專利名稱：泵設(shè)備的控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制泵設(shè)備的方法的領(lǐng)域，所述泵設(shè)備用于排出流體。本發(fā)明還涉及用于控制泵設(shè)備的設(shè)備的領(lǐng)域，所述泵設(shè)備用于排出流體。
背景技術(shù)：
在許多應(yīng)用中使用用于排出流體的泵設(shè)備，例如從流體儲(chǔ)罐排除流體或從建筑工地或污水管排出多余流體。此類泵設(shè)備可以是潛水式的，即泵設(shè)備能夠至少部分地浸沒在泵設(shè)備適合于排出的流體中。在某些應(yīng)用中，例如在流體水平(fluid level，流體液位)改變的情況下，自動(dòng)地控制泵設(shè)備的泵送操作可能是期望的。例如，可能期望根據(jù)流體水平或其變化來控制泵設(shè)備被開啟或關(guān)掉。此外，還可能期望根據(jù)流體水平的變化來控制馬達(dá)的速度或泵送速率。因此，當(dāng)流體水平處于或低于預(yù)定較低水平時(shí)，泵設(shè)備被關(guān)掉。然后可以將泵設(shè)備布置成在預(yù)定時(shí)間段之后起動(dòng)。此類自動(dòng)控制泵設(shè)備是有利的，以避免當(dāng)泵設(shè)備干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)預(yù)期的對(duì)泵設(shè)備的損壞。在US 6, 203, 282中提出了實(shí)現(xiàn)此類自動(dòng)控制的一個(gè)方法，其中，驅(qū)動(dòng)泵設(shè)備馬達(dá)的電流的參考值被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中并與當(dāng)前電流相比較以便確定由減小的電流指示的泵正在干運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間。在US 6，481，973中提出了泵的自動(dòng)控制的另一方法?？梢员O(jiān)視驅(qū)動(dòng)泵的馬達(dá)的溫度，并且如果溫度過高可以使泵停止以便避免泵的過熱。通過使用水平傳感器或通過檢測(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩的突然減小或通過檢測(cè)馬達(dá)速度的突然增加，可以實(shí)現(xiàn)泵開始泵送空氣而不是流體、即正在干運(yùn)轉(zhuǎn)的檢測(cè)。在泵已經(jīng)停止之后，在預(yù)定時(shí)間之后或在馬達(dá)溫度已降低至預(yù)定值時(shí)可以重新起動(dòng)泵。如果當(dāng)泵停止時(shí)流體水平將在預(yù)定時(shí)間期間快速地增加，則在重新起動(dòng)泵之前等待預(yù)定時(shí)間可能由于溢流的風(fēng)險(xiǎn)而是個(gè)問題。此問題可以通過選擇非常短的預(yù)定時(shí)間而部分地緩解，但是另一方面，這將導(dǎo)致過量的不必要起動(dòng)和操作，導(dǎo)致泵的磨損。在重新起動(dòng)泵之前等到溫度降低至預(yù)定水平可能導(dǎo)致類似問題，即溫度極限被設(shè)置成過低的值的情況下的溢流風(fēng)險(xiǎn)或者溫度極限被設(shè)置成過高的值的情況下的不必要的起動(dòng)和干運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，需要一種控制用于排出流體的泵設(shè)備的改進(jìn)方法，并且特別是控制泵設(shè)備的起動(dòng)的改進(jìn)方法，其克服了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種控制用于排出流體的泵設(shè)備的改進(jìn)方法，其實(shí)現(xiàn)了增加的流體水平的可重復(fù)且準(zhǔn)確的檢測(cè)，使得當(dāng)需要排出流體以便避免溢流時(shí)，泵設(shè)備被可靠地起動(dòng)，同時(shí)限制了泵設(shè)備的不必要和不期望起動(dòng)的次數(shù)。通過提供具有在獨(dú)立權(quán)利要求中限定的特征的方法，根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了此目的及其他目的。在從屬權(quán)利要求中限定了優(yōu)選實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種控制用于排出流體的泵設(shè)備的方法。該方法包括步驟:提供熱部分，所述熱部分適合于被熱耦合到所述流體以在流體處于或高于某個(gè)流體水平時(shí)允許其之間的熱傳遞；監(jiān)視反映所述熱部分的溫度的溫度參數(shù)，所述溫度參數(shù)包括所述熱部分的溫度的溫度值；計(jì)算冷卻速率值，所述計(jì)算包括在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值之間的比較；執(zhí)行泵送操作分析，所述泵送操作分析包括當(dāng)前冷卻速率值與參考冷卻速率值之間的比較，所述參考冷卻速率值代表所述熱部分的特定冷卻速率；以及如果所述冷卻速率值等于或超過所述參考冷卻速率值，則啟動(dòng)泵送操作以排出所述流體。所述熱部分可以是泵設(shè)備的一部分，或者可連接到泵設(shè)備。并且，冷卻速率值因此基于在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值，使得冷卻速率值對(duì)應(yīng)于從熱部分至其周圍環(huán)境的熱傳遞，包括其熱耦合流體，即熱部分的冷卻程度。冷卻速率值另外可以基于至少兩個(gè)計(jì)算溫度值，基于在不同時(shí)間測(cè)量的溫度值。特別地，冷卻速率值可以基于兩個(gè)溫度值，其為在不同時(shí)間測(cè)量的多個(gè)溫度值的平均溫度值。此外，參考冷卻速率值代表對(duì)應(yīng)于流體的流體水平上升的特定冷卻速率。換言之，流體水平的上升增加熱部分電路冷卻效果，導(dǎo)致冷卻速率的增加。因此，選擇參考冷卻速率值以代表對(duì)應(yīng)于反映流體水平增加或上升的來自熱部分的熱傳遞的特定冷卻速率，所述流體水平增加即被熱耦合到熱部分的流體的量的增加。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了用于控制用于排出流體的泵設(shè)備的控制設(shè)備，所述設(shè)備包括熱部分，所述熱部分適合于在流體處于或高于某個(gè)流體水平時(shí)被熱耦合到所述流體；第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器用于監(jiān)視所述熱部分的溫度，所述第一溫度傳感器適合于提供代表熱部分的溫度的溫度傳感器信號(hào)；以及控制器，所述控制器適合于向可連接泵設(shè)備施加控制信號(hào)，所述控制器還適合于根據(jù)不同時(shí)間的第一溫度傳感器信號(hào)基于在不同的時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值來計(jì)算冷卻速率；執(zhí)行泵送操作分析，所述泵送操作分析包括當(dāng)前冷卻速率值與參考冷卻速率值之間的比較，所述參考冷卻速率值代表所述熱部分的特定冷卻速率；以及如果所述冷卻速率值等于或超過所述參考冷卻速率值，則向可連接泵設(shè)備施加控制信號(hào)以啟動(dòng)泵送操作以排出所述流體。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種泵系統(tǒng)，其包括泵設(shè)備和根據(jù)第二方面的控制設(shè)備。因此，實(shí)現(xiàn)了控制用于排出流體的泵設(shè)備的方法，所述方法包括泵送操作的起動(dòng)，由于使用可靠的溫度測(cè)量而不是使用諸如水平傳感器的機(jī)械傳感器(其可能被流體中的對(duì)象妨礙，例如當(dāng)流體是廢水或其他包含物質(zhì)的流體時(shí))，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其可以更穩(wěn)健地且反復(fù)地檢測(cè)增加的流體水平。此外，由于起動(dòng)條件基于溫度的改變或變化，更確切地說是冷卻速率，而不是可能很容易受到許多誤差來源的影響的靜態(tài)溫度值，該方法還快速地并可靠地檢測(cè)增加的流體水平。因此，冷卻速率(從所測(cè)量的熱部分溫度值計(jì)算的)快速地對(duì)增加的流體水平進(jìn)行響應(yīng)。換言之，監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)的步驟包括在時(shí)間的至少一部分期間連續(xù)地或以規(guī)則間隔或以不規(guī)則間隔來測(cè)量溫度參數(shù)。在泵設(shè)備的操作期間，該間隔可以是預(yù)定的或可調(diào)整的和/或可適應(yīng)的。換言之，計(jì)算冷卻速率值的步驟包括基于至少第一溫度值和第二溫度值來計(jì)算冷卻速率值，其中，第一和第二溫度值是在時(shí)間上依次地或連續(xù)地、例如相繼地測(cè)量的。冷卻速率的計(jì)算包括至少兩個(gè)溫度值的比較和/或差計(jì)算。換言之，執(zhí)行泵送操作分析的步驟可以包括將所計(jì)算冷卻速率值與參考冷卻速率值相比較。換言之，選擇參考冷卻速率值以代表對(duì)應(yīng)于流體水平增加速率的熱部分的預(yù)定冷卻速率。
因此，本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)，即要排出的流體的上升流體水平提供冷卻效果，并且在冷去速率與流體水平上升之間存在相關(guān)，其可以用來監(jiān)視流體水平。并且，還存在這樣的認(rèn)識(shí)，即此相關(guān)可以用來在泵不在操作時(shí)檢測(cè)上升流體水平。換言之，本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí)，即可以選擇參考冷卻速率值以可靠地且準(zhǔn)確地檢測(cè)上升流體水平，以便在流體水平上升時(shí)起動(dòng)泵設(shè)備或啟動(dòng)泵送操作以排出流體。因此，通過計(jì)算冷卻速率值并將其與參考冷卻速率值相比較，可以檢測(cè)到流體水平上升。冷卻速率值基于被布置成熱耦合到流體以允許其之間的熱傳遞的熱部分的溫度測(cè)量。如可理解的，熱部分布置有至少高于流體溫度的溫度以允許熱部分的冷卻以便提供冷卻速率值。優(yōu)選地，熱部分布置有高于所述流體溫度的溫度，以便提供或保證足以計(jì)算代表流體水平上升的冷卻速率值的溫度差。針對(duì)給定流體溫度，可以將參考冷卻速率值選擇為泵設(shè)備適合于啟動(dòng)泵送操作時(shí)的較低參考流體水平的指示。換言之，由于冷卻速率值可以反映流體與熱部分之間的熱傳遞速率，冷卻速率值可以與流體水平正在增加的速率相關(guān)。例如，流體水平的快速增加導(dǎo)致大量流體(具有低于熱部分的溫度)與熱部分進(jìn)行熱接觸，導(dǎo)致熱部分溫度的快速降低，即高冷卻速率值。因此可以使告冷卻速率與流體水平的快速增加相關(guān)，并且可以從而是高流體水平的指示。因此，可以將參考冷卻速率值選擇為泵設(shè)備將排出流體時(shí)的用戶限定的或預(yù)定的流體水平的指示，即將啟動(dòng)泵設(shè)備的泵送操作時(shí)的流體水平。換言之，可以實(shí)現(xiàn)用于控制用于排出流體的泵設(shè)備的可靠且可重復(fù)的方法，其可以控制泵設(shè)備，使得使用溫度傳感器在用戶限定的或預(yù)定的流體水平處啟動(dòng)泵送操作。應(yīng)理解的是熱部分被熱耦合到流體可以指的是熱部分被布置成當(dāng)流體水平高于預(yù)定低水平(該預(yù)定低水平高于地面水平、地板表面或具有需要排出的流體的空間的底面)時(shí)與流體進(jìn)行熱接觸以允許熱傳遞，即流體水平需要高于某個(gè)水平，使得可以允許熱部分與流體之間的熱耦合。預(yù)定低水平還可以對(duì)應(yīng)于這樣的流體水平，在該流體水平之上，泵設(shè)備適合于排出流體。應(yīng)理解的是冷卻速率的正值對(duì)應(yīng)于下降的熱部分溫度。此外應(yīng)理解的是在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值之間的比較可以包括在時(shí)間上相互緊挨著相繼地測(cè)量或以預(yù)定時(shí)間在時(shí)間上相繼地測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值之間的比較，在該比較中使用的至少兩個(gè)溫度值之間具有預(yù)定時(shí)間或預(yù)定數(shù)目的溫度值樣本。在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值之間的比較此外可以包括在熱部分的不同、即至少兩個(gè)位置處測(cè)量的溫度值的比較。還可以在熱部分的不同位置處測(cè)量溫度值，該溫度值從而反映熱部分的不同部分的溫度。換言之，計(jì)算冷卻速率值的步驟可以包括在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值和在熱部分的不同位置處測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值之間的比較。這在熱部分正在沿著流體水平增加或下降的方向延伸的實(shí)施例中可能是有利的。在此類實(shí)施例中，可以實(shí)現(xiàn)有利效果，因?yàn)榭梢酝ㄟ^比較在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值和/或比較在熱部分的不同位置處測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值來計(jì)算冷卻速率。因此，冷卻速率值在時(shí)間和空間兩者上改變?？梢灾鲃?dòng)地或被動(dòng)地實(shí)現(xiàn)熱部分與流體之間的溫度差，即熱部分的溫度被布置成至少是高于流體溫度的溫度差。在例如其中周圍環(huán)境的溫度充分地高于流體溫度的環(huán)境中，熱部分可以具有與環(huán)境溫度相同的溫度。在這種情況下，熱部分不要求主動(dòng)加熱，從而被動(dòng)地保證充分且適當(dāng)?shù)臏囟炔?。在本發(fā)明的實(shí)施例中，該方法還包括步驟:將所述熱部分加熱至某個(gè)溫度或者高于流體溫度的溫度差。在例如其中周圍環(huán)境的溫度接近于流體溫度的環(huán)境中，熱部分可以要求加熱以獲得溫度差，從而被動(dòng)地保證主動(dòng)地提供充分且適當(dāng)?shù)臏囟炔?。這是有利的，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了熱部分與流體之間的溫度差，其被選擇為使得可以計(jì)算準(zhǔn)確的冷卻速率值以便減輕噪聲和數(shù)值問題的影響。其是有利地，此外還因?yàn)闊岵糠峙c流體之間的大的初始溫度差(在將熱部分加熱之后)可以要求不那么頻繁地重復(fù)將熱部分加熱的步驟。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該方法還包括步驟:如果溫度值與參考溫度值之間的差等于或低于參考差值，則將熱部分加熱。如果泵送設(shè)備已經(jīng)靜止不動(dòng)(即泵設(shè)備沒有進(jìn)行泵送操作)達(dá)一段時(shí)間使得熱部分的溫度已降低至這樣的程度，以至于熱部分與流體之間的溫度差不充分大，從而可以用針對(duì)測(cè)量噪聲和數(shù)值問題的小靈敏度來計(jì)算冷卻速率，這是有利的。通過將熱部分的當(dāng)前溫度值和參考溫度值之間的差與參考差值相比較，可以避免可能未準(zhǔn)確地計(jì)算或根本未計(jì)算冷卻速率時(shí)的情況或使其最小化。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該方法還包括步驟:如果泵送操作在預(yù)定時(shí)間間隔之后未啟動(dòng)，則重復(fù)將熱部分加熱的步驟。如果泵送設(shè)備已經(jīng)靜止不動(dòng)(即泵設(shè)備沒有進(jìn)行泵送操作)達(dá)一段時(shí)間使得熱部分的溫度已降低至這樣的程度，以至于熱部分與流體之間的溫度差不充分大，從而可以用針對(duì)測(cè)量噪聲和數(shù)值問題的小靈敏度來計(jì)算冷卻速率，這是有利的。可以基于測(cè)量結(jié)果和/或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)將所述預(yù)定時(shí)間間隔設(shè)置成恒定值，或者可以在泵送設(shè)備的操作期間修改，使得可以避免可能未準(zhǔn)確地計(jì)算或根本未計(jì)算冷卻速率時(shí)的情況或使其最小化。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該方法還包括步驟:將熱部分加熱，包括將熱部分電加熱?？梢越柚诒粺狁詈系綗岵糠值谋浑娂訜岬脑韺岵糠蛛娂訜?。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該方法還包括步驟:將所述熱部分加熱，包括用適合于驅(qū)動(dòng)泵設(shè)備的馬達(dá)將熱部分加熱，該馬達(dá)被熱耦合到熱部分。換言之，加熱的步驟包括運(yùn)行或用其他手段將被耦合到熱部分的馬達(dá)加熱，使得熱量從馬達(dá)傳遞至熱部分，其中，馬達(dá)適合于驅(qū)動(dòng)泵設(shè)備。因此，可以通過使用來自馬達(dá)的熱損耗來將熱部分加熱，否則該熱損耗將被耗散到流體或周圍空氣。熱部分可以是馬達(dá)的一部分。這是有利的，因?yàn)椴灰蟾郊訜岵糠?。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，熱部分是被電加熱的元件。該被電加熱的元件可以是被電加熱的溫度傳感器。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該方法還包括步驟:監(jiān)視反映馬達(dá)的負(fù)荷的至少一個(gè)馬達(dá)負(fù)荷參數(shù)，該馬達(dá)被布置成用于驅(qū)動(dòng)泵設(shè)備，該負(fù)荷參數(shù)包括馬達(dá)的馬達(dá)負(fù)荷的馬達(dá)負(fù)荷值。該方法此外可以包括步驟:如果馬達(dá)負(fù)荷值等于或低于參考馬達(dá)負(fù)荷值，則中斷泵送操作。參考馬達(dá)負(fù)荷值可以代表泵設(shè)備本質(zhì)上不泵送任何流體、即干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的馬達(dá)負(fù)荷值。因此，當(dāng)泵由于低的溢流水平而正在或開始干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以使馬達(dá)停止，以便避免對(duì)泵設(shè)備和/或馬達(dá)的損壞。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該方法還包括步驟:如果馬達(dá)負(fù)荷值等于或高于參考馬達(dá)負(fù)荷值，則中斷將熱部分加熱的步驟并啟動(dòng)泵送操作。換言之，如果通過馬達(dá)負(fù)荷值等于或高于參考馬達(dá)負(fù)荷值的指示，流體水平已基本上增加，則可以中斷將熱部分加熱的步驟，并且可以啟動(dòng)泵送操作。在例如其中熱部分在流體水平開始增加的同時(shí)被加熱時(shí)的情況下，能夠檢測(cè)此增加的流體水平并中斷加熱步驟且替代地啟動(dòng)泵送操作、使得避免溢流是有利的。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，所述馬達(dá)是電馬達(dá)。馬達(dá)負(fù)荷值可以是供應(yīng)給馬達(dá)的功率的度量。在電馬達(dá)的情況下，此馬達(dá)負(fù)荷值可以例如基于電馬達(dá)的電繞組上的電壓和電流之間的相位差的余弦。在其他實(shí)施例中，馬達(dá)負(fù)荷值可以是通過電馬達(dá)的電繞組的電流。熱部分可以是電馬達(dá)的電繞組。這是有利的，因?yàn)楫?dāng)泵設(shè)備正在操作時(shí)，即當(dāng)通過電繞組來饋送電流時(shí)，電繞組由于副作用而被加熱。從而，至少當(dāng)通過電繞組來饋送電流時(shí)，熱部分可以采取比流體更高的溫度，從而可以在泵設(shè)備已經(jīng)停止之后或在電流停止之后計(jì)算熱部分的冷卻速率。此外，在可以將電繞組正常地標(biāo)準(zhǔn)裝配以便監(jiān)視繞組過熱的溫度傳感器用于監(jiān)視熱部分溫度意義上是有利的，因此不要求附加溫度傳感器。在另一實(shí)施例中，可以通過測(cè)量電繞組的電阻來測(cè)量熱部分的溫度。這是有利的，因?yàn)榭梢愿静灰鬁囟葌鞲衅?。將所述熱部分加熱的步驟可以包括通過電馬達(dá)的電繞組來饋送電流。換言之，通過具有一定尺寸的電馬達(dá)的電繞組來饋送電流，使得由于繞組的電阻而在繞組中逐漸產(chǎn)生熱量。電流可以具有足夠小的尺寸，使得被連接至電馬達(dá)且被布置成用于排出所述流體的泵設(shè)備的泵葉輪并不旋轉(zhuǎn)。換言之，電流可以具有足夠小的尺寸，使得電繞組僅充當(dāng)加熱元件。這是有利的，因?yàn)閺膶岵糠旨訜岬牟襟E可以不引起對(duì)泵設(shè)備的不必要磨損，因?yàn)楸萌~輪和馬達(dá)都不旋轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，電流的大小可以使得泵設(shè)備的泵葉輪不旋轉(zhuǎn)，即使得如果流體水平高于泵設(shè)備適合于排出流體的最低水平則泵設(shè)備將排出流體。這是有利的，因?yàn)榛谕ㄟ^電繞組的測(cè)量電流或如上文所討論的電繞組上的電流和電壓之間的相位差，可以檢測(cè)將熱部分加熱的步驟期間的增加的流體水平。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，馬達(dá)可以是內(nèi)燃機(jī)或任何其他類型的馬達(dá)?？梢詫岵糠譄狁詈系絻?nèi)燃機(jī)的排氣側(cè)，使得可以實(shí)現(xiàn)熱部分的快速加熱。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該方法還包括步驟:監(jiān)視反映流體溫度的流體溫度參數(shù)，該流體溫度參數(shù)包括流體的溫度的流體溫度值。此外，該方法可以包括相對(duì)于流體溫度值修改以下參數(shù)中的至少一個(gè)的步驟:參考溫度值、參考差值、參考冷卻速率值。修改的步驟可以包括修改參考差值，使得其處于在當(dāng)前流體溫度之上的足夠高的水平。這是有利的，因?yàn)閷?shí)現(xiàn)了熱部分與流體之間的足夠高的溫度差，其可以允許以針對(duì)噪聲和數(shù)值問題的小靈敏度來計(jì)算冷卻速率值。其是有利的，此外還因?yàn)闊岵糠峙c流體之間的足夠高的初始溫度差(在將熱部分加熱之后)可以允許不那么頻繁地重復(fù)將熱部分加熱的步驟。修改的步驟可以包括基于參考溫度和/或參考差值的修改值且基于流體溫度值來修改冷卻速率值。修改參考溫度值和/或冷卻速率值是有利的，因?yàn)榧词沽黧w溫度隨時(shí)間而變，也可以以一致的流體水平增加速率或一致的流體水平將泵送操作初始化?？梢允褂脽岵糠譁囟戎岛?或流體溫度值對(duì)參考冷卻速率值進(jìn)行歸一化。從而，所計(jì)算冷卻速率值和參考冷卻速率值之間的比較可以在廣泛的環(huán)境范圍內(nèi)更加穩(wěn)健，并且對(duì)當(dāng)前溫度的絕對(duì)值不那么敏感。在另一實(shí)施例中，參考冷卻速率值是熱部分溫度的函數(shù)或歸一化的熱部分溫度的函數(shù)。該函數(shù)可以例如是指數(shù)函數(shù)、線性函數(shù)或多項(xiàng)式。修改的步驟可以包括修改函數(shù)的參數(shù)?？梢孕薷暮瘮?shù)的參數(shù)，使得即使流體溫度隨時(shí)間而變，也可以以一致的流體水平增加速率或一致的流體水平將泵送操作初始化。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，泵設(shè)備是潛水泵。潛水泵可以指的是包括泵殼、至少一個(gè)泵葉輪和馬達(dá)的泵設(shè)備，其中，整個(gè)泵設(shè)備可浸沒在流體中。潛水泵的馬達(dá)可以在操作期間被周圍流體所冷卻。在另一實(shí)施例中，泵設(shè)備是立式的潛水泵，其中，驅(qū)動(dòng)泵葉輪的馬達(dá)被布置在與泵葉輪相距豎直距離處，其可以基本上高于流體水平。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，泵設(shè)備可以是獨(dú)立泵，其中，泵設(shè)備被流體耦合到一個(gè)位置，從該位置，將借助于例如軟管或管來排出流體。在本實(shí)施例中，熱部分可以優(yōu)選地是被布置成與流體熱接觸的被電加熱的溫度傳感器。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，泵設(shè)備可以是立式泵，其中，泵殼和泵葉輪被布置在與馬達(dá)相距一定距離處。泵殼因此被至少部分地浸沒在流體中，而馬達(dá)沒有?？梢越?jīng)由例如輪軸將泵葉輪耦合到馬達(dá)。在本實(shí)施例中，熱部分可以優(yōu)選地是泵殼的一部分。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，冷卻速率值是熱部分的溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)?？梢允褂迷诓煌瑫r(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值用例如后退差值法來計(jì)算熱部分的溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，冷卻速率值是所述熱部分的熱傳遞系數(shù)。換言之，冷卻速率值是指示熱部分與流體和/或空氣之間的熱傳遞速率的熱傳遞系數(shù)?？梢愿鶕?jù)以下表達(dá)式來計(jì)算該熱傳遞系數(shù):
Τ( τ ) =Tfluid-(Τ(O)-Tfluid)*exp (_A*h/(m*Cp)* τ )
其中，T是熱部分溫度，τ是冷卻時(shí)間，Tfluid是流體溫度，A，m*Cp是熱部分的熱質(zhì)量(恒定)，并且h是熱傳遞系數(shù)?？梢詫岵糠值臒豳|(zhì)量m*Cp表示為:m*Cp= Σ (Iiii^Cpi)
其中，Hli是熱部分的子部分i的質(zhì)量且Cpi是熱部分的子部分i的比熱容。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，監(jiān)視至少一`個(gè)溫度參數(shù)的步驟可以包括將至少一個(gè)溫度值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器件中。在本發(fā)明的實(shí)施例中，控制設(shè)備包括用于監(jiān)視所述熱部分的溫度的多個(gè)溫度傳感器。該溫度傳感器適合于提供代表熱部分的溫度的溫度傳感器。從不同時(shí)間的溫度傳感器信號(hào)基于在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值來計(jì)算冷卻速率值(CRV)?？梢詫⑺龆鄠€(gè)溫度傳感器布置成測(cè)量在泵殼周界周圍的各種位置處的溫度。


現(xiàn)在將參考當(dāng)前示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的附圖來更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這些及其他方面，在所述附圖中:
圖1是描述控制泵設(shè)備的方法的實(shí)施例的流程圖，
圖2是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖，
圖3是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖，
圖4是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖，
圖5是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖，
圖6是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖，
圖7示出了常規(guī)泵循環(huán)的圖示，
圖8示出了使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制泵設(shè)備的方法的測(cè)量結(jié)果，
圖9示出了使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的控制泵設(shè)備的方法的測(cè)量結(jié)果，圖10是潛水泵設(shè)備的圖示。
具體實(shí)施例方式在以下描述中描述了本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是描述控制泵設(shè)備的方法的實(shí)施例的流程圖。該方法的本實(shí)施例意圖控制泵設(shè)備，其可以是潛水式的，包括泵殼、泵葉輪和具有電繞組的電馬達(dá)，其中，電馬達(dá)被布置成用于驅(qū)動(dòng)適合于排出流體的泵葉輪。 在第一步驟I中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)T。該溫度參數(shù)包括熱部分的溫度的溫度值。換言之，在該時(shí)間的至少一部分期間連續(xù)地或以規(guī)則間隔或以不規(guī)則間隔測(cè)量溫度參數(shù)。在泵設(shè)備的操作期間，該間隔可以是預(yù)定的或可調(diào)整的和/或可適應(yīng)的。熱部分是泵設(shè)備的馬達(dá)的電繞組。熱部分被熱耦合到流體可以指的是熱部分被布置成當(dāng)流體水平高于預(yù)定低水平(該預(yù)定低水平高于地面水平、地板表面或具有需要排出的流體的空間的底面)時(shí)與流體進(jìn)行熱接觸以允許熱傳遞，即流體水平需要高于某個(gè)水平，使得可以允許熱部分與流體之間的熱耦合。在另一實(shí)施例中，所述預(yù)定低水平還可以對(duì)應(yīng)于這樣的流體水平，在該流體水平之上，泵設(shè)備適合于排出流體。在第二步驟2中，計(jì)算冷卻速率值CRV。該計(jì)算包括基于在不同時(shí)間測(cè)量的兩個(gè)溫度值使用向后差值數(shù)值法來計(jì)算溫度時(shí)間導(dǎo)數(shù)。應(yīng)理解的是冷卻速率的正值對(duì)應(yīng)于下降的熱部分溫度。所述兩個(gè)溫度值是在時(shí)間上相互緊挨著相繼地測(cè)量的。在其他實(shí)施例中，可以使用兩個(gè)或更多溫度值，所述兩個(gè)或更多溫度值可以是在時(shí)間上相互緊挨著相繼地測(cè)量的或者在時(shí)間上相繼地測(cè)量的，在比較中所使用的至少兩個(gè)溫度值之間具有預(yù)定時(shí)間或預(yù)定數(shù)目的溫度值樣本。在另一實(shí)施例中，該比較此外可以包括在熱部分的不同、即至少兩個(gè)位置處測(cè)量的溫度值的比較。還可以在熱部分的不同位置處測(cè)量溫度值，該溫度值從而反映熱部分的不同部分的溫度。換言之，計(jì)算冷卻速率值的步驟可以包括在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值和在熱部分的不同位置處測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值之間的比較。在其他實(shí)施例中，冷卻速率值是熱傳遞系數(shù)?？梢愿鶕?jù)以下表達(dá)式來計(jì)算該熱傳遞系數(shù):
Τ( τ ) =Tfluid-(Τ(O)-Tfluid)*exp (_A*h/(m*Cp)* τ )
其中，T是熱部分溫度，τ是冷卻時(shí)間，Tfluid是流體溫度，A、m和Cp是常數(shù)，并且h是熱傳遞系數(shù)。第二步驟2還包括執(zhí)行泵送操作分析，包括所計(jì)算冷卻速率值CRV與參考冷卻速率值ref之間的比較。參考冷卻速率值被選擇為代表與將熱部分冷卻的所述流體的流體水平上升相對(duì)應(yīng)的熱部分的特定冷卻速率?？梢詫⒖祭鋮s速率值選擇為泵設(shè)備將排出流體時(shí)的用戶限定的或預(yù)定的流體水平的指示，即將啟動(dòng)泵設(shè)備的泵送操作時(shí)的流體水平。如果冷卻速率值高于參考冷卻速率值，即如果熱部分的溫度比在對(duì)應(yīng)于參考冷卻速率值的參考速率下更快地降低，則該方法前進(jìn)至第三步驟3，否則返回至第一步驟I。應(yīng)理解的是冷卻速率的正值對(duì)應(yīng)于下降的熱部分溫度。在第三步驟3中，啟動(dòng)泵送操作以排出流體。換言之，向驅(qū)動(dòng)泵設(shè)備的馬達(dá)的電繞組提供電流，使得啟動(dòng)泵送操作。圖2是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖。該方法的本實(shí)施例意圖控制泵設(shè)備，其可以是潛水式的，包括泵殼、泵葉輪和具有電繞組的電馬達(dá)，其中，電馬達(dá)被布置成用于驅(qū)動(dòng)適合于排出流體的泵葉輪。在第一步驟20中，啟動(dòng)泵送操作以排出流體。換言之，向驅(qū)動(dòng)泵設(shè)備的馬達(dá)的電繞組提供電流，使得啟動(dòng)泵送操作。在第二步驟21中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)T。第二步驟21對(duì)應(yīng)于在圖1中示出并在上文描述的實(shí)施例的第一步驟I。在第三步驟23中，將等于電流熱部分溫度T的參考溫度值T1ot存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。所存儲(chǔ)參考溫度對(duì)應(yīng)于在已啟動(dòng)泵送操作之后不久的熱部分的溫度?？梢允褂脜⒖紲囟戎礣low作為流體溫度的指示或近似值。在第四步驟24中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)T。第四步驟24對(duì)應(yīng)于圖1所示的實(shí)施例的第一步驟I。在第五步驟25中，執(zhí)行溫度分析，包括溫度值T和參考溫度值Tlw之間的差與參考差值k之間的比較。如果溫度值之間的差高于或等于參考差值k，則方法前進(jìn)至第六步驟22，否則至第七步驟26。換言之，將熱部分的當(dāng)前溫度值與參考溫度值和參考差值相比較，其中，后兩者的和優(yōu)選地被選擇為處于比流體溫度高的水平，使得可以避免可能未準(zhǔn)確地計(jì)算或根本未計(jì)算冷卻速率時(shí)的情況或使其最小化。在其他實(shí)施例中，作為執(zhí)行上述溫度分析的替代，在第五步驟25中執(zhí)行時(shí)間分析，包括將自從泵送操作最后被中斷以來已過去的時(shí)間與預(yù)定時(shí)間間隔h相比較，使得如果已過去了少于h的時(shí)間，則方法前進(jìn)至第六步驟22，否則至第七步驟26。在另一實(shí)施例中，執(zhí)行替換溫度分析，其中，計(jì)算加熱冷卻速率值并與參考加熱冷卻速率值相比較。當(dāng)加熱冷卻速率值小于或等于參考加熱冷卻速率值時(shí)，該方法前進(jìn)至第六步驟22，否則至第七步驟26。換言之，如果熱部分被以高于參考值的速率加熱，則尚未實(shí)現(xiàn)溫度平衡，并且加熱因此應(yīng)繼續(xù)，即方法應(yīng)前進(jìn)至第七步驟。在第六步驟22中，計(jì)算冷卻速率值CRV。第二步驟2還包括執(zhí)行泵送操作分析，包括所計(jì)算冷卻速率值CRV與參考冷卻速率值ref之間的比較。第六步驟對(duì)應(yīng)于在圖1中示出并在上文描述的實(shí)施例的第二步驟2。如果冷卻速率值高于參考冷卻速率值，S卩如果熱部分的溫度比在對(duì)應(yīng)于參考冷卻速率值的參考速率下更快地降低，則該方法前進(jìn)至第三步驟20，否則返回至第四步驟24。在第七步驟26中，借助于通過馬達(dá)的電繞組饋送電流來將熱部分加熱。該電流具有使得泵設(shè)備的泵葉輪旋轉(zhuǎn)的大小。熱部分借助于電馬達(dá)中的熱損耗與其之間的熱傳遞被加熱。在其他實(shí)施例中，電流可以具有使得泵葉輪不旋轉(zhuǎn)的大小。在其他實(shí)施例中，電流可以是例如DC類型的，使得泵葉輪不旋轉(zhuǎn)。在其他實(shí)施例中，熱部分被單獨(dú)的加熱元件加熱，該單獨(dú)的加熱元件可以是電加熱元件。在其他實(shí)施例中，熱部分可以是被電加熱的溫度傳感器。在其他實(shí)施例中，可以完全省略第七步驟，通常例如在周圍環(huán)境溫度充分地高于流體溫度的環(huán)境中，熱部分可以具有與環(huán)境溫度相同的溫度。在這種情況下，熱部分不要求主動(dòng)加熱，從而被動(dòng)地保證充分且適當(dāng)?shù)臏囟炔?。在第七步驟之后，該方法前進(jìn)至第四步驟24。圖3是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖。該方法的本實(shí)施例意圖控制泵設(shè)備，其可以是潛水式的，包括泵殼、泵葉輪和具有電繞組的電馬達(dá)，其中，電馬達(dá)被布置成用于驅(qū)動(dòng)適合于排出流體的泵葉輪。在第一步驟30中，啟動(dòng)泵送操作以排出流體。換言之，向驅(qū)動(dòng)泵設(shè)備的馬達(dá)的電繞組提供電流，使得啟動(dòng)泵送操作。
在第二步驟37中，(在泵送操作期間)測(cè)量或監(jiān)視反映泵設(shè)備的馬達(dá)的負(fù)荷的馬達(dá)負(fù)荷參數(shù)。該負(fù)荷參數(shù)包括馬達(dá)的馬達(dá)負(fù)荷的馬達(dá)負(fù)荷值。馬達(dá)負(fù)荷值是供應(yīng)給馬達(dá)的功率的度量。在電馬達(dá)的情況下，此馬達(dá)負(fù)荷值可以例如是泵設(shè)備的電馬達(dá)的電繞組上的電壓和電流之間的相位差Phi的余弦。相位差的余弦的低值對(duì)應(yīng)于電流和電壓之間的大相位差，其可以是低馬達(dá)負(fù)荷的指示。在其他實(shí)施例中，馬達(dá)負(fù)荷值可以是通過電馬達(dá)的電繞組的電流。在第三步驟38中，執(zhí)行馬達(dá)負(fù)荷分析，包括馬達(dá)負(fù)荷值與參考馬達(dá)負(fù)荷值之間的比較。參考馬達(dá)負(fù)荷值可以代表泵設(shè)備本質(zhì)上不泵送任何流體、即干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的馬達(dá)負(fù)荷值。如果馬達(dá)負(fù)荷值低于參考馬達(dá)負(fù)荷值，則方法前進(jìn)至第四步驟39，否則返回第二步驟37。應(yīng)理解的是低馬達(dá)負(fù)荷值對(duì)應(yīng)于馬達(dá)的低負(fù)荷，即實(shí)現(xiàn)很少的泵送工作。在第四步驟39中，停止泵送操作，其后，該方法前進(jìn)至第五步驟34。在第五步驟34中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)T。第五步驟34對(duì)應(yīng)于在圖1中示出并在上文描述的實(shí)施例的第一步驟I。在第六步驟32中，計(jì)算冷卻速率值CRV。第六步驟32還包括執(zhí)行泵送操作分析，包括所計(jì)算冷卻速率值CRV與參考冷卻速率值ref之間的比較。第六步驟對(duì)應(yīng)于在圖1中示出并在上文描述的實(shí)施例的第二步驟2。如果冷卻速率值高于參考冷卻速率值，S卩如果熱部分的溫度比在對(duì)應(yīng)于參考冷卻速率值的參考速率下更快地降低，則該方法前進(jìn)至第三步驟30，否則返回至第五步驟34。圖4是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖。該方法的本實(shí)施例意圖控制泵設(shè)備，其可以是潛水式的，包括泵殼、泵葉輪和具有電繞組的電馬達(dá)，其中，電馬達(dá)被布置成用于驅(qū)動(dòng)適合于排出流體的泵葉輪。在第一步驟40中，啟動(dòng)泵送操作以排出流體。換言之，向驅(qū)動(dòng)泵設(shè)備的馬達(dá)的電繞組提供電流，使得啟動(dòng)泵送操作。在第二步驟41中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)T。第二步驟21對(duì)應(yīng)于在圖1中示出并在上文描述的實(shí)施例的第一步驟I。在第三步驟43中，將等于電流熱部分溫度T的參考溫度值T1ot存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。所存儲(chǔ)參考溫度值對(duì)應(yīng)于在已啟動(dòng)泵送操作之后不久的熱部分的溫度。可以使用參考溫度值Tlw作為流體溫度的指示或近似值。在第四步驟47中，(在泵送操作期間)測(cè)量或監(jiān)視反映泵設(shè)備的馬達(dá)的負(fù)荷的馬達(dá)負(fù)荷參數(shù)。第四步驟對(duì)應(yīng)于在圖3中示出并在上文描述的實(shí)施例的第二步驟37。在第五步驟48中，執(zhí)行馬達(dá)負(fù)荷分析，包括馬達(dá)負(fù)荷值與參考馬達(dá)負(fù)荷值之間的比較。參考馬達(dá)負(fù)荷值可以代表泵設(shè)備本質(zhì)上不泵送任何流體、即干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的馬達(dá)負(fù)荷值。如果馬達(dá)負(fù)荷值低于參考馬達(dá)負(fù)荷值，則方法前進(jìn)至第六步驟44，否則返回第四步驟47。應(yīng)理解的是低馬達(dá)負(fù)荷值對(duì)應(yīng)于馬達(dá)的低負(fù)荷，即實(shí)現(xiàn)很少的泵送工作。在第六步驟44中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)T。第六步驟44對(duì)應(yīng)于第二步驟41。在第七步驟45中，執(zhí)行溫度分析，包括溫度值T和參考溫度值Tlw之間的差與參考差值k之間的比較。如果溫度值之間的差高于參考差值k，則方法前進(jìn)至第八步驟49，否則至第九步驟46。換言之，將熱部分的當(dāng)前溫度值與參考溫度值和參考差值相比較，其中，后兩者的和優(yōu)選地被選擇為處于比流體溫度高的水平，使得可以避免可能未準(zhǔn)確地計(jì)算或根本未計(jì)算冷卻速率時(shí)的情況或使其最小化。參考差值k可以替代地是溫度值T和/或參考溫度值Tlw的函數(shù)，例如指數(shù)、線性或多項(xiàng)式函數(shù)。在其他實(shí)施例中，作為執(zhí)行上述溫度分析的替代，在第七步驟45中執(zhí)行時(shí)間分析，包括將自從泵送操作最后被中斷以來已過去的時(shí)間與預(yù)定時(shí)間間隔h相比較，使得如果已過去了少于h的時(shí)間，則方法前進(jìn)至第八步驟49，否則至第九步驟46。在其他實(shí)施例中，在第七步驟45中執(zhí)行替換溫度分析，其中，作為溫度值T和參考溫度值T1ot的函數(shù)來計(jì)算加熱速率值(HRV)，并且將HRV與參考差值k相比較，參考差值k可以是常數(shù)或者是溫度值T和/或參考溫度值Tlw的函數(shù)，例如指數(shù)、線性或多項(xiàng)式函數(shù)。在第八步驟49中，停止泵送操作，其后，該方法前進(jìn)至第十步驟410。在第九步驟46中，借助于通過馬達(dá)的電繞組饋送電流來將熱部分加熱。第九步驟46對(duì)應(yīng)于在圖2中示出并在上文描述的實(shí)施例的第七步驟26。

在第十步驟410中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)T。第十步驟410對(duì)應(yīng)于第二步驟41。在第十一步驟42中，計(jì)算冷卻速率值CRV。第十一步驟42還包括執(zhí)行泵送操作分析，包括所計(jì)算冷卻速率值CRV與參考冷卻速率值ref之間的比較。第i^一步驟對(duì)應(yīng)于在圖1中示出并在上文描述的實(shí)施例的第二步驟2。如果冷卻速率值高于參考冷卻速率值，即如果熱部分的溫度比在對(duì)應(yīng)于參考冷卻速率值的參考速率下更快地降低，則該方法前進(jìn)至第一步驟40，否則返回至第十步驟410。圖5是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖。該方法的本實(shí)施例意圖控制泵設(shè)備，其可以是潛水式的，包括泵殼、泵葉輪和具有電繞組的電馬達(dá)，其中，電馬達(dá)被布置成用于驅(qū)動(dòng)適合于排出流體的泵葉輪。在第一步驟50中，啟動(dòng)泵送操作以排出流體。換言之，向驅(qū)動(dòng)泵設(shè)備的馬達(dá)的電繞組提供電流，使得啟動(dòng)泵送操作。在第二步驟51中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)T。第二步驟51對(duì)應(yīng)于在圖1中示出并在上文描述的實(shí)施例的第一步驟I。在第三步驟53中，將等于電流熱部分溫度T的參考溫度值T1ot存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。所存儲(chǔ)參考溫度對(duì)應(yīng)于在已啟動(dòng)泵送操作之后不久的熱部分的溫度?？梢允褂脜⒖紲囟戎礣low作為流體溫度的指示或近似值。在第四步驟57中，(在泵送操作期間)測(cè)量或監(jiān)視反映泵設(shè)備的馬達(dá)的負(fù)荷的馬達(dá)負(fù)荷參數(shù)。第四步驟對(duì)應(yīng)于在圖3中示出并在上文描述的實(shí)施例的第二步驟37。在第五步驟58中，執(zhí)行馬達(dá)負(fù)荷分析，包括馬達(dá)負(fù)荷值與參考馬達(dá)負(fù)荷值之間的比較。參考馬達(dá)負(fù)荷值可以代表泵設(shè)備本質(zhì)上不泵送任何流體、即干運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的馬達(dá)負(fù)荷值。如果馬達(dá)負(fù)荷值低于參考馬達(dá)負(fù)荷值，則方法前進(jìn)至第六步驟511，否則返回第四步驟57。應(yīng)理解的是低馬達(dá)負(fù)荷值對(duì)應(yīng)于馬達(dá)的低負(fù)荷，即實(shí)現(xiàn)很少的泵送工作。在第六步驟511中，將等于電流熱部分溫度T的溫度值Tpmv存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。在第七步驟54中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)T。第七步驟54對(duì)應(yīng)于第二步驟51。在第八步驟55中，執(zhí)行溫度分析，包括溫度值T和參考溫度值Tlw之間的差與參考差值k之間的比較。如果溫度值之間的差高于參考差值k，則方法前進(jìn)至第八步驟59，否則至第十步驟512。換言之，將熱部分的當(dāng)前溫度值與參考溫度值和參考差值相比較，其中，后兩者的和優(yōu)選地被選擇為處于比流體溫度高的水平，使得可以避免可能未準(zhǔn)確地計(jì)算或根本未計(jì)算冷卻速率時(shí)的情況或使其最小化。參考差值k可以替代地是溫度值T和/或參考溫度值Tlw的函數(shù)，例如指數(shù)、線性或多項(xiàng)式函數(shù)。在其他實(shí)施例中，作為執(zhí)行上述溫度分析的替代，在第八步驟55中執(zhí)行時(shí)間分析，包括將自從泵送操作最后被中斷以來已過去的時(shí)間與預(yù)定時(shí)間間隔h相比較，使得如果已過去了少于h的時(shí)間，則方法前進(jìn)至第九步驟59，否則至第十步驟512。在其他實(shí)施例中，在第八步驟55中執(zhí)行替換溫度分析，其中，作為溫度值T和參考溫度值T1ot的函數(shù)來計(jì)算加熱速率值(HRV)，并且將HRV與可以是如上所述的常數(shù)或函數(shù)的參考差值k相比較。在第九步驟59中，停止泵送操作，其后，該方法前進(jìn)至第十二步驟513。在第十步驟512中，執(zhí)行溫度分析，包括溫度值T和溫度值Tpmv之間的差與參考差值m之間的比較。如果溫度值之間的差高于或等于參考差值m，則方法前進(jìn)至第十一步驟56，否則至第九步驟59。換言之，將熱部分的當(dāng)前溫度值與前一溫度值(其已被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中)相比較。如果該差小于參考差值m，則溫度以緩慢的速率改變，并且因此前進(jìn)至加熱步驟56是沒有意義的。因此，方法替代地前進(jìn)至停止泵送操作。參考差值m可以替代地是溫度值T和/或溫度值Tpmv的函數(shù)，例如指數(shù)、線性或多項(xiàng)式函數(shù)。在其他實(shí)施例中，在第十步驟512中執(zhí)行替換溫度分析，其中，作為溫度值T和參考溫度值Tlw的函數(shù)來計(jì)算加熱速率值(HRV)，并且將HRV與可以是如上所述的常數(shù)或函數(shù)的參考差值m相比較。在第十一步驟56中，借助于通過馬達(dá)的電繞組饋送電流來將熱部分加熱。第十一步驟56對(duì)應(yīng)于在圖2中示出并在上文描述的實(shí)施例的第七步驟26。在第十二步驟513中，方法在前進(jìn)至第十三步驟510之前等待預(yù)定時(shí)間間隔。執(zhí)行此等待步驟是為了允許溫度在泵送操作已被停止之后穩(wěn)定下來，從而在第十四步驟中實(shí)現(xiàn)更加可預(yù)測(cè)的泵送操作分析。在第十五步驟510中，測(cè)量或監(jiān)視反映熱部分的溫度的溫度參數(shù)。第十三步驟510對(duì)應(yīng)于第二步驟51。在第十四步驟52中，計(jì)算冷卻速率值CRV。第十四步驟52還包括執(zhí)行泵送操作分析，包括所計(jì)算冷卻速率值CRV與參考冷卻速率值ref之間的比較。第十四步驟對(duì)應(yīng)于在圖1中示出并在上文描述的實(shí)施例的第二步驟2。如果冷卻速率值高于參考冷卻速率值，即如果熱部分的溫度比在對(duì)應(yīng)于參考冷卻速率值的參考速率下更快地降低，則該方法前進(jìn)至第一步驟50，否則返回至第十五步驟514。在第十五步驟514中，執(zhí)行溫度分析，包括溫度值T和參考溫度值Tlw之間的差與參考差值k之間的比較。如果溫度值之間的差高于參考差值k，則方法前進(jìn)至第十三步驟510，否則至第一步驟50。換言之，將熱部分的當(dāng)前溫度值與參考溫度值和參考差值相比較，其中，后兩者的和優(yōu)選地被選擇為處于比流體溫度高的水平，使得可以避免可能未準(zhǔn)確地計(jì)算或根本未計(jì)算冷卻速率時(shí)的情況或使其最小化。在其他實(shí)施例中，作為執(zhí)行上述溫度分析的替代，在第十五步驟514中執(zhí)行時(shí)間分析，包括將自從泵送操作最后被停止以來已過去的時(shí)間與預(yù)定時(shí)間間隔h相比較，使得如果已過去了少于h的時(shí)間，則方法前進(jìn)至第十三步驟510，否則至第一步驟50。
圖6是描述控制泵設(shè)備的方法的另一實(shí)施例的流程圖。該方法的本實(shí)施例意圖控制泵設(shè)備，其可以是潛水式的，包括泵殼、泵葉輪和具有電繞組的電馬達(dá)，其中，電馬達(dá)被布置成用于驅(qū)動(dòng)適合于排出流體的泵葉輪。圖6所示的實(shí)施例類似于圖5中的實(shí)施例，除兩個(gè)細(xì)節(jié)之外。首先，包括第十六步驟517，其中，將等于電流熱部分溫度T的溫度值Tpmv存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。其次，第十五步驟516包括執(zhí)行溫度分析，包括溫度值T和溫度值Tpmv之間的差與參考差值m之間的比較。如果溫度值之間的差高于或等于參考差值m，則方法前進(jìn)至第十三步驟510，否則返回至第一步驟50。換言之，將熱部分的當(dāng)前溫度值與前一溫度值(其已被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中)相比較。如果該差小于參考差值m，則溫度以緩慢的速率改變，并且該方法因此前進(jìn)至替代地停止泵送操作。參考差值m可以替代地是溫度值T和/或溫度值Tpmv的函數(shù)，例如指數(shù)、線性或多項(xiàng)式函數(shù)。在其他實(shí)施例中，在第十五步驟516中執(zhí)行替換溫度分析，其中，作為溫度值T和參考溫度值T1ot的函數(shù)來計(jì)算加熱速率值(HRV)，并且將HRV與可以是如上所述的常數(shù)或函數(shù)的參考差值m相比較。圖7是常規(guī)泵送循環(huán)的圖示。在時(shí)間t = O,開始泵送操作。水位開始以線性速率減小，并且熱部分的溫度增加且接近于約30度的均衡值。在時(shí)間t = 0.052，泵開始發(fā)出呼嚕聲，即水已達(dá)到這樣的水平，在該水平，泵在沒有水的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)。由于缺乏水來冷卻泵，熱部分的溫度開始增加。在t = 0.068，泵送操作停止，因?yàn)闊岵糠值臏囟纫堰_(dá)到50度的上限。在大約相同的時(shí)間，水位開始以線性速率增加。當(dāng)水已達(dá)到0.30的水平時(shí)，再次開始泵送操作。圖8示出了用于三個(gè)說明性示例的作為歸一化熱部分溫度的函數(shù)的冷卻梯度。該圖還示出了參考冷卻速率值函數(shù)的示例(ref停止條件)。第一曲線是快速冷卻過程的示例，即當(dāng)流體水平快速地上升和/或流體溫度低時(shí)。當(dāng)歸一化熱部分溫度已達(dá)到0.92時(shí)，梯度與參考冷卻速率值曲線交叉，并且因此可以開始泵送操作。第二曲線是緩慢冷卻過程，即當(dāng)流體水平緩慢地上升和/或流體溫度相對(duì)高時(shí)。當(dāng)歸一化熱部分溫度已達(dá)到0.75時(shí)，梯度與參考冷卻速率值曲線交叉，并且因此可以開始泵送操作。第三曲線是僅涉及空氣的冷卻過程的示例，即當(dāng)泵設(shè)備是干的時(shí)或者當(dāng)在熱部分與流體之間不存在熱接觸時(shí)。當(dāng)歸一化熱部分溫度已達(dá)到0.46時(shí)，梯度與參考冷卻速率值曲線交叉，并且因此可以開始泵送操作。應(yīng)注意的是要開始泵送操作時(shí)的歸一化溫度隨著冷卻過程的速度而大大地改變。圖9示出了用于圖8所示的相同示例的作為時(shí)間的函數(shù)的歸一化熱部分溫度和流體水平。在快速冷卻過程的示例中，在約0.25的流體水平處開始泵送操作，并且在緩慢冷卻過程的示例中，在約0.2的流體水平處開始泵送操作。測(cè)量結(jié)果因此顯示即使不使用流體水平傳感器，也可以使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法而在相當(dāng)一致的流體水平處起動(dòng)泵設(shè)備。從這些示例還應(yīng)理解的是與歸一化熱部分溫度相比，冷卻速率更強(qiáng)地與流體水平相關(guān)。基于諸如這里所示的測(cè)量數(shù)據(jù)，可以使參考冷卻速率值函數(shù)(如圖8所示)最優(yōu)化以在要開始泵送操作時(shí)實(shí)現(xiàn)流體水平的低離散。在空氣冷卻過程的示例中，流體水平首先是低的，并且因此泵送操作開始時(shí)的流體水平(在圖中未示出)并不與其他兩個(gè)示例相當(dāng)。圖10是根據(jù)本發(fā)明的第二方面的潛水泵設(shè)備101的圖示的剖面圖。泵設(shè)備101具有本質(zhì)上圓柱形的形狀，并且被布置成在流體中豎直地對(duì)準(zhǔn)，泵設(shè)備101可浸沒在流體中。泵設(shè)備101具有上泵殼部分106和下泵殼部分105。下泵殼部分的下部具有穿孔的外包層表面以允許進(jìn)水通道107與圍繞泵設(shè)備的流體之間的流體連通。在下泵殼部分105內(nèi)部，布置有泵葉輪108。泵葉輪被耦合到電馬達(dá)以允許其之間的旋轉(zhuǎn)力的傳遞。在上泵殼部分106的上部上，布置有流體輸出連接法蘭107，其從本質(zhì)上圓柱形的泵殼徑向地延伸。流體輸出連接裝置107經(jīng)由上泵殼部分106被流體耦合至下泵殼部分105的內(nèi)部，使得可以從泵設(shè)備的周圍泵送流體，通過下泵殼部分105的穿孔外包層表面，向上通過泵殼并經(jīng)由輸出連接法蘭從泵設(shè)備出來。電連接104被布置在上泵殼部分106的上表面上。該電連接適合于耦合到控制單元。該電連接還包括布線以提供控制器與布置在泵殼內(nèi)部中的溫度傳感器之間的電連接。用來控制泵設(shè)備的控制單元通常包括一個(gè)或多個(gè)微處理器或具有計(jì)算能力的某個(gè)其他期間，例如微控制器單元(MCU)、個(gè)人數(shù)字處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)等，同時(shí)執(zhí)行存儲(chǔ)在諸如RAM、閃速存儲(chǔ)器或硬盤的適當(dāng)存儲(chǔ)區(qū)域中的適當(dāng)可下載軟件。此控制器從傳感器接收信號(hào)并處理這些信號(hào)以獲得到泵或泵設(shè)備的控制信號(hào)。溫度傳感器被布置成與電馬達(dá)的電繞組102進(jìn)行熱接觸。電繞組102部分地被定子103圍繞。馬達(dá)被布置在泵殼內(nèi)部與泵設(shè)備的底部相距一定高度處，使得電繞組在流體水平處于使得希望開始運(yùn)行泵設(shè)備以排出流體的水平時(shí)與流體進(jìn)行熱接觸(以允許其之間的熱傳遞)?？刂破鬟€包括用于借助于經(jīng)由電連接104來測(cè)量馬達(dá)上的電流和電壓來監(jiān)視馬達(dá)負(fù)荷，使得當(dāng)馬達(dá)負(fù)荷低于參考值(從而指示流體水平處于使得泵設(shè)備本質(zhì)上干運(yùn)轉(zhuǎn)的低水平)時(shí)可以中斷泵送的裝置。雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言顯而易見的是可以進(jìn)行本文所述的發(fā)明的許多變更和修改或更改。因此，應(yīng)理解的是應(yīng)將本發(fā)明的以上描述和附圖視為其非限制性示例，并且在所附權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種控制用于排出流體的泵設(shè)備的方法，所述方法包括步驟: -提供熱部分，所述熱部分適合于在流體處于或高于某個(gè)水平時(shí)被熱耦合到所述流體以允許其之間的熱傳遞； -監(jiān)視反映所述熱部分的溫度的溫度參數(shù)，所述溫度參數(shù)包括所述熱部分的溫度的溫度值， -計(jì)算冷卻速率值(CRV)，所述計(jì)算包括在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值之間的比較， -執(zhí)行泵送操作分析，所述泵送操作分析包括當(dāng)前冷卻速率值(CRV)與參考冷卻速率值(ref)之間的比較，所述參考冷卻速率值代表所述熱部分的特定冷卻速率；以及 -如果所述冷卻速率值等于或超過所述參考冷卻速率值，則啟動(dòng)泵送操作以排出所述流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括步驟:將所述熱部分加熱至某個(gè)溫度或高于所述流體的溫度的溫度差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述方法還包括步驟:如果所述溫度值與參考溫度值(T1ot)之間的差等于或低于參考差值(k)，則將所述熱部分加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，所述方法還包括步驟:如果泵送操作在預(yù)定時(shí)間間隔Utl)之后未啟動(dòng)，則重復(fù)將所述熱部分加熱的所述步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述熱部分加熱的所述步驟包括將所述熱部分電加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，將所述熱部分加熱的所述步驟包括用適合于驅(qū)動(dòng)所述泵設(shè)備的馬達(dá)將所述熱部分加熱，所述馬達(dá)被熱耦合到所述熱部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述熱部分是所述馬達(dá)的一部分。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括步驟:監(jiān)視反映馬達(dá)的負(fù)荷的至少一個(gè)馬達(dá)負(fù)荷參數(shù)，所述馬達(dá)被布置成用于驅(qū)動(dòng)所述泵設(shè)備，所述負(fù)荷參數(shù)包括所述馬達(dá)的馬達(dá)負(fù)荷的馬達(dá)負(fù)荷值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，所述方法還包括步驟:如果所述馬達(dá)負(fù)荷值低于參考馬達(dá)負(fù)荷值，則中斷所述泵送操作。
10.根據(jù)權(quán)利要求8至9中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述馬達(dá)是電馬達(dá)，并且其中，所述馬達(dá)負(fù)荷值基于所述電馬達(dá)的電繞組上的電壓和電流之間的相位差(phi)的余弦。
11.根據(jù)權(quán)利要求6至10中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述馬達(dá)是電馬達(dá)，并且其中，所述熱部分是所述電馬達(dá)的電繞組。
12.根據(jù)權(quán)利要求2至11中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述方法還包括步驟: -監(jiān)視反映所述流體的溫度的流體溫度參數(shù)，所述流體溫度參數(shù)包括所述流體的溫度的流體溫度值；以及 -相對(duì)于所述流體溫度值來修改以下參數(shù)中的至少一個(gè):所述參考溫度值(TlOT)、所述參考差值(k)、所述參考冷卻速率值(ref)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述泵設(shè)備是潛水泵。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述冷卻速率值是所述熱部分的所述溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述冷卻速率值是所述熱部分的熱傳遞系數(shù)。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述參考冷卻速率值是所述熱部分溫度的函數(shù)或者歸一化的熱部分溫度的函數(shù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述函數(shù)是指數(shù)函數(shù)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述至少兩個(gè)溫度值是平均溫度值。
19.一種用于控制泵設(shè)備的控制設(shè)備，所述泵設(shè)備用于排出流體，所述設(shè)備包括 熱部分，所述熱部分適合于在流體處于或高于某個(gè)水平時(shí)被熱耦合到所述流體； 第一溫度傳感器，所述第一溫度傳感器用于監(jiān)視所述熱部分的溫度，所述第一溫度傳感器適合于提供代表所述熱部分的溫度的溫度傳感器信號(hào)；以及 控制器，所述控制器適合于向可連接的泵設(shè)備施加控制信號(hào)，所述控制器還適合于從不同時(shí)間的第一溫度傳感器信號(hào)基于在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值來計(jì)算冷卻速率值(CRV)； 執(zhí)行泵送操作分析，所述泵送操作分析包括當(dāng)前冷卻速率值(CRV)與參考冷卻速率值(ref)之間的比較，所述參考冷卻速率 值代表所述熱部分的特定冷卻速率；以及 如果所述冷卻速率值等于或超過所述參考冷卻速率值，則向可連接的泵設(shè)備施加控制信號(hào)以啟動(dòng)泵送操作以排出所述流體。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的控制設(shè)備，其中，所述控制器還適合于向加熱裝置施加控制信號(hào)，所述加熱裝置適合于將所述熱部分加熱至某個(gè)溫度或高于所述流體的溫度的溫度差，導(dǎo)致所述熱部分與所述流體之間的溫度差。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的控制設(shè)備，其中，所述控制設(shè)備還適合于如果所述溫度值與參考溫度值(Tlw)之間的差等于或低于參考差值(k)，則向所述加熱裝置施加控制信號(hào)以將所述熱部分加熱。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的控制設(shè)備，其中，所述控制器還適合于如果在預(yù)定時(shí)間間隔Utl)之后未啟動(dòng)泵送操作，則重新開始將所述熱部分加熱。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中的任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述加熱裝置適合于將所述熱部分電加熱。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至22中的任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述加熱裝置包括馬達(dá)，所述馬達(dá)適合于被熱耦合到所述熱部分，使得在所述馬達(dá)的操作期間可以向所述熱部分傳遞熱量。
25.根據(jù)權(quán)利要求19-24中的任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述熱部分是可連接到所述控制設(shè)備的馬達(dá)的一部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求19-25中的任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述控制設(shè)備包括用于監(jiān)視可連接到所述控制設(shè)備的馬達(dá)的馬達(dá)負(fù)荷的裝置，所述馬達(dá)適合于驅(qū)動(dòng)所述泵設(shè)備，并且其中，用于監(jiān)視所述馬達(dá)負(fù)荷的所述裝置適合于提供代表所述馬達(dá)負(fù)荷的馬達(dá)負(fù)荷信號(hào)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的控制設(shè)備，其中，所述控制器還適合于如果來自所述馬達(dá)復(fù)合信號(hào)的馬達(dá)負(fù)荷值低于參考馬達(dá)負(fù)荷值，則向所述泵設(shè)備施加控制信號(hào)以中斷泵送操作。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的控制設(shè)備，其中，所述馬達(dá)負(fù)荷值基于所述電馬達(dá)的電繞組上的電壓和電流之間的相位差(phi)的余弦。
29.根據(jù)權(quán)利要求24至28中的任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述馬達(dá)是電馬達(dá)，并且其中，所述熱部分是所述電馬達(dá)的電繞組的至少一部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求20至29中的任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述設(shè)備還包括用于監(jiān)視所述流體的溫度的第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器適合于提供代表所述流體溫度的第二溫度傳感器信號(hào)；并且 其中，所述控制器還適合于相對(duì)于來自所述第二溫度傳感器信號(hào)的流體溫度值來修改以下參數(shù)中的至少一個(gè): 所述參考溫度值(TlOT)， 所述參考差值(k)，以及 所述參考冷卻速率值(ref)。
31.根據(jù)權(quán)利要求19-30中的任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述泵設(shè)備是潛水泵。
32.根據(jù)權(quán)利要求19-31中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述冷卻速率值是所述熱部分的所述溫度的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求19-32中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述冷卻速率值是所述熱部分的熱傳遞系數(shù)。
34.根據(jù)權(quán)利要求19-33中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述參考冷卻速率值是所述熱部分溫度的函數(shù)或者歸一 化的熱部分溫度的函數(shù)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中，所述函數(shù)是指數(shù)函數(shù)。
36.根據(jù)權(quán)利要求19-35中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述至少兩個(gè)溫度值是平均溫度值。
37.一種泵系統(tǒng)，包括泵設(shè)備和根據(jù)權(quán)利要求19-36中的任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制設(shè)備與所述泵設(shè)備成一整體。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的泵系統(tǒng)，其中，所述控制設(shè)備被可去除地與所述泵設(shè)備相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及泵設(shè)備的控制，具體涉及一種控制用于排出流體的泵設(shè)備的方法，其中，所述方法包括步驟提供熱部分，所述熱部分適合于在流體處于或高于某個(gè)水平時(shí)被熱耦合到所述流體以允許其之間的熱傳遞；監(jiān)視反映所述熱部分的溫度的溫度參數(shù)，所述溫度參數(shù)包括所述熱部分的溫度的溫度值；計(jì)算冷卻速率值(CRV)，所述計(jì)算包括在不同時(shí)間測(cè)量的至少兩個(gè)溫度值之間的比較；執(zhí)行泵送操作分析，所述泵送操作分析包括當(dāng)前冷卻速率值(CRV)與參考冷卻速率值(ref)之間的比較，所述參考冷卻速率值代表所述熱部分的特定冷卻速率；以及如果所述冷卻速率值等于或超過所述參考冷卻速率值，則啟動(dòng)泵送操作以排出所述流體。
文檔編號(hào)F04B49/06GK103161719SQ20121054084
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者N.馬格努森 申請(qǐng)人:蘇爾壽泵業(yè)系統(tǒng)有限公司