專利名稱：對泵進(jìn)行能源優(yōu)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在運(yùn)行中對液壓設(shè)備中的多個(gè)轉(zhuǎn)速可控的離心泵進(jìn)行能源優(yōu)化的方法。
背景技術(shù)：
特別是在大型建筑物或更復(fù)雜的建筑結(jié)構(gòu)的供熱設(shè)備中，安裝有許多泵，即具有驅(qū)動電機(jī)的離心泵，以向各個(gè)設(shè)備組件可靠地提供流體或供熱?，F(xiàn)代的這種類型的泵是轉(zhuǎn)速可控的，也就是說，這種泵具有變頻器或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器以及相應(yīng)的控制和調(diào)節(jié)電子裝置，通過這些裝置，泵可以有效地滿足廣泛的液壓需求。當(dāng)在一個(gè)設(shè)備中有許多這樣的泵一起運(yùn)行時(shí)，通過這些泵的并聯(lián)、串聯(lián)或兩者相組合，產(chǎn)生復(fù)雜的液壓網(wǎng)絡(luò)，這使得常常難以識別，哪一個(gè)泵實(shí)現(xiàn)哪一種功能。當(dāng)然更加困難的是如何運(yùn)行這些泵，使這些泵在總體上也僅近似能源優(yōu)化地運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
在此背景下，本發(fā)明的目的在于提出一種對這種液壓設(shè)備的泵進(jìn)行能源優(yōu)化的方法，該方法不會降低設(shè)備的工作效率，其中特別是包括對所有設(shè)備組件的供應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，該目的通過由權(quán)利要求I給出的方法得以實(shí)現(xiàn)。此外，為了提供根據(jù)本發(fā)明方法所需要的且合適的硬件，本發(fā)明還提出了一種如權(quán)利要求14所述用以執(zhí)行該方法的泵，以及一種如權(quán)利要求19所述的控制和調(diào)節(jié)單元。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式由從屬權(quán)利要求、下面的說明以及附圖給出。根據(jù)本發(fā)明的用于在運(yùn)行中對液壓設(shè)備(如供熱設(shè)備、地下水沉降設(shè)備、灌溉設(shè)備、污水設(shè)備等)中的多個(gè)轉(zhuǎn)速可控的離心泵進(jìn)行能源優(yōu)化的方法的基礎(chǔ)在于，首先一次性確定將哪些泵作為先導(dǎo)泵(Pilotpumpen)直接配備給用戶，哪些泵設(shè)置在先導(dǎo)泵的后面，然后利用變化的轉(zhuǎn)速來控制設(shè)置在后面的泵，以實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化。因此，本發(fā)明方法的基本思想是，首先一次性地確定，設(shè)備的哪些泵是先導(dǎo)泵。先導(dǎo)泵是指直接配備給用戶(Verbraucher)的泵，即其輸入或輸出通常直接配備給用戶的泵。在多數(shù)情況下，這樣的泵通常設(shè)置在用戶的前面，但是也可以將其設(shè)置在用戶的后面，即先導(dǎo)泵在吸入側(cè)連接到用戶。也就是說，先導(dǎo)泵是指所有在吸入側(cè)或在壓力側(cè)直接連接到用戶的泵。先導(dǎo)泵是主要用以供應(yīng)用戶的泵，并因此只能間接地用于能源優(yōu)化。為此，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置連接于先導(dǎo)泵后面的泵，并通過變化的轉(zhuǎn)速對其進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化。即，改變這些設(shè)置在后面的泵的轉(zhuǎn)速，直至實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化。為了如下所述地對先導(dǎo)泵也實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化，在此改變通常作為受控的泵的先導(dǎo)泵的運(yùn)行點(diǎn)。在本發(fā)明的意義下，能源優(yōu)化不一定必須是最好狀態(tài)，而是也可以是設(shè)備能源效率相對于實(shí)際狀態(tài)的改善。在本發(fā)明的意義下，對于直接供應(yīng)用戶的先導(dǎo)泵來說，設(shè)置在先導(dǎo)泵后面的泵是指液壓前置連接先導(dǎo)泵的泵。對于從用戶向外輸送的先導(dǎo)泵、也就是在吸入側(cè)與用戶相連、接的先導(dǎo)泵來說，設(shè)置在后面的泵是指液壓后置連接先導(dǎo)泵的泵。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案，形成一個(gè)或多個(gè)能源優(yōu)化回路，每個(gè)回路分別由一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵和一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在后面的泵組成，設(shè)置在后面的泵供應(yīng)先導(dǎo)泵或由先導(dǎo)泵供應(yīng)，其中，每個(gè)設(shè)置在后面的泵分別僅屬于一個(gè)能源優(yōu)化回路，由此對一個(gè)或多個(gè)能源優(yōu)化回路進(jìn)行能源優(yōu)化。因此在這里的基本思想是，首先一次性地將可能復(fù)雜的液壓設(shè)備劃分為能源優(yōu)化回路，這樣選擇能源優(yōu)化回路使它們本身構(gòu)成簡化的設(shè)備部分，對這些設(shè)備部分可以不用很大開銷地進(jìn)行能源優(yōu)化。在此，能源優(yōu)化回路總是由一個(gè) 或多個(gè)先導(dǎo)泵和一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在后面的泵組成，這些設(shè)置在后面的泵供應(yīng)先導(dǎo)泵或由先導(dǎo)泵供應(yīng)。設(shè)置在后面的泵不必直接地，而是也可以間接地供應(yīng)先導(dǎo)泵或由先導(dǎo)泵供應(yīng)，這取決于它們在后面液壓設(shè)置得有多遠(yuǎn)。在此這樣選擇能源優(yōu)化回路使每個(gè)設(shè)置在后面的泵分別只對應(yīng)一個(gè)能源優(yōu)化回路。而一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵則還可以對應(yīng)多個(gè)能源優(yōu)化回路。在這里的基本思想是，構(gòu)成能源優(yōu)化回路，其中，在尾部或開頭設(shè)置至少一個(gè)先導(dǎo)泵，在此，直接位于用戶之前或之后的先導(dǎo)泵，負(fù)責(zé)用戶的液壓供應(yīng)，特別是提供所需要的揚(yáng)程，而對于前置連接或液壓后置連接的泵則可以在對其的控制中進(jìn)行改變，直至能源優(yōu)化回路的總能量消耗達(dá)到最小或至少降低。當(dāng)所有這樣構(gòu)成的能源優(yōu)化回路都被能源優(yōu)化時(shí)，則整個(gè)液壓設(shè)備關(guān)于設(shè)置在其中的離心泵的運(yùn)行也就實(shí)現(xiàn)了能源優(yōu)化。在此，對能源優(yōu)化回路依次實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化，在此，這些回路以什么樣的順序被優(yōu)化并不重要。在此有利地是使優(yōu)化過程在泵運(yùn)行期間連續(xù)進(jìn)行，由此就是在設(shè)備中發(fā)生液壓變化時(shí)，也能夠根據(jù)泵的改變了的運(yùn)行點(diǎn)重新進(jìn)行能源優(yōu)化。優(yōu)選一個(gè)能源優(yōu)化回路典型地具有一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵以及一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在后面的泵，其中，設(shè)置在后面的泵直接供應(yīng)至少一個(gè)先導(dǎo)泵，或者由至少一個(gè)先導(dǎo)泵直接供應(yīng)。在根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，在一個(gè)能源優(yōu)化回路中包括所有的先導(dǎo)泵，一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在后面的泵供應(yīng)先導(dǎo)泵，或者由先導(dǎo)泵供應(yīng)。為了對能源優(yōu)化回路進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)本發(fā)明，對每個(gè)泵確定參數(shù)e，該參數(shù)e由泵的吸收功率的變化量和發(fā)出的液壓功率的變化量的商來確定。然后在必要時(shí)，即有多個(gè)先導(dǎo)泵時(shí)，將先導(dǎo)泵的參數(shù)e相加，并通過對前置連接或后置連接先導(dǎo)泵的泵的控制的變化來使其與前置連接或后置連接的泵的參數(shù)e相一致，在此將并聯(lián)的前置連接的或后置連接的泵看作是一個(gè)泵。在此的基本思想是確定功率消耗的變化量(通常是泵的電功率消耗的變化量)與液壓能耗的變化量的比，并將先導(dǎo)泵的這個(gè)商值相加，然后改變對設(shè)置在后面的泵的控制，直至這些設(shè)置在后面的泵與該通過將先導(dǎo)泵的各個(gè)商相加得到的參數(shù)e —致，因?yàn)橛纱耸鼓茉磧?yōu)化回路吸收的功率最小或至少是很小。在此，每個(gè)設(shè)置在后面的泵的參數(shù)e都等于通過將相應(yīng)的先導(dǎo)泵的商相加得到的參數(shù)。在此，這種形式的能源優(yōu)化是這樣實(shí)現(xiàn)的確定一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵在時(shí)刻t=0時(shí)的參數(shù)e,接著以該參數(shù)e為基礎(chǔ)如上所述地對設(shè)置在后面的泵進(jìn)行能源優(yōu)化。需要指出的是，當(dāng)以時(shí)刻t=0時(shí)的參數(shù)e為基礎(chǔ)對設(shè)置在后面的泵進(jìn)行能源優(yōu)化時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵的參數(shù)e本身會發(fā)生變化，從而當(dāng)在時(shí)刻t=l該能源優(yōu)化回路的優(yōu)化過程結(jié)束時(shí)，會給出與時(shí)刻t=0時(shí)的參數(shù)e不同的在時(shí)刻t=l時(shí)的參數(shù)e。然后可以重新執(zhí)行優(yōu)化過程，其中，確定一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵在時(shí)刻t=l時(shí)的參數(shù)e，并相應(yīng)地控制設(shè)置在后面的泵。該過程執(zhí)行得越頻繁，結(jié)果就越好，在此，在沒有發(fā)生變化的設(shè)備中將很快調(diào)整到幾乎最佳的值。為了能夠盡可能快地達(dá)到所希望的優(yōu)化結(jié)果，特別有利的是，不在轉(zhuǎn)速階段(Drehzahlschritt)中對先導(dǎo)泵的和與待優(yōu)化的泵的和之間的E-值的差進(jìn)行平衡，而是僅平衡其中的一部分，優(yōu)選為20%-50%。為此，已經(jīng)考慮到先導(dǎo)泵的E-值的變化。這個(gè)百分比是根據(jù)設(shè)備具體地進(jìn)行調(diào)節(jié)的并與用戶的動態(tài)特性相關(guān)。因此有利的是對能源優(yōu)化回路依次并持續(xù)地以上述方式進(jìn)行能源優(yōu)化，以便能夠即使在變化的運(yùn)行狀態(tài)下也能夠節(jié)省資源地運(yùn)行設(shè)備。如果泵在能源優(yōu)化回路內(nèi)并聯(lián)連接，則可以將這些泵看做是一個(gè)共同的泵，即具有共有的參數(shù)e，在此，對于這些并聯(lián)的泵優(yōu)選使用較后要描述的其他優(yōu)化方法。優(yōu)選弓I入驅(qū)動電機(jī)的電功耗P作為吸收功率，在轉(zhuǎn)速控制的泵中，該電功率P均勻而幾乎沒有開銷地產(chǎn)生于泵一側(cè)。由于只能成本較高地確定泵的液壓輸出功率，因此根據(jù)本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案，·將泵的揚(yáng)程h或泵的輸送量q作為對發(fā)出的液壓功率的度量。因此，如以后所要說明的，根據(jù)液壓任務(wù)引入揚(yáng)程h或輸送量q來構(gòu)成參數(shù)e。優(yōu)選這些參數(shù)由泵自身提供，因?yàn)樵谕ǔ＞哂锌刂坪驼{(diào)節(jié)電子裝置的轉(zhuǎn)速控制的泵中，可以在不需要較大開銷的情況下提供相應(yīng)的信號。在此，優(yōu)選并行地不僅提供描述吸收的電功率P的變化量與揚(yáng)程h的變化量的商的信號，而且還提供描述吸收功率P的變化量與輸送量q的變化量的商的電信號。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，這兩個(gè)信號可以根據(jù)對優(yōu)化回路的選擇來使用。對參數(shù)本身通常不需要在泵一側(cè)額外地確定，因?yàn)槔缭诂F(xiàn)代變頻控制的泵中，對于整個(gè)運(yùn)行點(diǎn)的綜合特性曲線來說，泵的電氣特性和液壓特性是已知的并且存儲在電子存儲器中。也就是說，這些參數(shù)通?？偸强梢酝ㄟ^將所存儲的值相關(guān)聯(lián)而計(jì)算得到。代替使用泵的液壓輸出功率的變化量，還可以引入與其直接相關(guān)的參數(shù)，例如在供熱設(shè)備中使用熱量的變化量Q(其為輸送量q和溫差A(yù)t的函數(shù)(Q=q*At))或其他與此相關(guān)的參數(shù)的變化量。為了將如上所述的并聯(lián)的泵在根據(jù)本發(fā)明的方法中在能源優(yōu)化回路中看作是一個(gè)共同的泵，在根據(jù)本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案中這樣實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化控制這些泵，使這些并聯(lián)的泵的參數(shù)eq —樣大,在此,參數(shù)eq由相應(yīng)泵的吸收功率P的變化量與輸送量q的變化量的商構(gòu)成。即，在并聯(lián)的泵中采用輸送量作為發(fā)出的液壓功率的特征參數(shù)，這是有意義的，因?yàn)椴⒙?lián)的泵設(shè)置用于實(shí)現(xiàn)一個(gè)單獨(dú)的泵所不能提供或至少不能經(jīng)濟(jì)地提供的輸送量。在將并聯(lián)的泵作為所謂的雙泵運(yùn)行的供熱設(shè)備中，可以不將這種雙泵設(shè)計(jì)為兩個(gè)泵并行運(yùn)行，而是僅設(shè)計(jì)為在另一個(gè)泵發(fā)生故障時(shí)作為替代泵。這樣，要指出的是，根據(jù)由該雙泵提供的相應(yīng)信號，在進(jìn)行能源優(yōu)化時(shí)不考慮停止的泵。在如上所述地對并聯(lián)的泵進(jìn)行了優(yōu)化之后，在根據(jù)本發(fā)明的方法中將這些泵看成是一個(gè)單獨(dú)的泵。由于在對非并聯(lián)的泵進(jìn)行能源優(yōu)化時(shí)，通常將揚(yáng)程h，即輸送壓力作為用于液壓功率的參數(shù)使用，因此在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在并聯(lián)的泵中這樣形成參數(shù)eh :首先確定每個(gè)并聯(lián)的泵的吸收功率P的變化量和揚(yáng)程h的變化量的商，而后將這些商相加。對于串聯(lián)的泵，如果這些泵是串聯(lián)的單個(gè)泵或并聯(lián)泵的泵組或二者都有，則為了進(jìn)行能源優(yōu)化，優(yōu)選引入?yún)?shù)eh，該參數(shù)由相應(yīng)的泵或泵組(如上所述)的吸收功率P的變化量和揚(yáng)程h的變化量的商構(gòu)成。這樣，該參數(shù)eh等同于相應(yīng)的先導(dǎo)泵的、必要時(shí)通過相加構(gòu)成的相應(yīng)參數(shù)eh，在此通過改變對設(shè)置在后面的泵的控制在兩側(cè)獲得相同的參數(shù)，并由此實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化。當(dāng)泵達(dá)到飽和狀態(tài)，即泵在其最大功率曲線上輸送時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的能源優(yōu)化方法達(dá)到其邊界。這樣，對這些泵不能繼續(xù)提高功率地進(jìn)行控制，在能源優(yōu)化方法中需要考慮的是，通過設(shè)置在后面的泵相應(yīng)地液壓支持臨近飽和邊界的先導(dǎo)泵，或者對于臨近飽和邊界的設(shè)置在后面的泵在實(shí)施能源優(yōu)化方法的過程中在一定程度上不允許使其再消耗更高的功率。根據(jù)本發(fā)明的能源優(yōu)化方法原則上以關(guān)于液壓設(shè)備的功能關(guān)系的知識為前提。但是在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)擴(kuò)展方案中，液壓設(shè)備的功能關(guān)系也可以通過對系統(tǒng)中的泵的適當(dāng)控制通過泵本身來確定。在此根據(jù)本發(fā)明，首先以第一轉(zhuǎn)速，然后以相對于該第一轉(zhuǎn)速變化了的轉(zhuǎn)速來控制該設(shè)備的泵中的至少一個(gè)泵，在此采集由此給出的液壓參數(shù)或用戶一側(cè)和/或泵一側(cè)的變化，并根據(jù)這些值對液壓裝置做出推斷。因此，以兩個(gè)泵為例，通過對其中一個(gè)泵進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制以及進(jìn)行壓力測量或流量測量可以很容易地確定泵是并聯(lián)的還是串聯(lián)的。根據(jù)這一原則，最終可以確定整個(gè)設(shè)備的液壓功能關(guān)系，以下還會根據(jù)一個(gè)實(shí)施例對此 進(jìn)行說明。根據(jù)本發(fā)明，這樣確定在一個(gè)設(shè)備中的多個(gè)轉(zhuǎn)速可控的泵的功能關(guān)系改變至少一個(gè)泵的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)由此得到的液壓反作用確定設(shè)備的至少一種功能關(guān)系。根據(jù)待確定的功能關(guān)系的范圍，可以利用改變的轉(zhuǎn)速控制一個(gè)或多個(gè)泵，以確定這種關(guān)系。因此，例如為了確定兩個(gè)泵是并聯(lián)還是串聯(lián)，通過以提高了的轉(zhuǎn)速控制其中一個(gè)泵，然后通過相對于原始狀態(tài)的壓力測量或流量測量確定，這兩個(gè)泵是以什么方式連接就足夠了。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案，該方法采用如下三個(gè)基本方法步驟a)在第一步驟中，優(yōu)選以恒定的轉(zhuǎn)速控制所有安裝在設(shè)備中的泵，并對每個(gè)泵或每個(gè)對應(yīng)于這些泵的用戶或當(dāng)一個(gè)泵對應(yīng)于多個(gè)用戶時(shí)的用戶組，采集液壓參數(shù)。在此，通常以恒定的平均轉(zhuǎn)速控制這些泵，并且以此轉(zhuǎn)速控制直到調(diào)整至幾乎固定的值。這些值或者是在泵一側(cè)采集的，或者是在用戶側(cè)采集的，在此可以選擇該值為壓力或體積流量(輸送量)，其中，這些值不必直接采集，而是也可以以公知的方式通過其他的參數(shù)(例如泵驅(qū)動器的電氣參數(shù))間接確定。b)然后，以改變了的轉(zhuǎn)速依次控制所述一個(gè)或多個(gè)泵中的每一個(gè)泵，并檢測在此分別獲得的液壓參數(shù)的變化量。也就是說，通常利用相對于步驟a更高的轉(zhuǎn)速控制各個(gè)單獨(dú)的泵，然后檢測液壓參數(shù)的變化量，該變化量或者在用戶一側(cè)給出，或者在泵一側(cè)給出，其中，在泵一側(cè)不僅可以檢測以變化的轉(zhuǎn)速控制的泵的液壓參數(shù)，還可以檢測其他泵的液壓參數(shù)。原則上，該變化的轉(zhuǎn)速相對于步驟a中的轉(zhuǎn)速是升高還是降低在此并不重要，但是通常優(yōu)選選擇相應(yīng)升高的轉(zhuǎn)速。需要指出的是，必須以相同的方式以相對于步驟a中的轉(zhuǎn)速升高的轉(zhuǎn)速，或者降低的轉(zhuǎn)速依次驅(qū)動所有的泵，以便能夠檢測在此產(chǎn)生的液壓參數(shù)的液壓變化量。c )然后，在第三步驟中，在檢測了液壓參數(shù)的變化量之后，根據(jù)所檢測的液壓參數(shù)變化量確定泵或泵組與用戶或用戶組的對應(yīng)關(guān)系。在優(yōu)選使用變頻控制的泵時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的方法可以在數(shù)字變頻電子裝置中實(shí)現(xiàn)，在此，應(yīng)通過無線傳輸或者例如通過網(wǎng)絡(luò)電纜構(gòu)成泵相互之間的數(shù)據(jù)連接，以按照該方法相應(yīng)地協(xié)調(diào)這些泵，并進(jìn)一步檢測泵或用戶的液壓參數(shù)。但是，該方法也可以在另外的控制裝置中實(shí)現(xiàn)，該控制裝置無線或有線地與泵以及必要時(shí)與用戶或它們的傳感器數(shù)據(jù)連接。根據(jù)本發(fā)明的方法具有很大的優(yōu)勢，它通常總是能夠利用供熱設(shè)備中現(xiàn)有的裝置來實(shí)現(xiàn)，也就是說，除了控制裝置和數(shù)據(jù)連接(Datenverbund)之外不需要在設(shè)備中采取附加的措施。但是在泵的合適的設(shè)計(jì)方案中，可以將控制裝置和數(shù)據(jù)連接以極低的額外費(fèi)用集成在一起。此外，數(shù)據(jù)連接對于后續(xù)采用的能源優(yōu)化方法沒有要求。對如此確定的液壓參數(shù)值和參數(shù)變化量的分析可以以簡單的方式進(jìn)行。在此，方法的不同根本在于，液壓參數(shù)或其變化量是在泵一側(cè)還是在用戶一側(cè)檢測的。如果參數(shù)是在用戶側(cè)檢測的，即在用戶或者當(dāng)有多個(gè)用戶對應(yīng)于一個(gè)泵時(shí)在用戶組檢測的參數(shù)，則根據(jù)本發(fā)明方法的一種擴(kuò)展方案，根據(jù)在利用變化的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制時(shí)在用戶側(cè)產(chǎn)生相同的液壓參數(shù)變化量的泵可以確定，這些泵屬于一個(gè)泵組。一個(gè)泵組由兩個(gè) 或多個(gè)直接并聯(lián)和/或串聯(lián)的泵組成。即，第一分配步驟在于，在在用戶側(cè)檢測參數(shù)時(shí)確定泵是作為單個(gè)泵還是以組的形式液壓連接在設(shè)備中。根據(jù)該方法的另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，如果在一個(gè)泵或多個(gè)泵依次發(fā)生轉(zhuǎn)速變化時(shí)只有一個(gè)用戶或一個(gè)用戶組相應(yīng)于該轉(zhuǎn)速變化受到上升或下降的影響，則該泵或所述多個(gè)泵直接配屬于相應(yīng)的受到影響的用戶或相應(yīng)的受到影響的用戶組，即，在傳導(dǎo)路徑中在上述泵/多個(gè)泵和用戶或用戶組之間不再有其他的泵。為了確定泵組內(nèi)部的功能關(guān)系，在根據(jù)本發(fā)明方法的一種擴(kuò)展方案中，以恒定的轉(zhuǎn)速控制泵組的所有泵，也就是例如根據(jù)方法步驟a，在此，對由各個(gè)泵產(chǎn)生的壓力差例如通過各個(gè)泵上的壓差傳感器進(jìn)行檢測。然后利用變化的、優(yōu)選為升高的壓力依次控制每個(gè)泵，并檢測由此產(chǎn)生的壓差變化量或另一個(gè)泵的轉(zhuǎn)速變化量，然后根據(jù)所檢測到的參數(shù)變化量確定泵組內(nèi)部的泵的對應(yīng)關(guān)系，如在泵并聯(lián)或串聯(lián)時(shí)根據(jù)液壓基本定律所得到的那樣。為了確定泵組內(nèi)部的功能關(guān)系，可以利用變化的、優(yōu)選為升高的轉(zhuǎn)速依次控制泵組的泵，并檢測通過各個(gè)泵的流量，或者依次控制每個(gè)泵，以產(chǎn)生升高的壓差，然后檢測該泵和另一個(gè)泵的設(shè)置的壓力水平，并借助可能產(chǎn)生的變化來確定在泵組內(nèi)部泵的對應(yīng)關(guān)系。在根據(jù)本發(fā)明方法的一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，將一個(gè)或多個(gè)泵按照所影響的用戶或用戶組的數(shù)量進(jìn)行分配，在此，這些泵在其轉(zhuǎn)速變化時(shí)相應(yīng)于轉(zhuǎn)速變化上升或下降地影響兩個(gè)或多個(gè)用戶或用戶組。由此可以確定，哪些泵對哪些用戶進(jìn)行加載，并由此確定泵相互之間的對應(yīng)關(guān)系。特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，在根據(jù)本發(fā)明的方法中不檢測液壓參數(shù)或參數(shù)變化量的絕對值，而是只檢測其方向，因?yàn)檫@樣一方面可以采用非常簡單且無需校正的傳感技術(shù)，另一方面分析只需要很少的計(jì)算能力以及很小的存儲空間要求。因此為了實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法，只要檢測相應(yīng)的檢測到的液壓參數(shù)在特定的泵發(fā)生轉(zhuǎn)速或壓力變化時(shí)是增大、變小或保持不變就足夠了。因此，如果可以將方向檢測分類為三組，即更大(+1)、更小(-1)和不變
(O),則僅通過簡化的方向檢測就可以足夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)此目的。如果根據(jù)本發(fā)明的方法要通過檢測泵的液壓參數(shù)，即例如壓力或體積流量來執(zhí)行，這對于設(shè)備來說通常是更加有利的，因?yàn)槟壳暗淖冾l控制加熱循環(huán)泵通常配備有壓差傳感器，則相宜的是首先利用該方法一次性確定液壓設(shè)備是否是液壓網(wǎng)絡(luò)，或者液壓設(shè)備是否是由兩個(gè)或多個(gè)相互獨(dú)立的設(shè)備部分組成。在相互獨(dú)立的設(shè)備部分的情況下，對一個(gè)泵的轉(zhuǎn)速變化或壓力升高的控制對其他部分沒有影響，因此通過這種方式利用該方法可以首先一次性地確定彼此液壓連接的設(shè)備組件。通過檢測泵的液壓參數(shù)(典型的為壓力或壓差或體積流量)來確定功能關(guān)系的方法在本質(zhì)上又互不相同。根據(jù)本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案，如果對所有的泵檢測體積流量并由此檢測體積流量變化量作為液壓變化量，則可以如下所述地確定泵的功能關(guān)系，其中，以下將關(guān)注在利用上升的轉(zhuǎn)速控制泵時(shí)的變化量。但是需要強(qiáng)調(diào)的是，如果以下降的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，也可以類似的方式引入這些變化量構(gòu)成一個(gè)矩陣，其中檢測至少一個(gè)液壓獨(dú)立的設(shè)備組件的液壓變化，優(yōu)選在此還檢測方向變化，即，以表示保持不變的值O、表示上升的值+1和表示下降的值-I構(gòu)成矩陣。在此逐行給出每個(gè)泵在利用變化的轉(zhuǎn)速控制時(shí)所獲得的關(guān)于該泵以及其他泵的液壓參數(shù)的變化。此外，每個(gè)泵對應(yīng)一列，在此在矩陣內(nèi)對行進(jìn)行排序，即根據(jù)其上升變化(+1)的數(shù)量從上向下升序排列，而列則根據(jù)其上升變化(+1)的數(shù)量從左向右升序排列。也就是說，在矩陣最上面的行中檢測在全部泵中產(chǎn)生最少上升變化的泵的變化，該泵所對應(yīng)的列連接在矩陣左上方相同的位置上。具有最多上升變化的泵位于最后的、即最下邊的行中，在此，該泵也對應(yīng)最后的列，即最右邊的列。需要說明的是，由于該矩陣關(guān)于其對角線強(qiáng)制性地鏡像對稱，因此該矩陣也可以恰好反轉(zhuǎn)設(shè)置。通過對角線分割矩陣，對角線從矩陣的一個(gè)軸線向另一個(gè)軸線延伸，并近乎切割或分解矩陣的其中典型地包含上升的參數(shù)變化、也就是I的區(qū)域。這些區(qū)域是指其中行和 列所對應(yīng)的泵相一致的區(qū)域。這樣，通過觀察在上述對角線下方每一列中或在上述對角線上方每一行中液壓參數(shù)上升變化的數(shù)量，可以確定哪些泵液壓并聯(lián)，哪些泵液壓串聯(lián)。如果在矩陣的對角線下方的列中或在對角線上方的行中液壓參數(shù)上升變化(+1)的數(shù)量相同，則相應(yīng)的泵為并聯(lián)的泵，即由相同的管道并以相同的壓力水平向外輸送的泵。根據(jù)本發(fā)明方法的一種擴(kuò)展方案，確定直接對應(yīng)于用戶或用戶組的泵，也就是在沒有連接在中間的其他泵的情況下供應(yīng)用戶或用戶組的泵。在此，這些泵是在矩陣的對角線下方的行中或在對角線上方的列中沒有液壓參數(shù)的上升變化的泵。對此，在必要時(shí)還可以包括矩陣的第一個(gè)泵，其對應(yīng)于第一行和第一列并位于對角線上。這可以通過對行或列排序得到。根據(jù)本發(fā)明方法的一種擴(kuò)展方案，通過矩陣分析來確定所觀察的泵中有多少泵是液壓前置連接的。為此，檢測在矩陣的對角線下方的列中或在對角線上方的行中液壓參數(shù)上升變化的數(shù)量。這個(gè)數(shù)量相應(yīng)于前置連接的泵的數(shù)量，在此，不涉及前置連接的泵的液壓連接。根據(jù)本發(fā)明方法的一種變形，其中以與上述相同的方式構(gòu)成矩陣，可以根據(jù)在位于分割矩陣并從一個(gè)矩陣軸線向另一個(gè)矩陣軸線延伸的對角線下方的每行或上方的每列中的液壓參數(shù)上升變化的數(shù)量來確定哪些泵液壓并聯(lián)，哪些泵液壓串聯(lián)。在此根據(jù)本發(fā)明方法的擴(kuò)展方案，可以引入在矩陣的對角線下方的行中或?qū)蔷€上方的列中液壓參數(shù)的上升變化的數(shù)量，以確定與相應(yīng)的泵液壓后置連接的泵的數(shù)量，由此可以使這些數(shù)量相對應(yīng)。當(dāng)對泵的液壓參數(shù)進(jìn)行分析時(shí)，可以通過檢測泵的體積流量，或者替代地檢測泵的壓力或壓差，來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。如果要通過壓力變化實(shí)現(xiàn)這種確定，則根據(jù)本發(fā)明，以與上述相同的方式構(gòu)成矩陣，其中，檢測至少一個(gè)液壓獨(dú)立的設(shè)備組件的液壓變化，其中，也逐行地對于每個(gè)泵給出在對其以改變的壓力進(jìn)行輸送控制時(shí)所得到的在該泵上以及其他泵上的液壓參數(shù)的變化，并且每個(gè)泵對應(yīng)一列。在此，對行相應(yīng)于其下降變化(-1)的數(shù)量從上向下升序排列，而列則相應(yīng)于其下降變化(-1)的數(shù)量從左向右升序排列，這樣，借助位于分割矩陣并從一個(gè)矩陣軸線向另一個(gè)矩陣軸線延伸的對角線下方的每列或上方的每行中液壓參數(shù)下降變化的數(shù)量就可以確定，哪些泵是液壓并聯(lián)的，哪些泵是液壓串聯(lián)的。在這里對角線也形成對矩陣的對稱劃分，并穿過始終表明上升變化的區(qū)域，這些區(qū)域在行和列中分別涉及同一個(gè)泵。與以上描述的相同，這些區(qū)域在隨后的分析中也不被考慮在內(nèi)。因此，在矩陣對角線下方的列中或在對角線上方的行中液壓參數(shù)下降變化的數(shù)量相同表示相應(yīng)的泵為并聯(lián)。在矩陣對角線下方的列中或在對角線上方的行中液壓參數(shù)下降變化的數(shù)量不同 表示相應(yīng)的泵為串聯(lián)。如果在矩陣對角線下方的行中或在對角線上方的列中沒有液壓參數(shù)的下降變化，則可以確定相應(yīng)的泵直接對應(yīng)用戶或用戶組。根據(jù)本發(fā)明方法的一種擴(kuò)展方案，在矩陣對角線下方的列中或在對角線上方的行中液壓參數(shù)下降變化的數(shù)量表示與相應(yīng)的泵液壓前置連接的泵的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明方法的一種擴(kuò)展方案，替代地根據(jù)在位于分割矩陣并從一個(gè)矩陣軸線向另一個(gè)矩陣軸線延伸的對角線下方的每列或上方的每行中的液壓參數(shù)下降變化的數(shù)量確定，哪些泵是液壓并聯(lián)的以及哪些泵是液壓串聯(lián)的。在此，在矩陣對角線下方的列中或在對角線上方的行中具有相同數(shù)量的液壓參數(shù)下降變化的泵為液壓并聯(lián)的，而具有不同數(shù)量的液壓參數(shù)下降變化的泵為液壓串聯(lián)的。根據(jù)本發(fā)明方法的一種擴(kuò)展方案，在矩陣的對角線下方的行中或在對角線上方的列中的液壓參數(shù)下降變化的數(shù)量給出與相應(yīng)的泵液壓后置連接的泵的數(shù)量。因此很明顯，當(dāng)在每個(gè)泵上檢測液壓參數(shù)變化時(shí)，上述矩陣可以唯一地確定泵的功能關(guān)系。當(dāng)對于用戶或用戶組檢測液壓變化時(shí)，可能在必要時(shí)需要如前所述地借助于泵的液壓參數(shù)的變化附加地區(qū)分泵組是并聯(lián)的還是串聯(lián)的。根據(jù)本發(fā)明的能源優(yōu)化方法以及上述用于確定泵的功能關(guān)系的方法可以通過電子控制和調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)，該裝置通常構(gòu)造為數(shù)字控制和調(diào)節(jié)單元并具有至泵的數(shù)據(jù)連接。這種數(shù)據(jù)連接例如可以通過無線電的方式無線地實(shí)現(xiàn)，也可以以在泵和控制和調(diào)節(jié)單元之間的網(wǎng)絡(luò)連接的方式有線地實(shí)現(xiàn)?？刂坪驼{(diào)節(jié)單元還可以構(gòu)成泵的部件。特別有利地是，可以常規(guī)地設(shè)置與泵數(shù)據(jù)連接的控制和調(diào)節(jié)單元，由此實(shí)際上對于根據(jù)本發(fā)明方法的應(yīng)用可以采用任意的泵，當(dāng)對這些泵進(jìn)行修改，即，使這些泵具有至少一個(gè)連接控制和調(diào)節(jié)單元的數(shù)據(jù)連接時(shí)。但是尤其有利的是將泵本身設(shè)計(jì)為能夠提供該調(diào)節(jié)方法所需的參數(shù)，特別是參數(shù)eh，即吸收功率P的變化量與揚(yáng)程h的變化量的商，以及參數(shù)e,，即泵的吸收功率P的變化量與輸送量q的變化量的商。這些值在轉(zhuǎn)速可控的泵中通?？梢栽诳刂齐娮友b置得至IJ，因此只有在例外的情況下才在外部控制和調(diào)節(jié)單元中另外確定這些值。此外，當(dāng)并且只要相應(yīng)的泵達(dá)到其功率飽和，泵的控制電子裝置就應(yīng)該產(chǎn)生信號S。需要指出的是，在數(shù)字信號處理中，總是存在一個(gè)信號當(dāng)其值從O轉(zhuǎn)換到I或相反時(shí)，表示飽和。
根據(jù)本發(fā)明的一種擴(kuò)展方案，可以適當(dāng)?shù)卦诒靡粋?cè)設(shè)置例如用于并聯(lián)泵的能源優(yōu)化的控制和調(diào)節(jié)單元的部件，而只將控制和調(diào)節(jié)單元的用于對能源優(yōu)化回路或整個(gè)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化的部件設(shè)置為外部裝置。


下面根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明及其優(yōu)化方法進(jìn)行詳細(xì)說明。圖中示出圖I不出了一種液壓設(shè)備的連接圖，圖2示出了在如圖I所示的設(shè)備中的能源優(yōu)化回路的設(shè)置，圖3不出了另一液壓設(shè)備的液壓連接圖， 圖4示出了在如圖3所示的設(shè)備中的能源優(yōu)化回路的情況，圖5示出了一種能源優(yōu)化連接圖，其中有4個(gè)泵相互連接，圖6示出了一種能源優(yōu)化連接圖，其中有5個(gè)泵相互連接。
具體實(shí)施例方式如圖I所示的液壓設(shè)備例如是供熱設(shè)備，其總共具有5個(gè)用戶或用戶組VI、V3、V6、V7和V10，以及14個(gè)轉(zhuǎn)速可控的離心泵pul-pul4。為了對該設(shè)備就泵的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)能耗優(yōu)化，首先構(gòu)成能源優(yōu)化回路。為此，首先一次性地確定哪些泵構(gòu)成先導(dǎo)泵，即確定那些直接對應(yīng)于用戶的泵。在如圖I所示的連接圖中，先導(dǎo)泵為pul、pu2、pu3、pu6、pu7和pulO。在此泵pul和pu2并聯(lián)并前置連接用戶VI，即直接對應(yīng)用戶VI。泵pu3、pu6、pu7和pulO相應(yīng)地前置連接用戶V3、V6、V7和V10。為了構(gòu)成能源優(yōu)化回路，現(xiàn)在將一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵和多個(gè)供應(yīng)這些先導(dǎo)泵的設(shè)置在后面的泵配置到一個(gè)能源優(yōu)化回路中。第一能源優(yōu)化回路EKl由兩個(gè)彼此并聯(lián)設(shè)置的先導(dǎo)泵pul和pu2以及供應(yīng)它們的前置連接的泵pul2組成。第二能源優(yōu)化回路EK2由先導(dǎo)泵pu3和向其供應(yīng)的前置連接的泵pull組成。第三能源優(yōu)化回路EK3由三個(gè)先導(dǎo)泵pul、pu2和pu3以及彼此串聯(lián)連接的前置連接的泵pu4、pu5組成。第四能源優(yōu)化回路EK4由兩個(gè)先導(dǎo)泵pu6和pu7以及與它們前置連接的泵pul3組成。此外還構(gòu)成第五能源優(yōu)化回路EK5，其由先導(dǎo)泵pul、pu2、pu3、pu6和pu7以及前置連接的泵pu8、pu9組成。其他也與這些先導(dǎo)泵前置連接的泵不屬于能源優(yōu)化回路EK5，因?yàn)橐呀?jīng)將它們分配給其他的能源優(yōu)化回路。最后，構(gòu)成第六能源優(yōu)化回路EK6，其由先導(dǎo)泵pulO和向其供應(yīng)的前置連接的泵pul4組成。現(xiàn)在對能源優(yōu)化回路EK1-EK6依次進(jìn)行能源優(yōu)化，由此使整個(gè)設(shè)備就泵的運(yùn)行得到能量優(yōu)化。在此，在每個(gè)能源優(yōu)化回路中首先關(guān)于先導(dǎo)泵確定參數(shù)eh，其中，在設(shè)備運(yùn)行期間通過這些泵確定吸收功率P的變化量與揚(yáng)程h的變化量的商。如果在一個(gè)能源優(yōu)化回路中存在兩個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵，如例如回路EK1、EK3、EK4和EK5，則將這些先導(dǎo)泵的參數(shù)eh相力口，并使之與每個(gè)前置連接泵的參數(shù)eh相等。在此通過以相應(yīng)的可變轉(zhuǎn)速控制前置連接的泵，直至這些e值相等，并由此使能源優(yōu)化回路被優(yōu)化。例如，在能源優(yōu)化回路EK4中將泵pu6和pu7的e值相加，然后變化地控制泵pul3,直至泵pul3的參數(shù)eh等于泵pu6和pu7的參數(shù)eh的和。在能源優(yōu)化回路3中，以類似的方式將泵pul、pu2和pu3的參數(shù)eh相加，并使之依次與泵pu4以及泵pu5的參數(shù)eh相等,其中，對泵pu5及pu4變化地控制,直至這些值相一致。例如，如果在能源優(yōu)化回路EK5中將兩個(gè)泵并聯(lián)，例如泵pu8和pu9的情況，則首先對這兩個(gè)并聯(lián)的泵彼此進(jìn)行能源優(yōu)化，其中，在每個(gè)泵運(yùn)行時(shí)確定參數(shù)e,，其等于吸收功率P的變化量比流量q的變化量。然后通過改變泵pu8和pu9的轉(zhuǎn)速對其實(shí)施控制，直至這兩個(gè)泵的參數(shù)e,相一致。對于在能源優(yōu)化回路EK5內(nèi)的能源優(yōu)化，將泵pu8和pu9看作是一個(gè)泵。為此需要由這些泵確定參數(shù)eh，其中，檢測一個(gè)泵的吸收功率P的變化量與這些泵中的每一個(gè)泵的揚(yáng)程h的變化量的商，并將它們相加。然后繼續(xù)能源優(yōu)化回路EK5內(nèi)的能源優(yōu)化，其中，使兩個(gè)泵PU8和pu9的參數(shù)eh與相應(yīng)的先導(dǎo)泵的參數(shù)eh的和相等。如圖3所示的液壓設(shè)備的功能基本上與上述如圖I所示的液壓設(shè)備相同，但是其不同之處在于，泵pul-pul4在這里并不是如同圖 I中那樣連接在用戶V之前，而是連接在用戶V之后。即，先導(dǎo)泵在吸入側(cè)與用戶V相連接，設(shè)置在先導(dǎo)泵后面的泵在此為液壓后置連接。因此，可以以類似的方式給出對應(yīng)于用戶Vl的先導(dǎo)泵pul和pu2和對應(yīng)于用戶V3、V6、V7和VlO的先導(dǎo)泵pu3、pu6、pu7和pulO。相應(yīng)地給出了前置連接的泵，如通過在圖4中繪出的能源優(yōu)化回路EK1-EK5所示。如圖5所示，其中四個(gè)彼此液壓連接的泵PUI-Pnv彼此數(shù)據(jù)連接并實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化。在此，用虛線表示液壓連接，用實(shí)線表示數(shù)據(jù)連接。在所示出的實(shí)施例中，泵PUIV前置連接泵ΡΠ、PUII和PUIII，在此，泵PUI、PUII和ΡΠII并聯(lián)，并對于連接在輸出側(cè)的用戶表現(xiàn)為先導(dǎo)泵。在此，在圖5中為每個(gè)泵配屬一個(gè)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器10和一個(gè)能源優(yōu)化單元
11。前置連接的泵PUiv配有被設(shè)計(jì)為外部單元的能源優(yōu)化單元11a，而單元11則構(gòu)成各個(gè)泵的部件。由于泵PU KPU II和ro III并聯(lián)，因此首先將它們相互優(yōu)化，在此控制這些泵，使它們的參數(shù)e,相等，在此，參數(shù)e,由各個(gè)單獨(dú)的泵的功率消耗P和輸送量q的差分商(Differenzenquotienten)或微分商(DifTerenzialquotienten)組成，即，借助轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器10以變化的轉(zhuǎn)速控制泵，直至這些值相一致。在此如圖5所示，總是有一個(gè)并聯(lián)的泵中的泵被排除在能源優(yōu)化之外，該泵負(fù)責(zé)產(chǎn)生由這些泵所施加的供應(yīng)壓力，這樣對另外兩個(gè)泵就可以就輸送量來進(jìn)行能源優(yōu)化。如圖5所示，將泵PU I作為先導(dǎo)泵連接，用于壓力控制，而泵I3U II和PU III與泵I3U I—起分擔(dān)所需要的輸送量。前置連接的泵PU IV滿足了壓力目標(biāo)，故而在此通過參數(shù)eh實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化，參數(shù)eh通過功率消耗P和揚(yáng)程h的差分商或微分商組成。如圖所示，特別適當(dāng)?shù)氖?，所有涉及該方法的泵不僅產(chǎn)生信號e,，還產(chǎn)生信號eh，其中，在并聯(lián)的泵中使用信號e,，而在串聯(lián)的泵中使用信號eh。在并聯(lián)的泵中，除了對并聯(lián)泵的組進(jìn)行優(yōu)化，還使用信號eh，以將這個(gè)與其他的泵相關(guān)聯(lián)的組近乎作為一個(gè)單獨(dú)的泵進(jìn)行能源優(yōu)化。在圖6中示出了 5個(gè)泵PU I、I3U II、PU III、PU IV和I3U V的能源優(yōu)化過程，其中，與圖5所示的實(shí)施例一樣，泵PU I、PU II、PUIII并聯(lián)，并前置連接先導(dǎo)泵I3U IV和I3U V。在此也首先借助于能源優(yōu)化裝置11通過信號e,進(jìn)行內(nèi)部優(yōu)化，接著通過能源優(yōu)化裝置11相對于先導(dǎo)泵I3U IV和I3U V對由泵I3U K PU IK PU III組成的泵組進(jìn)行能源優(yōu)化。在此將泵PU IV和I3U V的參數(shù)eh相加，并使之與并聯(lián)且前置連接先導(dǎo)泵的泵PU I、PU II、PU III的參數(shù)eh的和相等，對泵I、PU II和PU III進(jìn)行轉(zhuǎn)速變化地控制，直至上述eh參數(shù)相一致，并由此實(shí)現(xiàn)對能源優(yōu)化回路的優(yōu)化。
在圖中，為了能夠更好地理解，將參數(shù)eh表示為dP/dh，將參數(shù)e,表示為dP/dq，并分別配有表示相應(yīng)的泵的編號的數(shù)字。下面參照圖7至圖14對本發(fā)明的用于確定設(shè)備中的泵的功能關(guān)系的方法進(jìn)行詳細(xì)說明。圖7a不出了具有多個(gè)泵和用戶的液壓設(shè)備的液壓連接圖，圖7b示出了用于圖7a所示設(shè)備的矩陣，圖8a示出了四個(gè)并聯(lián)設(shè)置的泵的連接圖，圖8b示出了泵在壓力增大時(shí)的時(shí)間特性，圖9a示出了由并聯(lián)和串聯(lián)的泵組成的泵組的連接圖，圖9b示出了在以變化了的轉(zhuǎn)速控制泵時(shí)泵的特性，圖IOa示出了三個(gè)并聯(lián)設(shè)置的泵的連接圖，圖IOb示出了泵在轉(zhuǎn)速變化時(shí)的特性，圖Ila示出了三個(gè)串聯(lián)設(shè)置的泵的連接圖，圖Ilb示出了泵在以變化的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制時(shí)的特性，圖12示出了相應(yīng)于圖7但具有在泵一側(cè)的傳感器裝置的液壓設(shè)備的液壓連接圖，圖13示出了用于圖12所示設(shè)備的第一矩陣，以及圖14示出了用于圖12所示設(shè)備的第二矩陣。如圖7和圖12所示的液壓設(shè)備是在此未進(jìn)行詳細(xì)說明的供熱設(shè)備。該設(shè)備總共配備有11個(gè)泵I3Ul-PUlI。這總共11個(gè)泵供應(yīng)6個(gè)用戶V1-V6。這些用戶可以是單用戶，但是通常是用戶組，例如并聯(lián)的熱交換器的網(wǎng)絡(luò)，如其在住宅建筑中用于房屋取暖所常見的，這些用戶在必要時(shí)也可以以組的形式并聯(lián)和/或串聯(lián)。每個(gè)用戶都配有一個(gè)傳感器S1、S3、S6、S7、SlO或S11，用于檢測施加在用戶上的壓力。該設(shè)備由兩個(gè)彼此液壓獨(dú)立的設(shè)備組件組成，即在圖7a中右下方示出的由泵PUll和用戶V6組成的設(shè)備組件以及其余的設(shè)備組件。在該其余的設(shè)備組件中，位于最低平面上的泵PUlO負(fù)責(zé)用戶V5，兩個(gè)并聯(lián)的泵PU8和PU9通過后置連接的泵PU6并行地供給用戶V3，并與此并行地通過后置連接的泵PU7供給用戶V4。泵PU1、PU2、PU3通過串聯(lián)的泵PU5和PU4供給，但在其一側(cè)泵I3UU PU2、PU3并聯(lián)地供給用戶Vl或用戶V2。這種設(shè)置可以任意選擇，在此僅用于說明本發(fā)明的方法?，F(xiàn)在為了執(zhí)行該方法，首先利用恒定的轉(zhuǎn)速控制所有的泵TO1-PU11，該恒定的轉(zhuǎn)速通常為平均轉(zhuǎn)速，該平均轉(zhuǎn)速可以選擇為，能夠以特定的方式控制設(shè)備，但是設(shè)有保留值(Reserven),從而能夠在必要時(shí)以相對升高的轉(zhuǎn)速來控制泵。在此，泵通常為變頻控制的供熱循環(huán)泵，如在市場上常見的。所有的泵都以恒定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，該轉(zhuǎn)速應(yīng)該對于任一個(gè)泵都是恒定的，當(dāng)然，在彼此之間這些轉(zhuǎn)速也可以是有差異的。如果這些泵中有一個(gè)泵在該方法執(zhí)行期間由于設(shè)備一側(cè)的要求而必須以改變了的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，當(dāng)計(jì)算地考慮該改變了的轉(zhuǎn)速時(shí)，就會產(chǎn)生這種差異。在以恒定的轉(zhuǎn)速控制期間，確定傳感器SI、S3、S6、S7、SlO和Sll上的壓力?，F(xiàn)在以改變的轉(zhuǎn)速(例如升高的轉(zhuǎn)速)控制第一個(gè)泵(例如泵PUl )，并借助傳感器S1、S3、S6、S7、SlO和Sll檢測可能產(chǎn)生的變化或者不變化。為此適當(dāng)?shù)亟⑷鐖D7b所示的矩陣。在該矩陣中，在一個(gè)軸、在此為垂直軸上列、出泵I3Ul-PUll,在另一個(gè)軸、在此為水平軸上列出傳感器S1-S11，以便在在此給出的區(qū)域中檢測，在以升高的轉(zhuǎn)速控制泵時(shí)是否產(chǎn)生液壓變化以及可能產(chǎn)生哪種液壓變化。在此以O(shè)、-I和I進(jìn)行分類，其中，O表示沒有變化，I表示液壓參數(shù)升高，-I表示液壓參數(shù)下降。根據(jù)圖7b可知,相對于利用較低的轉(zhuǎn)速對泵PUl的前期控制(Voransteuerung),當(dāng)利用升高的轉(zhuǎn)速控制泵PUl時(shí)，在傳感器S I上得到上升的壓差，在傳感器S3上得到下降的壓差，在傳感器S6上得到下降的壓差，在傳感器S7上得到下降的壓差，在傳感器SlO上同樣得到下降的壓差。傳感器Sll沒有檢測到變化，因?yàn)槠渖婕暗脚c泵PUl沒有液壓連接的設(shè)備組件。當(dāng)檢測到這些變化后，對泵PUl將再次降低到以前被控制的恒定的第一轉(zhuǎn)速，然后，現(xiàn)在利用升高的轉(zhuǎn)速控制泵PU2，并將通過傳感器Sl-Sll得到的變化記錄在矩陣中。在此之后對所有的泵進(jìn)行這一過程，直至矩陣如圖7b中所示的那樣被完全填滿。在這里這種矩陣描述僅為簡化的數(shù)字描述，但是對于分析來說原則上并不是必不可少的?，F(xiàn)在可以根據(jù)這種控制首先一次性確定，泵PUl-PUlO對傳感器Sll沒有影響，并因此不會影響到用戶V6。反之，泵roll對用戶V1-V5沒有影響，由此可以得出，在這里一定 是有兩個(gè)相互獨(dú)立的設(shè)備組件，其中，泵PUll顯然只供應(yīng)用戶V6?，F(xiàn)在對于剩下的、包括泵PUl-PUlO的設(shè)備組件，首先檢驗(yàn)?zāi)男┍迷O(shè)置在泵組中，即，哪些泵并聯(lián)或串聯(lián)成一個(gè)組。在分組時(shí)將在其轉(zhuǎn)速變化時(shí)在用戶側(cè)發(fā)生相同的液壓變化的泵連接在一起。例如由如圖7b所示的矩陣可知，這涉及泵PU8和PU9，泵PUl和PU2以及泵PU4和PU5。因此將這些泵標(biāo)識為組，也就是還要確定的是這些泵中分別是并聯(lián)的還是串聯(lián)的，對此將在下面做進(jìn)一步的說明。然后確定哪些泵在轉(zhuǎn)速變化時(shí)只對一個(gè)用戶或者一個(gè)用戶組相應(yīng)于該轉(zhuǎn)速變化發(fā)生影響，即，在轉(zhuǎn)速升高時(shí)影響壓力升高，而在轉(zhuǎn)速下降時(shí)影響壓力下降。由于在如圖7所示的實(shí)施例中假設(shè)在方法步驟b中以相對于之前較低的恒定轉(zhuǎn)速升高的轉(zhuǎn)速來控制泵，因此在這里給出在行中只具有+1的泵。這些泵是泵I3Ul、PU2、PU3、PU6、PU7、PUlO，當(dāng)然還有屬于另一個(gè)設(shè)備組件的PUlI。這些泵直接對應(yīng)于用戶，即，它們在不中間連接其他泵的情況下供給用戶。但是根據(jù)這些對應(yīng)關(guān)系，不僅能夠確定哪些泵直接對應(yīng)于一個(gè)用戶，而且此外還可以確定哪些用戶到底是由哪些泵供應(yīng)的。因此可以看到，泵PUio唯一且直接地加載用戶V5。從泵組PU8和PU9可以看到，它們在相同的意義下影響傳感器SI、S3、S6和S7，g卩，在利用升高的轉(zhuǎn)速控制泵時(shí)有更高的壓力落在這些傳感器上，即給出上升的壓力變化。這說明泵PU8和PU9供應(yīng)用戶V1-V4，但只是間接的，即在中間一定還連接有其他的泵。對于泵PU4和，可以以相同的方式確定，它們供應(yīng)用戶SI和S3，但同樣僅是間接的，因?yàn)橛脩鬡3和V4由泵PU6或PU7直接供應(yīng)，但是作為泵組的泵PU4和PU5對用戶的影響并不是一樣的，由此得出泵組PU4和PU5以及泵PU6和泵PU7相并聯(lián)，在此，泵PU6和PU7分別對應(yīng)于對應(yīng)的用戶V3和V4，而泵組PU4和PU5則作用于用戶Vl和V2，但同樣不是直接的。至此僅尚有泵組是如何連接的還需要確定。因此現(xiàn)在還必須討論這三個(gè)分別由泵PU8和PU9、PU4和PU5以及PUl和PU2組成的泵組。但是為此還需要用于檢測這些泵組中每個(gè)泵的壓差或者流量的其他傳感器。在如圖8和圖9所示的實(shí)施例中，壓差傳感器與泵并聯(lián)地設(shè)置，而在如圖10和圖11所示的實(shí)施例中，體積流量傳感器，即所謂的流量計(jì)配屬于泵。無論安裝哪一種傳感器，都又要使用以上所述的方法確定泵在泵組中的布置，即，如圖10和圖11所示，泵首先以恒定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，然后以升高的轉(zhuǎn)速控制一個(gè)泵，在此為泵roi。根據(jù)該泵以及其他泵的變化的體積流量，現(xiàn)在可以確定設(shè)置在一個(gè)泵組中的泵是串聯(lián)還是并聯(lián)。在如圖IOa所示的并聯(lián)連接中，當(dāng)以升高的轉(zhuǎn)速ω I控制泵(在此為泵PUl)時(shí)，該泵具有增加的流量ql，而另外兩個(gè)泵PU2和PU3則以至此恒定的轉(zhuǎn)速繼續(xù)運(yùn)行，但具有更低的輸送量q2或q3。由此可以直接得出這些泵必然是并聯(lián)的，因?yàn)榉駝t的話輸送量勢必是要增加的，如在圖11中可以明顯看到的，其中三個(gè)泵PU1-PU3串聯(lián)連接。在此如果以升高的轉(zhuǎn)速ω I控制泵PUl，則盡管泵PU2和PU3的轉(zhuǎn)速保持不變，但是所有三個(gè)泵都具有增加的流量q I、q2和q3。如果要利用與泵并聯(lián)的壓力傳感器，即壓差傳感器來確定泵的布置，則在控制泵組的所有泵產(chǎn)生恒定的壓力之后，控制其中一個(gè)泵產(chǎn)生升高的壓力。這在如圖8和圖9所示的實(shí)施例中分別在泵PUl上實(shí)現(xiàn)。圖Sb描述了液壓參數(shù)變化的時(shí)間進(jìn)程。在泵PUl發(fā)生壓力躍變之后，泵TO2、PU3和PU4上的壓力實(shí)際上保持不變，在此，泵PU2和PU3的轉(zhuǎn)速在壓力略有上升時(shí)下降，這意味著是并聯(lián)，反之，泵PU4的轉(zhuǎn)速在壓力不變時(shí)上升，這表示該泵不是并聯(lián)連接的泵。類似地，當(dāng)泵TO1、PU2和PU3串聯(lián)成一個(gè)組時(shí)，僅在泵PUl上發(fā)生壓力變化，而在所有其他的泵中只發(fā)生轉(zhuǎn)速變化，并且是向上變化。正如上述實(shí)施例所說明的那樣，因此可以完全確定如圖7a所示的連接圖。由于在上述方法中，每個(gè)用戶或每個(gè)用戶組僅配屬一個(gè)傳感器，因此，為了確定泵組中泵的布置，必須另外在泵一側(cè)設(shè)置傳感裝置。通常更為有利的是，僅利用在泵一側(cè)的壓力傳感器、壓差傳感器或流量傳感器來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法，如借助圖12-圖14所示出的。該方法以相同的方式運(yùn)行，即，首先在第一方法步驟中，以恒定的轉(zhuǎn)速控制所有的泵，接著在第二方法步驟中，以相對變化的轉(zhuǎn)速(通常為升高的轉(zhuǎn)速)單獨(dú)地并依次控制所有的泵。將由此得到的變化采集到矩陣中，如借助圖13中示出的對泵的流量測量，以及圖14中示出的對泵的壓差測量所示出的。在此以與如圖7b所示的相同的方式構(gòu)成矩陣，S卩，在以升高的轉(zhuǎn)速控制相應(yīng)的泵時(shí)，O表示相應(yīng)傳感器的液壓參數(shù)沒有變化，I表示上升的變化，-I表示下降的變化。但是對于如圖13所示的矩陣的分析，需要事先按行對矩陣進(jìn)行排序。當(dāng)檢測如在圖13中所記錄的體積流量變化時(shí)，根據(jù)上升變化的數(shù)量以從上向下增加的方式對行進(jìn)行排序。因此，涉及泵PU7的最上面的行具有一個(gè)1，即在q 11處。位于下面的行TOlO也只具有一個(gè)1，即在qlO。行PU7和PU6分別具有三個(gè)上升的變化，行I3UU PU2和PU3分別具有五個(gè)上升的變化，行PU4和PU5分別具有7個(gè)上升的變化，行PU8和PU9分別具有8個(gè)上升的變化。行按照這個(gè)順序從上向下按升序排序。在此，每行對應(yīng)一個(gè)泵，每列分別對應(yīng)于一個(gè)配屬于該泵的傳感器。對列以與對泵相同的排序方式升序排序，但是是從左向右升序，由此得到關(guān)于對角線D鏡像對稱的矩陣，該對角線由涉及相同的泵的區(qū)域構(gòu)成。該對角線在矩陣中從左上方向右下方延伸，從區(qū)域I3Ull, qll開始直至區(qū)域I3Ul q9。根據(jù)該矩陣可以直接確定設(shè)備的功能關(guān)系，也就是設(shè)備的結(jié)構(gòu)。因此，可以首先以與如第一實(shí)施例相同的方式，根據(jù)對角線下方第一列中或?qū)蔷€上方第一行中的O確定， 泵PUl-PUlO屬于與泵PUll所屬的不同的另一個(gè)設(shè)備部分，因?yàn)楸肐3Ull只影響其自己的傳感器q 11。根據(jù)上升變化的數(shù)量，也就是在將矩陣分開的對角線D下方的每一列或在對角線上方的每一行中流量為數(shù)字I的數(shù)量，可知哪些泵液壓并聯(lián)，哪些泵液壓串聯(lián)。如果數(shù)量相同，例如圖13中對角線D下方的列q7、q6和q5，則說明這些泵并排設(shè)置，相反如果數(shù)量相對有異，例如q4 (在此為三個(gè))，則表明泵PU5不是與上述泵中的某一個(gè)泵并聯(lián)，而是連接在其后面。根據(jù)上升變化的數(shù)量可知這種布置是如何得到的。在此，在矩陣的對角線下方的列中或者由于鏡像對稱而在矩陣對角線上方的行中液壓參數(shù)上升變化的數(shù)量給出與相應(yīng)的泵液壓前置連接的泵的數(shù)量。例如，對應(yīng)于傳感器ql的泵PUl在對角線下方的列ql中具有四個(gè)1，即有四個(gè)液壓參數(shù)的上升變化，這意味著有四個(gè)泵前置連接泵PU1。對于每個(gè)泵都可以這樣進(jìn)行確定。此外還可以確定，哪些泵直接與一個(gè)用戶或用戶組相對應(yīng)，在這里，這些泵為在矩陣的對角線下方的行中或?qū)蔷€上方的列中沒有液壓參數(shù)上升變化的泵。例如對于泵就是這種情況，在圖13中在其所屬的行中在對角線下方只存在數(shù)字O和-1，同樣對于泵PU6，在其所屬的行中在對角線下方也只存在0、-1、-1，等等。因此根據(jù)這些可以確定，哪些泵并聯(lián)，相應(yīng)的泵有多少液壓前置連接的泵，以及哪些泵直接與一個(gè)用戶或用戶組連接。由此可以唯一地確定如圖12所示的連接設(shè)置。
此外，在圖13中還可以根據(jù)在矩陣的對角線D下方的每一行中或?qū)蔷€上方的每一列中液壓參數(shù)上升變化的數(shù)量確定，哪些泵液壓并聯(lián)，哪些泵液壓串聯(lián)。在此上升變化(+1)的數(shù)量給出與該泵液壓后置連接的泵的數(shù)量。因此，在圖13中泵PU8在對角線D下方的行中具有7個(gè)1，這表示有七個(gè)泵與該泵后置連接。在這里這些泵為泵I3Ul-PU7。在圖13中，PU4在對角線D下方的行中有3個(gè)1，即其有三個(gè)后置連接的泵。在此，根據(jù)如圖12所示的連接圖可知，這些泵為PU1-PU3。以類似的方式實(shí)現(xiàn)對如圖14所示的矩陣的分析，其中，以壓力變化s替代流量變化q。但是在這里不是使用上升變化1，而是使用下降變化-I來進(jìn)行分析，但是除此以外分析以與如圖13所述的相同的方式進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種用于在運(yùn)行中對液壓設(shè)備中的多個(gè)轉(zhuǎn)速可控的離心泵進(jìn)行能源優(yōu)化的方法，其中，首先確定將哪些泵作為先導(dǎo)泵直接分配給用戶，哪些泵設(shè)置在先導(dǎo)泵之后，然后以變化的轉(zhuǎn)速控制所述設(shè)置在后面的泵，以進(jìn)行能源優(yōu)化。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，形成一個(gè)或多個(gè)能源優(yōu)化回路，每個(gè)能源優(yōu)化回路分別由一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵和一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在后面的泵組成，這些設(shè)置在后面的泵供應(yīng)先導(dǎo)泵或由先導(dǎo)泵供應(yīng)，其中，設(shè)置在后面的泵分別僅對應(yīng)一個(gè)能源優(yōu)化回路，由此實(shí)現(xiàn)對所述一個(gè)或多個(gè)能源優(yōu)化回路的能源優(yōu)化。
3.如權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，一個(gè)能源優(yōu)化回路具有一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵和一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在后面的泵，這些設(shè)置在后面的泵直接供應(yīng)至少一個(gè)先導(dǎo)泵或直接由該先導(dǎo)泵供應(yīng)。
4.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，一個(gè)能源優(yōu)化回路包括所有先導(dǎo)泵，所述一個(gè)或多個(gè)設(shè)置在后面的泵供應(yīng)這些先導(dǎo)泵，或者由這些先導(dǎo)泵供應(yīng)。
5.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，通過對每個(gè)泵確定參數(shù)e來對能源優(yōu)化回路進(jìn)行優(yōu)化，該參數(shù)e由泵的吸收功率的變化量和發(fā)出的液壓功率的變化量的商確定，并將先導(dǎo)泵的參數(shù)e相加，并通過對前置連接的泵的控制的變化使其與前置連接的泵的參數(shù)e相一致，其中，將并聯(lián)的前置連接的泵看作是一個(gè)泵。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，作為吸收功率弓I入驅(qū)動電機(jī)的電功耗P。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，作為發(fā)出的液壓功率的度量引入泵的揚(yáng)程h。
8.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，作為發(fā)出的液壓功率的度量引入泵的輸送量q。
9.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，這樣控制并聯(lián)的泵使所述并聯(lián)的泵的參數(shù)e, —樣大，其中，所述參數(shù)e,由泵的吸收功率P的變化量與輸送量q的變化量的商構(gòu)成。
10.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，將并聯(lián)的泵看做是一個(gè)泵，并且用于該一個(gè)泵的參數(shù)eh通過將所述并聯(lián)的泵中每個(gè)泵的吸收功率P的變化量和揚(yáng)程h的變化量的商相加得到。
11.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，對于串聯(lián)的泵為了進(jìn)行能源優(yōu)化引入每個(gè)串聯(lián)的泵的參數(shù)eh，該參數(shù)由所述泵的吸收功率P的變化量和揚(yáng)程h的變化量的商構(gòu)成。
12.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，在泵達(dá)到或即將達(dá)到其功率飽和時(shí)對泵不繼續(xù)提高功率地進(jìn)行控制。
13.如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，為了確定液壓設(shè)備中的泵的功能關(guān)系，改變至少一個(gè)泵的轉(zhuǎn)速，然后根據(jù)由此產(chǎn)生的液壓反作用確定該設(shè)備的至少一種功能關(guān)系。
14.一種特別用于執(zhí)行如前面任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法的泵，該泵具有電動機(jī)、由該電動機(jī)驅(qū)動的離心泵和具有控制電子裝置的電子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電子裝置產(chǎn)生表示參數(shù)e的信號，該參數(shù)e由該泵的吸收功率P的變化量和液壓輸出參數(shù)或受其影響的參數(shù)的變化量的商確定。
15.如權(quán)利要求14所述的泵，其中，用于確定參數(shù)eh的液壓輸出參數(shù)是所述泵的揚(yáng)程h0
16.如權(quán)利要求14或15所述的泵，其中，用于確定參數(shù)e,的液壓輸出參數(shù)是所述泵的輸送量q。
17.如權(quán)利要求14到16中任一項(xiàng)所述的泵，其中，所述控制電子裝置產(chǎn)生表示功率飽和的信號S。
18.如權(quán)利要求14到17中任一項(xiàng)所述的泵，其中，優(yōu)選設(shè)置數(shù)字控制和調(diào)節(jié)單元，用以執(zhí)行如權(quán)利要求I到13中任一項(xiàng)所述的方法。
19.一種控制和調(diào)節(jié)單元，用于執(zhí)行如權(quán)利要求I到13中任一項(xiàng)所述的方法，具有用于與多個(gè)泵數(shù)據(jù)連接的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在運(yùn)行中對液壓設(shè)備中的多個(gè)轉(zhuǎn)速可控的離心泵進(jìn)行能源優(yōu)化的方法，其中，開始首先確定哪些泵作為先導(dǎo)泵直接分配給用戶，哪些泵液壓前置連接于該先導(dǎo)泵。然后構(gòu)成一個(gè)或多個(gè)能源優(yōu)化回路，每個(gè)能源優(yōu)化回路分別由一個(gè)或多個(gè)先導(dǎo)泵和一個(gè)或多個(gè)前置連接的泵組成，這些前置連接的泵供應(yīng)先導(dǎo)泵，在此這樣選擇能源優(yōu)化回路使每個(gè)前置連接的泵分別總是只屬于一個(gè)能源優(yōu)化回路，然后使能源優(yōu)化回路關(guān)于這些泵實(shí)現(xiàn)能源優(yōu)化。
文檔編號F04D15/00GK102753831SQ201180006040
公開日2012年10月24日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者克勞迪奧·德波西絲, 卡斯滕·斯科烏莫塞·卡勒瑟 申請人:格倫德福斯管理聯(lián)合股份公司