DE102017002297B4

DE102017002297B4 - Centrifugal pump unit with volume flow sensor

Info

Publication number: DE102017002297B4
Application number: DE102017002297.6A
Authority: DE
Inventors: Edgar Budzynski
Original assignee: Wilo SE
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2017-03-11
Filing date: 2017-03-11
Publication date: 2022-08-04
Anticipated expiration: 2037-03-12
Also published as: DE102017002297A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Kreiselpumpenaggregat (1) mit einem individuell toleranzbehafteten Pumpengehäuse (2) und einem Volumenstromsensor (3) zur Bereitstellung eines Volumenstromwerts (QSI), der in oder an dem Pumpengehäuse (2) montiert ist, und mit einer Pumpenelektronik (4) zur Regelung des Kreiselpumpenaggregats (1) in Abhängigkeit des Volumenstromwerts (QSI). Dabei ist vorgesehen, dass der Volumenstromsensor (3) einen Datenspeicher (9) mit einer individuellen Sensorkennlinie (SI) aufweist, die an das Pumpengehäuse (2) angepasst ist.The invention relates to an electric motor-driven centrifugal pump unit (1) with a pump housing (2) subject to individual tolerances and a volume flow sensor (3) for providing a volume flow value (QSI), which is mounted in or on the pump housing (2), and with pump electronics (4 ) for controlling the centrifugal pump unit (1) depending on the volume flow value (QSI). It is provided that the volume flow sensor (3) has a data memory (9) with an individual sensor characteristic (SI) that is adapted to the pump housing (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektromotorisch angetriebenes Kreiselpumpenaggregat mit einem Pumpengehäuse und einem Volumenstromsensor zur Bereitstellung eines Volumenstromwerts, der in oder am Pumpengehäuse montiert ist, und mit einer Pumpenelektronik zur Regelung des Kreiselpumpenaggregats in Abhängigkeit des Volumenstromwerts.The present invention relates to an electric motor-driven centrifugal pump unit with a pump housing and a volume flow sensor for providing a volume flow value, which is mounted in or on the pump housing, and with pump electronics for controlling the centrifugal pump unit depending on the volume flow value.

Kreiselpumpenaggregate, wie sie für Heizungsanlagen, Kühlanlagen oder Trinkwasseranlagen zum Einsatz kommen, werden in der Regel druckgeregelt oder volumenstromgeregelt. Bei einer Druckregelung wird die Förderhöhe der Pumpe in Abhängigkeit des Volumenstroms angepasst. Im Falle einer Volumenstromregelung regelt die Pumpe einen vorgegebenen Volumenstromsollwert ein. In beiden Fällen ist es notwendig, den Volumenstrom genau zu ermitteln, um eine gute Regelung zu erhalten.Centrifugal pump units, such as those used for heating systems, cooling systems or drinking water systems, are usually pressure-controlled or volume-flow-controlled. With pressure control, the delivery height of the pump is adjusted depending on the volume flow. In the case of volume flow control, the pump regulates a specified volume flow setpoint. In both cases it is necessary to determine the flow rate precisely in order to obtain good control.

In der Praxis erfolgt dies messtechnisch mittels Sensor oder rechnerisch mit Hilfe eines Beobachters. Beide Varianten haben ihre Vor- und Nachteile. Für eine möglichst genaue Ermittlung des Volumenstroms wird in der Regel eine messtechnische Ermittlung vorgezogen, weil die Berechnung mittels Beobachter die genaue Kenntnis der Parameter eines das Kreiselpumpenaggregat mathematisch beschreibenden Modells erfordert. Diese können in der Praxis jedoch nicht immer genau genug angegeben werden. Zudem kann ein Modell die Natur ohnehin nicht exakt abbilden. Zudem werden Vereinfachungen der physikalischen Zusammenhänge angenommen, um das den Beobachter zu Grunde liegende Modell zu vereinfachen, damit der Beobachter auf einfachen Mikrocontrollern implementiert werden kann. Dies alles führt zu deutlichen Ungenauigkeiten bei der rechnerischen Ermittlung des Volumenstroms.In practice, this is done metrologically using a sensor or mathematically with the help of an observer. Both variants have their advantages and disadvantages. For a determination of the volume flow that is as precise as possible, a metrological determination is generally preferred because the calculation by means of an observer requires precise knowledge of the parameters of a model that describes the centrifugal pump unit mathematically. In practice, however, these cannot always be specified precisely enough. In addition, a model cannot depict nature exactly anyway. In addition, simplifications of the physical relationships are assumed in order to simplify the model on which the observer is based, so that the observer can be implemented on simple microcontrollers. All this leads to significant inaccuracies in the calculation of the volume flow.

Grundsätzlich ist aber auch die messtechnische Ermittlung nicht frei von Ungenauigkeiten. Unterschiedliche Aspekte leisten hier einen Beitrag, wobei sich die jeweiligen Ungenauigkeiten akkumulieren. Zum einen besitzt der Sensor selbst eine Messtoleranz, die meist kleiner als 5% ist, in der Regel als kleiner 3% gefordert wird.In principle, however, the metrological determination is not free from inaccuracies. Different aspects make a contribution here, with the respective inaccuracies accumulating. On the one hand, the sensor itself has a measurement tolerance that is usually less than 5%, which is usually required to be less than 3%.

Bei Volumenstromsensoren, die in den Strömungsweg des Pumpengehäuses gebaut werden, kann zudem die Montage eine Verkippung des Sensors oder ggf. eine Verdrehung bewirken und einen Einfluss auf die Messgenauigkeit haben. Allerdings zeigen Untersuchungen, dass sich die Messungenauigkeit mit 2% pro Grad Verkippung nur geringfügig erhöht.In the case of volume flow sensors that are installed in the flow path of the pump housing, the installation can also cause the sensor to tilt or possibly twist and have an impact on the measuring accuracy. However, investigations show that the measurement inaccuracy increases only slightly at 2% per degree of tilt.

Eine wesentliche Ursache für die Messungenauigkeiten ist dagegen das Pumpengehäuse, das bei Kreiselpumpenaggregaten in der Regel aus Metallguss, beispielsweise Grauguss, besteht. Dies führt dazu, dass die innere Geometrie des Pumpengehäuses erheblich variiert.On the other hand, a major reason for the measurement inaccuracies is the pump housing, which in the case of centrifugal pump units is usually made of cast metal, for example gray cast iron. This causes the internal geometry of the pump housing to vary significantly.

Wird für die Volumenstrombestimmung durch den Sensor die innere Geometrie benötigt, insbesondere der Strömungsquerschnitt, wirken sich die Herstellungstoleranzen bei den Pumpengehäusen besonders aus. Hier kann es zu Abweichungen bis zu +/- 12% kommen. Wesentliche Gründe sind hier ein variierender Durchmesser und/oder Versatz des Kerns der den Pumpenkanal bildenden Gießform. In der Regel wird für die Gießform Formsand verwendet, der durch mehrmalige Verwendung der Gießform sowie der Kerne zunehmend verschleißt, so dass sich auch die Toleranzen des hergestellten Gussstücks mit der Zeit erhöhen. Aus diesem Grunde variiert selbst die innere Geometrie der Pumpengehäuse einer Charge von Pumpengehäusen erheblich, was bei Volumenstromsensoren mit identischer Basiskennlinie zwangsläufig zu erheblich variierenden Messungenauigkeiten führt.If the inner geometry is required for the volume flow determination by the sensor, in particular the flow cross section, the manufacturing tolerances in the pump housings have a particular effect. Deviations of up to +/- 12% can occur here. The main reasons here are a varying diameter and/or offset of the core of the casting mold forming the pump channel. As a rule, molding sand is used for the casting mold, which wears out more and more due to repeated use of the casting mold and the cores, so that the tolerances of the cast piece produced also increase over time. For this reason, even the inner geometry of the pump housing in a batch of pump housings varies considerably, which inevitably leads to significantly varying measurement inaccuracies in the case of volume flow sensors with an identical basic characteristic.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kreiselpumpenaggregat mit einem Volumenstromsensor bereitzustellen, der gegenüber dem Stand der Technik eine erheblich verbesserte Messgenauigkeit besitzt.It is therefore the object of the present invention to provide a centrifugal pump unit with a volume flow sensor which has a significantly improved measuring accuracy compared to the prior art.

Diese Aufgabe wird durch ein Kreiselpumpenaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a centrifugal pump unit with the features of claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein elektromotorisch angetriebenes Kreiselpumpenaggregat mit einem Pumpengehäuse und einem Volumenstromsensor zur Bereitstellung eines Volumenstromwerts, der in oder am Pumpengehäuse montiert ist, und mit einer Pumpenelektronik zur Regelung des Kreiselpumpenaggregats in Abhängigkeit des Volumenstromwerts vorgeschlagen, das einen Datenspeicher mit einer individuellen Sensorkennlinie aufweist, die an das Pumpengehäuse angepasst ist.According to the invention, an electric motor-driven centrifugal pump unit is proposed with a pump housing and a volume flow sensor for providing a volume flow value, which is mounted in or on the pump housing, and with pump electronics for controlling the centrifugal pump unit depending on the volume flow value, which has a data memory with an individual sensor characteristic curve that the pump housing is adapted.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es somit, einen Volumenstromsensor und ein reales Pumpengehäuse messtechnisch miteinander zu „verheiraten“, so dass jeder Volumenstromsensor genau auf dasjenige toleranzbehaftete Pumpengehäuse angepasst ist, mit dem es verbunden ist, und nicht, wie es im Stand der Technik der Fall ist, auf ein toleranzfreies Normpumpengehäuse (Idealgehäuse) angepasst ist, das es praktisch nicht gibt. Durch diese pumpengehäuse-individuelle Anpassung des Sensors werden die herstellungsbedingten Toleranzen des realen Pumpengehäuses kompensiert und es wird ein Höchstmaß an Genauigkeit bei der Messung des Volumenstroms erreicht. Infolgedessen wird auch die Regelung des Pumpenaggregats verbessert.The basic idea of the present invention is therefore to “marry” a volume flow sensor and a real pump housing with one another in terms of measurement technology, so that each volume flow sensor is precisely adapted to the pump housing that is subject to tolerances and to which it is connected, and not as is the case in the prior art case is adapted to a tolerance-free standard pump housing (ideal housing), which practically does not exist. Due to this pump housing-specific adjustment of the sensor, the production-related tolerances of the real pump housing compensated and the highest degree of accuracy is achieved when measuring the volume flow. As a result, the control of the pump unit is also improved.

Die Sensorkennlinie beschreibt allgemein den Zusammenhang zwischen einer Messgröße des Sensors und dem Volumenstrom. Die individuelle Sensorkennlinie beschreibt dabei speziell den Zusammenhang zwischen der Messgröße und dem Volumenstrom in dem konkreten Pumpengehäuse, und ist damit auf dieses Pumpengehäuse individualisiert. Sie bildet somit die speziellen individuellen Strömungsverhältnisse, die Strömungsgeometrie der Nassflächen einschließlich deren Oberflächenbeschaffenheit des realen Pumpengehäuses ab, in oder an dem der Sensor montiert ist.The sensor characteristic generally describes the relationship between a measured variable of the sensor and the volume flow. The individual sensor characteristic curve specifically describes the connection between the measured variable and the volume flow in the specific pump housing and is therefore individualized for this pump housing. It thus depicts the special individual flow conditions, the flow geometry of the wet surfaces including their surface properties of the real pump housing in or on which the sensor is mounted.

Der Volumenstromsensor kann beispielsweise ein Ultraschallsensor zur Messung des Volumenstroms über eine Laufzeitdifferenzmessung sein. Ein derartiger Sensor ist beispielsweise in der DE 102012013774 A1 oder DE 102014006743 A1 beschrieben. Die Sensorkennlinie eines solchen Volumenstromsensors ordnet einer gemessenen Laufzeitdifferenz Δt, die aus Sensorsicht die eigentliche Messgröße darstellt und ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit v ist, einen bestimmten Volumenstrom Q zu. Hierzu benötigt er normalerweise den Strömungsdurchmesser des Strömungskanals, innerhalb dem er misst, da Q = v · A ist. Bei der Zuordnung können bereits bestimmte Kompensationsfaktoren berücksichtigt werden. Die Sensorkennlinie kann als mathematische Gleichung oder als Look-Up Tabelle realisiert sein.The volume flow sensor can be, for example, an ultrasonic sensor for measuring the volume flow using a transit time difference measurement. Such a sensor is for example in DE 102012013774 A1 or DE 102014006743 A1 described. The sensor characteristic curve of such a volume flow sensor assigns a specific volume flow Q to a measured transit time difference Δt, which represents the actual measured variable from the sensor's point of view and is a measure of the flow velocity v. To do this, he normally needs the flow diameter of the flow channel within which he is measuring, since Q = v · A. Certain compensation factors can already be taken into account in the assignment. The sensor characteristic can be implemented as a mathematical equation or as a look-up table.

Vorzugsweise weist der Volumenstromsensor den Datenspeicher auf. Es ist aber auch möglich, dass die individuelle Sensorkennlinie zusätzlich oder nur in einem Datenspeicher der Pumpenelektronik gespeichert ist.The volume flow sensor preferably has the data memory. However, it is also possible for the individual sensor characteristic to be stored additionally or only in a data memory of the pump electronics.

Gemäß einer Ausführungsvariante kann die individuelle Sensorkennlinie aus einer Basiskennlinie und zumindest einem Korrekturwert gebildet sein, der ebenfalls im Speicher abgelegt ist und die Basiskennlinie an das Pumpengehäuse anpasst. Als Basiskennlinie ist in diesem Zusammenhang eine solche Sensorkennlinie zu verstehen, mit welcher der Volumenstromsensor vor der Montage im Pumpengehäuse beschickt wurde. Diese Basiskennlinie ist bereits pumpenspezifisch. Sie ist nämlich an ein Normpumpengehäuse mit bekanntem Strömungsquerschnitt oder an ein für die gesamte Pumpenserie einmalig vermessenes Referenzgehäuse angepasst. Somit ist die Basiskennlinie identisch für alle Volumenstromsensoren für Pumpen derselben Baureihe bzw. mit derselben Pumpengehäusegröße. Die Basiskennlinie spiegelt also die theoretischen, idealisierten Strömungsverhältnisse im Normpumpengehäuse oder in Referenz genommene Strömungsverhältnisse des Referenzgehäuses wieder.According to one embodiment variant, the individual sensor characteristic can be formed from a basic characteristic and at least one correction value, which is also stored in the memory and adapts the basic characteristic to the pump housing. In this context, the basic characteristic is to be understood as such a sensor characteristic with which the volume flow sensor was loaded before installation in the pump housing. This basic characteristic is already pump-specific. It is adapted to a standard pump housing with a known flow cross-section or to a reference housing measured once for the entire pump series. The basic characteristic is therefore identical for all volume flow sensors for pumps of the same series or with the same pump housing size. The basic characteristic curve thus reflects the theoretical, idealized flow conditions in the standard pump housing or the flow conditions of the reference housing taken as a reference.

Weichen die Strömungsverhältnisse vom Nominalfall oder Referenzfall ab, wie dies aufgrund der Paarung eines Volumenstromsensors mit einem bestimmten, individuell toleranzbehafteten Pumpengehäuse in der Realität der Fall ist, liefert die Basiskennlinie einen mehr oder weniger ungenauen Volumenstromwert. Durch den zumindest einen Korrekturwert wird die Basiskennlinie an das individuelle, reale Pumpengehäuse angepasst. Die Sensorkennlinie wird somit durch die angepasste Basiskennlinie gebildet und liefert dann einen Volumenstrom, der bezüglich des konkreten Pumpengehäuses korrekt ist, zumindest deutlich genauer ist, als vorher.If the flow conditions deviate from the nominal case or reference case, as is the case in reality due to the pairing of a volume flow sensor with a specific pump housing that is subject to individual tolerances, the basic characteristic curve supplies a more or less inaccurate volume flow value. The basic characteristic curve is adapted to the individual, real pump housing by the at least one correction value. The sensor characteristic is thus formed by the adjusted basic characteristic and then delivers a volume flow that is correct with regard to the specific pump housing, at least is significantly more accurate than before.

Der Korrekturwert kann beispielsweise eine Konstante sein. Er kann die Basiskennlinie bezüglich ihrer Lage anheben oder absenken wie bei einem Offset, oder deren Steigung ändern. Gegebenenfalls können auch zwei oder mehr Korrekturwerte verwendet werden, um die Basiskennlinie anzupassen.The correction value can be a constant, for example. It can raise or lower the basic characteristic with regard to its position, as with an offset, or change its slope. If necessary, two or more correction values can also be used to adapt the basic characteristic.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante kann die individuelle Sensorkennlinie eine direkt an das reale Pumpengehäuse angepasste Sensorkennlinie sein. Dies bedeutet, dass sie nicht aus einer Basiskennlinie und einem Korrekturwert gebildet ist. Der durch sie beschriebene Zusammenhang zwischen der Messgröße und dem Volumenstrom berücksichtigt vielmehr direkt die Strömungsgeometrie und Strömungsverhältnisse des individuellen Pumpengehäuses, mit dem der Sensor verbunden ist.According to another embodiment variant, the individual sensor characteristic can be a sensor characteristic that is directly adapted to the real pump housing. This means that it is not made up of a basic characteristic and a correction value. Rather, the relationship between the measured variable and the volume flow they describe directly takes into account the flow geometry and flow conditions of the individual pump housing to which the sensor is connected.

Um die individuelle Sensorkennlinie zu erhalten, kann das Pumpenaggregat oder wenigstens eine aus dem Volumenstromsensor und dem Pumpengehäuse gebildete Baueinheit auf einem Messstand mit einem beliebigen Referenzvolumenstrom durchströmt werden, der mit einem hochpräzisen Volumenstrommessgerät, beispielsweise einem induktiven Durchflussmesser (IDM) gemessen wird. Alternativ kann auch ein bestimmter Referenzvolumenstrom am Messstand mittels des IDM eingestellt werden. Der Referenzvolumenstrom wird dann dem vom Sensor gemessenen Wert der Messgröße, im Falle eines Ultraschallsensors also beispielsweise der gemessenen Laufzeitdifferenz, zugeordnet und bildet mit diesem ein Wertepaar. Die individuelle Sensorkennlinie ist im Falle eines Ultraschallsensors bereits mit diesem einen Wertepaar festgelegt, da sie durch den Nullpunkt geht und linear ist. Es können aber auch weitere Wertepaare aufgenommen werden, um Sensorkennlinien von Volumenstromsensoren zu bestimmen, die keinen linearen Zusammenhang zwischen der Messgröße und dem Volumenstrom haben.In order to obtain the individual sensor characteristic, the pump unit or at least one assembly formed from the volume flow sensor and the pump housing can be flown through on a measuring stand with any reference volume flow, which is measured with a high-precision volume flow meter, for example an inductive flow meter (IDM). Alternatively, a specific reference volume flow can also be set at the measuring stand using the IDM. The reference volume flow is then assigned to the value of the measured variable measured by the sensor, in the case of an ultrasonic sensor, for example, to the measured transit time difference, and forms a pair of values with this. In the case of an ultrasonic sensor, the individual sensor characteristic is already defined with this one pair of values, since it goes through the zero point and is linear. However, other pairs of values can also be recorded in order to determine sensor characteristics of volume flow sensors that have no linear relationship between the measured variable and the volume flow.

Die individuelle Sensorkennlinie wird dann in dem Speicher des Volumenstromsensors hinterlegt, beispielsweise in Form einer die Kennlinie beschreibenden mathematischen Gleichung, oder in Form eine Tabelle. Durch die Speicherung kann eine gegebenenfalls zuvor bereits hinterlegte Basiskennlinie ersetzt werden. Es ist aber auch denkbar, dass der Volumenstromsensor bei der Verheiratung mit dem Pumpengehäuse noch gar keine Kennlinie besitzt, messtechnisch also quasi jungfräulich ist. Somit ist die individuelle Kennlinie die erste Kennlinie, die in dem Volumenstromsensor gespeichert wird.The individual sensor characteristic is then stored in the memory of the volume flow sensor, for example in the form of a mathematical equation describing the characteristic, or in the form of a table. A basic characteristic curve that may have already been stored beforehand can be replaced by the storage. However, it is also conceivable that the volume flow sensor does not yet have a characteristic curve at all when it is married to the pump housing, i.e. it is practically virgin in terms of measurement. The individual characteristic is thus the first characteristic that is stored in the volume flow sensor.

Auch der Korrekturwert kann auf die vorbeschriebe Art und Weise ermittelt werden. Da der Sensor bereits die Basiskennlinie hat, kann er einen Volumenstromwert liefern, der mit dem Referenzvolumenstrom verglichen werden kann. Im einfachsten Fall kann der Korrekturwert aus dem Verhältnis von Referenzvolumenstrom und dem Volumenstrommesswert bestimmt werden. Durch Multiplikation des Korrekturwerts mit einer Basissteigung der Basiskennlinie wird die Basiskennlinie an das Pumpengehäuse angepasst.The correction value can also be determined in the manner described above. Because the sensor already has the basic characteristic, it can provide a flow rate value that can be compared to the reference flow rate. In the simplest case, the correction value can be determined from the ratio of the reference volume flow and the volume flow measurement value. The basic characteristic is adapted to the pump housing by multiplying the correction value by a basic slope of the basic characteristic.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die individuelle Sensorkennlinie oder zumindest der Korrekturwert zusätzlich in einem Datenspeicher der Pumpenelektronik hinterlegt. Die Sensorkennlinie oder zumindest der Korrekturwert sind somit redundant im Volumenstromsensor und in der Pumpenelektronik gespeichert. Dies hat den Vorteil, dass im Falle eines Austauschs des Volumenstromsensors die Möglichkeit besteht, den neuen Sensor mit der Individualisierung des vorherigen Sensors auf das Pumpengehäuse zu beschicken, so dass auch der neue Volumenstromsensor an das Pumpengehäuse angepasst ist. Vorzugsweise kann der Volumenstromsensor eine Kommunikationsschnittstelle aufweisen und dazu eingerichtet sein, die individuelle Sensorkennlinie oder zumindest den Korrekturwert über die Kommunikationsschnittstelle zu dem Datenspeicher der Pumpenelektronik zu kopieren. Es findet somit eine Datenspiegelung statt.According to a preferred embodiment variant, the individual sensor characteristic or at least the correction value is additionally stored in a data memory of the pump electronics. The sensor characteristic or at least the correction value are thus stored redundantly in the volume flow sensor and in the pump electronics. This has the advantage that if the volume flow sensor is replaced, it is possible to load the new sensor onto the pump housing with the customization of the previous sensor, so that the new volume flow sensor is also adapted to the pump housing. The volume flow sensor can preferably have a communication interface and be set up to copy the individual sensor characteristic or at least the correction value via the communication interface to the data memory of the pump electronics. A data mirroring takes place.

Gemäß einer Weiterbildung kann die Pumpenelektronik eingerichtet sein, die individualisierte Sensorkennlinie oder zumindest den Korrekturwert zu einem anderen Volumenstromsensor zu übertragen. Hiermit kann die Rückübertragung der Sensorkennlinie oder zumindest des Korrekturwerts in den Datenspeicher eines neuen Volumenstromsensors realisiert werden, der den ursprünglichen Volumenstromsensor ersetzt.According to one development, the pump electronics can be set up to transmit the individualized sensor characteristic or at least the correction value to another volume flow sensor. In this way, the sensor characteristic curve or at least the correction value can be transferred back to the data memory of a new volume flow sensor that replaces the original volume flow sensor.

Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Datenspeicher des Volumenstromsensors ein entfernbar in den Volumenstromsensor eingesteckter Datenträger ist. Dies ermöglicht es, eine direkte Übergabe der Sensorkennlinie oder zumindest des Korrekturwerts von einem Volumenstromsensor zum anderen Volumenstromsensor über den Datenträger vorzunehmen, so dass die Pumpenelektronik nicht involviert sein muss. Als Datenträger kann hier beispielsweise eine SD-Karte (Secure Digital) oder eine MicroSD-Karte verwendet werden.It is of particular advantage if the data memory of the volume flow sensor is a data medium that can be removably inserted into the volume flow sensor. This makes it possible to directly transfer the sensor characteristic or at least the correction value from one volume flow sensor to the other volume flow sensor via the data carrier, so that the pump electronics need not be involved. For example, an SD card (Secure Digital) or a MicroSD card can be used as a data carrier.

Eine andere Möglichkeit, die pumpengehäusespezifische Sensorkennlinie und/ oder den Korrekturwert des Volumenstromsensors auf einen neuen Volumenstromsensor zu übertragen, kann dadurch erfolgen, dass der Datenspeicher des Volumenstromsensors über eine Kommunikationsschnittstelle auslesbar ist. Dies ermöglicht es, die Sensorkennlinie und/ oder den Korrekturwert auf einen externen Zwischenspeicher zu kopieren und von dort dann in den neuen Volumenstromsensor zu übertragen.Another way of transferring the pump housing-specific sensor characteristic and/or the correction value of the volume flow sensor to a new volume flow sensor is that the data memory of the volume flow sensor can be read out via a communication interface. This makes it possible to copy the sensor characteristic and/or the correction value to an external buffer and then transfer it from there to the new volume flow sensor.

Das Pumpengehäuse kann aus Metall, insbesondere aus Grauguss oder Messing gegossen sein. Da hierbei erhebliche Toleranzen bei den Pumpengehäusen vorliegen, ist der Vorteil der Erfindung bei einem Pumpenaggregat mit gegossenem Pumpengehäuse besonders ausgeprägt.The pump housing can be cast from metal, in particular from gray cast iron or brass. Since there are considerable tolerances in the pump housings, the advantage of the invention is particularly pronounced in a pump unit with a cast pump housing.

Erfindungsgemäß wird auch eine Anordnung aus einem Kreiselpumpenaggregat der vorbeschriebenen Art und einem externen Speicher vorgeschlagen, wobei das Kreiselpumpenaggregat und der externe Speicher über ein Netzwerk miteinander kommunikationstechnisch in Verbindung stehen und die individuelle Sensorkennlinie oder zumindest der Korrekturwert in dem Speicher hinterlegt ist. Es findet somit auch hier eine Datenspiegelung statt, jedoch ist in diesem Fall die Speicherung der individuellen Sensorkennlinie oder des Korrekturwerts außerhalb des Pumpenaggregats, beispielsweise in der Cloud realisiert. Der Speicher kann aber auch innerhalb einer Gebäudeleittechnik angesiedelt sein oder auf einem Server des Herstellers des Pumpenaggregats, so dass im Falle eines Austauschs des Volumenstromsensors bei fehlender Spiegelung der Sensordaten in der Pumpenelektronik die individuelle Sensorkennlinie oder zumindest der Korrekturwert wiederbeschafft werden können. Hierzu ist die Sensorkennlinie oder zumindest der Korrekturwert gemeinsam mit einer das Pumpenaggregat oder zumindest das Pumpengehäuse eindeutig identifizierenden Kennung in dem externen Speicher hinterlegt.According to the invention, an arrangement of a centrifugal pump unit of the type described above and an external memory is also proposed, with the centrifugal pump unit and the external memory being connected to one another for communication purposes via a network and the individual sensor characteristic or at least the correction value being stored in the memory. Data mirroring also takes place here, but in this case the individual sensor characteristic curve or the correction value is stored outside of the pump unit, for example in the cloud. However, the memory can also be located within a building management system or on a server of the manufacturer of the pump unit, so that if the volume flow sensor is replaced and the sensor data are not reflected in the pump electronics, the individual sensor characteristic or at least the correction value can be retrieved. For this purpose, the sensor characteristic or at least the correction value is stored in the external memory together with an identifier that uniquely identifies the pump unit or at least the pump housing.

Erfindungsgemäß wird auch ein Satz aus einer Vielzahl erfindungsgemäßer Kreiselpumpenaggregate gleicher Baugröße vorgeschlagen, bei dem jeder Volumenstromsensor mit seiner individuellen Sensorkennlinie konkret auf das jeweilige Pumpengehäuse angepasst ist, in oder an dem es montiert ist. Innerhalb des Satzes von Pumpenaggregaten gleicher Baugröße besitzen die Volumenstromsensoren somit unterschiedliche Sensorkennlinien, die aufgrund ihrer individuellen Anpassung verschieden sind. Die Messgenauigkeit jedes Volumenstromsensors ist somit optimal.According to the invention, a set of a large number of centrifugal pump units according to the invention of the same size is proposed, in which each volume flow sensor is specifically adapted with its individual sensor characteristic to the respective pump housing in or on which it is mounted. Within the theorem of Pumpenag units of the same size, the volume flow sensors therefore have different sensor characteristics, which are different due to their individual adjustment. The measurement accuracy of each volume flow sensor is therefore optimal.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:

1: ein Pumpengehäuse mit einem Ultraschall-Volumenstromsensor
2: eine Prinzipdarstellung eines Pumpenaggregats mit Volumenstromsensor mit Datenübertragung vom Sensor zur Pumpenelektronik
3: eine Prinzipdarstellung eines Pumpenaggregats mit Volumenstromsensor mit Datenübertragung von der Pumpenelektronik zum vom Sensor
4: die Anpassung der Sensorkennlinie

Further features and advantages of the invention are explained below using an exemplary embodiment and the accompanying figures. Show it:

1 : a pump housing with an ultrasonic volume flow sensor
2 : a schematic representation of a pump unit with volume flow sensor with data transmission from the sensor to the pump electronics
3 : A basic representation of a pump unit with volume flow sensor with data transmission from the pump electronics to the sensor
4 : the adaptation of the sensor characteristic

1 veranschaulicht ein aus Grauguss hergestelltes Pumpengehäuse 2 eines Kreiselpumpenaggregats 1 mit einem Volumenstromstromsensor 3 der Art eines Ultraschallsensors zur Bereitstellung eines Volumenstromwerts Qs aufgrund einer Laufzeitdifferenzmessung Δt. Das Pumpengehäuse ist ein reales Pumpengehäuse und somit individuell toleranzbehaftet. Der Volumenstromsensor 3 ragt von außen in den Saugkanal 8 des Saugstutzens 6 hinein und ist an einem Montagestutzen 7 fest mit dem Gehäuse 2 verbunden, insbesondere an dieses angeschraubt. Er misst den Volumenstrom Q_S somit innerhalb des Strömungskanals 8. Dies erfolgt aufgrund einer Sensorkennlinie S_I, die einen Zusammenhang zwischen der vom Volumenstromsensor 4 gemessenen Laufzeitdifferenz Δt und dem fließenden Volumenstrom Qs beschreibt, siehe 4. 1 1 shows a pump housing 2 of a centrifugal pump assembly 1 made of gray cast iron with a volume flow sensor 3 of the type of an ultrasonic sensor for providing a volume flow value Qs based on a transit time difference measurement Δt. The pump housing is a real pump housing and is therefore subject to individual tolerances. The volume flow sensor 3 protrudes from the outside into the suction channel 8 of the suction connection 6 and is firmly connected to the housing 2 at a mounting connection 7, in particular screwed onto it. It thus measures the volume flow Q _S within the flow channel 8. This is based on a sensor characteristic S _I which describes a relationship between the transit time difference Δt measured by the volume flow sensor 4 and the flowing volume flow Qs, see 4 .

2 zeigt eine schematische Darstellung des Kreiselpumpenaggregats 1, das das Pumpengehäuse 2, den Volumenstromsensor 4, einen an das Pumpengehäuse 2 angeflanschten Elektromotor 5 zum Antreiben eines Laufrads innerhalb des Pumpengehäuses 2 sowie eine Pumpenelektronik 4 zur Regelung des Pumpenaggregats 1 in Abhängigkeit des Volumenstromwerts umfasst. Der Volumenstromsensor 3 besitzt einen Datenspeicher 9 mit einer individuellen Sensorkennlinie S_I, die an das Pumpengehäuse 2 angepasst ist. Hierdurch wird erreicht, dass die toleranzbedingte Abweichung der Strömungsgeometrie des Saugkanals 8 von einem Normpumpengehäuse oder Referenzpumpengehäuse kompensiert wird. Der Volumenstromsensor 3 besitzt damit eine hohe Messgenauigkeit in dem Pumpengehäuse 2, in/ an dem er montiert ist. 2 shows a schematic representation of the centrifugal pump assembly 1, which comprises the pump housing 2, the volume flow sensor 4, an electric motor 5 flanged to the pump housing 2 for driving an impeller inside the pump housing 2, and pump electronics 4 for controlling the pump assembly 1 depending on the volume flow value. The volume flow sensor 3 has a data memory 9 with an individual sensor characteristic S _I that is adapted to the pump housing 2 . As a result, the tolerance-related deviation of the flow geometry of the suction channel 8 from a standard pump housing or reference pump housing is compensated. The volume flow sensor 3 thus has a high measurement accuracy in the pump housing 2 in/on which it is mounted.

Die individuelle Sensorkennlinie S_I besteht hier aus einer Basiskennlinie S_B und einem Korrekturwert K, die gemeinsam im Datenspeicher 9 abgelegt ist, wobei der Korrekturwert K die Steigung der Basiskennlinie S_B an das Pumpengehäuse 2 anpasst. Die Basiskennlinie S_B beschreibt den Zusammenhang zwischen der vom Volumenstromsensor 3 gemessenen Laufzeitdifferenz Δt und dem fließenden Volumenstrom in einem Normpumpengehäuse oder Referenzpumpengehäuse, von dem das hier vorhandene, reale Pumpengehäuse 2 herstellungstoleranzbedingt abweicht, insbesondere hinsichtlich des Durchmessers und der Lage des Saugkanals 8 bezogen auf den Montagestutzen 7 des Volumenstromsensors 3.The individual sensor characteristic S _I here consists of a basic characteristic S _B and a correction value K, which is stored together in the data memory 9 , the correction value K adapting the slope of the basic characteristic S _B to the pump housing 2 . The basic characteristic S _B describes the relationship between the travel time difference Δt measured by the volume flow sensor 3 and the flowing volume flow in a standard pump housing or reference pump housing, from which the real pump housing 2 present here deviates due to manufacturing tolerances, in particular with regard to the diameter and the position of the suction channel 8 in relation to the Mounting socket 7 of the volume flow sensor 3.

Die individuelle Sensorkennlinie S_I oder zumindest der Korrekturwert K ist zusätzlich zum Datenspeicher 9 in einem Datenspeicher 10 der Pumpenelektronik hinterlegt, so dass sie im Austauschfall des Volumenstromsensors auf einen neuen Volumenstromsensor 3' übertragen werden können. Diesen Fall zeigt 3.The individual sensor characteristic S _I or at least the correction value K is stored in addition to the data memory 9 in a data memory 10 of the pump electronics, so that it can be transferred to a new volume flow sensor 3 ′ if the volume flow sensor is replaced. This case shows 3 .

Der Volumenstromsensor 3 sowie der neue Volumenstromsensor 3' weist eine Kommunikationsschnittstelle 11 auf, über die die individuelle Sensorkennlinie S_I oder zumindest der Korrekturwert K via Kommunikationsverbindung 14 zu der Pumpenelektronik 4 übertragen werden kann, welche ihn/ sie über eine korrespondierende Kommunikationsschnittstelle 13 annimmt und in den Datenspeicher 10 der Pumpenelektronik 4 kopiert. Die Kommunikationsschnittstellen 11, 13 können als drahtgebundene Schnittstellen, insbesondere als Busschnittstellen, oder als Funkschnittstellen ausgeführt sein. Wird der Volumenstromsensor 3 ausgetauscht, ist vorgesehen, dass die Pumpenelektronik 3 die individuelle Sensorkennlinie S_I oder zumindest den Korrekturwert K zu dem neuen Volumenstromsensor 3' überträgt (3), so dass dieser in gleicher Weise wie der vorherige Sensor 3 an das Pumpengehäuse 2 angepasst ist. Auch dies kann über die Kommunikationsschnittstellen 11, 13 und via Kommunikationsverbindung 14 erfolgen.The volume flow sensor 3 and the new volume flow sensor 3' have a communication interface 11 via which the individual sensor characteristic S _I or at least the correction value K can be transmitted via communication connection 14 to the pump electronics 4, which accepts it via a corresponding communication interface 13 and converts it into the data memory 10 of the pump electronics 4 is copied. The communication interfaces 11, 13 can be designed as wired interfaces, in particular as bus interfaces, or as radio interfaces. If the volume flow sensor 3 is exchanged, it is provided that the pump electronics 3 transmits the individual sensor characteristic curve S _I or at least the correction value K to the new volume flow sensor 3' ( 3 ), so that it is adapted to the pump housing 2 in the same way as the previous sensor 3. This can also be done via the communication interfaces 11, 13 and via the communication link 14.

Mit dieser erfindungsgemäßen doppelten Sensordatenspeicherung ist sichergestellt, dass das in der individuellen Sensorkennlinie S_I bzw. dem Kennwert K über das Pumpengehäuse 2 enthaltene Wissen im Falle eines Sensortauschs nicht verlorengeht, vielmehr in einem neuen Volumenstromsensor 3' wiederverwendet bzw. weiterverwendet werden kann.With this double sensor data storage according to the invention, it is ensured that the knowledge contained in the individual sensor characteristic curve S _I or the characteristic value K about the pump housing 2 is not lost in the event of a sensor replacement, but rather can be reused or further used in a new volume flow sensor 3 ′.

4 veranschaulicht die Anpassung einer Basiskennlinie S_B, die einer gemessenen Laufzeitdifferenz Δt_S einen Volumenstromwert Q_SB zuordnet, an das Pumpengehäuse 2. Die Sensorkennlinie S_B kann hier mathematisch beschrieben werden durch Q_S = m·Δt, wobei m die Steigung der Kennlinie (Basissteigung) beschreibt. Um die individuelle Sensorkennlinie S_I zu erhalten, wird die Basissteigung m durch einen Korrekturwert K angepasst, so dass die individuelle Sensorkennlinie S_I mathematisch durch Qs = m·K·Δt beschrieben ist. 4 illustrates the adaptation of a basic characteristic S _B , which assigns a volume flow value Q _SB to a measured running time difference Δt _S , to the pump housing 2. The sensor characteristic S _B can be described mathematically here by Q _S =m·Δt, where m describes the gradient of the characteristic curve (base gradient). In order to obtain the individual sensor characteristic S _I , the base slope m is adjusted by a correction value K, so that the individual sensor characteristic S _I is described mathematically by Qs=m*K*Δt.

Hierzu kann eine aus dem Volumenstromsensor 3 und dem Pumpengehäuse 2 gebildete Baueinheit auf einem Messstand mit einem beliebigen Referenzvolumenstrom Q_Ref durchströmt werden, der mit einem hochpräzisen induktiven Durchflussmesser (IDM) gemessen wird. Alternativ kann auch ein bestimmter Referenzvolumenstrom Q_Ref am Messstand mittels des IDM eingestellt werden. 4 veranschaulicht den Fall, dass die aus dem Volumenstromsensor 3 und dem Pumpengehäuse 2 gebildete Baueinheit vom Referenzvolumenstrom Q_Ref durchströmt wird und der Volumenstromsensor 3 aufgrund der Basiskennlinie S_B den falschen Wert Q_SB liefert. Demgegenüber misst der IDM den Referenzvolumenstrom Q_REF, der aber oberhalb des Sensorwerts Q_SB liegt. Die Basiskennlinie S_B ist somit bezüglich der realen Strömungsverhältnisse im Saugkanal 8 zu flach.For this purpose, any reference volume flow Q _Ref measured with a high-precision inductive flow meter (IDM) can flow through a structural unit formed from the volume flow sensor 3 and the pump housing 2 on a measuring stand. Alternatively, a specific reference volume flow Q _Ref can also be set on the measuring stand using the IDM. 4 illustrates the case in which the unit formed from the volume flow sensor 3 and the pump housing 2 is flown through by the reference volume flow Q _Ref and the volume flow sensor 3 delivers the wrong value Q _SB due to the basic characteristic S _B . In contrast, the IDM measures the reference volume flow Q _REF , which is above the sensor value Q _SB . The basic characteristic curve S _B is therefore too flat with regard to the real flow conditions in the suction channel 8 .

Es wird nun ein Korrekturwert K aus dem Verhältnis des Referenzvolumenstrom Q_Ref und des Sensorwerts Q_SB gebildet: K = Q_Ref/ Q_SB. Ist der Referenzvolumenstrom Q_REF beispielsweise 10% höher als der vom Volumenstromsensor 3 gemäß Basiskennlinie ermittelte Wert, so ergibt sich ein Korrekturwert von K = 1,1. Der berechnete Korrekturwert (Korrekturfaktor) K wird in den Sensordatenspeicher geschrieben und permanent gespeichert.A correction value K is now formed from the ratio of the reference volume flow Q _Ref and the sensor value Q _SB : K=Q _Ref / Q _SB . If the reference volume flow Q _REF is, for example, 10% higher than the value determined by the volume flow sensor 3 according to the basic characteristic curve, then a correction value of K=1.1 results. The calculated correction value (correction factor) K is written to the sensor data memory and permanently stored.

Wird nun die Basissteigung m mit dem Korrekturwert K multipliziert, so wird die Steigung der Kennlinie entsprechend erhöht. Es ergibt sich somit die individuelle Sensorkennlinie S_I mit Qs = m·K·Δt, die bei dem zuvor gemessenen Δt_S nun ein dem Referenzvolumenstrom Q_Ref entsprechenden Sensorwert Q_SI liefert.If the base slope m is now multiplied by the correction value K, the slope of the characteristic curve is increased accordingly. This results in the individual sensor characteristic curve S _I with Qs=m*K*Δt, which now supplies a sensor value Q _SI corresponding to the reference volume flow Q _Ref for the previously measured Δt _S .

Der Volumenstromsensor 3 kann aufgrund des gespeicherten Korrekturwerts K nun den korrekten Volumenstromwert gemäß Q_S = m·K·Δt berechnen. Es sei jedoch angemerkt, dass die individuelle Sensorkennlinie nicht unbedingt in Gestalt einer mathematischen Gleichung in dem Datenspeicher 9 hinterlegt sein muss. Sie kann auch als Look-Up Tabelle realisiert sein, in der direkt unter Berücksichtigung des Korrekturwerts K einer Vielzahl Laufzeitdifferenzen Δt_S jeweils ein entsprechender Volumenstromwert Q_SI zugeordnet ist. Der Sensor 3 muss dann lediglich aufgrund dieser Zuordnung den Volumenstromwert Q_SI anhand der gemessenen Laufzeitdifferenz ermitteln.Based on the stored correction value K, the volume flow sensor 3 can now calculate the correct volume flow value according to Q _S =m*K*Δt. However, it should be noted that the individual sensor characteristic curve does not necessarily have to be stored in the data memory 9 in the form of a mathematical equation. It can also be implemented as a look-up table in which a corresponding volume flow value Q _SI is assigned to a large number of propagation time differences Δt _S directly, taking into account the correction value K. The sensor 3 then only has to determine the volume flow value Q _SI on the basis of the measured transit time difference on the basis of this assignment.

Um also den Sensor 3 auf die Pumpengehäuse 2 zu kalibrieren, wird nach Pumpeneinbau in dem Messstand ein (vor)bestimmter Durchfluss Q_REF in der Messstrecke erzeugt. Dann werden die Sensorwerte Q_SB mit dem Referenzvolumenstrom Q_REF des Durchflussmessgeräts verglichen und ein Korrekturwert K berechnet: K = Q_Ref/ Q_SB.So in order to calibrate the sensor 3 to the pump housing 2, a (pre)determined flow rate Q _REF is generated in the measuring section after the pump has been installed in the measuring stand. Then the sensor values Q _SB are compared with the reference volume flow Q _REF of the flow meter and a correction value K is calculated: K = Q _Ref / Q _SB .

Der Korrekturwert K korrigiert eine fehlerhafte Basissteigung m. Der Korrekturwert K kann durch eine oder mehrere wiederholende Messungen an einem Messstand ermittelt werden. Der Kennwert K bezieht sich auf die Einheit des Volumenstroms, z.B. m³/h, und hat somit eine physikalische Bedeutung, so dass er klar verständlich ist. Der Kennwert K zeigt an, in wie weit die Steigung der linearisierten Sensorkennlinie S_B von der wahren Steigung abweicht. Dafür wird das K als Verhältnis von Referenzvolumenstrom Q_REF und Sensorvolumenstromwert Q_SB gebildet. Die wahre Steigung (m·K) ergibt sich dann durch Multiplikation des gemessenen Volumenstromrohwerts Q_SB des Sensors 3 mit dem Korrekturfaktor K.The correction value K corrects an incorrect base slope m. The correction value K can be determined by one or more repeated measurements on a measuring stand. The parameter K refers to the unit of volume flow, eg m ³ /h, and thus has a physical meaning that makes it easy to understand. The characteristic value K shows the extent to which the slope of the linearized sensor characteristic S _B deviates from the true slope. For this, the K is formed as a ratio of the reference volume flow Q _REF and the sensor volume flow value Q _SB . The true slope (m K) is then obtained by multiplying the measured raw volume flow value Q _SB of sensor 3 by the correction factor K.

Claims

Electric motor-driven centrifugal pump assembly (1) with a pump housing (2) subject to individual tolerances and a volume flow sensor (3) for providing a volume flow value (Q _SI ), which is mounted in or on the pump housing (2), and with pump electronics (4) for control of the centrifugal pump assembly (1) as a function of the volume flow value (Q _SI ), characterized in that it has a data memory (9, 10) with an individual sensor characteristic (S _I ) which is adapted to the pump housing (2).

centrifugal pump unit claim 1 , characterized in that the volume flow sensor (3) has the data memory (9).

centrifugal pump unit claim 1 or 2 , characterized in that the volume flow sensor (3) is an ultrasonic sensor for measuring the volume flow (Q) via a transit time difference measurement.

Centrifugal pump unit according to one of the preceding claims, characterized in that the individual sensor characteristic (Q _SI ) is formed from a basic characteristic (S _B ) and at least one correction value (K), which is also stored in the data memory (9) and the basic characteristic (S _B ) is adjusted to the pump housing (2) by the correction value (K).

centrifugal pump unit claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the individual Dual sensor characteristic (Q _SI ) is a sensor characteristic that is directly adapted to the pump housing (2).

Centrifugal pump unit according to one of the preceding claims, characterized in that the individual sensor characteristic (Qsi) or at least the correction value (K) is additionally stored in a data memory (10) of the pump electronics (4).

centrifugal pump unit claim 6 , characterized in that the volume flow sensor (3) has a communication interface (11) and is set up to transmit the individual sensor characteristic (Q _SI ) or at least the correction value (K) via the communication interface (11) to the data memory (10) of the pump electronics (4) to copy.

centrifugal pump unit claim 7 , characterized in that the pump electronics (4) is set up to transmit the individual sensor characteristic (Q _SI ) or at least the correction value (K) to another volume flow sensor (3').

Centrifugal pump unit at least after claim 2 characterized in that the data memory (9) of the volume flow sensor (3) is a data medium that is removably inserted into the volume flow sensor (3), in particular an SD card.

Centrifugal pump unit at least after claim 2 characterized in that the data memory (9) of the volume flow sensor (3) can be read out via a communication interface (11).

Centrifugal pump unit according to one of the preceding claims, characterized in that the pump housing (2) is cast from metal.

Arrangement of a centrifugal pump unit (1) according to one of Claims 1 until 11 and an external memory, characterized in that the centrifugal pump unit (1) and the external memory are connected to one another for communication purposes via a network and the individual sensor characteristic (Q _SI ) or at least the correction value (K) is stored in the memory.

Set of a large number of centrifugal pump units (1) according to one of Claims 1 until 11 of the same size, characterized in that each volume flow sensor (3) of the set with its individual sensor characteristic (Q _SI ) is specifically adapted to the respective pump housing (2) in or on which it is mounted.