本申請要求在2014年4月8日提交的題為“A Best-fit affinity sensorless conversion means for pump differential pressure and flow monitoring”的美國臨時申請NO.61/976,749(代理人案號911-019.014-1//F-B&G-X0012US01)的權(quán)益，該臨時申請通過引用被整體并入本文中。

本申請還涉及由發(fā)明人中的一個或多個開發(fā)并在以下申請中公開的一系列技術(shù)：

1)在2010年12月30日提交的題為“Method and apparatus for pump control using varying equivalent system characteristic curve,AKA an adaptive control curve”的美國申請NO.12/982,286(代理人案號911-019.001-1//F-B&G-1001，其在2014年4月15被公告為美國專利No.8,700,221；

2)在2012年12月17日提交的題為“Dynamic linear control methods and apparatus for variable speed pump control”的美國申請NO.13/717,086(代理人案號911-019.004-2//F-B&G-X0001)，其要求2011年12月16日提交的美國臨時申請NO.61/576,737的權(quán)益，該申請現(xiàn)已被放棄；

3)在2013年11月27日提交的題為“3D sensorless conversion method and apparatus”的美國申請NO.14/091,795(代理人案號911-019.009-2//F-B&G-X0005)，其要求2013年3月1日提交的美國臨時申請NO.61/576,737的權(quán)益，該申請現(xiàn)在已被放棄；

4)在2014年2月24日提交，題為“A Mixed Theoretical And Discrete Sensorless Converter For Pump Differential Pressure And Flow Monitoring”的美國申請NO.14/187,817(代理人案號911-019.010-2//F-B&G-X0008)，其要求2013年3月19日提交的美國臨時申請NO.61/803,258的權(quán)益，該申請現(xiàn)在已被放棄；

5)在2014年7月24日提交的題為“A Best-fit and Affinity Sensorless Converter for Pump Differential Pressure and Flow Monitoring”的美國申請NO.14/339,594(代理人檔案序號911-019.012-2//F-B&G-X0010US01)，其要求2014年4月8日提交的美國臨時申請NO.61/976,749(代理人案號911-019.012-1//F-B&G-X0010US01)的權(quán)益；以及

6)在2014年6月4日提交的題為“System and Flow Adaptive Pumping Control Apparatus-A Minimum Pumping Energy Operation Control System vs.Sensorless Application”的美國臨時申請NO.62/007,474(代理人案號911-019.015-1//F-B&G-X0013)；

上述技術(shù)全部被轉(zhuǎn)讓給本專利申請的受讓人，并且全部通過引用被整體并入本文中。

本申請是基于在上述相關(guān)申請中公開的系列技術(shù)而構(gòu)建的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于控制泵的操作的技術(shù)；并且更特別地，本發(fā)明涉及一種用于控制和/或監(jiān)視泵的方法和裝置，所述泵例如包括用于家庭和商用加熱或冷卻水系統(tǒng)的泵。

背景技術(shù)：

液體循環(huán)泵浦系統(tǒng)無傳感器控制和監(jiān)視技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的，例如包括與在被標(biāo)識為參考文獻(xiàn)號3-5的上述相關(guān)專利申請中公開的內(nèi)容向一致的3D離散、混合式理論的3D離散無傳感器轉(zhuǎn)換方法?？捎?D離散無傳感器轉(zhuǎn)換器例如基于上述參考文獻(xiàn)號4中的泵校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，以大約5-15％的轉(zhuǎn)換誤差直接地從一對電動機讀出值求解系統(tǒng)壓力和流率。另一方面，在上述參考文獻(xiàn)號3中公開的混合式理論的離散無傳感器轉(zhuǎn)換器在不需要儀器校準(zhǔn)的情況下產(chǎn)生約10-20％的轉(zhuǎn)換誤差，即使仍需要相對于系統(tǒng)系數(shù)和電動機速度的配電數(shù)據(jù)來對變化液體循環(huán)系統(tǒng)上的系統(tǒng)系數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

泵無傳感器數(shù)據(jù)校準(zhǔn)(包括使用儀器和數(shù)據(jù)采集過程)是關(guān)于泵無傳感器應(yīng)用的一個感興趣的討論話題，其對于大多數(shù)泵浦應(yīng)用情形而言由于缺少壓力和流量傳感器而可能根本不容易實現(xiàn)。因此，即使是要在制造組裝線中收集用于無傳感器泵和電動機組合產(chǎn)品的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，這樣做可能既相當(dāng)耗時而且也非常麻煩，更不用說使用昂貴的數(shù)據(jù)采集儀器以及液體循環(huán)泵浦測試系統(tǒng)裝備了。因此，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)并認(rèn)識到不需要或較少需要校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的無傳感器手段或技術(shù)對于大多數(shù)無傳感器泵控制應(yīng)用而言可能是更加適宜的。

對于流率是由閥或調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)的動態(tài)液體循環(huán)系統(tǒng)而言，等效的液體循環(huán)系統(tǒng)特性系數(shù)一般地也是取決于閥打開位置和系統(tǒng)動態(tài)摩擦損耗的未知變量。此類變化液體循環(huán)系統(tǒng)下的泵效率由于變化的液體循環(huán)負(fù)荷下的電動機速度滑移以及一些泵機械摩擦引發(fā)的熱消耗效應(yīng)(尤其是在系統(tǒng)幾乎被關(guān)掉情況下的低速時)而是變化的變量。因此，本申請的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)并認(rèn)識到針對泵無傳感器轉(zhuǎn)換器的重新構(gòu)造而用公式表示直接地從電動機讀出值(諸如功率、電流、扭矩、速度等)來提供系統(tǒng)壓力和流量的任何理論表達(dá)式都是相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

總而言之，本發(fā)明提供了一種新的且唯一的最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)，用于例如基于使用泵和系統(tǒng)特性等式以及經(jīng)驗功率等式推導(dǎo)在功率和速度的的一對給定電動機讀出值下的泵或系統(tǒng)壓力和流率?？梢岳缁谟杀弥圃焐坦嫉谋们€，通過多項式最佳擬合函數(shù)以及泵相似定律或其修改版本，來重新構(gòu)造泵特性等式和經(jīng)驗功率等式。因此，可因此通過所述泵和系統(tǒng)特性等式以及所述經(jīng)驗功率等式，求解在泵和系統(tǒng)壓力的穩(wěn)態(tài)平衡點處的系統(tǒng)壓力和流率。本文中公開的無傳感器模型和技術(shù)更容易以相當(dāng)令人滿意的準(zhǔn)確度被應(yīng)用于大多數(shù)實際應(yīng)用的液體循環(huán)泵浦無傳感器控制和監(jiān)視應(yīng)用中而不需要儀器校準(zhǔn)。

本申請?zhí)峁┝艘环N作為上文闡述的前述一系列技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展或者是基于前述系列技術(shù)而構(gòu)建的技術(shù)。

特定實施方式

根據(jù)一些實施方式，本發(fā)明可以包括信號處理器或處理模塊為特征的裝置或者采用該裝置的形式，所述信號處理器或處理模塊至少被配置成：

接收信令，該信令包含關(guān)于功率和速度的電動機讀出值以及還關(guān)于經(jīng)驗功率等式以及泵和系統(tǒng)特性等式的信息，所述經(jīng)驗功率等式及泵和系統(tǒng)特性等式是通過多項式最佳擬合函數(shù)以及泵相似定律基于由泵制造商公布的泵曲線而構(gòu)造的；以及

基于接收到的信令來確定相應(yīng)信令，其包含關(guān)于功率和速度的電動機讀出值下的泵或系統(tǒng)壓力和流率的信息。

在操作中，所述信號處理器或處理模塊可被配置成求解電動機穩(wěn)態(tài)條件下所述泵或系統(tǒng)壓力的平衡點處的泵壓差和流率。

在操作中，所述信號處理器或處理模塊10a還可被配置成提供對應(yīng)信令，所述對應(yīng)信令包含關(guān)于泵或系統(tǒng)壓力和流率的信息的相應(yīng)信令，包括針對泵壓差和流量監(jiān)視。該相應(yīng)信令可用來控制液體循環(huán)泵浦系統(tǒng)。

還可設(shè)想其中裝置包括例如具有此類信號處理器或處理模塊的液體循環(huán)泵浦系統(tǒng)或該裝置采取此形式的實施方式。

接收到的所述信令可以是從被配置成測量功率和速度的電動機讀出值的適當(dāng)傳感器感測和接收到的。

接收到的所述信令可被存儲并從適當(dāng)?shù)拇鎯ζ髂K接收到，該存儲器模塊例如配置有通過多項式最佳擬合函數(shù)以及泵相似定律基于由泵制造商公布的泵曲線而構(gòu)造的經(jīng)驗功率等式及泵和系統(tǒng)特性等式。

舉例來說，所述信號處理器或處理模塊可包括至少一個處理器和包括計算機程序代碼的至少一個存儲器或者采取此形式，并且所述至少一個存儲器和計算機程序代碼被配置成利用至少一個處理器促使信號處理器或處理模塊至少接收信令(或者例如關(guān)聯(lián)的信令)并確定自適應(yīng)的壓力設(shè)定點。所述信號處理器或處理模塊可被配置成適當(dāng)?shù)挠嬎銠C程序代碼，以便實現(xiàn)根據(jù)本文所闡述的適當(dāng)信號處理算法和/或功能。

裝置可包括泵控制或控制器或者采取該形式，包括PID控制，具有所述信號處理器或信號處理器模塊，例如包括用于監(jiān)視泵壓差和流量。

根據(jù)一些實施方式，本發(fā)明可采取方法的形式，該方法包括用于以下操作的步驟：在信號處理器或處理模塊中接收信令，該信令包含關(guān)于功率和速度的電動機讀出值以及還關(guān)于經(jīng)驗功率等式以及泵和系統(tǒng)特性等式的信息，所述經(jīng)驗功率等式以及泵和系統(tǒng)特性等式是通過多項式最佳擬合函數(shù)以及泵相似定律基于由泵制造商公布的泵曲線而構(gòu)造的；以及在所述信號處理器或處理模塊中基于接收到的信令來確定相應(yīng)信令，所述相應(yīng)信令包含關(guān)于在功率和速度的電動機讀出值下的泵或系統(tǒng)壓力和流率的信息。

所述方法還可包括本文中闡述的特征中的一個或多個，包括從信號處理器或處理模塊提供相應(yīng)信令，所述相應(yīng)信令包含關(guān)于泵或系統(tǒng)壓力和流率的信息，例如其可被用來控制液體循環(huán)泵浦系統(tǒng)。

本發(fā)明還可例如采取具有計算機可讀介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品的形式，該計算機可讀介質(zhì)其中嵌入有計算機可執(zhí)行代碼，用于例如當(dāng)在構(gòu)成此類泵控制器的部件的信號處理設(shè)備上運行時，執(zhí)行所述方法。舉例來說，所述計算機程序產(chǎn)品可例如采取如下形式：CD，軟盤，記憶棒，存儲卡，以及可以在現(xiàn)在已知或?qū)硪院箝_發(fā)的此類計算機可讀介質(zhì)上存儲此類計算機可執(zhí)行代碼的其它類型或種類的存儲器設(shè)備。

總之，本文中公開的實施方式提供了一種新的且唯一的最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)，用于例如基于使用泵和系統(tǒng)特性等式以及經(jīng)驗功率等式導(dǎo)出在功率和速度的給定的一對電動機讀出值下的泵或系統(tǒng)壓力和流率。所述泵特性等式和經(jīng)驗功率等式可例如基于例如可以存儲在適當(dāng)存儲器模塊并因此被處理的由泵制造商公布的泵曲線，通過多項式最佳擬合函數(shù)以及泵相似定律來構(gòu)造。因此，可以求解出在電動機穩(wěn)態(tài)下的泵和系統(tǒng)壓力的平衡點處的泵壓差和流率。本文中公開的泵無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)可以更容易以令人滿意的準(zhǔn)確度應(yīng)用于大多數(shù)實際應(yīng)用的液體循環(huán)泵浦控制和監(jiān)視應(yīng)用。

附圖說明

附圖包括以下各圖，其并非一定按比例繪制：

圖1是根據(jù)一些實施方式的例如可在其中實現(xiàn)本發(fā)明的在本領(lǐng)域中已知液體循環(huán)無傳感器泵浦控制系統(tǒng)的示意圖。

圖2是從所感測的功率和速度進(jìn)行針對泵壓力和流率的無傳感器轉(zhuǎn)換的示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的實現(xiàn)的壓力(Ft)相對于流量(GPM)的曲線圖，其示出了泵、系統(tǒng)和功率特性曲線及穩(wěn)態(tài)下的壓力平衡點。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的實現(xiàn)的功率(hp)相對于系統(tǒng)特性(C_v/C_v^Duty)流量(GPM)的曲線圖，示出了電動機功率和系統(tǒng)特性。

圖5是壓力(Ft)相對于流量(GPM)的曲線圖，其示出了各種速度(包括24Hz、30Hz、36Hz、42Hz、48Hz、54Hz和60Hz)下泵壓差對比來自無傳感器轉(zhuǎn)換器(參見實線)的系統(tǒng)流率和來自傳感器的測量或感測數(shù)據(jù)(參見符號(例如，菱形、三角形、星形、加號、減號、方框以及“x”)。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的例如具有被配置成用于實現(xiàn)信號處理功能的信號處理器或處理模塊的裝置的框圖。

具體實施方式

圖1示出了例如可在其中實現(xiàn)本發(fā)明的液體循環(huán)無傳感器泵浦控制系統(tǒng)，其具有連接到管道的離心泵與流量控制器的組合。在圖2中示意性地示出了針對泵壓差和流率的無傳感器轉(zhuǎn)換，所述泵壓差和流率與在泵排放時等效液體循環(huán)系統(tǒng)特性系數(shù)變量和電動機驅(qū)動的另一端處的電動機功率和速度相關(guān)聯(lián)。在圖3中示意性地呈現(xiàn)了針對具有靜態(tài)吸入壓力的閉環(huán)系統(tǒng)的泵、系統(tǒng)和功率特性曲線以及在穩(wěn)態(tài)下的泵和系統(tǒng)壓力的相應(yīng)壓力平衡點。

考慮到具有靜態(tài)吸入壓力的閉環(huán)系統(tǒng)，可以在泵和系統(tǒng)壓力的穩(wěn)態(tài)平衡點(其為在圖3中示意性地示出的泵和系統(tǒng)曲線函數(shù)的交叉點)下，求解電動機速度和系統(tǒng)位置處的系統(tǒng)流率和壓力。在這里，可以基于電動機全速n_max下的泵曲線以及泵相似定律而近似地以多項式P＝f(Q，n)形式來表示瞬時泵特性曲線，該瞬時泵特性曲線是泵差壓P相對于流率Q和電動機速度n。因此，可用泵壓差函數(shù)P＝f(Q，n)以及隨后的系統(tǒng)流量等式來求解系統(tǒng)流率。這里所引用的泵相似定律指示用于泵流量、壓差和電動機功率的等式，即分別為Q/Q_max＝n/n_max，P/P_max＝(n/n_max)²和w/w_max＝(n/n_max)³。

在通過例如具體地使用二階最佳擬合相似泵曲線函數(shù)以及系統(tǒng)流量等式的上述方法之后，例如，可使用下面的等式(1)導(dǎo)出系統(tǒng)流率：

其中，C_v是系統(tǒng)系數(shù)，并且a、b和c是電動機全速n_max下的二階最佳擬合泵曲線函數(shù)的系數(shù)。這里所使用的泵壓差函數(shù)P＝f(Q，n)可采取下面等式(2)的形式：

P(n，Q)＝(aQ²+b(n/n_max)¹Q+(n/n_max)²c)。 (2)

請注意，如果可以選擇其它類型的曲線擬合或內(nèi)插方法，例如可以用三階多項式形式的擬合或內(nèi)插作為本文中所闡述的方法的替代，也可以導(dǎo)出系統(tǒng)流率和泵差分等式的其它表達(dá)式。

為了用等式1和等式2從給定的一對電動機功率和速度來求解穩(wěn)態(tài)壓力平衡點下的系統(tǒng)流率，通常應(yīng)當(dāng)首先已知相應(yīng)的動態(tài)系統(tǒng)特性系數(shù)。然而，對于具有用閥或其它流量調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)流量的變化液體循環(huán)系統(tǒng)而言，不存在其簡單形式的閉合解。如在本文中公開的，可以使用基于電動機全速n_max下的功率曲線以及相似定律下的經(jīng)驗功率和系統(tǒng)特性關(guān)系，其在圖4中示意性地示出。在這里，可首先通過使用擬合或內(nèi)插技術(shù)來重新構(gòu)造相對于系統(tǒng)系數(shù)在最大速度下的電動機功率函數(shù)。然后，可以因此通過利用泵相似定律來用公式表示給定電動機速度下的電動機功率(例如w＝w(C_v，n)，)。

例如，通過具體地在上述方法之后利用二階最佳擬合相似功率函數(shù)，可以以等式(3)的形式將系統(tǒng)系數(shù)C_v明確地表示為：

其中，w是速度n下的電動機功率，A、B和C是相對于歸一化系統(tǒng)系數(shù)而言在電動機最大速度下的二階最佳擬合電動機功率函數(shù)的系數(shù)?？梢砸缘仁?4)的形式將任何瞬時速度下的電動機功率函數(shù)w＝w(C_v，n)，表示為：

在如果在低速區(qū)處且系統(tǒng)幾乎被關(guān)掉時可能存在任何準(zhǔn)確度要求的情況下，泵功率相似定律可能由于該區(qū)域中的電動機速度滑移而不足以很好地表示電動機功率和速度的關(guān)系。低速區(qū)處的略大功率值導(dǎo)致來自用等式3實現(xiàn)的功率變換的稍微較大的系統(tǒng)系數(shù)值，因此也導(dǎo)致來自等式1的稍微較大的流率。因此可能需要針對電動機功率和速度表示的經(jīng)修改相似定律，并且可以等式(5)的形式將等式4重寫為：

其中，f^*(n)是下面等式(6)形式的三階多項式近似的形式的經(jīng)修改相似定律：

f^*(n)＝(A′(n/n_max)³+B′(n/n_max)²+C′(n/n_max)¹+D′), (6)

其中，A'、B'、C'和D'是相對于歸一化電動機速度n/n_max而言在最大速度下歸一化的功率值的三階最佳擬合功率函數(shù)的系數(shù)。作為對w/w_max＝(n/n_max)³的泵功率相似定律的替代，經(jīng)修改相似定律是用于表示功率和速度關(guān)系的三階多項式近似，其是通過用在一定系統(tǒng)位置處在一組給定速度下測量的功率值陣列進(jìn)行的擬合和內(nèi)插而獲得的。該系統(tǒng)位置可以在從關(guān)斷至全開的任何位置處，因為歸一化功率分布f^*(n)在任何系統(tǒng)位置處是幾乎相同的。同樣地，并且經(jīng)由另一示例，如果替換地使用其它種類的曲線擬合或內(nèi)插方法，也可用一些其它表達(dá)式來呈現(xiàn)等式No.3-6。

因此，可以用等式1和等式2來獲得泵的平衡點處的系統(tǒng)流率和壓力以及與其相應(yīng)功率消耗相關(guān)聯(lián)的穩(wěn)態(tài)電動機速度下的系統(tǒng)壓力，只要通過等式3和等式4或5的使用獲得C_v的系統(tǒng)系數(shù)即可，在本公開中可將其稱為所謂的最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換器。通過使用最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換器，可從泵浦系統(tǒng)收集壓力和流率值并將其與從傳感器測量的數(shù)據(jù)相比較。圖5中所示的結(jié)果示出相當(dāng)令人滿意的準(zhǔn)確度，在泵正常工作液體循環(huán)區(qū)中從30Hz直至60Hz的整個速度區(qū)處的大部分約5-10％的誤差，和在低速區(qū)處且系統(tǒng)一般幾乎被關(guān)掉時約10-20％的誤差。

本文中公開的最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換器可被用于大多數(shù)實際使用的液體循環(huán)泵浦控制和監(jiān)視應(yīng)用，因為其是根據(jù)泵、功率特性等式以及相似定律來用公式表示并通過多項式最佳擬合基于由泵制造商公布的泵數(shù)據(jù)而重新構(gòu)造的。本轉(zhuǎn)換器更容易被裝配同時保持令人滿意的準(zhǔn)確度。尤其最重要的是，可以不需要麻煩且耗時的儀器校準(zhǔn)過程，只要制造商公布的數(shù)據(jù)或曲線可用即可。

圖6：

舉例來說，圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的裝置10，例如其特征在于信號處理器或處理模塊10a，其至少被配置成：

接收信令，該信令包含關(guān)于功率和速度的電動機讀出值以及還關(guān)于經(jīng)驗功率等式以及泵和系統(tǒng)特性等式的信息，所述經(jīng)驗功率等式以及泵和系統(tǒng)特性等式是通過多項式最佳擬合函數(shù)以及泵相似定律基于由泵制造商公布的泵曲線而構(gòu)造的；以及

基于接收到的所述信令來確定相應(yīng)信令，所述相應(yīng)信令包含關(guān)于所述功率和速度的電動機讀出值下的泵或系統(tǒng)壓力和流率的信息。

在操作中，信號處理器或處理模塊可被配置成分辨電動機穩(wěn)態(tài)條件下的泵或系統(tǒng)壓力的平衡點處的泵壓差和流率。

在操作中，信號處理器或處理模塊10a還可被配置成提供包含關(guān)于泵或系統(tǒng)壓力和流率的信息的相應(yīng)信令，包括針對泵壓差和流量監(jiān)視。該相應(yīng)信令可以用來控制液體循環(huán)泵浦系統(tǒng)。

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到并理解的，可以使用泵和系統(tǒng)特性等式和經(jīng)驗功率等式(例如與本文中公開的一致)以及通過使用現(xiàn)在已知或者未來以后開發(fā)的其它類型或種類的泵和系統(tǒng)特性等式和經(jīng)驗功率等式來實現(xiàn)本發(fā)明。

如本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到和理解的，可使用由泵制造上公布的泵曲線(例如與本文中公開的一致)來實現(xiàn)本發(fā)明，其在用于泵的領(lǐng)域中是已知的，該泵在完成本發(fā)明時在本領(lǐng)域中也是已知的。然而，可設(shè)想實施方式，并且本發(fā)明的范圍意圖包括針對在本發(fā)明的時間之后以后開發(fā)的泵使用由泵制造商公布的其它類型或種類的泵曲線。

舉例來說，可以使用硬件、軟件、固件或其組合來實現(xiàn)裝置10的功能。在典型的軟件實施方式中，裝置10將包括一個或多個基于微處理器的架構(gòu)，其具有類似于元件10a的至少一個信號處理器或微處理器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠?qū)Υ祟惢谖⒖刂破骰蚧谖⑻幚砥鞯膶嵤┓绞竭M(jìn)行編程以在沒有過多實驗的情況下執(zhí)行本文中所述的功能。例如，信號處理器或處理模塊10a可以例如在沒有過多實驗的情況下被本領(lǐng)域的技術(shù)人員配置成接收信令，該信令包含關(guān)于功率和速度的電動機讀出值并且還關(guān)于泵和系統(tǒng)特性等式以及經(jīng)驗功率等式的信息，所述泵和系統(tǒng)特性等式以及經(jīng)驗功率等式是通過多項式最佳擬合函數(shù)以及泵相似定律基于由泵制造商公布的泵曲線構(gòu)造的，這與本文中公開的一致。舉例來說，關(guān)于功率和速度的電動機讀出值的信息可以被包括在感測信令中，該感測信令例如在構(gòu)成此類基于微處理器的架構(gòu)的一部分的適當(dāng)存儲器模塊中被接收、處理和/或存儲。同樣地，舉例來說，可在構(gòu)成此類基于微處理器的架構(gòu)的一部分的適當(dāng)存儲器模塊中，接收、處理和/或存儲關(guān)于經(jīng)驗功率等式以及泵和系統(tǒng)特性等式的信息，所述泵和系統(tǒng)特性等式以及經(jīng)驗功率等式是通過多項式最佳擬合函數(shù)以及泵相似定律基于由泵制造商公布的泵曲線構(gòu)造的。

此外，信號處理器或處理模塊10a可以例如在沒有過多實驗的情況下被本領(lǐng)域的技術(shù)人員配置成基于接收到的信令來確定相應(yīng)信令，所述相應(yīng)信令包含關(guān)于在功率和速度的電動機讀出值下的泵或系統(tǒng)壓力和流率的信息，與本文中公開的一致。

本發(fā)明的范圍并非意圖局限于使用現(xiàn)在已知或者未來以后開發(fā)的技術(shù)的任何特定實施方式。本發(fā)明的范圍意圖包括將處理器10a的功能實現(xiàn)為獨立處理器或處理器模塊、作為單獨處理器或處理器模塊以及其某種組合。

裝置10還可以包括例如其它信號處理器電路或組件10b，包括隨機存取儲器或存儲器模塊(RAM)和/或只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出設(shè)備和連接他們的控制和數(shù)據(jù)及地址總線和/或至少一個輸入處理器和至少一個輸出處理器。

各種新穎要點

本發(fā)明可包括或者采取以下各種實施方式中的一個或多：

例如，根據(jù)一些實施方式，本發(fā)明可以采取或者被實現(xiàn)例如用于泵差壓和流量的最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)的形式，其可以包括泵無傳感器轉(zhuǎn)換器，該泵無傳感器轉(zhuǎn)換器基于泵和系統(tǒng)特性曲線等式以及經(jīng)驗功率等式(表示為P＝f(Q，n)、P＝(Q/C_v)²和W＝w(C_v，n)，例如，如在圖3中示意性地所描繪)，提供相對于電動機速度和功率讀出信號的與動態(tài)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的泵差壓和系統(tǒng)流率。

根據(jù)一些實施方式，可以使用用于上述泵差壓和流量的最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)的一個優(yōu)選版本來實現(xiàn)本發(fā)明，例如，可以包括在泵差壓和系統(tǒng)壓力的穩(wěn)態(tài)平衡點(其為示意性地示出的泵和系統(tǒng)曲線的交叉點)處的泵壓差或系統(tǒng)壓力以及流率的解。

根據(jù)一些實施方式，例如，可在上述最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)中，使用泵曲線等式來實現(xiàn)本發(fā)明，例如其可以包括基于電動機速度和系統(tǒng)流率下的泵特性等式而形成的泵曲線模型。可基于泵相似定律和全速下的泵液體循環(huán)特性曲線(或泵曲線)，而用函數(shù)P＝f(Q，n)來近似地表達(dá)這里所述的泵曲線模型。為了以高準(zhǔn)確度獲得相當(dāng)好的表示，可以使用最佳擬合方法來用公式表示泵曲線函數(shù)P＝f(Q，n)。例如，可以使用二階最佳擬合相似多項式函數(shù)來表示速度n下的泵曲線。然而，對于具有稍微復(fù)雜曲線形狀的泵特性曲線而言，可以使用高階多項式來更好地表示泵曲線，如果可以實現(xiàn)的話。如果替換地使用其它種類的曲線擬合或內(nèi)插方法，也可以獲得一些其它表達(dá)式。曲線擬合或內(nèi)插方法在本領(lǐng)域中是已知的，并且本發(fā)明的范圍并不意圖局限于現(xiàn)在已知或未來開發(fā)的其任何特定類型或種類。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以在上述最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)中，使用等效液體循環(huán)系統(tǒng)特性曲線等式來實現(xiàn)本發(fā)明，該等式可以包括的流動等式或其替換表達(dá)式或近似中的一些，以表示系統(tǒng)特性曲線。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以在上述最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)中使用穩(wěn)態(tài)壓力平衡點來實現(xiàn)本發(fā)明，所述穩(wěn)態(tài)壓力平衡點可以包括泵和系統(tǒng)曲線函數(shù)的交叉點，如圖3中所示。可針對給定的一對電動機讀出值(例如速度和功率)求解在壓力平衡點處的系統(tǒng)壓力或泵差壓和流率，以作為經(jīng)過轉(zhuǎn)換的無傳感器輸出值。例如，針對二階最佳擬合相似泵曲線近似，上述的等式1和2被呈現(xiàn)為

以及

該等式1和2可以分別是在給定的一對電動機速度和功率下針對無傳感器轉(zhuǎn)換器導(dǎo)出的系統(tǒng)流率和壓力表達(dá)式。然而，在使用更高階擬合或內(nèi)插函數(shù)或一些其它形式的函數(shù)的情況下，如果期望的話，也可以通過遵循穩(wěn)態(tài)壓力平衡點方法以一些其它形式寫出用于轉(zhuǎn)換系統(tǒng)壓力和流率的等式。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以在上述最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)中，使用經(jīng)驗功率函數(shù)來求解相對于電動機功率或速度的等效系統(tǒng)特性系數(shù)來實現(xiàn)本發(fā)明，所述經(jīng)驗功率函數(shù)可以包括相對于電動機速度和系統(tǒng)流率而言的經(jīng)驗功率函數(shù)w(C_v，n)?？梢曰谌傧戮_地對應(yīng)于泵曲線的功率曲線以及相似定律而用w(C_v，n)的函數(shù)來近似地表示這里所述的功率曲線模型。為了以高準(zhǔn)確度獲得相當(dāng)好的表示，同樣地，可以使用最佳擬合相似方法來用公式表達(dá)功率曲線函數(shù)w(C_v，n)。例如，等式4的二階最佳擬合相似多項式函數(shù)

可以被用于基于與最大速度下的泵曲線相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)功率曲線而根據(jù)電動機速度n和歸一化等效系統(tǒng)特性系數(shù)來表示功率曲線函數(shù)，在圖4中示意性地描繪。如果需要的話，也可引入較高多項式或其它形式的表達(dá)式以便更好地表示功率曲線函數(shù)。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以在上文所述的用于泵壓差和流量的最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段中，使用經(jīng)驗功率函數(shù)的一個優(yōu)選版本來實現(xiàn)本發(fā)明，該經(jīng)驗功率函數(shù)的一個優(yōu)選版本可以包括等式(4)的最佳擬合相似多項式函數(shù)：

經(jīng)修改功率相似定律f^*(n)具有如下等式(6)的三階多項式形式：

f^*(n)＝(A′(n/n_max)³+B′(n/n_max)²+C′(n/n_max)¹+D′) (6)

通過利用在給定系統(tǒng)位置處的一組給定速度來擬合在全速下其相應(yīng)最大值處被歸一化的功率值陣列，來獲得經(jīng)修改功率相似定律f^*(n)，所述經(jīng)修改功率相似定律可以用來補償系統(tǒng)被關(guān)掉的情況下低速區(qū)處的功率變化。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以在最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)中，使用系統(tǒng)特性系數(shù)轉(zhuǎn)換來實現(xiàn)本發(fā)明，其可包括所有形式的表達(dá)式，其實閉合形式解或者使用一些離散數(shù)值法的解。例如，等式3

可以是通過使用等式4的經(jīng)驗功率函數(shù)針對等效系統(tǒng)特性系數(shù)表達(dá)式而逆向?qū)С龅拈]合解。

根據(jù)一些實施方式，例如，可在上述最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)中，使用液體循環(huán)泵浦系統(tǒng)來實現(xiàn)本發(fā)明，其可包括所有閉環(huán)或開環(huán)液壓循環(huán)泵浦系統(tǒng)，諸如一次泵浦系統(tǒng)、二次泵浦系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)以及增壓器系統(tǒng)。這里所述的系統(tǒng)可由單個區(qū)或者也可由多個區(qū)組成。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以在上述最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)中，使用電動機最大速度下的泵和功率曲線數(shù)據(jù)來實現(xiàn)本發(fā)明，所述泵和功率曲線數(shù)據(jù)可以包括由泵制造商公布的泵和功率曲線數(shù)據(jù)或者在現(xiàn)場在電動機全速下獲取的泵數(shù)據(jù)的幾個點。在這里，還可以用任何潛在的電或機械讀出信號(諸如電動機電流或扭矩等)來替換電動機功率曲線數(shù)據(jù)。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以在上述最佳擬合相似無傳感器轉(zhuǎn)換手段或技術(shù)中使用液體循環(huán)信號來實現(xiàn)本發(fā)明，其可包括泵差壓、系統(tǒng)壓力和區(qū)壓力、系統(tǒng)或區(qū)流率等。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以使用控制信號傳輸和布線技術(shù)來實現(xiàn)本發(fā)明，其可包括當(dāng)前所使用的所有常規(guī)傳感和傳輸手段。優(yōu)選地，無線傳感器信號傳輸技術(shù)將是最佳且適宜的。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以針對液體循環(huán)泵浦系統(tǒng)使用上述泵來實現(xiàn)本發(fā)明，其可包括單個泵、循環(huán)泵、一組并行統(tǒng)調(diào)泵或循環(huán)泵、一組串行統(tǒng)調(diào)泵或循環(huán)泵或其組合。

根據(jù)一些實施方式，例如，可以使用系統(tǒng)流量調(diào)節(jié)來實現(xiàn)本發(fā)明，其可包括手動或自動控制閥、手動或自動控制循環(huán)泵或其組合。

上述實施方式是以示例的方式提供的，并且本發(fā)明的范圍意圖包括在本發(fā)明的精神內(nèi)包括與本文中公開的一致的其它類型或種類的實施方式。

本發(fā)明的范圍

應(yīng)理解的是，除非在本文中另外說明，關(guān)于本文中的特定實施方式所描述的任何特征、特性、替換或修改還可以與在本文中所述任何其它實施方式一起應(yīng)用、使用或與其結(jié)合。并且，本文中的圖不一定按比例描繪。

雖然以示例的方式相對于離心泵描述了本發(fā)明，但本發(fā)明的范圍意圖包括將其相對于現(xiàn)在已知或者未來以后開發(fā)的其它類型或種類的泵使用。

雖然相對于本發(fā)明的示例性實施方式描述并舉例說明了本發(fā)明，但在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進(jìn)行前述和各種其它添加和省略。