DE10039917A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Fördermenge einer Kreiselpumpe - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Fördermenge einer KreiselpumpeInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der durch ein Laufrad erbrachten Fördermenge einer in ein Fördersystem integrierten Kreiselpumpe, wobei innerhalb des Fördersystems vorgenommene Druckmessungen durch eine Auswertelogik jeweils entsprechenden, in einer Ursprungsmessung festgestellten Fördermengen zugeordnet werden. DOLLAR A Ein wenig aufwendiges, aber dennoch zuverlässig und genau arbeitendes Verfahren wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zur Bestimmung der Fördermenge der von Einflüssen des Pumpengehäuses (1) und etwaiger Leiteinrichtungen nicht beeinträchtigte Druckaufbau des Laufrades (5) herangezogen wird (Fig. 1).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ermittlung der durch ein Laufrad
erbrachten Fördermenge einer in ein Fördersystem integrierten Kreiselpumpe, wobei
innerhalb des Fördersystems vorgenommene Druckmessungen durch eine
Auswertelogik jeweils entsprechenden, in einer Ursprungsmessung festgestellten
Fördermengen zugeordnet werden.
Diese Art der Fördermengenermittlung ist grundsätzlich aus der US 4 821 580 bekannt.
Bei der dort gelehrten Einrichtung werden Messungen des Druckes in dem Bereich vor
der Saugleitung einer Kreiselpumpe und in deren Druckleitung vorgenommen. In einem
Rechner werden die erfaßten Drücke gespeichert und gegebenenfalls zusammen mit
anderen Eingaben für die Feststellung bestimmter Daten, beispielsweise der
Fördermenge, ausgewertet. Die hier angewandte Art der Messung ist vergleichbar mit
einer Ermittlung der Pumpenkennlinie auf einem Prüfstand. Nachteilig der Umstand,
daß der Einfluß des Pumpengehäuses in die Messung mit einfließt und sich dadurch
eine instabile oder flache Kennlinie ergibt. Diese führt wegen fehlender Eindeutigkeit zu
Ungenauigkeiten in der Fördermengenbestimmung.
Eine andere Art der Fördermengenermittlung ist aus der US 5 129 264 bekannt. Dort
wird eine Differenzdruckmessung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des
Druckstutzens der Kreiselpumpe vorgenommen. Genutzt wird hier der Umstand, daß
sich der Druck des fließenden Mediums mit dem Querschnitt des Strömungsweges
verändert, wobei die gemessenen Drücke einen Rückschluß auf die jeweilige
Fördermenge zulassen. Somit wird der ermittelte Wert zusammen mit einer
Strömungskonstanten in einer Auswertelogik zur Bestimmung der aktuellen Durchfluß
menge herangezogen. Die in der US 5 129 264 konkret gelehrte Ausführung bedarf
aber auch noch eines gewissen Aufwandes, da der Druckstutzen zur Anbringung einer
Vielzahl von Meßstellen durchbohrt werden muß. Weil aber die Strecke zwischen den
Meßpunkten relativ kurz ist und die Querschnittsänderungen klein sind, ergeben sich
große Ungenauigkeiten bei der Bestimmung der Fördermenge.
Aus der EP 0 641 997 B1 ist eine vergleichbare Einrichtung bekannt, bei der allerdings
der notwendige Aufwand dadurch verringert wurde, daß lediglich zwei Druckmeßstellen
notwendig sind, die bei Verwendung eines Spiralgehäuses vorteilhafterweise an dessen
Sporn anzuordnen sind. Allerdings hat auch diese Ausführung den Nachteil, daß der
Einfluß des Pumpengehäuses in die Messung einfließt, so daß bei einem instabilen
oder flachen Verlauf der Pumpenkennlinie die jeweilige Fördermenge nicht eindeutig
oder nur ungenau zu ermitteln ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art
und eine dieses Verfahren nutzende Vorrichtung zu schaffen, die bei Erfüllung der
grundsätzlichen Voraussetzung eines geringen Aufwandes eine auch bei instabilen
oder flachen Pumpenkennlinien genaue Ermittlung der Fördermenge erbringen.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur Bestimmung der Fördermenge der
von Einflüssen des Pumpengehäuses und etwaiger Leiteinrichtungen nicht
beeinträchtigte Druckaufbau des Laufrades herangezogen wird.
Die erfindungsgemäße Lösung nutzt den Umstand, daß das Laufrad im Vergleich zu
einem Pumpengehäuse oder einer Leiteinrichtung nur geringe Verluste verursacht. Es
kommt also nicht zu einer die Messung beeinträchtigenden Ausbildung einer instabil
verlaufenden Kennlinie.
Es empfiehlt sich, den Druckaufbau des Laufrades an einem auf der Pumpendruckseite
in der Nähe des Laufradaustrittes und vor dem Eintritt in strömungsleitende Elemente
gelegenen Meßpunkt zu erfassen. Zweckmäßigerweise wird ein solcher Meßpunkt im
druckseitigen Radseitenraum der Kreiselpumpe angeordnet.
Bei konstantem saugseitigen Anlagendruck, wie er z. B. in einem geschlossenen
Kreislauf gegeben ist, genügt es, wenn in einer Ursprungsmessung die sich bei
verschiedenen Fördermengen einstellenden Drücke am Laufrad gemessen und einer
Auswerteeinrichtung zur Verfügung gestellt werden. Der Einfluß der
Strömungsgeschwindigkeit kann hierbei vernachlässigt werden.
In einer offenen Anlage, also beispielsweise in einem System zur Entleerung eines
Tanks, verändert sich der saugseitige Anlagendruck mit der Entnahme. Daher muß bei
einer Bestimmung der Fördermenge dieser Druck jeweils berücksichtigt werden. Dies
kann mit Hilfe bekannter Anlagendaten oder mittels eines auf der Pumpensaugseite
angeordneten Drucksensors geschehen.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem geschlossenen
Kreislauf geeignete Vorrichtung kann mit Hilfe eines im druckseitigen Radseitenraum
der Kreiselpumpe angeordneten Drucksensors, welcher mit einer Auswerteeinrichtung
zur Bestimmung der Fördermenge verbunden ist, verwirklicht werden.
Bei einer offenen Anlage sollten jeweils ein auf der Pumpensaugseite und im
druckseitigen Radseitenraum angeordneter Drucksensor mit der Auswerteeinrichtung
verbunden sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet zuverlässig und mit guter Genauigkeit, da
der im druckseitigen Radseitenraum gemessene statische Druck annähernd eine stetig
fallende Gerade über den gesamten Fördermengenverlauf ergibt. Es ist somit ein
eindeutiger Zusammenhang zwischen dem gemessenen Druck und der Fördermenge
gegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren bedarf nur eines vergleichsweise geringen
Aufwandes für die Bestimmung der Fördermenge. Dennoch zeichnet es sich gegenüber
den bekannten Verfahren durch eine höhere Genauigkeit aus. Dies gilt sowohl
gegenüber der aufwendigen Differenzdruckmessung in sich ändernden Querschnitten
als auch gegenüber den anderen geschilderten Verfahren, da sich durch eine
Eliminierung von Hauptverluststrecken kein instabiler Verlauf der Kennlinie ergibt.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung
zeigt in
Fig. 1 einen Meridianschnitt durch eine Kreiselpumpe und durch Teile einer Anlage, bei
denen das erfindungsgemäße Verfahren benutzt wird;
Fig. 2 die Kennlinien zweier Kreiselpumpen und die zugehörigen Druckverläufe der
jeweiligen Laufräder.
Das Gehäuse 1 der in der Fig. 1 dargestellten Kreiselpumpe besitzt einen Einlaß 2 und
einen Auslaß 3. Ein auf einer Welle 4 befestigtes Laufrad 5 ist in dem Gehäuse 1
angeordnet.
Im druckseitigen Radseitenraum 6 des Gehäuses 1 ist ein Drucksensor 7 vorgesehen,
der über eine Leitung 8 mit einem Auswertegerät 9 verbunden ist. Ein weiterer -
gestrichelt dargestellter - Drucksensor 10 ist vor dem Einlaß 2 des Gehäuses 1
angeordnet. Über eine - ebenfalls gestrichelt dargestellte - Leitung 11 ist der
Drucksensor 10 mit dem Auswertegerät 9 verbunden. Der Drucksensor 10 ist in einer
Rohrleitung 12 angeordnet, welche zu einem - hier nicht dargestellten - Tank führt. Es
handelt sich hier also um ein offenes System.
Während des Laufs der Kreiselpumpe wird die in dem Tank befindliche Flüssigkeit über
den Auslaß 3 zu einer - nicht dargestellten - Mündung gefördert. Da der abnehmende
Flüssigkeitsspiegel im Tank zu einer entsprechenden fortgesetzten Druckabsenkung
vor dem Einlaß 2 der Kreiselpumpe führt, muß die durch das Laufrad 5 verursachte
Druckerhöhung durch eine Differenzdruckbildung der Werte der Sensoren 7 und 10
ermittelt werden. Eine den verschiedenen Fördermengen zuzuordnende Druckerhöhung
des Laufrades 5 wird in einer Ursprungsmessung ermittelt und in dem Auswertegerät 9
gespeichert. Die gespeicherten Informationen werden bei der Bestimmung der
Fördermenge herangezogen.
In einem geschlossenen Kreislauf kann auf die laufende Feststellung des vor dem
Einlauf der Kreiselpumpe herrschenden Druckes verzichtet werden, da dieser sich
während des Betriebes nur unwesentlich verändert. Hier genügt es, den Druck einmal
zu bestimmen, um ihn dann dem Auswertegerät dauerhaft zur Verfügung zu stellen.
Aus der Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen der Fördermenge und dem
Druckaufbau der Pumpe und des Laufrades zu ersehen. Den Kennlinien der Fig. 2
liegen Kreiselpumpen mit einem Laufrad zweier unterschiedlicher Abdrehdurchmesser
zugrunde. So beziehen sich die Kennlinien 13 und 14 auf das erste Laufrad und die
Kennlinien 15 und 16 auf das zweite Laufrad.
Die Kennlinien 13 und 15 sind Pumpenkennlinien, welche durch eine Differenz
druckmessung zwischen Saug- und Druckstutzen der Kreiselpumpen ermittelt wurden.
Die Kennlinien 13 und 15 weisen einen instabilen Verlauf auf und sind daher für die
Ermittlung der Fördermenge ungeeignet.
Die Kennlinien 14 und 16 sind Laufradkennlinien, welche durch einen Druckaufnehmer
7 ermittelt wurden. Ihr Verlauf ist eindeutig stabil. Daher sind diese Kennlinien für eine
genaue Ermittlung der Fördermenge geeignet.
Claims (7)
1. Verfahren zur Ermittlung der durch ein Laufrad erbrachten Fördermenge einer in
ein Fördersystem integrierten Kreiselpumpe, wobei innerhalb des Fördersystems
vorgenommene Druckmessungen durch eine Auswertelogik jeweils
entsprechenden, in einer Ursprungsmessung festgestellten Fördermengen
zugeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der
Fördermenge der von Einflüssen des Pumpengehäuses (1) und etwaiger
Leiteinrichtungen nicht beeinträchtigte Druckaufbau des Laufrades (5)
herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufbau des
Laufrades (5) an einem auf der Pumpendruckseite in der Nähe des
Laufradaustrittes und vor dem Eintritt in strömungsleitende Elemente gelegenen
Meßpunkt (7) erfaßt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Druckaufbau des Laufrades (5) an einem im druckseitigen Radseitenraum (6) der
Kreiselpumpe gelegenen Meßpunkt (7) erfaßt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Durchführung bei einer Anlage
mit konstantem saugseitigen Anlagendruck, dadurch gekennzeichnet, daß in einer
Ursprungsmessung die sich bei verschiedenen Fördermengen einstellenden
Drücke am Laufrad (5) gemessen und einer Auswerteeinrichtung (9) zur
Verfügung gestellt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Durchführung bei einer Anlage
mit veränderlichem saugseitigen Anlagendruck, dadurch gekennzeichnet, daß in
einer Ursprungsmessung die sich bei verschiedenen Fördermengen einstellenden
Drücke am Laufrad (5) gemessen werden und einer Auswerteeinrichtung (9) zur
Verfügung gestellt werden, während der saugseitige Anlagendruck aus den
Anlagedaten entnommen oder mittels eines Sensors (10) gemessen wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis
4, gekennzeichnet durch einen im druckseitigen Radseitenraum (6) der
Kreiselpumpe angeordneten Drucksensor (7), welcher mit einer
Auswerteeinrichtung (9) zur Bestimmung der Fördermenge verbunden ist.
7. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis
3 und 5, gekennzeichnet durch jeweils einen auf der Saugseite und im
druckseitigen Radseitenraum (6) der Kreiselpumpe angeordneten Drucksensor
(10, 7), welche mit einer Auswerteeinrichtung (9) zur Bestimmung der
Fördermenge verbunden sind.
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