DE10101099B4

DE10101099B4 - Method for monitoring the dry running of a feed pump and the feed pump operating according to the method

Info

Publication number: DE10101099B4
Application number: DE2001101099
Authority: DE
Inventors: Reiner Dipl.-Ing. Ruoff (FH)
Original assignee: Schmalenberger & Co GmbH
Current assignee: Schmalenberger & Co GmbH
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2006-09-14
Anticipated expiration: 2021-01-13
Also published as: DE10101099A1

Abstract

Verfahren zum Überwachen des Trockenlaufs einer trocken aufgestellten Förderpumpe, insbesondere Kreiselpumpe, für flüssige Medien, bspw. Wasser, die von einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben wird, wobei der elektrische Strom des Antriebsmotors als IST-Wert erfasst und mit einem einem Trockenlauf der Förderpumpe zuzuordnenden Abschaltstrom als SOLL-Grenzwert verglichen und bei Erreichen dieses SOLL-Grenzwertes der elektrische Antriebsmotor abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet dass der in einem den IST-Wert mit dem SOLL-Grenzwert vergleichenden Prozessor eingespeicherte Abschaltstrom (IA) in einem Bereich zwischen einem bei Trockenlauf gegebenen und für eine gegebene Kombination aus Förderpumpe und Antriebsmotor empirisch ermittelten Trockenlaufstrom (IT) und einem bei NULL-Förderung der Förderpumpe fließenden Betriebsstrom (IN) liegt.method to monitor the dry running of a dry delivery pump, in particular centrifugal pump, for liquid media, For example, water that is driven by an electric drive motor, wherein the electric current of the drive motor detected as the actual value and with a dry running of the feed pump attributable shutdown compared to the setpoint limit and when this setpoint limit is reached the electric drive motor is switched off, characterized that in one compares the actual value with the nominal limit value Processor stored turn-off current (IA) in a range between one Given in dry running and for a given combination of feed pump and drive motor empirically determined dry running current (IT) and one at zero promotion the feed pump flowing Operating current (IN) is.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen des Trockenlaufs einer trocken aufgestellten Förderpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine trocken aufgestellte Förderpumpe.The The present invention relates to a method of monitoring the dry running of a dry-mounted feed pump according to the preamble of claim 1 and to a dry-mounted feed pump.

Trocken aufgestellte Förderpumpen, wie sie für flüssige Medien verwendet werden, sind solche, die saugseitig und druckseitig in einer Rohrleitung eingebaut sind. Derartige Förderpumpen besitzen eine Gleitringdichtungsanordnung, die während des Betriebs der Förderpumpe vom zu fördernden flüssigen Medium umspült und auf diese Weise gekühlt wird. Derartige Förderpumpen sind deshalb sehr anfällig gegen auch nur kurzzeitigen Trockenlauf, da sich dann die Gleitringdichtungsanordnung überhitzt, so dass es zu Spannungsrissen und dadurch zu Undichtigkeiten kommen kann. Bei bekannten Verfahren zum Überwachen des Trockenlaufs wird deshalb die Temperatur innerhalb der Förderpumpe gemessen. Hierzu werden Temperaturfühler am feststehenden Teil der Förderpumpe verwendet. Es ist relativ aufwendig solche Temperaturfühler in einem Bereich der Förderpumpe anzubringen, der der Gleitringdichtungsanordnung nahe ist, um die dort herrschende Temperatur während des Betriebes und insbesondere dann, wenn es zum Trockenlauf kommt, rasch und zuverlässig zu erfassen.Dry erected feed pumps, as for liquid Media used are those on the suction side and pressure side are installed in a pipeline. Such feed pumps have a mechanical seal arrangement, the while the operation of the feed pump from the to be promoted liquid Medium lapped and cooled in this way. Such feed pumps are therefore very vulnerable against even short-term dry running, since then the mechanical seal assembly overheats, so that there are stress cracks and leaks can. In known methods for monitoring dry running Therefore, the temperature is measured within the feed pump. For this become temperature sensors on the stationary part of the feed pump used. It is relatively expensive such temperature sensor in an area of the feed pump to attach, which is close to the mechanical seal assembly to the there prevailing temperature during operation, and especially when it comes to dry running, fast and reliable capture.

Bei einem derartigen aus der DE 196 28 054 A1 bekannten Verfahren zum Überwachen des Trockenlaufs einer trocken aufgestellten Förderpumpe wird der Trockenlauf dadurch überwacht, dass in einer Phase der Dreiphasenwechselspannung ein Strom-Spannungs-Wandler eingefügt wird, der mit einem für den Trockenlaufstrom-Spitzenwert zuständigen Komparatorsystem verbunden ist, das über ein Verzögerungs-Ansprechsystem mit einem Relais verbunden ist, das in die Wechselstromquelle für den Antriebsmotor eingreift. Im Komparatorsystem ist der Leerlaufstromwert vorgegeben. Bei diesem bekannten Verfahren wird zunächst der in der betreffenden Phase fließende Antriebsmotorstrom in eine Spannung umgewandelt, die dann dem betreffenden Komparatorsystem zugeführt wird. Diese Spannung wird in Impulssignale umgewandelt und im Komparator mit dem Leerlaufstrom verglichen. Diese Art der Trockenlaufüberwachung ist sowohl verfahrensmäßig als auch vorrichtungsmäßig umständlich und aufwendig. Außerdem greift sie aufgrund des Vergleiches mit dem Leerlaufstrom sicherlich nicht zum richtigen Zeitpunkt sondern eher zu früh ein.In such a from the DE 196 28 054 A1 Prior art methods for monitoring the dry running of a dry feed pump, the dry run is monitored by inserting in one phase of the three phase AC voltage a current-to-voltage converter connected to a dry run current peak comparator system via a delay response system is connected to a relay which engages in the AC power source for the drive motor. In the comparator system, the no-load current value is predetermined. In this known method, first of all the drive motor current flowing in the respective phase is converted into a voltage, which is then supplied to the relevant comparator system. This voltage is converted into pulse signals and compared in the comparator with the no-load current. This type of dry run monitoring is both procedurally and device cumbersome and expensive. Moreover, due to the comparison with the no-load current, it certainly does not intervene at the right time but rather too early.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Überwachen des Trockenlaufs einer trocken aufgestellten Förderpumpe sowie eine trocken aufgestellte Förderpumpe der jeweils eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. bei der die Trockenlaufüberwachung in verfahrens- und vorrichtungstechnisch einfacherer Weise und zu einem genauer ermittelten bzw. optimaleren Zeitpunkt erfolgt.task Therefore, it is the object of the present invention to provide a method of monitoring Dry running of a dry pump and a dry erected pump each of the initially mentioned type, in which or at the dry run monitoring in procedural and Device-technically simpler way and to a more accurate or more optimal time.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren zum Überwachen des Trockenlaufs einer trocken aufgestellten Förderpumpe der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und bei einer trocken aufgestellten Förderpumpe der genannten Art die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale vorgesehen.to solution This object is achieved by a method for monitoring dry running a dry feed pump the type mentioned in the claim 1 features and in a dry feed pump said type provided the features specified in claim 2.

Somit erfolgt die Überwachung des Trockenlaufs einer trocken aufgestellten Förderpumpe in der Weise, dass ausschließlich der elektrische Strom des Antriebsmotors als Ist-Wert erfasst und dieser Ist-Wert mit einem Abschaltstrom als Soll-Grenzwert verglichen wird, der in bestimmter vorgegebener Weise für die betreffende Förderpumpe bzw. den betreffenden Förderpumpentyp ermittelt und in einem Prozessor eingespeichert und dort mit dem Ist-Wert des Betriebstromes verglichen wird. Mit anderen Worten, es ist eine berührungslose Trockenlaufüberwachung für trocken aufgestellte Förderpumpen, insbesondere Kreiselpumpen geschaffen, bei der in technisch und betrieblich einfacher Weise dasjenigen Betriebsdatum des Antriebsmotors gemessen wird, das sich bei Trockenlauf gegenüber jedem anderen Betriebszustand differenziert und spezifisch ändert. Das Messen eines derartigen Betriebsdatums am Antriebsmotor ist nicht nur in einfacher sondern auch in zuverlässiger Weise und ohne konstruktiven Eingriff in die Förderpumpe selbst möglich. Der elektrische Strom des Antriebsmotors ist abhängig von dem zu fördernden Medium, d.h., je höher die Viskosität des zu fördernden Mediums ist, desto höher steigt der Betriebsstrom. Dies bedeutet, dass bei Trockenlauf der vom elektrischen Antriebsmotor gezogene Betriebsstrom auf ein Minium differenziert meßbar abfällt. Dieser minimale Betriebsstrom kann dann, wenn er mit einem Sollwert verglichen wird, zum Abschalten des Antriebsmotors verwendet werden.Consequently the monitoring takes place the dry running of a dry-mounted feed pump in such a way that exclusively the electric current of the drive motor is detected as the actual value and this actual value is compared with a cut-off current as the setpoint limit value is, in a certain predetermined manner for the relevant feed pump or the relevant pump type determined and stored in a processor and there with the Actual value of the operating current is compared. In other words, it is a non-contact Dry run monitoring for dry erected feed pumps, In particular centrifugal pumps created in the technical and operationally simple manner those operating date of the drive motor measured in dry running with respect to any other operating condition differentiated and specific changes. The Measuring such an operating date on the drive motor is not only in a simple but also in a reliable manner and without constructive Intervention in the feed pump even possible. The electric current of the drive motor is dependent on the to be funded Medium, that is, the higher the viscosity of the to be promoted Medium is the higher the operating current increases. This means that when running dry the drawn by the electric drive motor operating current to a minium differentiated measurably decreases. This minimum operating current can be when compared to a setpoint will be used to shut off the drive motor.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:Further Details of the invention can be taken from the following description, in the invention with reference to the embodiment shown in the drawing described in more detail and explained is. Show it:

1 in teilweise aufgebrochener und geschnittener Seitenansicht eine trocken aufgestellte Förderpumpe in Form einer Kreiselpumpe für flüssige Medien, wie sie bspw. im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet wird, 1 in partially broken and cut side view of a dry-mounted feed pump in the form of a centrifugal pump for liquid media, as for example. In connection with the Invention is used

2 in schematischer Darstellung ein Blockschaltbild für ein Verfahren zum Überwachen des Trockenlaufs der in 1 dargestellten elektrisch angetriebenen Förderpumpe und 2 a schematic diagram of a method for monitoring the dry running of the in 1 illustrated electrically driven feed pump and

3 ein Diagramm zur Darstellung der Betriebsbereiche des elektrischen Antriebsmotors der in 1 dargestellten Förderpumpe. 3 a diagram illustrating the operating ranges of the electric drive motor of in 1 illustrated feed pump.

1 zeigt eine Förderpumpe in Form einer Kreiselpumpe 11, die in Trockenaufstellung dem Fördern eines flüssigen Mediums, wie bspw. Wasser, dient. Die Kreiselpumpe 11 besitzt innerhalb eines Pumpengehäuses 12 ein Laufrad 13, dessen Achse 14 mit einer Antriebswelle 16 eines Elektromotors 17 drehfest verbunden ist. Die Antriebswelle 16 durchdringt das Pumpengehäuse 12 und ist in einer Dichtungsanordnung 18 gelagert, die eine druck- und feuchtigkeitsdichte Abdichtung des Pumpeninnenraums gegenüber der Atmosphäre bewirkt. Die Dichtungsanordnung 18 besitzt einen Gleitring 19, der drehfest auf der Antriebswelle 16 sitzt und gegen einen Gegenring 21 und eine Dichtlippe 22 das im Pumpengehäuse 12 sich befindende flüssige Medium gegen die Atmosphäre abdichtet. Der Gegenring 21 und die Dichtlippe 22 können, wie in 1 dargestellt, in einem Druckdeckel 23 oder in nicht dargestellter Weise direkt im Pumpengehäuse 12 angeordnet sein. 1 shows a feed pump in the form of a centrifugal pump 11 in dry setting, which serves to convey a liquid medium, such as water. The centrifugal pump 11 has inside a pump housing 12 an impeller 13 whose axis 14 with a drive shaft 16 an electric motor 17 rotatably connected. The drive shaft 16 Penetrates the pump housing 12 and is in a seal arrangement 18 stored, which causes a pressure and moisture-tight sealing of the pump interior to the atmosphere. The seal arrangement 18 has a sliding ring 19 , which is rotationally fixed on the drive shaft 16 sits and against a counter-ring 21 and a sealing lip 22 that in the pump housing 12 sealing liquid medium seals against the atmosphere. The mating ring 21 and the sealing lip 22 can, as in 1 shown in a pressure lid 23 or in a manner not shown directly in the pump housing 12 be arranged.

Der Elektromotor 17 ist bspw. ein Wechsel- oder Drehstrommotor und besitzt auf seinem Gehäuse einen Klemmkasten 25, der ein Ende des Verbindungskabels 36 zur Spannungsquelle 37 und eine Steuerungselektronik sowie die erfindungsgemäße Trockenlaufüberwachungsvorrichtung 30 beinhaltet. Das Pumpengehäuse 12 besitzt einen saugseitigen Anschluß 26 und einen druckseitigen Anschluß 27.The electric motor 17 is, for example, an AC or three-phase motor and has on its housing a terminal box 25 , one end of the connection cable 36 to the voltage source 37 and an electronic control system and the dry running monitoring device according to the invention 30 includes. The pump housing 12 has a suction-side connection 26 and a pressure-side port 27 ,

2 zeigt in schematischer Schaltungsanordnung die Trockenlaufüberwachungsvorrichtung 30. Die trocken aufgestellte Kreiselpumpe 11 ist saugseitig und druckseitig innerhalb einer Rohrleitung 31 angeordnet, in der ein flüssiges Medium, wie bspw. Wasser gefördert wird. Innerhalb der Rohrleitung 31 ist eine saugseitige Absperreinheit 32 und eine druckseitige Absperreinheit 33 vorgesehen. Aus dieser Figur ist der Elektromotor 17 und dessen Antriebswelle 16 ersichtlich, sowie die Spannungszuführung 36 zur Spannungsquelle 37. In der oder den Phasen der Spannungszuführung 36 zum Antriebsmotor 17 ist eine Betriebsstrom-Meßanordnung 39 vorgesehen, die mit einem Steuerelement 41 verbunden ist, das auf einen im Stromkreis des Antriebsmotors 17 angeordneten Ausschalter 42 wirkt, mit dem die Spannungsversorgung des Antriebsmotors 17 bei Trockenlauf der Förderpumpe 11 unterbrochen werden kann, so dass diese stillgesetzt wird. Beispielsweise ist in der Phase ein Widerstand 43 konstanter Größe angeordnet, an dessen Ein- und Ausgang eine Spannung abgenommen wird, die dem durch den Widerstand 43 fließenden Betriebsstrom des Elektromotors 17 proportional ist. Die Spannung wird in dem Steuerelement 41 in noch darzustellender Weise erfasst und verarbeitet. 2 shows in schematic circuit arrangement, the dry-running monitoring device 30 , The dry-mounted centrifugal pump 11 is on the suction side and on the pressure side within a pipeline 31 arranged in which a liquid medium, such as, for example, water is conveyed. Inside the pipeline 31 is a suction-side shut-off unit 32 and a pressure-side shut-off unit 33 intended. From this figure is the electric motor 17 and its drive shaft 16 as well as the voltage supply 36 to the voltage source 37 , In the phase or phases of the voltage supply 36 to the drive motor 17 is an operating current measuring arrangement 39 provided with a control 41 connected to one in the circuit of the drive motor 17 arranged off switch 42 acts, with the power supply of the drive motor 17 during dry operation of the feed pump 11 can be interrupted so that it is shut down. For example, in phase is a resistor 43 arranged constant size at the input and output, a voltage is removed, the voltage through the resistor 43 flowing operating current of the electric motor 17 is proportional. The voltage is in the control 41 recorded and processed in a manner yet to be displayed.

3 zeigt die Betriebszustände des die trocken aufgestellte Kreiselpumpe 11 antreibenden Elektromotors 17, wobei als Betriebszustand die Größe des vom Elektromotor 17 gezogenen Betriebsstromes I gewählt ist. Im Normalbetrieb, d.h. dann, wenn die Kreiselpumpe 11 ein flüssiges Medium fördert, liegt der Betriebsstrom IX oberhalb eines bestimmten Wertes IN. Dieser Wert IN des Betriebsstromes stellt sich dann ein, wenn die Kreislpumpe 11 bei bspw. geschlossenen Absperreinheiten 32 und 33 keine Förderleistung erbringen muß, sondern lediglich gegen sich arbeitet. 3 zeigt unterhalb einer minimalen Stromaufnahme IT den Trockenlaufbereich. Der Strom IT stellt sich dann ein, wenn die Kreiselpumpe 11 kein flüssiges Fördermedium beinhaltet, d.h., nur Luft fördert und somit trocken läuft. Dieser Betriebszustand und der damit verbundene Motoraufnahmestrom läßt sich für jede Kombination aus Kreiselpumpe 11 und Elektromotor 17 empirisch ermitteln. Wie 3 weiter zu entnehmen ist, befindet sich zwischen dem minimalen Betriebsstrom IN und dem Aufnahmestrom IT bei Trockenlauf ein Bereich, der für eine Trockenlaufüberwachungssteuerung Verwendung findet. Um einen auch nur kurzfristigen Trockenlauf zu verhindern, soll der Antriebsmotor 17 bereits dann abgeschaltet werden, wenn der Betriebsstrom IX nahe an die minimale Stromaufnahme IT heranreicht. Dieser Abschaltstrom IA ist als SOLL-Grenzwert vorgegeben, mit dem der Betriebsstrom im IST-Zustand in der Meßanordnung 39 verglichen wird. Erreicht der IST-Betriebsstrom diesen Wert IA wird über das Steuerelement 41 der Ausschalter 42 betätigt, so dass der Betrieb der Kreiselpumpe 11 unterbrochen und damit ein Trockenlauf verhindert wird. Eine entsprechende LED-Anzeige am Klemmkasten 25 kann dies sichtbar machen. Das Steuerelement 41 beinhaltet bspw. einen Prozessor, in welchem der Abschaltstrom vorgegeben und eingespeichert ist. Der Prozessor vergleicht den jeweiligen IST-Betriebsstrom mit diesem SOLL-Grenzwert IA und bewirkt ggf. eine Betätigung des Ausschalters 41. 3 shows the operating conditions of the dry-mounted centrifugal pump 11 driving electric motor 17 , where as the operating state, the size of the electric motor 17 pulled operating current I is selected. In normal operation, ie when the centrifugal pump 11 Promotes a liquid medium, the operating current IX is above a certain value IN. This value IN of the operating current adjusts when the centrifugal pump 11 for example, closed shut-off units 32 and 33 does not have to provide a service, but works only against itself. 3 shows below a minimum power consumption IT the dry-running area. The current IT turns on when the centrifugal pump 11 does not contain any liquid conveying medium, ie only promotes air and thus runs dry. This operating state and the associated motor intake current can be for each combination of centrifugal pump 11 and electric motor 17 determine empirically. As 3 can be further seen, is located between the minimum operating current IN and the intake stream IT during dry running, an area that is used for a dry-running monitoring control. To prevent a short-term dry run, the drive motor should 17 already be switched off when the operating current IX comes close to the minimum current consumption IT. This turn-off current IA is specified as the setpoint limit, with which the operating current in the actual state in the measuring arrangement 39 is compared. If the actual operating current reaches this value IA is sent via the control 41 the circuit breaker 42 operated, so that the operation of the centrifugal pump 11 interrupted and thus a dry run is prevented. A corresponding LED display on the terminal box 25 can make this visible. The control 41 includes, for example, a processor in which the turn-off is predetermined and stored. The processor compares the respective actual operating current with this setpoint limit value IA and, if necessary, effects an actuation of the off-state switch 41 ,

Es versteht sich, dass der im Steuerelement 41 bzw. dessen Prozessor einzugebende Sollwert der Höhe und des Zeitverlaufs nach nicht nur vom Typ der Kreiselpumpe 11 und dem Elektromotor 17 sondern auch bspw. von der Viskosität des zu fördernden flüssigen Mediums und den Rohrleitungsverlusten und dgl. Parametern abhängig ist.It is understood that in the control 41 or its processor to be entered setpoint of the height and the time course after not only the type of centrifugal pump 11 and the electric motor 17 but also, for example, on the viscosity of the liquid medium to be pumped and the pipe losses and the like. Parameters is dependent.

Wenn auch die Trockenlaufüberwachung anhand des Motorbetriebsstromes dargestellt ist, versteht es sich, dass auch andere Betriebsdaten hierfür Verwendung finden können, wie bspw. die Drehzahl der Antriebswelle des Motors, die Motorleistungsaufnahme oder dgl.. Wesentlich ist, dass die Trockenlaufüberwachung ohne konstruktiven Eingriff in die Kreiselpumpe 11 und damit berührungslos erfolgt.If also the dry run monitoring on It is understood that other operating data can be used for this purpose, such as, for example, the rotational speed of the drive shaft of the engine, the engine power consumption or the like .. It is essential that the dry running monitoring without constructive intervention in the centrifugal pump 11 and thus done without contact.

Claims

Method for monitoring the dry running of a dry-mounted feed pump, in particular centrifugal pump, for liquid media, eg. Water, which is driven by an electric drive motor, wherein the electric current of the drive motor detected as actual value and with a dry running of the feed pump attributable to shutdown as SOLL limit value is compared and is switched off when reaching this setpoint limit of the electric drive motor, characterized in that in a comparison of the actual value with the target limit value processor stored Abschaltstrom (IA) in a range between a given in dry running and for a given combination of feed pump and drive motor empirically determined dry running current (IT) and a zero flow of the feed pump flowing operating current (IN).

Dry delivery pump ( 11 ), in particular a centrifugal pump, for liquid media, for example water, with an electric drive motor ( 17 ), between which with a pump impeller ( 13 ) connected drive shaft ( 16 ) and a pump housing ( 12 ) one with preferably a mechanical seal ( 19 ) provided seal arrangement ( 18 ) is provided with a device ( 30 ) for non-contact detection of at least one of the drive motor operating data as an actual value and for comparing the actual value with a dry run to be assigned or specified target limit value and an associated shutdown device (US Pat. 41 ) for the drive motor ( 17 ), with a measuring device ( 39 ) for the operating current of the electric drive motor ( 17 ) of the feed pump ( 11 ), and with a processor in which a predetermined cut-off current (IA) is stored, which is in a range between a given during dry operation and empirically determined for a given combination of feed pump and drive motor dry running current (IT) and a ZERO promotion of Feed pump flowing operating current (IN) is.