BE1032829B1 - Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer Kreiselpumpe - Google Patents
Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer KreiselpumpeInfo
- Publication number
- BE1032829B1 BE1032829B1 BE20255136A BE202505136A BE1032829B1 BE 1032829 B1 BE1032829 B1 BE 1032829B1 BE 20255136 A BE20255136 A BE 20255136A BE 202505136 A BE202505136 A BE 202505136A BE 1032829 B1 BE1032829 B1 BE 1032829B1
- Authority
- BE
- Belgium
- Prior art keywords
- centrifugal pump
- electric motor
- blockage
- cleaning sequence
- controller
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
- F04D29/708—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning specially for liquid pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0077—Safety measures
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0088—Testing machines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
- F04D15/0245—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the pump
- F04D15/0254—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the pump the condition being speed or load
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
- F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
- F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/60—Fluid transfer
- F05D2260/607—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/80—Diagnostics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/335—Output power or torque
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer Kreiselpumpe (1) mit einem Elektromotor (5) zum Antreiben der Kreiselpumpe (1), mit den Schritten: nach und/oder während eines Durchführens einer Reinigungssequenz zum Beheben der Verstopfung, Prüfen, ob eine von dem Elektromotor (5) während einer Anlaufphase aufgenommene, durch Integration einer elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors (5) bestimmte Startenergie einen Startenergieschwellwert überschreitet (200); und bejahendenfalls, erneutes und/oder weiteres Durchführen der Reinigungssequenz (300).
Description
Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer Kreiselpumpe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer Krei- selpumpe mit einem Elektromotor zum Antreiben der Kreiselpumpe, mit dem
Schritt Durchführen einer Reinigungssequenz zum Beheben der Verstopfung. Die
Erfindung betrifft ferner eine Kreiselpumpe mit einem Elektromotor zum Antrei- ben der Kreiselpumpe und einer Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung zum
Durchführen einer Reinigungssequenz zum Beheben einer Verstopfung.
Hintergrund der Erfindung
Kreiselpumpen werden in verschiedenen Anwendungsgebieten, insbesondere in
Abwassersystemen oder industriellen Förderanlagen, zum Fördern von Flüssigkei- ten verwendet. Während eines Betriebs können solche Kreiselpumpen durch
Fremdkörper, Ablagerungen oder Feststoffe verstopfen. Insbesondere in Abwas- seranwendungen befinden sich im Fôrdermedium häufig Textilien als Fremdkôr- per. Diese Textilien können sich an verschiedenen Stellen innerhalb der Kreisel- pumpe festsetzen, können sich beispielsweise um ein Laufrad der Kreiselpumpe wickeln oder in einem Ansaugstutzen der Kreiselpumpe hängen bleiben. Ein sol- ches Festsetzen führt zu einer erhöhten Leistungsaufnahme der Kreiselpumpe, zu einem verstärkten Verschleiß und/oder zu einer Verstopfung und Blockade der
Kreiselpumpe. Eine blockierte Kreiselpumpe muss oftmals ausgebaut und gerei- nigt oder sogar ersetzt werden.
Zum Lösen einer solchen Verstopfung kann die Kreiselpumpe mit einer soge- nannten Reinigungssequenz betrieben werden, bei der das Laufrad wiederholt in
Vorwärts- und Rückwärtsrichtung betrieben wird, um den die Verstopfung bewir- kenden Fremdkörper zu entfernen. Diese Maßnahmen sind jedoch oft zeit- und kostenintensiv und führen zu unerwünschten Stillstandszeiten der Kreiselpumpe.
Während bei einer zu kurzen Reinigungssequenz die Gefahr besteht, dass die Ver- stopfung nicht oder nur zum Teil gelöst wird, kann die Kreiselpumpe bei einer zu langen Reinigungssequenz unnötig lange unproduktiv sein.
Insofern besteht ein Bedürfnis nach einem verbesserten Verfahren zum Beheben einer Verstopfung bei Kreiselpumpen, das präziser erkennt, ob die Verstopfung behoben ist und dabei gleichzeitig einen Energieverbrauch der Kreiselpumpe mi- nimiert. Besonders vorteilhaft wäre eine Lösung, die eine bedarfsgerechtes Durch- führen der Reinigungssequenz erlaubt und eine objektive Bewertung eines Erfolgs der Reinigungssequenz ermöglicht.
Beschreibung der Erfindung
Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine entsprechende Kreiselpumpe anzugeben, deren Reini- gungssequenz einerseits sicherstellt, dass eine Verstopfung behoben wird, um eine
Betriebszeit der Kreiselpumpe zu verbessern.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprü- che gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Demnach wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Beheben einer Ver- stopfung einer Kreiselpumpe mit einem Elektromotor zum Antreiben der Kreisel- pumpe, mit den Schritten:
Durchführen einer Reinigungssequenz zum Beheben der Verstopfung; nach und/oder während des Durchführens der Reinigungssequenz, Prüfen, ob eine von dem Elektromotor während einer Anlaufphase aufgenommene, durch
Integration einer elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors bestimmte
Startenergie einen Startenergieschwellwert überschreitet; und bejahendenfalls, erneutes und/oder weiteres Durchführen der Reinigungs- sequenz.
In anderen Worten umfasst das Verfahren zur Behebung der Verstopfung der
Kreiselpumpe zunächst die Reinigungssequenz, um die Verstopfung zu beseiti- gen. Die Reinigungssequenz kann grundsätzlich beliebig gestaltet sein und besteht beispielsweise aus einem definierten Ablauf von Vor- und Rückwärtsbewegungen eines durch den Elektromotor angetrieben Laufrads der Kreiselpumpe. Nach und/oder während dieser Reinigungssequenz wird überprüft, ob die vom Elektro- motor während der Anlaufphase aufgenommene Startenergie, welche durch In- tegration der elektrischen Leistungsaufnahme bestimmt wird, den Startenergie- schwellwert überschreitet. Sollte dies der Fall sein, wird die Reinigungssequenz erneut oder eine bereits laufende Reinigungssequenz weiter durchgeführt.
Wesentlicher Aspekt der vorgeschlagenen Lösung ist, dass zum Überprüfen, ob die Reinigungssequenz Erfolg hatte, also beispielsweise ein die Kreiselpumpe verstopfender Fremdkörper aus der Kreiselpumpe entfernt werden konnte, die während der Anlaufphase von dem Elektromotor der Kreiselpumpe aufgenomme- ne Startenergie durch Integration der elektrischen Leistungsaufnahme des Elekt- romotors, also einer Motoreingangsleistung des Elektromotors, bestimmt und hin- sichtlich des Schwellwertes ausgewertet wird.
Die Verwendung der Motoreingangsleistung zur indirekten Bewertung eines
Lastmoments während der Reinigungssequenz ist vorteilhaft, da die Motorein- gangsleistung aufgrund von in der Kreiselpumpe ohnehin regelmäßig vorhande- nen Strom- und Spannungssensoren auf einfache Weise ermittelt werden kann oder sogar bereits aufgrund anderweitiger Verwendung bei einer Regelung oder
Steuerung der Kreiselpumpe vorliegt. Die Motoreingangsleistung ist proportional zum Produkt aus Drehmoment und Drehzahl:
Patotor, shaft = MMotor, shaft ©
In dieser Gleichung ist PMoror, shaft die mechanische Leistung an einer Motorwelle der Kreiselpumpe, Motor, shaft ein Wellenmoment und © die Drehfrequenz bzw. die mit 2x multiplizierte Drehzahl. Die Motoreingangsleistung Patotor,in ist größer als die Motorwellenleistung Pxotor, shaft, da Verluste Pross im Elektromotor und
Frequenzumrichter der Kreiselpumpe auftreten, insbesondere Eisen, und Kupfer- verluste. Insofern gilt:
PMotor,in = PMotor, shaft + Poss
Kernaspekt ist somit, nach und/oder während des Durchführens der Reinigungs- sequenz eine dem Lastmoment Mroaa entsprechende energetische Größe Wroaa aus der Integration der Motoreingangsleistung während der Anlaufphase für eine
Lastmomentbewertung heranzuziehen. Diese energetische GröBe Wroaa braucht allerdings nicht bestimmt zu werden. Da die energetische Größe Wzoad Teil der
Startenergie ist, genügt deren Bestimmung. Derart lässt sich in einfacher und ver- lässlicher Weise erkennen, ob die Reinigungssequenz erfolgreich war oder erneut oder weiterhin durchzuführen ist.
Mit anderen Worten beinhaltet die Startenergie eine Erhöhung einer kinetischen
Energie vom Stillstand bis zu einer Auswertedrehzahl und Verluste, wie bei- spielsweise Reibung, elektrische Verluste etc. Da insbesondere letztere Werte oftmals nicht bekannt sind und sich drehrichtungsabhängig unterscheiden können, werden bevorzugt Referenzwerte durch Versuche in einem sauberen Zustand der
Kreiselpumpe festgelegt. Überschreitet die Startenergie bei einem Neustart der
Kreiselpumpe, insbesondere während der Reinigungssequenz, den Referenzwert für eine jeweilige Richtung, kann auf einen Fremdkörper im Pumpenraum, also insbesondere auf eine Teilverstopfung oder Verstopfung, geschlossen werden.
Wenn nach dem Durchführen der Reinigungssequenz, beispielsweise Vor- und
Rückwärtsbewegungen des Laufrads, beispielsweise nach einem Stoppen des
Elektromotors bzw. des Laufrads während einer Drehrichtungsumkehr, die Star- tenergie in insbesondere beiden Drehrichtungen des Laufrads und/oder des Elekt- romotors wieder unter dem Referenzwert liegt, kann die Reinigungssequenz als erfolgreich betrachtet und beendet werden. Andernfalls kann eine weitere Reini- gungssequenz gestartet werden.
Durch das vorgeschlagene Verfahren ist es möglich, einen Spülzyklus zum Ent- 5 fernen der Verstopfung mit einer genau benötigten Anzahl Reinigungssequenzen zu fahren, ohne dass der Spülzyklus zu früh abgebrochen wird und auf der ande- ren Seite auch nicht unnötig lange durchgeführt wird. Durch die beschriebenen
Schritte kann die Verstopfung effizient erkannt und beseitigt werden. Die Über- prüfung der Startenergie während oder nach der Reinigungssequenz ermöglicht eine zuverlässige Bestimmung eines Verstopfungsgrades, wodurch das Verfahren adaptiv auf verschiedene Betriebsbedingungen reagiert.
Als Kreiselpumpe wird im Allgemeinen eine Strömungsmaschine bezeichnet, die eine Drehbewegung und dynamische Kräfte zur Förderung überwiegend von Flüs- sigkeiten als Fluid nutzt. Bei der Kreiselpumpe wird neben einer tangentialen Be- schleunigung der Flüssigkeit eine in radialer Strömung auftretende Fliehkraft zur
Förderung genutzt, so dass solche Pumpen ebenso als Zentrifugalpumpen be- zeichnet werden. Bevorzugt lässt sich die Kreiselpumpe für eine hydraulische
Anlage eines Gebäudes oder sonstige Anwendungen verwenden, insbesondere als
Schmutz- bzw. Abwasserpumpe.
Im regulären Betrieb der Kreiselpumpe kann ein Gehäuse eines Motors der Krei- selpumpe oberhalb eines Pumpengehäuses angeordnet sein, in welchem das von dem Motor über eine Welle angetriebene Laufrad zum Fördern der Flüssigkeit und die Kreiselkammer vorgesehen ist. Das Gehäuse des Motors kann mit dem
Pumpengehäuse ortsfest verbunden und/oder einteilig gestaltet sein. Ebenso kann die Kreiselpumpe und der Motor jeweils eine eigene Welle aufweisen, wobei die
Wellen über eine Kupplung miteinander verbindbar sind. Bevorzugt ragt die Wel- le an einer Antriebsseite aus dem Gehäuse des Motors in das Pumpengehäuse hin- ein und/oder ist an der Antriebsseite des Laufrads ortsfest mit der Welle verbun- den. Entsprechend ist die Ansaugöffnung für das zu fördernde Fluid bevorzugt unten an dem Pumpengehäuse angeordnet. Bevorzugt ist das Gehäuse des Motors und/oder das Pumpengehäuse aus Metall, insbesondere aus Gusseisen oder Edel- stahl, Keramik, und/oder Kunststoff gestaltet.
Das Fluid bzw. die Flüssigkeit umfasst bevorzugt Wasser oder ein sonstiges flüs- siges Medium wie beispielsweise Abwasser. Das Fluid bzw. die Flüssigkeit kann
Feststoffe wie beispielsweise Verschmutzungen, Verunreinigungen oder Unrat jeglicher Art, insbesondere Fäkalien, Sedimente, Dreck, Sand, oder auch kleinere
Holz-, Gestrüpp-, Textilien- oder Lappenteile oder dergleichen umfassen, die in dem Pumpengehäuse die Verstopfung bewirken können. Insofern umfasst der
Begriff Verstopfung auch eine Teilverstopfung, bei der sich beispielsweise das
Laufrad zwar noch dreht, jedoch durch den Feststoff an einem Normalbetrieb ge- hindert ist.
Der Begriff nach und/oder während des Durchführens der Reinigungssequenz bedeutet, dass das Prüfen beispielsweise dann erfolgt, wenn die Reinigungsse- quenz zu einem Viertel, zur Hälfe oder zu Dreiviertel beendet ist, wobei auch kleinere Einheiten denkbar sind. Bevorzugt erfolgt das Prüfen kontinuierlich wäh- rend der Reinigungssequenz. Der Startenergieschwellwert liegt bevorzugt in ei- nem Bereich zwischen 10 bis 10.000 Ws, bevorzugt in dem Bereich 100 bis 10.000 Ws, besonders bevorzugt in dem Bereich 500 bis 5.000 Ws. Der Startener- gieschwellwert ist bevorzugt abhängig von der Kreiselpumpe, ist bei kleineren
Kreiselpumpen tiefer und bei gröBeren Kreiselpumpen höher. Bevorzugt stellt der
Startenergieschwellwert einen in einem Referenzzustand der Kreiselpumpe ge- wonnenen Referenzwert, insbesondere bei Betreiben des Elektromotors in Vor- wWärts- und Rückwärtsrichtung, dar. Der Referenzwert kann vorteilhaft über eine
Lebensdauer der Kreiselpumpe nachgeführt werden, beispielsweise durch einen
Mittelwert eines über die letzten 10 als unverstopft bewerteten Starts, um unnötige
Reinigungszyklen nur aufgrund Alterung zu vermeiden.
Die Erfindung trägt zur Erreichung des SDG 11 (Nachhaltige Städte und Gemein- den) der Vereinten Nationen bei, indem sie die Effizienz und Zuverlässigkeit von
Abwassersystemen verbessert. Durch das beschriebene Verfahren zur automati-
sierten Behebung von Verstopfungen in Kreiselpumpen wird deren Betriebszeit maximiert und Energieverbrauch minimiert. Dies fördert eine nachhaltige und effiziente Wasser- und Abwasserinfrastruktur, reduziert Wartungskosten und ver- ringert die Umweltbelastung durch unnötige Stillstandszeiten und manuelle Ein- griffe.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren den Schritt, dass anderenfalls oder wenn die Startenergie den Startenergieschwellwert nicht über- schreitet, die Kreiselpumpe im regulären Betrieb angetrieben wird. In diesem Fall ist davon auszugehen, dass die Verstopfung gelöst werden konnte, sodass die
Kreiselpumpe in den regulären Betrieb übergehen kann, also die Kreiselpumpe, wie für den regulären Betrieb vorgesehen, vom Elektromotor angetrieben werden kann, sogenannter Normalbetrieb. Dies ermöglicht eine effiziente Betriebsweise, da unnötige Reinigungssequenzen vermieden werden.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Reinigungs- sequenz ein insbesondere wiederholtes Betreiben des Elektromotors in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung einschließlich zwischenzeitlichem Stoppen des Elektro- motors umfasst. Bevorzugt beginnt die Anlaufphase nach dem Stoppen des Elekt- romotors bei Beginn einer Bewegung des Elektromotors in Vorwärts- und Rück- wärtsrichtung. Eine solche Ausgestaltung verbessert eine Wirksamkeit der Reini- gungssequenz, indem eine mechanische Lockerung der Verstopfung erreicht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Ver- fahren den Schritt umfasst, eine Verstopfung der Kreiselpumpe zu erkennen und bejahendenfalls die Reinigungssequenz durchzuführen. Insofern wird die Reini- gungssequenz nur dann durchgeführt, wenn die Kreiselpumpe verstopft oder teil- verstopft ist, beispielsweise aufgrund von Schwergängigkeit der Kreiselpumpe, insbesondere in Folge Alterung, Ablagerungen oder ähnlichen Verschleißerschei- nungen. Durch diese Weiterbildung wird eine automatische Verstopfungserken- nung ermöglicht, wodurch unnötige Reinigungssequenzen vermieden werden.
Grundsätzlich existieren zum Erkennen der Verstopfung verschiedene aus dem
Stand der Technik bekannte Möglichkeiten. Nach einer bevorzugten Ausgestal- tung ist vorgesehen, dass das Erkennen der Verstopfung ein Prüfen umfasst, ob ein berechneter Variationskoeffizient eines Betriebsparameters der Kreiselpumpe einen zulässigen Variationskoeffizienten des Betriebsparameters überschreitet.
Bevorzugt wird geprüft, ob ein Mittelwert eines Leistungssignals, insbesondere einer Änderung der Leistung oder Änderung einer Leistungsschwankung. in den letzten Anzahl Sekunden um einen Prozentsatz kleiner als ein Mittelwert des Leis- tungssignals nach den nächsten Anzahl Sekunden ist. Dies erlaubt eine präzise
Erkennung von Verstopfungen anhand der Variabilität der Betriebsparameter.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Elekt- romotor mittels eines Reglers geregelt ist, wobei zum Erkennen der Verstopfung geprüft wird, ob eine Aktivität des Reglers einen Schwellwert unterschreitet und sich ein Motorstrom und/oder Drehmoment des Elektromotors vor und nach der
Unterschreitung unterscheidet, wobei die Aktivität des Reglers durch ein Produkt der hochpassgefilterten Drehzahl des Elektromotors und dem hochpassgefilterten
Motorstrom und/oder hochpassgefilterten Drehmoment des Elektromotors be- stimmt ist, insbesondere um zwischen Führungs- und Störverhalten zu unterschie- den. Dies erhöht die Genauigkeit der Verstopfungserkennung, indem die Regler- aktivität als insbesondere zusätzliches Kriterium herangezogen wird.
Mit anderen Worten wird vorgeschlagen, die Regleraktivität als Maß zu nehmen, um die sich anbahnende Verstopfung zu detektieren. Die Regleraktivität be- schreibt insbesondere eine Häufigkeit und Stärke eine Änderung einer Stellgröße des Reglers, konkret das Produkt, insbesondere eine Multiplikation, von hoch- passgefilterter Drehzahl des Elektromotors und hochpassgefilterten Motorstrom und/oder hochpassgefiltertem Drehmoment des Elektromotors. Die Regleraktivität ist im idealen stationären Betriebspunkt bevorzugt stets gleich Null, das heißt der
Regler muss seine Stellgröße nicht ändern und eine Regelgröße, insbesondere die
Drehzahl, ändert sich ebenfalls nicht. Insofern ist nach einer bevorzugten Weiter- bildung der Schwellwert Null oder annähernd Null. Dies bedeutet, dass bereits kleinste Änderungen in der Regleraktivität als potenzielle Indikatoren für eine
Verstopfung betrachtet werden können, was zu einer besonders sensitiven Erken- nung führt. Wenn allerdings ein Sollwert geändert wird oder sich eine Last ändert, hat der Regler seinen Ausgang zu ändern, um den neuen Sollwert einzustellen bzw. um auf eine geänderte Last zu reagieren. Dabei lässt sich zwischen einem
Führungsverhalten, Änderung des Sollwertes, und einem Störverhalten, Änderung der Last, unterscheiden. Der Regler ist insbesondere computerbasiert gestaltet, beispielsweise als Teil einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Verfahren den
Schritt: Prüfen, ob sich die Aktivität des Reglers vor und nach der Unterschrei- tung jeweils um mehr als 2.5, 5, 7.5, 10 oder 20 % unterscheidet. Dies ermöglicht eine flexible Anpassung der Verstopfungserkennung an unterschiedliche Be- triebsbedingungen sowie eine präzisere Erkennung der Verstopfung, da eine signi- fikante Differenzierung von normalen Betriebsabweichungen gewährleistet wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Verfahren den
Schritt: Prüfen, ob sich die Aktivität des Reglers jeweils wenigstens 0.1, 0.5, 1, 2, 5 oder 10 Sekunden vor und nach der Unterschreitung unterscheidet. Mit anderen
Worten wird bevorzugt geprüft, ob eine mittlere Leistung vor und nach einem
Ereignis unterschiedlich ist oder eine Leistungsvarianz, insbesondere Schwan- kung, nach dem Ereignis erhöht ist, um die Verstopfung zu erkennen. Der
Schwellwert liegt beispielsweise 5, 10, 15 oder 20% unter der regulären Aktivität des Reglers, also im regulären Betrieb. Durch diese Maßnahmen kann eine zeit- lich robuste Erkennung von Verstopfungen sichergestellt werden. Ferner kann sichergestellt werden, dass temporäre, unkritische Schwankungen nicht fälschli- cherweise als Verstopfung erkannt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Akti- vität des Reglers insbesondere ferner durch eine Steigung eines zeitlichen Ver- laufs, insbesondere einer Ableitung, des Motorstroms und/oder des Drehmoments bestimmt ist. Die Regleraktivität wird also aus der Ableitung der Stellgröße be- stimmt. Dies ermöglicht eine genauere Erkennung von Veränderungen im Be-
triebsverhalten des Motors, da durch eine dynamische Betrachtungsweise eine
Veränderung des Betriebsverhaltens eine genauere Identifikation von Abweichun- gen möglich wird.
Die Multiplikation der hochpassgefilterten Drehzahl des Elektromotors und dem hochpassgefilterten Drehmoment und/oder Motorstrom ermöglicht eine robustere
Erfassung von Veränderungen der Regleraktivität. Durch die Multiplikation wird ein Signal erhalten, dass die Regleraktivität repräsentiert und welches gleichzeitig
Führungs- und Störverhalten unterscheiden kann. Dies ermöglicht eine zuverlässi- ge Signalanalyse, indem störende Gleichanteile herausgefiltert werden.
Bei einem Sollwertsprung ist es insbesondere so, dass zunächst das Drehmoment erhöht wird und sich dann auch die Drehzahl erhöht. Beide Änderungen sind posi- tiv und eine Multiplikation der hochpassgefilterten Signale ergibt damit ebenfalls einen positiven Wert. Wird die Drehzahl reduziert, muss insbesondere zunächst das Drehmoment reduziert werden und die Drehzahl sinkt ebenfalls. Sind beide
Änderungen negativ, ist ein Produkt bzw. die Multiplikation der Signale positiv.
Im Falle einer Erhöhung des Lastmoments wird bevorzugt zunächst die Drehzahl absinken, so dass der Regler mit einer Erhöhung des Drehmomentes reagiert. In diesem Fall sind die Änderungen der Drehzahl und des Drehmomentes gegenläu- fig und das Produkt ist negativ.
Genau umgekehrt verhält es sich, wenn das Lastmoment sinkt. Die Drehzahl er- höht sich und der Regler reagiert insbesondere mit einer Verringerung des Last- moments. Wieder ist das Produkt der Änderungen, das heißt der hochpassgefilter- ten Signale, negativ. Zusammenfassend ist die Regleraktivität insbesondere posi- tiv, wenn der Sollwert sich ändert und negativ, wenn eine Störung bzw. Verstop- fung auftritt.
Bei der oben geschilderten Aufgabe ist insbesondere nur das Störverhalten von
Interesse, da der Eintritt eines Objektes bzw. Fremdkörpers in das Pumpengehäu- se als eine Störung des Betriebs der Kreiselpumpe mit einem homogenen Medium bzw. Verstopfung verstanden wird. Die Berechnung der Regleraktivität durch
Hochpassfilterung und Multiplikation von Stell- und RegelgrôBe hat neben einer
Definition eines ungestörten das heißt regulären Zustands und einer Trennung von
Führungs- und Störantwort den Vorteil, dass über eine Wahl einer Filterzeitkon- stante und/oder Eckfrequenz des Hochpasses ein zeitliches Verhalten der Regler- aktivität gut eingestellt werden kann. Wenn nun die Filterzeitkonstante ähnlich der
Störunterdrückung des Reglers gewählt wird, können einzelne Ereignisse aufge- löst werden und insbesondere die Verstopfung erkannt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Kreiselpumpe in der
Anlaufphase zunächst von der Drehzahl Null aus gesteuert hochläuft und an- schlieBend in einen drehzahlgeregelten Betrieb übergeht. Die Anlaufphase kann zum Zeitpunkt T1 bei der Frequenz Null beginnen und mit Erreichen einer vorbe- stimmten Zielfrequenz zum Zeitpunkt T2 enden. Eine Differenz T2 - Tı bildet eine
Beschleunigungszeit T. Bei der Anlaufphase handelt es sich insbesondere um ei- nen rein frequenzgesteuerten Betrieb der Kreiselpumpe sogenannter Open Loop, das heißt die Drehzahl wird nicht in einem geschlossenen Regelkreis geregelt, sogenannter Closed Loop.
Bevorzugt erfolgt vor der Anlaufphase eine magnetische Ausrichtung eines Rotors des Elektromotors bezogen auf ein Statorfeld des Elektromotors derart, dass ein
Rotorfeld des Elektromotors und das Statorfeld in dieselbe Richtung zeigen. Dies hat den Vorteil, dass der Rotor in eine definierte, stabile Startposition gebracht wird, so dass der Rotor nicht in die falsche Richtung anläuft. Eine Ausrichtung des Rotors kann in an sich bekannterweise durch aufeinanderfolgendes Einprägen zweier Statorfeldvektoren erfolgen. Insgesamt stellt diese Ausgestaltung eine kon- trollierte und optimierte Anlaufphase sicher.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der An- laufphase eine Beschleunigung der Kreiselpumpe mit einer definierten Beschleu- nigungsfunktion erfolgt, die identisch zu einer Beschleunigungsfunktion ist, die zuvor, insbesondere werksseitig oder im kundenseitigen Betrieb, zur Gewinnung von Vergleichswerten für die Startenergie verwendet wurde. Dies ermöglicht eine verbesserte Vergleichbarkeit der Startenergie. In einer Ausführungsvariante kann auch vorgesehen sein, dass die Beschleunigung stets, das heißt bei jedem Start- vorgang, mit derselben Beschleunigungsfunktion erfolgt, damit die Startenergien aller Startvorgänge der Kreiselpumpe miteinander verglichen werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Beschleunigungs- funktion durch eine vorgegebene Beschleunigungszeit, einen vorgegebenen insbe- sondere konstanten Beschleunigungsverlauf und eine vorgegebene Stromamplitu- de definiert ist, wobei am Ende der Beschleunigungszeit eine bestimmte Zieldreh- zahl erreicht ist. Die Beschleunigungsfunktion in der Anlaufphase kann durch die vorgegebene Beschleunigungszeit T = T2 - T1, einen vorgegebenen Drehzahlver- lauf und eine vorgegebene Stromamplitude lor definiert sein. Ein Übergang in einen drehzahlgeregelten Betrieb erfolgt bevorzugt, wenn am Ende der Beschleu- — nigungszeit T die bestimmte Zieldrehzahl erreicht ist. Insofern kann die Drehzahl nach der Anlaufphase in einem geschlossenen Regelkreis geregelt werden, bei- spielsweise mittels einer feldorientierten Regelung. Dies erlaubt eine präzise
Steuerung der Anlaufphase.
Die Motoreingangsleistung kann aus einer Messung von Strom und Spannung, vorzugsweise ausgangsseitig an einem Frequenzumrichter der Kreiselpumpe er- folgen. Durch Integration der Motoreingangsleistung während eines Beschleuni- gungsvorgangs in der Anlaufphase kann die Startenergie W bestimmt werden.
Diese Startenergie W umfasst eine in die Kreiselpumpe eingebrachte kinetische
Energie Win, Motorverluste Wiss und eine energetische Größe Wicad, die repräsen- tativ für ein Höhe des Lastmoments Mioaa ist. Dies veranschaulicht folgende Glei- chung:
T2
W = | Pdt = Wein + Wioss + Wioad
T1
Wenn stets dieselbe Beschleunigungsfunktion verwendet wird, das heißt die Be- schleunigung stets mit gleichen Parametern erfolgt, beispielsweise Stromamplitu-
de, Beschleunigungszeit, insbesondere Rampenzeit, und Beschleunigungsverlauf, insbesondere Rampensteilheit, kann in guter Näherung und unter Vernachlässi- gung von Temperaturabhängigkeiten angenommen werden, dass im Leistungsin-
L° tegral “T1 Pdt enthaltenen Größen der kinetischen Energie Wr sowie der Motor- verluste Wiss immer gleich sind. Temperaturabhängigkeiten können beispielswei- se durch Kompensation oder Vergleich eines Leistungsintegrals während eines
Parkens korrigiert werden. Da die Temperatur im Wesentlichen den Motorwider- stand und damit Ri? beeinflusst, kann ein Ri? Integral während des Parkens be- stimmt werden und Integralzeit und Stromamplituden korrigiert von der Star- tenergie abgezogen werden, so dass nur noch Eisenverluste und Wioaa übrig blei- ben.
Aus einer Änderung der Startenergie W, das heißt eines Werts des Leistungsinteg-
L° rals “T1 Pdt, kann somit auf eine Anderung der Größe Wicad und damit auf eine
Änderung des Lastmoments Misad geschlossen werden. Mit anderen Worten ist anhand der Startenergie W erkennbar, ob sich im Betrieb der Kreiselpumpe im hydraulischen System etwas verändert, das heißt entweder bei der Kreiselpumpe selbst oder in dem System, in dem die Kreiselpumpe das Fluid fôrdert. Dies An- derung wird durch die Änderung des Wiad -Wertes repräsentiert. Wie bereits an- gesprochen, bedarf es keiner numerischen Berechnung des Werts Wioaa, da die erfolgte Veränderung seitens der Kreiselpumpe oder des hydraulischen Systems anhand der Startenergie W erkennbar ist, also ob die Reinigungssequenz erfolg- reich war und/oder die Verstopfung gelöst bzw. entfernt ist.
Die Reihenfolge von Verfahrensschritten, soweit nicht technisch in einer explizi- ten Reihenfolge erforderlich, kann variiert werden kann. Bevorzugt ist die vorge- nannte Reihenfolge der Verfahrensschritte vorgesehen.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiter gelöst durch eine Kreiselpumpe mit einem
Elektromotor zum Antreiben der Kreiselpumpe und einer Regelungs- und/oder
Steuerungseinrichtung für den Elektromotor, wobei die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung eingerichtet ist, eine Rei- nigungssequenz zum Beheben der Verstopfung durchzuführen; die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung weiter eingerichtet ist, nach und/oder während des Durchführens der Reinigungssequenz zu prüfen, ob eine von dem Elektromotor während einer Anlaufphase aufgenommene, durch
Integration einer elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors bestimmte
Startenergie einen Startenergieschwellwert überschreitet; und die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung schließlich eingerichtet ist, bejahendenfalls die Reinigungssequenz erneut und/oder weiter durchzuführen.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Kreiselpumpe als Abwasserpum- pe ausgestaltet. Bevorzugt ist die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung computerbasiert, beispielweise als Mikrocontroller gestaltet.
Bevorzugte Weiterbildungen der Kreiselpumpe ergeben sich in Analogie zu dem zuvor beschriebenen Verfahren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeich- nungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Kreiselpumpe zum Ausführen des vor- geschlagenen Verfahrens gemäß einem bevorzugten Ausführungsbei- spiel der Erfindung,
Fig 2 ein Ablaufdiagramm zum Ausführen des vorgeschlagenen Verfahrens gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 ein Diagramm, in dem oben eine Startenergie und unten eine Drehzahl während eines Betriebs der Kreiselpumpe in Vorwärts- und Rückwärts- richtung zum Bestimmen von Referenzwerten durch Versuche im sau- beren Zustand aufgetragen sind,
Fig. 4 ein Diagramm, in dem oben die Startenergie und unten die Drehzahl während einer Reinigungssequenz aufgetragen sind,
Fig. 5 ein Diagramm, in dem oben eine Leistung über die Zeit und unten ein
Variationskoeffizient über die Zeit aufgetragen ist und
Fig. 6 zeigt ein exemplarisch ein Diagramm, bei dem von oben nach unten ein
Motorstrom, die Drehzahl und eine Regleraktivität über die Zeit aufge- tragen ist.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbespiele
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Kreiselpumpe 1 zum Ausführen eines nachfolgend beschriebenen Verfahrens insbesondere zum Erkennen und zum nachfolgenden Beheben bzw. Lösen der Verstopfung der Kreiselpumpe 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die als Abwasserpumpe gestaltete Kreiselpumpe 1 weist in herkömmlicher Weise ein Pumpengehäuse 2 mit einer in der Figur an dem Pumpengehäuse 2 unten an- geordneten Saugöffnung 3 als Einlass auf. In dem Pumpengehäuse 2 ist ein Rotor 4 vorgesehen, der sich in der Zeichnung vertikal erstreckt. Die Rotor 4 ist Teil eines Elektromotors 5, nur ansatzweise dargestellt, der entgegensetzt zu der Sau- göffnung 3 angeordnet ist. Der Saugöffnung 3 zugewandt ist ein Laufrad 6 vorge- sehen, welches über den Rotor 4 des Elektromotors 5 angetrieben ist. Ferner weist die Kreiselpumpe 1 eine mikroprozessorbasierte Regelungs- und/oder Steuerungs- einrichtung 7 bzw. einen Regler 7 auf, in Fig. 1 nur angedeutet.
Schließlich weist die Kreiselpumpe 1 einen Sensor 8 zum Erfassen eines von dem
Elektromotor 5 der Kreiselpumpe 1 aufgenommen Stroms und einer Spannung auf. Der Sensor 8 ist entsprechend als Strom- und/oder Spannungssensor ausge- staltet. Das nachfolgend beschriebene insbesondere computerimplementiertes
Verfahren zum Erkennen und Beheben einer Verstopfung der Kreiselpumpe 1 wird durch einen nicht dargestellten Computer, insbesondere die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung 7, durchgeführt.
Das Verfahren umfasst die in Fig. 2 schematisch dargestellten Schritte:
Prüfen, ob eine Aktivität des Reglers 7 einen Schwellwert unterschreitet und sich ein Motorstrom und/oder Drehmoment des Elektromotors 5 vor und nach der
Unterschreitung unterscheidet, zum Erkennen der Verstopfung, wobei die Aktivi- tät des Reglers 7 durch ein Produkt der hochpassgefilterten Drehzahl des Elektro- motors 5 und dem hochpassgefilterten Motorstrom und/oder hochpassgefilterten
Drehmoment des Elektromotors Sbestimmt ist, 100, insbesondere bejahendenfalls, nach und/oder während eines Durchführens einer Reinigungssequenz zum Beheben der Verstopfung, Prüfen, ob eine von dem
Elektromotor 5 während einer Anlaufphase aufgenommene, durch Integration einer elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors 5 bestimmte Startenergie einen Startenergieschwellwert überschreitet, 200; und bejahendenfalls, erneutes und/oder weiteres Durchführen der Reinigungsse- quenz 300.
Das Verfahren ist insofern untergliederbar in zwei wesentliche Aspekte, nämlich in einem ersten Aspekt zunächst dem Erkennen, ob die Verstopfung vorliegt, und darauffolgendes Durchführen der Reinigungssequenz zum Beheben der erkannten
Verstopfung. In einem zweiten Aspekt beinhaltet das Verfahren nach und/oder während des Durchführens der Reinigungssequenz das Prüfen, ob die Verstopfung behoben ist, und gegebenenfalls das erneutes und/oder weiteres Durchführen der
Reinigungssequenz. Nachfolgend wird zunächst der zweite Aspekt und daran an- schließend der erste Aspekt beschrieben.
Die bei der Verstopfung der Kreiselpumpe 1 ablaufende Reinigungssequenz um- fasst ein wiederholtes Betreiben des Elektromotors 5 in Vorwärts- und Rückwärts- richtung einschließlich zwischenzeitlichem Stoppen des Elektromotors 5. Wäh- rend eines Beschleunigungsvorgangs des Elektromotors 5 in der Anlaufphase vom gestoppten Elektromotor 5 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung wird eine Mo- torwelle und das damit verbundene Laufrad 6 der Kreiselpumpe 1 gemäß einer definierten Beschleunigungsfunktion beschleunigt.
In der Anlaufphase läuft die Kreiselpumpe 1 zunächst von der Drehzahl Null aus gesteuert hoch und geht anschließend in einen drehzahlgeregelten Betrieb über. In dieser Anlaufphase erfolgt eine Beschleunigung der Kreiselpumpe 1 mit einer definierten Beschleunigungsfunktion, die identisch zu einer Beschleunigungs- funktion ist, die zuvor zur Gewinnung von Vergleichswerten für die Startenergie verwendet wurde. Die Beschleunigungsfunktion ist durch eine vorgegebene Be- schleunigungszeit, einen vorgegebenen insbesondere konstanten Beschleuni- gungsverlauf und eine vorgegebene Stromamplitude definiert, wobei am Ende der
Beschleunigungszeit eine bestimmte Zieldrehzahl erreicht ist. Die Startenergie beinhaltet eine Erhöhung einer kinetischen Energie vom Stillstand bis zu einer
Auswertedrehzahl und Verluste, wie beispielsweise Reibung, elektrische Verluste etc.
Da insbesondere letztere Werte oftmals nicht bekannt sind und sich drehrich- tungsabhängig unterscheiden können, werden bevorzugt Referenzwerte durch
Versuche in einem sauberen Zustand der Kreiselpumpe 1 festgelegt. Im Dia- gramm der Fig. 3 sind exemplarisch oben die Startenergie und unten die Drehzahl während eines Betriebs der Kreiselpumpe 1 in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zum Bestimmen von Referenzwerten durch Versuche im sauberen Zustand aufge- tragen.
Überschreitet die Startenergie bei einem Neustart der Kreiselpumpe 1, insbeson- dere während der Reinigungssequenz, den Referenzwert für eine jeweilige Rich-
tung, kann auf einen Fremdkörper im Pumpenraum, also insbesondere auf eine
Teilverstopfung oder Verstopfung, geschlossen werden.
Konkret wird während dieser Anlaufphase mit der definierten Beschleunigungs- funktion mittels des Sensors 8 der von dem Elektromotor 5 aufgenommene Strom und die aufgenommene Spannung erfasst, aus der eine Motoreingangsleistung, die elektrische Leistungsaufnahme des Elektromotors 5 während der Anlaufphase, erfasst. Strom und Spannung werden vorzugsweise ausgangsseitig an einem Fre- quenzumrichter der Kreiselpumpe 1 gemessen. Durch Integration der Motorein- gangsleistung während des Beschleunigungsvorgangs in der Anlaufphase wird die
Startenergie bestimmt.
Diese Startenergie W umfasst eine in die Kreiselpumpe eingebrachte kinetische
Energie Win, Motorverluste Wiss und eine energetische Größe Wicad, die repräsen- tativ für ein Höhe des Lastmoments Mioaa ist, wie durch die folgende Gleichung veranschaulicht:
TZ
W = | Pdt = Wein + Wioss + Wioad
T1
Sodann wird mittels der Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung 7 geprüft, ob die so bestimmte Startenergie W einen Startenergieschwellwert überschreitet, also ob die Kreiselpumpe 1 verstopft ist. Das Prüfen erfolgt nach und/oder während des Durchführens der Reinigungssequenz, also beispielsweise periodisch und/oder bei jedem erneuten Anlaufen des Elektromotors 5.
Ergibt das Prüfen, dass Startenergieschwellwert überschritten ist, also die Kreisel- pumpe 1 weiterhin verstopft ist, erfolgt ein erneutes und/oder weiteres Durchfüh- ren der Reinigungssequenz. Anderenfalls, falls die Startenergie den Startenergie- schwellwert nicht mehr überschreitet, also die Verstopfung entfernt ist, erfolgt ein reguläres Antreiben des Elektromotors 5 der Kreiselpumpe 1 bzw. wird die Krei- selpumpe 1 wieder in einem Normalbetrieb betrieben.
Im Diagramm der Fig. 4 sind exemplarisch oben die Startenergie und unten die
Drehzahl während eines Reinigungssequenz aufgetragen. Bei dem unten beschrie- ben Erkennen der Verstopfung beginnt die Reinigungssequenz und endet, nach- dem die Startenergie des Elektromotors 5 den Startenergieschwellwert wieder unterschreitet.
Vorgelagert zum Durchführen der Reinigungssequenz erfolgt das Erkennen, ob überhaupt eine Verstopfung der Kreiselpumpe 1 vorliegt, wozu verschiedene Ver- fahren möglich sind. In einer ersten Variante umfasst das Erkennen der Verstop- fung ein Prüfen, ob ein berechneter Variationskoeffizient eines Betriebsparame- ters der Kreiselpumpe 1 einen zulässigen Variationskoeffizient des Betriebspara- meters überschreitet. Fig. 5 zeigt exemplarisch ein Diagramm, bei dem oben die
Leistung über die Zeit und unten der Variationskoeffizient über die Zeit aufgetra- gen ist.
In einer demgegenüber bevorzugten zweiten Variante wird der Elektromotor 5 mittels des Reglers 7, der Teil der Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung 7 ist, geregelt. Konkret wird in dieser zweiten Variante durch die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung 7 zum Erkennen der Verstopfung geprüft, ob die
Aktivität des Reglers 7 den Schwellwert unterschreitet und sich der Motorstrom und/oder Drehmoment des Elektromotors 5 vor und nach der Unterschreitung unterscheidet, wobei die Aktivität des Reglers 7 durch das Produkt der hochpass- gefilterten Drehzahl des Elektromotors 5 und dem hochpassgefilterten Motor- strom und/oder hochpassgefilterten Drehmoment des Elektromotors Sbestimmt ist, insbesondere um zwischen Führungs- und Störverhalten zu unterschieden.
Fig. 6 zeigt ein exemplarisch ein Diagramm, bei dem von oben nach unten der
Motorstrom, die Drehzahl und die Regleraktivität über die Zeit aufgetragen ist.
Erkennbar ist ein Störereignis, da die Regleraktivität im zeitlichen Verlauf abfällt.
Da die Aktivität des Reglers 7 den Schwellwert unterschreitet, vorliegend ein ne- gatives Vorzeichen hat, und sich die Aktivität des Reglers 7 vor und nach der Un- terschreitung bzw. Störereignis jeweils unter einem Schwellwert liegt und sich unterscheidet, lässt sich auf ein störendes Objekt im Pumpengehäuse schleiBen, das den Wirkungsgrad der Pumpe negativ beeinflusst. Insofern kann vorbeschrie- bene Reinigungssequenz eingeleitet werden.
Die Aktivität des Reglers 7 kann ferner durch eine Steigung eines zeitlichen Ver- laufs, insbesondere einer Ableitung, des Motorstroms und/oder des Drehmoments bestimmt sein. Konkret wird die Aktivität des Reglers 7 durch die Multiplikation der hochpassgefilterten Drehzahl des Elektromotors 5 und dem hochpassgefilter- ten Drehmoment und/oder hochpassgefilterten Motorstrom bestimmt ist. Die Ak- tivität des Reglers 7 vor und nach der Unterschreitung hat sich dabei um mehr als 2.5,5, 7.5, 10 oder 20% zu unterscheiden. Ferner wird die Aktivität des Reglers 7 wenigstens 0.1, 0.5, 1, 2, 5 oder 10 Sekunden vor und nach der Unterschreitung betrachtet.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiels sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der Ansprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können.
Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann eigenständig oder in Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebi- gen anderen Ausführungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, dass für ein
Ausführungsbeispiel einer bestimmten Kategorie beschrieben wurde, kann auch in entsprechender Weise in einem Ausführungsbeispiel einer anderen Kategorie ein- gesetzt werden.
Bezugszeichenliste
Kreiselpumpe 1
Pumpengehäuse 2
Saugôffnung 3
Rotor 4
Elektromotor 5
Laufrad 6
Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung, Regler 7
Sensor 8
Prüfen, ob eine Aktivität des Reglers 7 einen Schwellwert unterschreitet und ob die Aktivität des Reglers 7 sich ein Motorstrom und/oder Drehmoment des Elekt- romotors 5 vor und nach der Unterschreitung unterscheidet, zum Erkennen der
Verstopfung, wobei die Aktivität des Reglers 7 durch ein Produkt der hochpassge- filterten Drehzahl des Elektromotors 5 und dem hochpassgefilterten Motorstrom und/oder hochpassgefilterten Drehmoment des Elektromotors 5 bestimmt ist 100 nach und/oder während eines Durchführens einer Reinigungssequenz zum Behe- ben der Verstopfung, Prüfen, ob eine von dem Elektromotor 5 während einer An- laufphase aufgenommene, durch Integration einer elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors 5 bestimmte Startenergie einen Startenergieschwellwert über- schreitet 200 bejahendenfalls, erneutes und/oder weiteres Durchführen der Reinigungssequenz 300
Claims (14)
1. Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer Kreiselpumpe (1) mit einem Elekt- romotor (5) zum Antreiben der Kreiselpumpe (1), mit den Schritten: nach und/oder während eines Durchführens einer Reinigungssequenz zum Beheben der Verstopfung, Prüfen, ob eine von dem Elektromotor (5) während einer Anlaufphase aufgenommene, durch Integration einer elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromo- tors (5) bestimmte Startenergie einen Startenergieschwellwert überschreitet (200); und bejahendenfalls, erneutes und/oder weiteres Durchführen der Reinigungssequenz (300).
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit dem Schritt: andernfalls, wenn die Startenergie den Startenergieschwellwert nicht überschrei- tet, Antreiben der Kreiselpumpe (1).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reinigungssequenz ein insbesondere wiederholtes Betreiben des Elektromotors (5) in Vorwärts- und Rück- wärtsrichtung einschließlich zwischenzeitlichem Stoppen des Elektromotors (5) umfasst.
4 Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: Erkennen der Verstopfung der Kreiselpumpe (1) und bejahendenfalls, Durchführen der Reinigungssequenz.
5. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Erkennen der Verstopfung ein Prüfen, ob ein berechneter Variationskoeffizient eines Betriebsparameters der Krei- selpumpe (1) einen zulässigen Variationskoeffizient des Betriebsparameters überschrei- tet, umfasst.
6. Verfahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektromotor (5) mittels eines Reglers (7) geregelt ist und mit dem Schritt: Prüfen, ob eine Aktivität des Reglers (7) einen Schwellwert unterschreitet und sich ein Motorstrom und/oder Drehmoment des Elektromotors (5) vor und nach der Un- terschreitung unterscheidet, zum Erkennen der Verstopfung, wobei die Aktivität des Reg-
lers (7) durch ein Produkt der hochpassgefilterten Drehzahl des Elektromotors (5) und dem hochpassgefilterten Motorstrom und/oder hochpassgefilterten Drehmoment des Elektromotors (5) bestimmt ist (100).
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, mit dem Schritt: Prüfen, ob sich die Aktivität des Reglers (7) vor und nach der Unterschreitung jeweils um mehr als 2.5, 5,
7.5, 10 oder 20% unterscheidet.
8. Verfahren nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, mit dem Schritt: Prüfen, ob sich die Aktivität des Reglers (7) jeweils wenigstens 0.1, 0.5, 1, 2, 5 oder 10 Sekun- den vor und nach der Unterschreitung unterscheidet.
9. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Aktivität des Reglers (7) insbesondere ferner durch eine Steigung eines zeitlichen Verlaufs, insbeson- dere einer Ableitung, des Motorstroms und/oder des Drehmoments bestimmt ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kreiselpumpe (1) in der Anlaufphase zunächst von der Drehzahl Null aus gesteuert hochläuft und anschlie- Bend in einen drehzahlgeregelten Betrieb übergeht.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Anlaufphase eine Beschleunigung der Kreiselpumpe (1) mit einer definierten Beschleunigungsfunktion erfolgt, die identisch zu einer Beschleunigungsfunktion ist, die zuvor zur Gewinnung von Vergleichswerten für die Startenergie verwendet wurde.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Beschleunigungsfunktion durch eine vorgegebene Beschleunigungszeit, einen vorgegebenen insbesondere konstan- ten Beschleunigungsverlauf und eine vorgegebene Stromamplitude definiert ist, wobei am Ende der Beschleunigungszeit eine bestimmte Zieldrehzahl erreicht ist.
13. Kreiselpumpe (1) mit einem Elektromotor (5) zum Antreiben der Kreiselpumpe (1) und einer Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung (7) für den Elektromotor (5), wo- bei die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung (7) eingerichtet ist, eine Reini- gungssequenz zum Beheben der Verstopfung durchzuführen; die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung (7) weiter eingerichtet ist, nach und/oder während des Durchführens der Reinigungssequenz, zu prüfen, ob eine von dem Elektromotor (5) während einer Anlaufphase aufgenommene, durch Integration einer elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors (5) bestimmte Startenergie einen Startenergieschwellwert überschreitet; und die Regelungs- und/oder Steuerungseinrichtung (7) schließlich eingerichtet ist, be- jahendenfalls die Reinigungssequenz erneut und/oder weiter durchzuführen.
14. Kreiselpumpe (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kreiselpumpe (1) als Abwasserpumpe ausgestaltet ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20255136A BE1032829B1 (de) | 2025-03-05 | 2025-03-05 | Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer Kreiselpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE20255136A BE1032829B1 (de) | 2025-03-05 | 2025-03-05 | Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer Kreiselpumpe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1032829B1 true BE1032829B1 (de) | 2026-03-03 |
Family
ID=95290881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE20255136A BE1032829B1 (de) | 2025-03-05 | 2025-03-05 | Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer Kreiselpumpe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE1032829B1 (de) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100034665A1 (en) * | 2005-06-21 | 2010-02-11 | Zhiyong Zhong | Control system for a pump |
| US20130164146A1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-06-27 | Abb Oy | Method and apparatus for optimizing energy efficiency of pumping system |
| EP4001656A1 (de) * | 2020-11-18 | 2022-05-25 | Wilo Se | Verfahren zur bestimmung einer betriebsinformation aus der startenergie einer kreiselpumpe und zugehörige kreiselpumpe |
| EP4390141A1 (de) * | 2022-12-20 | 2024-06-26 | Wilo Se | Verfahren einer erkennung und/oder klassifizierung zum lösen einer verstopfung einer abwasserpumpe |
-
2025
- 2025-03-05 BE BE20255136A patent/BE1032829B1/de active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100034665A1 (en) * | 2005-06-21 | 2010-02-11 | Zhiyong Zhong | Control system for a pump |
| US20130164146A1 (en) * | 2011-12-27 | 2013-06-27 | Abb Oy | Method and apparatus for optimizing energy efficiency of pumping system |
| EP4001656A1 (de) * | 2020-11-18 | 2022-05-25 | Wilo Se | Verfahren zur bestimmung einer betriebsinformation aus der startenergie einer kreiselpumpe und zugehörige kreiselpumpe |
| EP4390141A1 (de) * | 2022-12-20 | 2024-06-26 | Wilo Se | Verfahren einer erkennung und/oder klassifizierung zum lösen einer verstopfung einer abwasserpumpe |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3449132B1 (de) | Verfahren zur detektion eines abnormalen betriebszustands eines pumpenaggregats | |
| WO2009006927A1 (de) | Verfahren zur vermeidung von trockenlauf bei einer kreiselpumpe, pumpenüberwachungsbaustein und anordnung | |
| DE112012002234B4 (de) | Motorsteuerungsvorrichtung | |
| EP0943805B1 (de) | Verfahren und Sensor zur Detektion von Kavitationen, sowie Vorrichtung enthaltend einen solchen Sensor | |
| EP2837735A1 (de) | Verfahren zum Erkennen einer wenigstens teilweisen Verstopfung eines Prozessluftkanals in einem Trockner | |
| EP1825147B1 (de) | Verfahren zum betrieb eines stromrichtergespeisten verdichters | |
| BE1032829B1 (de) | Verfahren zum Beheben einer Verstopfung einer Kreiselpumpe | |
| BE1032830B1 (de) | Verfahren zum Erkennen und Beheben einer Verstopfung einer Kreiselpumpe | |
| EP3507409B1 (de) | Wäschepflegegerät mit einer steuerung | |
| BE1031159B1 (de) | Verfahren einer Erkennung und/oder Klassifizierung zum Lösen einer Verstopfung einer Abwasserpumpe | |
| WO2009062325A1 (de) | Ballenabtragmaschine | |
| EP1719241A1 (de) | Verfahren zur diagnose von betriebszuständen einer synchronpumpe sowie vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens | |
| EP4461964A1 (de) | Verfahren zum erkennen eines betriebszustands einer kreiselpumpe und kreiselpumpe | |
| EP2500579A1 (de) | Erkennung von Kavitation und Mitführung von Gas in einer elektrischen Kreiselpumpe | |
| BE1031160B1 (de) | Verfahren zum Lösen einer Verstopfung einer Abwasserpumpe | |
| EP4194145B1 (de) | System und verfahren zur ermittlung eines verschleisszustandes eines schleuderrads | |
| DE102009055194A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Pumpe | |
| EP4386150A1 (de) | Verfahren zur informationsgewinnung bei einem abwasserpumpenaggregat und/oder einem abwasserpumpensystem | |
| EP4261413B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum ermitteln eines zustandes, insbesondere eines verschleisszustandes, einer verdrängereinheit | |
| EP2746441A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines wasserführenden Haushaltsgerätes und wasserführendes Haushaltsgerät | |
| DE102023204527A1 (de) | Verfahren zur Bestimmung eines Druckverlustes einer Entwässerungspumpe und hierzu geeignetes wasserführendes Haushaltsgerät | |
| DE102004044185A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines Fehlerzustandes eines rotierenden Verdichters | |
| EP4189244B1 (de) | Betriebsverfahren für eine fördervorrichtung mit einer exzenterschneckenpumpe zum fördern von zähflüssigen baumaterialien | |
| WO2019011854A1 (de) | Verfahren zur niveauregelung in einem behälter sowie ein niveauregler und eine pumpe zur ausführung des verfahrens | |
| EP4653598A1 (de) | Verfahren zum betreiben eines waschautomaten und waschautomat |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20260303 |