展望未来，泵将如何工作？

不久前，SEEPEX公司开发出一种螺杆智能计量泵（SDP）。它既可以作为独立泵，也可以集成到SCADA系统中，通过连续的实时反馈和调整来保持流量精确，克服影响流量的产品和过程的变化。

为了简化集成，这种螺杆智能计量泵还将PLC、专用软件和现场总线通信与智能变频器整合在一起。输入接口可以通过中央系统、手持HMI或模拟和数字设备连接在一起。这意味着除了控制泵的操作外，还可以远程收集数据，从而使性能变得更清晰。泵和系统保护也可以使用与集成PLC相连的温度和压力传感器来管理。

因为泵性能曲线，即流量和泵速呈线性特性所致，PC泵的设计非常适合智能操作，因此可以实现闭环反馈。据称，泵流量表上的信号可以在需要时自动调节泵的转速。

为工业4.0做好准备

这一应用实例说明了嵌入式技术可以如何优化普通甚至简单的设备。特别是，当数据被有效捕获时，它可以如何帮助企业进行前瞻性规划。

现在，各行各业都在向工业4.0突进。业内专家认为，所有行业都可以从迎接工业4.0的到来而进行的准备中获益。

但市场上存在一种误解，认为只有具备特别成熟的数据捕获能力的大企业，才能加强互联、智能制造和工业4.0中获益。但是，如果大多数应用企业能以智能的方式去思考决策，并且选择合适的泵阀设备，是可以充分利用技术和时代发展带来的优势的。

绝大多数企业同意，工业4.0与从数据中获得有用信息密切有关，超过半数的企业认为还需要进一步理解消化工业4.0这个概念。

也有超过半数的企业认为，如果充分利用现有的数字化技术，是可以提供生产水平的。

所以，问题在于是否能智慧地考虑问题，并有效地将软件集成到自动化生产中，帮助企业在线捕获设备数据，从而实现预防性和预测性维护。对于资源紧张型企业，这并不意味着生成更多的数据，而是让数据变得更相关、更容易使用。

获得智能数据

通过传感器获得智能数据，是包括智能PC泵在内的所有智能设备实现控制和自动化的基础。比如，可以用传感器作为压力或杠杆控制，来加/减速PC泵，以便按照需要改变流量。这些压力传感器将可变信号发送给PLC。由于传感器可以检测到容器含量的差异，从而相应增加或减慢产品灌注的速度，对于泵来说，可以降低磨损，延长使用寿命，降低设备的总拥有成本。

同样，也有许多装有传感器的PC泵会利用IO-Link接口功能来开/关泵。代之以可变传感技术减少了对数据远程处理的依赖，方便对性能进行智能分析，同时实现可变流量。此外，与变频驱动器（VFD）相连接的流量计可实时反馈和控制电机的速度，精确控制流量。一起分析流量计与压力传感器的信息，确定PC泵的磨损，并可设定预测维修时间表。

管道、阀门和下游设备都可以影响到泵的性能。当泵被数字化集成到流程中时，选择适当的PC泵可以收集数据，为整个系统提供诊断工具。例如，意想不到的压力增加可能意味着产品发生了变化，或者阀门关闭，或者管道阻塞。此外，发现测量到的流量有所增加，可能表明管道变窄了。当管道被污染，直径会缩小，但在出现问题前，这种情况往往很难被发现。在给定泵速下比较理论流量与实际流量，可以早期诊断管道状况，在问题发生前采取补救措施。

在选择泵时，还需要考虑现有技术基础设施和工业控制系统，以及新的技术可以怎样整合进常用监测平台。

开启未知机会

尽管取得了巨大的进步，但将信息与物理世界连接起来的技术几乎没有触及到服务。不过，第四次工业革命正在迅速地渗透到我们生活的每一个角落。即使是一只负责将产品从一个源头输送到另一个源头的简单的泵，在连接起来时也具有无比的价值。来自一个传感器的数据可以与另一个传感器的数据相结合，并与云智能相连接，以实现更智能、甚至自主的业务决策。

许多工业企业并不是仅仅为了连接而连接，它们把连接设备看作转型的机会。有研究报告指出，工业4.0的真正价值不在于组件所具备的技术或能力，而是来自于以能够提供独特竞争优势并开启新的商业模式的方式，将自动化、数据、分析、制造和产品集成在一起的更智能的流程。

事实上，无论企业规模大小，数据连通性和工业4.0渗透到每一个企业的各个方面。可扩展选项通过提供连续的性能反馈，可以让人们变革工作方式，缩短停机时间。

在工厂和设备工程中，很少有泵这样传统的部件。泵如何才能跟上数字化时代？是否有可能设计一种适合工业4.0的液压元件？

在过去一段时间，KSB 成功实现了这一目标。该公司一直致力于优化泵的性能，通过了解泵的精确负荷曲线，将泵调整到工作点。

要实现这个目标，可通过调整所用的泵壳和材料数量及叶轮调节选项。然而，在泵的使用过程中，条件可能会发生变化，而且经常发生泵不再在最佳工作点运行的情况。这种情况同样也适用于新安装的泵。

多年来，KSB的专家一直在研究如何在不使用复杂的分析或更换泵的情况下，更方便地优化泵。数字化技术的发展为此提供了巨大的可能。但是，开发新的方法并付诸实践需要时间。KSB公司数字化和启动项目负责人托马斯•波鲁斯博士认为，重要的是要能够将几十年的经验和专业知识转化为用算法和软件表达的解决方案，但这不是一下子能完成的。它涉及到许多不同设备和方面。但如果将这些设备结合在一起，最终会得到一个能够为泵操作员提供真正附加值的智能而实用的想法。

首先，KSB的数字化监测装置PumpMeter可以用简单明了的语言显示出泵内部的情况，因此备受市场的欢迎。这种监测单元包括安装在泵内部的压力传感器、分析和显示单元。泵内有两只传感器全天候地测量吸入和排出压力。PumpMeter用这些数据来计算压差，确定当前工作点，并进行连续实时更新。典型的四象限泵特性曲线显示了泵在某一时刻运行的范围。显示器第一或第二象限闪烁表示流量非常低或太高，因此需要采取行动。泵曲线上第三象限闪烁表示工作范围最佳。如果左边的部分（第二象限）闪烁，表明长期需要优化。操作员通过显示器可以在启动时立即评估操作点，并对泵进行相应调整。企业可以一目了然地看到他们的泵是否有风险，以及是否在经济地运行。闪烁的能效符号表示存在节能潜力。

用算法解释振动特性

现在需要进一步简化这种分析。将来，在不使用湿式传感器的情况下，就可以记录振动，并使用移动通信将此操作数据传输到云。这样做有两个优点：首先，使用湿式传感器进行常规测量并不总是一件简单的事，特别是当泵入的介质是化学品时，更是如此。另外，云访问意味着技术人员可以从世界任何地方获取有关泵的状态信息，无需亲自赶到现场。

据了解，该应用目前在100个选定的项目合作伙伴处运行得非常成功，包括对这个项目十分开放的汽车厂商。可以用PumpMeter进行一次测量，以验证振动传感器获得的数据。KSB团队则在继续优化底层算法。

据Paulus博士介绍，有了这些结果，可以很容易看到，是否有必要改用闭环控制、是否需要改变操作设置或模式、是否最好购买新的泵，操作的数据则通过门户网站转移到云。

KSB对数据进行处理，用户接收到自动生成的带有明确建议的PDF，并在适用的情况下，对泵提出改进建议。

如何付诸行动？

传统的方法是致电KSB服务人员寻求帮助。针对定速泵的传统方法是通过调整叶轮，使流量和水头与计算得到的工作点相匹配。

但如果可能的话，可以根据所获得的信息，用软件MyFlow技术来调整泵，而不是手动调整叶轮。它将KSB SuPremE IE5与基于成熟的PumpDrive 速度控制系统的MyFlow Drive结合在一起。

现在，可以通过改变速度来调节泵。MyFlow技术已经为日常工作带来了许多优势。因为IE5同步磁阻电机的工作电压是通过安装在电动机的最小变频器调节的，它可以用在全世界几乎任何电网。这对全球工程承包商来说也是一个巨大的优势，因为他们在选择水泵时不再需要考虑当地的电网电压。现在，泵的旋转方向在工厂已经确定，节约了常规检查旋转方向所需的时间和成本。

软件控制调整泵

虽然这些优点使泵操作员的工作更容易，但这并不足以使泵符合工业4.0的要求。不过，已经为下一个关键步骤：利用虚拟叶轮修整优化泵奠定了基础。

在产品生命周期的后续过程中，可以通过智能手机按需调节泵的速度，用虚拟叶轮微调优化泵。泵专家指出，可以通过软件将泵调整至接近最佳工作点。与机械叶轮微调不同，这种调节方式不需要中断操作过程。

这就揭示了如果实际的Q/H值偏离了设计值，或者响应了系统在工作点引起的变化，可以如何快速且经济地优化能源效率。“因为速度的变化总是与功率的变化有关，因此可以带来可观的节约，”Daniel Gontermann说道。

由智能手机或平板电脑通过蓝牙网关对虚拟叶轮进行微调，使泵得到优化快速而又方便。

KSB FlowManager APP建立了点对点连接，以确保泵由正确的人进行正确的操作。 “非常了不起的一点是，用户现在可以将泵的个性化特性在供应链中推迟到一个特定的时间点来实现，这当然意味着只需要作出较少的变更。”

在未来泵的选择中这可能起着重要的作用。通过对速度的单独调整，只需要较少尺寸的泵就可以满足整个参数范围，同时效率和汽蚀余量实际不变。液压系统变量的复杂度降低了50%以上，同时节约了设计和管理的时间及资金。

展望

OEM因此将首先从数字化的新机遇中获益，如可大幅减少库存。更重要的一点是，这代表着泵技术的发展方向。数字化本身不是目的，用户只会接受那些能为日常工作带来附加价值的可行的新技术。

要满足这一点无疑具有极大挑战。KSB已经踏上了数字化未来道路的早期阶段。几十年来，KSB一直在努力提高泵的性能和效率，现在，公司在开发算法和软件方面也取得了进展。如果缺乏多年泵的专业知识的积累，要想生产出符合工业4.0的泵是根本不可能的。