AT408680B - Verfahren zum regeln der förderhöhe einer pumpe - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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Description

AT 408 680 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des einleitenden Teils von Anspruch 1.
Eine Umwälzpumpe im Wasserkreislauf einer Heizungsanlage soll das Wasser mit konstantem Druck durch das Heizungssystem fördern. Der Druck ist abhängig von der Drehzahl der Pumpe und von der Fördermenge. Bei einer Heizungsanlage wird aber die Fördermenge durch die Ventilstellungen an den einzelnen Heizkörpern bestimmt und kann daher stark schwanken.
Es ist bekannt, Umwälzpumpen mit konstanter Drehzahl einzusetzen und den Druck mittels eines druckabhängigen hydraulischen Kurzschlusses zwischen Vor- und Rücklauf der Heizungsanlage zu regeln. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß dabei eine über den Erfordernissen liegende Pumpenleistung bereitgestellt werden muß und daß die überschüssige, hochwertige Pumpleistung lediglich in niederwertige Energieform (Wärme) umgewandelt wird und verlorengeht.
Es ist weiters bekannt, die Förderhöhe einer Pumpe dadurch zu regeln und auf einem konstanten Wert zu halten, daß der Differenzdruck über der Pumpe gemessen und mittels einer Drehzahlveränderung der Pumpe auf den gewünschten Wert geregelt wird.
Aus der EP 0 226 858 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Differenzdruck über der Pumpe indirekt über die Drehzahl und den Motorstrom des Pumpenmotors ermittelt wird. Dieses bekannte Verfahren ist insoferne nachteilig, als aufwendige Einstellungen erforderlich sind, und daß es nur mühsam an verschiedene Pumpentypen angewendet werden kann.
Ein anderes bekanntes Verfahren zum Regeln der Förderhöhe einer Pumpe benutzt zur Messung des Differenzdruckes einen Differenzdruckaufnehmer. Dieses Verfahren hat den Nachteil eines erhöhten Montageaufwandes und ist kostenintensiv, da ein vergleichsweise teurer Druckaufnehmer notwendig ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren anzugeben, mit dem der Differenzdruck auf einfache Weise gemessen werden kann, das einen geringen Montageaufwand erfordert, das mit einem preiswerten Druckaufnehmer arbeitet und das schließlich vom verwendeten Pumpentyp unabhängig ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in dem unabhängigen Patentanspruch 1 genannten Maßnahmen gelöst.
Bei der Erfindung wird also zum Regeln der Förderhöhe einer Pumpe durch Verändern der Drehzahl des Pumpenmotors die Drehzahl des Pumpenmotors entsprechend dem an der Pumpe gemessenen Differenzdruck geändert. Hiezu wird bei der Erfindung der Differenzdruck mittels eines am Auslaß der Pumpe montierten Druckaufnehmer, der den Absolutdruck mißt, gemessen, indem der Systemdruck von diesem Absolutdruckaufnehmer zunächst bei stillstehender Pumpe gemessen wird, und dann vom Absolutdruckaufnehmer bei arbeitender Pumpe der Systemdruck vermehrt um den Differenzdruck gemessen wird. Darauf wird der Differenzdruck durch Bilden der Differenz der Meßwerte des Druckes bei stillstehender Pumpe einerseits und bei arbeitender Pumpe anderseits ermittelt.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei stillstehender Pumpe der Druck am Auslaß der Pumpe und am Einlaß der Pumpe dem Systemdruck entspricht. Bei arbeitender Pumpe entspricht der Druck am Einlaß der Pumpe dem Systemdruck und der Druck am Auslaß der Pumpe dem Systemdruck vermehrt um den Differenzdruck. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mittels einer Steuerung für den Pumpenmotor die Pumpe ausgeschaltet und dann der Systemdruck (bei stillstehender Pumpe) gemessen. Hierauf wird die Pumpe in Betrieb genommen und von dem Absolutdruckaufnehmer der Systemdruck vermehrt um den Differenzdruck gemessen. Der Differenzdruck wird aus der Differenz der Meßwerte beider Messungen berechnet und als Ist-Wert einem Regler zugeführt. Dieser Regler verändert die Drehzahl der Pumpe so, daß der so ermittelte Differenzdruck auf einen Wert entsprechend einem vorgegebenen Sollwert geregelt wird.
In einer abgeänderten Verfahrensweise kann auch so wie in Anspruch 2 angegeben, gearbeitet werden. Bei diesem Verfahren wird der Differenzdruck nicht berechnet, sondern durch eine geeignete elektronische Schaltung ermittelt. Hiezu wird so gearbeitet, daß der Systemdruck, also der bei stillstehender Pumpe durch den Absolutdruckaufnehmer gemessene Wert des Druckes, elektrisch gespeichert wird, und der Differenzdruck mit einer eine Differenz bildende elektrischen Schaltung aus dem gespeicherten Wert und bei arbeitender Pumpe am Auslaß der Pumpe gemessenen Absolutdruck ermittelt wird.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung, 2
AT 408 680 B in der auf die angeschlossene Zeichnung Bezug genommen wird.
In der angeschlossenen Zeichnung ist als Beispiel ein Heizungssystem (Warmwasserheizanlage) mit einem Wasserkreislauf 2 gezeigt, in dem eine Umwälzpumpe 1 vorgesehen ist. Weiters ist in der Heizungsanlage in den Wasserkreislauf 2 geschaltet wenigstens ein Heizkörper 4, mit einem diesem zugeordneten Heizkörperventil 3 vorgesehen. Die Pumpe 1 ist über den Pumpenauslaß 5 und den Pumpeneinlaß 6 in den Wasserkreislauf 2 geschaltet. Die Pumpe 1 wird mit Hilfe eines Antriebsmotors 11 angetrieben.
An den Wasserkreislauf 2 ist im Bereich des Auslasses 5 der Pumpe 1 ein Absolutdruckaufnehmer 7 angeschlossen, der den gemessenen Ist-Wert des Absolutdruckes über eine Datenleitung 8 an den Regler 10 für den Pumpenmotor 11 abgibt. Zusätzlich wird in den Regler 10, wie durch den Pfeil 9 angedeutet, der Soll-Wert, welcher der gewünschten Förderhöhe der Pumpe 1 entspricht, eingegeben.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird die Drehzahl der Pumpe 1 auf die nachstehend beschriebene Art und Weise geregelt, damit von der Pumpe 1 Wasser mit konstantem Druck durch den Wasserkreislauf 2 der Heizungsanlage gefördert wird.
Zunächst wird bei stillstehender Pumpe 1 durch den Absolutdruckaufnehmer 7 der Systemdruck (im Wasserkreislauf 2 bei stillstehender Pumpe herrschender Wasserdruck) gemessen. Der erhaltene Wert des Systemdrucks wird über die Datenleitung 8 als Ist-Wert des Systemdrucks in den Regler 10 eingegeben. Nun wird der Antriebsmotor 11 für die Pumpe 1 in Betrieb genommen und bei arbeitender Pumpe 1 von dem Absolutdruckaufnehmer 7 erneut der am Pumpenauslaß 5 herrschende Druck gemessen und erneut als Ist-Wert des um den durch die Pumpe 1 erzeugten Differenzdruck vermehrten Systemdruck über die Datenleitung 8 dem Regler 10 aufgegeben. Der Wert des Differenzdruckes (entsprechend der Förderhöhe der Pumpe 1) wird aus der Differenz der beiden Messungen bei stillstehender und bei arbeitender Pumpe 1 ermittelt und mit dem über die Datenieitung 9 dem Regler 10 aufgegebenen Soll-Wert verglichen, worauf die Drehzahl des Motors 11 so verändert wird, daß der Differenzdruck dem vorgegebenen Wert des Differenzdruckes gleich ist.
In einer abgeänderten Arbeitsweise wird der Wert des Differenzdruckes nicht gesondert berechnet sondern durch eine elektronische Schaltung ermittelt. Hiezu wird der bei stillstehender Pumpe 1 vom Absolutdruckaufnehmer 7 ermittelte Wert des Systemdrucks gespeichert und der Differenzdruck dadurch ermittelt, daß in einer eine Differenz bildenden elektrischen oder elektronischen Schaltung aus dem gespeicherten Wert für den Systemdruck und dem bei arbeitender Pumpe 1 vom Absolutdruckaufnehmer 7 am Auslaß 5 der Pumpe 1 gemessenen Absolutdruck die dem Differenzdruck entsprechende Differenz ermittelt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Regelung wird die Förderhöhe einer Pumpe 1 durch die Fördermenge der Pumpe 1 beeinflußt. Zur Regelung dieser Beeinflussung kann die Drehzahl der Pumpe verändert werden. Zur Regelung der Förderhöhe wird der Ist-Wert der Förderhöhe ermittelt. Die Förderhöhe wird als Differenzdruck zwischen dem Einlaß 6 und dem Auslaß 5 der Pumpe 1 gemessen. Während bei bekannten Verfahren hiezu ein Differenzdruckaufnehmer verwendet wird, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Differenzdruck mit dem Absolutdruckaufnehmer 7 ermittelt der am Auslaß 5 der Pumpe 1 montiert ist. Der Druck am Einlaß 6 der Pumpe der gleich dem Systemdruck ist, wird vom Absolutdruckaufnehmer 7 bei stillstehender Pumpe 1 gemessen. Der Differenzdruck wird aus der Differenz zwischen dem Wert des Systemdrucks und dem Wert des Drucks, welcher am Auslaß 5 bei in Betrieb befindlichen Pumpe 1 gemessen wird, berechnet.
Die beschriebene Arbeitsweise kann durch eine Folgesteuerung, welche die Arbeitsschritte (Messung bei stillstehender Pumpe und bei arbeitender Pumpe sowie die Differenzbildung) automatisch ablaufen läßt, bewirkt werden.
Um Änderungen des Systemdruckes zu berücksichtigen, kann die beschriebene Arbeitsweise, gegebenenfalls durch die Folgesteuerung ausgeführt, in vorgegebenen, beispielsweise veränderbaren, Zeitabschnitten automatisch wiederholt werden.
Zusammenfassend kann die Erfindung beispielsweise wie folgt dargestellt werden:
Um die Förderhöhe einer in eine Heizanlage eingebauten Pumpe auf einen vorgegebenen Wert zu regeln, wird der Systemdruck von einem am Auslaß der Pumpe montierten Absolutdruckaufnehmer bei stillstehender Pumpe gemessen. Dann wird der Druck im System vom Absolutdruckaufnehmer bei arbeitender Pumpe gemessen. Der Differenzdruck wird berechnet, indem von 3

Claims (2)

  1. AT 408 680 B dem bei arbeitender Pumpe gemessenen Druck der vorher bei stillstehender Pumpe gemessene Druck abgezogen wird. Die Drehzahl des die Pumpe antreibenden Motors wird so geregelt, daß der berechnete Differenzdruck einem vorgegebenen, gegebenenfalls einstellbaren Wert entspricht. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Regeln der Förderhöhe einer Pumpe durch Verändern der Drehzahl des die Pumpe antreibenden Motors entsprechend dem an der Pumpe gemessenen Differenzdruck, dadurch gekennzeichnet, daß der Systemdruck von einem am Auslaß der Pumpe montierten Absolutdruckaufnehmer bei stillstehender Pumpe gemessen wird, daß der Druck im System von dem Absolutdruckaufnehmer bei arbeitender Pumpe gemessen wird, daß der Differenzdruck berechnet wird, indem von dem bei arbeitender Pumpe gemessenen Druck der vorher bei stillstehender Pumpe gemessene Druck abgezogen wird und daß die Drehzahl des die Pumpe antreibenden Motors so geregelt wird, daß der so berechnete Differenzdruck einem vorgegebenen Wert entspricht.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei stillstehender Pumpe vom Absolutdruckaufnehmer gemessene Systemdruck gespeichert wird und daß der Differenzdruck mit Hilfe einer eine Differenz bildenden Schaltung aus dem gespeicherten Wert für den Systemdruck und dem bei arbeitender Pumpe am Auslaß der Pumpe gemessenen Absolutdruck ermittelt wird. HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 4
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