FI112273B - Menetelmä pumpun syöttömäärän säätämiseksi - Google Patents

Description

112273

Menetelmä pumpun syöttömäärän säätämiseksi - Förfarande för regiering av matningsmängden hos en pump

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä sellaisen pumpun syöttömäärän 5 säätämiseksi, jota käytetään vaihtovirran avulla säädettävällä taajuudella, erityisesti vaihtomuuntimen kautta toimivan sähkömoottorin avulla siten, että syöttömäärää varten tarkoitettuna tosiarvona mitataan moottorin syöttöteho ja sitä säädetään ohjearvoon vertaamalla.

Syöttömääränä voi olla pumpun läpivirtaus tai paine, jota ei kuitenkaan mitata suo-10 raan.

Mainitun kaltainen menetelmä tunnetaan patenttijulkaisusta WO 98/04835. Tässä tapauksessa pumppua käyttävä sähkömoottori on epätahtimoottori (asynkroni-moottori), jota käytetään taajuudenmuuttajan kautta ohjauselementin ollessa vaihtomuuntimen muodossa. Jotta syöttösuureen mittaus olisi mahdollista tehdä ilman 15 tunnistinta, mitataan vaihtomuuntimen lähtöteho tai lähtövirta tai vastaavasti moottorin syöttöteho tai tulovirta, ja muistiin tallennetun, yhteen kuuluvia vaihtomuuntimen sähkövirran voimakkuuksia (tai vastaavasti tehoja) ja lähtötaajuuksia koskevan taulukon avulla lähtötaajuutta muutetaan siten, että se vastaa haluttua toimintapistettä. Tällöin lähdetään liikkeelle siitä, että mitatun virran ja moottorin kierrosluvun 20 välillä vallitsee selvä yhteys: kun moottorin tulovirta nousee, tämä merkitsee myös .:. läpivirtauksen lisääntymistä ja siten paineen laskua pumppuun liittyvässä putkijohto- . jäqestelmässä. Kiertopumpun, esimerkiksi lämmityslaitoksen veden kiertokulun ky- seessä ollessa on kuitenkin toivottavaa säilyttää vakiosuuruinen paine. Vaihtomuun- • « timen lähtötaajuutta ja siten moottorin kierroslukua nostetaan tällöin säätölaitteen •;: * 25 avulla silloin, kun moottorin tulovirta nousee.

Patenttijulkaisun WO 98/04835 kohteena on oleellisesti sähkövirran mittaus, mutta sen yhteydessä viitataan myös siihen, että virran sijasta mittaussuureena voi olla . · · ·. sähköteho mainitsematta kuitenkaan tähän mahdollisesti liittyviä etuja.

Γ·.. On kuitenkin havaittu, että syöttömäärässä voi esiintyä merkittäviä säätöpoikkeamia, ; ; 30 jos syöttömäärän mittana käytetään ainoastaan virtaa. Syynä tähän ovat käyttöjännit- • , teen vaihtelut erityisesti silloin, kun kyseessä on verkkojännite. Kun käyttöjännite esimerkiksi pienenee noin 10 %, laskee myös moottorin syöttöteho 10 prosentilla.

‘ ‘ Säätölaite ei havaitse tätä muutosta silloin, jos mitataan ainoastaan virtaa. Seurauk sena on se, että moottorin kierrosluku laskee ja pumpun toivottua syöttömäärää ei 2 112273 pystytä pitämään. Mikäli syöttömäärän mittana sen sijaan mitataan moottorin säh-könsyöttötehoa, huomioon otetaan myös käyttöjännitteessä tapahtuvat muutokset.

Vaikka käyttöjännitteen muutokset on tässä tapauksessa laajalti suljettu pois syöttö-määrän säädön virhelähteenä moottorin sähkönsyöttötehoa mitattaessa, on havaittu, 5 että sähkömoottorin ja siten pumpun toimintapiste poikkeaa kuitenkin jonkin ajan kuluttua toivotusta toimintapisteestä. Tämän seurauksena voi esiintyä merkittäviä poikkeamia toivotusta paineesta.

Esillä olevan keksinnön kohteena on parantaa edellä kuvatun kaltaista menetelmää ilman pumpun paineen tai läpivirtauksen mittausta, ts. ilman paine- tai läpivirtaus-10 tunnistinta, mutta säätösuureena pidetään kuitenkin sähkömoottorin syöttötehoa siten, että moottorin ja siten myös pumpun toivottu toimintapiste pysyy vakaana.

Keksinnön mukaisesti mainittu kohde ratkaistaan siten, että moottorin lämpötilan muuttuessa vastaava kompensaatiosuure otetaan säädön yhteydessä huomioon syöt-tötehon korjauksen mukaisesti.

15 Mainittu ratkaisu perustuu siihen tietoon, että toimintapisteen muutos on seurausta moottorin staattorissa ja roottorissa vallitsevan ohmisen vastuksen muuttumisesta. Tämä muutos on edelleen ensi sijassa seurausta moottorin lämpenemisestä, joka aiheutuu sähköhäviöistä tai konvektiolämmöstä, esimerkiksi kuumasta vedestä, jota syötetään pumpun läpi. Tällöin moottorin sähköhäviöt ja siten myös moottorin jättö 20 lisääntyvät siten, että moottorin lähtöteho, kierrosluku ja siten myös pumpun paine .;. pienenevät. Moottorin lämpenemisellä on siten kaksi vaikutusta: ensinnäkin rootto- •«·» . .·. rin häviöt lisääntyvät, jolloin akseliin luovutetaan vähemmän tehoa. Tätä tehonhä-viötä ei todeta silloin, jos moottorin syöttötehoa säädettäessä mitataan ainoastaan .., syöttöteho. Tämän kaltaista säätöä tehtäessä ei siten tasattaisi roottorin tehonhäviötä.

25 Toiseksi moottorin lämpenemisestä on seurauksena se, että moottorin jättö kasvaa. ' ·. ‘ Tämä merkitsee sitä, että roottoriin siirtyy vähemmän tehoa. Syöttötehon säätö tulkitsee sen virheellisesti pienentyneeksi tehontarpeeksi ja säätää moottorin käyttötaa-juutta alaspäin. Pumpun toimintapiste poikkeaa siten halutusta toimintapisteestä. Keksinnön avulla lämpötilasta riippuva paineenlasku saadaan tasatuksi ilman, että : · ’ 30 painetta välittömästä mitataan.

Edellä mainittu voidaan saada aikaan erityisen yksinkertaisella tavalla siten, että kompensaatiosuure noudetaan moottorin yhteen kuuluvat syöttötehon muutos- ja ,..,: lämpötila-arvot sisältävästä, empiirisesti laaditusta, muistiin taltioidusta taulukosta moottorin käyttölämpötilasta riippuen.

3 112273

Toisena mahdollisuutena on se, että laaditaan empiirisesti ja tallennetaan taulukko, joka sisältää pumpun paineen muutokset moottorin eri syöttötehojen kohdalla sinä ajankohtana, jolloin moottorin käyttölämpötila saavutetaan, ja että taulukosta noudetaan säädön aikana paineen muutos kompensaatiosuureena syöttötehon tosiarvosta 5 riippuen.

Hieman tarkempana ratkaisuna on se, että kompensaatiosuureesta ja taajuuden oh-jaussuureesta lasketaan likimääräinen kierrosluvun tosiarvo, jota käytetään yhdessä paineen ohjearvon kanssa tähän kuuluvan syöttötehon ohjearvon noutamiseksi tallennetusta, empiirisesti laaditusta taulukosta, joka sisältää moottorin syöttötehon ja 10 kierrosluvun yhteenkuuluvat arvot.

Mainitun kohteen edelleen toisena ratkaisuna on keksinnön mukaisesti se, että moottorin syöttötehon ja kierrosluvun yhteen kuuluvat arvot todetaan empiirisesti esiasetetun paineen ohjearvon kohdalla ja tallennetaan taulukoksi, ja että käytön aikana noudetaan taulukosta ohjearvoksi mitattuun tai likimääräisesti laskettuun 15 moottorin kierroslukuun kuuluva syöttötehon arvo syöttötehon säätöä varten. Tämän ratkaisun kohdalla ei tarvitse etukäteen mitata pumpun paineen riippuvuutta moottorin lämpötilasta, koska moottorin tai vastaavasti pumpun kierrosluku mitataan suoraan tai lasketaan likimääräisesti ja sitä käytetään moottorin lähtötehon lämpötilasta riippuvan muutoksen kompensoimiseksi.

20 Esillä olevaa keksintöä ja sen edelleen kehitettyjä muotoja kuvataan seuraavaksi : \ * viitaten liitteenä oleviin esimerkkien piirroksiin, joissa « » · * ’ Kuvio 1 kuvaa sähkömoottorin avulla käytettävän pumpun paineen riippuvuutta ajasta säädettäessä pumpun syöttömäärää silloin, kun syöttömäärän tosiarvon mitta- • · na ilmoitetaan moottorin syöttöteho ottamatta kuitenkaan huomioon paineen muu-;;;* 25 toksia moottorin lämpötilan muuttuessa, » »» * <

Kuvio 2 kuvaa moottorin syöttötehon riippuvuutta ajasta, jolloin moottorin lämpöti- .' · *. lan muuttuessa syöttöteho laskee ja jolloin syntyy kuviossa 1 kuvattu paineen lasku, > ·

Kuvio 3 kuvaa ominaiskäyriä, jotka koskevat pumppua käyttävän asynkronimootto-rin syöttötehon riippuvuutta sen käyttöjännitteen taajuudesta erilaisten paineen oh-."'; 30 jearvojen Hsoh ollessa parametreinä, ”*·' Kuvio 4 on lohkokaavio, jonka avulla selvennetään esillä olevan keksinnön mukai- : · i sen menetelmän ensimmäistä sovellusesimerkkiä, 4 112273

Kuvio 5 on lohkokaavio, jonka avulla selvennetään esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän toista sovellusesimerkkiä,

Kuvio 6 on lohkokaavio, jonka avulla selvennetään esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän kolmatta sovellusesimerkkiä, ja 5 Kuvio 7 on lohkokaavio, jonka avulla selvennetään esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän neljättä sovellusesimerkkiä.

Seuraavaksi kuvataan lähemmin esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän pohjana olevaa kohdetta kuvioihin 1-3 viitaten.

Kuviot 1 - 3 esittävät empiirisesti laadittuja kaavioita. Kuvioiden 1 ja 2 mukaiset 10 kaaviot kuvaavat painetta (kuvioi) ja moottoriin luovutettua tehoa (kuvio 2) ajasta t riippuen sellaisen tavanomaisen säätömenetelmän kohdalla, jossa säädetään sähkö-moottorin avulla käytettävän pumpun syöttömäärää - painetta tai läpivirtausta, mutta jossa syöttömäärää ei kuitenkaan suoraan mitata. Tunnetussa tapauksessa syöttömäärän tosiarvon mittana mitataan syöttötehoa P, erityisesti moottorin aktii-15 vista tehoa eikä näennäistehoa tai reaktiivitehoa. Tarkastellun moottorin kohdalla kyseessä on asynkronimoottori (jota myös kutsutaan epätahtimoottoriksi), jonka ni-mellisteho on 1,5 kW ja jonka kierroslukua ohjataan muuttamalla käyttöjännitteen taajuutta käyttämällä apuna vaihtomuunninta.

. . Kuvion 1 mukaisesti paine H laski keskimääräisesti ohjearvoksi esiasetetusta noin ' 20 840 hPa:n alkuarvosta ajankohdan t ollessa 0 noin 20 - 25 minuutissa suunnilleen ··; 780 hPa:han. Mainittu paineen lasku on seurausta ensinnäkin moottorin akseliin '. i. ‘ luovutetusta pienemmästä tehosta roottorissa tapahtuvien lämpötilasta riippuvaisten • tehonhäviöiden johdosta ja toiseksi moottorin pienemmästä käyttöön asetetusta * · ♦ ,,,* syöttötehosta. Viimeksi mainittu tapaus on kuvattu kuviossa 2, minkä mukaisesti ’ 25 syöttöteho putoaa samassa ajassa noin 1150 W:sta noin 1025 W:iin. Tämä paineen lasku on seurausta suuremmasta jätöstä: säätölaite toteaa tässä kohdin, että tehoa . * ’ ·. tarvitaan vähemmän (koska se olettaa virheellisesti, että kuluttaja rasittaa pumppua . · ·, vähemmän) ja säätää vaihtomuuntimen lähtötaajuutta alaspäin. Lähtötaajuutta käyte- ’ · ’ tään etsinnässä hyväksi P-f -taulukossa siten, että esiasetetaan pienempi tehon oh- : ’ * * 30 jearvo PsoU, jotta paine pystytään pitämään vakiona (samalla ominaiskäyrällä) kuvion 3 mukaisesti. Näin syntyy ei-toivottu rinnakkaisyhteys, joka saa edelleen aikaan ..,,: moottoriin luovutettavan tehon säätämisen alaspäin.

’ * Paineen ja tehon alenemisen syynä on moottorin lämpötilan muutos ja sen seurauk sena tapahtuvan ohmisen vastuksen pieneneminen. Pumpun käyttöajan kasvaessa 5 112273 lämpötila nousee siten sekä staattorissa että roottorissa. Tämän seurauksena nousevat myös roottorin ja staattorin ohmiset vastukset seuraavan yhtälön mukaisesti (1) Rs,v = Rs,2o(1 + α20Δν)

Yhtälössä a2o on vastusmateriaalin lämpötilakerroin ympäristön lämpötilan ollessa 5 20°C ja Δν lämpötilan muutos. Esimerkiksi kuparin lämpötilakerroin on 0,00393/°C

ja alumiinin 0,00403/°C lämpötilan ollessa 20°C. Staattorin lämpötila voi olla alueella 20°C - 120°C. Tätä vastaavasti roottorin lämpötila voi olla arvoltaan 20°C -220°C, jolloin roottorin vastus voi muuttua noin 81 %. Moottorin häviöt ovat siis oleellisesti seurausta roottorin ja staattorin häviöistä, ja ne voivat olla noin 40 %. 10 Suuremmasta roottorin vastuksesta R, on seurauksena myös se, että asynkronimoot-torin jättö s nousee. Jätön s kohdalla on voimassa seuraava yhtälö: (2) s = m-(Ir)2 · Rr

Ps Tässä yhtälössä m on vaihekäämien lukumäärä, Ir roottorin virta, Rr roottorin vastus 15 ja Ps staattorista ilmaraon kautta roottoriin siirrettävä teho.

Koska jättö on verrannollinen roottorin vastukseen, se voi siis samoin muuttua noin 40 %:lla. Pienempien moottorien kyseessä ollessa jättö voi olla noin 10 %; tämä merkitsee sitä, että lämpötilan nousu saa nimelliskuormassa aikaan kierrosluvun muuttumisen edelleen noin 4 %:lla.

• · • · ; 20 Seuraava yhtälö (3) kuvaa likimääräisesti sähkömoottorin avulla käytettävän virtau- * t · **; senergiaa käyttävän koneen syöttötehoa (sillä edellytyksellä, että hyötysuhde on va- kio): ♦ · * · * · (3) El- = (SiE = ((.L: Sillit p2 (n2)3 = ((1 - s2) · f2)3 ‘· · 25 Tässä yhtälössä Pi, ni, Si ja f! ovat kulloinkin suureet teho, kierrosluku, jättö ja taa- * * · •,,,: juus ensimmäisessä toimintapisteessä ja P2, n2, s2 ja f2 ovat mainitut suureet toisessa ' ” toimintapisteessä.

* : * Sähkömoottorin avulla käytettävän pumpun kyseessä ollessa tulisi syöttötehoa nos-

» t I

taa yhtälön (3) mukaisesti arvolla ((1, 04)3 - 1) eli 12,5 %:lla kierrosluvun pienene- » 30 misen tasaamiseksi 4 %:lla. Mikäli siis moottorin lähtöteho laskee 12,5 % lämpöti-.,,,: lan nousun johdosta, tällä on myös merkittävä vaikutus pumpun paineeseen, koska I » teho-taajuus-ominaiskäyrät (P-f -ominaiskäyrät) sijaitsevat kuvion 3 mukaisesti 6 112273 erittäin tiiviisti yhdessä suhteellisen kaukana toisistaan sijaitsevien paineen ohjearvojen Hson kyseessä ollessa.

Seuraavaksi kuvataan kuvioon 4 viitaten yksityiskohtaisemmin esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäistä sovellusesimerkkiä, jossa vältetään lämpöti-5 lan muutosten paineeseen ja siirtomäärään aiheuttamat vaikutukset.

Kuvion 4 mukaisesti säätölaite 1 sisältää säätimen 2 ja siihen liitetyn vertailulaitteen 3, yhteenlaskuelementin 4 ja säätöelementin 4. Vertailulaite 3 ja yhteenlaskuele-mentti 4 sijaitsevat säätöelementin 5 tulopuolella peräkkäin. Säätöelementti 5 sisältää säädettävän vahvistimen, jossa on negatiivinen takaisinkytkentä 10 (vastatakaisinkytkentä); tämä määrittää säätöelementin kytkentävasteen siten, että säätöelementti toimii esimerkiksi PI-elementtinä. Säätölaitteen 2 perään on sijoitettu ohjauselementti 6, joka sisältää taajuusohjatun vaihtomuuntimen; tämä puolestaan sisältää monivaiheisen tasasuuntaimen vaihtojännitteen tasasuuntaamiseksi, tasavir-tavälipiirin ja vaihtosuuntaimen. Tasasuuntain saa aikaan vaihtojännitteen, esimer-15 kiksi tavallisen verkkojännitteen, tasasuuntauksen tasajännitteeksi, joka muuttaa vaihtosuuntaimen vaihtojännitteeseen säätimen 2 lähtösignaalin määrittämällä taajuudella f. Vaihtosuuntaimen tai vastaavasti ohjauselementin lähtövaihtojännite muodostaa käyttöjännitteen U pumppuaggregaatin 7 sähkömoottoria varten mainitun moottorin käyttäessä pumppuaggregaatissa 7 olevaa pumppua siten, että se 20 toimii ennalta määritetyllä syöttösuureella, paineella H tai läpivirtauksella Q. Jotta : *.·’ säädön aikana ei tarvitsisi välittömästi mitata syöttömäärää paine- tai vastaavasti _ läpivirtaustunnistimen avulla, käytetään tosiarvon mittana pumppuaggregaatissa 7 olevan pumpun moottorin syöttötehoa tai ohjauselementin 6 lähtötehoa, ja siten ;··: mittaamalla jännite U ja virta I ohjauselementin ja pumppuaggregaatin 7 välillä.

. · · ·. 25 Mainituista mittausarvoista lasketaan sitten laskentaelementissä 8 tehon tosiarvo Pist . · · ·. eli tarkemmin sanottuna aktiivinen teho jännitteen U ja virran I tuotteesta tunnetta- essa tehokerroin cos φ. Aktiivinen teho olisi kuitenkin myös mahdollista määrittää välittömästi mittaamalla tasajännite ja tasavirta tasavirtavälipiirissä.

• *'*: Tehon tosiarvo Pist syötetään vertailulaitteen 3 yhteen sisääntuloon, ja siellä sitä ver- 30 rataan vertailulaitteen 3 toiseen sisääntuloon syötettyyn tehon ohjearvoon ΡΜΐ1 siten, *.., että tehoa pumppuaggregaatin 7 sisääntulopuolella voidaan säätää mahdollisimman ·;' pitkälle uudelleen säätöpoikkeamasta Pw riippuen käyttämällä apuna ohjauselemen- ':": tissä 6 olevan vaihtomuuntimen lähtöpuolella tapahtuvaa vastaavaa taajuuden f :·*: muutosta, kunnes säätöpoikkeama Pw on saatu ainakin likimääräisesti tasatuksi.

35 Koska ohjauselementin 6 ohjaussuureena käytetään vaadittavan syöttötehon sijasta pumppuaggregaatissa 7 olevan moottorin käyttöjännitteen haluttua taajuutta f pum- 7 112273 pun halutun paineen H saavuttamiseksi ja säilyttämiseksi, on muistiin 9 tallennettu empiirisesti laadittu taulukko pumppuaggregaatin 7 syöttötehon ja taajuuden f välisestä yhteydestä erilaisia paineen ohjearvoja Hson varten kuviossa 3 kuvattujen omi-naiskäyrien mukaisina parametreinä. Tallennetusta P-f -taulukosta noudetaan sitten 5 säätimen 2 ulostulossa esiintyvästä, muistiin 9 osoitteenmuodostusta varten tallennetusta taajuuden ohjaussignaalista f ja halutusta paineen ohjearvosta Hsou riippuen näihin kuuluva tehon ohjearvo Pson ja syötetään se vertailulaitteeseen 3. Koska pumppuaggregaatin 7 tai vastaavasti pumpun syöttömäärä voivat olla erilaisia käytöstä seuraavasta moottorin lämpiämisestä ja näin aiheutuvasta roottorissa ja staat-10 torissa tapahtuvasta vastuksen muutoksesta johtuen myös silloin, kun moottorin syöttöteho pysyy tasaisena, esillä olevan keksinnön mukaisesti moottorin lämpötilasta riippuva kompensaatiosuure ΔΡ määritetään (lisätään tai vähennetään) säätöpoik-keaman Pw yhteenlaskuelementin 4 avulla. Kompensaatiosuureen ΔΡ määrittämiseksi käytetään toimintayksikköä 10, joka sisältää muistissaan moottorin kuhunkin 15 lämpötilaan T kuuluvan kompensaatiosuureen ΔΡ empiirisesti laaditun taulukon muodossa. Havaitusta lämpötilasta T riippuen noudetaan siihen kuuluva kompensaatiosuure ΔΡ. Lämpötila T voidaan joko mitata suoraan moottorissa tai, kuten edellä kuvatussa esimerkissä, mittaamalla pumppuaggregaatin tulovirta I ja muodostamalla integraali virran I neliön kautta ajan mukaan. Kompensaatiosuureen ΔΡ väli-20 tyksellä kompensaatio voidaan tehdä joko jatkuvasti tai silloin, kun sähkömoottori on saavuttanut toimintalämpötilansa.

• · : ·' Kompensaatiosuure ΔΡ voidaan syöttää säätimeen 2 myös toisessa kohdassa, esi-merkiksi ennen vertailulaitteen 3 yhtä sisääntuloa.

► · # » · * ....: Kuviossa 5 on nähtävissä toista sovellusesimerkkiä kuvaava lohkokaavio. Mainitus-

• I

,···. 25 sa esimerkissä muistiin 11 on tallennettu empiirisesti laaditut, pumppumoottorin ‘! i syöttötehoon P kuuluvat arvot ja kompensaatiosuureista kuhunkin paineen ohjear voon Hson kuuluvat paineen muutokset ΔΗ. Muistista 11 noudetaan sitten kyseessä olevaa paineen ohjearvoa Hson ja kutakin tehon laskentaelementin 8 kautta saatua ’··.* tehon tosiarvoa Pist varten näihin kuuluva kompensaatioarvo ΔΗ, joka syötetään ’...: 30 siirtoelementin 12 kautta ennalta määritetyn siirtofunktion välityksellä ajasta riippu- vana kompensaatiosuureena AH(t) tässä tapauksessa ennen muistia 9 sijaitsevaan .···, yhteenlaskuelementtiin 4, joka lisää ajasta riippuvan kompensaatiosuureen AH(t) •' kulloiseenkin paineen ohjearvoon Hson ja noutaa tällä tavalla korjatusta paineen oh- ' jearvosta ja taajuuden ohjaussignaalista f riippuen näihin kuuluvan tehon ohjearvon "·": 35 Pson- Kompensaatiosuure ΔΗ on tässä tapauksessa paineen lasku, joka voidaan mita ta silloin, kun pumppuaggregaatissa 7 olevan, pumppua käyttävän moottorin roottori 3 112273 ja staattorikäämitykset ovat saavuttaneet toimintalämpötilansa. Mainittu paineen lasku on riippuvainen tehosta, jolla pumppua käytetään. Tämän vuoksi kutakin mitattua tehoa varten ilmoitetaan empiirisenä ΔΗ-Ρ -taulukkona siihen kuuluva paineen lasku. Kuten kuviosta 1 voidaan nähdä, paineen lasku on noin 60 hPa noin 20 5 minuutin jälkeen esiasetetun paineen Hsoh ollessa 840 hPa. Käyttämällä paineen ohjearvoa Hsoii ja tehon tosiarvoa Pist muistin 11 osoitteina saadaan kompensaatiosuu-reen ΔΗ arvoksi 60 hPa, joka lisätään paineen ohjearvoon Hsoh. Välikytketystä siir-toelementistä 12 johtuen kompensaatiosuuretta ΔΗ ei kuitenkaan heti lisätä täysimääräisenä, vaan lineaarisesti nousevasti, kunnes siirtoelementin 12 siirtofunktio on 10 moottorin toimintalämpötilan saavuttamiseksi vaadittavan ajan kuluessa saavuttanut täyden siirtokoijauskertoimen 1 siirtofunktion taitekohdassa. Siirtoelementin 12 siirtofunktion nousu taitekohtaan saakka on tässä valittu siten, että se vastaa kuviossa 1 kuvattua paineen nousua ΔΗ/Δί, tässä tapauksessa laskua siihen saakka, kunnes moottorin toimintalämpötila on saavutettu.

15 Muuten kuvion 5 mukainen menetelmä vastaa kuviossa 4 kuvattua menetelmää.

Vaikka sekä kuvion 4 että kuvion 5 mukaisessa sovellusesimerkissä tehoa säädellään käyttämällä hyväksi muistissa 9 olevaa P-f -taulukkoa, on myös mahdollista säätää tehoa sellaisen P-n -taulukon mukaisesti, jossa n on moottorin tai vastaavasti pumppuaggregaatin 7 kierrosluku.

•. ·. 20 P-n -taulukon mukaisesti tapahtuva säätö on tarkempi kuin P-f -taulukon perusteella tehtävä säätö, kuten voidaan nähdä seuraavista yhtälöistä (4), (5) ja (6), joissa in-deksit ”1” ja ”2” kuvaavat erilaisia toimintapisteitä. Yhtälö (4) kuvaa siten kahden läpivirtauksen Qi ja Q2 välistä suhdetta, yhtälö (5) kahden paineen Hi ja H2 välistä suhdetta ja yhtälö (6) kahden tehon Pi ja P2 välistä suhdetta kummassakin toiminta-‘ * · ·' 25 pisteessä vallitsevista kahdesta kierrosluvusta ni ja n2 tai vastaavasti kahdesta käyt-:; tötaajuudesta f i ja f2 riippuen.

;·*·. (4) Q l = Hi. ~ fi .··. Q2 n2 f2 (5) H,. = n^ = fi2 . 30 H2 n2 f2 • I » '····; (6) -Ei. = Hl3 = f,.’ P2 n2 f2

Voidaan nähdä, että taajuutta f voidaan käyttää läpivirtauksen, paineen tai syöttöte- 9 112273 hon mittana ainoastaan likimääräisesti. Yhtälöstä (3) ilmenee, että likiarvo koskee ainoastaan tapausta, jossa jättö on kulloinkin yhtä suuri kummassakin toimintapisteessä. Mikäli sitten käytetään säätöä, jossa moottorin kierrosluku n mitataan tai jossa käytetään kierrosluvun likiarvoa moottorin taajuuden ohjaussuureen f sijasta, on 5 paineen tai läpivirtauksen tarkempi säätö mahdollista, koska lämpötilan muutosten vaikutusten johdosta ohjaustaajuus f ei täysin vastaa pumppuaggregaatin syöttömää-rää (painetta tai läpivirtausta). Koska sähkömoottorin jättö s muuttuu moottorin vääntömomentin ja lämpötilan mukaan (katso yhtälö (2)), voidaan kierrosluvun riittävästi tarkempi likiarvo na määrittää silloin, kun taajuuden ohjaussuure f on tunnet-10 tu.

Kuviossa 6 on nähtävissä esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän edelleen toinen sovellusesimerkki lohkokaavion muodossa siten, että muistiin 9 on tallennettu yhteen kuuluvia, kullekin paineen ohjearvolle Hsoj] määritettyjä tehon P ja kierros-luvun n empiirisesti laadittuja arvoja. Kierrosluku voidaan mitata kierroslukutunnis-15 timen avulla välittömästi pumppuaggregaatin 7 akselista tai staattorissa olevan magneettikentän tunnistimen välityksellä. Kuviossa 6 kuvatussa esimerkissä likiarvo määritetään kuitenkin epäsuorasti käyttämällä kierrosluvun laskentaelementtiä 14 ja seuraavaa yhtälöä: (7) na= 60 · (1 - s,) · f 20 p J Tässä yhtälössä p on napaluku ja sa on moottorin jätön likiarvo. Jätön likiarvon sa laskemiseksi moottorin tulopuolelta mitataan jännite U ja virta I ja johdetaan ne yh-dessä taajuuden ohjaussuureen f kanssa kierrosluvun laskentaelementtiin 14. Kierrosluvun laskentaelementti 14 laskee näistä suureista kierrosluvun likiarvon na sen 25 jälkeen, kun staattorin vastuksen Rr lämpötilasta riippuva kompensaatiosuure AR = Rs2o'Ot'Av on määritetty yhtälön (1) mukaisesti, josta lasketaan yhdessä rauta-ja kuparihäviöiden kanssa jätön likiarvo sa yhtälön (2) mukaisesti. Kierrosluvun liki-: "; arvon na avulla noudetaan sitten puolestaan empiirisesti laaditusta, muistiin 9 tallen- ·”; netusta P-n -taulukosta kulloiseenkin paineen ohjearvoon Hsou kuuluva tehon oh- ./ 30 jearvoPsoll.

: Muuten menetelmä on puolestaan samanlainen kuin edellä kuvatuissa sovellusesi- . merkeissä.

Kuviossa 7 kuvattu lohkokaavio kuvaa kuvion 6 menetelmän muunnosta, jossa pumppuaggregaatin kierrosluku n mitataan suoraan ja johdetaan muistiin 9. Tässä 10 112273 tapauksessa moottorin lämpötilan laskeminen tai mittaaminen jää pois, ja syöttö-määrän säätö on tarkempaa.

Jos pumppuaggregaatissa 7 olevan pumpun käyttämiseksi käytetään asynkronimoot-torin sijasta synkronimoottoria, voidaan lämpötilan kompensointi jättää pois, koska 5 synkronimoottorin kohdalla ei esiinny jättöä. Tällöin voidaan vastaavasti kierrosluvun laskentaelementti 14 jättää pois ja taajuuden ohjaussuure f voidaan johtaa välittömästi muistiin 9.

Kaikissa sovellusesimerkeissä viitataan moottorin tai vastaavasti pumppuaggregaa-tin 7 sisääntulokohdassa säätösuureena aktiiviseen tehoon. Koska vääntömomentti 10 on M = P/n, voidaan aktiivisen tehon P sijasta käyttää myös vääntömomenttia M. Kummassakin tapauksessa säätö ja kompensointi ovat samanlaisia.

Claims (5)

1. Menetelmä sellaisen pumpun syöttömäärän (H; Q) säätämiseksi, jota käytetään vaihtovirran avulla vaihdettavalla taajuudella, etenkin vaihtomuuntimen kautta käytettävällä sähkömoottorilla siten, että syöttömäärän tosiarvona mitataan moottorin 5 syöttöteho (P) ja sitä säädetään vertaamalla sitä ohjearvoon (PsoiiX tunnettu siitä, että moottorissa vallitsevan lämpötilan (T) muuttuessa huomioidaan vastaava kom-pensaatiosuure (ΔΡ; ΔΗ; AR) tehtäessä säätö syöttötehon (P) korjaamiseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kompensaati-osuure (ΔΡ) noudetaan moottorin yhteen kuuluvia syöttötehon muutos- ja lämpötila- 10 arvoja sisältävästä tallennetusta taulukosta moottorin lämpötilasta riippuen (kuvio 4).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että empiirisesti laaditaan ja tallennetaan taulukko, joka sisältää pumpun paineen muutoksen (ΔΗ) moottorin eri syöttötehojen (P) kohdalla sinä ajankohtana, jolloin moottori saavuttaa 15 toimintalämpötilansa, ja että taulukosta noudetaan syöttötehon (P) tosiarvosta (Pjsl) riippuen paineen muutos säädön aikaiseksi kompensaatiosuureeksi (kuvio 5).

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kompensaati-osuureesta (AR) ja taajuuden ohjaussuureesta (f) lasketaan likimääräinen kierrosluvun tosiarvo (na), jota käytetään yhdessä paineen ohjearvon (Hson) kanssa yhteen '. ·. 20 kuuluvan syöttötehon ohjearvon (Pson) noutamiseksi tallennetusta, empiirisesti laadi-,·. tusta taulukosta, joka sisältää moottorin syöttötehon (P) ja kierrosluvun (n) yhteen kuuluvat arvot (kuvio 6).

'·''· 5. Menetelmä sellaisen pumpun syöttömäärän (H; Q) säätämiseksi, jota käytetään vaihtovirralla muutettavalla taajuudella, erityisesti vaihtomuuntimen kautta käytet-25 tävän sähkömoottorin avulla siten, että syöttömäärän tosiarvoa varten mitataan moottorin syöttöteho (P) ja sitä säädetään ohjearvoon (Pson) vertaamalla, tunnettu . ··. siitä, että moottorin syöttötehon (P) ja kierrosluvun (n) yhteen kuuluvat arvot laadi- .·- taan empiirisesti esiasetetun paineen ohjearvon (Hson) kohdalla ja tallennetaan tau lukoksi, ja että käytön aikana taulukosta noudetaan yksi moottorin mitattuun tai li-: ‘ · · 30 kimääräisesti laskettuun kierroslukuun (n; na) kuuluva syöttötehon (P) arvo ohjear- :. t. ·' voksi (Psoii) syöttötehon säätämistä varten. »»•tl i2 112273