使用電動機保護系統來保護過程操作的製作方法

2023-05-16 00:34:06 2

專利名稱：使用電動機保護系統來保護過程操作的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及電動機保護系統，並且更具體來說，涉及使用由電動機保護系統生成的電動機保護測量來監視過程操作。
背景技術：
往往通過控制與過程關聯的那些變化的操作狀況和物理狀況中的任何一些來監視過程操作。這些變化的操作狀況和物理狀況稱為過程變量。過程操作的過程變量的示例可以包括溫度、速度、壓力、流速等。典型地，過程操作的控制策略集中於相對於為這些過程變量指定的極限來監視並控制這些變量。往往在過程操作的控制策略中未考慮過程中使用的特定資產或機器的操作狀況。

發明內容
在本發明的一個方面中，提供一種系統。該系統包括至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器。至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器的其中之一包括領先(lead)電動機驅動的初級推進器(prime mover)，而該至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器的第二個包括響應領先電動機驅動的初級推進器損壞而操作的滯後(lag)電動機驅動的初級推進器。耦合到至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器的多個傳感器測量與該至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器關聯的操作數據。耦合到所述多個傳感器的電動機保護系統根據多個傳感器測量的操作數據生成多個電動機保護測量。耦合到至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器和電動機保護系統的控制器作為多個電動機保護測量的函數來控制該至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器的操作。控制器使用多個電動機保護測量來確定領先電動機驅動的初級推進器是否損壞。控制器響應確定領先電動機驅動的初級推進器損壞而激活滯後電動機驅動的初級推進器的操作。控制器在釋放損壞的領先電動機驅動的初級推進器之前激活滯後電動機驅動的初級推進器的操作。在本發明的另一個方面中，公開一種移動流體的初級推進器系統。該初級推進器系統包括移動流體的、由第一電動機驅動的領先初級推進器。由第二電動機驅動的滯後初級推進器響應第一電動機損壞而移動流體。多個傳感器測量與領先初級推進器的第一電動機和滯後初級推進器的第二電動機關聯的操作數據。第一電動機保護系統根據與第一電動機關聯的操作數據生成多個電動機保護測量，以及第二電動機保護系統根據與第二電動機關聯的操作數據生成多個電動機保護測量。控制器作為由第一電動機保護系統和第二電動機保護系統生成的多個電動機保護測量的函數來控制領先初級推進器和滯後初級推進器的操作。控制器使用多個電動機保護測量來確定領先初級推進器是否損壞。控制器響應確定領先初級推進器損壞而激活滯後初級推進器的操作。控制器在釋放損壞的領先初級推進器之前激活滯後初級推進器的操作。控制器利用對其中使用領先初級推進器和滯後初級推進器的過程而定義的電動機保護曲線來引導初級推進器的操作。電動機保護曲線提供了用於在過載電流電平下操作損壞的領先初級推進器的安全運行時間和用於在釋放損壞的領先初級推進器之前激活滯後初級推進器的操作的最大後備起動時間。


圖I是圖示可以實現本發明實施例的過程操作的示意圖；圖2是圖示根據本發明一個實施例的，可以用於監視和控制圖I所示的冗餘電動機驅動的初級推進器的操作的系統的示意圖； 圖3示出可用於生成為控制圖I所示的冗餘電動機驅動的初級推進器操作的過程而定義的電動機保護曲線的常規三相電動機的ー組典型電動機保護曲線；以及圖4是描述根據本發明一個實施例的，與利用圖2所示的系統控制和監視圖I所示的冗餘電動機驅動的初級推進器關聯的操作的流程圖。
具體實施例方式本發明的多種實施例g在使用由電動機保護系統生成的電動機保護測量監視過程操作，該電動機保護系統用於保護過程中操作的エ業電動機。本發明的實施例適於與冗餘電動機驅動的初級推進器一起使用，其中有領先電動機驅動的初級推進器和響應該領先電動機驅動的初級推進器損壞而操作的滯後電動機驅動的初級推進器。在一個實施例中，傳感器測量與領先電動機驅動的初級推進器和滯後電動機驅動的初級推進器關聯的操作數據。該電動機保護系統根據傳感器測量的操作數據生成電動機保護測量。在一個實施例中，從電動機獲得的操作數據包含電流和平均相電流，以及該電動機保護測量包含電流不平衡和電流過載。控制器使用電動機保護測量來控制領先電動機驅動的初級推進器和滯後電動機驅動的初級推進器的操作。具體來說，控制器使用電動機保護測量來確定領先電動機驅動的初級推進器是否損壞。在一個實施例中，控制器利用為其中領先電動機驅動的初級推進器和滯後電動機驅動的初級推進器操作的過程操作定義的電動機保護曲線來確定領先電動機驅動的初級推進器是否損壞。在一個實施例中，電動機保護曲線提供用於以過載電流電平操作損壞的領先電動機驅動的初級推進器的安全運行時間。此外，電動機保護曲線提供用於在釋放損壞的領先電動機驅動的初級推進器之前激活滯後電動機驅動的初級推進器的操作的最大後備起動時間。如果控制器確定領先電動機驅動的初級推進器損壞，則它在釋放損壞的領先電動機驅動的初級推進器之前激活滯後電動機驅動的初級推進器的操作。本發明的多種實施例的技術效果包括相對於僅依賴於過程變量來控制過程，通過使用由電動機保護系統生成的電動機保護測量來改善對過程操作的監視和控制，電動機保護系統結合電動機驅動的資產或機器操作。這樣能夠對電動機驅動的資產或機器進行更改，以控制過程操作。由此，對過程操作的更改發生得比等待過程變量逼近低或高的極限的情況之後才實施對過程的更改要更早。本發明的多種實施例的其他技術效果包括起到以下作用將電動機保護系統的使用從僅保護電動機改變成保護過程操作的可靠性和可用性。圖I是圖示其中可以實現本發明的實施例的、利用冗餘電動機驅動的初級推進器105和110的過程操作100的示例的示意圖。在此示例中，使用冗餘電動機驅動的初級推進器105和110來移動蒸汽潤滑油櫃中的流體。雖然本發明的多種實施例是相對使用蒸汽潤滑油櫃中的冗餘電動機驅動的初級推進器來描述的，但是本領域技術人員將認識到本文描述的實施例適於在其中可使用冗餘電動機驅動的初級推進器的任何過程操作中使用。在其中利用冗餘電動機驅動的初級推進器的其他示例包括使用離心式風扇的過程或安全關鍵通風系統和使用離心泵的燃料運送泵(forwarding pump)。參考回圖1，初級推進器105是領先初級推進器，因為它是流體的主推進器(primary mover),而初級推進器110是滯後初級推進器，因為它在領先初級推進器未正常操作(例如，損壞)時用作流體的後備推進器。本領域技術人員將認識到商用和工業用系統通常提供至少一個後備流體初級推進器以用於對於過程視為關鍵的功能，但是為了容易地圖示使用本發明的實施例的應用，圖I中僅圖示一個領先初級推進器和一個滯後初級推進器。如圖I所示，領先初級推進器105包括電動機120驅動的泵115，而滯後初級推進器 110包括電動機130驅動的泵125。在一個實施例中，電動機120和130是能夠採用感應電動機形式的工業用電動機。在此示例中，領先初級推進器105和滯後初級推進器110配置成移動潤滑油。如圖I所示，領先初級推進器105將潤滑油從油箱135經由閥門145移動到蒸汽潤滑油櫃140。滯後初級推進器110配置成將潤滑油從油箱150經閥門155移動到蒸汽潤滑油櫃140。將領先初級推進器105和滯後初級推進器110供給的潤滑油饋送到蒸汽潤滑油櫃140的公共供應歧管160的集管(header)中。供應歧管160經閥門167和170耦接到中間歧管165的集管。出口歧管173的集管經閥門175和177耦接到中間歧管165。如圖I所示，將潤滑油從蒸汽潤滑油櫃140提供到軸承單元180以進行潤滑。具體來說，軸承單元180內的管道系統183從蒸汽潤滑油櫃140接收潤滑油，並將其提供到多種軸承管孔。然後將潤滑油經閥門187傳送到潤滑油櫃185。本領域技術人員將意識到油箱135和150及潤滑油油箱185可以全部是同一個容器。監視並控制潤滑油經由領先初級推進器105和滯後初級推進器110往返於蒸汽潤滑油櫃140的移動的傳統方法依賴於控制某些過程變量。在此類方案中，如傳感器的過程儀表位於過程操作的附近以獲取有關過程變量的數據。如果發現有關這些過程變量的數據處在不可接受的操作範圍中，則對過程操作進行某些更改以便將過程向可接受的操作範圍引導。在一個示例中，可以將壓力傳感器置於出口歧管173的集管附近以獲取壓力測量，從而確保潤滑油可供軸承單元180使用。如果出口歧管173的集管處的壓力處於不可接受的範圍，則控制器可以起動滯後初級推進器110(即，泵125和電動機130)以提供更多潤滑。在另一個方案中，可以將壓力傳感器置於閥門170附近以生成差分壓力測量。如果閥門170附近的差分壓力測量低於或在不可接受範圍中，則這可以是存在阻塞過濾器以及應確保激活滯後初級推進器110的操作以便將壓力讀數推升到期望的標稱範圍的指示。在任一個示例中，均期望軸承單元180處不喪失流體壓力。但是，這事關起動後備泵125時對正在運行的泵115做什麼。因為圖I中沒有使用增壓存儲器或儲壓器，所以必須等待直到後備泵125運行才能關閉來自於損壞的領先初級推進器105的泵115。本發明的實施例旨在使用來自電動機120和130的操作數據來控制過程操作100。雖然圖I中未示出，但是如電動機120和130的工業用電動機通常部署有電動機保護系統(例如，電動機繼電器、儀表、電動機控制中心等)以保護電動機免於故障。具體來說，電動機保護系統一般提供針對不平衡的負載、極高的過電流故障、欠電壓狀況、過電壓狀況、機械阻塞和負載丟失的保護。此外，這些電動機保護系統還生成與共用受電動機保護系統保護的電動機的電總線的其他負載的狀況相關的數據。
就使用來自電動機120和130的操作數據以控制過程操作100而言，實施例確切地旨在使用由電動機保護系統生成的電動機保護測量來控制過程。其目的在於利用電動機先前不可用的信息來作出更好的過程決策以及比控制基於正處於或逼近不可接受的操作範圍的某些過程變量的情況更早地採取措施。本發明的多種實施例提供的控制動作是搶先的，並導致從不擾亂關鍵過程變量逼近其下限或上限。在一個實施例中，這些電動機保護測量可以僅用於控制過程操作或與涉及將指定的過程變量保持在可接受操作範圍內的控制策略結合來使用。圖2是圖示 系統200的示意圖，系統200可以通過來自領先初級推進器105的電動機120 (領先電動機)和來自滯後初級推進器110的電動機130 (滯後電動機)來實現，以監視和控制初級推進器的操作。如圖2所示，電動機保護系統205 (領先電動機保護系統)奉禹接到電動機120以及電動機保護系統210 (滯後電動機保護系統)I禹接到電動機130以針對可能包括不平衡的負載、極高的過電流故障、欠電壓狀況、過電壓狀況、機械阻塞和負載丟失的項目提供保護。執行這些功能以及其他電動機保護功能性在電動機保護裝置的技術領域中是公知的，因此不提供這些功能的詳細描述。電動機保護系統205和210接收信息並將其提供到從電動機120和130獲取電流測量的電流傳感器215。在一個實施例中，電流傳感器215可以包括電流互感器(CT)、霍爾效應傳感器、LEM電流傳感器、分流器、羅格夫斯基線圈和光纖電流傳感器。在一個實施例中，電流傳感器215配置成生成來自電動機120和130的平均相電流讀數和接地電流讀數。為了易於說明本發明的實施例，本領域技術人員將認識到圖2中並未示出可以用於監視電動機並將信息提供到電動機保護系統的所有類型的傳感器和換能器。例如，本領域技術人員將意識到電動機保護系統205和210可以從提供相電壓、差分輸入的傳感器接收數據和從電動機120和130的繞組和軸承以及由這些電動機驅動的泵115 (圖I)和125 (圖I)接收數據。雖然圖2示出使用耦合到每個電動機(即，領先電動機和滯後電動機)的單獨電動機保護系統，但是可設想ー個電動機保護系統可以用於保護領先電動機120和滯後電動機130。不管使用的數量，電動機保護系統205和210可以是任何可購得的電動機保護系統或裝置，如電エ儀表或繼電器。可以在系統200中使用的可購得的電動機保護裝置的ー個示例是GE Multilin公司銷售的469電動機管理繼電器。本領域技術人員將認識到,還有其他可購得的電動機保護裝置(其執行與469電動機管理繼電器相似的功能和生成與之相似的信息)可以在本文描述的實施例中予以利用。圖2示出為計算機的控制器220經由通信網絡225和領先電動機120及滯後電動機130連接到電動機保護系統205和210。雖然圖2中未圖示，但是本領域技術人員將認識到控制器220連接到領先初級推進器105 (圖I)和滯後初級推進器110(圖1)，其包括領先電動機120和泵115以及滯後電動機130和泵125的電動機/泵機組。在一個實施例中，控制器220作為電動機保護系統205和220生成的電動機保護測量的函數來控制領先初級推進器105 (圖I)和滯後初級推進器110 (圖I)的操作。具體來說，控制器220使用電動機保護測量來確定領先電動機驅動的初級推進器105 (圖I)是否損壞。正如本文所使用的，如果施加到電動機的負載導致它運行得比額定電壓下標稱的額定值慢，則該電動機損壞。如果控制器220確定領先電動機驅動的初級推進器105 (圖I)損壞，則它激活滯後電動機驅動的初級推進器110(圖I)的操作。在一個實施例中，控制器220在釋放損壞的領先電動機驅動的初級推進器105(圖I)之前，激活滯後電動機驅動的初級推進器110(圖I)的操作。除了控制領先電動機120和滯後電動機130外，控制器220還可以用於執行多種其他操作。例如，控制器220可以用於執行領先電動機120和滯後電動機130的遠程監視和診斷，以及該過程操作中所利用的這些資產和其他資產(例如，泵、閥門、歧管等)的通常管理。雖然圖2中未示出，但是可以在電動機保護系統205和210附近本地定位另一個計算機，以使車間操作人員能夠在過程級上與系統更緊密地交互。無論計算機位於過程操作中哪裡，這些計算機能夠利用本發明的多種實施例來實現以提供滯後電動機驅動的初級推進器110 (圖I)和領先電動機驅動的初級推進器105的控制。在操作中，經由電動機總線230和電動機總線斷路器(圖2中未示出)對領先電動機120和滯後電動機130供電。雖然圖2中未出，但是每個電動機具有電動機接觸器和在接觸器故障的情況中開路的保險絲。在操作期間，傳感器215將操作數據(例如，平均相電流、電壓)從領先電動機120提供到電動機保護系統205。電動機保護系統205根據操作數據生成電動機保護測量。在一個實施例中，由電動機保護系統205生成的電動機保護測量包括電流不平衡和電流過載信息。電流不平衡和電流過載經由通信網絡225提供到控制器220，控制器220使用此信息來確定通過領先電動機120的領先初級推進器是否損壞。如果損壞，則控制器220通過滯後電動機130激活滯後初級推進器的操作以開始移動流體。在一個實施例中，控制器220利用為在其中領先電動機120驅動的領先初級推進器105(圖I)和滯後電動機130驅動的滯後初級推進器110(圖2)操作的過程操作定義的電動機保護曲線來確定領先電動機是否損壞。此外，控制器220利用電動機保護曲線來確定在確定領先電動機120損壞之後可以激活滯後電動機130的時間。為了控制器220能夠執行這些功能，電動機保護曲線提供用於以過載電流電平操作損壞的領先電動機驅動的初級推進器105(圖I)的安全運行時間。此外，該電動機保護曲線還提供用於在釋放損壞的領先電動機驅動的初級推進器105 (圖I)之前激活滯後電動機驅動的初級推進器110(圖I)的操作的最大後備起動時間。在一個實施例中，控制器220使用的電動機保護曲線可以根據電動機供應商提供的電動機曲線來生成。電動機的一組典型的電動機曲線包括對應於速度繪製的轉矩、功耗、電流和功率係數的曲線。一般來說，這些電動機保護曲線的其中之一的電流曲線從鎖定轉子或零速度到非常接近同步速度下的無負載電流單調遞減。對於服務係數I電動機，其適於在圖I所示的潤滑油供給過程操作中使用，如GE Multilin銷售的469電動機管理繼電器的電動機保護系統通常在電動機達到小於額定電流的115%的電流下接近標稱速度時判定電動機起動。115%的值已確定為服務係數I電動機的過載發生。除了電動機供應商提供的電動機曲線外，根據業界標準規定的電動機曲線也可以用於推導控制器220使用的電動機保護曲線。在一個實施例中,ANSI C37. 96電動機保護、標準使用的IEEE標準620電動機保護曲線可以用於推導控制器220使用的電動機保護曲線。通常，這些曲線一般是半對數繪圖，其通常是針對(high on)從0. I秒到1000秒的時間的四個十進位數對每個單位(PU)的線性標度或電動機標稱或額定電流的倍數。ANSI C37. 96電動機保護標準使用的典型IEEE標準620電動機保護曲線達到7PU，覆蓋具有630%或6. 3PU的鎖定轉子電流的一般高效率電動機。圖3示出用於常規三相電動機的ー組典型ANSI C37. 96電動機保護標準所使用的IEEE標準620電動機保護曲線的示例，其可以用於生成由控制器220(圖2)利用的電動機保護曲線。標記為「運行過載」的上方曲線示出電動機熱故障之前電流過載的最大安全操作時間的範圍。這是對應於如軸承故障、流體粘滯/會導致電動機過載和僅機械過載的阻抗改變的情況。「鎖定轉子極限」是在轉子熱情況下(即，最近嘗試起動或剛剛停止運轉，這是較短時間的下方曲線)以及轉子冷情況下時電動機可能失速的最大安全時間。圖3的電動機保護曲線還示出兩個起動時間曲線。起動時間曲線的其中之一在O. 9PU電壓(標稱電壓的90% )處具有較慢時間，而其他起動時間曲線在I. OPU電壓處具有較快時間。使用根據由電動機供應商提供的電動機曲線和業界標準電動機曲線(例如，ANSI C37. 96電動機保護標準所使用的IEEE標準620電動機保護曲線)提供的信息來推導控制器220使用的電動機保護曲線。具體來說，這一般涉及對電動機起動時間設置容限，並從現有運行過載曲線中扣除。這樣產生新縮短的時間，其可用於確定何時要通過滯後電動機130起動滯後初級推進器105。雖然有許多方式創建控制器220使用的電動機保護曲線來控制包含領先初級推進器和滯後初級推進器的過程操作，但是相對圖3描述了ー個示例。具體來說，為了確定起動滯後電動機的通用安全容限，考慮對下降的電壓電平O. 9PU的起動時間設置容限時間，並然後為安全起見應用係數2(2x6. 5 = 13秒)。圖3指示已從(172秒處的3. 7PU電流)的最高過載點的時間減去2乘以O. 9PU電壓起動時間，則為172-13 = 159秒。運行過載曲線的平行移位由常數乘數所致。例如，圖3指示常數乘數是159/172 = O. 9244。因此，定義圖3中的曲線的三個點是
原安全時間曲線最大後備起動時間 (電流，時間)(電流，時間)
(3.70, 172)(3.70, 159)
(3.00, 319) 319 X 0.9244 = 295(3.00, 295)
(2.11, 1000) 1000x0.9244 = 924(2.11，924)構造電動機保護曲線的另ー個方式是簡單地在所有點處從曲線減去13秒。這將得到通過(3.70，159)的陡峭的曲線，這將看上去幾乎滿足(2. 11,987)處的安全時間曲線。在另ー個實施例中，使用較低係數，並且更保守以確保滯後電動機安全在線也是可能的。本領域技術人員將意識到因為運行過載線是最大安全極限，所以繪製在其下方以及左邊的任何曲線都是較安全的。將曲線繪製得太低也被認為是未妥當地理解過程中的過載的情況下引起滯後泵的多餘起動。「最大後備起動時間」曲線是由這些方法中任何ー個方法所產生的曲線。圖3所示的最大後備起動時間曲線現在給出不會因領先初級推進器的逐漸喪失到滯後電動機達到運行速度的時間延遲而導致的壓カ喪失或流喪失的方法。為了實現上文推導的保護曲線，控制器220利用計時器來確定在確定領先初級推進器損壞之後激活滯後初級推進器的時間。在一個實施例中，計時器響應電動機保護系統確定領先電動機驅動的初級推進器有過載電流值而啟動，該過載電流值大於推導的電動機保護曲線中設置的預定過載電流值。在一個實施例中，控制器220響應計時器超過對應於電動機保護曲線中的過載電流值指定的預定時間極限而激活滯後電動機驅動的初級推進器的操作。此外，控制器220還記錄啟動滯後電動機驅動的初級推進器的激活的、領先電動機驅動的初級推進器的當前過載電流值。在此實施例中，控制器220還可以對車間操作人員生成通知已發生從領先電動機驅動的初級推進器向滯後電動機驅動的初級推進器的移動轉移。
在進行向滯後初級推進器110 (圖I)的轉移之後，領先初級推進器105 (圖I)和滯後初級推進器110中的電動機/泵機組均在運行。在一個實施例中，在故障電動機將要離線的點處，控制器220將記錄的過載電流與從滯後電動機驅動的初級推進器獲得的電流值比較以確定它是否在預定的可接受電平內。在一個實施例中，如果差值是離線的電動機的高電流電平的+/-5%至+/_10%，則控制器220向車間操作人員生成過程狀態通知(例如，告警)新的初級推進器未解決問題，並且相對於正常操作的電動機，過程中可能存在導致問題的某個其他問題(例如，液壓、氣壓等)。注意，在此實施例中，優選地從領先初級推進器的電動機獲取讀數，然後才起動滯後電動機驅動的初級推進器。還優選地，在關閉領先電動機驅動的初級推進器之後從滯後初級推進器的電動機獲取讀數。如果結果是在對應於當前過載電流值指定的(如推導的電動機保護曲線中指定的)預定時間極限期滿之前，領先電動機驅動的初級推進器105 (圖I)的過載電流值下降到預定過載電流值之下，則控制器220保持使用領先電動機驅動的初級推進器105(圖I)來移動流體。在此實施例中，控制器220可以向車間操作人員生成電動機狀態通知過載電流已清除。控制器220還可以響應在對當前過載電流值指定的預定時間極限滿足或期滿之前確定領先電動機驅動的初級推進器105 (圖I)的過載電流值下降到預定過載電流值之下而將計時器復位。本領域技術人員將意識到上文描述的對車間操作人員的多種通知可以通過用於報告信息的多種不同介質來完成。例如，通知可以包括告警、電子郵件或提供過程期間已發生的事件的多種細節的報告。這些僅僅是可以使用的通知的可能形式的非窮舉列示，但是，本發明的實施例不限於任何具體形式的通知。在本發明的多種實施例中，控制器220執行的控制動作的部分可以採用完全硬體實施例、完全軟體實施例或兼包含硬體和軟體單元的實施例的形式來實現。在一個實施例中，控制器220執行的處理功能可以在軟體中實現，該軟體包括但不限於固件、駐留軟體、微代碼等。而且，控制器220執行的處理功能可以採用可從計算機可用或計算機可讀介質訪問的電腦程式產品的形式，該計算機可用或計算機可讀介質提供計算機或任何指令執行系統(例如，處理單元)使用或與之結合來使用的程序代碼。為了本文描述的目的，計算機可用或計算機可讀介質可以是可以包含或存儲計算機或指令執行系統使用或與之結合使用的程序的任何計算機可讀存儲介質。該計算機可讀介質可以是電子、磁、光、電磁、紅外線或半導體系統(或設備或裝置)。計算機可讀介質的示例包括半導體或固態存儲器、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、硬磁碟和光碟。光碟的目前示例包括壓縮盤只讀存儲器(⑶-ROM)、壓縮盤讀/寫(CD-R/W)和數字視頻盤(DVD)。圖4是描述根據本發明一個實施例的，與利用圖2所示的系統控制和監視圖I所示的領先初級推進器105和滯後初級推進器110關聯的操作的流程圖400。在圖4的流程圖400中，控制器220在405處從電動機保護系統205獲取電動機保護測量。具體來說，控制器220獲取平均相電流讀數。除了平均相電流讀數外，控制器可獲取有關領先電動機120的操作的其他電動機保護測量，如電流不平衡和電流過載信息。在一個實施例中，控制器220可以通過目前可獲得的電子通信系統(如Modbus、Prophibus、CanBus、基金現場總線(Foundation Field Bus)高速乙太網等)的任何一個從電動機保護系統205獲取電動機保護測量，以及從傳感器2 15獲取操作數據。在410處，控制器220獲取已專門針對在其中領先初級推進器105起作用的過程操作推導的領先電動機120的電動機保護曲線。正如上文提到的，利用電動機保護曲線來確定領先電動機120是否損壞。 在一個實施例中，在415處，控制器220通過將平均相電流讀數與電動機保護曲線中指定的最小過載電流比較來確定領先電動機120是否損壞。如果在420處確定平均相電流讀數大於電動機保護曲線中指定的最小過載電流，則控制器啟動計時器。如果該平均相電流讀數不大於最小過載電流，則在430處，過程操作維持使用領先初級推進器，並根據框405-420繼續對該領先初級推進器的監視。在啟動計時器之後，在435處作出確定，以確定是否已經超過電動機保護曲線中對該過載電流值指定的預定時間極限。如果已超過此時間極限，則在440處，控制器220激活滯後電動機驅動的初級推進器110的操作，並在445處，記錄啟動滯後電動機驅動的初級推進器的激活的當前過載電流值。在450處，控制器220還生成通知以便通知車間操作人員已發生從領先電動機驅動的初級推進器向滯後電動機驅動的初級推進器的移動轉移。在445處，在領先電動機120將要離線的點處，控制器220將記錄的過載電流與從滯後電動機驅動的初級推進器110的滯後電動機130獲得的電流值比較以確定它是否在預定的可接受電平內。在一個實施例中，如果差值是離線的電動機(即，領先電動機120)的高電流電平的+/-5%至+/_10%，則在460處，控制器220向車間操作人員生成過程狀態通知(例如，告警)新的初級推進器未解決問題，並且過程中可能存在與該電動機無關的某個其他問題。在一個實施例中，在470處，滯後電動機130將開始被監視，並且重複上文提及的功能。同時，車間操作人員可以確定過程操作中的根本問題。如果在435處確定尚未超過時間極限且領先電動機120的過載電流值下降到觸發475處確定的計時器啟動的預定過載電流值以下，則控制器220維持使用領先電動機驅動的初級推進器。具體來說，在480處，控制器220將計時器復位，並在485處對車間操作人員生成電動機狀態通知，該電動機狀態通知指示過載電流已清除。如果在475處確定領先電動機120的過載電流值未下降到預定過載電流值之下且在435處確定未超出時間極限，則控制器220繼續監視領先電動機120的平均電流讀數，直到確定時間極限期滿為止。圖4的前述流程圖示出與使用控制器220來監視和控制領先初級推進器105和滯後初級推進器110關聯的一些處理功能。就此而言，每個框表示與執行這些功能關聯的過程動作。還應該注意在一些備選實現中，這些框中提到的動作可以不按附圖中提到的次序來進行，例如這些動作實際可以基本同時地或按相反的次序來執行，具體取決於所涉及的動作。本領域普通技術人員還將認識到可以添加描述處理功能的附加框。雖然具體地示出本發明公開並結合其優選實施例進行了描述，但是將意識到，本領域技術人員將想到變化和修改。因此，要理解，所附權利要求應涵蓋落在本發明公開的真實精神內的所有此類修改和更改。部件表100 過程操作105 領先電動機驅動的初級推進器 110 滯後電動機驅動的初級推進器115、125 泵120 領先電動機130 滯後電動機135、150 油箱140 蒸汽潤滑油櫃145、155 閥門160 供應歧管165 中間歧管167、170 閥門173 出口歧管175、177 閥門180 軸承單元183 管道系統185 潤滑油櫃187 閥門200 系統205 領先電動機保護系統210 滯後電動機保護系統215 電流傳感器220 控制器225 通信網絡230 網格碼事件通知組件400 流程圖405 過程操作-從電動機保護系統獲取電動機保護測量410 過程操作-獲取電動機保護曲線415 過程操作-確定領先電動機是否損壞420 過程操作-確定平均相電流讀數是否大於電動機保護曲線中指定的最小過載電流425 過程操作-繪製描述網格碼事件的多個波形430 過程操作-維持使用領先初級推進器
435過程操作-確定是否已超過對電動機保護曲線中的過載電流值指定的預定時間極限440過程操作-激活滯後電動機驅動的初級推進器的操作445過程操作-記錄啟動滯後電動機驅動的初級推進器的激活的當前過載電流值450過程操作-生成通知455過程操作-將記錄的過載電流與從滯後電動機驅動的初級推進器的滯後電動機獲取的電流值比較，以確定它是否在預定可接受的電平內
460過程操作-生成過程狀態通知470過程操作-監視滯後初級推進器475過程操作-確定領先電動機的過載電流值是否已下降到觸發計時器的啟動的預定過載電流值之下480過程操作-將計時器復位485過程操作-生成電動機狀態通知。
權利要求
1.一種系統(200),包括 至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器(105和110)，其中所述至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器(105和110)的其中之一包括領先電動機驅動的初級推進器(105)，而所述至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器(105和110)的第二個包括響應所述領先電動機驅動的初級推進器(105)損壞而操作的滯後電動機驅動的初級推進器(110)； 耦合到所述至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器(105和110)的多個傳感器(215)，其測量與所述至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器(105和110)關聯的操作數據； 耦合到所述多個傳感器(215)的電動機保護系統(205和210)，其根據所述多個傳感器(215)測量的所述操作數據生成多個電動機保護測量；以及 耦合到所述至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器(105和110)和所述電動機保護系統的控制器(220)，其作為所述多個電動機保護測量的函數來控制所述至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器(105和110)的操作，其中所述控制器(220)使用所述多個電動機保護測量來確定所述領先電動機驅動的初級推進器(105)是否損壞，所述控制器(220)響應確定所述領先電動機驅動的初級推進器(105)損壞而激活所述滯後電動機驅動的初級推進器(110)的操作，其中所述控制器(220)在釋放所述損壞的領先電動機驅動的初級推進器(105)之前激活所述滯後電動機驅動的初級推進器(110)的操作。
2.如權利要求I所述的系統(200)，其中，所述控制器(220)利用為其中所述至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器(105和110)操作的過程定義的電動機保護曲線，其中所述電動機保護曲線提供用於在過載電流電平下操作所述損壞的領先電動機驅動的初級推進器(105)的安全運行時間，並且其中所述電動機保護曲線提供用於在釋放所述損壞的領先電動機驅動的初級推進器(105)之前激活所述滯後電動機驅動的初級推進器(110)的操作的最大後備起動時間。
3.如權利要求I所述的系統(200)，其中，所述多個傳感器(215)測量的所述操作數據包括平均相電流。
4.如權利要求I所述的系統(200)，其中，所述電動機保護系統(205和210)生成的所述多個電動機保護測量包括電流不平衡和電流過載。
5.如權利要求I所述的系統(200)，其中，所述控制器(220)包括計時器。
6.如權利要求5所述的系統(200)，其中，響應所述電動機保護系統(205和210)確定所述領先電動機驅動的初級推進器(105)具有大於預定過載電流值的過載電流值而啟動所述計時器。
7.如權利要求6所述的系統(200)，其中，所述控制器(220)響應所述計時器超過對所述過載電流值指定的預定時間極限而激活所述滯後電動機驅動的初級推進器(110)的操作。
8.如權利要求7所述的系統(200)，其中，所述控制器(220)記錄啟動所述滯後電動機驅動的初級推進器(110)的激活的所述領先電動機驅動的初級推進器(105)的所述過載電流值，其中所述控制器(220)在使所述領先電動機驅動的初級推進器(105)離線時，比較所記錄的過載電流與從所述滯後電動機驅動的初級推進器(110)獲取的電流值，其中所述控制器(220)生成過程狀態通知，所述過程狀態通知指示在其中所述至少兩個冗餘電動機驅動的初級推進器(105和110)操作的過程(100)中存在問題，並且所述電動機驅動的初級推進器(105和110)的操作是正常的，所述控制器(22)響應確定所述滯後電動機驅動的初級推進器(110)的電流電平在所述領先電動機驅動的初級推進器(105)的所述記錄的過載電流的預定可接受電平內而生成所述過程狀態通知。
9.如權利要求6所述的系統(200)，其中，響應確定在對當前過載電流值指定的預定時間極限期滿之前所述領先電動機驅動的初級推進器(105)的過載電流值下降到所述預定過載電流值之下，所述控制器(220)維持使用所述領先電動機驅動的初級推進器(105)。
10.一種移動流體的初級推進器系統(105和110)，包括 移動所述流體的、由第一電動機(120)驅動的領先初級推進器(105)； 響應所述第一電動機(120)損壞而移動所述流體的、由第二電動機(130)驅動的滯後初級推進器(110)； 多個傳感器(215)，其測量與所述領先初級推進器(105)的所述第一電動機(120)和所述滯後初級推進器(110)的所述第二電動機(130)關聯的操作數據； 第一電動機保護系統(205)，其根據與所述第一電動機(120)關聯的所述操作數據生成多個電動機保護測量； 第二電動機保護系統(210)，其根據與所述第二電動機(130)關聯的所述操作數據生成多個電動機保護測量；以及 控制器(220)，其作為所述第一電動機保護系統(205)和所述第二電動機保護系統(210)生成的所述多個電動機保護測量的函數來控制所述領先初級推進器(105)和所述滯後初級推進器(110)的操作，其中所述控制器(220)使用所述多個電動機保護測量來確定所述領先初級推進器(105)是否損壞，所述控制器(220)響應確定所述領先初級推進器(105)損壞而激活所述滯後初級推進器(110)的操作，其中所述控制器(220)在釋放所述損壞的領先初級推進器(105)之前激活所述滯後初級推進器(110)的操作，其中所述控制器(220)利用對其中使用所述領先初級推進器(105)和滯後初級推進器(110)的過程(100)定義的電動機保護曲線來引導所述初級推進器的操作，所述電動機保護曲線提供用於在過載電流電平下操作所述損壞的領先初級推進器(105)的安全運行時間和用於在釋放所述損壞的領先初級推進器(105)之前激活所述滯後初級推進器(110)的操作的最大後備起動時間。
全文摘要
本發明名稱為「使用電動機保護系統來保護過程操作」。本文公開了使用電動機保護系統保護過程操作的方法。在一個方面，結合控制器的電動機保護系統監視具有領先電動機驅動的初級推進器和滯後電動機驅動的初級推進器的冗餘電動機驅動的初級推進器的性能。在一個實施例中，控制器作為電動機保護系統生成的電動機保護測量的函數控制冗餘電動機驅動的初級推進器的操作。具體地，控制器使用電動機保護測量來確定領先電動機驅動的初級推進器是否損壞。控制器響應確定領先電動機驅動的初級推進器損壞而激活滯後電動機驅動的初級推進器的操作。在一個實施例中，控制器在釋放損壞的領先電動機驅動的初級推進器之前激活滯後電動機驅動的初級推進器的操作。
文檔編號H02H7/085GK102646959SQ20121004192
公開日2012年8月22日 申請日期2012年2月15日 優先權日2011年2月15日
發明者M·A·倫克爾 申請人:通用電氣公司