对进入液环泵的操作液体流的控制的制作方法

1.本发明涉及对进入液环泵的诸如水的操作液体的流的控制。


背景技术：

2.液环泵是已知类型的泵，其通常在商业上充当真空泵和气体压缩机。液环泵通常包括其中具有室的壳体、延伸到该室中的轴、安装到该轴的叶轮以及可操作地连接到该轴以驱动该轴的诸如马达的驱动系统。叶轮和轴偏心地定位在液环泵的室内。
3.在操作中，该室部分地填充有操作液体(也称为服务液体)。当驱动系统驱动轴和叶轮时，在室的内壁上形成液环，从而提供隔离相邻叶轮叶片之间的单独容积的密封。叶轮和轴相对于液环(液体环，liquid ring)偏心地定位，这导致封闭在叶轮的相邻叶片与液环之间的容积的周期性变化。
4.在室的其中液环进一步远离轴的部分中，在相邻的叶轮叶片之间存在较大容积，这在其中导致较小的压力。这允许其中液环进一步远离轴的部分充当进气区。在室的其中液环更靠近于轴的部分中，在相邻的叶轮叶片之间存在较小的容积，这在其中导致较大的压力。这允许其中液环更靠近于轴的部分充当排气区。
5.液环泵的实例包括单级液环泵和多级液环泵。单级液环泵涉及仅使用单个室和叶轮。多级液环泵(例如两级)涉及使用串联连接的多个室和叶轮。


技术实现要素：

6.液环真空泵的吸入能力可以通过调整在该液环泵中使用的操作液体的温度来影响。例如，在高真空水平下，往往通过降低操作液体的温度来实现更高的液环泵效率。常规上，在使用水作为操作液体的情况下，通常通过提供开放操作液体回路来实现提供较低的温度操作液体，在该开放操作液体回路中，来自液环泵的经加热的操作液体被排出并由冷的、新鲜操作液体替代。因此，液环泵可能消耗相当大的量的淡水。
7.本发明人已经意识到，期望以最小化功耗的方式实现对液环泵的操作液体温度和/或压力的控制。这种控制有利地往往降低液环泵的操作成本。
8.本发明人已经进一步意识到，期望以防止或对抗该液环真空泵中的气蚀的方式实现对液环泵的控制。气蚀往往是某些液环泵(尤其是在低压/高真空条件下操作的那些)中的磨损和故障的重要原因。这种控制有利地往往减少或消除由气蚀引起的磨损。
9.在第一方面中，提供一种控制系统，其包括：吸入管线；排出管线；操作液体管线；液环泵，所述液环泵包括耦接到所述吸入管线的吸入输入、耦接到所述排出管线的排出输出和耦接到所述操作液体管线的液体输入；一个或多个调节设备，所述一个或多个调节设备被配置成控制操作液体进入所述液环泵的流；压力传感器，所述压力传感器被配置成测量由所述液环泵经由所述吸入管线接收的输入流体的压力；第一温度传感器，所述第一温度传感器被配置成测量由所述液环泵经由所述排出管线输出的排出流体的温度；第二温度传感器，所述第二温度传感器被配置成测量由所述液环泵经由所述操作液体管线接收的操
作液体的温度；以及控制器，所述控制器被配置成：使用所述排出流体的所述温度测量值，确定或估计所述液环泵中的所述操作液体的蒸气压力；实施第一比较，所述第一比较是所述输入流体的所测量的压力的函数与所确定的或所估计的蒸气压力的函数之间的比较；响应于所述第一比较满足一个或多个标准，控制所述一个或多个调节设备以增加所述操作液体进入所述液环泵的流率；响应于所述第一比较不满足所述一个或多个标准，实施第二比较，所述第二比较是所述排出流体的所述温度测量值的函数与所述操作液体的所述温度测量值的函数之间的比较；以及基于所述第二比较控制所述一个或多个调节设备。此控制系统有利地往往实现对原本可能导致泵送系统的关闭的可变和不确定的负荷条件的智能处理，同时实现经改善的节水和节能。
10.所述操作液体的所述蒸气压力可以被确定为：
[0011][0012]
其中：a是常数值；m是常数值；tn是常数值；并且t1是所述排出流体的所述温度测量值。
[0013]
所述第一比较可以包括确定所述输入流体的所测量的压力与所确定的或所估计的蒸气压力的某一函数之间的差。所述一个或多个标准可以包括所述输入流体的所测量的压力与所确定的或所估计的蒸气压力的某一函数之间的所述差小于或等于第一阈值的标准。所述第一阈值可以为零。
[0014]
所述控制器可以被配置成响应于所述第一比较满足所述一个或多个标准而控制所述一个或多个调节设备以将所述操作液体进入所述液环泵的所述流率增加到最大流率。
[0015]
所述第二比较可以包括确定所述排出流体的所述温度测量值与所述操作液体的所述温度测量值之间的差。所述控制器可以被配置成响应于所述排出流体的所述温度测量值与所述操作液体的所述温度测量值之间的所述差高于第二阈值而控制所述一个或多个调节设备以增加所述操作液体进入所述液环泵的所述流率。所述控制器可以被配置成响应于所述排出流体的所述温度测量值与所述操作液体的所述温度测量值之间的所述差低于第二阈值而控制所述一个或多个调节设备以减小所述操作液体进入所述液环泵的所述流率。所述控制器可以被配置成响应于所述排出流体的所述温度测量值与所述操作液体的所述温度测量值之间的所述差等于第二阈值而控制所述一个或多个调节设备以维持所述操作液体进入所述液环泵的当前流率。所述第二阈值可以是可变的，例如可由用户选择。对于湿式过程(即，湿式泵送过程)，所述第二阈值可以被设置成等于第一值。对于干式过程(即，干式泵送过程)，所述第二阈值可以被设置成等于第二值。所述第一值可以不同于所述第二值。
[0016]
所述控制器可以是选自由以下各项组成的控制器群组的控制器：比例控制器、积分控制器、微分控制器、比例-积分控制器、比例-积分-微分控制器、比例-微分控制器和模糊逻辑控制器。
[0017]
所述一个或多个调节设备可以包括选自由以下各项组成的设备群组的一个或多个设备：泵、离心泵、阀、比例阀。
[0018]
在另一个方面中，提供一种用于控制系统的方法，所述系统包括：吸入管线；排出管线；操作液体管线；液环泵，所述液环泵包括耦接到所述吸入管线的吸入输入、耦接到所
述排出管线的排出输出和耦接到所述操作液体管线的液体输入；一个或多个调节设备，所述一个或多个调节设备被配置成控制操作液体进入所述液环泵的流；压力传感器；第一温度传感器；以及第二温度传感器。所述方法包括：由所述压力传感器测量由所述液环泵经由所述吸入管线接收的输入流体的压力；使用所述排出流体的温度测量值，确定或估计所述液环泵中的所述操作液体的蒸气压力；实施第一比较，所述第一比较是所述输入流体的所测量的压力的函数与所确定的或所估计的蒸气压力的函数之间的比较；响应于所述第一比较满足一个或多个标准，控制所述一个或多个调节设备以增加所述操作液体进入所述液环泵的流率；由所述第一温度传感器测量由所述液环泵经由所述排出管线输出的排出流体的温度；由所述第二温度传感器测量由所述液环泵经由所述操作液体管线接收的操作液体的温度；响应于所述第一比较不满足所述一个或多个标准，实施第二比较，所述第二比较是所述排出流体的所述温度测量值的函数与所述操作液体的所述温度测量值的函数之间的比较；以及基于所述第二比较控制所述一个或多个调节设备。
附图说明
[0019]
图1是示出真空系统的示意性图解(未按比例)；
[0020]
图2是液环泵的示意性图解(未按比例)；
[0021]
图3是示出由真空系统实现的控制过程的某些步骤的过程流程图；并且
[0022]
图4是示出在图3的控制过程期间实施的某些步骤的过程流程图。
具体实施方式
[0023]
图1是示出真空系统2的示意性图解(未按比例)。真空系统2耦接到设施4，使得在操作中，真空系统2通过从设施4抽吸气体(例如，空气)而在设施4处建立真空或低压环境。
[0024]
在此实施例中，真空系统2包括止回阀6、液环泵10、马达12、分离器14、泵系统16、控制器20、压力传感器22、第一温度传感器24和第二温度传感器26。
[0025]
设施4经由吸入或真空管线或管道28连接到液环泵10的入口。
[0026]
止回阀6设置在吸入管线28上。止回阀6设置在设施4与液环泵10之间。
[0027]
止回阀6被配置成准许流体(例如诸如空气的气体)从设施4到液环泵10的流动，并且防止或阻止流体沿相反方向的流动，即，从液环泵10到设施4的流动。
[0028]
在此实施例中，液环泵10是单级液环泵。
[0029]
液环泵10的气体入口连接到吸入管线28。液环泵10的气体出口连接到排出管线或管道30。液环泵10经由第一操作液体管道32耦接到泵系统16。液环泵10被配置成经由第一操作液体管道32从泵系统16接收操作液体。液环泵10由马达12驱动。
[0030]
图2是实例性液环泵10的横截面的示意性图解(未按比例)。在描述图2中所示的液环泵10之后，下文稍后将更详细描述真空系统2的其余部分。
[0031]
图2中所图示的液环泵10包括限定大致圆柱形室102的壳体100、延伸到室102中的轴104以及固定地安装到轴104的叶轮106。液环泵10的气体入口108(其耦接到吸入管线28)流体地连接到室102的进气口。液环泵10的气体出口(图2中未示出)流体地连接到室102的气体输出。
[0032]
在液环泵10的操作期间，在室102中经由第一操作液体管道32接收操作液体。而
且，马达12使轴104旋转，从而使叶轮106在室102内旋转。当叶轮106旋转时，室102中的操作液体(图中未示出)被压靠在室102的壁上，从而形成密封和隔离相邻叶轮叶片之间的单独容积的液环。而且，气体(诸如空气)经由气体入口108和室102的进气口从吸入管线28吸入室102。此气体流入在叶轮106的相邻叶片之间形成的容积。叶轮106的旋转致使所述容积的大小减小。当该容积内包含的气体从室102的进气口移动到室102的气体输出时，叶轮106的旋转压缩该气体，经压缩的气体在气体输出处离开室102。离开室102的经压缩的气体然后经由气体出口和排出管线30离开液环泵。
[0033]
现在返回到对图1的描述，排出管线30耦接在液环泵10的气体出口与分离器14的入口之间。分离器14经由排出管线30连接到液环泵10，使得排出流体(即，经压缩的气体，其可以包括水滴和/或蒸气)由分离器14接收。
[0034]
分离器14被配置成将从液环泵10接收的排出流体分离成气体(例如空气)和操作液体。
[0035]
从所接收的排出流体中分离出的气体经由系统出口管道34从分离器14和真空系统2排出。
[0036]
分离器14包括操作液体出口，经由该操作液体出口，从所接收的排出流体中分离出的操作流体经由排放或排空管道36从分离器14和真空系统2输出。
[0037]
在此实施例中，泵系统16包括泵(例如离心泵)和被配置成驱动该泵的马达。泵系统16被配置成经由第二操作液体管道40从操作液体源38泵送操作液体，并且经由第一操作液体管道32将该操作液体泵送到液环泵。
[0038]
操作液体源38可以是任何适当的操作液体源。例如，在其中操作液体是水的实施例中，操作液体源38可以是自来水供水系统、河流、湖泊、储水罐等等。
[0039]
控制器20可以包括一个或多个处理器。在此实施例中，控制器20包括变频驱动器(vfd)42。vfd 42被配置成控制泵系统16的马达的速度。如下文稍后参考图3和图4更详细描述的，控制器20被配置成接收来自传感器22-26的传感器测量值。控制器20被进一步配置成处理一些或所有这些传感器测量值，并且基于此传感器数据处理经由vfd 42控制泵系统16的操作。
[0040]
控制器20经由其vfd 42并经由第一连接44连接到泵系统16，使得用于控制所述泵系统16的控制信号可以从控制器20发送到泵系统16的马达。第一连接44可以是任何适当类型的连接，包括但不限于电线或光纤或者无线连接。泵系统16被配置成根据由其从控制器20接收的控制信号操作。下文稍后参考图3和图4更详细描述控制器20对泵系统16的控制。
[0041]
压力传感器22耦接到设施4与止回阀6之间的吸入管线28。压力传感器22被配置成测量在吸入管线28中流动的气体的压力，即，通过液环泵10的作用从设施4泵送的气体的压力。压力传感器22可以是任何适当类型的压力传感器。压力传感器22经由第二连接46连接到控制器20，使得由压力传感器22获得的测量值从压力传感器22发送到控制器20。第二连接46可以是任何适当类型的连接，包括但不限于电线或光纤或者无线连接。
[0042]
第一温度传感器24耦接到液环泵10与分离器14之间的排出管线30。第一温度传感器24被配置成测量在排出管线30中流动的液环泵10的排出流体的温度，即，由液环泵10泵送到分离器14的空气与水混合物的温度。第一温度传感器24可以是任何适当类型的温度传感器。第一温度传感器24经由第三连接48连接到控制器20，使得由第一温度传感器24获得
的测量值从第一温度传感器24发送到控制器20。第三连接48可以是任何适当类型的连接，包括但不限于电线或光纤或者无线连接。
[0043]
第二温度传感器26耦接到热交换器18与液环泵10之间的第一操作液体管道32。第二温度传感器26被配置成测量经由第一操作液体管道32流入(即，由泵系统16泵送)液环泵10的操作液体的温度。第二温度传感器26可以是任何适当类型的温度传感器。第二温度传感器26经由第四连接50连接到控制器20，使得由第二温度传感器26获得的测量值从第二温度传感器26发送到控制器20。第四连接50可以是任何适当类型的连接，包括但不限于电线或光纤或者无线连接。
[0044]
因此，提供真空系统2的实施例。
[0045]
可以通过配置或调适任何合适的装置(例如一个或多个计算机或者其他处理装置或处理器)和/或提供额外的模块来提供用于实现以上布置和实施下文稍后将描述的方法步骤的包括控制器20的装置。该装置可以包括用于实现指令和使用数据的计算机、计算机网络或者一个或多个处理器，该指令和数据包括呈存储在机器可读存储介质(诸如计算机存储器、计算机磁盘、rom、prom等等或者这些或其他存储介质的任何组合)中或其上的一个或多个计算机程序形式的指令和数据。
[0046]
现在将参考图3和图4描述可由真空系统2实施的控制过程的实施例。应注意，可以省略在图3和图4的流程图中绘示和下文描述的某些过程步骤，或者可以按与下文呈现和图3和图4中所示的次序不同的次序实施此类过程步骤。此外，虽然为了方便和易于理解，所有过程步骤都已经被绘示为分立的时间顺序步骤，然而，一些过程步骤实际上可以同时实施或至少在时间上在某种程度上重叠。
[0047]
参考图3和图4描述的过程有利地往往实现对原本可能导致系统的关闭的可变和不确定负荷条件的智能处理，同时实现经改善的节水和节能。
[0048]
图3是示出由真空系统2在操作中实现的控制过程的实施例的某些步骤的过程流程图。图3的过程可以被视为“抗气蚀控制”过程。
[0049]
在步骤s2，第一温度传感器24测量第一温度t1。第一温度t1是在排出管线30中流动的液环泵10的排出流体的温度，即，由液环泵10泵送到分离器14的空气与水混合物的温度。第一温度t1测量值由第一温度传感器24经由第三连接48发送到控制器20。
[0050]
在步骤s4，控制器20使用所测量的第一温度t1确定或估计液环泵10中的操作液体的蒸气压力。在此实施例中，操作液体是水，并且因此，控制器针对第一温度t1确定水的蒸气压力，其在下文中称为“水蒸气压力p
wv”。在此实施例中，使用近似公式、特别是安托万方程(antoine equation)确定水蒸气压力p
wv
。水蒸气压力p
wv
被确定为：
[0051][0052]
其中：a是常数值，例如，a可以在约6.1和6.2之间，例如a＝6.116441；
[0053]
m是常数值，例如，m可以在约7.5和7.6之间，例如m＝7.591306；
[0054]
tn是恒定温度值(以开尔文为单位)，例如，tn可以在约240和241开尔文之间，例如tn＝240.7263k；并且
[0055]
t1是所测量的第一温度。
[0056]
在一些实施例中，参数a、m和tn中的一者或多者针对在液环泵中使用的液体定义
和/或可以具有与上文所给出值不同的值。
[0057]
在步骤s6，控制器20向所确定的水蒸气压力p
wv
添加所谓的偏移值，从而确定经更新的压力值。因此，在此实施例中，经更新的压力值p被确定为：
[0058]
p＝p
wv
+p
offset
[0059]
其中：p
offset
是偏移值。
[0060]
偏移值p
offset
可以被视为安全裕量。偏移值p
offset
可以是任何适当压力值，包括但不限于在1毫巴至10毫巴之间的值，例如1毫巴、2毫巴、3毫巴、4毫巴、5毫巴、6毫巴、7毫巴、8毫巴、9毫巴或10毫巴。在一些实施例中，省略使用偏移值p
offset
。
[0061]
在步骤s8，压力传感器22测量第一压力p1，第一压力p1是在吸入管线28中流动的气体的压力，即，通过液环泵10的作用从设施4泵送的气体的压力p1。第一压力p1测量值由压力传感器22经由第二连接46发送到控制器20。
[0062]
在步骤s10，控制器20将所测量的第一压力p1与所确定的经更新的压力值p进行比较。特别地，在此实施例中，控制器20将误差值确定为所测量的第一压力p1与所确定的经更新压力值p之间的差。因此，误差值δp可以被计算为：
[0063]
δp＝p
1-p
[0064]
在步骤s12，控制器20将所确定的误差值δp与第一阈值进行比较。第一阈值可以例如为零(0)。
[0065]
如果在步骤s12，控制器确定误差值δp小于或等于第一阈值，即，如果δp≤0，则方法进行到s14。
[0066]
然而，如果在步骤s12，控制器确定误差值δp大于第一阈值，则方法进行到s18。下文稍后将更详细描述步骤s18。
[0067]
在步骤s14，响应于确定误差值δp小于或等于第一阈值，控制器20调整控制变量v(t)以便增加误差值δp。
[0068]
在此实施例中，控制变量v(t)是泵系统16的马达的操作速度。控制器20可以通过以将导致泵系统16的马达的操作速度的增加的方式调整或改变控制变量v(t)来调整控制变量v(t)以引起误差值δp的增加。
[0069]
泵系统16的马达的操作速度的增加将往往致使泵送系统16将更多的操作液体泵送到液环泵10中。这可以增加液环泵10内的压力，并且因此增加第一压力p1。
[0070]
泵系统16的马达的操作速度的此增加将往往致使泵送系统16将更多相对冷的操作流体泵送到液环泵10中(在给定的时间内)，这将往往导致液环泵10中的操作流体的温度的降低(以及还有t1的降低)。这将往往导致液环泵10中的操作液体的蒸发压力的降低。
[0071]
因此，控制器20可以调整泵送系统16的马达的操作速度以导致误差值δp的增加。
[0072]
在一些实施例中，在步骤s14，响应于确定误差值δp小于或等于第一阈值，控制器20调整控制变量v(t)以便使泵系统16的马达的操作速度增加至其最大速度。
[0073]
在此实施例中，控制器20是比例-积分(pi)控制器。因此，控制器20可以基于例如误差值δp的比例和积分项向控制变量v(t)施用校正/调整。控制变量v(t)的经调整的值可以被确定为控制项(即，由控制器20确定的比例和积分参数)的加权和。
[0074]
在步骤s16，控制器20使用经调整的控制变量v(t)控制泵系统16的马达。
[0075]
特别地，控制器20基于在步骤s14确定的经调整的控制变量v(t)生成用于泵系统
16的马达的控制信号。此控制信号然后经由第一连接44从控制器20发送到泵系统16的马达。泵系统16的马达根据所接收的控制信号操作。特别地，在此实施例中，增加泵系统16的马达的速度，从而导致进入液环泵10的操作液体的流率的增加。这往往导致误差值δp的增加。
[0076]
增加误差值δp意味着增加第一压力p1与水蒸气压力p
wv
之间的差。液环泵10内的所泵送的气体的压力移离水蒸气压力p
wv
。这有利地往往降低入口气体在液环泵10中引起气蚀的可能性。
[0077]
在步骤s16之后，重复图3的过程，例如直到真空系统2关闭。图3的过程可以连续实施，或者更优选地在真空系统2的操作连续实施。
[0078]
现在返回到其中在步骤s12处控制器20确定误差值δp大于第一阈值的情况，方法进行到s18。
[0079]
在步骤s18，实施图4的控制过程。
[0080]
图4是示出由真空系统2在图3的过程的步骤s18处实现的控制过程的某些步骤的过程流程图。
[0081]
在步骤s20，第一温度传感器24测量第一温度t1。第一温度t1是在排出管线30中流动的液环泵10的排出流体的温度，即，由液环泵10泵送到分离器14的空气与水混合物的温度。第一温度t1测量值由第一温度传感器24经由第三连接48发送到控制器20。
[0082]
在步骤s22，第二温度传感器26测量第二温度t2。第二温度t2是由液环泵10经由第一操作液体管道32接收的操作液体的温度。第二温度t2测量值由第二温度传感器26经由第四连接50发送到控制器20。
[0083]
在步骤s24，控制器20将温度差确定为所测量的第一温度t1与所测量的第二温度t2之间的差。因此，在此实施例中，温度差δt被计算为：
[0084]
δt＝t
1-t2[0085]
在步骤s26，控制器20起作用以通过调整控制变量v2(t)来减小或最小化温度差δt。
[0086]
在一些实施例中，控制器20试图使温度差δt与第二阈值相等，或者致使温度差δt在第一阈值范围(例如第一阈值+/-常数)内。第二阈值可以是任何适当的值，例如1℃、1.5℃、2℃、2.5℃或3℃。第二阈值可以通过测试来确定，例如以确定与高或最佳液环泵效率相关联的阈值。第二阈值可以取决于液环泵10的大小或功率。
[0087]
在一些实施例中，第二阈值是变量，例如可以由系统2的用户改变的变量。例如，第二阈值可以由用户根据被泵送的流体、系统的所期望的操作等等来设置。对于湿式过程，第二阈值可以被设置成等于第一值。对于干式过程，第二阈值被设置成等于第二值(不同于第一值)。
[0088]
术语“湿式过程”可以用于指代例如泵送过程的过程，其中由液环泵系统泵送的过程气体包含大量蒸气(例如过程气体中的蒸气的百分比高于蒸气的阈值百分比组成)。在湿式过程中，过程气体可以包含一些液体。在湿式过程中，过程气体的温度通常是高的，例如高于阈值温度。湿式过程的实例包括但不限于发电站泵送过程、从涡轮机泵送蒸汽和轮胎硫化过程。
[0089]
术语“干式过程”可以用于指代例如泵送过程的过程，其中由液环泵系统泵送的过
程气体并不包含大量蒸气(例如过程气体中的蒸气的百分比低于蒸气的阈值百分比组成)。在干式过程中，过程气体并不包含液体。在干式过程中，过程气体的温度往往比在干式过程中低，例如低于阈值温度。干式过程的实例包括但不限于向设施供应真空(例如通过泵送空气)进行清洁或保持。
[0090]
在此实施例中，控制器20是比例-积分(pi)控制器。因此，控制器20基于温度差δt的比例和积分项向控制变量v(t)施用校正/调整。控制变量v(t)的经调整的值可以被确定为控制项(即，由控制器20确定的比例和积分参数)的加权和。
[0091]
在此实施例中，如果温度差δt太高，例如δt高于诸如上述第二阈值的阈值，则控制器20增加控制变量v(t)。如上所述，增加控制变量v(t)对应于加速泵系统16。
[0092]
类似地，如果温度差δt太低，例如δt低于诸如上述第二阈值的阈值，则控制器20减小控制变量v(t)。减小控制变量v(t)对应于减慢泵系统16。
[0093]
在此实施例中，如果温度差δt等于第二阈值，则控制器20维持控制变量v(t)。这对应于维持泵系统16的马达的当前速度。
[0094]
在步骤s28，控制器20使用经调整的控制变量v(t)控制(使用vfd)泵系统16。
[0095]
特别地，控制器20基于在步骤s8处确定的经调整的控制变量v(t)生成用于泵系统16的马达的控制信号。此控制信号然后经由第二连接44从控制器20发送到泵系统16。泵系统16根据所接收的控制信号操作。
[0096]
因此，如果温度差δt太高，则泵系统16根据增加的控制变量v(t)加速。因此，增加进入液环泵10的相对冷的操作液体的流率。这往往导致由第一温度传感器24测量的第一温度t1的降低，从而减小温度差δt。
[0097]
类似地，如果温度差δt太低，则泵系统16根据经减小的控制变量v(t)而减速。因此，减小进入液环泵10的相对冷的操作液体的流率。这往往导致由第一温度传感器24测量的第一温度t1的增加，从而增加温度差δt。
[0098]
在步骤s28之后，重复图4的过程，例如直到真空系统2关闭。图4的过程可以连续实施，或者更优选地在真空系统2的操作连续实施。
[0099]
因此，提供由真空系统2实现的控制过程的实施例。该控制过程包括控制回路反馈机制，其中实施对泵系统16的连续调制控制。
[0100]
有利地，上述系统和第一控制过程实现对液环泵中的操作液体温的控制。
[0101]
上述系统和控制过程有利地往往实现液环泵的经改善性能和效率。
[0102]
上述系统和控制过程有利地往往降低操作液体使液环泵过载的可能性。此外，往往降低液压冲击(也称为“水锤”)的可能性和/或严重性。这往往减少对液环泵的损坏。有利地，上述系统和第一控制过程往往提供经减小或最小化的操作液体消耗。操作液体往往在上述系统和第一控制过程中再循环。这往往降低液环泵的操作成本。
[0103]
上述系统和控制过程有利地往往降低在液环泵中发生的气蚀的可能性和/或严重性。
[0104]
有利地，如果上述系统的热负荷低，则泵系统将往往减速。因此，能量消耗往往减少。
[0105]
有利地，上述系统和控制过程往往实现对液环泵内的流体温度和压力的控制。
[0106]
上述系统和控制过程有利地往往实现液环泵的经改善的可靠性。
[0107]
上述系统和控制过程有利地往往降低在液环泵中发生的气蚀的可能性和/或严重性。例如，由于入口压力(即，来自吸入管线的气体的压力)处于或低于液环泵中的操作液体的蒸气压力，因此可能在液环泵中引起气蚀。上述控制过程有利地往往调整液环泵内的压力以使其移离操作液体的蒸气压力，从而降低气蚀的可能性。因此，往往减少或消除由气蚀引起的对液环泵的损坏。
[0108]
在以上实施例中，真空系统包括上文参考图1描述的元件。特别地，该真空系统包括止回阀、液环泵、马达、分离器、泵送系统、控制器、压力传感器、第一和第二温度传感器以及其间的连接。然而，在其他实施例中，替代上文描述的那些元件或者除上文描述的那些元件以外，真空系统还包括其他元件。而且，在其他实施例中，真空系统的一些或所有元件可以以与上文描述的方式不同的适当方式连接在一起。在一些实施例中，可以实现多个液环泵。
[0109]
在一些实施例中，加热和/或冷却装置可以被布置成加热和/或冷却进入液环泵的操作液体。例如，加热和/或冷却装置可以耦接到第一操作液体管道32，并且被配置成加热和/或冷却其中的操作流体。
[0110]
在以上的实施例中，分离器经由相应的输出管道从系统输出经分离的操作液体和经分离的气体。然而，在其他实施例中，经分离的操作液体和/或经分离的气体不从系统输出。例如，在一些实施例中，操作液体从分离器再循环回到液环泵中。操作液体的再循环有利地往往减少操作成本和用水量。在一些实施例中，可以省略分离器。
[0111]
在以上实施例中，液环泵是单级液环泵。然而，在其他实施例中，液环泵是不同类型的液环泵，例如多级液环泵。
[0112]
在以上实施例中，操作液体是水。然而，在其他实施例中，操作液体是不同类型的操作液体。
[0113]
在以上实施例中，控制器是pi控制器。然而，在其他实施例中，控制器是不同类型的控制器，诸如比例(p)控制器、积分(i)控制器、微分(d)控制器、比例-微分(pd)控制器、比例-积分-微分(pid)控制器或模糊逻辑控制器。
[0114]
在以上实施例中，单个控制器控制多个系统元件(例如马达)的操作。然而，在其他实施例中，可以使用多个控制器，每一控制器控制元件群组的相应子集。例如，在一些实施例中，每一马达可以具有相应的专用控制器。
[0115]
在以上实施例中，温度差被确定成δt＝t
1-t2。然而，在其他实施例中，以不同的方式确定温度差，例如使用不同的适当公式。例如，温度差可以是第一温度t1和/或第二温度t2的不同函数。例如，可以向所测量的温度t1和t2施加权重。
[0116]
在以上实施例中，使用安托万方程来将水蒸气压力p
wv
估计为然而，在其他实施例中，以不同的适当方式估计水蒸气压力，例如使用不同的近似法，诸如august-roche-magnus(或者magnus-tetens或magnus)方程、tetens方程、buck方程或goff-gratch方程。在一些实施例中，水蒸气压力pwv被确定为
[0117]
在以上实施例中，误差值δp被确定成δp＝p
1-p。然而，在其他实施例中，以不同方式确定误差值，例如使用不同的适当公式。例如，误差值可以是第一压力p1和/或第一温
度t1的不同函数。在一些实施例中，可以向所测量的压力p1和/或经更新的压力值p施加权重。
[0118]
在以上实施例中，控制泵送系统的马达以调节或调整操作液体进入液环泵的流。然而，在其他实施例中，替代泵送系统或者除泵送系统以外，实现一个或多个不同类型的调节设备。控制器可以被配置成控制一个或多个调节设备的操作。例如，在一些实施例中，可以省略泵送系统，并且沿着操作流体管线32、40可能存在一个或多个阀用于控制通过其中的操作流体的流。在一些实施例中，泵送系统由被控制器控制的比例阀替代。可以以与泵送系统相同的方式控制比例阀，如上文更早参考图3和图4更详细地描述的，其中打开阀以增加操作液体进入液环泵的流，并且关闭阀以减少操作液体进入液环泵的流。在一些实施例中，在步骤s14，响应于确定误差值δp小于或等于第一阈值，控制器控制所述一个或多个阀(例如一个或多个比例阀)打开至其最大程度。在其中来自操作液体源的操作液体的供应具有足够压力以致使由液环泵接收的操作液体处于所期望的压力的实施例中，一个或多个阀(例如一个或多个比例阀)的使用往往是有用的。在一些实施例中，泵送系统和阀系统两者都被实现成调节操作液体到液环泵的流。
[0119]
有利地，该系统被配置成使得最大的离心泵速度和最大比例阀开度两者都不导致液环泵的过载。
[0120]
附图标记
[0121]
2-真空系统
[0122]
4-设施
[0123]
6-止回阀
[0124]
10-液环泵
[0125]
12-马达
[0126]
14-分离器
[0127]
16-泵系统
[0128]
20-控制器
[0129]
22-压力传感器
[0130]
24-第一温度传感器
[0131]
26-第二温度传感器
[0132]
28-吸入管线
[0133]
30-排出管线
[0134]
32-第一操作液体管道
[0135]
34-系统出口管道
[0136]
36-排空管道
[0137]
38-操作液体源
[0138]
40-第二操作液体管道
[0139]
42-变频驱动器
[0140]
44-第一连接
[0141]
46-第二连接
[0142]
48-第三连接
[0143]
50-第四连接
[0144]
100-壳体
[0145]
102-室
[0146]
104-轴
[0147]
106-叶轮
[0148]
108-气体入口
[0149]
s2-s28-方法步骤

技术特征：
1.一种控制系统，其包括：吸入管线；排出管线；操作液体管线；液环泵，所述液环泵包括耦接到所述吸入管线的吸入输入、耦接到所述排出管线的排出输出和耦接到所述操作液体管线的液体输入；一个或多个调节设备，所述一个或多个调节设备被配置成控制操作液体进入所述液环泵的流；压力传感器，所述压力传感器被配置成测量由所述液环泵经由所述吸入管线接收的输入流体的压力；第一温度传感器，所述第一温度传感器被配置成测量由所述液环泵经由所述排出管线输出的排出流体的温度；第二温度传感器，所述第二温度传感器被配置成测量由所述液环泵经由所述操作液体管线接收的操作液体的温度；以及控制器，所述控制器被配置成：使用所述排出流体的温度测量值，确定或估计所述液环泵中的所述操作液体的蒸气压力；实施第一比较，所述第一比较是所述输入流体的所测量的压力的函数与所确定的或所估计的蒸气压力的函数之间的比较；响应于所述第一比较满足一个或多个标准，控制所述一个或多个调节设备以增加所述操作液体进入所述液环泵的流率；响应于所述第一比较不满足所述一个或多个标准，实施第二比较，所述第二比较是所述排出流体的所述温度测量值的函数与所述操作液体的所述温度测量值的函数之间的比较；以及基于所述第二比较控制所述一个或多个调节设备。2.根据权利要求1所述的控制系统，其中所述操作液体的所述蒸气压力被确定为：其中：a是常数值；m是常数值；t
n
是常数值；并且t1是所述排出流体的所述温度测量值。3.根据权利要求1或2所述的控制系统，其中所述第一比较包括确定所述输入流体的所测量的压力与所确定的或所估计的蒸气压力的某一函数之间的差。4.根据权利要求3所述的控制系统，其中所述一个或多个标准包括所述输入流体的所测量的压力与所确定的或所估计的蒸气压力的某一函数之间的所述差小于或等于第一阈值的标准。5.根据权利要求4所述的控制系统，其中所述第一阈值为零。6.根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的控制系统，其中所述控制器被配置成响
应于所述第一比较满足所述一个或多个标准而控制所述一个或多个调节设备以将所述操作液体进入所述液环泵的所述流率增加到最大流率。7.根据权利要求1至6中的任一权利要求所述的控制系统，其中所述第二比较包括确定所述排出流体的所述温度测量值与所述操作液体的所述温度测量值之间的差。8.根据权利要求7所述的控制系统，其中所述控制器被配置成响应于所述排出流体的所述温度测量值与所述操作液体的所述温度测量值之间的所述差高于第二阈值而控制所述一个或多个调节设备以增加所述操作液体进入所述液环泵的所述流率。9.根据权利要求7或8所述的控制系统，其中所述控制器被配置成响应于所述排出流体的所述温度测量值与所述操作液体的所述温度测量值之间的所述差低于第二阈值而控制所述一个或多个调节设备以减小所述操作液体进入所述液环泵的所述流率。10.根据权利要求7至9中的任一权利要求所述的控制系统，其中所述控制器被配置成响应于所述排出流体的所述温度测量值与所述操作液体的所述温度测量值之间的所述差等于第二阈值而控制所述一个或多个调节设备以维持所述操作液体进入所述液环泵的当前流率。11.根据权利要求8至10中的任一权利要求所述的控制系统，其中所述第二阈值是可变的。12.根据权利要求8至10中的任一权利要求所述的控制系统，其中对于湿式过程，所述第二阈值被设置成等于第一值，并且对于干式过程，所述第二阈值被设置成等于第二值，所述第一值不同于所述第二值。13.根据权利要求1至12中的任一权利要求所述的控制系统，其中所述控制器是选自由以下各项组成的控制器群组的控制器：比例控制器、积分控制器、微分控制器、比例-积分控制器、比例-积分-微分控制器、比例-微分控制器和模糊逻辑控制器。14.根据权利要求1至13中的任一权利要求所述的控制系统，一个或多个调节设备包括选自由以下各项组成的设备群组的一个或多个设备：泵、离心泵、阀、比例阀。15.一种用于控制系统的方法，所述系统包括：吸入管线；排出管线；操作液体管线；液环泵，所述液环泵包括耦接到所述吸入管线的吸入输入、耦接到所述排出管线的排出输出和耦接到所述操作液体管线的液体输入；一个或多个调节设备，所述一个或多个调节设备被配置成控制操作液体进入所述液环泵的流；压力传感器；第一温度传感器；以及第二温度传感器，所述方法包括：由所述压力传感器测量由所述液环泵经由所述吸入管线接收的输入流体的压力；使用所述排出流体的温度测量值，确定或估计所述液环泵中的所述操作液体的蒸气压力；实施第一比较，所述第一比较是所述输入流体的所测量的压力的函数与所确定的或所估计的蒸气压力的函数之间的比较；响应于所述第一比较满足一个或多个标准，控制所述一个或多个调节设备以增加所述操作液体进入所述液环泵的流率；由所述第一温度传感器测量由所述液环泵经由所述排出管线输出的排出流体的温度；由所述第二温度传感器测量由所述液环泵经由所述操作液体管线接收的操作液体的温度；
响应于所述第一比较不满足所述一个或多个标准，实施第二比较，所述第二比较是所述排出流体的所述温度测量值的函数与所述操作液体的所述温度测量值的函数之间的比较；以及基于所述第二比较控制所述一个或多个调节设备。

技术总结
一种控制系统，其包括：吸入管线(28)；排出管线(30)；操作液体管线(32)；液环泵(10)，所述液环泵(10)耦接到所述吸入、排出和操作液体管线；调节设备，所述调节设备被配置成控制操作液体进入所述液环泵(10)的流；压力传感器(22)，所述压力传感器(22)被配置成测量经由所述吸入管线(28)到所述液环泵(10)的输入流体的压力；第一温度传感器(24)，所述第一温度传感器(24)被配置成测量由所述液环泵(10)经由所述排出管线(30)输出的排出流体的温度；第二温度传感器(26)，所述第二温度传感器(26)被配置成测量由所述液环泵(10)经由所述操作液体管线(32)接收的操作液体的温度；以及控制器(20)，所述控制器(20)被配置成：使用所述传感器测量值控制所述一个或多个调节设备。器测量值控制所述一个或多个调节设备。器测量值控制所述一个或多个调节设备。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：埃地沃兹真空泵制造（青岛）有限公司
技术研发日：2020.08.28
技术公布日：2023/9/13