DE102017203926A1 - Method for operating a circulating pump in twin construction - Google Patents

Method for operating a circulating pump in twin construction Download PDF

Info

Publication number
DE102017203926A1
DE102017203926A1 DE102017203926.4A DE102017203926A DE102017203926A1 DE 102017203926 A1 DE102017203926 A1 DE 102017203926A1 DE 102017203926 A DE102017203926 A DE 102017203926A DE 102017203926 A1 DE102017203926 A1 DE 102017203926A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pump
individual
pumps
control
operated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102017203926.4A
Other languages
German (de)
Inventor
Martin Eckl
Stefan Laue
Joachim Schullerer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
Priority to DE102017203926.4A priority Critical patent/DE102017203926A1/en
Priority to PCT/EP2018/055590 priority patent/WO2018162547A1/en
Priority to CN201880016723.7A priority patent/CN110382871B/en
Priority to RU2019131532A priority patent/RU2760278C2/en
Priority to EP18710819.6A priority patent/EP3592978A1/en
Priority to BR112019018578-0A priority patent/BR112019018578B1/en
Priority to JP2019548736A priority patent/JP7074763B2/en
Publication of DE102017203926A1 publication Critical patent/DE102017203926A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/12—Combinations of two or more pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/12—Combinations of two or more pumps
    • F04D13/14—Combinations of two or more pumps the pumps being all of centrifugal type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F04D15/0016—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves mixing-reversing- or deviation valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0072—Installation or systems with two or more pumps, wherein the flow path through the stages can be changed, e.g. series-parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
    • F04D15/029—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions for pumps operating in parallel

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise, wobei die Umwälzpumpe wenigstens zwei getrennte Einzelpumpen umfasst, deren Druckstutzen zu einem gemeinsamen Ausgangsdruckstutzen zusammenlaufen, und wenigstens eine im Druckstutzen angeordnete Umschaltklappe zum Wechsel zwischen einem Ein- und Mehrpumpenbetrieb vorgesehen ist, wobei eine Regelung für die Umwälzpumpe individuelle Stellgrößen für die Pumpenantriebe von wenigstens zwei Einzelpumpen im Mehrpumpenbetrieb ermittelt, um die Klappenstellung zu stabilisieren.The present invention relates to a method for operating a circulating pump in twin construction, wherein the circulation pump comprises at least two separate individual pumps, the discharge ports converge to a common outlet pressure port, and at least one arranged in the discharge nozzle changeover is provided for switching between a single and multi-pump operation, wherein a Regulation for the circulation pump Individual control variables for the pump drives of at least two individual pumps in multi-pump operation determined to stabilize the flap position.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise.The invention relates to a method for operating a circulating pump in twin construction.

Eine Zwillingspumpe bzw. eine Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise besteht aus wenigstens zwei voneinander getrennten Einzelpumpen, insbesondere Kreiselpumpen, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Die Druckstutzen der Einzelpumpen laufen zu einem gemeinsamen Ausgangsdruckstutzen der Zwillingspumpe zusammen. Diese Bauform bietet zum Einen einen Redundanzbetrieb, bei dem die redundante Pumpe übernimmt, falls die laufende Pumpe aufgrund eines Defektes ausfällt (Einzelpumpenbetrieb). Zum anderen lassen sich beide Pumpen im Zweipumpenbetrieb synchron betreiben, was unter gewissen Voraussetzungen einen energieeffizienteren Betrieb sowie eine erhöhte Förderleistung beider Einzelpumpen gestattet.A twin pump or a circulating pump in twin construction consists of at least two separate individual pumps, in particular centrifugal pumps, which are housed in a common housing. The discharge ports of the individual pumps converge to form a common output pressure port of the twin pump. This design offers on the one hand a redundant operation in which the redundant pump takes over, if the running pump fails due to a defect (single pump operation). On the other hand, both pumps can be operated synchronously in two-pump operation, which under certain conditions allows more energy-efficient operation and increased delivery capacity of both individual pumps.

Um im Einpumpenbetrieb eine Rückwärtsdurchströmung der nichtlaufenden Pumpe zu vermeiden, wird eine sogenannte Umschaltklappe an der Stelle des Druckstutzens installiert, an der die Einzelstutzen der beiden Pumpen zusammenlaufen. Im Einzelpumpenbetrieb verschließt diese druckbedingt den Austrittsstutzen der stillgelegten Pumpe. Im Zweipumpenbetrieb soll die Umschaltklappe idealerweise mittig stehen, so dass das geförderte Medium beider Pumpen möglichst ungehindert in den gemeinsamen Druckstutzen strömen kann.In order to avoid a reverse flow through the non-running pump in single-pump operation, a so-called change-over flap is installed at the location of the pressure nozzle at which the individual nozzles of the two pumps converge. In single pump operation, this pressure-related closes the outlet nozzle of the shut down pump. In two-pump operation, the reversing flap should ideally be in the middle, so that the pumped medium of both pumps can flow as freely as possible into the common discharge port.

Die Funktion der Umschaltklappe ist schematisch in 1 angedeutet, wobei die linke Darstellung 1a einen Einpumpenbetrieb zeigt, bei dem der Druckstutzen der stillstehenden Pumpe 2 mittels der Klappe 3 verschlossen ist, und die Darstellung 1b den Zweipumpenbetrieb mit einer möglichst exakten Mittelstellung der Umschaltklappe 3 wiedergibt.The function of the changeover flap is shown schematically in 1 indicated, wherein the left view 1a shows a one-pump operation, in which the discharge nozzle of the stationary pump 2 is closed by means of the flap 3, and the representation 1b shows the two-pump operation with the most accurate center position of the changeover 3.

Die konventionelle Regelung der Zwillingspumpe erfolgt durch die Anlagensteuerung, bei einer Heizungsumwälzpumpe durch die Anlagensteuerung der Heizungsanlage. Diese regelt beide Pumpen in Abhängigkeit eines zu erzielenden Solldruckes (Sollförderhöhe) der Zwillingspumpe. Um diese Sollförderhöhe zu erreichen, erhalten beide Pumpen eine gemeinsame Stellgröße in Form der Solldrehzahl ihrer Antriebsaggregate. Das zugehörige Blockschaltbild lässt sich der 2 entnehmen.The conventional control of the twin pump is carried out by the system control, in a heating circulation pump by the system control of the heating system. This regulates both pumps in response to a target pressure to be achieved (nominal delivery height) of the twin pump. In order to achieve this setpoint head, both pumps receive a common manipulated variable in the form of the setpoint speed of their drive units. The associated block diagram can be the 2 remove.

Die konventionelle Regelung unterstellt dabei, dass beide Einzelpumpen bei identischer Solldrehzahl denselben Ausgangsdruck liefern, der dann der Gesamtförderhöhe des Systems entspricht. Tatsächlich liefern beide Einzelpumpen aufgrund bauraumbedingter unterschiedlicher Strömungsführungen bei identischer Solldrehzahl einen leicht unterschiedlichen Ausgangsdruck. Aufgrund der identischen Drehrichtungen beider Pumpen kann beispielsweise nur die Strömung einer Pumpe ideal geführt sein. Die zweite Pumpe hat dann eine längere Strömungsführung, insbesondere mit einem höheren Kurvenanteil. Auch können Fertigungstoleranzen diese Unterschiede noch verstärken. Diese Abweichung der Förderhöhen führt dazu, dass die Umschaltklappe mit unterschiedlichen Kraftvektoren belastet wird, wodurch die Klappe aus ihrer Mittelstellung geschwenkt wird. Unter Umständen wird die Klappenposition ähnlich einem inversen Pendel instabil. Geringste Auslenkungen der Klappe aus der Mittelposition, die zum Beispiel durch Turbulenzballen verursacht werden können, führen zum Umschlagen der Klappe auf eine Seite.The conventional control assumes that both individual pumps deliver the same outlet pressure at the same nominal speed, which then corresponds to the total head of the system. In fact, both individual pumps deliver a slightly different outlet pressure due to space-related different flow guides at identical setpoint speed. Due to the identical directions of rotation of both pumps, for example, only the flow of a pump can be ideally performed. The second pump then has a longer flow guidance, in particular with a higher curve portion. Also, manufacturing tolerances can reinforce these differences. This deviation of the delivery heights results in that the change-over flap is loaded with different force vectors, whereby the flap is pivoted out of its center position. Under certain circumstances, the flap position becomes unstable like an inverse pendulum. Least deflections of the flap from the center position, which may be caused by turbulence bales, for example, cause the flap to turn over to one side.

Ohne geeignete Gegenmaßnahmen wird in diesem Fall eine der beiden Pumpe stets hydraulisch blockiert und eine parallele Förderung mit beiden Pumpen ist nicht mehr möglich. Aus dem Stand der Technik sind mechanische Lösungen bekannt. Ein Ansatz sieht eine Modifikation der Klappe mit einem Spoiler vor, der durch den daran entstehenden Staudruck die Klappenstellung stabilisieren soll. Ein alternativer Lösungsansatz basiert auf einer als Schmetterlingsklappe ausgeführten Umschaltklappe, die ein Federelement zwischen beiden Flügeln umfasst.Without suitable countermeasures, in this case one of the two pumps will always be hydraulically blocked and parallel delivery with both pumps is no longer possible. Mechanical solutions are known from the prior art. One approach provides for a modification of the flap with a spoiler, which is to stabilize the valve position by the resulting dynamic pressure. An alternative approach is based on a reversible flap designed as a butterfly flap that includes a spring element between both wings.

Diese Lösungen erfordern jedoch konstruktive Maßnahmen an der Umschaltklappe, wodurch nicht nur höhere Produktionskosten in Kauf genommen werden müssen, sondern sich auch Nachteile hinsichtlich des Verschleißes der Klappe ergeben können.However, these solutions require design measures on the changeover, which not only higher production costs must be taken into account, but can also result in disadvantages in terms of the wear of the flap.

Gesucht wird daher nach einer Lösung, die die oben genannten Probleme zu überwinden weiß.The search is therefore for a solution that knows how to overcome the above problems.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a method according to the features of claim 1. Advantageous embodiments of the method are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise vorgeschlagen. Grundlage für das Verfahren ist eine Umwälzpumpe mit wenigstens zwei getrennten Einzelpumpen, deren Druckstutzen zu einem gemeinsamen Ausdruckstutzen zusammenlaufen. Auch wenn die Erfindung ausdrücklich von Zwillingsbauweise spricht, können innerhalb der Pumpe theoretisch auch mehr als zwei Einzelpumpen zusammenwirken. Nachfolgend wird der Einfachheit halber von Zwillingsbauweise bzw. zwei Einzelpumpen gesprochen. Die erfindungsgemäßen Ausführungen gelten jedoch ohne Einschränkung auch für einen Aufbau mit mehr als zwei Einzelpumpen.According to the invention, a method for operating a circulating pump in twin construction is proposed. The basis for the method is a circulation pump with at least two separate individual pumps whose discharge ports converge to form a common discharge nozzle. Although the invention expressly speaks of twin construction, more than two individual pumps can theoretically also interact within the pump. In the following, the simplicity of twin construction or two individual pumps is discussed. However, the embodiments according to the invention also apply without restriction to a design with more than two individual pumps.

Die eingesetzten Einzelpumpen können jeweils als Kreiselpumpe ausgestaltet und innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses der Umwälzpumpe angeordnet sein. Jede Einzelpumpe umfasst ein eigenes, drehzahlvariables Antriebsaggregat, vorzugsweise in Form eines Elektromotors. The individual pumps used can each be designed as a centrifugal pump and arranged within a common housing of the circulating pump. Each individual pump comprises its own, variable-speed drive unit, preferably in the form of an electric motor.

Zudem ist wenigstens eine im Druckstutzen angeordnete schwenkbare Umschaltklappe vorgesehen, die einen Wechsel zwischen einem Ein- und Mehrpumpenbetrieb ermöglicht. Im Einpumpenbetrieb ist die Klappe aus ihrer Mittelstellung verschwenkt, so dass ein Druckausgangsstutzen einer Einzelpumpe verschlossen ist. Im Zweipumpenbetrieb soll sich die Klappe idealerweise in einer Mittelstellung befinden, in der die Druckstutzen der Einzelpumpen geöffnet sind und der Öffnungsdurchmesser der Druckstutzen beider Einzelpumpen durch die Klappe entweder gar nicht oder zumindest in gleicher Weise beeinflusst wird.In addition, at least one arranged in the discharge nozzle pivotable changeover is provided, which allows a change between a single and multiple pump operation. In Einpumpenbetrieb the flap is pivoted from its central position, so that a pressure outlet nozzle of a single pump is closed. In two-pump operation, the flap should ideally be in a middle position in which the discharge ports of the individual pumps are open and the opening diameter of the discharge ports of both individual pumps through the flap either not at all or at least influenced in the same way.

Anders als im Stand der Technik praktiziert schlägt die vorliegende Erfindung vor, mittels einer Regelung für die Umwälzpumpe individuelle Stellgrößen für die Pumpenantriebe der wenigstens zwei Einzelpumpen der Umwälzpumpen zu generieren und diese entsprechend anzusteuern. Dabei sollen die individuellen Stellgrößen derart festgelegt werden, so dass eine Umschaltklappe im Zweipumpenbetrieb stabilisiert wird, vorzugsweise in ihrer Mittelstellung. Insbesondere soll die problematische Abweichung zwischen den resultierenden Förderhöhen bei identischer Drehzahl der Einzelpumpen mittels einer individuellen Regelung der Einzelantriebe gegen null geregelt werden, wodurch sich die Klappenstellung effektiv stabilisieren lässt.Unlike practiced in the prior art, the present invention proposes to generate by means of a regulation for the circulation pump individual control variables for the pump drives the at least two individual pumps of the circulation pumps and to control them accordingly. In this case, the individual control variables are to be determined in such a way that a switchover flap is stabilized in two-pump operation, preferably in its central position. In particular, the problematic deviation between the resulting delivery heights is to be regulated to zero at an identical rotational speed of the individual pumps by means of an individual regulation of the individual drives, whereby the flap position can be effectively stabilized.

Ein erster Lösungsweg besteht gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform darin, die Einzelpumpen in einem sogenannten Master-Slave-Modus anzusteuern. In diesem Fall wird eine als Slave betriebene Einzelpumpe auf den Ist-Förderstrom einer als Master betriebenen Einzelpumpe geregelt. Beispielsweise lässt sich hierfür ein Förderstromregler einsetzen, dem als Sollwert der Ist-Förderstrom der Master Einzelpumpe und als Istwert der aktuelle Förderstrom der als Slave betriebenen Einzelpumpe zugeführt wird. Basierend auf den genannten Eingangsgrößen gibt der Förderstromregler als Stellwert einen Korrekturwert für die Soll-Drehzahl der als Slave betriebenen Pumpe aus. Folglich kann die als Slave betriebene Pumpe mit einer gegenüber der Master Einzelpumpe abweichenden Solldrehzahl betrieben werden. Durch diese Maßnahme können gezielt konstruktionsbedingte Unterschiede im geometrischen Aufbau der Einzelpumpen ausgeglichen und eine ausreichend stabile Lage der Umschaltklappe sichergestellt werden.A first approach, according to an advantageous embodiment is to drive the individual pumps in a so-called master-slave mode. In this case, a single pump operated as a slave is regulated to the actual flow rate of a single pump operated as a master. For example, for this purpose, a flow regulator can be used, which is supplied as a target value of the actual flow of the master single pump and the current value of the current flow of the slave operated as a single pump. Based on the above-mentioned input variables, the delivery flow controller outputs a correction value for the setpoint speed of the pump operated as a slave. Consequently, the operated as a slave pump can be operated with a respect to the master single pump deviating setpoint speed. By this measure, specific design-related differences in the geometric structure of the individual pumps can be compensated and a sufficiently stable position of the changeover flap can be ensured.

Ein zum Master-Slave-Konzept alternativer Lösungsansatz besteht gemäß einer bevorzugten Ausführungsform darin, die Zwillingspumpe als Mehrgrößensystem mit wenigstens zwei Ein- und Ausgängen zu betrachten. Die Eingangsgrößen sind in diesem Beispiel die jeweiligen Drehzahlen der Einzelpumpen, wohingegen deren Regelgrößen die individuellen Förderhöhen und/oder Förderströme der Einzelpumpen sind. Auch hier erfolgt eine separate Regelung der Förderhöhe/Förderströme beider Einzelpumpen und damit eine individuelle Erzeugung passender Stellgrößen.An alternative approach to the master-slave concept, according to a preferred embodiment, is to consider the twin pump as a multivariable system with at least two inputs and outputs. The input variables in this example are the respective rotational speeds of the individual pumps, whereas their controlled variables are the individual delivery heights and / or delivery flows of the individual pumps. Here, too, a separate control of the delivery height / flow rates of both individual pumps and thus an individual generation of matching control variables.

Aufgrund der hydraulischen Kopplung zwischen den Einzelpumpen wirkt sich die eingestellte Drehzahl einer Einzelpumpe ebenso auf die weitere Einzelpumpe aus. Mathematisch lässt sich die Regelstrecke der Umwälzpumpe mit Hilfe sogenannter Übertragungsglieder und Koppelglieder beschreiben, wobei ein Übertragungsglied den Einfluss der Stellgröße auf die zugeordnete Einzelpumpe charakterisiert und ein Koppelglied den Einfluss der Stellgröße auf die weitere Einzelpumpe beschreibt. Die hydraulische Kopplung kann folglich zu Wechselwirkungen zwischen den wenigstens zwei Einzelpumpen führen, was unter Umständen ein Aufschwingen von Störsignalen bewirken kann. Mögliche Folgen sind ein erhöhter Energieverbrauch, erhöhte Geräuschentwicklung, zunehmender Verschleiß oder auch etwaige Druckstöße innerhalb des Leitungssystems.Due to the hydraulic coupling between the individual pumps, the set speed of a single pump also affects the further single pump. Mathematically, the controlled system of the circulating pump can be described with the aid of so-called transmission elements and coupling elements, a transmission element characterizing the influence of the manipulated variable on the associated individual pump and a coupling element describing the influence of the manipulated variable on the further individual pump. Consequently, the hydraulic coupling can lead to interactions between the at least two individual pumps, which under certain circumstances can cause a build-up of interference signals. Possible consequences are increased energy consumption, increased noise, increased wear or even pressure surges within the piping system.

Zur Vermeidung dieser Wechselwirkungen wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung eine Entkopplungsregelung zwischen den Einzelpumpen vorgeschlagen. Als geeignete Variante gilt hier eine sogenannte P-kanonische Struktur. Durch Einführung von Entkopplungsblöcken, die sich invers zu den zuvor erläuterten Koppelblöcken verhalten, lässt sich der gegenseitige Einfluss der Einzelpumpen kompensieren. Im Idealfall lassen sich dann die einzelnen Regelgrößen mit unabhängigen Eingrößenreglern stabilisieren. Jede Einzelpumpe der Umwälzpumpe kann mittels eines unabhängigen Eingrößenreglers angesteuert werden, dieser als Sollgröße die Soll-Förderhöhe und als Regelgröße die Ist-Förderhöhe der entsprechenden Einzelpumpe erhält. Darauf basierend wird eine passende Drehzahl ausgegeben.To avoid these interactions, a decoupling control between the individual pumps is proposed according to a preferred embodiment. A suitable variant here is a so-called P-canonical structure. By introducing decoupling blocks, which behave inversely to the above-described coupling blocks, the mutual influence of the individual pumps can be compensated. Ideally, the individual controlled variables can then be stabilized with independent size regulators. Each individual pump of the circulation pump can be controlled by means of an independent size controller, this receives the desired delivery height as a target variable and the actual delivery head of the corresponding single pump as a control variable. Based on this, a suitable speed is output.

Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung zudem eine Regeleinheit, insbesondere eine Anlagensteuerung für eine Heizung, zur Regelung wenigstens einer Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens. Dementsprechend ergeben sich für die Regeleinheit dieselben Vorteile und Eigenschaften, wie sie bereits zuvor anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführlich diskutiert wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet.In addition to the method according to the invention, the present invention also relates to a control unit, in particular a system controller for a heater, for controlling at least one circulating pump in twin construction according to the inventive method or an advantageous embodiment of the method. Accordingly, the same advantages and properties arise for the control unit, as discussed in detail previously with reference to the method according to the invention were. A repetitive description is omitted for this reason.

Gegenstand der Erfindung ist zudem eine Umwälzpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, in Zwillingsbauweise. Die Umwälzpumpe ist für den Empfang individueller Stellgrößen über eine externe Schnittstelle für die Ansteuerung ihrer wenigstens zwei elektrischen Pumpenantriebe geeignet.The invention also relates to a circulation pump, in particular heating circulation pump, in twin construction. The circulating pump is suitable for receiving individual manipulated variables via an external interface for controlling its at least two electric pump drives.

Zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung eine hydraulische Anlage, insbesondere eine Heizungsanlage, mit wenigstens einer Regeleinheit gemäß der Erfindung.Finally, the present invention relates to a hydraulic system, in particular a heating system, with at least one control unit according to the invention.

Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

  • 1: eine Skizze zur Verdeutlichung der Klappenstellung im Ein- und Zweipumpenbetrieb;
  • 2: ein Blockschaltbild einer konventionellen Heizungsanlage im Zweipumpenbetrieb;
  • 3: ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung und
  • 4: ein Blockschaltbild eines alternativen Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Further advantages and features of the invention will be explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the figures. Show it:
  • 1 : a sketch to illustrate the flap position in one and two-pump operation;
  • 2 a block diagram of a conventional heating system in two-pump operation;
  • 3 a block diagram of a first embodiment of the invention and
  • 4 : a block diagram of an alternative embodiment of the invention.

Wie bereits im einleitenden Teil der Beschreibung ausführlich beschrieben, werden die Einzelantriebe konventioneller Zwillingspumpen bisher mit identischer Solldrehzahl angesteuert, die durch einen geeigneten Regler in Abhängigkeit der Sollförderhöhe bestimmt wird (siehe 2).As already described in detail in the introductory part of the description, the individual drives conventional twin pumps are previously controlled with identical setpoint speed, which is determined by a suitable controller depending on the desired delivery height (see 2 ).

Der erfindungsgemäße Lösungsansatz weicht von dieser Praxis ab und sieht stattdessen eine individuelle Regelung der Einzelpumpen vor, wodurch für diese auch unterschiedliche Stellgrößen, d.h. Solldrehzahlen, in Abhängigkeit der Sollförderhöhe der Umwälzpumpe erzeugt werden können. Hierdurch lassen sich konstruktiv bedingte Unterschiede in der Strömungsführung sowie etwaige Fertigungstoleranzen zwischen den Einzelpumpen einer Zwillingspumpe kompensieren, so dass im Idealfall beide mit identischer Förderhöhe betrieben werden können. Hierdurch lässt sich die Umschaltklappe in ihrer Mittelstellung stabilisieren.The approach according to the invention deviates from this practice and instead provides for individual regulation of the individual pumps, as a result of which different manipulated variables, i. Target speeds, depending on the target head of the circulating pump can be generated. This makes it possible to compensate for design-related differences in the flow guidance as well as any manufacturing tolerances between the individual pumps of a twin pump, so that in the ideal case both can be operated with identical delivery height. As a result, the changeover flap can be stabilized in its center position.

Für die konkrete Realisierung der Regelung der Einzelpumpen bieten sich zwei unterschiedliche Vorgehensweisen an, nämlich zum einen eine Regelung nach dem Master-Slave-Prinzip und zum anderen eine Regelung gemäß einem Mehrgrößensystem.For the concrete realization of the regulation of the individual pumps, two different approaches are available, namely, on the one hand, a control according to the master-slave principle and, on the other hand, a control according to a multi-variable system.

Zunächst soll auf die erste Variante eingegangen werden. 3 zeigt ein entsprechendes Blockschaltbild. Die Anlagensteuerung 10 regelt die Sollförderhöhe für das gesamte System. Pumpe 1 agiert im gezeigten Exempel als Master, während die Pumpe 2 als Slave betrieben wird. Die durch die Anlagensteuerung 10 erzeugte Solldrehzahl wird der Pumpe 1 (Masterpumpe) als Stellgröße und gleichzeitig der Pumpe 2 zur Vorsteuerung dieser zugeführt. Die Pumpe 2 wird zusätzlich auf den Ist-Förderstrom der Pumpe 1 geregelt. Dies erfolgt mit Hilfe des Förderstromreglers 20, dessen Sollwert der erzeugte Förderstrom Q1 der Pumpe 1 und dessen Istwert der resultierende Förderstrom Q2 der Pumpe 2 ist. Als Stellwert gibt der Förderstromregler 20 einen Drehzahlkorrekturwert für die Pumpe 2 aus, deren Drehzahl daraufhin angepasst und gegebenenfalls von der Drehzahl der Pumpe 1 abweichen kann.First, the first variant will be discussed. 3 shows a corresponding block diagram. The plant control 10 regulates the nominal delivery height for the entire system. pump 1 acts in the example shown as a master while the pump 2 is operated as a slave. The through the plant control 10 generated setpoint speed is the pump 1 (Master pump) as manipulated variable and at the same time the pump 2 fed to the pilot control of this. The pump 2 in addition to the actual flow rate of the pump 1 regulated. This is done with the aid of the delivery flow regulator 20 whose setpoint is the generated flow Q1 of the pump 1 and whose actual value is the resulting flow Q2 of the pump 2 is. As a control value, the flow controller 20 a speed correction value for the pump 2 whose speed is then adjusted and, if necessary, the speed of the pump 1 may differ.

Durch die Regelung der Pumpe 1 wird sichergestellt, dass die Sollförderhöhe des Systems erreicht wird. Durch die Regelung der Pumpe 2 wird sichergestellt, dass identische Förderströme an den Ausgangsstutzen der Pumpen 1,2 vorliegen, wodurch die Umschaltklappe in der Mittelstellung gehalten wird.By regulating the pump 1 it is ensured that the nominal delivery height of the system is reached. By regulating the pump 2 ensures that identical flow rates are present at the output port of the pump 1.2, whereby the switchover flap is held in the center position.

Alternativ zur Master-Slave Regelung gemäß 3 kann die Zwillingspumpe als Mehrgrößensystem 30 mit je zwei Ein- und Ausgängen betrachtet werden. Die Eingangsgrößen sind die beiden Drehzahlen n1 und n2. Die Regelgrößen sind die Förderhöhen H1 und H2. Das Blockschaltbild ist in Bild 4 dargestellt.Alternative to master-slave control according to 3 can the twin pump as a multi-size system 30 be viewed with two inputs and outputs. The input variables are the two speeds n 1 and n 2 . The controlled variables are the delivery heights H 1 and H 2 . The block diagram is in picture 4 shown.

Aufgrund der hydraulischen Kopplung beeinflussen die beiden Drehzahlen n1, n2 jeweils nicht nur die mit der jeweiligen Drehzahl angesteuerte Pumpe, sondern ebenfalls die benachbarte Einzelpumpe des Zwillingsaufbaus. Die Übertragungsglieder G11 und G22 beschreiben den Einfluss der jeweiligen Drehzahl n1, n2 auf die eigene Pumpe. Die Koppelglieder G12 und G21 beschreiben den Einfluss der Drehzahl n1 auf die Förderhöhe H2 bzw. n2 auf H1 der jeweils anderen Pumpe. Die mathematische Beschreibung des Systems ist nichtlinear.Due to the hydraulic coupling, the two rotational speeds n 1 , n 2 in each case not only influence the pump driven with the respective rotational speed, but also the adjacent single pump of the twin body. The transfer elements G 11 and G 22 describe the influence of the respective rotational speed n 1 , n 2 on the own pump. The coupling members G 12 and G 21 describe the influence of the speed n 1 on the delivery height H 2 and n 2 to H 1 of the other pump. The mathematical description of the system is nonlinear.

Um das System zu entkoppeln, werden die Entkopplungsblöcke R11, R21, R12, R22 eingeführt. Diese Entkopplungsblöcke verhalten sich invers zu den Koppelblöcken G12 und G21 der Regelstrecke 30. Auf diese Weise heben sich die Querkopplungen auf und das Mehrgrößensystem 30 lässt sich als ein System mit zwei unabhängigen Eingrößen beschreiben, die jeweils unabhängig mit einem Eingrößenregler 40a, 40b stabilisiert werden können.To decouple the system, the decoupling blocks R 11 , R 21 , R 12 , R 22 are introduced. These decoupling blocks behave inversely to the coupling blocks G 12 and G 21 of the controlled system 30 , In this way, the cross-couplings cancel and the multi-size system 30 can be described as a system with two independent inputs, each independently with a sizing controller 40a . 40b can be stabilized.

Der Vorteil dieser Lösung gegenüber dem Master-Slave Ansatz der 3 besteht in der Möglichkeit zur Entkopplung der beiden Einzelpumpen 1, 2. Durch die Kopplung der zwei Pumpen 1, 2 treten Wechselwirkungen auf, die zu einem Aufschwingen von Störsignalen führen können. Mögliche Folgen können ein erhöhter Energieverbrauch, erhöhte Geräuschentwicklung, zunehmender Verschleiß oder u.U. in das Leitungssystem induzierte Druckstöße sein. Dieses Aufschwingen wird durch den Mehrgrößenansatz der 4 vermieden.The advantage of this solution over the master-slave approach of 3 exists in the possibility for decoupling of the two single pumps 1 . 2 , By coupling the two pumps 1 . 2 Interactions occur, which can lead to an upsurge of interference signals. Possible consequences may be increased energy consumption, increased noise, increased wear or possibly pressure surges induced in the piping system. This upsurge is due to the multi-size approach of 4 avoided.

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise, wobei die Umwälzpumpe wenigstens zwei getrennte Einzelpumpen umfasst, deren Druckstutzen zu einem gemeinsamen Ausgangsdruckstutzen zusammenlaufen, und wenigstens eine im Druckstutzen angeordnete Umschaltklappe zum Wechsel zwischen einem Ein- und Mehrpumpenbetrieb vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelung für die Umwälzpumpe individuelle Stellgrößen für die Pumpenantriebe der wenigstens zwei Einzelpumpen erzeugt, um die Klappenstellung im Mehrpumpenbetrieb zu stabilisieren.Method for operating a circulating pump in twin construction, wherein the circulation pump comprises at least two separate individual pumps, the discharge ports converge to a common outlet pressure port, and at least one arranged in the discharge nozzle changeover is provided for switching between a single and multi-pump operation, characterized in that a scheme for the circulation pump generates individual actuating variables for the pump drives of the at least two individual pumps in order to stabilize the valve position in multi-pump operation. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelpumpen durch die individuelle Regelung im Zwillingsbetrieb auf identische Förderströme und/oder Förderhöhen geregelt werden, um die Umschaltklappe in ihrer Mittellage zu stabilisieren.Method according to Claim 1 , characterized in that the individual pumps are controlled by the individual control in twin operation to identical flow rates and / or delivery heights to stabilize the changeover flap in its central position. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung ein Master-Slave-Prinzip anwendet und dementsprechend die als Slave betriebene Einzelpumpe auf den Ist-Förderstrom einer als Master betriebenen Einzelpumpe geregelt wird.Method according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the control applies a master-slave principle and, accordingly, operated as a slave single pump is controlled to the actual flow rate of a master operated as a single pump. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Förderstromregler eingesetzt wird, dem als Sollwert der Ist-Förderstrom der als Master betriebenen Einzelpumpe und als Istwert der Ist-Förderstrom der als Slave betriebenen Einzelpumpe zugeführt wird, wobei der Förderstromregler als Stellwert einen Korrekturwert für die Drehzahl der als Slave betriebenen Pumpe ausgibt.Method according to Claim 3 , in that a delivery flow regulator is used, to which the actual delivery flow of the single-pump operated as master and as actual value of the actual delivery flow of the single-pump operated as slave is supplied as nominal value, wherein the delivery flow regulator as adjustment value a correction value for the rotational speed of the slave operated pump outputs. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung die Umwälzpumpe mit wenigstens zwei Einzelpumpen als Mehrgrößensystem mit den jeweiligen Pumpendrehzahlen als Stellgrößen und deren Förderhöhen bzw. Förderströmen als Regelgrößen regelt.Method according to one of the preceding Claims 1 or 2 , characterized in that the control regulates the circulation pump with at least two individual pumps as a multi-size system with the respective pump speeds as manipulated variables and their delivery heights or flow rates as controlled variables. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entkopplungsregelung zwischen den jeweiligen Stell- und/oder Regelgrößen erfolgt, vorzugsweise auf Grundlage einer P-kanonischen Struktur.Method according to Claim 5 , characterized in that a decoupling control between the respective manipulated and / or controlled variables takes place, preferably on the basis of a P-canonic structure. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Regelgrößen des Mehrgrößensystems mittels individueller und voneinander unabhängiger Eingrößenregler stabilisiert werden.Method according to Claim 5 or 6 , characterized in that the individual controlled variables of the multivariable system are stabilized by means of individual and mutually independent pacemakers. Regeleinheit, insbesondere Anlagensteuerung für eine Heizung, zur Regelung wenigstens einer Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Control unit, in particular system control for a heater, for controlling at least one circulating pump in twin construction according to the method according to one of the preceding claims. Umwälzpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, in Zwillingsbauweise, wobei die Umwälzpumpe zum Empfang individueller Stellgrößen über eine externe Schnittstelle für die Ansteuerung ihrer wenigstens zwei elektrischen Pumpenantriebe geeignet ist.Circulation pump, in particular heating circulation pump, in twin construction, wherein the circulating pump is suitable for receiving individual manipulated variables via an external interface for controlling their at least two electric pump drives. Hydraulische Anlage, insbesondere Heizung, mit wenigstens einer Regeleinheit gemäß Anspruch 8 und/oder einer Umwälzpumpe gemäß Anspruch 9.Hydraulic system, in particular heating, with at least one control unit according to Claim 8 and / or a circulating pump according to Claim 9 ,
DE102017203926.4A 2017-03-09 2017-03-09 Method for operating a circulating pump in twin construction Pending DE102017203926A1 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017203926.4A DE102017203926A1 (en) 2017-03-09 2017-03-09 Method for operating a circulating pump in twin construction
PCT/EP2018/055590 WO2018162547A1 (en) 2017-03-09 2018-03-07 Method for operating a circulation pump in a twin pump construction
CN201880016723.7A CN110382871B (en) 2017-03-09 2018-03-07 Method for operating a circulation pump of double construction
RU2019131532A RU2760278C2 (en) 2017-03-09 2018-03-07 Method for operation of a dual-structure circulation pump
EP18710819.6A EP3592978A1 (en) 2017-03-09 2018-03-07 Method for operating a circulation pump in a twin pump construction
BR112019018578-0A BR112019018578B1 (en) 2017-03-09 2018-03-07 METHOD FOR OPERATING A CIRCULATION PUMP, CONTROL UNIT, CIRCULATION PUMP AND HYDRAULIC INSTALLATION
JP2019548736A JP7074763B2 (en) 2017-03-09 2018-03-07 How to operate the circulation pump with a twin pump structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017203926.4A DE102017203926A1 (en) 2017-03-09 2017-03-09 Method for operating a circulating pump in twin construction

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017203926A1 true DE102017203926A1 (en) 2018-09-13

Family

ID=61627084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017203926.4A Pending DE102017203926A1 (en) 2017-03-09 2017-03-09 Method for operating a circulating pump in twin construction

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP3592978A1 (en)
JP (1) JP7074763B2 (en)
CN (1) CN110382871B (en)
DE (1) DE102017203926A1 (en)
RU (1) RU2760278C2 (en)
WO (1) WO2018162547A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU501134B1 (en) * 2021-12-30 2023-07-04 Wilo Se Process for controlling a centrifugal pump

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19511170A1 (en) * 1995-03-28 1996-10-02 Wilo Gmbh Double pump with higher-level control
WO2000022487A1 (en) 1998-10-08 2000-04-20 Siemens Aktiengesellschaft Controlling system for regulating a system with several coupled controlled variables
US8328523B2 (en) * 2007-12-14 2012-12-11 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Synchronous torque balance in multiple pump systems
EP2354555B2 (en) * 2010-01-19 2019-09-25 Grundfos Management A/S Method for optimising the energy of pumps
CN202385039U (en) * 2011-12-06 2012-08-15 华晶精密制造有限公司 Dual-pump motor intelligent control device
WO2013090907A1 (en) 2011-12-16 2013-06-20 Fluid Handling Llc Dynamic linear control methods and apparatus for variable speed pump control
US9562534B2 (en) * 2012-05-04 2017-02-07 Ghsp, Inc. In-line dual pump and motor with control device
JP6030384B2 (en) 2012-08-27 2016-11-24 株式会社荏原製作所 Pump control device
FR2999664A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-20 Schneider Toshiba Inverter CONTROL METHOD FOR MULTIPUMP SYSTEM IMPLEMENTED WITHOUT SENSOR
FR2999663A1 (en) * 2012-12-17 2014-06-20 Schneider Toshiba Inverter CONTROL METHOD FOR MULTI-COMPONENT SYSTEM
CN203374459U (en) * 2013-06-24 2014-01-01 天津东丽湖能源科技有限公司 Double-pump linkage control system
RU2551139C1 (en) * 2013-11-21 2015-05-20 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" Pump station electric drive automatic control method
DE102014006258A1 (en) 2014-04-30 2015-11-05 Wilo Se Method for controlling a pump system and regulated pump system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU501134B1 (en) * 2021-12-30 2023-07-04 Wilo Se Process for controlling a centrifugal pump
EP4206471A1 (en) * 2021-12-30 2023-07-05 Wilo Se Method for controlling a centrifugal pump

Also Published As

Publication number Publication date
CN110382871A (en) 2019-10-25
WO2018162547A1 (en) 2018-09-13
RU2019131532A (en) 2021-04-10
EP3592978A1 (en) 2020-01-15
JP7074763B2 (en) 2022-05-24
BR112019018578A2 (en) 2020-04-14
RU2760278C2 (en) 2021-11-23
CN110382871B (en) 2021-11-02
RU2019131532A3 (en) 2021-06-11
JP2020510155A (en) 2020-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0132487B1 (en) Process for controlling at least two turbo compressors mounted in parallel
EP0127027B1 (en) Electro-hydraulic actuator for turbine valves
DE60315307T2 (en) PUMP UNIT
EP1609636B1 (en) Hydraulic control device
EP1664551A1 (en) Control system and method for supplying pressure means to at least two hydraulic consumers
DE2651325A1 (en) LOAD-CONTROLLED FLOW SYSTEM
DE102011056894B4 (en) Hydraulic linear drive
DE112012005636T5 (en) Drive system for closed hydraulic circuit
EP2693054B1 (en) Control device for hydrostatic drives
EP3748168B1 (en) Hydraulic drive system with two pumps and energy recovery
DE102010009704A1 (en) Hydraulic drive and method for controlling such a drive
WO2005008076A1 (en) Method and arrangement for controlling at least two hydraulic consumers
DE19615593B4 (en) Hydrostatic drive system
DE102005025590A1 (en) Regulating device and method for operating a control device
DE102017203926A1 (en) Method for operating a circulating pump in twin construction
DE102008027988A1 (en) Fail-safe valve for active roll control
DE60308231T2 (en) Power steering
DE102008008102A1 (en) Method for supplying pressure medium to e.g. hydraulic cylinders of hydraulic excavator, involves attaching consumer similar with respect to load pressure or required stream to one pump
EP0037843A1 (en) Air conditioning device for a multitude of rooms, especially ship's rooms
WO2016096565A1 (en) Circuit for actuating a rotating consumer
EP0284987B1 (en) Regulator for at least two hydrostatic machines linked to a common pressure pipe
DE3844399A1 (en) Variable-displacement pump for a plurality of consumers which can be actuated independently of one another
EP0284989B1 (en) Regulator for at least two hydrostatic machines linked to a common pressure pipe
DE4041288C1 (en) Hydraulic control system for several users - uses movable piston to match pump output to demand
DE3835903C2 (en) Method for controlling a multi-layer headbox of a paper machine

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed