智能泵机： 它们是否存在？

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欢迎访问e展厅 展厅 2 真空设备/泵展厅 水泵, 罗茨泵, 螺杆泵, 齿轮泵, 离心泵, ... 纵观泵机发展历史，我们可以发现，从简单的机器到由恒速电动机驱动的回转动力泵，泵机技术一直在不断演化。最近，泵机行业已经实施了变速驱动器和计算机技术。泵机的广泛普及性及其在能源消耗中所占的显著份额使能源效率成为了泵机设计、应用和操作中需要考虑的最重要的成本因素之一。在泵机和泵机系统效率领域，我们主要通过可变速控制实现了较大的发展。欧洲泵业协会（Europump）的Ecopump项目1满足了欧盟生态设计指令（2005/32/EC& 2009/125/EC），除了此项成就之外，泵机行业目前正在关注泵机开发成本中的另一个因素，即维护成本。 目前，将泵机视为独立机器的看法已不再存在。泵机是整个装配系统的一个组成部分，不仅包括泵机、电机和驱动系统，而且还辅以控制系统，其中，仅有压力计和电流计已经无法再满足要求。图1显示了上面描述的配置，依照的是欧盟泵业协会标准化委员会为提高能源效率而提出的模型2。根据定义，泵机既是单独的机器，也是集成式综合系统，称为“扩展产品”。 当我们考虑改进液体输送流程时，应当牢记这种有关泵机演变的看法。在此配置中，一个新的要素——计算机软件将发挥特定的作用。 人工智能 科学家使用“智能”这一术语描述了观察、分析和适应不断变化的情况的智力能力。20世纪，信息科学学科引入了“人工智能”这一术语，以创建模拟人类行为的技术模型和计算机程序。继此发展之后，工业门的技术和营销专家开始制定口号，声称提供智能洗衣机、冰箱和汽车…甚至智能住宅——最近又推出了智能泵机和智能泵机系统的概念。 许多技术论文中均描述了智能泵机系统，特别是它们的智能控制，而“智能泵机”这一术语通常仅在广告中使用3。为了回答本文标题和引言中提出的问题，我们应当考虑人工智能的三个标准。 第一个标准——感知能力 如果我们要接受通常采用的智能术语，我们则需要确认泵机和泵机系统满足智能的第一个标准的能力，即观察（监测、感应）能力。泵机的作用越显著（例如，发电装置中的给水泵；见图2），为了监测其运行而安装的传感器的数量则越多。这些仪表用于测量所处理介质的参数（压力、温度和流量）、驱动参数（功率、转速）以及所有部件的运行状况（振动、温度、泄漏）等等。 第二个标准——分析能力 智能的第二个标准是分析数据的能力，最近，一些泵机在运行中实施了该标准。有关特定泵机系统要求的测量结果，如实际压力、流动速度等，在应用软件中进行了处理。这是通过在原位收集的或在线连续传输到控制中心的测量数据完成的，在控制中心，所有相关信息均用于确定运行参数。数据分析显示了能源效率能的改进以及可靠运行所需的因素。图3显示了一台配有自行分析仪的简单泵机的例子。 第三个标准——适应能力 智能的第三个标准是适应实时不断变化的运行状况的能力。这应当理解为泵机或泵机系统能够根据有关所需的优化和/或者可靠性程序的运行状态分析的结果准确地设置参数。很重要的一点是，这些流程无需人为干预即可实现，或者人为干预减少到只需简单的操作即可，在决定如何行动时无需进行分析。笔者认为，如果具备这种能力，即可满足将泵机和泵机系统分类为“智能泵机”和“智能泵机系统”的条件。 智能行为 智能水平取决于所收集的信息量、过程分析及采取适当措施的能力。有点自相矛盾的是，一些没有配备任何测量仪表的简单泵机系统也能够满足一些智能标准，例如，泵机在恒速电机的驱动下向水塔输水。在这里，我们可以找到一个简单的自行调节的例子——当水位随着水消耗量的减少而上升时，泵流量将下降。我们还可以在冷凝泵应用中找到类似的“智能”操作，在这种情况下，冷凝泵在一个简单的自行调节系统下运行，该系统由空化强度控制。另外，输热系统中的循环泵则证明了更高的智能水平，在这里，温度号将确定流动强度，并根据算法通过可变速度来调节流速，从而最大限度地减少能源消耗。 输水系统广泛使用的多台泵机组是更为显著的智能解决方案。用于为总水管给水的泵机系统（饮用水、工业用水或流程用水）能够通过单台和/或者并联运行泵机中的通-断操作和/或者速度控制来优化它们的功能。图4显示了一种著名的解决方案，其中，一组具有不同H(Q)特征的泵机通过选择和HQ场中每个点的速度控制涵盖了巨大的HQ场，从而最大限度地减少了能耗。在一些大型建筑物中，如医院，每个场所具有不同的温度要求，其输热系统也采用了类似的解决方案。同样地，化工行业也有类似的应用案例，配料站的泵机可根据所需的参数值自动调整它们的流动速率。在过去的十年中，泵机技术已经取得显著进步一个发展方向是，能够与泵机系统通信并具有自我调节功能的离心泵的实施。图5显示了三家行业领先的公司——凯士比、格兰富和威乐在这方面所取得的成就。这些泵机可以被视为很好的智能“扩展产品”例子。 发展方向 泵机的广泛普及性、重要性、在总能耗中所占的显著份额以及泵机系统的复杂程度需要我们不断优化泵机，从而降低泵机的使用成本。在这个领域，基本的发展方向是提高不同运行条件下的能源效率。然而，更多的重点也应当放在降低维修/保养成本方面。我们应当采用自动纠正措施，而不是故障和报警指示，从而减少人为干预的必要。除了上面描述的智能泵机和泵机系统之外，我们还可以考虑不同的泵机解决方。即使没有变速控制器，它们也能够称得上“智能”解决方案。比如： ●在泵流量减少的情况下，采用通过冲洗阀提供的反向水射流清洁潜水泵； ●对输送高粘度介质（如焦油）的泵机进行加热蒸汽流量控制； ●由于温度信号的增加而改进轴承中的润滑或冷却条件； ●由于泄漏增加而紧固密封包装； ●控制机械密封中的隔离液体压力； ●在空化现象过多的情况下，减少流动速度和/或者转速。 在广阔的泵机应用领域中，未来的新型解决方案的整个范围是很难想象的。近年来，我们所取得的进步非常显著；随着现代技术的不断发展，将涌现出更多创新的解决方案。 结论 如果仅将智能归于相对简单的设备，有些人可能认为是有问题的。这可能会引起非专业人员和IT专家的不快。然而，如果我们要寻求使用“智能泵机”和“智能泵机系统”等术语的正当性，它们的使用效率和可靠性的改进以及能耗和维护成本的降低均可提供支持——包括消除了雇用高素质员工的需求。此外，这还会激励技术进步，并成为一个讨论的理由——这正是本文的主要目的。 参考文献 【1 】欲了解更多信息， 请访问：europump.net/energy-policy/ecopump。 【2】欧洲泵业协会，《泵机扩展产品方法——欧洲泵业协会指南》，（2013年）【获取网址：europump.net/publications/guides-and-guidelines】。 【3】例如，来自ITT、苏尔寿、凯士比、格兰富、荏原和威乐等公司的新产品。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/23/2014)