專利名稱：一種可控變工況工業(yè)泵組的制作方法
一種可控工況工業(yè)泵組，它適用于在石油、化工、市政生活等設(shè)施中做各種輸送泵，特別適合于需要調(diào)節(jié)其輸送流量的場合。
在現(xiàn)在的石油開采、石油提煉及加工、城市供水、供氣和供暖中，以及現(xiàn)在的化工企業(yè)中，都有大量的工業(yè)泵組用于輸送各種流體原料或成品。為了控制各種化學(xué)物理反應(yīng)的正常進(jìn)行，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)各種輸入和輸出物質(zhì)的流量。而目前使用的工業(yè)泵組，多是采用不可調(diào)排量泵(如定排量泵、不可調(diào)螺距渦輪泵等)與交流電動(dòng)機(jī)的組合，使用工頻交流電機(jī)直接供電。這種結(jié)構(gòu)形式的工業(yè)泵組結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，由于交流電動(dòng)機(jī)由普通工頻交流供電，電源頻率是恒定的，交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本恒定而且不可調(diào)節(jié)。在恒定轉(zhuǎn)速下，只有在系統(tǒng)中以打回流或節(jié)流的形式才能調(diào)節(jié)流量。在這種方式下，系統(tǒng)效率很低，浪費(fèi)大量的能源，不適于在變工況條件下運(yùn)行。為了調(diào)節(jié)流量，也可以采用可調(diào)排量泵。但可調(diào)排量泵結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，成本高，調(diào)節(jié)困難，特別是流量一般都不大。在一般工業(yè)部門的大流量場合很少使用。為了調(diào)節(jié)流量，也可以采用不可調(diào)排量泵與直流電機(jī)結(jié)合，使用直流電機(jī)的調(diào)速性能對泵組輸出流量進(jìn)行控制，以適應(yīng)變工況的要求。量因直流電機(jī)成本比交流電機(jī)高許多，且更主要的是直流電機(jī)由于換向電刷的作用不能適應(yīng)石油、化工環(huán)境的防爆安全要求。因此也很少使用。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種適于變工況環(huán)境中使用的可控流量工業(yè)泵組，它可以控制輸出流量，并在整個(gè)工作范圍內(nèi)都有較高的效率。
本發(fā)明如附

圖1所示，它有不可調(diào)排量工業(yè)泵(1)，交流電動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于在交流電動(dòng)機(jī)(2)輸入端接有變頻供電器(3)，并有運(yùn)行參數(shù)測量單元(4)，變頻控制器(5)。
本發(fā)明在已有的普通不可調(diào)排量工業(yè)泵(1)和普通交流電動(dòng)機(jī)(2)的基礎(chǔ)上，在電機(jī)(2)的輸入端加接了一個(gè)變頻供電器(3)，通過調(diào)整變頻供電器的輸出電流頻率，可以改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變本發(fā)明的輸出流量，達(dá)到可控變工況的目的。本發(fā)明還在泵組輸出端裝有運(yùn)行參數(shù)測量單元(4)，通過該測量單元的敏感元件測量輸出流體的參數(shù)(如流體流量，壓力等)。把測量信號反回到變頻控制器(5)中。在變頻控制器中，測量數(shù)據(jù)與控制設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對變頻供電器(3)的輸出頻率進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。
本發(fā)明使用普通的不可調(diào)排量工業(yè)泵和普通交流電機(jī)，通過在電機(jī)輸入端加接一臺(tái)變頻供電器(3)對交流電機(jī)的輸入頻率加以調(diào)節(jié)，可以控制、改變交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)了泵組的輸出流量，達(dá)到了調(diào)節(jié)流量、適于變工況工作的目的。由于本發(fā)明沒有采用打回流或是節(jié)流的方法調(diào)節(jié)流量，沒有這部分能量損失，在整個(gè)工作范圍內(nèi)都有較高的效率。本發(fā)明不需使用可調(diào)排量泵或使用直流電機(jī)，成本較低，安全可靠，對使用環(huán)境限制較少。本發(fā)明還使用了運(yùn)行參數(shù)測量單元(4)和變頻控制器(5)，通過測量泵輸出端的被控參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制，一方面提高了控制精度，另一方面也能消除外界環(huán)境變化對被控制參數(shù)的影響(如進(jìn)出口壓力、溫度等對流量的影響)。
本發(fā)明可以在原有工業(yè)泵組的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，只要加裝變頻供電器(3)，運(yùn)行參數(shù)測量單元(4)以及變頻控制器(5)即可，更新改造容易，改造成本低廉。
現(xiàn)在變頻供電器已形成現(xiàn)成產(chǎn)品，可以在本發(fā)明中直接應(yīng)用。變頻供電一般是使用可控硅把普通工頻電網(wǎng)交流電整流為直流，然后再用可關(guān)斷可控硅進(jìn)行調(diào)制，形成可變周期的調(diào)寬方波，實(shí)現(xiàn)直流-交流逆變，從直流到交流的轉(zhuǎn)換也可以用大功率達(dá)林頓管的結(jié)構(gòu)，還可以如申請?zhí)枮镃N89104235專利申請中的形式。
本發(fā)明中的運(yùn)行參數(shù)測量單元(4)和變頻控制器(5)可以是使用普通的自動(dòng)化儀表和硬件邏輯與模擬電路組成。變頻控制器輸出可變周期的調(diào)寬方波或經(jīng)微分后的可變周期脈沖直接驅(qū)動(dòng)變頻供電器中的VMOS管、達(dá)林頓管或可關(guān)斷可控硅。變周期方波產(chǎn)生的簡單的辦法是使用一個(gè)多諧振蕩器，直接調(diào)節(jié)它的積分端負(fù)壓，就能調(diào)節(jié)振蕩周期。變周期方波也可以用CTC專門定時(shí)芯片產(chǎn)生。
本發(fā)明中的運(yùn)行參數(shù)測量單元(4)和變頻控制器(5)也可以使用機(jī)電一體化的方法，其結(jié)構(gòu)形式如附圖2所示。它由測量敏感元件(6)、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(7)、插于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(7)中的與測量敏感元件(6)相接的測量適配模塊(8)、控制變頻供電器(3)的控制適配模塊(9)以及通過標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與之相連的且可與其它測控部分或整個(gè)大系統(tǒng)公用的中央控制計(jì)算機(jī)(10)組成。在這種結(jié)構(gòu)中，中央控制計(jì)算機(jī)為主控設(shè)備，它通過軟件對泵組的啟停、工況進(jìn)行統(tǒng)一控制。由于測量部分成為標(biāo)準(zhǔn)化的，可以很方便地加入不同的測量單元，如只須加入電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感元件、電機(jī)溫度敏感元件、電機(jī)輸入電流敏感元件以及功率因素敏感元件，并將它以相應(yīng)的適配模塊插入標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(7)的插槽中，就完成了相應(yīng)的硬件擴(kuò)充，中央控制計(jì)算機(jī)通過不同的地址選通，就可以取到各自的測量值，通過軟件的方法比較計(jì)算機(jī)所得測量值，然后通過標(biāo)準(zhǔn)工定控制介面(7)選通控制適配模塊(9)，改變控制適配模塊(9)的定時(shí)參數(shù)，完成變頻調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種可控變工況工業(yè)泵組，它有不可調(diào)排量工業(yè)泵(1)、交流電動(dòng)機(jī)(2)，其特征在于在交流電動(dòng)機(jī)(2)輸入端接有變頻供電器(3)，并有運(yùn)行參數(shù)測量單元(4)，變頻控制器(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的可控變工況工業(yè)泵組，其特征在于運(yùn)行參數(shù)測量單元(4)和變頻控制器(5)由測量敏感元件(6)、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(7)、插于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(7)中的與測量敏感元件(6)相接的測量適配模塊(8)、控制變頻供電器(3)的控制適配模塊(9)以及通過標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與之相連的且可與其它測控部分或整個(gè)大系統(tǒng)公用的中央控制計(jì)算機(jī)(10)組成。
全文摘要
一種可控變工況工業(yè)泵組，它適用于在石油、化工、市政生活等設(shè)施中做各種輸送泵用，本發(fā)明由不可變排量泵、普通交流電機(jī)組成的泵組加上變頻供電器對電機(jī)供電，通過調(diào)節(jié)變頻供電器輸出頻率來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而可以控制泵組的輸出流量，達(dá)到可控變工況的目的。在泵組輸出端接有運(yùn)行參數(shù)測量單元用于測量泵組的輸出參數(shù)，并通過變頻控制器根據(jù)輸出參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制，提高控制精度，消除外界環(huán)境變化對被控參數(shù)的影響。
文檔編號F04D27/02GK1055586SQ9010172
公開日1991年10月23日 申請日期1990年4月2日 優(yōu)先權(quán)日1990年4月2日
發(fā)明者石行, 尤裝 申請人:北京市西城新開通用試驗(yàn)廠