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Die
Erfindung betrifft eine an einem Kreiselpumpenaggregat angeordnete
Schaltvorrichtung, wobei die Schaltvorrichtung mit mindestens einem durch
einen Mikrorechner gesteuerten Schaltmittel einen Antriebsmotor
schaltet und mit einem Anschluss für ein erstes Spannungsnetz
und mit einem Anschluss für
ein zweites Spannungsnetz versehen ist, wobei der Mikrorechner in
die Schaltvorrichtung integriert ist, die Schaltvorrichtung mit
mindestens einem Signaleingang versehen ist und der Mikrorechner
mit dem Signaleingang verbunden ist, wobei die Schaltvorrichtung
den Stromfluss für
einen an der Schaltvorrichtung angeordneten Antriebsmotoranschluss
und/oder den Antriebsmotor derart schaltet, dass der Antriebsmotoranschluss
und/oder der Antriebsmotor mit dem Anschluss für das erste Spannungsnetz und/oder
mit dem Anschluss für
das zweite Spannungsnetz verbindbar ist. Die Erfindung betrifft
ferner eine Kreiselpumpenanordnung mit einer solchen Schaltvorrichtung
und ein Verfahren zum Betrieb einer Kreiselpumpenanordnung.
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Durch
die
WO 2007/118706
A1 ist eine an einem Kreiselpumpenaggregat angeordnete
Schaltvorrichtung und eine Anordnung parallel betriebener Kreiselpumpenaggregate
mit mehreren solcher Schaltvorrichtungen bekannt. Solche Anordnungen von
Kreiselpumpenaggregaten finden sich in den verschiedensten Rohrleitungssystemen,
bei denen ein bestimmter Förderdruck
aufrechterhalten werden soll. Der Mikrorechner ist in die Schaltvorrichtung
integriert, die Schaltvorrichtung mit mindestens einem Signaleingang
und Anschlüssen
für mindestens
ein serielles Bussystem versehen, der Mikrorechner mit dem Signaleingang
und den Anschlüssen
des Bussystems verbunden und im Antriebsmotor und/oder der Schaltvorrichtung
sind Mittel zum Durchleiten von Signalen vorhanden. Die Schaltvorrichtung
ist mit einem Anschluss für
ein zweites Spannungsnetz versehen und das Schaltmittel schaltet
den Stromfluss für
einen an der Schaltvorrichtung angeordneten Antriebsmotoranschluss
und/oder den Antriebsmotor derart, dass der Antriebsmotoranschluss
und/oder der Antriebsmotor mit dem Anschluss für das erste Spannungsnetz und/oder
mit dem Anschluss für
das zweite Spannungsnetz verbindbar ist. Die Verwendung der in der
WO 2007/118706 A1 beschriebenen Schaltvorrichtung
bei einer Mehrpumpenanordnung, beispielsweise einer Doppelpumpenanordnung,
bei der jede Pumpe wahlweise mit einer ersten Spannung oder mit
einer zweiten Spannung betrieben werden soll, bedingt eine Schaltvorrichtung
pro Kreiselpumpenaggregat. Für
manche, in der Praxis häufig
anzutreffende Standardkonfigurationen, wie eine Doppelpumpenanordnung,
scheint dies zu aufwändig.
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Der
Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine kostengünstige Schaltvorrichtung
für eine
Kreiselpumpenanordnung zu entwickeln, die bei bestimmten Mehrpumpenanordnungen,
insbesondere bei einer Doppelpumpenanordnung, einen drehzahlfesten
oder drehzahlgeregelten Betrieb der Kreiselpumpenaggregate bei geringem
Verdrahtungsaufwand ermöglicht
und einen ausfallsicheren Betrieb der Kreiselpumpenanordnung unterstützt.
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Die
Lösung
dieses Problems sieht vor, dass die Schaltvorrichtung mindestens
einen weiteren Anschluss für
einen weiteren Antriebsmotor und mindestens ein zusätzliches
Schaltmittel aufweist, das den Stromfluss für den weiteren Antriebsmotoranschluss
und/oder für
den mindestens einen weiteren Antriebsmotor derart schaltet, dass
der weitere Antriebsmotoranschluss und/oder der weitere Antriebsmotor
mit dem Anschluss für
das erste Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss für das zweite Spannungsnetz
verbindbar ist. Die Schaltvorrichtung ist an einen Antriebsmotor
und/oder eine Kreiselpumpe eines Kreiselpumpenaggregates montierbar.
Erfindungsgemäß kann eine
Schaltvorrichtung nicht nur den Antriebsmotor, an dem die Schaltvorrichtung angeordnet
ist, zwischen zwei Spannungsnetzen umschalten, sondern eine Umschaltung
kann auch für
weitere an die Schaltvorrichtung anschließbare Antriebsmotoren erfolgen.
Eine an ein Kreiselpumpenaggregat montierte Schaltvorrichtung ist
somit in der Lage, eine komplette Mehrpumpenanordnung zu steuern.
Da die Schaltvorrichtung mit einem Anschluss für ein zweites Spannungsnetz
versehen ist, sind die Kreiselpumpenaggregate einer mit einer solchen
Schaltvorrichtung versehenen Kreiselpumpenanordnung mit verschiedenen
Spannungsnetzen verbindbar.
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Die
Anordnung der Schaltvorrichtung an den Antriebsmotor spart Schaltschrankplatz
ein und durch den integrierten Mikrorechner wird die Abhängigkeit
von einer zentralen, übergeordneten
Steuerung verhindert. Dies verbessert die Ausfallsicherheit einer
solchen Kreiselpumpenanordnung.
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Nach
einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung Mittel
zum Durchleiten des ersten Spannungsnetzes und einen Anschluss zur
elektrischen Versorgung eines Gerätes zur Erzeugung des zweiten
Spannungsnetzes aufweist. Damit ist eine elektrische Versorgung
eines externen Gerätes,
das zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes dient, direkt aus
der Schaltvorrichtung vorgesehen. Somit ist ein an die Schaltvorrichtung angeschlossener
Frequenzumrichter direkt aus der Schaltvorrichtung elektrisch versorgbar.
Ein separat zur Verfügung
zu stellender Versorgungsabzweig für das Gerät zur Erzeugung des zweiten
Spannungsnetzes entfällt.
Es genügt
eine Netzzuleitung an die Schaltvorrichtung.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung schaltet das Schaltmittel den Antriebsmotor
zwischen verschiedenen Spannungsnetzen oder zwischen Spannungsnetzen
mit fester und variabler Frequenz um. Durch die Umschaltung auf
ein alternatives Spannungsnetz wird die Funktion der Kreiselpumpenaggregate
auch bei Ausfall eines Spannungsnetzes gewährleistet.
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Als
vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Anschluss der Schaltvorrichtung
für ein
zweites Spannungsnetz mit einem Frequenzumrichter zu verbinden,
wobei der Frequenzumrichter über
den Anschluss zur elektrischen Versorgung des Gerätes zur Erzeugung
der zweiten Spannung elektrisch versorgt ist, mit jeweils zwei Schaltmitteln
einen Antriebsmotor zwischen den Spannungsnetzen umzuschalten und den
Mikrorechner, vorzugs weise mittels ein oder mehrerer Steuerleitungen
oder eines Bussystems, mit dem Frequenzumrichter zu verbinden. Bei
Verwendung von einem Schaltmittel, welches auch nach Art eines Wechselschalters
wirken kann, ist nur ein unmittelbares Schalten möglich. Mit
zwei Schaltmitteln kann der zeitliche Verlauf des Schaltvorganges individuell über den
Mikrorechner an die jeweilige Situation angepasst werden. Eine Zu-
oder Abschaltanforderung für
ein Kreiselpumpenaggregat oder auch eine Umschaltanforderung zwischen
verschiedenen Spannungsnetzen ist über eine Signalleitung oder ein
Bussystem von einem Frequenzumrichter an die Schaltvorrichtung der
Kreiselpumpenanordnung übertragbar.
Dies ermöglicht
den Aufbau einer Mehrpumpenanordnung mit temporärer Zuordnung der Frequenzumrichterspannung
zu einzelnen Antriebsmotoren, die dadurch drehzahlgeregelt zu- oder
abgeschaltet werden, bei gleichzeitig kurzen Anschlussleitungslängen.
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Ein
Vorteil ergibt sich dadurch, dass bei einem Ausfall des Frequenzumrichters
oder auch bei einem Fehler in der Signal- und/oder der Busverbindung
der Mikrorechner ein oder mehrere Kreiselpumpenaggregate auf ein
Spannungsnetz fester Frequenz schalten kann. Ein solcher, den Frequenzumrichter
umgehender Betriebszustand, wird auch als Bypassbetrieb bezeichnet.
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Eine
für eine
Doppelpumpenanordnung, insbesondere Zwillingspumpenanordnung, vorgesehene
Ausgestaltung sieht vor, dass an die Schaltvorrichtung zwei Antriebsmotoren
angeschlossen sind und vier Schaltmittel die Antriebsmotoren zwischen den
Spannungsnetzen umschalten. An eine Schaltvorrichtung sind dadurch
zwei Antriebsmotoren anschließbar.
Die Antriebsmotoren können
dabei je nach Anlagenerfordernissen individuell mit der Spannung
fester Frequenz oder mit der Frequenzumrichterspannung verbunden
werden. In entsprechender Art und Weise sind erfindungsgemäß Schaltvorrichtungen
für weitere
Mehrpumpenanordnungen vorgesehen.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Schaltvorrichtung Mittel
zur Erfassung und/oder Speicherung von Motorstrom-, Motorspannungs- und/oder
von Leistungsfaktorwerten. Durch eine Aufzeichnung und/oder Überwachung
von Leistungsdaten ist eine zusätzliche
Motorüberwachung
möglich.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung Mittel für Überwachungs- und/oder Diagnosefunktionen
aufweist. So können
verschiedene pumpen- und/oder antriebsrelevante Größen erfasst, ermittelt
und überwacht
werden. Insbesondere ist eine Überwachung
der Spannungsamplituden der Frequenzumrichterspannung vorgesehen,
womit eine Fehlfunktion des Frequenzumrichters erkannt wird. Dazu
dient ein in der Schaltvorrichtung vorgesehenes Pulsweitenmodulationsüberwachungsmodul. Dessen
Signal signalisiert das Fehlen einer oder mehrerer Spannungsphasen
und wird vom Mikrorechner ausgewertet, wodurch ein zusätzlicher
Motorschutz erreicht ist. Darüber
hinaus kann die Schaltvorrichtung Bedien-/Eingabemittel und/oder Anzeige-/Ausgabemittel aufweisen.
Als Beispiele für Bedien-/Eingabemittel
seien Eingabetasten, Dip-Switches, Signaleingänge, als Beispiele für Anzeige-/Ausgabemittel
Display, mehrfarbige LED's,
Signal- und Relaisausgänge
genannt.
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Gemäß einer
Ausgestaltung ermittelt eine Synchronisationseinheit zwischen zwei
Spannungsnetzen mit fester und/oder variabler Frequenz die jeweiligen
Phasen- und Frequenzlagen und bei einer Gleichheit von Phasen- und
Frequenzlagen fließt
ein Synchronisationssignal an einen Mikrorechner und schaltet ein
Kreiselpumpenaggregat um. Dadurch kann eine Umschaltung von einem
Spannungsnetz auf ein anderes Spannungsnetz erfolgen, wobei die Bildung
von unerwünschten
Druckstößen oder
Pulsationen im Rohrleitungssystem vermieden wird.
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Weiterhin
kann die Schaltvorrichtung Mittel zur Steuerung eines Frequenzumrichters
aufweisen. Damit kann eine Schaltvorrichtung Start, Stopp und/oder
die Frequenz eines Frequenzumrichters steuern.
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Nach
der Erfindung ist eine Kreiselpumpenanordnung mit mindestens zwei
Kreiselpumpenaggregaten, jeweils bestehend aus Pumpe und Motor,
mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung
ausgestattet. Die Schaltvorrichtung ist mit den Antriebsmotoren,
insbesondere über
einen jeweils an einem Antriebsmotor befindlichen Klemmenkasten,
elektrisch verbunden.
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Es
hat sich als zweckmäßig erwiesen,
dass die Schaltvorrichtung an einem der Antriebsmotoren angeordnet
ist. Die motormontierte Schaltvorrichtung kann dazu mittels einer
Haltevorrichtung an dem Antriebsmotor befestigt sein. Alternativ
ist die Schaltvorrichtung als Bestandteil eines der Antriebsmotoren ausgebildet.
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Eine
Ausgestaltung betrifft eine Kreiselpumpenanordnung mit einem an
der Schaltvorrichtung angeschlossenen, insbesondere an der Schaltvorrichtung
und/oder an einem Antriebsmotor angeordneten, Frequenzumrichter.
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Besonders
erwähnt
sei eine Doppelpumpenanordnung mit zwei Kreiselpumpenaggregaten
mit einer Schaltvorrichtung, an die zwei Antriebsmotoren angeschlossen
sind und vier Schaltmittel die Antriebsmotoren zwischen den Spannungsnetzen
umschalten, wobei die Schaltvorrichtung an einem der beiden Antriebsmotoren
und der Frequenzumrichter an der Schaltvorrichtung und/oder am anderen
der beiden Antriebsmotoren angeordnet ist. Als eine spezielle Doppelpumpenanordnung
liegt insbesondere eine Zwillingspumpenanordnung, bei der die Pumpen
ein gemeinsames Pumpengehäuse
mit einem gemeinsamen Saug- und/oder Druckstutzen aufweisen, im
Rahmen der Erfindung.
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Ebenfalls
ist vorgesehen, mehrere, gegebenenfalls verschiedene, solcher Kreiselpumpenanordnungen
miteinander und/oder mit anderen Kreiselpumpenanordnungen zu kombinieren.
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In
einer Mehrpumpenanordnung können mehrere
Schaltvorrichtungen Verwendung finden, die jeweils mindestens zwei
Kreiselpumpenaggregate an die Spannungsnetze schalten. Auch eine
Kombination mit Kreiselpumpenaggregaten, die mit einer anderen Schaltvorrichtung,
die eine oder mehrere Kreiselpumpenaggregate schaltet, ausgestattet
sind, ist vorgesehen. Insbesondere ist eine Kombination vorgesehen
mit Kreiselpumpenaggregaten, die mit einer Schaltvorrichtung gemäß der
WO 2007/118706 A1 ,
die für
jeweils ein Kreiselpumpenaggregat Schalthandlungen durchführen kann,
ausgestattet sind. Diese Einzelpumpen-Schaltvorrichtungen sind jeweils
in der Lage, das Spannungsnetz fester Frequenz oder das Spannungsnetz
variabler Frequenz an die Antriebsmotoren zu schalten, an denen
sie angeordnet sind. Ein Bussystem verbindet die Schaltvorrichtungen
in vorteilhafter Weise, wodurch die Mikrorechner untereinander in
Wirkverbindung stehen. Vorzugsweise ist eine der Schaltvorrichtungen
als eine vorrangige Schaltvorrichtung ausgebildet. Die Kreiselpumpenaggregate
können
dadurch in flexibler Weise zu einer Mehrpumpenanlage angeordnet
werden, wie beispielsweise zu einer Druckerhöhungsanlage, in der die Pumpen – gesteuert
durch die vorrangige Schaltvorrichtung – bedarfsweise zu- oder abgeschaltet
werden. Beispielhaft genannt sei eine Anordnung von mehreren Kreiselpumpenaggregaten
mit einer Doppelpumpenschaltvorrichtung, die zwei Kreiselpumpenaggregate
an die Spannungsnetze schaltet, und jeweils an den weiteren Kreiselpumpenaggregaten
angeordneten Schaltvorrichtungen zum Schalten nur dieser Aggregate.
Die Doppelpumpenschaltvorrichtung kann dabei als vorrangige Schaltvorrichtung
ausgebildet sein und die weiteren Schaltvorrichtungen steuern. Es
liegen eine Vielzahl von weiteren Kreiselpumpenanordnungen mit ein
oder mehreren Schaltvorrichtungen im Rahmen der Erfindung, die hier
nicht alle einzeln genannt werden können.
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Ein
vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpenanordnung
sieht vor, dass der Mikrorechner ein oder mehrere Eingangssignale
auswertet und die Zu- oder Abschaltung der Kreiselpumpenaggregate
steuert. So kann der Mikrorechner der Schaltvorrichtung die Zu-
und Abschaltung der Kreiselpumpenaggregate steuern. Der Mikrorechner
kann auch den Wechsel von einem mit einem Antriebsmotor verbundenen
Spannungsnetz auf ein anderes Spannungsnetz steuern.
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Außerdem wird
vorgeschlagen, dass der Mikrorechner mit Signalen eines Gerätes zur
Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes, insbesondere eines Frequenzumrichters,
den Betrieb von einem oder mehreren Kreiselpumpenaggregaten steuert. Dies
können
beispielsweise ein Anforderungssignal für ein weiteres Kreiselpumpenaggregat,
ein Bereitschaftssignal oder ein Alarmsignal sein. Zusätzlich ist vorgesehen,
dass der Mikrorechner ein Gerät
zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes, insbesondere einen Frequenzumrichter
steuert. Es ist vorgesehen, dass der Mikrorechner das Gerät zur Erzeugung
des zweiten Spannungsnetzes oder den Frequenzumrichter mit einem
Start- oder Stoppsignal steuert.
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Es
ist weiterhin vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung pumpen- und/oder
antriebsrelevante Überwachungs-
und/oder Diagnosefunktionen durchführt. Der Mikrorechner ist dazu
in der Lage, Messwerte zu erfassen, zu verarbeiten und zu speichern.
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Bei
Anwendungen, für
die eine Leistungsüberwachung
der Antriebsmotoren erforderlich ist, hat sich ein Verfahren bewährt, wonach
der Mikrorechner eine Leistungsaufzeichnung und/oder -überwachung
durchführt.
Dies erfolgt durch Auswertung der in der Schaltvorrichtung fließenden Ströme und Spannungen
der Motoren.
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Als
Basis für
eine Überwachung
und/oder eine Diagnose eines Kreiselpumpenaggregates sind Histogramme
mit über
die Laufzeit eines Kreiselpumpenaggregates kumulierten Leistungs-
und/oder Durchflusswerten vorgesehen. Durch die Erfindung sind so
relevante Daten mehrerer Kreiselpumpenaggregate jederzeit und direkt
an einer Kreiselpumpenanordnung verfügbar.
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Ein
vorteilhaftes Verfahren sieht vor, dass die Ausgangsspannung des
Geräts
zur Erzeugung der zweiten Spannung, insbesondere des Frequenzumrichters, überwacht
wird. Vorzugsweise wird eine Pulsweitenmodulationsüberwachung
durchgeführt. Dadurch
wird das Fehlen einer oder mehrerer Spannungsphasen der Ausgangsspannung
des Frequenzumrichters detektiert. Idealerweise wertet der Mikrorechner
ein Ergebnis dieser Überwachung,
das beispielsweise in Form eines binären Pulsweitenmodulationssignals
vorliegt, aus und berücksichtigt
es bei der Ansteuerung der Schaltmittel. Dadurch wird beispielsweise
vermieden, dass ein Antriebsmotor mit einer Frequenzumrichterspannung
mit einer fehlenden Phase betrieben wird. Neben einer Überwachung
der Spannung des zweiten Spannungsnetzes ist somit ein wirksamer
Motorschutz realisiert.
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Bei
einer Mehrpumpenanordnung mit mehreren Schaltvorrichtungen kann
eine der Schaltvorrichtungen als eine vorrangige Schaltvorrichtung ausgebildet
sein. Der Mikrorechner einer Schaltvorrichtung kann die Zu- und
Abschaltung von weiteren Kreisel pumpenaggregaten steuern und/oder über das
Bussystem deren Zu- oder Abschaltung anfordern.
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Vorzugsweise
schaltet der Mikrorechner mit einem Synchronisationssignal die Antriebsmotoren zwischen
verschiedenen Spannungsnetzen bei gleichen Phasen- und Frequenzlagen
der Spannungsnetze um. Umschaltbedingte Spannungsdifferenzen, Stromspitzen
und daraus resultierende Druckstöße im Rohrleitungssystem
werden dadurch verhindert. Eine Umschaltung der Antriebsmotoren
auf ein anderes Spannungsnetz kann derartig erfolgen, dass in der
Schaltvorrichtung das mit einem Antriebsmotor verbundene Spannungsnetz
erst nach erfolgter Zuschaltung des anderen Spannungsnetzes abgetrennt wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher
beschrieben. Es zeigen die
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1 eine
Doppelpumpenanordnung mit zwei Kreiselpumpenaggregaten, einer Schaltvorrichtung
und einem Frequenzumrichter, die
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2 eine
Doppelpumpenanordnung mit einer alternativen Anordnung von Schaltvorrichtung und
Frequenzumrichter, die
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3 ein
Prinzipschaltbild einer Schaltvorrichtung, und die
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4 den
schaltungstechnischen Aufbau einer Schaltvorrichtung.
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Die 1 zeigt
eine Doppelpumpenanordnung 1 mit zwei Kreiselpumpenaggregaten 2, 3 bestehend
aus Kreiselpumpen 4, 5 und Antriebsmotoren 6, 7.
Die Antriebsmotoren 6, 7 sind mit Klemmenkästen 8, 9 ausgestattet.
An dem Antriebsmotor 6 ist eine Schaltvorrichtung 10 angeordnet
oder befestigt. Die Schaltvorrichtung 10 weist einen Anschluss 12 für ein erstes
Spannungsnetz und einen Anschluss 13 für ein zweites Spannungs netz
auf. Die Anschlüsse 12 und 13 sind
für den
Anschluss von mehrphasigen Spannungsnetzen, insbesondere dreiphasigen Spannungsnetzen,
mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt. An die Anschlüsse 12 und 13 sind
zur Verbindung mit den Spannungsnetzen dementsprechend gestaltete
Leitungen 14 und 15 angeschlossen. In ihrem Innern
und hier nicht gezeigt weist die Schaltvorrichtung 10 einen
Mikrorechner und Schaltmittel auf, die derart schalten, dass der
Antriebsmotor 6 mit dem Anschluss 12 für das erste
Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss 13 für das zweite
Spannungsnetz verbindbar ist. Die Schaltvorrichtung 10 weist
dazu einen Anschluss 16 auf. Über eine daran und am Klemmenkasten 8 angeschlossene
Leitung 17 ist die Schaltvorrichtung 10 mit dem
Antriebsmotor 6 elektrisch verbunden.
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Die
Schaltvorrichtung 10 weist einen weiteren Anschluss 18 für einen
weiteren Antriebsmotor 7 auf, der mittels einer an dessen
Klemmenkasten 9 angeschlossenen Leitung 19 mit
der Schaltvorrichtung 10 verbunden ist. Durch in der Schaltvorrichtung 10 angeordnete,
zusätzliche
Schaltmittel ist diese in der Lage, den Stromfluss für den weiteren
Antriebsmotor 7 derart zu schalten, dass der weitere Antriebsmotor 7 mit
dem Anschluss 12 für
das erste Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss 13 für das zweite
Spannungsnetz verbindbar ist. An der Schaltvorrichtung 10 ist
ein Frequenzumrichter 20 angeordnet oder befestigt. Mittels
eines Anschlusses 21 an der Schaltvorrichtung 10,
einem Anschluss 22 am Frequenzumrichter 20 und
einer Leitung 23 wird der Frequenzumrichter 20 aus
der Schaltvorrichtung 10 elektrisch versorgt. Der Frequenzumrichter 20 erzeugt
ein zweites Spannungsnetz mit einer variablen Frequenz. Die Ausgangsspannung
des Frequenzumrichters 20 ist mittels eines Anschlusses 24 und
einer Leitung 15 auf den Anschluss 13 der Schaltvorrichtung 10 geführt.
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Über einen
hier nicht dargestellten Signaleingang an der Schaltvorrichtung 10 erhält die Schaltvorrichtung 10 ein
Schaltsignal oder auch ein kontinuierliches Eingangssignal, womit
der in der Schaltvorrichtung 10 integrierte Mikrorechner
eine Schaltanforderung einer Anlage erhält. Es kann sich dabei beispielsweise
um einen Druckschalter handeln, der eine Über- oder Unterschreitung eines
bestimmten Druckwertes einer Druckerhöhungsanlage signalisiert. Der
Signaleingang eignet sich sowohl für ein Schaltsignal als auch
für ein
kontinuierliches Eingangssignal. Dies ist durch eine entsprechende
Ein gangsbeschaltung innerhalb der Schaltvorrichtung 10 realisiert.
Die Eingangsbelegung ist durch ein Bedienmittel parametrierbar und/oder
per Dip-Switches auswählbar
gestaltet. Die Schaltvorrichtung 10 besitzt weitere Signalein-
und/oder -ausgänge,
beispielsweise zur Kommunikation mit dem Frequenzumrichter 20.
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Die 2 zeigt
eine Doppelpumpenanordnung 1 mit den Kreiselpumpenaggregaten 2, 3 der 1 mit
den Pumpen 4, 5 und den Antriebsmotoren 6, 7.
Wie in 1 sind die Antriebsmotoren 6, 7 über an den
Klemmenkästen 8 bzw. 9 und
den Anschlüssen 16 bzw. 18 angeschlossene
Leitungen 17 bzw. 19 mit der an dem Antriebsmotor 6 angeordneten Schaltvorrichtung 10 verbunden.
Die Schaltvorrichtung 10 besitzt wiederum einen Anschluss 12 für ein erstes,
mehrphasiges Spannungsnetz und einen Anschluss 13 für ein zweites,
mehrphasiges Spannungsnetz. An die Anschlüsse 12 und 13 sind
zur Verbindung mit den Spannungsnetzen dementsprechend gestaltete
Leitungen 14 und 15 angeschlossen.
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Bei
dieser Doppelpumpenanordnung ist der Frequenzumrichter 20 am
Antriebsmotor 7 angeordnet. Die Ausgangsspannung des Frequenzumrichters 20 ist
mittels Anschluss 24 am Frequenzumrichter 20 und
der Leitung 15 auf den Anschluss 13 der Schaltvorrichtung 10 geführt. Der
Frequenzumrichter 20 wird mittels Leitung 23,
die an Anschluss 21 der Schaltvorrichtung 10 und
an Anschluss 22 des Frequenzumrichters 20 angeschlossen
ist, elektrisch versorgt. Die Anordnung von Schaltvorrichtung und Frequenzumrichter
an verschiedenen Aggregaten weist konstruktive Vorteile auf. Darüber hinaus
wird durch eine solche Anordnung ein für die Anordnung verfügbarer oder
notwendiger Bauraum optimiert.
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Die
in den 1 und 2 gezeigten Anordnungen finden
ebenfalls bei einer Zwillingspumpenanordnung Verwendung, bei der
zwei Kreiselpumpen ein gemeinsames Pumpengehäuse mit einem gemeinsamen Saug-
und/oder Druckstutzen aufweisen. In den gezeigten Ausführungsbeispielen
der 1 und 2 ist die Schaltvorrichtung 10 an
einem der Antriebsmotoren angeordnet, befestigt oder angebaut. Nach
der Erfindung kann die Schaltvorrichtung ebenso als Bestandteil
eines der Antriebsmotoren ausgebildet sein. Es versteht sich, dass
nach der Erfindung anstelle eines Frequenzumrichters ein anderes
Drehzahlregelgerät
oder ein anderes Gerät
zur Erzeugung eines zweiten Spannungsnetzes, wie eine Netzersatzanlage,
Verwendung finden kann.
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3 zeigt
ein Prinzipschaltbild einer Schaltvorrichtung 10. Aus Gründen der Übersichtlichkeit
sind darin mehrphasige Leitungen gebündelt als eine Linie dargestellt.
In entsprechender Weise sind mehrpolige Schaltmittel vereinfacht
dargestellt. Über
Anschluss 12 ist die Schaltvorrichtung 10 mit
einem mehrphasigen, hier dreiphasigen Spannungsnetz fester Frequenz
verbunden. An der Schaltvorrichtung 10 sind an Anschlüssen 16 und 18 zwei
Antriebsmotoren 6 und 7 angeschlossen. Über Anschlüsse 13 und 21 ist
die Schaltvorrichtung 10 mit einem Frequenzumrichter 20 verbunden,
der Anschlüsse 22 und 24 aufweist.
Jeweils zwei in der Schaltvorrichtung 10 befindliche und
getrennt schaltbare Schaltmittel 31, 33 bzw. 32, 34 schalten
den Stromfluss an die Antriebsmotoren 6 bzw. 7 derart, dass
entweder die Spannung des ersten Spannungsnetzes oder die Spannung
des Frequenzumrichters 20 an dem Antriebsmotor 6 bzw. 7 anliegt.
Die Schaltmittel 31 und 33 sind dem Antriebsmotor 6,
die Schaltmittel 32 und 34 dem Antriebsmotor 7 zugeordnet.
Statt der vier getrennt schaltbaren Schaltmittel 31, 32, 33, 34 ist
pro Antriebsmotor 6, 7 auch ein Schaltmittel nach
Art eines Wechselschalters einsetzbar. Innerhalb der Schaltvorrichtung 10 verbindet das
Schaltmittel 31 in dessen geschlossenem Zustand über eine
Leitung 35 den Anschluss 12 für das Spannungsnetz fester
Frequenz mit dem Antriebsmotoranschluss 16 und führt so die
Spannung fester Frequenz zum Antriebsmotor 6. Das Schaltmittel 33 verbindet
in geschlossenem Zustand über
eine Leitung 37 den Anschluss 13 für das zweite
Spannungsnetz mit dem Antriebsmotoranschluss 16. Auf diese Weise
ist die Spannung variabler Frequenz, also die Ausgangsspannung des
Frequenzumrichters 20, mit dem Antriebsmotor 6 verbindbar.
Der Antriebsmotor 6 ist wahlweise mit einer der beiden
Spannungen verbindbar. In entsprechender Weise verbindet das Schaltmittel 32 in
geschlossenem Zustand über
eine Leitung 36 den Anschluss 12 für das Spannungsnetz fester
Frequenz mit dem weiteren Antriebsmotoranschluss 18 und
führt das
Spannungsnetz fester Frequenz zum weiteren Antriebsmotor 7.
Und die Ausgangsspannung des Frequenzumrichters 20 ist über das
Schaltmittel 34 an den weiteren Antriebsmotor 7 geführt, indem
das geschlossene Schaltmittel 34 den Anschluss 13 über die
Leitung 38 mit dem Anschluss 18 ver bindet. Somit
ist auch der Antriebsmotor 7 wahlweise mit einem der beiden
Spannungen verbindbar.
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Als
Schaltmittel 31, 32 können mechanische Schütze oder
Halbleiterschütze
zum Einsatz kommen. Es sind aber auch andere in Motorabzweigen verwendete
Komponenten und deren Kombinationen möglich, so auch Anordnungen
mit Motorschutzschaltern, Überlastrelais
und/oder Schützkombinationen
für Stern-Dreieck-Anlauf
oder Softstartern. Als Schaltmittel 33, 34 kommen
vorzugsweise mechanische Schütze
zum Einsatz.
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Die
Schaltmittel 31, 32, 33, 34 werden
von einem in die Schaltvorrichtung 10 integrierten Mikrorechner
gesteuert. Dies erfolgt mittels durch Pfeile angedeuteten Steuerleitungen.
Jeder der Antriebsmotoren 6, 7 ist somit bedarfsweise
mit dem Spannungsnetz fester Frequenz oder mit dem Spannungsnetz
variabler Frequenz verbindbar.
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Die
Schaltvorrichtung 10 besitzt Mittel zum Durchleiten der
Spannung fester Frequenz. Über eine
Leitung 39 ist diese Spannung an den Anschluss 21 geführt. Der
Anschluss 21 dient der elektrischen Versorgung des Frequenzumrichters 20 aus
der Schaltvorrichtung 10 heraus. Dadurch wird eine separate,
ansonsten anlagenseitig zur Verfügung
zu stellende Versorgungsleitung eingespart.
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Die 4 zeigt
etwas detaillierter den schaltungstechnischen Aufbau einer Schaltvorrichtung 10. Aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
sind auch hier die mehrphasigen Leitungen gebündelt und die Schaltmittel
vereinfacht dargestellt. Die Schaltvorrichtung 10 weist
einen Mikrorechner 40 auf. Der Mikrorechner 40 ist
durch ein Netzteil elektrisch versorgt. Ein Signaleingang 46 ist
mit dem Mikrorechner 40 verbunden. Der Signaleingang 46 dient
dem Anschluss eines Mittels zur Signalisierung einer Schaltanforderung.
An den Signaleingang 46 kann beispielsweise ein Druckschalter
angeschlossen sein, der ein Schaltsignal bei Unter- oder Überschreiten
eines bestimmten Druckwertes an dessen Einbauort, beispielsweise
in einer Druckerhöhungsanlage,
liefert. Mittels Steuerleitungen 41, 42, 43, 44 sind
die vier Schaltmittel 31, 32, 33, 34 mit
dem Mikrorechner verbunden und werden von diesem angesteuert. Über den
Signaleingang 46 wird dem Mikrorechner 40 eine Schaltanforderung
wie beispielsweise eine Pumpenstartanforde rung übermittelt. Der Mikrorechner 40 der
Schaltvorrichtung 10 steuert die Zu- und Abschaltung der
Antriebsmotoren 6 und 7 der Kreiselpumpenaggregate,
indem er die Antriebsmotoren 6 und 7 mit den Spannungsnetzen
verbindet oder von diesen trennt. Der Mikrorechner 40 kann
auch den Wechsel von einem mit einem Antriebsmotor verbundenen Spannungsnetz
auf ein anderes Spannungsnetz steuern.
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Weiterhin
steuert der Mikrorechner 40 den Frequenzumrichter 20 mittels
einer Kommunikationsleitung 47 an. Die Schaltvorrichtung 10 ist
damit in der Lage, mittels Start- oder Stoppbefehl den Frequenzumrichter 20 zu
steuern. Über
die Kommunikationsleitung 47 wird ein Bereitschafts- und/oder Alarmsignal
vom Frequenzumrichter 20 zum Mikrorechner 40 geführt. Mittels
der Kommunikationsleitung 47 kann der Frequenzumrichter 20 bei
dem Mikrorechner 40 in Abhängigkeit von Anlagenbedingungen
die Zuschaltung eines weiteren Kreiselpumpenaggregates anfordern.
Die Schaltvorrichtung weist zum Anschluss der Kommunikationsleitung 47 einen Anschluss 50 auf.
Bei der Kommunikationsleitung 47 kann es sich um mehrere
Steuerleitungen oder um ein Bussystem handeln. Die Schaltvorrichtung 10 enthält ein Mittel 51 zur
Detektion der Ausgangsspannung des Frequenzumrichters 20.
Bei dem Mittel 51 kann es sich um einen Pulsweitenmodulationsdetektor
handeln, der ständig
die Amplituden der drei Spannungsphasen überwacht und dem Mikrorechner 40 ein
binäres
Signal, entsprechend einem Gut- oder Fehlerzustand, zur Verfügung stellt.
Mit dem Pulsweitenmodulationsdetektor 51 kann beispielsweise
ein Phasenausfall am Ausgang 13 des Frequenzumrichters 20 festgestellt
werden.
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Die
Schaltvorrichtung 10 weist eine Anzeige- und Bedieneinheit 53 auf,
die mit dem Mikrorechner 40 verbunden ist. Durch die Anzeige-
und Bedieneinheit 53 sind an der Schaltvorrichtung 10 verschiedene
Motorbetriebsarten der Antriebmotoren 6 und 7 einstellbar.
Die Anzeige- und Bedieneinheit 53 weist dazu pro Antriebsmotor 6, 7 ein
Einstellmittel auf. Die eingestellten Motorbetriebsarten werden
vom Mikrorechner 40 durch Ansteuern der Schaltmittel 31, 32, 33, 34 in
entsprechende Schalthandlungen umgesetzt. Zur Anzeige des Betriebszustands
der an die Schaltvorrichtung 10 angeschlossenen Antriebsmotoren 6 und 7 dienen
beispielsweise als LED's
ausgeführte
Anzeigemit tel pro Antriebsmotor. Durch drei verschiedene Farben
und/oder Blinkhäufigkeiten
der Anzeigemittel werden die verschiedenen Betriebszustände der
Antriebsmotoren 6 und 7, wie „Motor aus”, „Motor am Frequenzumrichter”, oder „Motor
am Netz” angezeigt.
Die Schaltvorrichtung 10 kann darüber hinaus einen Betriebsartschalter
aufweisen, mit dem weitere Betriebsarten wählbar sind. Damit können beispielsweise
Schaltverzögerungszeiten
und/oder verschiedene Pumpenwechselmodi gewählt werden. Ebenso ist die
Wahl der Betriebsweise auch durch entsprechende Programmparameter
im Mikrorechner 40 einstellbar.