KR20190013492A - 펌프에 의해 이송되는 이송 유체의 점도를 결정하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 작동 값이 검출되어 평가 유닛에 공급되는 펌프에 의해 이송되는 이송 유체의 점도를 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 방법은 기준 유체를 제공하는 단계, 상기 펌프의 사전결정된 작동 파라미터에서 상기 펌프의 시험 작동 중에 상기 기준 유체로부터 유래하는 기준 성능 곡선(HW, EtaW)을 기록하는 단계, 상기 펌프의 사전결정된 작동 파라미터에서 상기 펌프의 이송 작동 중에 상기 이송 유체로부터 유래하는 작동 성능 곡선(HV, EtaV)을 기록하는 단계, 상기 평가 유닛 내에 저장된 점도 보정 알고리즘에 의해 상기 기준 성능 곡선(HW, EtaW)으로부터 상기 작동 성능 곡선(HV, EtaV)의 편차로부터 이송 유체의 점도를 결정하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 독립 청구항 1에 따른 펌프에 의해 이송되는 이송 유체의 점도를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 독립 청구항 9에 따른 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 펌프에 관한 것이다.
양정, 유량, 펌프 동력(power) 및 효율과 같은 펌프의 특성은 결정적으로 펌프에 의해 이송되는 유체의 점도에 의존한다. 따라서 점도를 아는 것은 작동 중에 펌프를 최적으로 조절하는데 중요하다.
점도는 점도계 또는 점도 센서를 이용하여 실험실에서 (오프라인으로) 또는 펌프의 작동 중에 (온라인으로) 검출된다. 다음에 최적 작동을 위한 펌프의 작동 파라미터는 결정된 점도로부터 유도될 수 있다. 이 목적을 위해, 기준 유체와 관련하여 정의된 도 2에 따른 성능 곡선이 사용된다. 물이 통상적으로 기준 유체로서 사용된다. 실험적으로 결정되고, 문헌으로부터 알려진 소위 보정 인자를 사용하여 유량에 따른 성능 거동을 예측할 수 있다.
실제로, 이 방법은 전형적으로 기준 유체로서 물을 사용하는 실험실 조건 하에서의 펌프의 성능 거동으로부터 통상적으로 더 높은 점도의 다른 유체를 사용하는 작동 조건 하에서의 펌프의 성능 거동을 추정하는데 사용된다. 이 목적을 위해, 기준 유체로서 전형적으로 물을 사용하는 실험실 조건 하에서의 승인 시험의 과정에서 펌프의 성능 곡선이 결정된다. 이송 유체의 점도가 알려져 있다면, 변화된 점도 조건 하에서의 성능 거동은 보정 인자를 통해 예측될 수 있다. 종래 기술로부터 공지된 이 방법으로 인해, 회전 속도 및 유량과 같은 펌프의 작동 파라미터는 특정의 펌프 동력을 달성할 수 있도록 각각의 유체의 점도에 적응될 수 있다.
점도를 결정하기 위한 기본적으로 2 가지의 상이한 방법이 있다. (1) 특정 체적의 유체가 모세관을 통과하는데 필요한 시간으로 부터 점도를 유도하는 것. (2) 전단력으로부터 점도를 유도하는 것.
점도를 결정하기 위한 오프라인 방법의 주요 단점은 이것이 비교적 큰 시간 간격으로 수행될 수 밖에 없고, 따라서 점도의 변동이 큰 유체, 일반적으로 고점도 유체에 대해서는 부적합하다. 점도를 결정하기 위한 온라인 방법의 주요 단점은 이것이 복잡한 측정 장치를 필요로 하고, 따라서 실패하기 쉽다는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 펌프의 작동 중에 비용 효율적으로 온라인으로 사용될 수 있는 이송 유체의 점도를 결정하기 위한 방법을 제공하는 것으로, 이 방법은 적시에 이송 유체의 점도의 변화를 검출할 수 있고, 펌프의 작동 중에 통상적으로 검출되는 측정된 변수로 관리된다.
이러한 문제를 해결하는 본 발명의 목적은 독립 청구항 1의 특징을 특징으로 한다.
종속 청구항은 본 발명의 특히 유리한 실시형태에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 작동 값이 검출되어 평가 유닛게 공급되는, 펌프에 의해 이송되는 이송 유체의 점도를 결정하기 위한 방법에 관한 것으로, 본 방법은 다음의 단계를 포함한다.
- 기준 유체를 제공하는 단계,
- 상기 펌프의 사전결정된 작동 파라미터에서 상기 펌프의 시험 작동 중에 상기 기준 유체로부터 유래하는 기준 성능 곡선을 기록하는 단계,
- 상기 펌프의 사전결정된 작동 파라미터에서 상기 펌프의 이송 작동 중에 상기 이송 유체로부터 유래하는 작동 성능 곡선을 기록하는 단계,
- 상기 평가 유닛 내에 저장된 점도 보정 알고리즘에 의해 상기 기준 성능 곡선으로부터 상기 작동 성능 곡선의 편차로부터 이송 유체의 점도를 결정하는 단계.
이송되는 유체의 점도를 결정하기 위한 본 발명에 따른 방법에서, 점도는, 평가 유닛 내에 저장된 점도 보정 알고리즘에 의해, 펌프의 시험 작동 중에 기준 유체로부터 유래되는 기준 성능 곡선으로부터 펌프의 이송 작동 중에 유래되는 작동 성능 곡선의 편차에 의해 결정된다. 이 알고리즘은 본질적으로 종래 기술로부터 공지된 보정 인자를 기반으로 한다. 이는 유체의 공지된 점도를 이용하여 펌프의 작동 성능 곡선을 예측하기 위한 종래의 기술로부터 알려진 방법은 이에 따라 반전된다는 것과, 기준 성능 곡선으로부터의 작동 성능 곡선의 편차는 이러한 사실로부터 이송 유체의 점도를 간접적으로 추정하는데 이용된다는 것을 의미한다. 이 목적을 위해, 실험실 조건 하에서 측정된 기준 성능 곡선과 조사될 이송 유체에 대한 작동 조건 하에서 측정된 작동 성능 곡선 사이의 차이는 보정 인자를 고려하여 이송 유체의 점도를 유도하는 알고리즘에서 사용된다.
본 발명의 프레임워크 내에서, 성능 곡선, 예를 들면, 이송 수두(conveying head)가 유량 위에 작도되는 Q-H 성능 곡선, 동력이 유량 위에 작도되는 Q-P 성능 곡선, 또는 효율이 유량 위에 작도되는 Q-Eta 성능 곡선이 사용될 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 방법을 위해 다른 유형의 성능 곡선이 사용될 수도 있다.
또한, 용어 동력은 소위 결합 동력, 즉 펌프 샤프트에 실제로 투입되는 동력으로서 이해되어야 한다. 따라서, 동력은 펌프 모터가 받는 동력을 의미하지 않는다. 또한, 효율 Eta는 유체 동력(이송 수두 x 유량 x 밀도 x 중력 가속도)과 결합 동력의 지수를 나타낸다는 것이 언급되어야 한다.
또한, 본 발명의 프레임워크 내에서, 작동 파라미터는 펌프에서 직접 조절될 수 있는 목표 파라미터로서 이해되어야 한다. 반면에, 작동 값은 센서에 의해 측정되거나 검출될 수 있는 실제 값이다.
본 발명에 따른 방법의 근본적인 장점은 이송되는 유체의 점도가 비교적 짧은 시간 간격으로 결정될 수 있다는 점이다. 그렇게 함으로써, 점도의 변동이 큰 고점성 유체의 점도를 결정하는 것이 가능하다. 다른 장점은 펌프에 추가의 측정 장치가 필요하지 않고, 그러나 이 방법은 펌프의 작동에서 사용가능한 측정된 변수를 이용하여 관리된다는 점이다. 결과적으로, 본 프로세스는 실패할 가능성이 낮고, 비용효율적이다.
바람직한 실시형태에서, 알고리즘에서 사용되는 보정 인자가 문헌으로부터 취해질 수 있으므로 기준 유체는 물이다.
필수적이지는 않지만 바람직하게는 이송 유체는 이송 중에 강한 점도 변동을 통상적으로 나타내는 고점성 유체일 수 있다.
실제로 매우 중요한 실시형태에서, 작동 값은 펌프의 동력 및/또는 펌프의 회전 속도 및/또는 이송되는 유체의 압력 및/또는 이송되는 유체의 체적 유량 및/또는 이송되는 유체의 밀도 및/또는 이송되는 유체의 온도이다. 언급된 작동 값은 통상적으로 펌프의 작동 중에 측정되므로 즉시 이용가능하다.
작동 값이 센서에 의해, 특히 속도 센서 및/또는 압력 센서 및/또는 체적 유량 센서 및/또는 밀도 센서 및/또는 온도 센서에 의해 검출되는 것이 유리하다는 것이 입증되었다. 통상적으로 펌프에는 상기 센서가 제공된다.
필수적이지는 않지만 바람직하게는, 작동 값은 최대 1 분의 빈도로 검출될 수 있다. 결과적으로, 적시에 점도 변동을 검출하기 위해 작동 값의 단기 변화에 반응하는 것이 가능하다.
바람직한 실시형태에서, 이송 유체의 점도의 결정은 주기적으로, 특히 매일, 매시 실시된다. 이는 점도의 연속적인 모니터링을 가능하게 한다.
대안적으로, 필요하다면, 특히 작동 값의 단기 변화에 따라 이송 유체의 점도를 결정하는 것도 물론 가능하다. 결과적으로, 특히 작동 값의 변화에 반응하는 것이 가능하다.
또한 사전결정된 작동 파라미터는 펌프의 동력 및/또는 펌프의 회전 속도 및/또는 이송되는 유체의 체적 유량인 것이 유리하다. 통상적으로 이들 작동 파라미터는 펌프에서 직접 조절될 수 있다. 또한, 이들 작동 파라미터의 보정 인자는 문헌으로부터 공지되어 있다.
또한, 평가 유닛은 데이터 처리 유닛인 것이 유리하다. 이로 인해 점도 보정 알고리즘의 프로그래밍이 용이해진다.
마지막으로, 데이터 처리 유닛이 펌프에 결합되는 것이 유리하다는 것이 입증되었다. 결과적으로, 작동 값과 작동 파라미터로부터의 정보는 데이터 처리 유닛으로 쉽게 전송될 수 있다. 대안적으로, 데이터 처리 유닛을 펌프와 별개로 배치하는 것도 물론 가능하다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 펌프에 관한 것으로서, 이 펌프는 작동 값을 검출하기 위한 센서 및 점도 보정 알고리즘을 구비한 평가 유닛을 포함하며, 검출된 작동 값은 평가 유닛에 공급될 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 평가 유닛은 데이터 처리 유닛이다. 따라서, 데이터 처리 유닛이 펌프에 결합되는 것이 유리하다는 것이 입증되었다.
본 발명에 따른 방법을 도면을 참조하여 더 상세하게 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법이 실행되는 다이어그램이고,
도 2는 기준 유체에 대한 이송 유체의 펌프 성능 곡선이다.
도 2는 기준 유체에 대한 이송 유체의 펌프 성능 곡선이다.
도 1에 따르면, 본 발명에 따른 방법은 다음의 단계를 갖는다.
기준 유체를 제공하는 단계(단계 1),
펌프의 사전결정된 작동 파라미터에서 기준 유체로부터 유래하는 기준 성능 곡선을 기록하는 단계(단계 2),
펌프의 사전결정된 작동 파라미터에서 이송 유체로부터 유래하는 작동 성능 곡선을 기록하는 단계(단계 3),
평가 유닛 내에 저장된 점도 보정 알고리즘에 의해 기준 성능 곡선으로부터 작동 성능 곡선의 편차로부터 이송 유체의 점도를 결정하는 단계(단계 4).
도 2는 펌프의 특정 회전 속도에서 기준 성능 곡선(HW, EtaW) 및 대응하는 작동 성능 곡선(HV, EtaV)을 포함하는 다이어그램을 도시한다. 이 성능 곡선은 유량(Q) 위에 작도되어 있다. 곡선 HW 및 EtaW는 본 발명에 따른 단계 2로부터 얻어지고, 곡선 HV 및 EtaV는 본 방법의 단계 3으로부터 얻어진다. 점도는 곡선 HW로부터 곡선 HV의 편차 또는 곡선 EtaW로부터 곡선 EtaV의 편차(단계 4)로부터 점도 보정 알고리즘을 이용하여 추정될 수 있다.
Claims (14)
- 작동 값이 검출되어 평가 유닛에 공급되는, 펌프에 의해 이송되는 이송 유체의 점도를 결정하기 위한 방법으로서,
- 기준 유체를 제공하는 단계,
- 상기 펌프의 사전결정된 작동 파라미터에서 상기 펌프의 시험 작동 중에 상기 기준 유체로부터 유래하는 기준 성능 곡선(HW, EtaW)을 기록하는 단계,
- 상기 펌프의 사전결정된 작동 파라미터에서 상기 펌프의 이송 작동 중에 상기 이송 유체로부터 유래하는 작동 성능 곡선(HV, EtaV)을 기록하는 단계,
- 상기 평가 유닛 내에 저장된 점도 보정 알고리즘에 의해 상기 기준 성능 곡선(HW, EtaW)으로부터 상기 작동 성능 곡선(HV, EtaV)의 편차로부터 이송 유체의 점도를 결정하는 단계를 포함하는,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항에 있어서,
물이 기준 유체로서 사용되는,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
고점성 유체가 이송 유체로서 사용되는,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 값은 상기 펌프의 동력(power) 및/또는 상기 펌프의 회전 속도 및/또는 상기 이송되는 유체의 압력 및/또는 상기 이송되는 유체의 체적 유량 및/또는 상기 이송되는 유체의 밀도 및/또는 상기 이송되는 유체의 온도인,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 값은 센서에 의해, 특히 속도 센서 및/또는 압력 센서 및/또는 체적 유량 센서 및/또는 밀도 센서 및/또는 온도 센서에 의해 검출되는,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작동 값은 최대 1 분의 빈도로 검출되는,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이송 유체의 점도의 결정은 주기적으로, 특히 매일, 매시 실시되는,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이송 유체의 점도의 결정은 필요한 경우에, 특히 상기 작동 값의 단기 변화에 따라 실시되는,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 사전결정된 작동 파라미터는 상기 펌프의 동력 및/또는 상기 펌프의 회전 속도 및/또는 상기 이송되는 유체의 체적 유량인,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 평가 유닛은 데이터 처리 유닛인,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 데이터 처리 유닛은 상기 펌프 내에 결합되는,
이송 유체의 점도 결정 방법. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 펌프로서,
상기 펌프는 작동 값을 검출하기 위한 센서 및 점도 보정 알고리즘을 가진 평가 유닛을 포함하고, 상기 검출된 작동 값은 상기 평가 유닛에 공급될 수 있는,
펌프. - 제 12 항에 있어서,
상기 평가 유닛은 데이터 처리 유닛인,
펌프. - 제 13 항에 있어서,
상기 데이터 처리 유닛은 상기 펌프에 결합되는,
펌프.
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