一种可控变工况工业泵组的制作方法

专利名称：一种可控变工况工业泵组的制作方法一种可控工况工业泵组，它适用于在石油、化工、市政生活等设施中做各种输送泵，特别适合于需要调节其输送流量的场合。在现在的石油开采、石油提炼及加工、城市供水、供气和供暖中，以及现在的化工企业中，都有大量的工业泵组用于输送各种流体原料或成品。为了控制各种化学物理反应的正常进行，需要经常调节各种输入和输出物质的流量。而目前使用的工业泵组，多是采用不可调排量泵(如定排量泵、不可调螺距涡轮泵等)与交流电动机的组合，使用工频交流电机直接供电。这种结构形式的工业泵组结构简单，成本低。但是，由于交流电动机由普通工频交流供电，电源频率是恒定的，交流电动机的转速基本恒定而且不可调节。在恒定转速下，只有在系统中以打回流或节流的形式才能调节流量。在这种方式下，系统效率很低，浪费大量的能源，不适于在变工况条件下运行。为了调节流量，也可以采用可调排量泵。但可调排量泵结构很复杂，成本高，调节困难，特别是流量一般都不大。在一般工业部门的大流量场合很少使用。为了调节流量，也可以采用不可调排量泵与直流电机结合，使用直流电机的调速性能对泵组输出流量进行控制，以适应变工况的要求。量因直流电机成本比交流电机高许多，且更主要的是直流电机由于换向电刷的作用不能适应石油、化工环境的防爆安全要求。因此也很少使用。本发明的目的是发明一种适于变工况环境中使用的可控流量工业泵组，它可以控制输出流量，并在整个工作范围内都有较高的效率。本发明如附图1所示，它有不可调排量工业泵(1)，交流电动机(2)，其特征在于在交流电动机(2)输入端接有变频供电器(3)，并有运行参数测量单元(4)，变频控制器(5)。本发明在已有的普通不可调排量工业泵(1)和普通交流电动机(2)的基础上，在电机(2)的输入端加接了一个变频供电器(3)，通过调整变频供电器的输出电流频率，可以改变交流电机的转速，从而改变本发明的输出流量，达到可控变工况的目的。本发明还在泵组输出端装有运行参数测量单元(4)，通过该测量单元的敏感元件测量输出流体的参数(如流体流量，压力等)。把测量信号反回到变频控制器(5)中。在变频控制器中，测量数据与控制设定数据进行比较，根据比较结果对变频供电器(3)的输出频率进行调整，从而达到闭环控制的目的。本发明使用普通的不可调排量工业泵和普通交流电机，通过在电机输入端加接一台变频供电器(3)对交流电机的输入频率加以调节，可以控制、改变交流电机的转速，从而调节了泵组的输出流量，达到了调节流量、适于变工况工作的目的。由于本发明没有采用打回流或是节流的方法调节流量，没有这部分能量损失，在整个工作范围内都有较高的效率。本发明不需使用可调排量泵或使用直流电机，成本较低，安全可靠，对使用环境限制较少。本发明还使用了运行参数测量单元(4)和变频控制器(5)，通过测量泵输出端的被控参数进行闭环控制，一方面提高了控制精度，另一方面也能消除外界环境变化对被控制参数的影响(如进出口压力、温度等对流量的影响)。本发明可以在原有工业泵组的基础上进行改造，只要加装变频供电器(3)，运行参数测量单元(4)以及变频控制器(5)即可，更新改造容易，改造成本低廉。现在变频供电器已形成现成产品，可以在本发明中直接应用。变频供电一般是使用可控硅把普通工频电网交流电整流为直流，然后再用可关断可控硅进行调制，形成可变周期的调宽方波，实现直流-交流逆变，从直流到交流的转换也可以用大功率达林顿管的结构，还可以如申请号为CN89104235专利申请中的形式。本发明中的运行参数测量单元(4)和变频控制器(5)可以是使用普通的自动化仪表和硬件逻辑与模拟电路组成。变频控制器输出可变周期的调宽方波或经微分后的可变周期脉冲直接驱动变频供电器中的VMOS管、达林顿管或可关断可控硅。变周期方波产生的简单的办法是使用一个多谐振荡器，直接调节它的积分端负压，就能调节振荡周期。变周期方波也可以用CTC专门定时芯片产生。本发明中的运行参数测量单元(4)和变频控制器(5)也可以使用机电一体化的方法，其结构形式如附图2所示。它由测量敏感元件(6)、标准工业控制介面(7)、插于标准工业控制介面(7)中的与测量敏感元件(6)相接的测量适配模块(8)、控制变频供电器(3)的控制适配模块(9)以及通过标准串行通讯接口与之相连的且可与其它测控部分或整个大系统公用的中央控制计算机(10)组成。在这种结构中，中央控制计算机为主控设备，它通过软件对泵组的启停、工况进行统一控制。由于测量部分成为标准化的，可以很方便地加入不同的测量单元，如只须加入电机转速传感元件、电机温度敏感元件、电机输入电流敏感元件以及功率因素敏感元件，并将它以相应的适配模块插入标准工业控制介面(7)的插槽中，就完成了相应的硬件扩充，中央控制计算机通过不同的地址选通，就可以取到各自的测量值，通过软件的方法比较计算机所得测量值，然后通过标准工定控制介面(7)选通控制适配模块(9)，改变控制适配模块(9)的定时参数，完成变频调节。权利要求1.一种可控变工况工业泵组，它有不可调排量工业泵(1)、交流电动机(2)，其特征在于在交流电动机(2)输入端接有变频供电器(3)，并有运行参数测量单元(4)，变频控制器(5)。2.如权利要求1所述的可控变工况工业泵组，其特征在于运行参数测量单元(4)和变频控制器(5)由测量敏感元件(6)、标准工业控制介面(7)、插于标准工业控制介面(7)中的与测量敏感元件(6)相接的测量适配模块(8)、控制变频供电器(3)的控制适配模块(9)以及通过标准串行通讯接口与之相连的且可与其它测控部分或整个大系统公用的中央控制计算机(10)组成。全文摘要一种可控变工况工业泵组，它适用于在石油、化工、市政生活等设施中做各种输送泵用，本发明由不可变排量泵、普通交流电机组成的泵组加上变频供电器对电机供电，通过调节变频供电器输出频率来调节电动机转速，从而可以控制泵组的输出流量，达到可控变工况的目的。在泵组输出端接有运行参数测量单元用于测量泵组的输出参数，并通过变频控制器根据输出参数进行闭环控制，提高控制精度，消除外界环境变化对被控参数的影响。文档编号F04D27/02GK1055586SQ9010172公开日1991年10月23日 申请日期1990年4月2日 优先权日1990年4月2日发明者石行, 尤装 申请人:北京市西城新开通用试验厂