DE102016119207A1

DE102016119207A1 - Pumpensteuerungseinrichtung, Pumpeinrichtung, Abwasseraufbereitungsanlage und ein Verfahren zum Betrieb von wenigstens zwei Pumpen

Info

Publication number: DE102016119207A1
Application number: DE102016119207.4A
Authority: DE
Inventors: Jochen Knake; Felix Bonn; Hubert Enders; Markus Fischer
Original assignee: NOLTA GmbH
Current assignee: NOLTA GmbH
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2018-04-12
Anticipated expiration: 2036-10-11
Also published as: DE102016119207B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpensteuerungseinrichtung (1), mit einem Gehäuse (2), in dem eine Steuerungselektronik (10) angeordnet ist, einem Stromanschluss (11), über den die Steuerungselektronik (10) mit Strom versorgbar ist, wenigstens einem Sensoranschluss (12, 13, 14), über den Sensorsignale eines Pegelstandsensors (30) an die Steuerungselektronik (10) übermittelbar sind, und wenigstens zwei Pumpenanschlüssen (15, 16, 17), wobei über jeden der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) jeweils eine Pumpe (33, 34, 35) betreibbar ist, wobei die Steuerungselektronik (10) eine Schalteinrichtung (20) aufweist, mit der an den Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) jeweils eine im Wesentlichen konstante elektrische Spannung anlegbar ist, wobei die Steuerungselektronik (10) einen Stromregler (21) aufweist, über den die elektrische Spannung an einem der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) regelbar ist, und wobei die Steuerungselektronik (10) eine Wechseleinrichtung (22) aufweist, mit der der Stromregler (21) unterschiedlichen der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) zuordenbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Pumpeinrichtung (50) mit einer solchen Pumpensteuerungseinrichtung (1), eine Abwasseraufbereitungsanlage (70) und ein Verfahren zum Betrieb von wenigstens zwei Pumpen (33, 34, 35).

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpensteuerungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Pumpeinrichtung nach Anspruch 9, eine Abwasseraufbereitungsanlage nach Anspruch 13 und ein Verfahren zum Betrieb von wenigstens zwei Pumpen nach Anspruch 14.
Unter anderem bei Baumaßnahmen fallen Abwässer an, welche vor der Einleitung in die Kanalisation aufbereitet werden müssen. Dieses Baustellenabwasser kann stark alkalisch sein, und muss daher vor der Einleitung neutralisiert werden, auch wenn es nach der Behandlung in Absetzbecken nicht als verschmutzt gilt. Die Aufbereitung dieser Abwässer erfolgt meist über verschiedene Speicherbecken, zwischen welchen das Abwasser mit Pumpen befördert werden muss. Das Wasser wird zunächst in Speicher- bzw. Absetzbecken geleitet, in denen sich grobe Schmutzpartikel absondern. Über verschiedene Filter sowie Ölabscheider gelangt das Wasser in das finale Speicherbecken, insbesondere ein Neutralisationsbecken. Hier wird die Wasserqualität anhand geeigneter Neutralisationsverfahren (z.B. eine Begasung mit CO2) verbessert. Um die gesamte Schmutzwasseraufbereitung möglichst effizient betreiben zu können, ist ein kontinuierlicher Wasserfluss zwischen den verschiedenen Speicherbecken wünschenswert. Besonders der Zulauf in das Neutralisationsbecken steht hierbei im Fokus, da große Wasserstöße die Neutralisationsregelung im Becken stark beeinflussen. Um stets die geforderte Wasserqualität einhalten zu können, muss die Regelung bei großen Wasserstößen stärker eingreifen und der Verbrauch an Neutralisationsmittel ist entsprechend höher.
In der Praxis werden die eingesetzten Pumpen meistens über Schwimmerschalter betrieben, die bei einem bestimmten Maximalpegelstand im Entnahmebecken aktiviert und bei einem Minimalpegelstand im Entnahmebecken deaktiviert werden. Dies ist eine einfache und kostengünstigste Möglichkeit das Wasser zwischen den Speicherbecken zu befördern, verursacht aber bei jeder Aktivierung und Deaktivierung einer Pumpe ungewünschten Wasserstöße und ist zudem nicht energieeffizient.
In der Praxis ist es daher teilweise auch üblich, die Pumpen jeweils über einen Frequenzumrichter zu betreiben, wodurch eine kontinuierliche Regelung der Fördermenge zwischen den Becken möglich ist. Wird der Füllstand des Speicherbeckens kontinuierlich gemessen, kann die Fördermenge der Pumpen entsprechend geregelt werden. Der Einsatz eines Frequenzumrichters je Pumpe macht diese Lösung jedoch sehr kostenintensiv, beansprucht viel Platz und der Installationsaufwand ist hoch. Auch fehlt es an einer intelligenten Abstimmung der Pumpen untereinander, weil deren Betriebsparameter isoliert eingerichtet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kostengünstige Möglichkeit bereitzustellen, mit der Wasser kontinuierlich und ohne große Volumenstromsprünge mit wenigstens zwei Pumpen von einem ersten zu einem zweiten Speicherbecken beförderbar ist. Diese Möglichkeit soll zudem einfach und schnell installierbar, einfach in der Handhabung und platzsparend sein. Der Betrieb der Pumpen ist hierbei bevorzugt verschleißarm, zuverlässig und sicher.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1, sowie den Ansprüchen 9, 13 und 14 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12 und 15 bis 17.
Die Erfindung betrifft eine Pumpensteuerungseinrichtung, mit einem Gehäuse, in dem eine Steuerungselektronik angeordnet ist, mit einem Stromanschluss, über den die Steuerungselektronik mit Strom versorgbar ist, mit wenigstens einem Sensoranschluss, über den Sensorsignale eines Pegelstandsensors an die Steuerungselektronik übermittelbar sind, und mit wenigstens zwei Pumpenanschlüssen, wobei über jeden der Pumpenanschlüsse jeweils eine Pumpe betreibbar ist. Die Steuerungselektronik weist eine Schalteinrichtung auf, mit der an den Pumpenanschlüsse jeweils eine im Wesentlichen konstante, vorzugsweise konstante, elektrische Spannung anlegbar ist. Die Steuerungselektronik weist einen Stromregler auf, über den die elektrische Spannung an einem der Pumpenanschlüsse regelbar ist bzw. geregelt wird. Außerdem weist die Steuerungselektronik eine Wechseleinrichtung auf, mit der der Stromregler unterschiedlichen der Pumpenanschlüsse zuordenbar ist.
Vorteilhaft an dieser Ausgestaltung ist, dass mehrere Pumpen intelligent mit einer Steuerungselektronik betreibbar sind. Die erfindungsgemäße Wechseleinrichtung der Steuerungselektronik erlaubt es dabei den vorhandenen Stromregler je nach Bedarf einem der Pumpenanschlüsse zuzuordnen. Das ist preiswert und ermöglicht eine harmonische Fluidförderung ohne große Volumenstromsprünge, auch wenn mehrere Pumpen eingesetzt werden. Weil nicht für jede Pumpe ein Stromregler notwendig ist, ist die Pumpensteuerungseinrichtung kostengünstig und platzsparend. Geregeltes Anfahren und Abstoppen der Pumpen verringert außerdem deren Verschleiß und verhindert ein Anschlagen von Stromsicherungen bei Spannungsspitzen. Bei der im Wesentlichen konstanten, bzw. vorzugsweise konstanten, elektrische Spannung handelt es sich bevorzugt um die Spannung des Stromanschlusses. Die Pumpen und der Pegelstandsensor sind nicht Bestandteil der Pumpensteuerungseinrichtung.
In einer speziellen Ausgestaltung der Pumpensteuerungseinrichtung ist über den Stromregler die elektrische Spannung eines einzigen der Pumpenanschlüsse regelbar. Hierdurch sind die Verschaltung und die Einrichtung der Schaltschwellen einfach handhabbar. Außerdem kann der Stromregler kostengünstig und klein ausgelegt werden, weil er maximal Volllast für einen einzigen Pumpenanschluss erbringen muss.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerungselektronik eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) auf, mit der die Sensorsignale auswertbar, der Stromregler regelbar und einem der Pumpenanschlüsse zuordenbar sowie elektrische Spannung an die anderen Pumpenanschlüsse anlegbar ist. Damit kann die Steuerungselektronik einfach an unterschiedliche Einsatzorte angepasst werden, z.B. durch Festlegen von Schaltschwellen und bei Verwendung unterschiedliche Pumpen.
Nach einer optionalen Ausgestaltung ist die Steuerungselektronik derart programmiert, dass über die Sensorsignale eine Leistungsanforderung berechnet wird, basierend auf der die Steuerungselektronik die Pumpenanschlüsse derart mit elektrischer Spannung versorgt, dass die Leistungserbringung der Pumpenanschlüsse der Leistungsanforderung entspricht, wobei zunächst an so vielen der Pumpenanschlüsse wie möglich die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung angelegt wird und dann der Pumpenanschluss, mit dem die Leistungsanforderung bei einem Anlegen der im Wesentlichen konstanten elektrischen Spannung durch die Leistungserbringung überschritten würde, mit dem Stromregler auf die Leistungsanforderung geregelt wird. Damit läuft eine maximale Anzahl an Pumpen mit maximaler Leistung und mit einer geregelten Pumpe wird auf die Leistungsanforderung geregelt. Man könnte auch sagen, dass an keinem bis an allen Pumpenanschlüssen die volle im Wesentlichen konstante Spannung anliegt, und die elektrische Spannung an vorzugsweise exakt einem der Pumpenanschlüsse über den Stromregler derart geregelt ist, dass die Pumpenleistung aller aktivierten Pumpen der Leistungsanforderung entspricht. Die unter Volllast laufenden Pumpen arbeiten besonders energieeffizient und nur die eine geregelte Pumpe erreicht zusammen mit dem Stromregler nur eine geringere Effizienz. In der Summe ist die Energieeffizienz der Pumpen trotzdem hoch.
In einer bevorzugten Ausgestaltung werden für die Berechnung der Leistungsanforderung für jeden der Pumpenanschlüsse über dem Pegelstand ein unteres Stoppniveau, ein (etwas) höher liegendes Startniveau und ein Vollleistungsniveau definiert. Zwischen dem Startniveau und dem Vollleistungsniveau besteht vorzugsweise ein linearer Zusammenhang mit dem Pegelstand. Insbesondere sollte die Leistungsanforderung mit zunehmendem Pegelstand ansteigen. Bevorzugt liegt das Stoppniveau eines später zu aktivierenden Pumpenanschlusses (etwas) höher als das Volllastniveau des früher zu aktivierenden Pumpenanschlusses. Für den letzten zu aktivierenden Pumpenanschluss kann optional ein Endniveau definiert werden, ab dem alle Pumpenanschlüsse mit der im Wesentlichen konstanten Spannung versorgt werden. Bei zunehmender Leistungsanforderung sollte die Regelung des gerade geregelten Pumpenanschlusses bis zu dem Erreichen des Startniveaus des nächsten zu aktivierenden Pumpenanschlusses erfolgen. Dann erfolgt der Wechsel der Zuordnung des Stromreglers. Nimmt die Leistungsanforderung hingegen ab, sollte die Regelung des geregelten Pumpenanschlusses bis zu dem Erreichen des eigenen Stoppniveaus erfolgen. Erst dann erfolgt der Wechsel der Zuordnung des Stromreglers. Hierdurch wird ein schnelles hin- und herwechseln der Stromreglerzuordnung verhindert.
Besonders harmonisch ist der geförderte Volumenstrom, bei einer Variante, nach der die Steuerungselektronik derart programmiert ist, dass im Normalbetrieb jede Spannungsänderung an den Pumpenanschlüssen mit dem Stromregler bewirkt wird. Damit wird insbesondere mit der Wechseleinrichtung und dem Stromregler bewirkt, dass alle Anlauf- und Abstoppzeitpunkte der Pumpen sanft erfolgen können. Es ergibt sich also eine stufenweise In- und Außerbetriebnahme der Pumpen, die zudem mit dem Stromregler langsam bzw. verzögert durchführbar ist.
Zur Erreichung dieser Vorteile sieht eine besondere Ausführungsform vor, dass die Steuerungselektronik derart programmiert ist, dass die Pumpenanschlüsse im Normalbetrieb mittels der Wechseleinrichtung und dem Stromregler derart mit elektrischer Spannung versorgt sind, dass die Pumpenanschlüsse nacheinander und jeweils verzögert über eine Startrampe des Stromreglers aktiviert und jeweils verzögert über eine Stopprampe des Stromreglers deaktiviert werden. Das Aktivieren und Deaktivieren erfolgt insbesondere immer dann, wenn eine andere Anzahl an Pumpe zur Erreichung der sich über der Zeit ändernden Leistungsanforderung notwendig ist. Mit anderen Worten, wird im Normalbetrieb an keinem der Pumpenanschlüsse schlagartig Spannung an- oder abgelegt bzw. wird jeder elektrische Spannungswechsel an den Pumpenanschlüssen mit der Stromregler bewirkt.
In einer praxisnahen bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Pumpenanschlüsse auf Drehstrompumpen ausgelegt sind, vorzugsweise mit einer Leistung bis zu 4 kW. In der Praxis eignet sich hierzu eine optionale Gestaltung, nach der die Pumpenanschlüsse Steckverbindungen sind, bevorzugt des Typs CEE 400 V 16 A 6 h. Diese als Steckverbindungen ausgebildeten Pumpenanschlüsse können am Gehäuse angebracht bzw. festgelegt bzw. eingelassen sein. Hier sind sie einfach zu erreichen und halbwegs vor äußeren Einflüssen geschützt anordenbar.
Ein praxisgerechtes optionales weiteres Ausgestaltungsmerkmal ist, dass der Stromanschluss eine Steckverbindung ist, bevorzugt des Typs CEE 400 V 32 A 6 h. Vorzugsweise ist ein solcher als Steckverbindung ausgebildeter Stromanschluss am Gehäuse angebracht bzw. festgelegt bzw. eingelassen.
Zu einer einfachen Handhabung trägt auch eine optionale Ausgestaltung bei, nach welcher der oder die Sensoranschlüsse als Steckverbindungen ausgebildet sind, die bevorzugt am Gehäuse angebracht bzw. festgelegt bzw. in diesem eingelassen sind.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform ist der Stromregler ein Frequenzumrichter. Dieser ist besonders dazu geeignet, Drehstromantriebe bzw. -pumpen energieeffizient geregelt zu betreiben.
Eine einfache Handhabung gelingt mit einer Ausführung, bei der die Pumpensteuerungseinrichtung als tragbare mobile Einheit ausgestaltet ist. Der Transport der Pumpensteuerungseinrichtung ist besonders komfortabel, wenn wenigstens ein Tragegriff am Gehäuse angeordnet ist.
Bevorzugt ist das Gehäuse spritzwassergeschützt ausgeführt. Damit eignet sich die Pumpensteuerungseinrichtung auch für die Aufstellung im Freien. Zur Erzielung von Sicherheitsnormen ist das Gehäuse vorzugsweise wassergeschützt ausgeführt, wobei vorzugsweise IP44 eingehalten wird.
Optional ist zur Kühlung der Steuerungselektronik ein Entlüftungslabyrinth vorgesehen, welches den Innenraum des Gehäuses mit der Umgebung verbindet. Zum Schutz vor Stauwasser sind auf der Unterseite des Gehäuses bevorzugt wenigstens zwei Zentimeter hohe Standfüße angeordnet.
Als hilfreich erweist sich in der Praxis eine Ergänzung derart, dass die Pumpensteuerungseinrichtung Anzeigemittel zur Anzeige der Betriebszustände der Pumpenanschlüsse aufweist, insbesondere binäre Anzeigemittel, z.B. Leuchtmittel. Damit kann eine Person ablesen, welche Pumpen gerade laufen.
Des Weiteren sollte die Pumpensteuerungseinrichtung einen Hauptschalter zum An- und Ausschalten aufweisen. Dieser trennt und verbindet bevorzugt den Stromanschluss von der Steuerungselektronik. Dabei erweist es sich als günstig, wenn die Pumpensteuerungseinrichtung eine Betriebsanzeige aufweist, welche die Stellung des Hauptschalters und/oder die Arbeitsbereitschaft der Steuerungselektronik anzeigt, insbesondere eine binäre Betriebsanzeige, z.B. ein Leuchtmittel.
Weil das Drehfeld der Stromversorgung an unterschiedlichen Einsatzorten unterschiedlich ausgerichtet sein kann, bietet sich eine optionale Ausgestaltung an, bei der die Pumpensteuerungseinrichtung eine Drehfeldanzeige aufweist, an der das korrekte Anliegen von Drehstrom am Stromanschluss ablesbar ist, insbesondere eine binäre Drehfeldanzeige, z.B. ein Leuchtmittel. Damit ist ein falsch ausgerichtetes Drehfeld der Stromquelle zumindest erkennbar. Besonders komfortabel ist es, wenn die Pumpensteuerungseinrichtung mit einem optionalen Phasenwender ausgestattet ist, mit dem das an dem Stromanschluss anliegende Drehfeld umkehrbar ist.
Für bestimmte Arbeitsschritte bittet sich eine Variante an, bei der die Pumpensteuerungseinrichtung einen Tippbetriebsschalter aufweist, mit dem die Steuerungselektronik manuell überstimmbar ist, und mit dem die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung manuell an alle Pumpenanschlüsse anlegbar und/oder mit dem die Steuerungselektronik manuell von allen Spannungsquellen trennbar ist. Dieser Tippbetriebsschalter wirkt vorzugsweise nur solange er betätigt wird. Insbesondere sollte er nach dem Loslassen durch einen Bediener wieder zurückspringen, sodass die Steuerungselektronik wieder die Pumpensteuerung übernimmt.
Weil Sensoren, Pumpen und auch die Pumpensteuerungseinrichtung ganz oder teilweise ausfallen können, ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Pumpensteuerungseinrichtung eine Störungsanzeige aufweist, die bevorzugt binär ausgestaltet ist, z.B. als Leuchtmittel. Alternativ oder ergänzend kann die Pumpensteuerungseinrichtung einen akustischen Störungssignalgeber aufweisen. Bevorzugt ist der akustische Störungssignalgeber nach seiner Aktivierung mit einem Schalter deaktivierbar. Damit wird das Servicepersonal nicht bei der Fehlersuche durch die Geräusche gestört.
Zur Beherrschung eines Fehlerszenarios sieht eine optionale Ausgestaltung vor, dass mit der Steuerungselektronik das Sensorsignal des Pegelstandsensors auf Plausibilität geprüft wird. Die Steuerungselektronik startet dann bevorzugt ein Notlaufprogramm, wenn im Normalbetrieb ein nicht plausibles Sensorsignal erkannt wird, wobei im Notlaufprogramm alle Pumpen aktiviert werden, wenn ein Schwimmerschalter einen maximalen Füllstand detektiert, und alle Pumpen deaktiviert werden, wenn ein Schwimmerschalter einen minimalen Füllstand detektiert. Damit werden zumindest ein Überlaufen der Speicherbecken und ein Trockenlaufen der Pumpen verhindert, während der Pumpbetrieb aufrechterhalten bleibt.
Um ein anderes Fehlerszenario zu beherrschen, startet die Steuerungselektronik nach einer speziellen Ausführungsform ein Notlaufprogramm, wenn im Normalbetrieb ein Ausfall des Stromreglers detektiert wird, wobei die Pumpen im Notlaufprogramm stufenweise basierend auf Schaltschwellen des Sensorsignals des Pegelstandsensors durch Trennung von oder Anlegen der im Wesentlichen konstanten Spannung aktiviert oder deaktiviert werden. Damit wird der Pumpbetrieb aufrechterhalten, auch wenn Sprünge im geförderten Volumenstrom entstehen.
Bei einem anderen Fehlerszenario ist optional vorgesehen, dass die Pumpensteuerungseinrichtung bei einem Ausfall der Steuerungselektronik in einen Notbetrieb wechselt, bei dem an einer definierten Auswahl der Pumpenanschlüsse die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung anliegt. Damit wird der Pumpbetrieb zumindest noch für eine gewisse Zeit mit konstantem Volumenstrom aufrechterhalten, in welcher der Fehler ggf. behoben oder ein Ersatzgerät bereitgestellt werden kann.
Vorzugsweise sind die Steuerungselektronik und die Betriebsparameter der Pumpensteuerungseinrichtung über eine grafische Oberfläche auf einer internen oder externen Displayanzeige anzeigbar. Das erleichtert die Einrichtung der Pumpensteuerungseinrichtung. Sofern ein internes Display vorgesehen ist, kann dieses geschützt innerhalb des Gehäuses platziert sein. Um unbefugten Zugriff zu verhindern, bietet es sich an vorzusehen, dass die grafische Oberfläche und/oder die Bedienung über diese grafische Oberfläche zumindest in Teilen passwortgeschützt sind. Besonders komfortabel in der Einrichtung und Überwachung ist eine Option, bei der die grafische Oberfläche über einen externen Zugriff, vorzugsweise über das Internet, zugängig ist. Außerdem kann die Überwachung optional dadurch unterstützt werden, dass Störmeldungen an externe Empfänger, zum Beispiel einen E-Mail Adressaten, einen Mobilfunkempfänger oder einen Applikationsnutzer ausgegeben werden.
Zur Überwachung kann die Pumpensteuerungseinrichtung ein Ortungsmodul, vorzugsweise mit einem GPS-Modul, aufweisen. Hierdurch ist der Standort der Pumpensteuerungseinrichtung bestimmbar. Vorzugsweise erhält eine berechtigte Person Nachricht, wenn die Pumpensteuerungseinrichtung eine definierte Sicherheitszone verlässt, z. B bei einem Diebstahl.
Eine einfache Installation der Pumpensteuerungseinrichtung gelingt, wenn in der Steuerungselektronik Schaltschwellen für die Pumpen bei unterschiedlichen Pegelständen definierbar sind, vorzugsweise über die grafische Oberfläche. Bevorzugt sind die Schaltschwellen als Stufen über dem Pegelstand definiert, bei denen während des Durchlaufens von einem Minimalpegelstand der Stufe und einem Maximalwert der Stufe noch keine Pumpe aktiviert oder deaktiviert wird. Das verhindert ein schnelles Hin- und Herschalten und damit Verschleiß, wie es der Fall wäre, wenn der Pegelstand genau um eine exakte Schaltschwelle pendelt. Die Eingabe kann jedoch als exakter Wert erfolgen, wenn von der Steuerungselektronik automatisch eine Stufe basierend auf dem exakten Wert generiert wird.
Die Erfindung betrifft außerdem eine Pumpeinrichtung mit einer Pumpensteuerungseinrichtung wie sie vorstehend und nachstehend beschrieben ist, wobei an wenigstens zwei der Pumpenanschlüsse jeweils (wenigstens) eine Pumpe angeschlossen ist, und wobei an einem der Sensoranschlüsse ein Pegelstandsensor angeschlossen ist. Mit Hilfe der Informationen zum Pegelstand kann die Steuerungselektronik nunmehr die angeschlossenen Pumpen bedarfsgerecht aktivieren und deaktivieren, wobei insbesondere aufgrund der Wechseleinrichtung und der Steuerungselektronik stoßfreie Änderungen im geförderten Volumenstrom möglich sind.
Um eine möglichst gleichmäßigen Volumenstrom fördern zu können, sieht eine Ausgestaltung der Pumpeinrichtung vor, dass der Pegelstandsensor eine Pegelsonde zur kontinuierlichen Bestimmung eines Pegelstands ist. Damit kann auch das Fördervolumen der Pumpen kontinuierlich auf die Leistungsanforderung angepasst werden.
Zur Erhöhung der Betriebssicherheit sieht eine optionale Ergänzung vor, dass an einem der Sensoranschlüsse wenigstens ein Schwimmerschalter zur Detektion eines definierten minimalen Pegelstands angeschlossen ist. Wenn dieser Schwimmerschalter auslöst, werden die Pumpen vorzugsweise gestoppt, um ein Trockenlaufen zu verhindern. Der minimale Pegelstand sollte also so festgelegt sein, dass die Pumpen erst bei einem Unterschreiten des minimalen Pegelstands Gefahr laufen, trocken zu laufen.
Nach einer anderen optionalen Ergänzung zur Erhöhung der Betriebssicherheit ist vorgesehen, dass an einem der Sensoranschlüsse wenigstens ein Schwimmerschalter zur Detektion eines definierten maximalen Pegelstands angeschlossen ist. Dieser maximale Pegelstand sollte so festgelegt sein, dass erst bei dessen Überschreiten ein Überlaufen eines Sammelbeckens eintreten kann.
Ferner betrifft die Erfindung eine Abwasseraufbereitungsanlage mit einem ersten und einem zweiten Sammelbecken, und mit einer Pumpeinrichtung wie sie vorstehend und nachstehend beschrieben ist, wobei die Pumpeinrichtung so installiert ist, dass mit den Pumpen jeweils Wasser vom ersten Sammelbecken zum zweiten Sammelbecken pumpbar ist, wobei der Pegelstandsensor zur Erfassung des Pegelstands im ersten Sammelbecken angeordnet ist. In den Sammelbecken sollte dabei Wasser bzw. Schmutzwasser enthalten sein. Die Abwasseraufbereitungsanlage ermöglicht es kontinuierlich und ohne große Sprünge Wasser vom ersten zum zweiten Sammelbecken zu fördern. Damit können sich Schwebepartikel gut absetzen und Neutralisationsmittel kontinuierlich beigefügt werden. Besonders geeignet ist die Abwasseraufbereitungsanlage für Anwendungen, bei denen dem zweiten Sammelbecken eine Neutralisationseinrichtung zur Neutralisierung des Wassers bzw. Schmutzwassers zugeordnet ist. Das betrifft insbesondere die pH-Wert Neutralisierung. In einer speziellen Ausführungsform weist die Abwasseraufbereitungsanlage einen CO2-Einspeiser zur Einspeisung von CO2 in das zweite Sammelbecken auf.
Gemäß einer optionalen Ausführungsform der Abwasseraufbereitungsanlage ist an einem der Sensoranschlüsse wenigstens ein Schwimmerschalter zur Detektion eines definierten minimalen Pegelstands angeschlossen und im ersten Sammelbecken angeordnet. Damit lässt sich auf der Ansaugseite der Pumpen überwachen, ob der Pegelstand hinreichend groß ist, damit die Pumpen keine Luft ansaugen. Insbesondere wenn die Pegelsonde ausfällt, werden die Pumpen somit geschützt. Wenn der Schwimmerschalter ausgelöst wird, sollten die Pumpen von der Steuerungselektronik gestoppt werden.
In einer anderen optional ergänzten Ausführungsform ist an einem der Sensoranschlüsse wenigstens ein Schwimmerschalter zur Detektion eines definierten maximalen Pegelstands angeschlossen und im ersten Sammelbecken angeordnet. Damit kann ein Überlaufen des ersten Sammelbeckens verhindert werden, auch wenn die Pegelsonde ausfällt. Wenn der Schwimmerschalter ausgelöst wird, sollten die Pumpen von der Steuerungselektronik aktiviert werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb von wenigstens zwei Pumpen umfassend die folgenden Schritte eines Normalbetriebs:

• Vorgabe einer Leistungsanforderung;
• Einstellen der Leistungserbringung der Pumpen durch – Anlegen einer im Wesentlichen konstanten elektrischen Spannung an so vielen der Pumpen, dass die Leistungsanforderung nicht überschritten wird, – und Regeln einer weiteren der Pumpen derart, dass die Leistungserbringung der Pumpen der Leistungsanforderung entspricht, insbesondere wenn die Leistungserbringung der mit im Wesentlichen konstanter elektrischer Spannung betriebenen Pumpen geringer ist als die Leistungsanforderung, und insbesondere wenn nicht bereits an allen der Pumpen die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung angelegt ist.

Wenn die Leistungserbringung der voll aktivierten Pumpen der Leistungsanforderung entspricht oder gar geringer als diese ausfällt, ist es nicht erforderlich eine der Pumpen mit dem Stromregler auf die volle Leistung zu regeln. Vielmehr kann der Stromregler ausgeklinkt werden. Damit ist er vor Verschleiß geschützt.
Das Verfahren und damit die Einrichtung des Verfahrens, zum Beispiel auf einer Baustelle, sind besonders einfach, wenn die Pumpen in einer festen Reihenfolge aktiviert und deaktiviert werden. Das kommt insbesondere auch zum Tragen, wenn Pumpen mit unterschiedlicher Maximalförderleistung an der Pumpensteuerungseinrichtung angeschlossen sind. Alternativ käme es zur Erzielung eines gleichmäßigen Verschleißes in Betracht, stets die als nächstes zu aktivierende oder deaktivierende Pumpe zufällig oder basierend auf ausgewerteten Betriebsparametern auszuwählen. Dies lässt sich insbesondere leicht umsetzen, wenn die Pumpen die gleiche Maximalförderleistung aufweisen.
In einer bevorzugten Verfahrensgestaltung erfolgt das Regeln der einen Pumpe durch Regeln der angelegten elektrischen Spannung mit einem Stromregler. Dies kann automatisch und effizient geschehen.
In einer speziellen Verfahrensausführung ist vorgesehen, dass der Stromregler immer der Pumpe zugeordnet wird, die geregelt wird, insbesondere automatisch. Damit ist nur ein Stromregler notwendig, obwohl mehrere Pumpen gleichzeitig betrieben werden.
Bei einer optionalen Verfahrenskonfiguration wird jede Spannungsänderung an den Pumpen mit dem Stromregler bewirkt, insbesondere indem die Pumpen stufenweise aktiviert und deaktiviert werden und die Zuordnung des Stromreglers zu den Pumpen wechselt. Damit werden Sprünge in dem geförderten Volumenstrom vermieden und der Verschleiß der Pumpen ist durch geregeltes, insbesondere behutsames sanftes, Starten und Abstoppen gering. In der praktischen Umsetzung ist es möglich, dass der Stromregler bei einer neuen Zuordnung zu einer anderen Pumpe in die elektrische Leitung geschaltet wird, während kurz vorher die gegebenenfalls zuvor bestandene Verbindung zur Quelle der im Wesentlichen konstanten Spannung getrennt wird. Dieses Umschalten ist zwar elektronisch messbar, jedoch dreht die Pumpe aufgrund von Masseträgheit einfach weiter, sodass keine Unterbrechung in der Pumpleistung wahrnehmbar ist.
Das Verfahren kann optional auch die zu den vor- und nachstehend beschriebenen Varianten der Pumpensteuerungseinrichtung, Pumpeinrichtung und Abwasseraufbereitungsanlage ausgeführten Schritte ausführen. Insbesondere kann das Verfahren dazu auch die vor- und nachstehend beschriebenen Varianten der Pumpensteuerungseinrichtung, Pumpeinrichtung und Abwasseraufbereitungsanlage einsetzen.
So wird verfahrensgemäß bevorzugt die elektrische Spannung eines einzigen der Pumpenanschlüsse bzw. einer einzigen der Pumpen geregelt.
Ein optionaler Verfahrensschritt kann darin bestehen, dass Schaltschwellen für die Pumpen in Abhängigkeit des Pegelstandes definiert werden.
Eine mögliche Verfahrensspezifikation sieht vor, dass über die Leistungsanforderung anhand einer Pegelstandbestimmung und/oder dem Verlauf des Pegelstands über der Zeit berechnet wird, wobei hierauf basierend die Pumpen derart mit elektrischer Spannung versorgt werden, dass die Leistungserbringung der Pumpenanschlüsse der Leistungsanforderung entspricht. Hierzu sollte zunächst an so vielen der Pumpen wie möglich die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung angelegt werden und dann die Pumpe, mit der die Leistungsanforderung bei einem Anlegen der im Wesentlichen konstanten elektrischen Spannung durch die Leistungserbringung überschritten würde, auf die Leistungsanforderung geregelt werden.
Verfahrensgemäß sollte der Pegelstand im Normalbetrieb kontinuierlich bestimmt und das Fördervolumen der Pumpen kontinuierlich auf die Leistungsanforderung angepasst werden.
Im Normalbetrieb, das heißt nicht in einem Notbetrieb, sollte jede Spannungsänderung an den Pumpen durch Regelung, z.B. mit Hilfe eines Stromreglers, bewirkt werden. Damit wird bewirkt, dass alle Anlauf- und Abstoppzeitpunkte der Pumpen sanft erfolgen. Es ergibt sich also eine stufenweise In- und Außerbetriebnahme der Pumpen, die zudem durch die Regelung langsam bzw. verzögert durchführbar ist.
Zur Beherrschung eines Fehlerszenarios sieht eine optionale Verfahrensausführung vor, dass der Pegelstand auf Plausibilität geprüft wird. Nicht plausibel sind beispielsweise Sprünge oder ein konstanter Wert über einen langen Zeitraum, obwohl Pumpen in Betrieb sind.
Verfahrensgemäß wird bei fehlender Plausibilität des Pegelstands im Normalbetrieb bevorzugt ein Notlaufprogramm gestartet, bei dem alle Pumpen deaktiviert werden, wenn ein Schwimmerschalter einen minimalen Füllstand detektiert, und bei dem alle Pumpen aktiviert werden, wenn ein Schwimmerschalter einen maximalen Füllstand detektiert. Das geschieht vorzugsweise dadurch, dass die Pumpen alle gleichzeitig deaktiviert werden, jedoch beim Aktivieren zeitversetzt in Betrieb genommen werden. Hierdurch wird ein Trockenlaufen verhindert und beim Aktivieren die Wasserstöße soweit es geht reduziert.
Um ein anderes Fehlerszenario zu beherrschen, kann optional ein Notlaufprogramm gestartet werden, wenn im Normalbetrieb ein Ausfall des Stromreglers detektiert wird, wobei die Pumpen im Notlaufprogramm stufenweise basierend auf Schaltschwellen über dem Pegelstand durch Trennung von oder Anlegen der im Wesentlichen konstanten Spannung aktiviert oder deaktiviert werden.
Bei einem anderen Fehlerszenario ist in einer optionalen Verfahrensausführung vorgesehen, dass bei einem Ausfall einer Steuerungselektronik in einen Notbetrieb gewechselt wird, bei dem an einer definierten Auswahl der Pumpen die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung angelegt wird. Bevorzugt geschieht die Aktivierung und Deaktivierung jeweils gleichzeitig durch Auslösen von Schwimmerschaltern.
Wird das Verfahren mit einer Abwasseraufbereitungsanlage wie sie vor- und nachstehend beschrieben ist umgesetzt, wird mit den Pumpen jeweils Wasser vom ersten Sammelbecken zum zweiten Sammelbecken gepumpt, wobei der Pegelstand im ersten Sammelbecken bestimmt wird. In den Sammelbecken sollte dabei Wasser bzw. Schmutzwasser enthalten sein. In den Sammelbecken setzen sich dann Schwebstoffe ab und dem Wasser kann verfahrensgemäß ein Neutralisationsmittel beigefügt werden. Das geschieht vorzugsweise kontinuierlich. Es eignet sich beispielsweise ein Einspeisen und Lösen von CO2 im Wasser.
Wenn alle Pumpen voll aktiviert sind und die Leistungserbringung der Leistungsanforderung entspricht oder gar geringer ist, kann verfahrensgemäß vorgesehen sein, dass ein zum Regeln eingesetzter Stromregler aus der Stromleitung ausgekoppelt wird. Damit ist er vor Verschleiß geschützt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine Frontansicht einer Pumpensteuerungseinrichtung;
2 ein Diagramm mit grafischer Darstellung der Pumpenschaltzeitpunkte und der Pumpenregelung über dem Pegelstand; und
3 eine schematische Ansicht einer Abwasseraufbereitungsanlage.
In 1 erkennt man eine Frontansicht einer Pumpensteuerungseinrichtung 1. Diese weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Steuerungselektronik 10 angeordnet ist. Die Pumpensteuerungseinrichtung 1 ist als tragbare mobile Einheit ausgestaltet, wobei das Gehäuse 2 wassergeschützt ausgeführt ist, vorzugsweise nach IP44. An der Unterseite des Gehäuses 10 sind Standfüße ausgebildet.
Auf der Frontseite des Gehäuses 2 sieht man einen Stromanschluss 11. Dieser ist als eine Steckverbindung, insbesondere als Steckerkupplung des Typs CEE 400 V 32 A 6 h ausgeführt und im Gehäuse 2 eingelassen positioniert. Hierdurch kann ein Stromkabel von außen in den Stromanschluss 11 eingesteckt werden. Die erhöhte Positionierung am Gehäuse 2, inklusive dessen Standfüße, schützt den Stromanschluss 11 vor Stauwasser auf dem Boden. Über den Stromanschluss 11 ist die Steuerungselektronik 10 mit Strom versorgbar.
Benachbart zum Stromanschluss 11 ist ein Hauptschalter 18 zum – An- und Ausschalten angeordnet. Darüber befindet sich eine Betriebsanzeige 29, welche die Stellung des Hauptschalters 18 bzw. die Betriebsbereitschaft der Steuerungselektronik 10 anzeigt. Hierbei handelt es sich um ein Leuchtmittel.
Außerdem verfügt die Pumpensteuerungseinrichtung 1 über eine Drehfeldanzeige 23, an der das korrekte Anliegen von Drehstrom am Stromanschluss 11 ablesbar ist. Auch diese ist als Leuchtmittel ausgeführt. Für den Fall, dass die Drehrichtung des anliegenden Stroms falsch ist, verfügt der Stromanschluss 11 über einen manuell betätigbaren Phasenwender, mit dem das an dem Stromanschluss 11 anliegende Drehfeld umkehrbar ist.
Neben dem Stromanschluss 11 sieht man drei Sensoranschlüsse 12, 13, 14. Auch diese Sensoranschlüsse 12, 13, 14 sind als Steckverbindungen ausgebildet, die in dem Gehäuse 2 eingelassen positioniert sind. Über diese Sensoranschlüsse 12, 13, 14 sind Sensorsignale eines Pegelstandsensors an die Steuerungselektronik 10 übermittelbar. Der Pegelstandsensor ist allerdings nicht Teil der Pumpensteuerungseinrichtung 1, sondern lediglich von der vor- und nachstehenden näher beschriebenen Pumpeinrichtung.
Ebenfalls neben dem Stromanschluss 11 liegen drei Pumpenanschlüssen 15, 16, 17. Diese sind als Steckverbindungen ausgeführt, insbesondere als Steckerkupplungen des Typs CEE 400 V 16 A 6 h. Die Steckverbindungen sind eingelassen in dem Gehäuse angeordnet. Über jeden der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 ist jeweils eine Pumpe betreibbar. Dabei sind die Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 auf Drehstrompumpen ausgelegt, vorzugsweise mit einer Leistung bis zu 4 kW. Die Pumpen sind nicht Teil der Pumpensteuerungseinrichtung 1, sondern lediglich von der vor- und nachstehenden näher beschriebenen Pumpeinrichtung.
Des Weiteren weist die Pumpensteuerungseinrichtung 1 Anzeigemittel 25, 26, 27 zur Anzeige der Betriebszustände der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 auf, insbesondere binäre Anzeigemittel mit je einem Leuchtmittel. Damit wird angezeigt, ob an dem jeweils zugehörigen Pumpenanschluss 15, 16, 17 aktuell elektrische Spannung anliegt oder nicht.
Die Steuerungselektronik 10 verfügt über eine Schalteinrichtung 20, mit der an den Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 jeweils eine im Wesentlichen konstante, vorzugsweise konstante, elektrische Spannung anlegbar ist. Bei dieser elektrischen Spannung handelt es sich vorzugsweise um die Netzspannung, die an dem Stromanschluss 11 anliegt.
Außerdem weist die Steuerungselektronik 10 einen Stromregler 21 auf, der ein Frequenzumrichter ist. In der Darstellung der 1 erkennt man nur das außen angeordnete Entlüftungslabyrinth, über das Wärme der Steuerungselektronik 10 und hier insbesondere des Stromreglers 21 an die Umgebung abgebbar ist. Über den Stromregler 21 ist die elektrische Spannung stets an exakt einem der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 regelbar. Die Steuerungselektronik 10 hat darüber hinaus eine Wechseleinrichtung 22, mit der der Stromregler 21 unterschiedlichen der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 zuordenbar ist, sodass je nach Bedarf der zu regelnde Pumpenanschluss 15, 16, 17 mit dem Stromregler 21 geregelt werden kann.
Die Steuerungselektronik 10 weist eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) auf, mit der die Sensorsignale, die an den Sensoranschlüssen 12, 13, 14 eingehen, auswertbar, der Stromregler 21 regelbar und einem der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 mit der Wechseleinrichtung 22 zuordenbar sowie elektrische Spannung an die anderen Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 anlegbar ist. Hierzu ist die Steuerungselektronik 10 derart programmiert, dass über die Sensorsignale eine Leistungsanforderung berechnet wird, basierend auf der die Steuerungselektronik 10 die Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 derart mit elektrischer Spannung versorgt, dass die Leistungserbringung der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 der Leistungsanforderung entspricht, wobei zunächst an so vielen der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 wie möglich die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung angelegt wird und dann der Pumpenanschluss 15, 16, 17, mit dem die Leistungsanforderung bei einem Anlegen der im Wesentlichen konstanten elektrischen Spannung durch die Leistungserbringung überschritten würde, mit dem Stromregler 21 auf die Leistungsanforderung geregelt wird. Dabei ist die Steuerungselektronik 10 derart programmiert, dass im Normalbetrieb jede Spannungsänderung an den Pumpenanschlüssen 15, 16, 17 mit dem Stromregler 21 bewirkt wird. Damit wird im Normalbetrieb an keinem der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 schlagartig Spannung an- oder abgelegt.
Insbesondere ist die Steuerungselektronik 10 derart programmiert, dass die Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 im Normalbetrieb mittels der Wechseleinrichtung 22 und dem Stromregler 21 derart mit elektrischer Spannung versorgt sind, dass die Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 nacheinander und jeweils verzögert über eine Startrampe des Stromreglers 21 aktiviert und jeweils verzögert über eine Stopprampe des Stromreglers 21 deaktiviert werden.
Für die Berechnung der Leistungsanforderung AF wird wie in 2 dargestellt für jeden der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 über dem Pegelstand P Schaltschwellen, insbesondere ein unteres Stoppniveau A1, A2, A3, ein (etwas) höher liegendes Startniveau S1, S2, S3 und ein Vollleistungsniveau V1, V2, V3 definiert. Zwischen dem Startniveau S1, S2, S3 und dem Vollleistungsniveau V1, V2, V3 besteht vorzugsweise ein linearer Zusammenhang mit dem Pegelstand P. Insbesondere steigt die Leistungsanforderung AF mit zunehmendem Pegelstand P und damit auch die aufsummierte Pumpenleistung L. Bevorzugt liegt das Stoppniveau A1, A2, A3 eines später zu aktivierenden Pumpenanschlusses 15, 16, 17 (etwas) höher als das Vollleistungsniveau V1, V2, V3 des früher zu aktivierenden Pumpenanschlusses 15, 16, 17. Für den letzten zu aktivierenden Pumpenanschluss 15, 16, 17 kann optional ein Endniveau E3 definiert werden, ab dem alle Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 mit der im Wesentlichen konstanten Spannung versorgt werden.
Bei zunehmender Leistungsanforderung AF sollte die Regelung des gerade geregelten Pumpenanschlusses 15, 16, 17 bis zu dem Erreichen des Startniveaus S1, S2, S3 des nächsten zu aktivierenden Pumpenanschlusses 15, 16, 17 erfolgen. Dann erfolgt der Wechsel der Zuordnung des Stromreglers 21. Dies ist als diagonal gestreifte Fläche unter der Pumpenleistung L gekennzeichnet, welche das Pumpniveau P angibt zu dem die jeweiligen Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 bei zunehmender Leistungsanforderung AF mit der im Wesentlichen konstanten Spannung versorgt werden.
Nimmt die Leistungsanforderung AF hingegen ab, sollte die Regelung des geregelten Pumpenanschlusses 15, 16, 17 bis zu dem Erreichen des eigenen Stoppniveaus A1, A2, A3 erfolgen. Erst dann erfolgt der Wechsel der Zuordnung des Stromreglers 21. Dies ist als horizontal gestreifte Fläche unter der Pumpenleistung L gekennzeichnet, welche das Pumpniveau P angibt zu dem die jeweiligen Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 bei abnehmender Leistungsanforderung AF immer noch mit der im Wesentlichen konstanten elektrischen Spannung versorgt werden.
In 1 sieht man weiterhin, dass die Pumpensteuerungseinrichtung 1 einen Tippbetriebsschalter 19 aufweist. Mit diesem ist die Steuerungselektronik 10 manuell überstimmbar, und die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung manuell an alle Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 anlegbar und/oder von allen Spannungsquellen trennbar. Dieser Tippbetriebsschalter 19 wirkt nur solange er betätigt wird und springt nach dem Loslassen durch einen Bediener wieder zurück, sodass die Steuerungselektronik 10 wieder die Pumpensteuerung übernimmt.
Die Pumpensteuerungseinrichtung 1 hat außerdem eine Störungsanzeige 28, die binär ausgestaltet ist, insbesondere mit einem Leuchtmittel. Zusätzlich weist die Pumpensteuerungseinrichtung 1 einen akustischen Störungssignalgeber 24 auf. Nach seiner Aktivierung ist er mit einem Schalter 36 deaktivierbar.
Mit Hilfe der Steuerungselektronik 10 wird die ordnungsgemäße Funktion der Pumpensteuerungseinrichtung 1 überwacht. Hierzu wird unter anderem das Sensorsignal am Sensoranschluss 12, d.h. des Pegelstandsensors, auf Plausibilität geprüft. Die Steuerungselektronik 10 startet ein Notlaufprogramm, wenn im Normalbetrieb ein nicht plausibles Sensorsignal erkannt wird. In diesem Notlaufprogramm werden alle Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 aktiviert, wenn ein zusätzlicher Schwimmerschalter einen maximalen Füllstand detektiert, und alle Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 deaktiviert, wenn ein zusätzlicher Schwimmerschalter einen minimalen Füllstand detektiert. Die Aktivierung der einzelnen Pumpen erfolgt vorzugsweise zeitverzögert, beispielsweise nach einer fest definierten Zeitspanne (beispielsweise 30 Sekunden). Das Deaktivieren erfolgt vorzugsweise gleichzeitig. Damit werden ein Überlaufen des Speicherbeckens und ein Trockenlaufen der Pumpen verhindert.
Außerdem startet die Steuerungselektronik 10 ein anderes Notlaufprogramm, wenn im Normalbetrieb ein Ausfall des Stromreglers 21 detektiert wird. In diesem Notlaufprogramm werden die Pumpen 33, 34, 35 stufenweise basierend auf Schaltschwellen des Sensorsignals durch Trennung von oder Anlegen der im Wesentlichen konstanten Spannung aktiviert oder deaktiviert.
Fällt gar die gesamte Steuerungselektronik 10 aus, sieht ein Notbetrieb vor, dass die Pumpensteuerungseinrichtung 1 an einer definierten Auswahl der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung anlegt. Die definierte Auswahl der Pumpenanschlüsse 15, 16, 17 wird bei diesem Fehlerszenario vorzugsweise ohne Zeitverzögerung über die Schwimmerschalter 31 und 32 deaktiviert bzw. aktiviert.
In 3 erkennt man eine schematische Skizze einer Abwasseraufbereitungsanlage 70. Diese verfügt über eine Pumpeinrichtung 50 mit einer Pumpensteuerungseinrichtung 1 wie sie in 1 gezeigt ist. Hinsichtlich der Pumpensteuerungseinrichtung 1 wird auf die Beschreibung zu 1 verwiesen.
Der Stromanschluss 11 der Pumpensteuerungseinrichtung 1 ist mit einer Stromquelle Q verbunden. An den drei Pumpenanschlüssen 15, 16, 17 ist jeweils eine Pumpe 33, 34, 35 angeschlossen. An einem der Sensoranschlüsse 12 hängt ein Pegelstandsensor 30, bei dem es sich um eine Pegelsonde zur kontinuierlichen Bestimmung eines Pegelstands P handelt. Ein weiterer der Sensoranschlüsse 13 ist mit einem Schwimmerschalter 31 zur Detektion eines definierten minimalen Pegelstands P verbunden. Der dritte Sensoranschluss 14 ist mit einem Schwimmerschalter 32 zur Detektion eines definierten maximalen Pegelstands P verbunden.
Zudem weist die Abwasseraufbereitungsanlage 70 ein erstes und ein zweites Sammelbecken 71, 72 auf. Die Pumpeinrichtung 50 ist so installiert, dass mit den drei Pumpen 33, 34, 35 jeweils Wasser W vom ersten Sammelbecken 71 zum zweiten Sammelbecken 72 pumpbar ist. In dem ersten Sammelbecken 71 sind der Pegelstandsensor 30 zur Erfassung des Pegelstands P des Wassers W, der Schwimmerschalter 31 zur Detektion des definierten minimalen Pegelstands P und der Schwimmerschalter 32 zur Detektion des definierten maximalen Pegelstands P angeordnet ist.
Mit dieser Abwasseraufbereitungsanlage 70 lässt sich nunmehr das Wasser W nach dem erfindungsgemäßen Verfahren reinigen, insbesondere durch Absetzen von Schwebepartikeln und Neutralisierung in den Sammelbecken 71, 72, wobei mit dem Stromregler 21 eine harmonische Förderung von Wasser W vom ersten zum zweiten Sammelbecken 71, 72 möglich ist. Zur Neutralisierung ist dem zweiten Sammelbecken 72 ein CO2-Einspeiser 73 zugeordnet.
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Pumpensteuerungseinrichtung
2: Gehäuse
10: Steuerungselektronik
11: Stromanschluss
12: Sensoranschluss
13: Sensoranschluss
14: Sensoranschluss
15: Pumpenanschluss
16: Pumpenanschluss
17: Pumpenanschluss
18: Hauptschalter
19: Tippbetriebsschalter
20: Schalteinrichtung
21: Stromregler
22: Wechseleinrichtung
23: Drehfeldanzeige
24: Störungssignalgeber
25: Anzeigemittel
26: Anzeigemittel
27: Anzeigemittel
28: Störungsanzeige
29: Betriebsanzeige
30: Pegelstandsensor
31: Schwimmerschalter
32: Schwimmerschalter
33: Pumpe
34: Pumpe
35: Pumpe
36: Schalter (Störungssignalgeber)
50: Pumpeinrichtung
70: Abwasseraufbereitungsanlage
71: erstes Sammelbecken
72: zweites Sammelbecken
73: CO2-Einspeiser
A1: unteres Stoppniveau (erste Pumpe)
A2: unteres Stoppniveau (zweite Pumpe)
A3: unteres Stoppniveau (dritte Pumpe)
AF: Leistungsanforderung
E3: Endniveau (dritte Pumpe)
L: Leistungserbringung
P: Pegelstand
Q: Stromquelle
S1: Startniveau (erste Pumpe)
S2: Startniveau (zweite Pumpe)
S3: Startniveau (dritte Pumpe)
V1: Vollleistungsniveau (erste Pumpe)
V2: Vollleistungsniveau (zweite Pumpe)
V3: Vollleistungsniveau (dritte Pumpe)
W: Wasser

Claims

Pumpensteuerungseinrichtung (1), mit – einem Gehäuse (2), – in dem eine Steuerungselektronik (10) angeordnet ist, – einem Stromanschluss (11), – über den die Steuerungselektronik (10) mit Strom versorgbar ist, – wenigstens einem Sensoranschluss (12, 13, 14), – über den Sensorsignale eines Pegelstandsensors (30) an die Steuerungselektronik (10) übermittelbar sind, und – wenigstens zwei Pumpenanschlüssen (15, 16, 17), – wobei über jeden der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) jeweils eine Pumpe (33, 34, 35) betreibbar ist, und – wobei die Steuerungselektronik (10) eine Schalteinrichtung (20) aufweist, mit der an den Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) jeweils eine im Wesentlichen konstante elektrische Spannung anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuerungselektronik (10) einen Stromregler (21) aufweist, – über den die elektrische Spannung an einem der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) regelbar ist, und – die Steuerungselektronik (10) eine Wechseleinrichtung (22) aufweist, – mit der der Stromregler (21) unterschiedlichen der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) zuordenbar ist.
Pumpensteuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Stromregler (21) die elektrische Spannung eines einzigen der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) regelbar ist.
Pumpensteuerungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungselektronik (10) eine speicherprogrammierbare Steuerung aufweist, mit der die Sensorsignale auswertbar, der Stromregler (21) regelbar und einem der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) zuordenbar sowie elektrische Spannung an die anderen Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) anlegbar ist.
Pumpensteuerungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungselektronik (10) derart programmiert ist, dass über die Sensorsignale eine Leistungsanforderung (AF) berechnet wird, basierend auf der die Steuerungselektronik (10) die Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) derart mit elektrischer Spannung versorgt, dass die Leistungserbringung (L) der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) der Leistungsanforderung (AF) entspricht, wobei zunächst an so vielen der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) wie möglich die im Wesentlichen konstante elektrische Spannung angelegt wird und dann der Pumpenanschluss (15, 16, 17), mit dem die Leistungsanforderung (AF) bei einem Anlegen der im Wesentlichen konstanten elektrischen Spannung durch die Leistungserbringung (L) überschritten würde, mit dem Stromregler (21) auf die Leistungsanforderung (AF) geregelt wird.
Pumpensteuerungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungselektronik (10) derart programmiert ist, dass im Normalbetrieb jede Spannungsänderung an den Pumpenanschlüssen (15, 16, 17) mit dem Stromregler (21) bewirkt wird.
Pumpensteuerungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungselektronik (10) derart programmiert ist, dass die Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) im Normalbetrieb mittels der Wechseleinrichtung (22) und dem Stromregler (21) derart mit elektrischer Spannung versorgt sind, dass die Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) nacheinander und jeweils verzögert über eine Startrampe des Stromreglers (21) aktiviert und jeweils verzögert über eine Stopprampe des Stromreglers (21) deaktiviert werden.
Pumpensteuerungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromregler (21) ein Frequenzumrichter ist.
Pumpensteuerungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese als tragbare mobile Einheit ausgestaltet ist.
Pumpeinrichtung (50) mit einer Pumpensteuerungseinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an wenigstens zwei der Pumpenanschlüsse (15, 16, 17) jeweils eine Pumpe (33, 34, 35) angeschlossen ist, und wobei an einem der Sensoranschlüsse (12) ein Pegelstandsensor (30) angeschlossen ist.
Pumpeinrichtung (50) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Pegelstandsensor (30) eine Pegelsonde zur kontinuierlichen Bestimmung eines Pegelstands (P) ist.
Pumpeinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Sensoranschlüsse (13) wenigstens ein Schwimmerschalter (31) zur Detektion eines definierten minimalen Pegelstands (P) angeschlossen ist.
Pumpeinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem der Sensoranschlüsse (13) wenigstens ein Schwimmerschalter (32) zur Detektion eines definierten maximalen Pegelstands (P) angeschlossen ist.
Abwasseraufbereitungsanlage (70) mit einem ersten und einem zweiten Sammelbecken (71, 72), und mit einer Pumpeinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Pumpeinrichtung (50) so installiert ist, dass mit den Pumpen (33, 34, 35) jeweils Wasser (W) vom ersten Sammelbecken (71) zum zweiten Sammelbecken (72) pumpbar ist, wobei der Pegelstandsensor (30) zur Erfassung des Pegelstands (P) im ersten Sammelbecken (71) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb von wenigstens zwei Pumpen (33, 34, 35) umfassend die folgenden Schritte eines Normalbetriebs: • Vorgabe einer Leistungsanforderung (AF); • Einstellen der Leistungserbringung (L) der Pumpen (33, 34, 35) durch – Anlegen einer im Wesentlichen konstanten elektrischen Spannung an so vielen der Pumpen (33, 34, 35), dass die Leistungsanforderung (AF) nicht überschritten wird, – und Regeln einer weiteren der Pumpen (33, 34, 35) derart, dass die Leistungserbringung (L) der Pumpen (33, 34, 35) der Leistungsanforderung (AF) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Regeln der einen Pumpe (33, 34, 35) durch Regeln der angelegten elektrischen Spannung mit einem Stromregler (21) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromregler (21) immer der Pumpe (33, 34, 35) zugeordnet wird, die geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spannungsänderung an den Pumpen (33, 34, 35) mit dem Stromregler (21) bewirkt wird.