Способ защиты двухвинтового насоса прямого вытеснения - RU2018104951A

1. Устройство, включающее:

процессор обработки сигналов, сконфигурированный для

приема сигнализации, содержащей информацию о мощности, крутящем моменте, частоте вращения, вязкости и удельной плотности, относящихся к работе двухвинтового насоса прямого вытеснения; и

определения, следует ли переходить в режим усиленной защиты насоса для двухвинтового насоса прямого вытеснения, по меньшей мере, частично на основе соотношения между фактическим скорректированным коэффициентом настройки и заранее заданным значением коэффициента настройки (Tune Ratio SP).

2. Устройство по п. 1, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения, является ли фактический скорректированный коэффициент настройки меньшим или равным заданному значению фактического скорректированного коэффициента настройки (Tune Ratio SP), и если это так, для перехода в режим усиленной защиты насоса, и в противном случае, для продолжения использования режима базовой защиты насоса.

3. Устройство по п. 1, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения фактического скорректированного коэффициента настройки, по меньшей мере, частично на основе отношения фактического скорректированного крутящего момента (TAcorr) к настроенному скорректированному моменту (TTcorr) при конкретной рабочей частоте вращения.

4. Устройство по п. 3, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения фактического скорректированного крутящего момента (TAcorr), по меньшей мере, частично на основе соотношения между фактическим крутящим моментом (TACT) при текущей частоте вращения, номинальной удельной плотностью (SGRTD) перекачиваемой жидкости, фактической удельной плотностью (SGACT) перекачиваемой жидкости, номинальной вязкостью (VISCRTD) перекачиваемой жидкости, фактической вязкостью (VISCACT) перекачиваемой жидкости.

5. Устройство по п. 4, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения фактического скорректированного крутящего момента (TAcorr), по меньшей мере, частично на основе следующего уравнения:

TAcorr = TACT × (SGRTD/SGACT)/(VISCACT/VISCRTD)^0.275.

6. Устройство по п. 3, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения настроенного скорректированного крутящего момента (TTcorr), по меньшей мере, частично на основе соотношения между измеренным или интерполированным значением настроенного момента (TMEAS) при текущей частоте вращения, номинальной удельной плотностью (SGRTD) перекачиваемой жидкости, фактической удельной плотностью (SGACT) перекачиваемой жидкости, номинальной вязкостью (VISCRTD) перекачиваемой жидкости, фактической вязкостью (VISCACT) перекачиваемой жидкости.

7. Устройство по п. 6, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения настроенного скорректированного крутящего момента (TTcorr), по меньшей мере, частично на основе следующего уравнения:

TTcorr = TMEAS × (SGRTD/SGACT)/(VISCACT/VISCRTD)^0.275.

8. Устройство по п. 1, в котором заданное значение коэффициента настройки (Tune Ratio SP) включает уставку по умолчанию, включающую одну уставку по умолчанию, равную около 1,3, для двухвинтового насоса прямого вытеснения.

9. Устройство по п. 3, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для непрерывной компенсации измерений крутящего момента с учетом изменений удельной плотности и вязкости в тех системах, где рабочая температура непостоянна.

10. Устройство по п. 3, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для обнаружения изменения частоты вращения и перезапуска алгоритма режима защиты.

11. Устройство по п. 1, в котором, в режиме усиленной защиты насоса, процессор обработки сигналов сконфигурирован:

для определения отношения скорректированных максимального и минимального крутящих моментов; и

и для сравнения отношения скорректированных максимального и минимального крутящих моментов с заданными верхним и нижним значениями отношений крутящих моментов для определения, присутствует ли состояние сухого хода.

12. Устройство по п. 11, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения:

TACT2CORR/TACT1CORR >= HI Т RATIO SP

или

TACT2CORR/TACT1CORR <= LO T RATIO SP; и

если это так, то для объявления об ошибке сухого хода, и в противном случае, для управления двухвинтовым насосом прямого вытеснения в нормальном состоянии, где

TACT1CORR - скорректированное показание крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, которое является преобладающим значением за исходный период измерений,

TACT2CORR - непрерывно обновляемое скорректированное показание крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, которое является преобладающим значением за исходный период измерений,

HI Т RATIO SP - заданное по умолчанию верхнее значение отношения крутящих моментов, и

LO Т RATIO SP - заданное по умолчанию нижнее значение отношения крутящих моментов.

13. Устройство по п. 11, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения скорректированного показания крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, по меньшей мере, частично на основе следующего уравнения:

TACT1CORR = TACT × (SGRTD/SGACT)/(VISCACTMSCRTD)^0.275.

14. Устройство по п. 11, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для обновления значения TACT1CORR при следующих условиях: когда происходит заранее заданное изменение частоты вращения на +/- заранее заданное количество об/мин, при пуске насоса и по истечении заранее заданного времени работы.

15. Устройство по п. 3, в котором в режиме базовой защиты насоса процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения, при текущей частоте вращения, является ли фактический скорректированный крутящий момент (TAcorr) меньшим или равным фактору сухого хода (KDR), умноженному на настроенный скорректированный крутящий момент (TTcorr), где фактор сухого хода (KDR) имеет заданную по умолчанию уставку, включающую значение около 0,95, и допускает регулировку в случае возникновения ложных срабатываний защиты; и

если это так, то процессор обработки сигналов сконфигурирован для объявления об ошибке сухого хода, и в противном случае, для управления двухвинтовым насосом прямого вытеснения в нормальном состоянии.

16. Устройство по п. 1, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для подачи управляющего сигнала, который содержит информацию для управления работой двухвинтового насоса прямого вытеснения, включая отключение двухвинтового насоса прямого вытеснения, когда выявлено состояние сухого хода в режиме усиленной защиты насоса.

17. Способ, включающий:

прием, при помощи процессора обработки сигналов, сигнализации, содержащей информацию о мощности, крутящем моменте, частоте вращения, вязкости и удельной плотности, относящихся к работе двухвинтового насоса прямого вытеснения; и

определение, при помощи процессора обработки сигналов, следует ли переходить в режим усиленной защиты насоса для двухвинтового насоса прямого вытеснения, по меньшей мере, частично на основе соотношения между фактическим скорректированным коэффициентом настройки и заранее заданным значением коэффициента настройки (Tune Ratio SP).

18. Способ по п. 17, включающий определение, является ли фактический скорректированный коэффициент настройки меньшим или равным заданному значению фактического скорректированного коэффициента настройки (Tune Ratio SP), и если это так, переход в режим усиленной защиты насоса, а в противном случае, продолжение использования режима базовой защиты насоса.

19. Способ по п. 17, включающий определение фактического скорректированного коэффициента настройки, по меньшей мере, частично на основе отношения фактического скорректированного крутящего момента (TAcorr) к настроенному скорректированному моменту (TTcorr) при конкретной рабочей частоте вращения.

20. Способ по п. 19, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения фактического скорректированного крутящего момента (TAcorr), по меньшей мере, частично на основе соотношения между фактическим крутящим моментом (TACT) при текущей частоте вращения, номинальной удельной плотностью (SGRTD) перекачиваемой жидкости, фактической удельной плотностью (SGACT) перекачиваемой жидкости, номинальной вязкостью (VISCRTD) перекачиваемой жидкости, фактической вязкостью (VISCACT) перекачиваемой жидкости.

21. Способ по п. 20, включающий определение фактического скорректированного крутящего момента (TAcorr), по меньшей мере, частично на основе следующего уравнения:

TAcorr = TACT × (SGRTD/SGACT)/(VISCACT/VISCRTD)^0.275.

22. Способ по п. 19, включающий определение, при помощи процессора обработки сигналов, настроенного скорректированного крутящего момента (TTcorr), по меньшей мере, частично на основе соотношения между измеренным или интерполированным значением настроенного момента при текущей частоте вращения, номинальной удельной плотностью (SGRTD) перекачиваемой жидкости, фактической удельной плотностью (SGACT) перекачиваемой жидкости, номинальной вязкостью (VISCRTD) перекачиваемой жидкости, фактической вязкостью (VISCACT) перекачиваемой жидкости.

23. Способ по п. 22, включающий определение, при помощи процессора обработки сигналов, настроенного скорректированного крутящего момента (TTcorr), по меньшей мере, частично на основе следующего уравнения:

TTcorr = TMEAS × (SGRTD/SGACT)/(VISCACT/VISCRTD)^0.275.

24. Способ по п. 17, в котором заданное значение коэффициента настройки (Tune Ratio SP) включает уставку по умолчанию, включающую одну уставку по умолчанию, равную около 1,3, для двухвинтового насоса прямого вытеснения.

25. Способ по п. 21, включающий непрерывную компенсацию, при помощи процессора обработки сигналов, измерений крутящего момента с учетом изменений удельной плотности и вязкости в тех системах, где рабочая температура непостоянна.

26. Способ по п. 20, также включающий обнаружение, при помощи процессора обработки сигналов, изменения частоты вращения и перезапуск алгоритма режима защиты.

27. Способ по п. 17, включающий, в режиме усиленной защиты насоса:

определение, при помощи процессора обработки сигналов, отношения скорректированных максимального и минимального крутящих моментов; и

сравнение, при помощи процессора обработки сигналов, отношения скорректированных максимального и минимального крутящих моментов с заданными верхним и нижним значениями отношений крутящих моментов для определения, присутствует ли состояние сухого хода.

28. Способ по п. 17, включающий определение, при помощи процессора обработки, выполнено ли:

TACT2CORR/TACT1CORR >= HI Т RATIO SP

или

TACT2CORR/TACT1CORR <= LO T RATIO SP; и

если это так, объявление, при помощи процессора обработки сигналов, об ошибке сухого хода, и в противном случае, управление, при помощи процессора обработки сигналов, двухвинтовым насосом прямого вытеснения в нормальном состоянии, где

TACT1CORE. - скорректированное показание крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, которое является преобладающим значением за исходный период измерений,

TACT2CORR - непрерывно обновляемое скорректированное показание крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, которое является значением после исходного периода измерений,

HI Т RATIO SP - заданное по умолчанию верхнее значение отношения крутящих моментов, и

LO Т RATIO SP - заданное по умолчанию нижнее значение отношения крутящих моментов.

29. Способ по п. 28, включающий определение, при помощи процессора обработки сигналов, скорректированного показания крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, по меньшей мере, частично на основе следующего уравнения:

TACT1CORR = TACT × (SGRTD/SGACT)/(VISCACT/VISCRTD)^0.275.

30. Способ по п. 28, включающий обновление, при помощи процессора обработки сигналов, значения TACT1CORR при следующих условиях: когда происходит заранее заданное изменение частоты вращения на +/- заранее заданное количество об/мин, при пуске насоса и по истечении заранее заданного времени работы.

31. Способ по п. 17, включающий, в режиме базовой защиты насоса, определение, при помощи процессора обработки сигналов, при текущей частоте вращения, является ли фактический скорректированный крутящий момент (TAcorr) меньшим или равным фактору сухого хода (KDR), умноженному на настроенный скорректированный крутящий момент (TTcorr), где фактор сухого хода (KDR) имеет заданную по умолчанию уставку, включающую значение около 0,95, и допускает регулировку в случае возникновения ложных срабатываний защиты; и

если это так, объявление, при помощи процессора обработки сигналов, об ошибке сухого хода, а в противном случае, управление, при помощи процессора обработки сигналов, насосом в нормальном состоянии.

32. Способ по п. 17, включающий подачу, при помощи процессора обработки сигналов, управляющего сигнала, который содержит информацию для управления работой двухвинтового насоса прямого вытеснения, включая отключение двухвинтового насоса прямого вытеснения, когда выявлено состояние сухого хода.

33. Способ по п. 17, включающий поддержание, при помощи процессора обработки сигналов, режима базовой защиты насоса постоянно активным.

34. Устройство, включающее:

средства приема сигнализации, содержащей информацию о мощности, крутящем моменте, частоте вращения, вязкости и удельной плотности, относящихся к работе двухвинтового насоса прямого вытеснения; и

средства определения, следует ли переходить в режим усиленной защиты насоса для двухвинтового насоса прямого вытеснения, по меньшей мере, частично на основе соотношения между фактическим скорректированным коэффициентом настройки и заранее заданным значением коэффициента настройки (Tune Ratio SP).

35. Устройство по п. 34, в котором средства определения включают определение, является ли фактический скорректированный коэффициент настройки меньшим или равным заданному значению фактического скорректированного коэффициента настройки (Tune Ratio SP), и если это так, переход в режим усиленной защиты насоса, и в противном случае, продолжение использования режима базовой защиты насоса.

36. Устройство по п. 34, в котором средства определения включают определение фактического скорректированного коэффициента настройки, по меньшей мере, частично на основе отношения фактического скорректированного крутящего момента (TAcorr) к настроенному скорректированному моменту (TTcorr) при конкретной рабочей частоте вращения.

37. Устройство по п. 1, в котором процессор обработки сигналов содержит или представляет собой контроллер, сконфигурированный для управления работой насоса.

38. Устройство по п. 1, также включающее двухвинтовой насос прямого вытеснения.

39. Устройство по п. 1, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для поддержания режима базовой защиты насоса постоянно активным.

40. Устройство по п. 1, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для обнаружения непреднамеренного запертого впускного клапана путем выполнения следующего:

при пуске, по достижении заданного значения частоты вращения, снятие исходного показания крутящего момента в некоторой точке после начала работы таймера;

снятие последующих показаний крутящего момента через последовательные периодические интервалы времени до тех пор, пока не истечет таймер;

сравнение каждого последующего показания крутящего момента с исходным значением крутящего момента; и

определение, является ли текущее значение крутящего момента / исходное значение крутящего момента <= некоторой заранее заданной по умолчанию уставки, и если это так, выдача сигнала ошибки сухого хода.

41. Устройство по п. 1, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения моментального пика Р, который имеет место непосредственно после запирания впускного клапана при состояниях сухого хода и является отличительным признаком между сигнатурой крутящего момента для сухого хода и состоянием с нормальными изменениями в системе.

42. Устройство по п. 41, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения, присутствует ли состояние сухого хода в режиме усиленной защиты насоса, с использованием сравнения отношения скорректированных максимального и минимального крутящих моментов с заданными верхним и нижним значениями отношения крутящих моментов.

43. Устройство по п. 42, в котором, перед проведением сравнения, процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения, имеется ли моментальный пик Р, при помощи выполнения проверки отсчета крутящего момента, чтобы найти, присутствует ли состояние сухого хода вследствие отпирания/запирания управляющего клапана.

44. Устройство по п. 43, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для снятия показаний отсчетов коэффициента настройки с минимальной частотой дискретизации, и для сравнения исходного показания крутящего момента при постоянной частоте вращения с каждым последующим показанием крутящего момента.

45. Устройство по п. 44, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения, не превышает ли количество сравнений, имеющих отрицательный результат, заранее заданного количества, и если определено, что это так, то для запуска таймера;

для оценки, при заданной частоте вращения, до истечения таймера, в соответствии со следующими уравнениями:

TACT2CORR/TACT1CORR >= HI Т RATIO SP,

и

TACT2CORR/TACT1CORR <= LO T RATIO SP, и

либо для объявления о состоянии сухого хода, если одно или оба уравнения истинны, или

для объявления о нормальных условиях работы, если оба уравнения ложны, где

TACT1CORR - скорректированное показание крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, которое является преобладающим значением за исходный период измерений,

TACT2CORR - непрерывно обновляемое скорректированное показание крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, которое является значением после исходного периода измерений,

HI Т RATIO SP - заданное по умолчанию верхнее значение отношения крутящих моментов, и

LO Т RATIO SP - заданное по умолчанию нижнее значение отношения крутящих моментов.

46. Способ по п. 17, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения моментального пика Р, который присутствует непосредственно после запирания впускного клапана при состояниях сухого хода и является отличительным признаком между сигнатурой крутящего момента для сухого хода и состоянием с нормальными изменениями в системе.

47. Способ по п. 46, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения, присутствует ли состояние сухого хода в режиме усиленной защиты насоса, с использованием сравнения отношения скорректированных максимального и минимального крутящих моментов с заданными верхним и нижним значениями отношения крутящих моментов.

48. Способ по п. 47, в котором перед проведением сравнения, процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения, присутствует ли моментальный пик Р, при помощи выполнения проверки отсчета крутящего момента, чтобы найти, присутствует ли состояние сухого хода вследствие отпирания/запирания управляющего клапана.

49. Способ по п. 48, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для снятия показаний отсчетов коэффициента настройки с минимальной частотой дискретизации, и для сравнения исходного показания крутящего момента при постоянной частоте вращения с каждым последующим показанием крутящего момента.

50. Способ по п. 49, в котором процессор обработки сигналов сконфигурирован для определения, не превышает ли количество сравнений, имеющих отрицательный результат, заранее заданного количества, и если определено, что это так, то для запуска таймера;

для оценки, при заданной частоте вращения, до истечения таймера, в соответствии со следующими уравнениями:

TACT2CORR/TACT1CORR >= HI Т RATIO SP,

и

TACT2CORR/TACT1CORR <= LO T RATIO SP, и

либо для объявления о состоянии сухого хода, если одно или оба уравнения истинны, или

для объявления о нормальных условиях работы, если оба уравнения ложны,

где

TACT1CORR - скорректированное показание крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, которое является преобладающим значением за исходный период измерений,

TACT2CORR - непрерывно обновляемое скорректированное показание крутящего момента с поправкой на удельную плотность и вязкость, которое является значением после исходного периода измерений,

HI Т RATIO SP - заданное по умолчанию верхнее значение отношения крутящих моментов, и

LO Т RATIO SP - заданное по умолчанию нижнее значение отношения крутящих моментов.