[发明专利]用于确定风机叶轮的质量变化的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种风机，特别地，涉及检测风机叶轮的质量变化。

背景技术

风机广泛地使用在各种应用和运行条件中。风机常常用于对燃烧气体的废气和污染空气进行排换。在这些应用中，例如烟灰的微粒会积聚在风机叶轮上并逐渐导致风机的效率下降。

风机叶轮的污染物可被视为是导致一些风机系统故障的原因。随着外界颗粒粘在风机叶轮上，叶轮的质量增加。由于振动或维护不当，附加质量的一部分可能会脱落，造成风机叶轮的不平衡。如果这种不平衡没有被及早地检测到并进行纠正，那么由于较强的振动，可能会发生风机故障。这种故障可能会导致生产损失或者甚至导致对人员的危害。因此，检测污染物的累积是很重要的。

通常，通过视觉的方式来检测风机叶轮中的污染物累积，或者，如果污染物引起叶轮的不平衡的话，则通过振动测量进行检测。然而，这些方法都需要额外的仪器或需要对风机进行视觉/手动检查。因此，这些方法增加了包含风机叶轮的应用的运营成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种方法和实施该方法的设备以解决上述问题。本发明的目的通过特征在于独立权利要求中所陈述的内容的方法和设备而实现。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。

风机叶轮的质量变化能够通过使用基于这样的构思的方法进行检测：风机的转动惯量随着污染物增加风机叶轮的质量而增加。当风机被施加转矩时，转动惯量与作为时间的函数的风机叶轮的角速度的导数成反比。换句话说，当风机的转动惯量增加时，风机的角速度的导数减小。

风机传送的流体可能对测量有影响。因此，为了避免传送的流体对测量的影响，可以使用低角速度范围来确定导数，在该范围内风机的转动惯量所需的转矩远远大于传送流体所需的转矩。

在检测附加质量的累积时可以使用变频器。通过使用为风机提供电力的变频器，在不具有额外的仪器的情况下就可以检测一种或多种污染物的累积，当风机以别的方式在正常和健康的状态下运行时也是如此。

附图说明

下面，将参照附图通过示例性实施方式详细地描述本公开，在附图中：

图1示出了响应于所施加的阶梯状转矩的角速度变化的示例；

图2示出了用于估算风机叶轮的质量变化的示例性设备；以及

图3示出了图2的设备的操作的示例性流程图。

具体实施方式

转矩T、转动惯量J及角速度ω之间的关系可表示为以下形式：

T=Jdωdt---(1)]]>

如果转矩T和由转矩引起的角速度的时间导数是已知的，则风机叶轮的质量可以用等式(1)估算。

例如，可以首先将已知转矩T引至风机叶轮。转矩T可以基于设定的转矩基准模式而被引入。然后，可以例如通过测量来确定由转矩引起的风机叶轮的角速度ω的变化。该变化可以例如表示为角速度ω的时间导数的形式。角速度的变化可以例如根据测量的角速度ω计算出。可替代地，角速度的时间导数可以例如通过直接测量由转矩引起的加速度而确定。

基于角速度ω的变化和转矩T，可以确定转动惯量J。由于转动惯量与质量成正比，因此风机叶轮的质量可表示为转动惯量J的形式。

等式(1)可以用来确定例如由积聚在风机叶轮上的污染物引起的质量变化。可以基于角速度的变化和转矩来确定表示风机叶轮的当前质量的第一参数的值。转矩可以被测量或估算。产生转矩的控制器的转矩基准也可以用来表示转矩的估算值。然后，可以基于第一参数和表示风机叶轮的基准质量的第二参数来确定质量变化。

例如，第一参数的值可以被顺序地更新并与第二参数的设定值进行比较。在这种情况下，第二参数可用来指明风机叶轮的质量的最大极限。如果第一参数的值超过第二参数的值，则可以发出通知。

可替代地，在风机已安装或清洁之后确定的第一参数的第一值可用作基准值，随后将第一参数值与该基准值进行比较。第一参数的第一值可以设定为第二参数的值。然后，第一参数可以被顺序地更新，并且可以计算第一参数的值与第二参数的值之间的差值。可以设定表示最大允许质量变化的第三参数的值。