵的实际性能，其中，实际性能被与和所述 至少一个泵相关的至少一个储存的阈值进行比较。
17. 根据权利要求16所述的系统，包括用于将与所述至少一个泵相关的至少一个测量 的值或计算的值进行显示的构件。
18. 根据权利要求17所述的系统，其中，在进行显示之前，对来自所述传感器的输入和 产生的计算的值进行验证。
19. 根据权利要求16至18任一项所述的系统，其中，如果至少一个泵的性能偏离所述 期望的性能预定的量，则触发警告。
20. 根据权利要求19所述的系统，其中，所述控制器被配置成储存所述至少一个泵的 公布的性能曲线。
21. 根据权利要求19至20任一项所述的系统，其中，向用户呈现偏离期望的性能的可 能原因。
22. 根据权利要求16至21任一项所述的系统，其中，所述控制器无线连接到所述传感 器，所述传感器中的每个通过无线连接将与泵相关的数据传输到所述控制器。
23. 根据权利要求16所述的系统，其中，所述多个传感器包括流量测量装置、电量使用 测量装置以及至少一个压力测量装置。
24. 根据权利要求23所述的系统，其中，所述多个传感器包括泵速测量装置。
25. -种对泵送设施中至少一个泵的运行效率进行确定的处理系统，所述系统包括： 至少一个控制器，所述至少一个控制器对所述至少一个泵的特性进行收集并具有处理 逻辑，所述处理逻辑基于收集的特性计算所述至少一个泵的性能，计算的性能被与至少一 个储存的阈值进行比较。
26. 根据权利要求25所述的处理系统，其中，测量的特性包括流速、功率消耗、吸入和 排出压力、以及泵马达速度。
27. 根据权利要求26所述的处理系统，其中，由下面的关系式确定所述至少一个泵的 实时效率，
其中，Q代表流速，H(压头）代表所述至少一个泵的排出侧和吸入侧之间压力差，SpGr 代表流过所述泵的不可压缩的流体的比重，kW(a)代表泵使用的功率，Motereff代表公布的马 达效率的值，c代表所述处理系统储存的单位转换系数。
28. 根据权利要求25至27任一项所述的处理系统，其中，在周期性的间隔收集特性，所 述至少一个控制器包括连接到泵送设施的监测控制和数据采集（SCADA)系统的可编程逻 辑控制器。
29. 根据权利要求25至28任一项所述的处理系统，包括用于对与泵相关的特性进行 实时测量的多个传感器，所述传感器具有用于将收集的值传输到所述至少一个控制器的构 件。
30. -种在电子处理装置中对效率指标进行确定的方法，所述效率指标指示至少一个 泵的泵运行效率，所述方法包括： a) 确定至少一个泵的压头； b) 确定至少一个泵的流速； c) 确定至少一个泵的功率消耗；以及 d) 使用所述压头、所述流速和所述功率消耗确定效率指标，所述效率指标指示至少一 个泵的泵运行效率。
31. 根据权利要求30所述的方法，在所述电子处理装置中，所述方法包括： a) 确定至少一个泵的入口压力值； b) 确定至少一个泵的出口压力值；以及 c) 使用所述入口压力值和所述出口压力值确定所述压头。
32. 根据权利要求30至31任一项所述的方法，在所述电子处理装置中，所述方法包 括： a) 确定至少一个泵泵送的流体的比重；以及 b) 使用所述比重确定所述效率指标。
33. 根据权利要求30至32任一项所述的方法，在所述电子处理装置中，所述方法包 括： a) 确定至少一个泵的泵马达效率；以及 b) 使用所述泵马达效率确定所述效率指标。
34. -种确定效率指标的设备，所述效率指标指示至少一个泵的泵运行效率，所述设备 包括电子处理装置，所述电子处理装置用于： a) 确定至少一个泵的压头； b) 确定至少一个泵的流速； c) 确定至少一个泵的功率消耗；以及 d) 使用所述压头、所述流速和所述功率消耗确定效率指标，所述效率指标指示至少一 个泵的泵运行效率。
35. 根据权利要求34所述的设备，所述电子处理装置用于： a) 确定至少一个泵的入口压力值； b) 确定至少一个泵的出口压力值；以及 c) 使用所述入口压力值和所述出口压力值确定所述压头。
36. 根据权利要求34至35任一项所述的设备，所述设备包括用于感测至少一个泵的特 性的至少一个传感器，其中，所述特性包括以下特性中的至少一个： a) 入口压力； b) 出口压力； C)流量；以及 d)功率。
37.根据权利要求36所述的设备，其中，所述电子处理装置适于对来自至少一个传感 器的信号进行监控，并使用这些信号至少部分地产生以下的任一个或多个： a) 至少一个泵的入口压力值； b) 至少一个泵的出口压力值； c) 至少一个泵的压头； d) 至少一个泵的流速；以及 e) 至少一个泵的功率消耗。
【文档编号】F04D13/00GK104520585SQ201380014055
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年2月1日 优先权日:2012年2月2日
【发明者】T·W·迪瓦恩, A·J·迪米尼克, A·J·威斯 申请人:Ghd私人有限公司