DE102010055841A1 - Method for operating a double pump or multi-pump unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat (1) sowie ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Betrieb des Pumpenaggregats (1), das wenigstens eine eine Grundlast bedienende erste Pumpe (2a) und wenigstens eine eine Spitzenlast bedienende zweiten Pumpe (2b) aufweist, die bedarfsweise zugeschaltet und parallel zu der zumindest einen ersten Pumpe (2a) betrieben wird, wobei das Pumpenaggregat (1) derart auf einer vorgegebenen Regelkennlinie (19,39) geregelt wird, dass die aufgenommene Leistung minimal ist. Das Pumpenaggregat (1) wird in Abhängigkeit eines oberen und eines unteren Grenzwertes (n_o, n_u) einer Betriebsgröße (n_sync) entweder mit mindestens zwei Pumpen (2a,2b) oder mit wenigstens einer ausgeschalteten Pumpe (2b) betrieben, wobei ausgehend von einem synchronen Betrieb (21) der Pumpen (2a,2b) in einem Betriebspunkt (11,13), in dem die Pumpen (2a,2b) mit derselben Drehzahl (n_sync) und/oder Leistung betrieben werden, in einem ersten Schritt (24a) der Wert zumindest einer Betriebsgröße (n_sync) des Pumpenaggregats (1) als Referenzwert (n_ref) abgespeichert wird, in einem zweiten Schritt (25) der von der zweiten Pumpe (2b) geförderte Volumenstrom reduziert wird, in einem dritten Schritt (26,27) in Abhängigkeit der Reaktion der geregelten ersten Pumpe (2a) eine Zuordnung des Betriebspunktes (11,13) zu einem Lastbereich (15,a) der obere oder untere Grenzwert (n_o, n_u) durch den Referenzwert (n_ref) ersetzt wird.The invention relates to a pump unit (1) as well as a method and a computer program for operating the pump unit (1), which has at least one first pump (2a) serving a base load and at least one second pump (2b) serving a peak load, which is switched on if necessary and is operated in parallel to the at least one first pump (2a), the pump unit (1) being controlled on a predetermined control characteristic (19, 39) in such a way that the power consumed is minimal. The pump unit (1) is operated depending on an upper and a lower limit value (n_o, n_u) of an operating variable (n_sync) either with at least two pumps (2a, 2b) or with at least one pump (2b) that is switched off, starting from a synchronous one Operation (21) of the pumps (2a, 2b) at an operating point (11, 13), in which the pumps (2a, 2b) are operated at the same speed (n_sync) and / or power, in a first step (24a) Value of at least one operating variable (n_sync) of the pump unit (1) is stored as a reference value (n_ref), in a second step (25) the volume flow delivered by the second pump (2b) is reduced, in a third step (26, 27) in Depending on the reaction of the regulated first pump (2a), an assignment of the operating point (11, 13) to a load range (15, a) the upper or lower limit value (n_o, n_u) is replaced by the reference value (n_ref).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Pumpenaggregates mit wenigstens einer eine Grundlast bedienenden ersten Pumpe und wenigstens einer eine Spitzenlast bedienenden zweiten Pumpe, die bedarfsweise zugeschaltet und parallel zu der zumindest einen ersten Pumpe betrieben wird, wobei das Pumpenaggregat derart auf einer vorgegebenen Regelkennlinie geregelt wird, dass die aufgenommene Leistung minimal ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Instruktionen zur Durchführung dieses Verfahrens sowie ein Pumpenaggregat der genannten Art mit einer Steuerungselektronik, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.The present invention relates to a method for operating a pump unit with at least one base load-operated first pump and at least one second peak-load pump, which is switched on as needed and operated in parallel to the at least one first pump, wherein the pump unit regulated in such a predetermined control characteristic will be that the recorded power is minimal. Furthermore, the invention relates to a computer program with instructions for carrying out this method and a pump unit of the type mentioned with an electronic control system, which is set up for carrying out the method according to the invention.
Pumpenaggregate, die aus zwei parallel fördernden Pumpen bestehen, werden als Doppelpumpe bezeichnet. Demgegenüber werden Pumpen mit mehr als zwei parallel fördernden Pumpen Multipumpen oder Druckstationen genannt. Die Pumpen werden in der Regel elektromotorisch angetrieben. Die Einsatzgebiete derartiger Pumpen liegen beispielsweise in Heizungsanlagen als Umwälzpumpen oder in der Frischwasserlieferung zur Druckerzeugung. Eine Doppelpumpe und eine entsprechende Steuerung derselben ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift
Für die Steuerung von Doppel- oder Multipumpen können zwei verschiedene Steuerungskonzepte verwendet werden. Gemäß eines ersten Steuerungskonzepts werden die Pumpen des Aggregats über den gesamten Regelungsbereich zur Deckung des benötigten Förderstroms synchron, d. h. mit gleicher Drehzahl, betrieben. Demgegenüber wird bei einem zweiten Steuerungskonzept zunächst lediglich eine der Pumpen des Pumpenaggregats zur Deckung eines geforderten Förderstroms verwendet. Diese Pumpe wird Grundlastpumpe genannt und ist für die Deckung des Förderstroms im so genannten Grundlastbereich zuständig. Wird jedoch ein Förderstrom benötigt, der außerhalb des Grundlastbereichs liegt, d. h. der einen Betriebspunkt jenseits der maximalen Förderdrehzahl der Grundlastpumpe besitzt, wird die zweite oder eine zweite Pumpe hinzugeschaltet, die dann gemeinsam mit der Grundlastpumpe den benötigten Förderstrom zu liefern. Diese zweite oder weitere Pumpe kann als Spitzenlastpumpe bezeichnet werden, die mit ihrer zusätzlichen hydraulischen Leistung ermöglicht, dass das Doppelpumpen- oder Multipumpenaggregat Betriebspunkte jenseits der Maximalkennlinie der Grundlastpumpe, d. h. im sogenannten Spitzenlastbereich erreicht. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einem Multipumpenaggregat zwei oder mehr Pumpen gemeinsam für die Deckung der Grundlast zuständig sein können und daher zusammen eine Grundlastpumpe bilden, zu der eine Spitzenlastpumpe hinzuschaltbar ist. Nachfolgend wird daher ”Grundlastpumpe” in der Einzahl verwendet, wohl wissend, dass im Sinne dieser Anmeldung auch zwei oder mehr Pumpen darunter verstanden werden können.Two different control concepts can be used for the control of double or multi-pumps. According to a first control concept, the pumps of the unit are synchronized over the entire control range to cover the required flow rate, d. H. at the same speed, operated. In contrast, in a second control concept, initially only one of the pumps of the pump unit is used to cover a required delivery flow. This pump is called base load pump and is responsible for covering the flow rate in the so-called base load range. However, if a flow is required that is outside the base load range, d. H. which has an operating point beyond the maximum delivery speed of the base load pump, the second or a second pump is connected, then to deliver together with the base load pump the required flow rate. This second or further pump may be referred to as a peak load pump, which, with its additional hydraulic power, allows the double pump or multi-pump unit to operate beyond the maximum capacity of the base load pump, i. H. achieved in the so-called peak load range. It should be noted that in a multi-pump unit two or more pumps can be jointly responsible for covering the base load and therefore together form a base load pump to which a peak load pump is hinzuschaltbar. Subsequently, therefore, "base load pump" is used in the singular, knowing that for the purposes of this application, two or more pumps can be understood by it.
Bei dem genannten zweiten Regelungskonzept wird die Grundlastpumpe bei maximaler Drehzahl betrieben, wohingegen die Spitzenlastpumpe lediglich denjenigen hydraulischen Leistungsbeitrag liefert, der zum Erreichen des zusätzlich benötigten Förderstroms erforderlich ist. Kann bei einem Multipumpenaggregat auch mit der zweiten oder weiteren, hinzugeschalteten Pumpe bei maximaler Drehzahl der Betriebspunkt nicht erreicht werden, so wird eine weitere Pumpe hinzugeschaltet. Dies erfolgt so oft, bis der benötigte Förderstrom erreicht wird.In the aforementioned second control concept, the base-load pump is operated at maximum speed, whereas the peak-load pump delivers only that hydraulic power contribution that is required to achieve the additionally required delivery flow. If the operating point can not be reached in a multi-pump unit with the second or further, connected pump at maximum speed, then another pump is connected. This is done until the required flow rate is reached.
Der Spitzenlastbereich bei einem Doppelpumpen- und Multipumpenaggregat umfasst alle diejenigen Betriebspunkte im Kennlinienfeld, die von der Grundlastpumpe allein nicht erreichbar sind. Demgegenüber umfasst der Grundlastbereich alle diejenigen Betriebspunkte, die grundsätzlich von der Grundlastpumpe alleine erreicht werden können. Dabei gibt es im Grundlastbereich Betriebspunkte, bei denen ein synchroner Betrieb von Grundlast- und Spitzenlastpumpe energieeffizienter ist, als ein Betrieb der Grundlastpumpe alleine. Diese Betriebspunkte liegen bezogen auf das Kennlinienfeld der Grundlastpumpe in etwa im Bereich mittleren bis hohen Durchflusses bei geringem bis mittleren Förderdruck. Dieser Bereich wird wirkungsgradoptimierter Bereich genannt. Ein leistungsoptimierter Betrieb bei Doppelpumpen und Multipumpen wird daher dadurch erreicht, dass in dem genannten Kennlinienbereich eine Spitzenlastpumpe hinzugeschaltet wird und beide bzw. alle Pumpen synchron laufen. Ein derartiger Betrieb mit reduzierter Drehzahl ist dann energetisch günstiger als ein alleiniger Betrieb der Grundlastpumpe mit entsprechend hoher Drehzahl.The peak load range in a double pump and multi-pump unit includes all those operating points in the characteristic field that are not reachable by the base-load pump alone. In contrast, the base load range includes all those operating points that can basically be achieved by the base-load pump alone. There are operating points in the base load range in which a synchronous operation of the base-load and peak-load pump is more energy-efficient than operation of the base-load pump alone. Based on the characteristic field of the base-load pump, these operating points are approximately in the range of medium to high flow at low to medium discharge pressure. This area is called efficiency-optimized area. A performance-optimized operation in double pumps and multipumps is therefore achieved in that in the said characteristic range a peak load pump is connected and both or all pumps run synchronously. Such operation at a reduced speed is then energetically cheaper than a sole operation of the base load pump with a correspondingly high speed.
Zur Bestimmung des wirkungsgradoptimierten Bereichs ist ein hoher messtechnischer Aufwand erforderlich, der beim Hersteller der gattungsgemäßen Pumpenaggregate auf dem Prüfstand durchgeführt wird, bevor das Pumpenaggregat auf den Markt kommt. Es wird das gesamte Kennlinienfeld des Pumpenaggregats Betriebspunkt für Betriebspunkt vermessen, die entsprechenden Messdaten abgespeichert und anschließend ausgewertet. Dabei werden zumindest diejenigen Betriebspunkten, die unterhalb der Maximalkennlinie der Grundlastpumpe liegen, zum einen ausschließlich mit der Grundlastpumpe und zum anderen im synchronen Betrieb von Grundlastpumpe und Spitzenlastpumpe angefahren, wobei in jedem der beiden Fälle die jeweils aufgenommene Leistung des Pumpenaggregats bestimmt wird und die beiden Leistungen miteinander verglichen werden. Aus dem Vergleich der Leistungen kann dann festgestellt werden, ob das Pumpenaggregat energetisch günstiger betrieben wird, wenn nur die Grundlastpumpe läuft oder ob der synchrone Betrieb von Grundlast- und Spitzenlastpumpe zu einer geringeren Leistungsaufnahme führt. Das Vermessen des Kennlinienfeldes und die Durchführung der Vergleichsversuche zur Bestimmung des wirkungsgradoptimierten Bereichs innerhalb des Kennlinienfeldes benötigen erhebliche personelle und zeitliche Ressourcen und verteuern damit das Doppel- bzw. Multipumpenaggregat.To determine the efficiency-optimized range, a high metrological effort is required, which is performed at the manufacturer of the generic pump units on the test bench before the pump unit comes on the market. The entire characteristic field of the pump set is measured operating point for operating point, the corresponding measured data is stored and subsequently evaluated. At least those operating points that lie below the maximum characteristic of the base-load pump are approached exclusively with the base-load pump and in synchronous operation of the base-load pump and the peak-load pump, wherein in each of the two cases the respective absorbed power of the pump unit is determined and the two services together be compared. From the comparison of the services can then be determined whether the pump unit is operated energetically cheaper, if only the base load pump is running or if the synchronous operation of base load and peak load pump leads to a lower power consumption. The measurement of the characteristic field and the performance of the comparative experiments to determine the efficiency-optimized range within the characteristic field require considerable human and temporal resources and thus make the double or multi-pump aggregate more expensive.
Eine Grenzlinie, die den theoretischen Übergang zwischen dem Betrieb des Pumpenaggregats im Grundlastbereich mit nur der Grundlastpumpe zum wirkungsgradoptimierten Bereich mit Grundlast- und Spitzenlastpumpe kennzeichnet, wird nach dem Stand der Technik in der Steuerungselektronik des Pumpenaggregats hinterlegt. Im Betrieb des Pumpenaggregats kann dann durch Messen des Differenzdrucks zwischen Saugseite und Druckseite und Abschätzen oder Messen des Durchflusses festgestellt werden, ob ein Betriebspunkt des Aggregats unterhalb der Grenzlinie liegt und damit nur die Grundlastpumpe betrieben werden sollte, oder ob der Betriebspunkt oberhalb der Grenzlinie liegt und das Pumpenaggregat mit Grundlast- und Spitzenlastpumpe betrieben werden sollte. Die Grenzlinie gibt daher für jeden Förderdruck an, bei welchem Volumenstrom die Spitzenlastpumpe aus energetischen Gründen hinzugeschaltet werden sollte.A boundary line, which characterizes the theoretical transition between the operation of the pump unit in the base load range with only the base load pump to the efficiency-optimized range with base load and peak load pump, is deposited according to the prior art in the control electronics of the pump unit. During operation of the pump unit can then be determined by measuring the differential pressure between the suction side and pressure side and estimating or measuring the flow, if an operating point of the unit is below the limit and thus only the base load pump should be operated, or if the operating point is above the limit line and The pump set should be operated with base load and peak load pump. The limit line therefore indicates for each delivery pressure at which volume flow the peak load pump should be connected for energy reasons.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Doppelpumpen- oder Multipumpenaggregat wirkungsgradoptimiert zu betreiben, ohne dass eine vorherige messtechnische Aufnahme und Auswertung von Kennlinien des Pumpenaggregats erforderlich ist, um die Grenzlinie für die Umschaltung vom Grundlastbetrieb in den Spitzenlastbetrieb festzustellen.The object of the present invention is to operate a double pump or multi-pump aggregate efficiency-optimized, without a prior metrological recording and evaluation of characteristics of the pump set is required to determine the limit for switching from base load operation in the peak load operation.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is solved by the features of
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb eines Pumpenaggregats mit wenigstens einer eine Grundlast bedienenden ersten Pumpe und wenigstens einer eine Spitzenlast bedienenden zweiten Pumpe vorgeschlagen, die bedarfsweise zugeschaltet und parallel zu der zumindest einen ersten Pumpe betrieben wird, wobei das Pumpenaggregat derart auf einer vorgegebenen Regelkennlinie geregelt wird, dass die aufgenommene Leistung minimal ist, wobei das Pumpenaggregat in Abhängigkeit eines oberen und eines unteren Grenzwertes entweder mit mindestens zwei Pumpen oder mit wenigstens einer ausgeschalteten Pumpe betrieben wird, wobei ausgehend von einem synchronen Betrieb der Pumpen in einem Betriebspunkt, in dem die Pumpen mit derselben Drehzahl und/oder Leistung betrieben werden, in einem ersten Schritt der Wert zumindest einer Betriebsgröße des Pumpenaggregates als Referenzwert abgespeichert wird, in einem zweiten Schritt der von der zweiten Pumpe geförderte Volumenstrom reduziert wird, in einem dritten Schritt in Abhängigkeit der Reaktionen der geregelten ersten Pumpe eine Zuordnung des Betriebspunktes zu einem Lastbereich erfolgt und in einem vierten Schritt der obere oder untere Grenzwert durch den Referenzwert ersetzt wird.According to the invention, a method is proposed for operating a pump unit having at least one base load-operated first pump and at least one second-pump operating at peak load, which is activated as needed and operated in parallel to the at least one first pump, with the pump unit being regulated on a predetermined control characteristic in that the power consumed is minimal, wherein the pump unit is operated in dependence on an upper and a lower limit either with at least two pumps or with at least one pump switched off, starting from a synchronous operation of the pumps at an operating point in which the pumps with operated in the same speed and / or power, in a first step, the value of at least one operating variable of the pump unit is stored as a reference value, in a second step, the funded by the second pump flow is reduced in one third step, depending on the reactions of the controlled first pump, an assignment of the operating point to a load range is carried out and in a fourth step, the upper or lower limit value is replaced by the reference value.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ohne die Vermessung des Kennlinienbereichs des Pumpenaggregates vor dessen Inbetriebnahme auszukommen. Vielmehr wird die Grenzlinie respektive der Umschaltpunkt für eine bei dem Betrieb des Pumpenaggregates eingestellte Regelkennlinie im laufenden Betrieb als eine Art ”Grenzband” ermittelt. Dies erfolgt dadurch, dass bei jedem aktuellen Betriebspunkt bestimmt wird, ob dieser Betriebspunkt im Spitzenlastbereich, im wirkungsgradoptimierten Bereich oder im Grundlastbereich des Pumpenaggregats liegt, wobei das Grenzband in seiner Breite durch den unteren und den oberen Grenzwert begrenzt ist. Eine Messung des Volumenstroms, der Förderhöhe oder des Differenzdrucks für die Bestimmung des Umschaltpunktes ist durch das vorgeschlagene Verfahren nicht mehr notwendig.The inventive method makes it possible to make do without the measurement of the characteristic area of the pump unit before its commissioning. Rather, the boundary line or the switching point for a set during operation of the pump set control characteristic during operation is determined as a kind of "limit band". This is done by determining at each current operating point whether this operating point lies in the peak load range, in the efficiency-optimized range or in the base load range of the pump set, the limit band being limited in its width by the lower and upper limit values. A measurement of the volume flow, the delivery head or the differential pressure for the determination of the switching point is no longer necessary by the proposed method.
Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Lage und Breite des Grenzbandes im laufenden Betrieb des Pumpenaggregats angepasst und reduziert werden. Dies bewirkt, dass Verschleiß und Abnutzungserscheinungen am Pumpenaggregat keine Änderung der Betriebseinstellung erfordern. Auch bleiben Software und oder Firmwareaktualisierungen ohne Einfluss. Das Pumpenaggregat wird stets energieoptimiert betrieben.A particular advantage of the method according to the invention is that the position and width of the boundary strip are adapted and reduced during operation of the pump unit. This causes wear and wear on the pump set to require no change in the operating setting. Also, software and / or firmware updates remain unaffected. The pump set is always operated energy-optimized.
Vorzugsweise wird als Betriebsgröße zur Festlegung des oberen und des unteren Grenzwertes die synchrone Drehzahl des Pumpenaggregats verwendet, und diese als Referenzdrehzahl abgespeichert. Die synchrone Drehzahl ist diejenige Drehzahl, bei der die Grundlastpumpe und die Spitzenlastpumpe synchron, d. h. mit gleicher Drehzahl betrieben werden. Die Drehzahl kann auf einfache Weise bestimmt werden, beispielsweise durch Berechnung aufgrund von Strom und Spannung, die messtechnisch ermittelt werden oder numerisch in einem Modell (Beobachter) vorliegen. Alternativ kann die Drehzahl mittels eines Drehzahlsensors bestimmt werden, die im Stand der Technik hinlänglich bekannt sind.Preferably, the synchronous speed of the pump unit is used as the operating variable for determining the upper and lower limit values, and these are stored as a reference speed. The synchronous speed is that speed at which the base load pump and the peak load pump are synchronized, d. H. be operated at the same speed. The rotational speed can be determined in a simple manner, for example by calculation on the basis of current and voltage, which are determined metrologically or present numerically in a model (observer). Alternatively, the speed may be determined by means of a speed sensor well known in the art.
Alternativ zur synchronen Drehzahl kann als Betriebsgröße auch die von dem Pumpenaggregat aufgenommene elektrische Leistung verwendet werden.As an alternative to the synchronous speed, the operating quantity can also be that of the pump unit recorded electrical power can be used.
Der von der zweiten Pumpe geförderte Volumenstrom kann dadurch reduziert werden, dass die Drehzahl der zweiten Pumpe verringert wird. Dies kann auf einfache Weise durch entsprechende Ansteuerung der Pumpe erfolgen. Alternativ kann der Volumenstrom der zweiten Pumpe auch dadurch reduziert werden, dass ein zwischen der zweiten Pumpe und dem Einmündungspunkt des Volumenstroms der zweiten Pumpe zum Gesamtvolumenstrom des Pumpenaggregats angeordnetes Ventil zunehmend geschlossen wird. Dies erfordert jedoch zusätzliche bauliche und steuerungstechnische Maßnahmen am Pumpenaggregat.The volume flow delivered by the second pump can be reduced by reducing the speed of the second pump. This can be done in a simple manner by appropriate control of the pump. Alternatively, the volume flow of the second pump can also be reduced in that an arranged between the second pump and the confluence point of the flow rate of the second pump to the total volume flow of the pump unit valve is increasingly closed. However, this requires additional structural and control measures on the pump unit.
Zusätzlich zur synchronen Drehzahl kann die von dem Pumpenaggregat im synchronen Betrieb aufgenommene Leistung bestimmt und als Referenzleistung abgespeichert werden. Dies ermöglicht die Durchführung eines Leistungsvergleichs der aufgenommenen Leistung des Pumpenaggregates für die Zuordnung des aktuellen Betriebspunktes zu einem Lastbereich, insbesondere zum wirkungsgradoptimierten Bereich. Der Vergleich der Leistung wird dann vor der Verringerung des Volumenstroms der zweiten Pumpe und nach der Verringerung dieses Volumenstroms durchgeführt.In addition to the synchronous speed, the power absorbed by the pump unit in synchronous operation can be determined and stored as a reference power. This makes it possible to carry out a performance comparison of the absorbed power of the pump unit for the assignment of the current operating point to a load range, in particular to the efficiency-optimized range. The comparison of the power is then carried out before the reduction of the volume flow of the second pump and after the reduction of this volume flow.
Vorzugsweise kann der Referenzwert, insbesondere die Referenzdrehzahl als ein oberer Grenzwert, insbesondere ein Drehzahlgrenzwert abgespeichert werden, wenn nach der Volumenstromreduzierung wenigstens eine erste Bedingung erfüllt ist, die einem der Lastenbereiche Spitzenlastbereich oder wirkungsgradoptimierter Bereich zugeordnet ist. Wenn die erste Bedingung erfüllt ist, kann somit festgestellt werden, dass der aktuelle Betriebspunkt in dem Spitzenlastbereich oder dem wirkungsgradoptimierten Bereich liegt.Preferably, the reference value, in particular the reference speed as an upper limit, in particular a speed limit can be stored if after the volume flow reduction at least a first condition is met, which is assigned to one of the load areas peak load range or efficiency-optimized range. Thus, if the first condition is satisfied, it can be determined that the current operating point is in the peak load range or the efficiency optimized range.
Des Weiteren kann der Referenzwert, insbesondere die Referenzdrehzahl als ein unterer Grenzwert, insbesondere Drehzahlgrenzwert abgespeichert werden, wenn zumindest eine zweite Bedingung erfüllt ist, die dem Grundlastbereich zugeordnet ist. Sofern diese zweite Bedingung erfüllt ist, kann somit festgestellt werden, dass der aktuelle Betriebspunkt des Pumpenaggregats im Grundlastbereich liegt.Furthermore, the reference value, in particular the reference speed can be stored as a lower limit, in particular speed limit, when at least one second condition is assigned, which is assigned to the base load range. If this second condition is satisfied, it can thus be determined that the current operating point of the pump set lies in the base load range.
Nach der Auswertung der ersten und der zweiten Bedingung kann in der Regel festgestellt werden, in welchen Lastbereich der aktuelle Betriebspunkt des Pumpenaggregats fällt, d. h., ob der aktuelle Betriebspunkt im Spitzenlastbereich, im Grundlastbereich oder im wirkungsgradoptimierten Bereich liegt. Liegt er im Grundlastbereich, wird der Referenzwert als unterer Grenzwert gesetzt. Liegt er dagegen im Spitzenlastbereich oder wirkungsgradoptimierten Bereich wird der Referenzwert als oberer Grenzwert gesetzt.After the evaluation of the first and the second condition can be determined in the rule in which load range of the current operating point of the pump set falls, d. h., whether the current operating point is in the peak load range, in the base load range or in the efficiency-optimized range. If it is in the base load range, the reference value is set as the lower limit value. On the other hand, if it is in the peak load range or efficiency-optimized range, the reference value is set as the upper limit value.
Diese Vorgehensweise kann erfindungsgemäß für alle Betriebspunkte auf einer jeweils eingestellten Regelkennlinie des Pumpenaggregates, auf der das Pumpenaggregat gemäß einer übergeordneten Regelung betrieben wird, durchgeführt werden, wobei der obere und untere Grenzwert im laufenden Betrieb jeweils dynamisch angepasst wird, wenn ein neuer Betriebspunkt vorliegt, der näher an der theoretischen Grenzlinie liegt.This procedure can be performed according to the invention for all operating points on a respectively set control characteristic of the pump unit on which the pump unit is operated according to a higher-level control, the upper and lower limit is dynamically adjusted during operation, if a new operating point is present closer to the theoretical limit line.
Bei dem oberen Grenzwert oder oberhalb dieses oberen Grenzwertes wird das Pumpenaggregat erfindungsgemäß mit mindestens zwei Pumpen, d. h. im Falle einer Doppelpumpe mit beiden Pumpen betrieben. Ferner wird das Pumpenaggregat bei dem unteren Grenzwert oder unterhalb des unteren Grenzwertes mit zumindest einer abgeschalteten Pumpe, d. h. im Falle einer Doppelpumpe mit nur einer Pumpe betrieben. Wird als zu referenzierende Betriebsgröße die synchrone Drehzahl des Pumpenaggregates verwendet, von der das erfindungsgemäße Verfahren stets startet, wenn sich ein neuer Betriebspunkt einstellt, kann aufgrund eines Vergleichs der aktuellen synchronen Drehzahl mit dem abgespeicherten oberen Drehzahlgrenzwert und dem abgespeicherten unteren Drehzahlgrenzwert auf einfache Weise festgestellt werden, ob der aktuelle Betriebspunkt gleich oder oberhalb des oberen Grenzwertes bzw. gleich oder unterhalb des unteren Grenzwertes liegt. In diesen Fällen erfolgt keine Anpassung der Grenzwerte.At the upper limit or above this upper limit, the pump unit according to the invention with at least two pumps, d. H. in the case of a double pump operated with both pumps. Further, the pump set will be at the lower limit or below the lower limit with at least one pump off, i. H. operated in the case of a double pump with only one pump. If the synchronous rotational speed of the pump assembly used by the process according to the invention always starts when a new operating point sets, it can be easily determined on the basis of a comparison of the current synchronous rotational speed with the stored upper rotational speed limit value and the stored lower rotational speed limit value whether the current operating point is equal to or above the upper limit value or equal to or below the lower limit value. In these cases no adjustment of the limit values takes place.
Sofern das Pumpenaggregat in einem Betriebspunkt mit einer synchronen Drehzahl zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert betrieben wird, werden die oben genannten vier Schritte ausgehend vom synchronen Betrieb der laufenden Pumpen wiederholt. Dies bewirkt, dass sowohl der obere Grenzwert als auch der untere Grenzwert dynamisch im laufenden Betrieb angepasst werden, wobei sie zunehmend näher an die Grenzlinie, die den Grundlastbereich vom wirkungsgradoptimierten Bereich trennt, herangeführt werden.If the pump set is operated at an operating point with a synchronous speed between the upper limit and the lower limit, the above four steps are repeated starting from the synchronous operation of the running pumps. This causes both the upper limit and the lower limit to be dynamically adjusted during operation, and increasingly brought closer to the boundary line separating the base load range from the efficiency optimized range.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren für jede vorgegebene Regelkennlinie separat durchgeführt. Somit wird auf jeder Regelkennlinie, auf der ein übergeordneter Druckregler das Pumpenaggregat regelt, jeweils ein oberer und ein unterer Grenzwert der Betriebsgröße, insbesondere der synchronen Drehzahl festgelegt, zwischen denen der Übergang vom Grundlastbereich zum wirkungsgradoptimierten Bereich liegt und in Abhängigkeit derer das Aggregat mit wenigstens einer abgeschalteten Pumpe oder zumindest zwei Pumpen betrieben wird.Preferably, the method according to the invention is carried out separately for each predetermined control characteristic. Thus, an upper and a lower limit of the operating variable, in particular the synchronous speed is set on each control characteristic on which a higher pressure regulator regulates the pump unit, between which the transition from the base load range to the efficiency-optimized range and depending on which the unit with at least one shut down pump or at least two pumps is operated.
Die Regelkennlinie kann eine solche Kennlinie sein, bei der der von dem Pumpenaggregat erzeugte Druck über den Volumenstrom konstant gehalten wird. Eine solche Regelkennlinie ist als Δp-konstant Kennlinie bekannt. Alternativ sind Regelkennlinien bekannt, bei denen der Druck des Pumpenaggregates proportional zum Volumenstrom eingestellt wird. Derartige Kennlinien sind als Δp-variabel bekannt. Da der Übergang vom Grundlastbereich zum wirkungsgradoptimierten Bereich für jede Regelkennlinie bei einem anderen Betriebspunkt liegt, ist es sinnvoll, bei einem Wechsel der aktuellen Regelkennlinie die ermittelten Grenzwerte kennlinienspezifisch, d. h. dieser letzten Kennlinie zugeordnet abzuspeichern. So können in dem Fall, dass auf eine vorherige Regelkennlinie zurückgewechselt wird, die für diese Regelkennlinie zuvor bestimmten Grenzwerte wieder verwendet werden. The control characteristic may be such a characteristic in which the pressure generated by the pump unit is kept constant over the volume flow. Such a control characteristic is known as Δp-constant characteristic. Alternatively, control characteristics are known in which the pressure of the pump unit is adjusted proportionally to the volume flow. Such characteristics are known as Δp-variable. Since the transition from the base load range to the efficiency-optimized range for each control characteristic lies at a different operating point, it makes sense to store the determined limit values in a characteristic-specific manner, ie assigned to this last characteristic curve, when changing the current control characteristic. Thus, in the case that is changed back to a previous control characteristic, the limit values previously determined for this control characteristic can be reused.
Vorzugsweise werden bei einem Wechsel der Regelkennlinie neue Grenzwerte verwendet. Wie die Grenzwerte zu der vorherigen Regelkennlinie werden diese neuen Grenzwerte auf Anfangswerte gesetzt und anschließend anhand der sich einstellenden Betriebspunkte numerisch bestimmt. Dabei kann erneut die synchrone Drehzahl als Referenzgröße verwendet werden.Preferably, new limit values are used when changing the control characteristic. Like the limit values for the previous control characteristic, these new limits are set to initial values and then determined numerically based on the setting of operating points. In this case, the synchronous speed can be used again as a reference variable.
Besonders vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass es im gewöhnlichen laufenden Betrieb des Pumpenaggregates nach seiner Inbetriebnahme ohne die Kenntnis charakteristischer Kennlinien durchgeführt werden kann, so dass auf eine werkseitige Analyse des Kennlinienfeldes des Pumpenaggregats vor seiner Inbetriebnahme verzichtet werden kann.It is particularly advantageous in the method according to the invention that it can be carried out in the usual operation of the pump unit after its commissioning without the knowledge of characteristic curves, so that can be dispensed with a factory analysis of the family of characteristics of the pump unit before its commissioning.
Wie zuvor erläutert, kann der Referenzwert der Betriebsgröße als ein oberer Grenzwert abgespeichert werden, wenn nach der Volumenstromreduzierung, insbesondere der Drehzahlreduzierung der zweiten Pumpe, wenigstens eine erste Bedingung erfüllt ist. Diese Bedingung kann beispielsweise das Erreichen oder Überschreiten der Maximaldrehzahl der ersten Pumpe sein. Ist diese Bedingung erfüllt, so folgt hieraus der Schluss, dass der aktuelle Betriebspunkt im Spitzenlastbereich liegt, bei dem ein Förderstrom benötigt wird, der von der wenigstens einen Grundlastpumpe alleine nicht geliefert werden kann. Denn durch die Reduzierung des Volumenstroms, insbesondere der Drehzahl der zweiten Pumpe, muss die Grundlastpumpe den fehlenden Volumenstrom der zweiten Pumpe aufbringen, d. h. mit höherer Förderleistung betrieben werden. Steigt bei dieser Volumenstromübernahme die Drehzahl der Grundlastpumpe auf oder über die Maximaldrehzahl, wäre die erste Bedingung erfüllt und der aktuelle Betriebspunkt liegt im Spitzenlastbereich.As explained above, the reference value of the operating variable can be stored as an upper limit value if, after the volume flow reduction, in particular the speed reduction of the second pump, at least one first condition is met. This condition may be, for example, reaching or exceeding the maximum speed of the first pump. If this condition is met, it follows from the conclusion that the current operating point is in the peak load range, in which a flow is required, which can not be supplied by the at least one base load pump alone. Because by reducing the volume flow, in particular the speed of the second pump, the base-load pump must apply the missing volume flow of the second pump, d. H. be operated at a higher flow rate. If the speed of the base-load pump rises to or above the maximum speed with this volume flow transfer, the first condition would be met and the current operating point is in the peak load range.
Alternativ kann als erste Bedingung ein Vergleich mit der abgespeicherten Referenzleistung verwendet werden, wobei die aktuelle Leistungsaufnahme der ersten Pumpe, d. h. der Grundlastpumpe mit dieser Referenzleistung verglichen wird und als erste Bedingung ein Überschreiten dieser Referenzleistung geprüft wird. Mit dieser Bedingung kann festgestellt werden, ob der aktuelle Betriebspunkt des Pumpenaggregats im wirkungsgradoptimierten Bereich liegt.Alternatively, a comparison with the stored reference power can be used as the first condition, wherein the current power consumption of the first pump, i. H. the base-load pump is compared with this reference power and is checked as the first condition exceeding this reference power. With this condition, it can be determined whether the current operating point of the pump set is in the efficiency-optimized range.
Dieser Feststellung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die erste Pumpe im Falle eines aktuellen Betriebspunkts des Pumpenaggregats unterhalb der maximalen Drehzahlkennlinie der ersten Pumpe zwar eine Übernahme des Volumenstroms der zweiten Pumpe bewerkstelligen kann. Ist jedoch in diesem Betriebspunkt die Leistungsaufnahme der Grundlastpumpe höher als die zuvor im synchronen Betrieb des Pumpenaggregats mit Grundlastpumpe und Spitzenlastpumpe aufgenommene Leistung, ist es energetisch günstiger, für diesen Betriebspunkt die Grundlastpumpe und die Spitzenlastpumpe gleichzeitig, insbesondere synchron zu betreiben. Steigt die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe nach der Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe also über die abgespeicherte Referenzleistung, ist damit festgestellt, dass der aktuelle Betriebspunkt im wirkungsradoptimierten Bereich des Kennlinienfeldes des Pumpenaggregats liegt.This finding is based on the finding that, in the case of a current operating point of the pump set, the first pump can achieve an assumption of the volume flow of the second pump below the maximum speed characteristic of the first pump. However, if the power consumption of the base-load pump is higher than the previously recorded in synchronous operation of the pump unit with base load pump and peak load pump power, it is energetically favorable to operate for this operating point, the base load pump and the peak load pump simultaneously, in particular synchronously. If the power consumption of the first pump after the volume flow reduction of the second pump thus rises above the stored reference power, it is determined that the current operating point is in the effective-wheel-optimized range of the characteristic field of the pump unit.
Von den beiden alternativ genannten ersten Bedingungen stellt der Vergleich der Leistungsaufnahme zur abgespeicherten Referenzleistung das strengere Kriterium dar, weil auch im Falle eines Betriebspunkts im Spitzenlastbereich die Leistung der Grundlastpumpe über den Referenzwert steigen wird.Of the two alternative conditions mentioned above, the comparison of the power consumption to the stored reference power represents the stricter criterion, because even in the case of an operating point in the peak load range, the power of the base-load pump will rise above the reference value.
Die beiden genannten ersten Bedingungen können jedoch auch kommulativ angewendet werden, wobei sie in einer Rangfolge geprüft werden. So kann zunächst das Überschreiten der Maximaldrehzahl der ersten Pumpe überprüft werden und, sofern diese Maximaldrehzahl nicht erreicht bzw. überschritten wird, die aktuelle Leistungsaufnahme der ersten Pumpe bestimmt und mit der abgespeicherten Referenzleistung verglichen werden. Die Drehzahl kann auf einfache Weise bestimmt werden, da der übergeordnete Druckregler, der das Pumpenaggregat auf einer vorgegebenen Regelkennlinie regelt, einen Drehzahlsollwert ausgibt, dessen Betrag leicht bestimmt werden kann. Erreicht dieser einen Maximalwert, kann die ressourcenintensive und aufwändigere messtechnische und rechnerische Bestimmung der Leistungsaufnahme der ersten Pumpe respektive ein numerischer Vergleich dieses Werts mit der abgespeicherten Referenzleistung eingespart werden.However, the two aforementioned first conditions can also be applied in a commuative manner, whereby they are examined in a ranking order. Thus, first, the exceeding of the maximum speed of the first pump can be checked and, if this maximum speed is not reached or exceeded, the current power consumption of the first pump determined and compared with the stored reference power. The speed can be easily determined because the higher-level pressure regulator, which regulates the pump set to a predetermined control characteristic, outputs a speed setpoint, the amount of which can be easily determined. If this reaches a maximum value, the resource-intensive and more complex metrological and mathematical determination of the power consumption of the first pump or a numerical comparison of this value with the stored reference power can be saved.
Wie zuvor beschrieben, kann der Referenzwert der Betriebsgröße als ein unterer Grenzwert abgespeichert werden, wenn zumindest eine zweite Bedingung erfüllt ist, die dem Grundlastbereich zugeordnet ist. Als zweite Bedingung kann der Fall verwendet werden, dass sich die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe als Reaktion auf eine Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe zumindest im Mittel im Wesentlichen nicht mehr verändert, d. h. insbesondere nicht mehr erhöht. Diese Bedingung wird bei einem unveränderten Betriebspunkt im Grundlastbereich irgendwann erreicht. Hierfür sollte jedoch die Volumenstromreduzierung kontinuierlich oder sukzessiv stufenweise derart erfolgen, dass die Zeitspanne von der letzten bis zur nächsten Reduzierung kleiner als die Zeitkonstante der Systemreaktion auf die Volumenstromabsenkung ist. Dabei ist Folgendes zu berücksichtigen: ausgehend von einem synchronen Betrieb der ersten und der zweiten Pumpe tragen diese jeweils zu 50% zum Volumenstrom des Pumpenaggregats bei. Da druckseitig einer jeden Pumpe des Pumpenaggregats ein Rückschlagventil oder eine Rückschlagklappe angeordnet ist, wie dies beispielsweise bei der europäischen Patentanmeldung
Alternativ zu diesem Kriterium kann als zweite Bedingung der Fall verwendet werden, dass der Volumenstrom oder die Drehzahl der zweiten Pumpe infolge der Reduzierung einen Minimalwert erreicht oder unterschreitet. Dieses Kriterium kann dann verwendet werden, wenn das erstgenannte Kriterium nicht erfüllt ist, d. h. die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe, insbesondere im Mittel schwankt, so dass auf der Grundlage dieser Feststellung keine eindeutige Aussage über den Betriebspunkt erfolgen kann, sofern jedenfalls die Leistungsaufnahme nicht über die abgespeicherte Referenzleistung steigt.Alternatively to this criterion can be used as a second condition of the case that the volume flow or the speed of the second pump due to the reduction reaches or falls below a minimum value. This criterion can be used if the former criterion is not met, i. H. the power consumption of the first pump, in particular fluctuates on average, so that on the basis of this determination can not be made a clear statement about the operating point, unless in any case the power consumption does not rise above the stored reference power.
Wird jedoch in diesem nicht aussagekräftigen Fall der Volumenstrom der zweiten Pumpe, insbesondere die Drehzahl der zweiten Pumpe kontinuierlich oder sukzessiv stufenweise soweit reduziert, dass der Volumenstrom und/oder die Drehzahl einen Minimalwert erreicht oder unterschreitet und die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe ist noch immer nicht über die abgespeicherte Referenzleistung gestiegen ist, so ist dies ein Beweis dafür, dass der aktuelle Betriebspunkt des Pumpenaggregats im Grundlastbereich liegt, wobei der benötigte Förderstrom von der Grundlastpumpe allein bereitgestellt werden kann und der Betrieb der Grundlastpumpe alleine eine geringere Leistungsaufnahme des Pumpenaggregats bedingt, als wenn Grundlast- und Spitzenlastpumpe synchron betrieben werden.However, in this non-meaningful case, the volumetric flow of the second pump, in particular the rotational speed of the second pump, is gradually reduced to such an extent that the volumetric flow and / or the rotational speed reaches or falls below a minimum value and the power consumption of the first pump is still not exceeded the stored reference power has risen, this is a proof that the current operating point of the pump unit is in the base load range, the required flow can be provided by the base load pump alone and the operation of the base load pump alone requires a lower power consumption of the pump unit, as if base load - And peak load pump are operated synchronously.
Es ist daher sinnvoll, wenn die zweite Bedingung nur dann geprüft wird, wenn die erste Bedingung nicht erfüllt ist.It therefore makes sense if the second condition is only checked if the first condition is not met.
Vorzugsweise wird bei oder unmittelbar nach der Abspeicherung des unteren Grenzwerts zusätzlich der Wert einer Betriebsgröße der ersten Pumpe als Grundlastreferenzwert abgespeichert. Dieser Grundlastreferenzwert stellt einen Vergleichswert dar, mit dem der aktuelle Wert der berücksichtigten Betriebsgröße der ersten Pumpe im Grundlastbetrieb verglichen werden kann, um eine Zustandsänderung der ersten Pumpe zu erkennen. Der Grundlastbetrieb ist hierbei derjenige Betrieb, bei dem nur die zumindest eine Grundlastpumpe arbeitet, d. h. in dem wenigstens eine Pumpe des Pumpenaggregats ausgeschaltet ist.Preferably, at or immediately after the storage of the lower limit value, the value of an operating variable of the first pump is additionally stored as the base load reference value. This base load reference value represents a comparison value with which the current value of the considered operating variable of the first pump in the base load operation can be compared in order to detect a change in state of the first pump. The base load operation here is that operation in which only the at least one base load pump operates, d. H. in which at least one pump of the pump set is switched off.
Vom Grundlastbetrieb kann dann wieder zurück in den Synchronbetrieb übergegangen werden, wenn der aktuelle Wert der Betriebsgröße der ersten Pumpe über den genannten Grundlastreferenzwert steigt oder gleich oder größer einem Maximalwert dieser Betriebsgröße wird.From the base load operation, it is then possible to switch back to synchronous operation when the current value of the operating variable of the first pump rises above the stated base load reference value or becomes equal to or greater than a maximum value of this operating variable.
Vorzugsweise kann als Betriebsgröße der ersten Pumpe ihre Drehzahl verwendet werden, da diese anhand der Drehzahlinformation des übergeordneten Druckreglers des Pumpenaggregats auf einfache Weise bestimmt werden kann.Preferably, its speed can be used as the operating variable of the first pump, since it can be determined in a simple manner on the basis of the speed information of the superordinate pressure regulator of the pump unit.
Besonders vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn dem Grundlastreferenzwert ein Offset hinzuaddiert wird. Hierdurch wird eine Hysterese beim Zurückschalten in den Synchronbetrieb erreicht und ein mehrfaches, kurzzeitig hintereinander folgendes Umschalten zwischen Grundlastbetrieb und synchronem Betrieb verhindert.It is furthermore particularly advantageous if an offset is added to the base load reference value. As a result, a hysteresis is achieved when switching back to synchronous operation and a multiple, briefly in succession following switching between base load operation and synchronous operation prevented.
Wie bereits angesprochen, kann die Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe schrittweise oder kontinuierlich erfolgen. Dies hat gegenüber einem abrupten Ausschalten der zweiten Pumpe den Vorteil, dass der übergeordnete Druckregler in seiner Regelaufgabe nicht beeinflusst wird und ein plötzlicher Druckabfall im hydraulischen System vermieden wird. Zudem kann auf eine plötzliche Volumenstromanforderung schnell durch Wiederhochfahren der zweiten Pumpe reagiert werden.As already mentioned, the volume flow reduction of the second pump can take place stepwise or continuously. This has the advantage over an abrupt shutdown of the second pump that the higher-level pressure regulator is not affected in its control task and a sudden pressure drop in the hydraulic system is avoided. In addition, responding to a sudden volume flow request quickly by re-starting the second pump.
Beispielsweise kann eine schrittweise Reduzierung mit Werten zwischen 200 U/min und 50 U/min, insbesondere etwa 75 U/min bis 150 U/min, vorzugsweise etwa 100 U/min erfolgen. Im Falle einer kontinuierlichen Reduzierung der Drehzahl kann diese beispielsweise mit einer negativen Steigung von 50–150 U/min pro Sekunde, insbesondere 100 U/min pro Sekunde erfolgen. For example, a stepwise reduction can be made with values between 200 rpm and 50 rpm, in particular about 75 rpm to 150 rpm, preferably about 100 rpm. In the case of a continuous reduction of the speed, this can be done, for example, with a negative slope of 50-150 U / min per second, in particular 100 U / min per second.
Zusätzlich zu den vorgenannten Maßnahmen kann nach der Volumenstromreduzierung wieder in den synchronen Betrieb des Pumpenaggregats übergegangen werden, wenn die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe sinkt. Dies kann als eine dritte Bedingung verwendet werden, die zusätzlich zu den beiden anderen Bedingungen anwendbar ist. Sie ist dann erfüllt, wenn während der Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, insbesondere nach der Volumenstromreduzierung, die benötigte Förderleistung sinkt, d. h. sich der Betriebspunkt des Pumpenaggregats in Richtung geringer Volumenströme verändert. In diesem Fall würde die Prüfung der ersten und der zweiten Bedingung negativ sein. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, im Falle einer sinkenden Leistungsaufnahme der ersten Pumpe nach der Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe wieder in den synchronen Betrieb zurückzukehren und von diesem Betrieb das Verfahren weiterzuführen, d. h. die Zuordnung des neuen Betriebspunktes zu einem der Lastbereiche zu wiederholen. Die dritte Bedingung stellt damit eine Auffangbedingung dar.In addition to the aforementioned measures, it is possible after the volumetric flow reduction to return to the synchronous operation of the pump unit when the power consumption of the first pump decreases. This can be used as a third condition that is applicable in addition to the other two conditions. It is then met when, during the implementation of the method steps according to the invention, in particular after the volume flow reduction, the required delivery rate drops, d. H. the operating point of the pump set changes in the direction of low volume flows. In this case, checking the first and second conditions would be negative. For this reason, it is advantageous in the case of a sinking power consumption of the first pump after the volume flow reduction of the second pump to return to the synchronous operation and continue from this operation, the method, d. H. repeat the assignment of the new operating point to one of the load ranges. The third condition is thus a fallback condition.
Vorzugsweise wird erst nach einer Wartezeit geprüft, ob zumindest eine der Bedingungen erfüllt ist. Diese Verfahrensweise trägt dem Fall Rechnung, dass unmittelbar nach einer Volumenstromreduzierung noch keine Aussage über die Zuordnung des aktuellen Betriebspunktes zu einem Lastbereich durchführbar ist, weil die Systemreaktion noch nicht erfolgt oder beendet ist, insbesondere eine übergeordnete Druckregelung noch nicht ausgeregelt hat.Preferably, it is checked only after a waiting period, if at least one of the conditions is met. This procedure takes into account the case that immediately after a volume flow reduction is still no statement about the assignment of the current operating point to a load range feasible because the system reaction has not yet done or ended, in particular a higher-level pressure control has not yet corrected.
Des Weiteren kann vorgesehen werden, dass der Volumenstrom der zweiten Pumpe weiter reduziert wird, wenn keine der Bedingungen erfühlt ist. Dies kann jedenfalls solange erfolgen, wie noch kein Minimalwert für den Volumenstrom, insbesondere die Minimaldrehzahl der zweiten Pumpe erreicht ist.Furthermore, it can be provided that the volume flow of the second pump is further reduced if none of the conditions is felt. In any case, this can be done as long as no minimum value for the volume flow, in particular the minimum speed of the second pump, has yet been reached.
Vorzugsweise kann in jedem Stand des erfindungsgemäßen Verfahrens in einen Synchronbetrieb übergegangen werden, wenn die erste Pumpe einen unzulässigen Betriebszustand erreicht, insbesondere wenn die Drehzahl der ersten Pumpe einen Maximalwert erreicht oder überschreitet. Diese Verfahrensweise trägt dem Umstand Rechnung, dass kurzfristig eine erhöhte Volumenstromanforderung an das Pumpenaggregat gestellt werden kann, die mit dem Betrieb einer oder mehrere Grundlastpumpen allein nicht bedient werden kann. Es werden demgemäß in diesem Fall alle Pumpen des Pumpenaggregats wieder eingeschaltet und diese synchron betrieben, so dass das Verfahren für den geänderten Betriebspunkt neu beginnen kann.Preferably, in each state of the method according to the invention can be converted into a synchronous operation, when the first pump reaches an inadmissible operating state, in particular when the speed of the first pump reaches or exceeds a maximum value. This procedure takes into account the fact that in the short term, an increased volume flow demand can be made of the pump unit, which can not be operated with the operation of one or more base-load pump alone. Accordingly, in this case, all pumps of the pump set are switched on again and operated synchronously, so that the method for the changed operating point can start anew.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn bei Erfüllung der ersten Bedingung unmittelbar in den Synchronbetrieb zurückgekehrt wird und der Referenzwert nur dann als oberer Grenzwert abgespeichert wird, wenn sich nach der Rückkehr wieder der Betriebszustand vor der Volumenstromreduzierung einstellt. Diese Verfahrensweise stellt eine Plausibilitätsprüfung dar und berücksichtigt den Fall, dass sich während der Überprüfung der ersten Bedingung der Betriebspunkt des Pumpenaggregats verändert. Denn nur in dem Fall keiner Veränderung des Betriebspunktes wird das Pumpenaggregat bei der Rückgängigmachung der Volumenstromreduzierung wieder in den ursprünglichen Betriebszustand zurückkehren, in dem die synchrone Drehzahl und/oder die Leistungsaufnahme des Pumpenaggregats wieder derjenigen vor der Volumenstromreduzierung entspricht/entsprechen. Nur in diesem Fall ist der Schluss zulässig, dass der Betriebszustand im Spitzenlastbereich oder im wirkungsgradoptimierten Bereich liegt, so dass der Referenzwert korrekt als oberer Grenzwert abgespeichert werden kann.Furthermore, it is advantageous if the first condition is immediately returned to the synchronous mode and the reference value is stored as the upper limit value only when the operating state before the volume flow reduction is restored after the return. This procedure represents a plausibility check and takes into account the case that changes during the review of the first condition of the operating point of the pump set. Because only in the case of no change in the operating point, the pump unit will return to the original operating state in the reversal of the volume flow reduction, in which the synchronous speed and / or power consumption of the pump unit again corresponds to / before the volume flow reduction. Only in this case is it possible to conclude that the operating state is in the peak load range or in the efficiency-optimized range, so that the reference value can be correctly stored as the upper limit value.
Es ist des Weiteren vorteilhaft, wenn der untere Grenzwert auf einen Minimalwert zurückgesetzt wird und in den synchronen Betrieb zurückgekehrt wird, wenn die erste Pumpe im Grundlastbetrieb einen unzulässigen Betriebszustand erreicht, insbesondere eine maximale Drehzahl erreicht oder überschreitet. Mit dieser Verfahrensweise wird eine Sicherheitseinrichtung implementiert, die für den Fall Anwendung findet, dass der abgespeicherte untere Grenzwert nicht korrekt ist. Um eine Fehlfunktion des Pumpenaggregates zu vermeiden, wird dann ein Reset des unteren Grenzwerts durchgeführt und in den synchronen Betrieb übergegangen, wenn die erste Pumpe einen unzulässigen Betriebszustand erreicht.It is further advantageous if the lower limit is reset to a minimum value and is returned to the synchronous operation, when the first pump reaches an inadmissible operating state in the base load operation, in particular reaches or exceeds a maximum speed. With this procedure, a safety device is implemented, which applies in the event that the stored lower limit is incorrect. In order to avoid a malfunction of the pump unit, then a reset of the lower limit is performed and passed into synchronous operation when the first pump reaches an inadmissible operating state.
Erfindungsgemäß kann das vorbeschriebene Verfahren in einem Computerprogramm implementiert sein, d. h. von einem Computerprogrammprodukt gebildet sein, das Instruktionen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält, und das durchgeführt wird, wenn es auf einem Mikrocomputer einer Steuerungselektronik ausgeführt wird. Das Verfahren kann sowohl in einer Steuerungselektronik des Pumpenaggregats als auch in einem externen Steuergerät, insbesondere in einem Steuercomputer realisiert werden.According to the invention, the above-described method can be implemented in a computer program, i. H. be formed by a computer program product containing instructions for carrying out the method according to the invention, and which is carried out when it is executed on a microcomputer of a control electronics. The method can be implemented both in a control electronics of the pump unit and in an external control device, in particular in a control computer.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Pumpenaggregat mit wenigstens einer eine Grundlast bedienenden ersten Pumpe und wenigstens einer eine Spitzenlast bedienenden zweiten Pumpe, die bedarfsweise zugeschaltet und parallel zu der zumindest einen ersten Pumpe betreibbar ist, wobei das Pumpenaggregat derart auf einer vorgegebenen Regelkennlinie regelbar ist, dass die aufgenommene Leistung minimal ist, und wobei es eine Steuerungselektronik aufweist, die zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Dabei kann das vorgenannte Computerprogramm mit den Instruktionen zur Durchführung des Verfahrens auf einen Mikrocomputer der Steuerungselektronik geladen sein.Finally, the invention relates to a pump unit having at least one base load-carrying first pump and at least one second load pump serving a peak load, which is connected as needed and parallel to the at least a first pump is operable, wherein the pump unit is controllable on a predetermined control characteristic such that the power absorbed is minimal, and wherein it has a control electronics, which is adapted to carry out the method described above. In this case, the aforementioned computer program with the instructions for carrying out the method can be loaded onto a microcomputer of the control electronics.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer beispielhaften Ausführungsvariante unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment with reference to the accompanying figures. Show it:
Jeder Pumpe
Dieser Regler ist dem erfindungsgemäßen Verfahren übergeordnet und regelt eine Pumpe
In der beispielhaften Ausführungsvariante gemäß
Auch in dieser Ausführungsvariante gemäß
Die in den
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Doppelpumpenaggregats
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einfache Weise auf ein Multipumpenaggregat gemäß
Beginn des Verfahrens ist gemäß
Bei dem Setzen bzw. Zurücksetzen der Grenzwerte n_u, n_o wird zudem ein weiterer Grenzwert n_u_GLP gesetzt, der einen Grundlastreferenzwert der Drehzahl definiert. Dieser Referenzwert wird im Laufe des Verfahrens mit derjenigen Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe
Die wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in
Erfolgt während der Ausführung der Verfahrensschritte des APL-Blocks
Ausgehend von diesem synchronen Betrieb wird zunächst in einem Schritt
Zu Beginn des Verfahrens kann diese Bedingung ohnehin nicht erfüllt sein, weil der untere Grenzwert n_u gleich der minimalen Drehzahl n_min der Grundlastpumpe
Sofern der untere Grenzwert n_u korrekt gewesen ist, sollte sich die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe
Die weiteren Verfahrensschritte werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Diese Kennlinie
Nach unten hin wird das Kennlinienfeld durch eine Minimalkennlinie
Der Übergang zwischen dem Grundlastbereich
Zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte gemäß
Unter Bezugnahme auf
Für den Betriebspunkt
Der übergeordnete Drehzahlregler regelt nunmehr den aus der Drehzahlreduzierung der Spitzenlastpumpe resultierenden Druckabfall des Pumpenaggregats
Dabei wird zunächst in Schritt
Des Weiteren wird in Schritt
Eine hierarchische Prüfung der beiden Bedingungen in Schritt
Für den Betriebspunkt
Es wird dann in Schritt
Ändert sich die Leistung P_GLP der Grundlastpumpe
Ist die Bedingung in Schritt
Es wird dann eine weitere Drehzahlreduzierung der Spitzenlastpumpe
Im Falle des Betriebspunkts
In diesem Fall wird von Schritt
Das Pumpenaggregat
Während des Grundlastbetriebs
Des Weiteren ist in
Die sich dann einstellende synchrone Drehzahl n_sync muss zwangsläufig oberhalb der zuvor in dem Betriebspunkt
Die Reduzierung der Drehzahl n_SLP wird dazu führen, dass die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe
Es ist damit festgestellt, dass der neue Betriebspunkt
In
Ausgehend vom synchronen Betrieb
Die Reduzierung der Drehzahl n_SLP der Spitzenlastpumpe
Gemäß
Da der neue Betriebspunkt
Das Pumpenaggregat
Die Heraufsetzung der unteren Grenze n_u auf den neuen Betriebspunkt
In
Ausgehend vom stationären Zustand des Pumpenaggregats
Die Betrachtung der vom Pumpenaggregat
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Pumpenaggregatpump unit
- 2a2a
- erste Pumpe, Grundlastpumpefirst pump, base load pump
- 2b2 B
- zweite Pumpe, Spitzelastpumpesecond pump, spike load pump
- 33
- Rückschlagventilcheck valve
- 3a3a
- Rückschlagklappecheck valve
- 44
- Saugleitungsuction
- 55
- Druckleitungpressure line
- 66
- Pumpenelektronikpump electronics
- 77
- zentrale Steuereinheitcentral control unit
- 88th
- Steuerleitungcontrol line
- 99
- Steuerleitungencontrol lines
- 1010
- Verfahrensbeginncommencement of proceedings
- 1111
- erster Betriebspunktfirst operating point
- 1212
- Zurücksetzen der Grenzwerte/ResetResetting the limits / Reset
- 1313
- zweiter Betriebspunktsecond operating point
- 1414
- neue Sollwertvorgabenew setpoint specification
- 1515
- SpitzenlastbereichPeak load
- 1616
- wirkungsgradoptimierter Bereichefficiency-optimized range
- 1717
- GrundlastbereichBase load
- 1818
- Maximalkennlinie der GrundlastpumpeMaximum characteristic of the base load pump
- 1919
- Regelkennlinie Δp-cControl characteristic Δp-c
- 2020
- Leistungsregelung des Pumpenaggregats mit dynamischer GrenzwertanpassungPower control of the pump set with dynamic limit value adjustment
- 2121
- Synchronbetriebsynchronous operation
- 2222
- Abfrage Betriebspunkt im GrundlastbereichQuery operating point in the base load range
- 2323
- Abfrage Betriebspunkt im SpitzenlastbereichQuery operating point in peak load range
- 24a24a
- Abspeicherung ReferenzdrehzahlStorage reference speed
- 24b24b
- Abspeicherung ReferenzleistungStorage reference performance
- 2525
- DrehzahlreduzierungSpeed reduction
- 2626
- Überprüfung einer ersten BedingungChecking a first condition
- 2727
- Überprüfung einer zweiten BedingungCheck a second condition
- 2828
- Überprüfung einer dritten BedingungReview of a third condition
- 2929
- Synchronbetriebsynchronous operation
- 3030
- BetriebspunktänderungsprüfungOperating point change check
- 3131
- Anpassen der oberen GrenzeAdjust the upper limit
- 32a32a
- Anpassen der unteren GrenzeAdjust the lower limit
- 32b32b
- Übergang in GrundlastbetriebTransition to base load operation
- 32c32c
- Abspeicherung eines GrundlastreferenzwertsStorage of a base load reference value
- 3333
- GrundlastbetriebBase load operation
- 3434
- Überprüfung des Betriebszustands der GrundlastpumpeChecking the operating state of the base load pump
- 3535
- Überprüfung eines WartezeitablaufsChecking a waiting time
- 3636
- Übergang in GrundlastbetriebTransition to base load operation
- 3737
- Überprüfung des Betriebszustands der GrundlastpumpeChecking the operating state of the base load pump
- 3838
- Zurücksetzen des unteren GrenzwertsReset the lower limit
- 3939
- Regelkennlinie Δp-vControl characteristic Δp-v
- 4040
- Grenzlinieboundary line
- 4141
- Maximalkennlinie des PumpenaggregatsMaximum characteristic of the pump set
- 4242
- Minimalkennlinie der GrundlastpumpeMinimum characteristic of the basic load pump
- 4343
- RohrnetzparabelnPipe network parables
- 4444
- Kennlinien konstanter DrehzahlCharacteristic curves of constant speed
- 4545
- dritter Betriebspunktthird operating point
- 4646
- neue Regelkennlinie Δp-cnew control characteristic Δp-c
- 4747
- vierter Betriebspunktfourth operating point
- 4848
- fünfter Betriebspunktfifth operating point
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 0864755 B1 [0002] EP 0864755 B1 [0002]
- EP 2161455 A1 [0002, 0032] EP 2161455 A1 [0002, 0032]
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Applications Claiming Priority (1)
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DE102010055841A1 true DE102010055841A1 (en) | 2012-06-28 |
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EP2940309A1 (en) | 2014-04-30 | 2015-11-04 | Wilo Se | Method for regulating a pump system and regulated pump system |
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DE102015011487A1 (en) * | 2015-09-08 | 2017-03-09 | Magnussen EMSR-Technik GmbH | Method for reducing the energy consumption of a feed pump, which promotes water from a well into a pipeline network, as well as system for conveying water from at least one well into a pipeline network |
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