用于監(jiān)測消防系統(tǒng)內(nèi)消防泵電機的電源的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了用于操作消防泵控制器的方法及系統(tǒng)。示例方法包括：促使經(jīng)由消防系統(tǒng)中的消防泵控制器耦接至電動電機驅動的水泵的電源為該水泵提供動力，并通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和/或電流來監(jiān)測電機起動時間段期間電源的性能。該方法還可以包括提供可視化指示，例如電機起動時間段期間電機電源電壓和/或電流的軌跡或起動特征，以用于觀察目的或者對電機電源和傳動系（power?train）性能問題進行故障檢修的目的。
【專利說明】用于監(jiān)測消防系統(tǒng)內(nèi)消防泵電機的電源的方法及系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種用于監(jiān)測消防系統(tǒng)內(nèi)消防泵電機的電源的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]灑水系統(tǒng)安裝在建筑物中以減少由于火災造成的毀壞。消防系統(tǒng)可以包括灑水系統(tǒng)和/或豎管系統(tǒng)。灑水系統(tǒng)是向連接有多個噴灑滅火器的配水管道系統(tǒng)提供足夠壓力和流量的主動(active)消防措施。一旦灑水器周圍的環(huán)境溫度達到單個灑水噴頭的設計激活溫度，則能夠觸發(fā)每一個噴頭閉合的灑水器。在標準的濕管灑水系統(tǒng)中，當達到預定熱等級(heat level)時，獨立地激活每一個灑水器。為此，運行的灑水器的數(shù)目僅限于火災附近的那些，進而使得起火點上方的可用水壓最大化。豎管系統(tǒng)是另一種類型的消防措施，其由安裝在多層建筑內(nèi)認真規(guī)劃的位置處的豎向管道網(wǎng)組成。例如，該豎向管道可以將大量的水傳送至該建筑的任何一層以供給消防員的水帶線(hose Iine)。
[0003]圖1示出了現(xiàn)有技術消防泵裝置100的框圖。消防泵裝置100包括由電動電機驅動的電動電機驅動消防泵102。該電動電機驅動消防泵102進一步連接至水源104。水源104在一壓力下向消防系統(tǒng)106提供水流。通常，當水源不能提供足夠的壓力來滿足消防系統(tǒng)的液壓設計要求時，就需要消防泵。這經(jīng)常在高的建筑物中(例如在高層建筑中)發(fā)生，或在需要消防系統(tǒng)106中相對高的末端壓力(terminal pressure)以提供大量水的建筑物中(例如，在儲藏倉庫中)發(fā)生。因而，可以安裝消防泵102來增強水源供水線壓力并維持系統(tǒng)壓力以滿足消防系統(tǒng)106的壓力和流量要求。
[0004]當消防系統(tǒng)106中的壓力降低至低于某一預定起動壓力時，電動電機驅動消防泵102在電動電機的運行下起動。提供了壓力感測線118，該壓力感測線118允許消防泵控制器110監(jiān)測系統(tǒng)壓力。例如，當一個或多個噴灑滅火器暴露于高于它們設計溫度的熱量中并打開從而釋放水時，消防系統(tǒng)106中的壓力可能顯著降低?；蛘?，可以由消防員打開至豎管系統(tǒng)的消防水帶線連接，這使得消防系統(tǒng)106中的壓力降低。在一個示例中，該消防泵的額定值可以是在3到3500馬力(HP)之間。
[0005]消防泵裝置100還包括電動電機驅動穩(wěn)壓泵，該穩(wěn)壓泵也被稱作補給泵或管道補壓泵(jockey pump) 108?？刹僮鞯伛罱又岭妱与姍C的管道補壓泵108旨在維持消防系統(tǒng)106內(nèi)的壓力，使得電動電機不需要一直運轉，進而消防泵102也不需要一直運轉。提供了壓力感測線120，該壓力感測線120允許管道補壓泵控制器108監(jiān)測系統(tǒng)壓力。例如，管道補壓泵108人為地將壓力維持在高的水平，使得單個噴灑滅火器的運行將促使壓力降低，而該壓力降低將被消防泵控制器110感測到，這會促使消防泵102起動。在一些示例中，管道補壓泵108的額定值可以是在1/4到100HP之間。
[0006]在一個示例中，管道補壓泵108對于系統(tǒng)內(nèi)的正常泄露(例如閥門上的填充物、接頭處的滲漏、消防栓處的泄露等)以及水源104的水的無意使用而提供補給水壓。當消防泵102起動時，可以向建筑物的報警系統(tǒng)發(fā)送信號以觸發(fā)火警。消防泵102的有害運行(以及電動電機操作消防泵102)可能最終導致消防隊介入并可能增加消防泵102的磨損。因而，通常希望減少和/或避免消防泵102進行任何有害的或非計劃中的運行。
[0007]管道補壓泵108還可以包括管道補壓泵控制器112。消防泵控制器110和管道補壓泵控制器112中每一個均可以包括用于調(diào)節(jié)起動(start)和停止(stop)設定點的基于微處理器的控制器。例如，當水壓低于壓力設定點時，該消防泵控制器110可以自動促使消防泵102起動，或者管道補壓泵控制器112可以自動促使管道補壓泵108起動。管道補壓泵控制器112的起動壓力設定點可以比消防泵控制器110的起動壓力設定點大大約每平方英寸5到10磅(psi)。依照這種方式，管道補壓泵控制器112使管道補壓泵循環(huán)，以將消防系統(tǒng)106維持在遠高于消防泵102的起動設定的預定壓力，使得僅當火災發(fā)生時或者當管道補壓泵108無法抑制比系統(tǒng)壓力的正常損耗更大的損耗時，消防泵102運轉。
[0008]消防裝置系統(tǒng)100還包括止回閥114和閘閥116。為了在消防系統(tǒng)106中建立壓力，在消防泵安裝100中使用止回閥114，以便只允許一個方向的水流。止回閥114安裝在消防泵102和管道補壓泵108中每一個的出口與消防系統(tǒng)106之間。閘閥116安裝在消防泵102和管道補壓泵108中每一個的入口與出口處，并用來將消防泵102或管道補壓泵108與消防系統(tǒng)106和水源104隔離以實現(xiàn)維持目的或其他目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在一個示例方案中，提供了一種方法，該方法包括:促使耦接至消防系統(tǒng)中的電動電機驅動水泵的電源為所述水泵提供動力(power)，以及通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和/或電流來監(jiān)測電機起動時間段期間電源的性能。該方法還包括:通過計算設備提供至少一種可視化指示，例如電機起動時間段期間電源電壓和/或電流輸出的軌跡。這些軌跡還可以被稱作電機起動特征。
[0010]在另一個示例中，提供了一種非瞬態(tài)計算機可讀介質，該非瞬態(tài)計算機可讀介質內(nèi)存儲有指令，當被計算設備執(zhí)行時，所述指令促使所述計算設備控制消防泵系統(tǒng)中消防泵的運行。所述指令用于促使所述計算設備執(zhí)行如下功能，包括:促使耦接至消防系統(tǒng)中的電動電機驅動水泵的電源為所述水泵提供動力；通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和/或電流來監(jiān)測電機起動時間段期間電源的性能；以及提供可視化指示，例如電機起動時間段期間電源電壓和/或電流輸出的軌跡。
[0011]在又一示例中，提供了一種配置為在消防系統(tǒng)中運行的消防泵控制器。所述消防泵控制器包括處理器，所述處理器配置為:通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和/或電流來監(jiān)測電機起動時間段期間電源的性能，所述電源耦接至消防系統(tǒng)中的電動電機驅動水泵。所述電源配置為為所述水泵提供動力。所述處理器還配置為提供可視化指示，例如在電機起動時間段期間電源電壓和/或電流輸出的軌跡。
[0012]在另一示例中，提供了一種消防系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:電動電機驅動水泵和經(jīng)由泵控制器耦接至該電機的電源。所述水泵配置為增強和維持消防系統(tǒng)中的水壓；電源配置為為所述水泵提供動力。該泵控制器配置為促使所述電源為所述水泵提供動力并提供可視化指示，例如所述電機起動時間段期間所述電源電壓和/或電流輸出的軌跡。
[0013]前述
【發(fā)明內(nèi)容】
只是示意性的，并不意欲以任何方式構成限制。除了以上描述的示意性方案、實施例和特征之外，通過參照附圖和以下的詳細描述，其他方案、實施例和特征將變得明顯?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖1示出現(xiàn)有技術消防泵裝置的框圖。
[0015]圖2是示出示例泵控制器系統(tǒng)的框圖，該系統(tǒng)配置為控制泵以增強和/或維持水系統(tǒng)內(nèi)的水壓。
[0016]圖3示出了示例消防泵系統(tǒng)的框圖。
[0017]圖4是用于通過測量電機負載情況下消防泵電源輸出的電壓和/或電流來監(jiān)測電機起動時間段期間消防泵電源的性能的示例方法的流程圖。
[0018]圖5A到圖5B是泵控制器操作者接口的示例，該接口以軌跡或起動特征(signature)的形式示出了電機電壓和/或電流的可視化指示。
[0019]圖6是示例全電壓起動控制器示圖以及用于全電壓電機起動方法的相關聯(lián)的電流軌跡或特征。
[0020]圖7是示例部分繞組起動控制器示圖以及用于部分繞組電機起動方法的相關聯(lián)的電流軌跡或特征。
[0021]圖8是示例Y形-三角形開路轉換起動控制器示圖和用于Y形-三角形開路轉換電機起動方法的相關聯(lián)的電流軌跡或特征。
[0022]圖9是示例Y形-三角形閉路轉換起動控制器示圖和用于Y形-三角形閉路轉換電機起動方法的相關聯(lián)的電流軌跡或特征。
[0023]圖10是示例主電阻起動控制器示圖和用于主電阻電機起動方法的相關聯(lián)的電流軌跡或特征。
[0024]圖11是示例自耦變壓器起動控制器示圖和用于自耦變壓器電機起動方法的相關聯(lián)的電流軌跡或特征。
[0025]圖12是示例固態(tài)軟起動起動控制器示圖和用于固態(tài)軟起動電機起動方法的相關聯(lián)的電流軌跡或特征。
【具體實施方式】
[0026]在以下的詳細描述中，參照構成其一部分的附圖。在附圖中，除非文中另有說明，相似的標號典型地指代相似的部件。在詳細描述中描述的示例性實施例、附圖以及權利要求書并不是為了限制。在不脫離本文列出主題的構思或范圍的情況下，也可以采用其他實施例，并且可以進行其他變化。應當容易理解，可以對本文大致描述以及在圖中示出的本公開內(nèi)容的方案以多種不同配置來進行布置、替換、組合、分離以及設計，所有的這些均是本文清楚預期的。
[0027]本文公開的示例設備、系統(tǒng)和方法涉及用于操作消防泵控制器的方法和系統(tǒng)，而且提供了該方法和系統(tǒng)。示例方法包括:促使耦接至消防系統(tǒng)中的水泵電機和水泵的電源向該水泵提供動力，以及通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和/或電流來測量水泵電機起動時間段期間電源的性能。該方法還可以包括:提供可視化指示，例如在水泵電機起動時間段期間電源電壓和/或電流輸出的軌跡。
[0028]再次參照附圖，圖2是示出示例泵控制器系統(tǒng)200的框圖，該系統(tǒng)200配置為控制泵以增強和/或維持水系統(tǒng)內(nèi)的水壓。例如，該水系統(tǒng)可以是圖1中的消防系統(tǒng)106，該泵控制器系統(tǒng)可以是該系統(tǒng)100的一個或多個部件。在一些示例中，該系統(tǒng)200可以包括一個或多個功能性或物理部件，例如電子電路板202和壓力變換器接口 210。所描述的功能性或物理部件中的一個或多個可以被分成更多的功能性或物理部件，或者可以被組合成更少的功能性或物理部件。此外，該系統(tǒng)200可以包括更多或更少的功能性和/或物理部件。
[0029]在一些示例中，該系統(tǒng)的電子電路板202可選地可以包括輸入/輸出(I/O)擴展板204。例如，帶狀線纜可以將電子電路板202連接至I/O擴展板204，該I/O擴展板204可以配置為為電子電路板202提供其他處理能力。電子電路板202和/或I/O擴展板204可以是或者可以包括微處理器，或者電子電路板202和/或I/O擴展板204的功能可以由微處理器來執(zhí)行。依賴于所需要的配置，可以包括任何類型的一個或多個微處理器，包括但不限于微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器或其任意組合。該電子電路板202和/或I/O擴展板204可以包括一級或多級高速緩存、處理器內(nèi)核和寄存器。該處理器內(nèi)核可以包括算術邏輯單元、浮點單元、數(shù)字信號處理內(nèi)核或其任意組合。在一個示例中，該微處理器包括基于TMS470的微控制器。在一些示例中，微處理器的功能可以由多個微處理器來提供。
[0030]該電子電路板202還可以包括存儲器206，例如，易失性存儲器(例如，隨機讀取存儲器)、非易失性存儲器(例如，只讀存儲器、閃存等)或其任意組合。該存儲器206可以包括存儲的軟件應用(software application,軟件應用程序),且電子電路板202或電子電路板202的部件可以配置為訪問存儲器206并且執(zhí)行其中存儲的軟件應用中的一個或多個。此夕卜，該電子電路板202可以包括圖形顯示驅動器208，該圖形顯示驅動器208被用來驅動系統(tǒng)的顯示器212或者PC、筆記本電腦、視頻監(jiān)視器、電視或類似監(jiān)視設備的外部顯示器。這些顯示器可以本地設置在系統(tǒng)200的位置，或者可以遠程設置。
[0031]該電子電路板202可以從壓力變換器接口 210接收指示壓力值的電子信號，并將該壓力值與用于起動泵電機或停止泵電機的設定點相比較。例如，系統(tǒng)200可以是用于控制消防泵電機的消防泵控制器或者是用于控制管道補壓泵電機的管道補壓泵控制器。在一個示例中，該電子電路板202可以輸出泵運轉信號以使得耦接至泵電機的電機接觸器通電。
[0032]該壓力變換器接口 210可以配置為從壓力變換器接收信號。例如，該壓力變換器可以是任何類型的壓力變換器，該壓力變換器可以根據(jù)所施加的壓力而產(chǎn)生信號，并且經(jīng)由壓力變換器接口 210將輸入提供至電子電路板202。這樣，壓力變換器可以位于水系統(tǒng)內(nèi)以根據(jù)泵的入口處的抽吸壓力、泵的出口處的釋放壓力、總的系統(tǒng)壓力或其他水壓而產(chǎn)生信號。該壓力變換器可以是任何種類的壓力傳感器，其可以測量任何類型的壓力，例如絕對壓力、表壓力(gauge pressure)、差動壓力或密封壓力。
[0033]在一個示例中，該壓力變換器可以是使用耦接至彈簧管(bourdon tube)的線性可變差動變壓器(LVDT)的電子壓力傳感器。在其他示例中，該壓力變換器可以是固態(tài)壓力感測設備、機電壓力感測設備或二者的組合。例如，該固態(tài)壓力感測設備可以包括半導體壓力變換器，該半導體壓力變換器包括具有布植在硅膜上的四電阻橋的集成電路。
[0034]在一些示例中，對于淡水服務、海水/泡沫服務或其他服務，該壓力變換器可以包括0-300ps1、0-600psi或O-1OOOpsi的范圍。也可以使用處于示例壓力范圍內(nèi)或處于壓力范圍之外的其他示例壓力范圍。在一個示例中，該壓力變換器接口可以提供大約1-5伏特的直流模擬電壓，該電壓可以被壓力變換器接口 210或電子電路板202解釋為指示0-600psi之間的對應水壓。
[0035]在一些示例中，該壓力變換器可以被包括在系統(tǒng)200的殼體內(nèi)。在其他示例中，壓力變換器可以安裝在系統(tǒng)200的殼體外部并且可操作地耦合至系統(tǒng)200。
[0036]該系統(tǒng)200還可以包括三相監(jiān)測接口 214，該三相監(jiān)測接口 214可以為電子電路板202或電子電路板202的部件提供輸入。例如，該三相監(jiān)測接口 214可以監(jiān)測三相輸電線(power line),以檢測斷相(phase failure)或反相(phase reversal)。作為示例,該電子電路板202可以從三相監(jiān)測接口 214接收一個或多個信號，且微處理器可以確定是否存在全部三個相位都具有、相位旋轉正確而且頻率適當?shù)挠行щ娫淳€。
[0037]該電子電路板202可以由開關電源216供電，該開關電源216配置為從電源314直接接收三相輸入線電壓(例如200-600Vac、50/60赫茲)，或者該電子電路板202可以通過單向降壓變壓器變換線電壓供電24Vac。此外，開關電源216可以為系統(tǒng)200的部件提供例如5伏特、3.3伏特或12伏特的電壓。其他的電壓也可以。
[0038]在一些示例中，該電子電路板202可以從系統(tǒng)200的部件接收信息(例如模擬和/或數(shù)字信號)，或者向系統(tǒng)200的部件輸出信息(例如模擬和/或數(shù)字信號)。例如，微處理器可以經(jīng)由用戶接口或輸入設備接收輸入或配置設定。在其他示例中，電子電路板202可以與閃存218通信以存儲系統(tǒng)200的運行情況，或者使用Modbus驅動器220、控制器局域網(wǎng)絡(CAN)總線驅動器222或其他通信部件中的一種或多種來通信。例如，可以與其他系統(tǒng)200或本地或遠程計算設備發(fā)生串行網(wǎng)絡通信。其他通信接口驅動器還可以使用Modbus以太網(wǎng)、CANOpen、有線或無線以太網(wǎng)、DeviceNet、ProfiBus、BACNet> ARCNet> ZigBee、藍牙、W1-Fi和其他類似協(xié)議結構來提供通信。
[0039]例如，電子電路板202或電子電路板202的部件還可以向可聽見的報警器224或顯示器212輸出信號，以提供關于系統(tǒng)200的運行的可聽見的指示或可視化指示。
[0040]電子電路板202或電子電路板202的部件還可以向繼電器驅動器226進行輸出，以使驅動器運行從而觸發(fā)繼電器。例如，微處理器可以例如通過初始化三相輸入線以向泵電機供電，從而在三相輸入線上輸出用于操作泵電機的泵運轉信號。在一個不例中，該繼電器驅動器226可以被指示以操作繼電器，直到從電子電路板202接收到用來指示滿足了壓力值而且最小運轉計時器到期的信號。例如，繼電器可以包括任何類型的開關或電氣操作開關。
[0041]在一些示例中，電子電路板202的微處理器可以通過基于軟件的狀態(tài)機來實施控制序列。在一種狀態(tài)機布置中，該狀態(tài)機包括至少三種狀態(tài):空閑、起動狀態(tài)和運轉狀態(tài)。例如，在空閑狀態(tài)中，泵電機將不通電，因而泵不運轉。然而，在一種操作運行布置中，該狀態(tài)機監(jiān)測各種離散的測量的數(shù)據(jù)點以確定是否存在提前到后續(xù)狀態(tài)(例如，起動狀態(tài))的條件。
[0042]在起動狀態(tài)期間，微處理器的控制邏輯將對計時器和/或配置選項進行描述(account),上述計時器和/或配置選項可能旨在對狀態(tài)轉變進行延遲或禁止狀態(tài)轉變。起動狀態(tài)包含與穩(wěn)壓泵的適當開啟相關聯(lián)的邏輯。成功檢測激活泵可以促使狀態(tài)轉變至運轉狀態(tài)。同樣地，起動一個泵或多個泵失敗將被檢測到，并且這可以導致特定報警指示。只是作為一個例子，如果在某個預定時段內(nèi)(例如，通電I秒鐘內(nèi))沒有從輔助觸頭接收到24Vac信號，則可以發(fā)出(declare)起動失敗報警。[0043]在運轉狀態(tài)中，泵將處于激活狀態(tài)。在運轉狀態(tài)期間，狀態(tài)機能夠監(jiān)測各種離散的、測量的數(shù)據(jù)點以確定是否存在用來停止泵的條件，從而將控制提前到空閑狀態(tài)。在運轉狀態(tài)期間，基于微處理器的邏輯還將對于旨在延遲或禁止泵狀態(tài)轉變的任意計時器或配置選項進行描述。
[0044]該系統(tǒng)200還可以包括多個可編程計時器。在一個系統(tǒng)布置中，可以提供控制序列計時器?？刂菩蛄杏嫊r器可以與泵控制狀態(tài)機交互，并且可以包括開啟(ON)延遲計時器或最小運轉計時器。該開啟延時計時器可以用來防止由于例如水擊現(xiàn)象(water hammer)等的壓力偏離導致的泵的有害激活。最小運轉計時器可以用來指定泵保持運轉的最小時間長度。例如，系統(tǒng)200可被編程，從而它可以保持泵運轉，直到最小運轉計時器已經(jīng)到期并且消防系統(tǒng)內(nèi)的停止壓力已經(jīng)得以維持因而滿足了該停止壓力。
[0045]圖3示出了示例消防泵系統(tǒng)300的框圖。該消防泵系統(tǒng)300包括連接至水源304的電動電機驅動消防泵302。該水源304經(jīng)由感測線318向消防泵302提供水流，該消防泵302增強并維持消防系統(tǒng)306中的系統(tǒng)壓力以滿足壓力和流量要求。消防泵系統(tǒng)300還包括管道補壓泵308。消防泵302和管道補壓泵308中的每一個均具有經(jīng)由感測線320感測系統(tǒng)壓力的相關聯(lián)的控制器(例如，消防泵控制器310和管道補壓泵控制器312)。進一步而言，電源314經(jīng)由消防泵控制器310連接至消防泵302，以為消防泵302提供動力。將消防泵302經(jīng)由消防泵控制器310耦接至電源314，這允許消防泵控制器310控制消防泵電機并允許通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和/或電流而監(jiān)測電機起動時間段期間電源的性能。類似地，電源316經(jīng)由管道補壓泵控制器312耦接至管道補壓泵308，以為管道補壓泵308提供動力。將管道補壓泵308經(jīng)由管道補壓泵控制器312耦接至電源316，這允許管道補壓泵控制器312控制管道補壓泵電機并允許通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和電流而監(jiān)測電機起動時間段期間電源的性能。
[0046]電源314和316是電氣電源。例如，電源314和/或316可以例如是200伏特、400伏特、440伏特或600伏特的三相AC電源，或者可以是在200-208V、220-240V、380-415V、440-480V以及550-600V范圍內(nèi)的三相AC電源，并且電源314和/或316能夠引出(draw)數(shù)千安培的電流。對于支持的電壓范圍，消防泵控制器310(和/或管道補壓泵控制器312)可以在標稱最低電壓的大約85%到標稱高電壓的大約110%的電壓范圍(例如170-660Vac)上進行完全運行。
[0047]在這兩個示例中，消防泵302和管道補壓泵306可以被循環(huán)打開和關閉以增強和/或維持消防系統(tǒng)306中的合適系統(tǒng)壓力。
[0048]此外，由于需要系統(tǒng)300在任何時刻都是準備好的，因而可能需要監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)并發(fā)出報警。例如，可以監(jiān)測系統(tǒng)可操作性，并且可以使用搶先報警來確保系統(tǒng)300已經(jīng)準備好隨時使用。消防泵控制器310 (和/或管道補壓泵控制器312)可以執(zhí)行如下功能:監(jiān)測灑水系統(tǒng)的壓力，存儲測得的壓力，以及如果壓力小于閾值量則促使消防泵302 (或管道補壓泵308)打開。當該壓力恢復或者壓力過高時，該消防泵控制器310 (和/或管道補壓泵控制器312)可以關閉消防泵302 (或管道補壓泵308)，并且可以觸發(fā)報警以發(fā)出系統(tǒng)不在正常范圍內(nèi)的信號。
[0049]該消防泵控制器310 (和/或管道補壓泵控制器312)還可以監(jiān)測來自電源314(或電源316)的電壓和/或電流，并且如果電壓源是在給定范圍之外運行，則觸發(fā)報警。當泵運轉時，可以監(jiān)測關于電源的全部三個相的電流。
[0050]在一些示例中，消防泵控制器310 (和/或管道補壓泵控制器312)可以監(jiān)測相關聯(lián)電源的電壓和/或電流，并提供該電壓和/或電流的可視化指示。例如，可以提供電機電源電壓和電流軌跡的圖形顯示，該圖形顯示示出在該電源輸出下的電機負載要求。在一些示例中，可以提供電機電源電壓和電流軌跡的圖形顯示，該圖形顯示可以示出在起動電機的最初10秒內(nèi)該電源輸出下的電機負載要求。因而，該泵控制器可以監(jiān)測、顯示并記錄消防泵系統(tǒng)信息。
[0051]圖4是用于監(jiān)測至消防泵電機的電源輸出的示例方法400的流程圖。例如，泵電機可以是圖3中的用于驅動消防泵302的消防泵電機或者用于驅動管道補壓泵308的管道補壓泵電機。可以通過消防泵控制器來執(zhí)行方法400，該消防泵控制器例如是主消防泵控制器(例如，圖3中的消防泵控制器310)或者管道補壓泵控制器(例如，圖3中的管道補壓泵控制器312)。例如，圖4所示的方法400顯示了可以被圖2中的系統(tǒng)200或圖3中的系統(tǒng)300或者系統(tǒng)200或系統(tǒng)300的部件使用的方法的實施例。應當理解，對于本文公開的這一和其他處理及方法，流程圖示出本實施例的一種可能實施方式的功能和運行。就此而言，每個方框可以表示包括可以由處理器或計算設備執(zhí)行以實施該處理中的特定邏輯功能或步驟的一個或多個指令的程序代碼的模塊、片段或一部分。該程序代碼可以存儲在任意類型的計算機可讀介質中，例如，包括磁盤或硬盤驅動器的存儲介質。該計算機可讀介質可以包括非瞬態(tài)計算機可讀介質，例如，用來將數(shù)據(jù)短時間存儲的計算機可讀介質，比如寄存器存儲器、處理器高速緩存和隨機讀取存儲器(RAM)。該計算機可讀介質還可以包括非瞬態(tài)介質，例如輔助性或永久性存儲器，比如，只讀存儲器(RAM)、光盤或磁盤或者緊湊型只讀存儲器(CD-ROM)。該計算機可讀介質還可以是任何其他易失性或非易失性存儲系統(tǒng)，或者其他制品。例如，該計算機可讀介質可以被認為是計算機可讀存儲介質或者有形的存儲設備。
[0052]此外，對于本文公開的方法400和其他處理和方法，每個方框可以表示通過有線方式連接以執(zhí)行處理中的特定邏輯功能的電路。在本公開內(nèi)容的示例實施例的范圍內(nèi)也包括可替代的實施例方式，在可替代實施例方式中，可以以與所示出的或討論的順序不同的順序來執(zhí)行功能，如同本領域技術人員合理理解的那樣，這些不同的順序依賴于所涉及的功能而包括基本上同時或者相反的順序。
[0053]一開始，如方框402所示，方法400包括促使經(jīng)由消防系統(tǒng)中的泵控制器耦接至水泵的電源為水泵提供動力。例如，泵控制器可以將泵電機連接至電源或者在備用發(fā)電機的情況下促使電源開始運行。然后，該電源可以為泵提供動力，使得泵可以按照需要運行。
[0054]在方框404，該方法包括通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和/或電流而監(jiān)測電機起動時間段期間電源的性能。在一個示例中，電動電機驅動泵經(jīng)由泵控制器耦接至電源。將電機經(jīng)由控制器耦接至電源，這允許控制器經(jīng)由它的內(nèi)部感測線來測量電源電壓和/或電流。在一些示例中，泵控制器可以配置為通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和電流來監(jiān)測電機起動時間段期間電源的性能。
[0055]在方框406，該方法包括通過計算設備提供可視化指示，例如電機起動時間段期間電機電源電壓和電流的軌跡。在一個示例中，計算設備可以包括泵控制器，該泵控制器可以包括配置為顯示該可視化指示的顯示器。
[0056]圖5A到圖5B是示例泵控制器接口 500。在一些示例中，操作者可以使用接口 500來操作消防泵控制器和/或管道補壓泵控制器。例如，該接口可以耦接至消防泵控制器或管道補壓泵控制器，或者可以設置在遠離消防泵系統(tǒng)的位置。該接口 500可以包括具有顯示器504和按鍵506的電子控制板502以及報警面板508。
[0057]在一個不例中，顯不器504可以是背光式液晶(IXD)顯不器。例如，顯不器504可以是128X64的單色或多色點陣LED顯示器。其他的示例尺寸也是可行的。該顯示器504可以配置為顯示定制的圖形和/或字符。例如，該顯示器504可以提供與時間和日期、系統(tǒng)壓力、泵運行計時器、三相電源線電壓等相關聯(lián)的信息。在一些示例中，顯示器504可以針對如下內(nèi)容中的一種或多種而提供用于統(tǒng)計或報警情況的文本消息:電機開啟、最小運轉時間、關閉延遲時間、起動失敗、電壓不足、轉子運動鎖定(locked rotor trip)、緊急起動、驅動器未安裝、磁盤錯誤、磁盤快滿、順序起動時間、本地起動、遠程起動、系統(tǒng)電池低、電壓過高、頻率過高、電機超載320%、電機過載、打印機錯誤、壓力錯誤等。
[0058]接口 500可以配置為在顯示器504上提供可視化指示。該可視化指示可以采取各種形式，并且可以包括或傳送多種不同類型的信息。作為一個示例，該可視化指示可以指示在電機起動時間段期間泵電機定時加速到全速度是否超過大約10秒。在該示例中，該泵控制器可以配置為通過測量起動時間段期間的電機電源電壓和電流來確定電機達到全速度所需的時間量。
[0059]基于該測量，該泵控制器可以配置為還確定其他信息，例如，在電機起動情況下電源提供的電壓是否比標稱運行電壓的大約15%小。標稱運行電壓可以基于電源和水泵的尺寸而改變。然后，該泵控制器可以提供被確定的任意信息的可視化指示，例如，在電機起動期間沒有能夠維持在運行電壓的15%以上的指示或者在電機起動期間測得的電機電源電壓和電流的數(shù)字讀取值。電機起動時間段可以包括最初大約10秒鐘的運行，當然，也可以使用更短或更長的時間段來用于這種確定。
[0060]該泵控制器還可以配置為生成用于示出電機起動期間電機電源電壓和電流大小的曲線圖。因而，該可視化指示可以包括該曲線圖。該曲線圖可以基于消防系統(tǒng)的要求針對顯示而進行修改，從而顯示電機起動時間段期間的電機電源電壓和電流的軌跡，并且可以在與該要求相關的特定部分中將該曲線圖放大或者調(diào)整該曲線圖的大小以顯示該軌跡的相關部分。
[0061]圖5A示出了顯示器504上的示例電流軌跡(或起動特征)510。顯示器504上的該曲線圖配置為示出使用大約0-170安培的大小和大約10秒時間長度的電流軌跡510。因而，該電流軌跡或起動特征510為系統(tǒng)操作者提供對在電機起動時間段期間由電源引出的電機電流的觀察。在該示例中，一開始需要大量的電流來起動電機。例如，在示出的布置中，起動或突入電機電流為大約170安培。例如，隨著電機達到全速度，電機電流下降至大約85安培。
[0062]圖5B示出了顯示器504上的示例電壓軌跡或起動特征512。顯示器504中的曲線圖配置為示出使用大約381-486伏特的大小和大約10秒時間長度的電壓軌跡或起動特征512。因而，該電壓軌跡或起動特征為操作者提供了對電機起動時間段期間在供電后由電流需量生成的電源電壓以及與消防系統(tǒng)要求相關的等級的大小的觀察。在該示例中，由于電機起動時間段期間電機引出的初始起動電流，因而一開始就有大的壓降。該電機電壓隨著電機在達到全速度的過程中從電源引出的電流越來越少而減小。[0063]該泵控制器還可以配置為將該軌跡或起動特征(或曲線圖)與所存儲的電機起動特征庫(library)相比較,該存儲電機起動特征指示在標準消防系統(tǒng)中被核準使用的各種電機起動配置的預定閾值。
[0064]因而，該可視化指示可以包括關于測得的電源電機電壓和電流軌跡或起動特征是否滿足庫中的電機起動特征的預定閾值的指示。
[0065]回過頭來參照圖4，在方框408，該方法400包括基于標準電機起動特征庫來提供關于電機起動情況下電機電源電壓和電流的預定閾值的第二可視化指示。作為一個示例，該第二指示可以是除了第一指示之外的指示(并且設置在相同的顯示器上或者設置在單獨的顯示器上)，或者第二指示可以取代第一指示。該第二指示(或來自該庫的標準特征)可以針對消防系統(tǒng)中給定電機起動方法而指示預期的或希望的電機電源起動電壓和電流，使得用戶可以容易地將測得的電源輸出與預期的或希望的起動特征相比較以確定是否存在問題。因而，在一些示例中，泵控制器可以配置為針對按照預期或按照希望的方式運行的消防系統(tǒng)中的給定電機起動方法顯示標準特征的指示。
[0066]該泵控制器可以配置為基于庫中存儲的標準電機起動特征來確定測得的電機電源電壓和電流軌跡是否超過預定閾值并提供該確定結果作為第二指示。
[0067]在方框410，該方法400包括基于測得的電機電源電壓和電流特征提供報警。作為示例，泵控制器能夠確定通過測量電機負載情況下電源輸出的電壓和電流來監(jiān)測電機起動時間段期間電源的性能是否在可接受的等級范圍內(nèi)，并且當該測量在可接受等級范圍之外時響應性地提供報警。
[0068]參見圖5A，接口 500包括報警面板508，該報警面板508可以包括用來指示系統(tǒng)狀態(tài)或報警情況的多個LED。在一些示例中，LED中的一個或多個能夠基于泵控制器的微處理器確定的各種情況而顯示紅色、綠色或黃色光。例如，多個LED中的LED的顏色或照明可以指示如下內(nèi)容中的一個或多個:電源可用、泵運轉、遠程起動、雨淋閥開啟(deluge open)、斷相、互鎖開啟、電機過載、自動關停禁用、電壓過大、報警、系統(tǒng)壓力低、轉換開關正常、轉換開關緊急情況、反相、起動失敗、緊急隔離關閉、電壓不足等。例如，該報警面板508可以包括專門用來指示處于可接受等級范圍之外的電機起動電壓和/或電流等級的報警。
[0069]在方框412，該方法400包括針對消防泵控制器的每次起動以電機起動時間段期間測得的電機電源電壓和電流的軌跡或起動特征的形式來存儲數(shù)據(jù)。該泵控制器可以包括用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲裝置(例如，存儲器)，且這種數(shù)據(jù)可以隨時間推移而被取出和分析，以確定消防系統(tǒng)是否在合適地運行。作為示例，可以按季度來測試該泵，如果泵在過去一個季度中被起動了十次，則可以取出該數(shù)據(jù)進行處理或故障檢修，以確定是否存在問題。例如，可以對所存儲的數(shù)據(jù)進行分析以識別在消防泵起動期間的趨勢或其他問題。
[0070]方法400可以通過泵控制器作為診斷或故障檢修工具來執(zhí)行，從而驗證各種消防系統(tǒng)或消防系統(tǒng)的部件或功能(例如電壓減小電機起動方法)的合適性能，分析電源的壓降以及估算備用電源(例如，用于為配備有轉換開關的消防泵控制器供電的備用發(fā)電機)的大小。
[0071]國家消防協(xié)會(NFPA)已經(jīng)將關于消防泵的安裝和運行的標準發(fā)布為“NFPA20:用于消防的固定式泵的安裝標準”(NFPA20-2010)，該標準的整個內(nèi)容均并入本文中。該標準示出了消防系統(tǒng)運行所需要滿足的數(shù)個要求。一個要求包括:在電機起動情況下，控制器線端處的電壓不應當降低至比正常電壓(控制器標稱電壓)低超過15%。另一個要求包括:當電機在電機全負荷額定電流的115%運行時，電機端子處的電壓不應當降低至比電機的額定電壓低超過5%。針對電機起動的其他要求(使得消防系統(tǒng)可以在確定發(fā)生火災之后立即起動)包括:應當提供定時的自動電機加速，而且電機加速的時間長度不應當超過十秒。因而，需要該泵在接收到電力之后大約十秒鐘內(nèi)準備好運轉，且如果電力被中斷然后返回，則存在“要求起動”情況(例如，系統(tǒng)水壓低)，該控制器必須在從供電開始的十秒鐘內(nèi)識別該情況并開始運行序列。
[0072]其他標準也可以提供對消防系統(tǒng)的運行要求。例如，國家電工法規(guī)(NEC) 2011中規(guī)定，在電機起動情況下，消防泵控制器線端處的電壓不應當降低至比正常電壓(控制器標稱電壓)低超過15%，NEC2011的整個內(nèi)容并入本文。國家電器制造商協(xié)會(NEMA)還公布了電動消防泵控制器的應用指導(NEMA ICS14-2010)和用于處理、安裝、運行和維護電動消防泵控制器的說明(NEMA ICS15-2011)，該應用指導和說明中每一個的整體內(nèi)容均合并入本文。
[0073]這些要求提供了對消防系統(tǒng)的運行的限制。在本文的示例中，泵控制器可以監(jiān)測消防系統(tǒng)并提供與這些要求相關的電機電源電壓和電流輸出的可視化指示。該方法400例如可以被執(zhí)行以驗證消防系統(tǒng)是否正在按照要求運行。
[0074]一個感興趣的要求是電動電機驅動消防泵的起動時間。對于起動消防泵電機有許多起動方法或技術，包括全電壓起動(DOL)以及電壓減小起動方法,例如，部分繞組起動、Y形-三角形開路轉換(Wye-Delta Open Transition)起動、Y形-三角形閉路轉換(ffye-Delta Closed Transition)起動、主電阻(Primary Resistance)起動、自稱變壓器起動以及固態(tài)軟起動。
[0075]圖6中示出了示例全電壓起動控制器的示圖。電源600經(jīng)由開關和斷路器耦接至消防泵602。當被要求起動時，控制器(未示出)將全電壓施加到用于驅動消防泵602的電機604上。電機604引出最大起動電流，例如電機全負載電流的大約600%，并將最大設計扭矩傳遞至消防泵602。當電機起動電流不會促使控制器線端處的電源電壓過度減小時，可以使用全電壓起動。如果全電壓起動電機電流促使線電壓下降到低于額定電壓的大約85%，則使用電壓減小起動方法。圖6示出了使用全電壓起動方法將期望獲得的示例電流軌跡或特征。
[0076]還可以使用電壓減小起動方法，其中，減小起動電流(盡管被稱作“電壓減小起動方法”)，因而使得對于電源的要求低，并且允許線電壓維持在額定電壓的85%到100%之間。示例的電壓減小起動方法采用由轉換計時器(或加速計時器)控制的起動和運轉接觸器的組合來使電機按照要求在起動后的大約十秒內(nèi)達到全速度。
[0077]圖7示出了示例部分繞組起動控制器示圖以及用于部分繞組起動方法的相關聯(lián)的電流特征。圖8示出了示例Y形-三角形開路轉換起動控制器示圖和用于Y形-三角形開路轉換起動方法的相關聯(lián)的電流特征。圖9示出了示例Y形-三角形閉路轉換起動控制器示圖和用于Y形-三角形閉路轉換起動方法的相關聯(lián)的電流特征。圖10示出了示例主電阻起動控制器示圖和用于主電阻起動方法的相關聯(lián)的電流特征。圖11示出了示例自耦變壓器起動控制器示圖和用于自耦變壓器起動方法的相關聯(lián)的電流特征。圖12示出了示例固態(tài)軟起動起動控制器示圖和用于固態(tài)軟起動起動方法的相關聯(lián)的電流特征。在以上描述的并入標準(這些標準通過引用的方式整體并入本文)中提供了三種起動方法中每一種方法的詳細內(nèi)容的描述，而且讀者可以參照這些標準以獲取進一步的信息。
[0078]以下表1中示出了不同消防泵起動方法的示例比較表格。
[0079]
【權利要求】
1.一種方法，包括: 促使耦接至消防系統(tǒng)中的電動電機驅動的水泵的電源為所述水泵提供動力； 測量電機電源輸出的電壓和/或電流；以及 通過計算設備提供諸如電機起動時間段期間電機電源電壓和/或電流輸出的軌跡之類的可視化指示。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，促使耦接至所述消防系統(tǒng)中的水泵的電源為所述水泵提供動力包括促使所述電源開始運行。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，測量所述電機電源輸出的電壓和/或電流包括測量所述電源的起動時間段期間所述電機電源輸出的電壓和/或電流。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，提供諸如電機電源電壓和/或電流輸出的軌跡之類的可視化指示包括:提供關于起動情況下所述電源提供的電壓是否比標稱運行電壓的大約15%小的指示。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括:提供諸如與所述電源的起動時間段期間的電機電源電壓和/或電流輸出相對應的電機電源電壓和/或電流輸出的軌跡之類的可視化指/Jn ο
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，所述起動時間段是所述電源運行的大約最初的十秒。
7.根據(jù)權利要求1所述的方 法，還包括:基于用來指示所述電機電源電壓和/或電流輸出的信息來提供報警。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括:生成用于示出在所述電機的起動時間段期間所述電機電源電壓和/或電流輸出的大小的曲線圖。
9.根據(jù)權利要求8所述的方法，還包括在顯示器上顯示所述曲線圖。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，還包括: 將所述曲線圖與所存儲的曲線圖或起動特征相比較，其中，所存儲的曲線圖指示給定消防系統(tǒng)中給定電機電源的電壓和/或電流輸出的預定閾值；以及 提供關于所述電機電源電壓和/或電流輸出是否滿足所述預定閾值的指示。
11.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括:提供關于給定消防系統(tǒng)中電機電源電壓和/或電流輸出的預定閾值的第二可視化指示。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括: 確定所述電機電源電壓和/或電流輸出是否超過了給定消防系統(tǒng)中電機電源電壓和/或電流輸出的預定閾值；以及 提供確定結果的第二可視化指示或起動特征。
13.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括:提供給定消防系統(tǒng)中給定電源的標準模型起動特征的第二可視化指示。
14.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括:提供在所述電機的起動時間段期間泵電機達到全速度的定時加速是否超過大約十秒的指示，其中，所述電機的定時加速指示促使所述電源使得所述電機提速并為所述水泵提供動力所需的時間量。
15.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括:針對所述消防系統(tǒng)的每次起動以在所述電機起動期間電機電源電壓和/或電流的軌跡或特征的形式存儲數(shù)據(jù)。
16.根據(jù)權利要求1所述的方法，還包括: 從多種起動方法中接收起動方法的選擇； 使用所選擇的起動方法促使所述電源為所述水泵提供動力； 使用所選擇的起動方法測量所述電機電源輸出的電壓和/或電流； 將來自所選擇的起動方法的起動特征的、指示所述電機電源輸出的電壓和/或電流的信息與所測得的所述電機電源輸出的電壓和/或電流相比較；以及提供關于比較結果的可視化指示。
17.一種非瞬態(tài)計算機可讀介質，其內(nèi)存儲有指令，當被計算設備執(zhí)行時，所述指令促使所述計算設備控制消防泵系統(tǒng)中消防泵的運行，其中，所述指令用于促使所述計算設備執(zhí)行如下功能，包括: 促使耦接至消防系統(tǒng)中的水泵的電源為所述水泵提供動力； 測量電機電源輸出的電壓和/或電流；以及 提供關于所述電機電源輸出的電壓和/或電流的可視化指示。
18.根據(jù)權利要求17所述的非瞬態(tài)計算機可讀介質，其中，所述功能還包括: 生成用于示出在所述電源的起動時間段期間所述電機電源電壓和/或電流輸出的大小的曲線圖。
19.根據(jù)權利要求18所述的非瞬態(tài)計算機可讀介質，其中，所述起動時間段是所述電源運行的大約最初的十秒，其中，所述功能還包括:` 將所述曲線圖與所存儲的曲線圖或起動特征相比較，其中，所述特征指示給定消防系統(tǒng)中電機電源電壓和/或電流輸出的預定閾值；以及 提供關于所述電機電源輸出的電壓和/或電流滿足所述預定閾值的指示。
20.一種消防泵控制器，配置為在消防系統(tǒng)中運行，所述消防泵控制器包括: 處理器，配置為: 測量耦接至所述消防系統(tǒng)中的水泵的電機電源輸出的電壓和/或電流，其中，所述電源配置為為所述水泵提供動力；以及 提供關于所述電機電源輸出的電壓和電流的可視化指示。
21.根據(jù)權利要求20所述的消防泵控制器，其中，所述處理器還配置為促使耦接至所述消防系統(tǒng)中的水泵的電源為所述水泵提供動力。
22.根據(jù)權利要求20所述的消防泵控制器，其中，所述處理器還配置為: 測量所述電機電源輸出的電壓和/或電流；以及 生成用于示出在所述電源的起動時間段期間所述電機電源輸出的電壓和/或電流的大小的曲線圖。
23.根據(jù)權利要求20所述的消防泵控制器，其中，所述處理器還配置為: 將所述曲線圖與所存儲的曲線圖或起動特征相比較，其中，所述特征指示給定消防系統(tǒng)中電機電源電壓和電流輸出的預定閾值；以及 提供關于所述電機電源輸出的電壓和/或電流是否滿足所述預定閾值的指示。
24.—種消防系統(tǒng),包括: 消防系統(tǒng)中的水泵，其中，所述水泵配置為提供所述消防系統(tǒng)中的水壓； 電源，耦接至電動電機驅動的所述水泵，其中，所述電源配置為為所述水泵提供動力；以及 泵控制器，耦接至所述電源，其中，所述泵控制器配置為促使所述電源為所述水泵提供動力并提供關于所述電機電源輸出的電壓和電流的可視化指示。
25.根據(jù)權利要求24所述的消防系統(tǒng)，其中，所述泵控制器包括具有顯示器的管道補壓泵控制器，所述顯示器配置為顯示關于管道補壓泵電機電源輸出的電壓和/或電流的可視化指示。
26.根據(jù)權利要求24所述的消防系統(tǒng)，其中，所述泵控制器配置為提供關于起動情況下所述電源提供的電壓是否比標稱運行電壓的大約15%小的指示。
27.根據(jù)權利要求24所述的消防系統(tǒng)，其中，所述泵控制器還配置為生成用于示出所述電源的起動時間段期間電機電源輸出的電壓和/或電流的大小的曲線圖，其中，所述起動時間段是所述電源運行的大約最初的十秒。
【文檔編號】F04B49/06GK103487766SQ201310225131
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權日:2012年6月7日
【發(fā)明者】道格拉斯·A·斯蒂芬斯, 哈蘭·A·羅森塔爾 申請人:阿斯科動力科技公司