DD256172A1

DD256172A1 - Elektrisch und elektronisch geregeltes kreisel- und verdraengermaschinenaggregat

Info

Publication number: DD256172A1
Application number: DD29490186A
Authority: DD
Inventors: Dominik Surek
Original assignee: Pumpen & Verdichter Veb K
Priority date: 1986-10-02
Filing date: 1986-10-02
Publication date: 1988-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein vollstaendiges anschlussfertiges stufenlos oder stufenweise regelbares Kreisel- und Verdraengermaschinenaggregat, z. B. Pumpe, Luefter, Geblaese oder Verdichter, das nach einem beliebigen Anlagenparameter geregelt wird. Geloest wird die Aufgabe der Erfindung dadurch, dass ein stetiger Anlagenregler mit der Sollwertvorgabe fuer die Regelgroesse im Frequenzumrichter integriert oder extern mit dem erforderlichen Messgeraet fuer die Regelgroesse in der Antriebsmaschine oder unmittelbar am Druck- oder Saugstutzen angeordnet ist. Fig. 1

Description

Hierzu 5 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein vollständiges anschlußfertiges stufenlos oder stufenweise regelbares Kreiselmaschinen- und Verdrängeraggregat, z. B. Pumpe, Lüfter, Gebläse oder Verdichter, das nach einem beliebigen Anlagenparameter geregelt wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für Anlagen mit variablen Betriebs- und Anlagenbedingungen wurden bisher Pumpenanlagen mit mehreren gleich großen oder unterschiedlichen parallel geschalteten Pumpen ausgeführt, bei denen in Abhängigkeit des Volumenstrombedarfs eine oder mehrere parallel geschaltete Pumpen zugeschaltet oder bei abnehmendem Volumenstrombedarf abgeschaltet wurden. Alle Pumpen wurden an das elektrische Netz angeschlossen und mit Nenndrehzahl betrieben. Dadurch entsteht bei Zu- oder Abschaltung einer weiteren Pumpe eine sprunghafte Änderung des Volumenstromes und der spezifischen Nutzarbeit, so daß bei eine Bedarfsvolumenstrom mit einer dazwischenliegenden Größe eine Drosselung der zugeschalteten Pumpe erfolgen muß, die mit Verlusten an übertragener Nutzenergie verbunden ist.

Durch die Einführung der drehzahlregelbaren Pumpenaggregate kann eine Pumpe dem jeweils geforderten Volumenstrom im gesamten Kennlinienbereich angepaßt werden oder bei mehreren parallel betriebenen Pumpen die Anpassung durch eine drehzahlgeregelte Pumpe zwischen den Stufensprüngen der einzelnen netzbetriebenen Pumpen mit voller Nenndrehzahl erfolgen, wie es den Lösungen nach DE-OS 2122972, 2607285,3228141 und 3402120 entspricht.

Diese Anlagen ermöglichen eine Steuerung oder Regelung der Drehzahl oder der spezifischen Nutzarbeit, wobei jedoch die Regelung in der installierten Anlage aufgebaut wird und die drehzahlgeregelte Pumpe keine vollständige anschlußfertige Pumpenanlage darstellt. Es wird also nur ein Verfahren zur Regelung angegeben.

In der DE-OS 3228141 wird ein Pumpenaggregat für Heizungsanlagen offenbart, das in vorgegebenen Kennlinienbereichen bei konstanter Drehzahl arbeitet und an den Grenzen dieser Kennlinienbereiche stufenweise auf andere Drehzahlen umschaltet. Es kann also keine stetige Drehzahl- oder Pafameterregelung vorgenommen werden. Das Verfahren hat den Nachteil der« näherungsweisen Anpassung an die Anlage, die mit Energieverlusten verbunden ist und dem Nachteil der begrenzten Drehzahlstufungen. In der DE-OS 3402120 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Betriebsparameter bei Kreislaufpumpen und Ventilatoren unterbreitet, bei dem zunächst zwei dreidimensionale Kennfelder der Pumpen P = f (V, n) und y = f (V, n) ermittelt werden, aber nur das Leistungskennfeld ρ = f (V, n) meßtechnisch aufgenommen wird und das Kennfeld Y = f (V, n) daraus errechnet wird. Die Berechnung des Kennfeldes Y = f(V, n) aus P = (V, n) ist mit erheblichen Ungenauigkeiten verbunden. Diese Kennfelder werden in einem Rechner fest einprogrammiert, so daß die drehzahlgeregelte Pumpe nach dem im Rechner einprogrammierten Kennfeld gefahren wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß zwei Kennfelder vollständig aufgemessen werden müssen und besonders daß Veränderungen an der Pumpe und an der Anlage durch Verschleiß und andere Einwirkungen während der Betriebszeit, die erheblich sein können, nicht berücksichtigt werden können. Dazu müßte die Pumpe nach bestimmten Betriebszeiten aus der Anlage entfernt werden und jeweils neue Kennfelder meßtechnisch aufgenommen werden.

Ziel der Erfindung '

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Verwendung für alle Arbeitsmaschinen zu erreichen und ein anschlußfertiges Aggregat mit wählbarer Regelung aller auftretenden Parameter zu schaffen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige stetige Anpassung der Arbeitsmaschine an die zeitabhängigen geforderten Parameter der Anlage zu erreichen, die Förderung des jeweils geforderten Volumenstromesfdie Übertragung der geforderten spezifischen Nutzarbeit sowie die Einsparung von Energie zu gewährleisten und alle diese Aufgaben unabhängig vom Zustand der Arbeitsmaschine zu verwirklichen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein stetiger Anlagenregler mit der Sollwertvorgabe für die Regelgröße im Freqzenzumrichter integriert oder extern mit dem erforderlichen Meßgerät für die Regelgröße in der Antriebsmaschine oder unmittelbar am Druck- oder Saugstutzen angeordnet ist. Ein anderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß jeder von der Anlage geforderte momentane Betriebspunkt vom Regler einstellbar ist.

Die Erfindung zeichnet sich auch dadurch aus, daß das Anfahren mit Strombegrenzung im Frequenzumrichter mit geringen Anfahrstromstößen von Ja = (1,5...2,O) J_n erfolgt.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung ist, daß das elektrische Meßsignal als Istwert der Regelgröße proportional ist und mit dem vorgegebenen Sollwert im Regler verglichen wird.

Ausführungsbeispiel

An Beispielen wird die Erfindung näher erläutert, die ein vollständiges, anschlußfertiges, stufenlos oder stufenweise regelbares Kreisel- und Verdrängermaschinenaggregat betrifft, das sich nach einem beliebigen Anlagenparameter, der noch beschrieben wird, geregelt werden kann.

Gemäß Fig. 1 besteht das Aggregatausfolgenden Baugruppen: Pumpen, Lüfter, Gebläse oder Verdichter 1, Asynchronmotorais Antriebsmaschine 2, Frequenzumrichter 3 mit überlagertem Anlagenregler zur Speisung des Asynchronmotors, elektrischem Meßgerät mit elektrischem Einheitssignal 4, +10V.. .-10V₇O... 5μηη A, 0...20μ.Γη Aals Ausgang, das im Aggregat integriert oder unmittelbar am Druckstutzen oder bei Regelung nach dem Biegedruck oder Flüssigkeitsniveau am Saugstutzen angeschlossen ist.

Die Sollwertvorgabe 5 für die Regelgröße erfolgt am Frequenzumrichter 3 oder am extern angeordneten Regiere gemäß Fig. 2. Da regelbare Kreisel- und Verdrängermaschinenaggregat kann für die Förderung von Flüssigkeiten, Luft oder Gas eingesetzt werden.

Damit kann jede gewünschte Anlagengröße, wie z. B. in der Pumpe übertragene Nutzarbeit, Druck im Druck- und Saugstutzen, Niveau im Saug- und Druckbehälter, Volumenstrom, Temperatur des Flüssigkeits- oder Gasstromes oder der Wärmestrom geregelt werden. Somit kann das Aggregat bei variablen Betriebs- oder Anlagenbedingungen zeitabhängig auf jeden geforderten Arbeitspunkt eingestellt werden, und es wird nur so viel an spezifischer Arbeit übertragen, wie für die Deckung des momentanen Bedarfs gefordert wird.

Enthält der Frequenzumrichter 3 keinen überlagerten Anlagenregler, so kann der stetige PJ- oder PJD-Regler 6 bzw. ein Zweipunktregler bei Regelung des Flüssigkeitsniveaus im Saug- oder Druckbehälter außerhalb des Freqzenzumrichters 3 in der Anlage installiert werden, wie die Fig. 2 zeigt.

Der vom Frequenzumrichter 3 gespeiste Antrieb kann an 380,500 und 660 V-Netze angeschlossen werden und wahlweise bei und 60 HZ-Netzen oder auch anderen Frequenzen betrieben werden.

Die Regelung der gewünschten Anlagengrößen Y, P_D, p_s, h, V, T oder Q erfolgt auf der Grundlage des verfügbaren gesamten Pumpenfeldes, wobei die Drehzahl stets die Stellgröße für jedeRegelgröße darstellt. Allen Forderungen, wie z.B. Regelung auf der Anlagenkennlinie mit variablem Volumenstrom und variabler spezifischer Nutzarbeit, konstante spezifische Nutzarbeit, konstanter Druck oder konstanter Volumenstrom, kann entsprochen werden, Fig. 3.

Dabei kann jeweils das gesamte zugelassene Pumpenkennfeld genutzt werden und den Bedingungen der variablen Betriebsund Anlagenbedingungen entsprochen werden, Fig.4.

Fig. 5 zeigt die Anpassung einer drehzahlstellbaren Pumpe bei Parallelbetrieb mehrerer Pumpen an die Anlagenkennlinie bei variablen Betriebs- und Anlagenbedingungen.

Das elektrische Meßsignal als Istwert ist der Regelgröße proportional und wird mit dem vorzugebenden Sollwert im Regler verglichen. Das Ausgangssignal des Reglers ist ebenfalls ein elektrisches Einheitssignal, das auf den Frequenzumrichter wirkt, der als Stellorgan die erforderliche Frequenz und damit die Drehzahl des Kreisel- und Verdrängermaschinenaggregates einstellt. Diese Einstellung der Drehzahl des Aggregates erfolgt stetig im gesamten zugelassenen Arbeitsbereich des Kennfeldes, wobei der untere Drehzahl- und Leistungsbereich nur durch die Anforderungen der Anlage und die obere Drehzahl- und Leistungsbegrenzung im Frequenzumrichter durch die Begrenzung der oberen Grenzfrequenz oder die Stromaufnahme erfolgen kann. ,

Die erfindungsgemäße Lösung bewirkt folgende anlagentechnische, betriebstechnologische und energetische Vorteile:

— automatische oder teilautomatisierte Betriebsweise der Pumpenanlage und demit Wegfall des Bedienungspersonals,

— regeltechnische oder automatisierte Betriebsweise der Kreisel- und Verdrängermaschinenanlage entsprechend den Forderungen der Gesamtanlage,

— optimale Betriebsweise entsprechend den Forderungen der Anlagentechnologie,

— Wegfall von Drosselorganen und der zugehörigen Antriebe und Regelungen sowie der Druckkessel,

τ- gleichzeitiges Wirken des Kreisel- und Verdrängermaschinenaggregates als Förder- und Stellorgan für das Fördermedium und die spezifische Nutzarbeit,

— Energie- und Leistungseinsparungen gegenüber allen anderen Regelverfahren bei variablen Betriebs- und Anlagenbedingungen,

— Nutzung von variablen Zulaufdrücken und dadurch bedingte Energieeinsparungen

Claims

1. Elektrisch und elektronisch geregeltes Kreisel- und Verdrängermaschinenaggregat, z. B. Lüfter, Pumpe, Gebläse oder Verdichter, das nach einem beliebigen Anlagenparameter geregelt wird, gekennzeichnet dadurch, daß ein stetiger Anlagenregler mit der Sollwertvorgabe (5) für die Regelgröße im Frequenzumrichter (3) integriert oder extern mit dem erforderlichen Meßgerät für die Regelgröße in der Arbeitsmaschine oder unmittelbar am Druck- oder Saugstutzen angeordnet ist.

2. Kreisel- und Verdrängermaschinenaggregat nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß jeder von der Anlage geforderte momentane Betriebspunkt vom Regler einstellbar ist.

3. Kreisel- und Verdrängermaschinenaggregat nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Anfahren mit Strombegrenzung im Frequenzumrichter (3) mit geringen Anfahrstromstößen von J_A = (1,5...2,O) J_n erfolgt.

4. Kreisel- und Verdrängermaschinenaggregat nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das elektrische Meßsignal als Istwert der Regelgröße proportional ist und mit dem vorgegebenen Sollwert im Regler verglichen wird.