DD256172A1

DD256172A1 - ELECTRICALLY AND ELECTRONICALLY CONTROLLED CIRCULAR AND VERDRAENGERMACHINENAGGREGAT

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. 1The invention relates to a complete ready to connect continuously or stepwise controllable gyro and Verdraengermaschinenaggregat, z. As pump, fan, blower or compressor, which is controlled according to any system parameters. Geloest the object of the invention is characterized in that a continuous system controller integrated with the setpoint specification for the control variable in the frequency converter or is arranged externally with the required measuring device for the Regelgroesse in the prime mover or directly on the pressure or suction. Fig. 1

Description

Hierzu 5 Seiten ZeichnungenFor this 5 pages drawings

Field of application of the invention

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.The invention relates to a complete ready-to-connect continuously or stepwise controllable centrifugal and Verdrängeraggregat, z. As pump, fan, blower or compressor, which is controlled by any system parameters.

Characteristic of the known technical solutions

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.For systems with variable operating and system conditions, pump systems with several pumps of the same size or with different pumps connected in parallel have been used, in which one or more pumps connected in parallel have been switched on or switched off with decreasing volumetric flow demand, depending on the volumetric flow requirement. All pumps were connected to the electrical network and operated at nominal speed. This results in connection or disconnection of another pump, a sudden change in the volume flow and the specific useful work, so that when a demand volume flow with an intermediate size throttling the switched pump must be done, which is associated with losses of useful energy transmitted.

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.Through the introduction of the variable speed pump units, a pump can be adapted to the required volume flow in the entire characteristic range or with several pumps operated in parallel adjustment by a variable speed pump between the increments of each mains powered pumps at full rated speed, as the solutions according to DE-OS 2122972, 2607285, 3222141 and 3402120.

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.These systems allow control or regulation of the speed or the specific useful work, but the control is built in the installed system and the variable speed pump is not a complete ready to connect pump system. So there is only one method of regulation specified.

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.In DE-OS 3228141 a pump unit for heating systems is disclosed, which operates in predetermined characteristic ranges at a constant speed and gradually switches to other speeds at the limits of these characteristic ranges. It can therefore be made no continuous speed or Pafameterregelung. The method has the disadvantage of the "approximate adaptation to the system, which is associated with energy losses and the disadvantage of the limited speed gradations. In DE-OS 3402120 a method and a device for controlling the operating parameters in circulation pumps and fans is presented, in which initially two three-dimensional maps of the pumps P = f (V, n) and y = f (V, n) are determined but only the power map ρ = f (V, n) is recorded by measurement and the map Y = f (V, n) is calculated from it. The calculation of the characteristic field Y = f (V, n) from P = (V, n) is associated with considerable inaccuracies. These maps are hard-coded in a computer, so that the speed-controlled pump is driven by the programmed in the computer map. This method has the disadvantage that two maps have to be fully measured and, in particular, that changes to the pump and to the plant due to wear and other effects during service life, which can be significant, can not be taken into account. For this, the pump would have to be removed after certain operating times from the system and each new maps are included by measurement.

Ziel der Erfindung 'Object of the invention

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.The object of the invention is to achieve a use for all machines and to create a ready-to-connect unit with selectable control of all occurring parameters.

Explanation of the essence of the invention

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.The invention has for its object to achieve an automatic continuous adjustment of the machine to the time-dependent required parameters of the system to ensure the promotion of each required Volumenstromesfdie transmission of the required specific useful work and the saving of energy and all these tasks regardless of the state of the machine to realize.

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.According to the invention the object is achieved in that a continuous system controller integrated with the setpoint specification for the controlled variable in Freqzenzumrichter or is arranged externally with the required measuring device for the controlled variable in the drive unit or directly on the pressure or suction. Another feature of the invention is that each required by the plant instantaneous operating point is adjustable by the controller.

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.The invention is also characterized in that the start-up with current limitation in the frequency converter with low starting current pulses of Ja = (1.5 ... 2, O) J _n occurs.

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.Another characteristic of the invention is that the electrical measurement signal is proportional to the actual value of the controlled variable and compared with the predetermined setpoint in the controller.

embodiment

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.By way of example, the invention will be explained in more detail, which relates to a complete, ready-to-connect, continuously or stepwise controllable gyroscope and displacement machine unit, which can be controlled according to any system parameter which will be described.

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.According to Fig. 1, the Aggregatausfolgenden assemblies: pumps, fans, blower or compressor 1, Asynchronmotorais drive machine 2, frequency converter 3 with superimposed system controller for powering the induction motor, electrical meter with electrical standard signal 4, + 10V ...-10V ₇ O .. 5μηη A, 0 ... 20μ.Γη A Output that is integrated in the unit or connected directly to the discharge nozzle or when regulated to the bending pressure or liquid level at the suction nozzle.

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.The setpoint input 5 for the controlled variable takes place at the frequency converter 3 or at the externally arranged regulator as shown in FIG. 2. Since controllable centrifugal and displacement machine unit can be used for the promotion of liquids, air or gas.

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.This can be any desired system size, such. B. in the pump transferred useful work, pressure in the pressure and suction, level in the suction and pressure vessel, volume flow, temperature of the liquid or gas stream or the heat flow can be controlled. Thus, under variable operating or plant conditions, the unit can be time-adjusted to any required operating point, and only enough specific work is required to meet the current demand.

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.If the frequency converter 3 does not contain a higher-level system controller, then the continuous PJ or PJD controller 6 or a two-position controller can be installed outside the frequency converter 3 in the system when the liquid level in the suction or pressure container is regulated, as shown in FIG.

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.The drive powered by the frequency converter 3 can be connected to 380,500 and 660 V networks and can be operated with and 60 HZ networks or other frequencies.

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.The regulation of the desired plant sizes Y, P _D , p _s , h, V, T or Q is made on the basis of the total available pump field, the speed always being the manipulated variable for each control quantity. All requirements, such as regulation on the system characteristic curve with variable volume flow and variable specific useful work, constant specific useful work, constant pressure or constant volume flow, can be met, FIG. 3.

Dabei kann jeweils das gesamte zugelassene Pumpenkennfeld genutzt werden und den Bedingungen der variablen Betriebsund Anlagenbedingungen entsprochen werden, Fig.4.In this case, in each case the entire approved pump characteristic field can be used and the conditions of the variable operating and system conditions are met, Fig.4.

Fig. 5 zeigt die Anpassung einer drehzahlstellbaren Pumpe bei Parallelbetrieb mehrerer Pumpen an die Anlagenkennlinie bei variablen Betriebs- und Anlagenbedingungen.Fig. 5 shows the adaptation of a variable speed pump with parallel operation of several pumps to the system characteristic curve at variable operating and system conditions.

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. , The electrical measurement signal as actual value is proportional to the controlled variable and is compared with the preset value to be set in the controller. The output signal of the controller is also an electrical standard signal, which acts on the frequency converter, which adjusts the required frequency and thus the speed of the gyroscope and positive displacement machine unit as an actuator. This setting of the speed of the unit is carried out continuously in the entire permitted working range of the map, the lower speed and power range can be done only by the requirements of the system and the upper speed and power limitation in the frequency by limiting the upper limit frequency or current consumption. .

Die erfindungsgemäße Lösung bewirkt folgende anlagentechnische, betriebstechnologische und energetische Vorteile:The solution according to the invention brings about the following plant engineering, operational technological and energy advantages:

— automatische oder teilautomatisierte Betriebsweise der Pumpenanlage und demit Wegfall des Bedienungspersonals,Automatic or semi-automated operation of the pump system and the absence of operating personnel,

— regeltechnische oder automatisierte Betriebsweise der Kreisel- und Verdrängermaschinenanlage entsprechend den Forderungen der Gesamtanlage,- Regulatory or automated operation of the centrifugal and positive displacement machinery according to the requirements of the overall system,

— optimale Betriebsweise entsprechend den Forderungen der Anlagentechnologie,- optimum operation in accordance with the requirements of plant technology,

— Wegfall von Drosselorganen und der zugehörigen Antriebe und Regelungen sowie der Druckkessel,- elimination of throttle bodies and the associated drives and controls and the pressure vessel,

τ- gleichzeitiges Wirken des Kreisel- und Verdrängermaschinenaggregates als Förder- und Stellorgan für das Fördermedium und die spezifische Nutzarbeit,τ- simultaneous operation of the gyroscope and displacement machine aggregate as conveying and adjusting element for the pumped medium and the specific useful work,

— Energie- und Leistungseinsparungen gegenüber allen anderen Regelverfahren bei variablen Betriebs- und Anlagenbedingungen,- Energy and power savings compared to all other control procedures under variable operating and plant conditions,

— Nutzung von variablen Zulaufdrücken und dadurch bedingte Energieeinsparungen- Use of variable inlet pressures and resulting energy savings

Claims

1. Electrically and electronically controlled gyro and displacement machine unit, z. As fan, pump, blower or compressor, which is controlled by any system parameters, characterized in that a continuous system controller with the setpoint input (5) for the controlled variable in the frequency converter (3) integrated or externally with the required measuring device for the controlled variable in the working machine or directly on the pressure or suction nozzle is arranged.

2. gyro and displacement machine unit according to claim 1, characterized in that each of the system required instantaneous operating point is adjustable by the controller.

3. gyro and displacement machine assembly according to claim 1 and 2, characterized in that the start-up with current limiting in the frequency converter (3) with low starting current pulses of J _A = (1.5 ... 2, O) J _n takes place.

4. gyro and displacement machine unit according to claim 1 to 3, characterized in that the electrical measurement signal is proportional to the actual value of the control variable and compared with the predetermined setpoint in the controller.