DE102020112076A1 - Level maintenance - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung zur Förderung eines Fluides, umfassend ein Pumpengehäuse mit einem Pumpenraum, eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, eine Verdrängungsanordnung, die in dem Pumpenraum angeordnet und relativ zu dem Pumpenraum für eine Pumpverdrängungsbewegung beweglich gelagert ist, welche eine Förderung des Fluides von der Einlass- zu der Auslassöffnung bewirkt, eine Antriebsvorrichtung, welche mechanisch mit der Verdrängungsanordnung gekoppelt ist zum Antreiben der Verdrängungsanordnung in die Pumpverdrängungsbewegung, einen Strömungsweg, der sich zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung erstreckt und in dem das Fluid strömt, wenn die Verdrängungsanordnung durch die Antriebsvorrichtung angetrieben wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für eine Pumpenanordnung, ein Firmware-Update für eine Firmware einer Steuerungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Justierung eines Fluidpegels eines Fluides in einem Behälter.The invention relates to a pump arrangement for conveying a fluid, comprising a pump housing with a pump chamber, an inlet opening and an outlet opening, a displacement arrangement which is arranged in the pump chamber and is movably supported relative to the pump chamber for a pump displacement movement which enables the fluid to be conveyed by the Inlet to the outlet opening causes a drive device which is mechanically coupled to the displacement arrangement for driving the displacement arrangement in the pump displacement movement, a flow path which extends between the inlet opening and the outlet opening and in which the fluid flows when the displacement arrangement through the drive device is driven. The invention also relates to a control device for a pump arrangement, a firmware update for firmware of a control device and a method for adjusting a fluid level of a fluid in a container.
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung zur Förderung eines Fluides, umfassend ein Pumpengehäuse mit einem Pumpenraum, eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, eine Verdrängungsanordnung, die in dem Pumpenraum angeordnet und relativ zu dem Pumpenraum für eine Pumpverdrängungsbewegung beweglich gelagert ist, welche eine Förderung des Fluides von der Einlass- zu der Auslassöffnung bewirkt, eine Antriebsvorrichtung, welche mechanisch mit der Verdrängungsanordnung gekoppelt ist zum Antreiben der Verdrängungsanordnung in die Pumpverdrängungsbewegung, einen Strömungsweg, der sich zwischen der Einlassöffnung und der Auslassöffnung erstreckt und in dem das Fluid strömt, wenn die Verdrängungsanordnung durch die Antriebsvorrichtung angetrieben wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung für eine Pumpenanordnung, ein Firmware-Update für eine Firmware einer Steuerungseinrichtung sowie ein Verfahren zur Justierung eines Fluidpegels eines Fluides in einem Behälter.The invention relates to a pump arrangement for conveying a fluid, comprising a pump housing with a pump chamber, an inlet opening and an outlet opening, a displacement arrangement which is arranged in the pump chamber and is movably supported relative to the pump chamber for a pump displacement movement which enables the fluid to be conveyed by the Inlet to the outlet opening causes a drive device which is mechanically coupled to the displacement arrangement for driving the displacement arrangement in the pumping displacement movement, a flow path which extends between the inlet opening and the outlet opening and in which the fluid flows when the displacement arrangement through the drive device is driven. The invention also relates to a control device for a pump arrangement, a firmware update for a firmware of a control device and a method for adjusting a fluid level of a fluid in a container.
Grundsätzlich ist es bekannt, solche Pumpenanordnungen mittels einer Leitung mit einem Behälter (wie ein Fluidreservoir, eine Grube, ein Gewässer) zu verbinden und durch Zuführen von Fluid in den Behälter und/oder Abführen von Fluid aus dem Behälter den Fluidpegel in dem Behälter in einem vorbestimmten Bereich oder auf einem vorbestimmten Wert zu halten. Um eine Regelung des Fluidpegels in dem Behälter zu ermöglichen, ist es notwendig den Fluidpegel in dem Behälter zu ermitteln. Der Fluidpegel in dem Behälter wird in der Regel mittels eines Füllstandssensors, der in dem Behälter angeordnet ist, oder mittels mehrerer Füllstandssensoren, die in dem Behälter angeordnet sind, fortlaufend ermittelt. Anhand des ermittelten Pegelstandes kann dann in Abhängigkeit von dem vorbestimmten Bereich oder dem vorbestimmten Wert für den Fluidpegel mit der Pumpenanordnung ein Zuführen von Fluid in den Behälter oder ein Abführen von Fluid aus dem Behälter erfolgen, sodass der Fluidpegel in dem Behälter in dem vorbestimmten Bereich oder auf dem vorbestimmten Wert gehalten wird.Basically, it is known to connect such pump arrangements by means of a line to a container (such as a fluid reservoir, a pit, a body of water) and by supplying fluid into the container and / or discharging fluid from the container, the fluid level in the container in one to maintain a predetermined range or at a predetermined value. In order to enable regulation of the fluid level in the container, it is necessary to determine the fluid level in the container. The fluid level in the container is usually continuously determined by means of a filling level sensor which is arranged in the container or by means of a plurality of filling level sensors which are arranged in the container. On the basis of the determined level, depending on the predetermined range or the predetermined value for the fluid level with the pump arrangement, fluid can be fed into the container or removed from the container, so that the fluid level in the container is in the predetermined range or is held at the predetermined value.
Die Installation einer solchen Pumpenanordnung an einem Behälter und die damit verbundene Einrichtung der Regelung des Fluidpegels in dem Behälter ist mit einem zusätzlichen Kostenaufwand verbunden und erfordert eine Pegelstandsmessung im Behälter. Dies ist häufig nicht erwünscht, da eine Sensorik zur Pegelstandsmessung anfällig für Verschmutzungen ist und entweder eine aufwendige und anfällige Sensorik notwendig oder oftmals nur ein einziger Pegelstand erfassbar und folglich auch einstellbar ist. In vielen Anwendungen ist aber eine verschmutzungsunempfindliche und für eine Mehrzahl von unterschiedlichen Pegelständen geeignete Pegelstandssteuerung gewünscht.The installation of such a pump arrangement on a container and the associated device for regulating the fluid level in the container is associated with additional costs and requires a level measurement in the container. This is often not desired, since a sensor system for level measurement is prone to contamination and either a complex and vulnerable sensor system is necessary or often only a single level can be detected and consequently also adjusted. In many applications, however, a level control that is insensitive to contamination and suitable for a plurality of different water levels is desired.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine verbesserte Lösung bereitzustellen, die wenigstens eines der genannten Probleme adressiert. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, die den Kostenaufwand für die Installation einer Pumpenanordnung an einem Behälter verringert und die Einrichtung der Regelung des Fluidpegels in dem Behälter mit höherer Variabilität ermöglicht.The invention is therefore based on the object of providing an improved solution which addresses at least one of the problems mentioned. In particular, the object of the invention is to provide a solution which reduces the cost of installing a pump arrangement on a container and enables the regulation of the fluid level in the container to be set up with greater variability.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Pumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Pumpenanordnung ist dabei gekennzeichnet durch eine Sensoranordnung, die in dem Strömungsweg angeordnet ist und einen Drucksensor umfasst, der ausgebildet ist zur Druckerfassung im Strömungsweg des Fluides und zur Erzeugung von Drucksensorsignalen aus den erfassten Drücken, eine Steuerungseinrichtung, die mit der Sensoranordnung zur Signalübertragung in Verbindung steht und ausgebildet ist, um Steuerungsschritte auszuführen:
- a) Empfangen eines ersten Drucksensorsignals, das einen Druck des Fluides in dem Strömungsweg, vorzugsweise in dem Pumpenraum, charakterisiert, von der Sensoranordnung, wobei das Empfangen des ersten Drucksensorsignals während des Antreibens der Verdrängungsanordnung erfolgt,
- b) Ermitteln eines Drucks in dem Strömungsweg, aus dem ersten Drucksensorsignal,
- c) Ermitteln einer Strömungsgeschwindigkeit an der Position des Drucksensors, wobei die Strömungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung geförderten Fluides charakterisiert, aus einem zweiten Sensorsignal der Sensoranordnung und/oder aus einer Drehzahl der Antriebsvorrichtung und/oder aus einer Drehzahl der Verdrängungsanordnung,
- d) Ermitteln eines Anlagendruckverlustes indem anhand der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit und/oder des ermittelten Drucks ein Wert für den Anlagendruckverlust aus einer vorbestimmten Zuordnung des Anlagendruckverlustes zum Druck und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit, die in der Steuerungseinrichtung abgespeichert ist, ausgelesen wird,
- e) Ermitteln eines statischen Drucks an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung, aus dem ermittelten Anlagendruckverlust und dem ermittelten Druck,
- f) Ermitteln des Unterschiedes zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und einem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung,
- g) Erzeugen und Ausgeben eines Steuerungssignals an die Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und dem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung, wobei das Steuerungssignal ausgebildet ist, um die Drehzahl der Antriebsvorrichtung anzusteuern und mit der dadurch bewirkten Förderung des Fluides durch die Verdrängungsanordnung den Unterschied zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und dem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung zu verringern,
- a) receiving a first pressure sensor signal, which characterizes a pressure of the fluid in the flow path, preferably in the pump chamber, from the sensor arrangement, the first pressure sensor signal being received while the displacement arrangement is being driven,
- b) determining a pressure in the flow path from the first pressure sensor signal,
- c) determining a flow speed at the position of the pressure sensor, the flow speed characterizing the speed of the fluid conveyed from the inlet opening to the outlet opening, from a second sensor signal from the sensor arrangement and / or from a speed of the drive device and / or from a speed of the displacement arrangement,
- d) Determining a system pressure loss by reading a value for the system pressure loss from a predetermined assignment of the system pressure loss to the pressure and / or to the flow rate, which is stored in the control device, based on the determined flow rate and / or the determined pressure,
- e) Determining a static pressure at the inlet opening or at the outlet opening from the system pressure loss determined and the pressure determined,
- f) Determining the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and a predetermined target pressure at the inlet opening or at the outlet opening,
- g) Generating and outputting a control signal to the drive device as a function of the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and the predetermined setpoint pressure at the inlet opening or at the outlet opening, the control signal being designed to increase the speed to control the drive device and to reduce the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and the predetermined setpoint pressure at the inlet opening or at the outlet opening with the resulting conveyance of the fluid through the displacement arrangement,
Mit der erfindungsgemäßen Pumpenanordnung wird es möglich, einen Pegel in einem an die Pumpe angeschlossenem Behälter konstant auf einem vorbestimmten Soll-Pegel zu halten. Dies kann sowohl für einen Behälter erfolgen, der saugseitig an die Einlassöffnung angeschlossen ist und in den Flüssigkeit aus einer Quelle zugeführt wird als auch für einen Behälter, der druckseitig an die Auslassöffnung angeschlossen ist und aus dem Flüssigkeit an einen Verbraucher abfließt.With the pump arrangement according to the invention it is possible to keep a level in a container connected to the pump constant at a predetermined target level. This can be done both for a container that is connected to the inlet opening on the suction side and into which liquid is supplied from a source and for a container that is connected to the outlet opening on the pressure side and from which the liquid flows to a consumer.
Die Pumpenanordnung ist vorzugsweise als eine Verdrängerpumpe, insbesondere in Form einer Drehkolbenpumpe oder einer Exzenterschneckenpumpe ausgebildet. Grundsätzlich kommen aber auch andere Pumpenbauformen in Betracht, wie Kreiselpumpen. Das zu fördernde Fluid kann durch die Einlassöffnung in den Pumpenraum gelangen und durch die Auslassöffnung aus dem Pumpenraum heraus gelangen. Es ist bevorzugt, wenn die Einlassöffnung und die Auslassöffnung mittels Umdrehen der Förderrichtung in ihrer Funktion ausgetauscht werden können, sodass die vormalige Einlassöffnung zur Auslassöffnung wird und die vormalige Auslassöffnung zur Einlassöffnung wird. Unter einer Verdrängungsanordnung ist eine Anordnung zu verstehen, die durch eine Bewegung der Verdrängungsanordnung eine Förderung des Fluides in dem Pumpenraum von der Einlass- zu der Auslassöffnung bewirken kann. Die Verdrängungsanordnung kann beispielsweise zwei Drehkolben einer Drehkolbenpumpe, die in dem Pumpenraum angeordnet sind und jeweils um eine Rotationsachse drehbar gelagert sind, umfassen oder daraus bestehen. Die Verdrängungsanordnung kann jedoch auch beispielsweise einen Rotor einer Exzenterschneckenpumpe oder ein Pumpenrad einer Kreiselpumpe umfassen oder daraus bestehen. Es ist besonders bevorzugt, wenn die Verdrängungsanordnung eine Rotationsbewegung ausführen kann. Die Antriebsvorrichtung ist ausgebildet, um die Verdrängungsanordnung anzutreiben. Es ist besonders bevorzugt, wenn die Antriebsvorrichtung die Verdrängungsanordnung in eine Rotationsbewegung versetzen kann. Der Strömungsweg ist insbesondere der Weg, den das Fluid, wenn es von der Pumpenanordnung gefördert wird, von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung zurücklegt. Die Einlass- und/oder Auslassöffnung ist dabei bevorzugt als eine Öffnung des Pumpengehäuses ausgebildet, also ein Bestandteil des Pumpengehäuses. In diesem Fall kann die Sensoreinrichtung auch einen Drucksensor umfassen, der im Strömungsweg angeordnet und direkt an dem Pumpengehäuse angeordnet ist.The pump arrangement is preferably designed as a positive displacement pump, in particular in the form of a rotary lobe pump or an eccentric screw pump. In principle, however, other pump designs are also possible, such as centrifugal pumps. The fluid to be delivered can get into the pump chamber through the inlet opening and out of the pump chamber through the outlet opening. It is preferred if the inlet opening and the outlet opening can be exchanged in their function by reversing the conveying direction, so that the previous inlet opening becomes the outlet opening and the previous outlet opening becomes the inlet opening. A displacement arrangement is to be understood as an arrangement which, through a movement of the displacement arrangement, can bring about the conveyance of the fluid in the pump chamber from the inlet opening to the outlet opening. The displacement arrangement can, for example, comprise or consist of two rotary lobes of a rotary lobe pump which are arranged in the pump chamber and are each rotatably mounted about an axis of rotation. The displacement arrangement can, however, also comprise or consist of, for example, a rotor of an eccentric screw pump or an impeller of a centrifugal pump. It is particularly preferred if the displacement arrangement can execute a rotational movement. The drive device is designed to drive the displacement arrangement. It is particularly preferred if the drive device can set the displacement arrangement in a rotational movement. The flow path is in particular the path that the fluid, when it is conveyed by the pump arrangement, travels from the inlet opening to the outlet opening. The inlet and / or outlet opening is preferably designed as an opening in the pump housing, that is to say a component of the pump housing. In this case, the sensor device can also comprise a pressure sensor which is arranged in the flow path and is arranged directly on the pump housing.
Die Einlass- und/oder Auslassöffnung kann aber auch beabstandet vom Pumpengehäuse angeordnet sein, beispielsweise indem eine Einlassleitung bzw. Auslassleitung an einer entsprechenden Öffnung am Pumpengehäuse angeschlossen ist und der Strömungsweg durch diese Einlass- und/oder Auslassleitung verläuft. In diesem Fall kann die Sensoreinrichtung auch einen Drucksensor umfassen, der im Strömungsweg angeordnet und weiter beabstandet von dem Pumpengehäuse angeordnet ist.The inlet and / or outlet opening can, however, also be arranged at a distance from the pump housing, for example in that an inlet line or outlet line is connected to a corresponding opening on the pump housing and the flow path runs through this inlet and / or outlet line. In this case, the sensor device can also comprise a pressure sensor which is arranged in the flow path and is arranged further at a distance from the pump housing.
Die Sensoranordnung umfasst vorzugsweise mehrere Sensoren. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise signaltechnisch mit der Sensoranordnung verbunden.The sensor arrangement preferably comprises a plurality of sensors. The control device is preferably connected to the sensor arrangement in terms of signaling.
Vorzugsweise kann mittels der Strömungsgeschwindigkeit bei bekanntem Strömungsquerschnitt ein Volumenstrom bestimmt werden und dieser bei der Steuerung der Drehzahl berücksichtigt werden. Ferner vorzugsweise kann die Strömungsgeschwindigkeit auch bei bekannter Drehzahl aus einem theoretisch bekanntem Verhältnis von Drehzahl zu Volumenstrom und weiterhin bekanntem Strömungsdurchtrittsquerschnitt im Bereich des Drucksensors die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden, wodurch insbesondere eine Messung der Strömungsgeschwindigkeit selbst nicht zwingend notwendig ist. So kann bei Verdrängerpumpen wie Drehkolbenpumpen und Exzenterschneckenpumpen anhand des Kammervolumens und der Drehzahl der Drehkolben bzw. des Rotors in der Regel unter Vernachlässigung von Verlusten durch geringfügige Leckagen der Volumenstrom berechnet werden.With a known flow cross-section, a volume flow can preferably be determined by means of the flow velocity and this can be taken into account when controlling the speed. Furthermore, the flow speed can preferably be determined even with a known speed from a theoretically known ratio of speed to volume flow and a further known flow passage cross section in the area of the pressure sensor, whereby in particular a measurement of the flow speed itself is not absolutely necessary. For positive displacement pumps such as rotary lobe pumps and eccentric screw pumps, the volume flow can be calculated based on the chamber volume and the speed of the rotary lobes or the rotor, usually neglecting losses due to minor leakages.
Die vorbestimmte Zuordnung des Anlagendruckverlustes zum Druck und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit kann insbesondere eine Anlagendruckverlustkennlinie sein oder in Form einer Anlagendruckverlustkennlinie vorliegen. Sie beinhaltet Effekte auf die Druckmessung, die durch Druckverluste in den stromaufwärts und stromabwärts des Druckmesspunkts gelegenen Leitungen und durch die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids am Druckmesspunkt auftreten. Vorzugsweise ist die Pumpenanordnung über eine Leitung mit einem Behälter verbunden. Es ist bevorzugt, wenn mittels des ermittelten statischen Drucks an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung ein Fluidpegel in dem Behälter, der über eine Leitung mit der Pumpenanordnung verbunden ist, bestimmt werden kann. Unter dem statischen Druck ist zumindest näherungsweise ein Druck zu verstehen, der aufgrund des im Behälter vorliegenden Fluidpegels in einem statischen Zustand bei angehaltener Verdrängungsanordnung vorliegen würde. Der statische Druck wird jedoch nicht mithilfe von Druckmessungen im statischen Zustand, sondern mithilfe des beim Antreiben der Verdrängungsanordnung ermittelten Drucks ermittelt, der durch die Strömung des Fluids und Anlagendruckverluste infolge der Strömung verschieden von dem im statischen Zustand (bei angehaltener Verdrängungsanordnung) ermittelten Drucks ist. Der ermittelte statische Druck ist abhängig von und zumindest näherungsweise proportional zu dem im Behälter befindlichen Fluidpegel und damit abhängig von und zumindest näherungsweise proportional zu dem geodätischen Druck.The predetermined assignment of the system pressure loss to the pressure and / or to the flow rate can in particular be a system pressure loss characteristic or be in the form of a system pressure loss characteristic. It includes Effects on the pressure measurement that occur due to pressure losses in the lines upstream and downstream of the pressure measuring point and due to the flow rate of the fluid at the pressure measuring point. The pump arrangement is preferably connected to a container via a line. It is preferred if a fluid level in the container, which is connected to the pump arrangement via a line, can be determined by means of the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening. The static pressure is to be understood at least approximately as a pressure which, due to the fluid level present in the container, would be present in a static state if the displacement arrangement was stopped. However, the static pressure is not determined with the aid of pressure measurements in the static state, but with the aid of the pressure determined when the displacement arrangement is driven, which is different from the pressure determined in the static state (with the displacement arrangement stopped) due to the flow of the fluid and system pressure losses as a result of the flow. The determined static pressure is dependent on and at least approximately proportional to the fluid level in the container and thus dependent on and at least approximately proportional to the geodetic pressure.
Der Soll-Druck ist vorzugsweise ein Wert, bei dem ein Soll-Fluidpegel des Fluidpegels in einem Behälter, der über eine Leitung mit der Pumpenanordnung verbunden ist, erreicht ist. Der ermittelte statische Druck ist vorzugsweise proportional zum Fluidpegel in dem Behälter. Der Soll-Druck ist vorzugsweise proportional zu einem Soll-Fluidpegel des Fluidpegels in dem Behälter. Das Ermitteln des Unterschiedes zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und einem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung kann daher auch erfolgen durch Ermitteln des Unterschiedes zwischen einem ermittelten Fluidpegel in dem Behälter und einem vorbestimmten Soll-Fluidpegel in dem Behälter.The target pressure is preferably a value at which a target fluid level of the fluid level in a container which is connected to the pump arrangement via a line is reached. The determined static pressure is preferably proportional to the fluid level in the container. The target pressure is preferably proportional to a target fluid level of the fluid level in the container. The determination of the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and a predetermined target pressure at the inlet opening or at the outlet opening can therefore also take place by determining the difference between a determined fluid level in the container and a predetermined target fluid level in the container.
Ein erster Vorteil einer solchen Pumpenanordnung besteht darin, dass ein Fluidpegel in einem Behälter, der mit der Pumpenanordnung über eine Leitung verbunden ist, geregelt werden kann, ohne dass ein in dem Behälter angeordneter Füllstandssensor notwendig ist. Dadurch können die Kosten für derartige Füllstandssensoren sowie für die Installation solcher Füllstandssensoren eingespart werden.A first advantage of such a pump arrangement is that a fluid level in a container, which is connected to the pump arrangement via a line, can be regulated without the need for a fill level sensor arranged in the container. As a result, the costs for such fill level sensors and for the installation of such fill level sensors can be saved.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass auf vorteilhafte Weise auch eine normalerweise notwendige regelmäßige Reinigung und Überprüfung von Füllstandssensoren in dem Behälter entfallen kann.Another advantage is that, in an advantageous manner, regular cleaning and checking of fill level sensors in the container, which is normally necessary, can also be dispensed with.
Insgesamt können somit die für die Beschaffung und den Einsatz einer solchen Pumpenanordnung auftretenden Material- und Personalkosten verringert werden. Außerdem erfolgt die Installation einer solchen Pumpenanordnung, die eine Regelung eines Fluidpegels in einem Behälter ermöglicht, aufgrund nicht notwendiger Füllstandssensoren in dem Behälter innerhalb einer kürzeren Zeit.Overall, the material and personnel costs that arise for the procurement and use of such a pump arrangement can thus be reduced. In addition, the installation of such a pump arrangement, which enables a control of the fluid level in a container, takes place within a shorter time because of the unnecessary filling level sensors in the container.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um den Steuerungsschritt auszuführen: Bereitstellung von Standarddaten, welche auf die Pumpenanordnung bezogene Werte enthalten, zur Ermittlung des Anlagendruckverlustes mittels der Standarddaten.It is particularly preferred if the control device is designed to carry out the control step: Provision of standard data, which contain values related to the pump arrangement, for determining the system pressure loss by means of the standard data.
Die Standarddaten können beispielsweise ein Kammervolumen und ein Verhältnis zwischen Pumpendrehzahl und Fördervolumen umfassen. Als Fördervolumen wird hierbei ein gefördertes Volumen pro Zeiteinheit verstanden. Es können auch direkt anhand des Austritts- oder Eintrittsquerschnitts der Auslassöffnung bzw. Einlassöffnung berechnete Strömungsgeschwindigkeiten im Strömungsweg der Pumpanordnung in Abhängigkeit einer Drehzahl der Pumpe als Standarddaten abgelegt sein.The standard data can include, for example, a chamber volume and a ratio between pump speed and delivery volume. A conveyed volume per unit of time is understood here as a conveyed volume. Flow velocities in the flow path of the pump arrangement, calculated directly on the basis of the outlet or inlet cross section of the outlet opening or inlet opening, can also be stored as standard data as a function of a speed of the pump.
Die Standarddaten können in Form einer Tabelle vorliegen, wobei die Tabelle pumpenspezifische Werte für die Strömungsgeschwindigkeit oder den Anlagendruckverlust bei unterschiedlichen Drücken und/oder Strömungsgeschwindigkeiten enthält. Die Standarddaten sind vorzugsweise als innerhalb der Steuerungsvorrichtung abgespeicherte vorbestimmte Steuerungswerte der Pumpenanordnung vor. Es ist besonders vorteilhaft, wenn mit den Standarddaten Werte für den Anlagendruckverlust bestimmt werden können und somit nicht zwingend eine Kalibrierung in einem Einbauzustand notwendig ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn bei einer Ermittlung eines Wertes für den Anlagendruckverlust die Viskosität und/oder die Dichte des zu fördernden Fluides berücksichtigt werden und/oder wenn die in den Standarddaten enthaltenen Werte für den Anlagendruckverlust von der Viskosität und/oder der Dichte des zu fördernden Fluides abhängig sind.The standard data can be in the form of a table, the table containing pump-specific values for the flow velocity or the system pressure loss at different pressures and / or flow velocities. The standard data are preferably in the form of predetermined control values of the pump arrangement that are stored within the control device. It is particularly advantageous if values for the system pressure loss can be determined with the standard data and therefore a calibration in an installed state is not absolutely necessary. It is particularly preferred if, when determining a value for the system pressure loss, the viscosity and / or the density of the fluid to be conveyed are taken into account and / or if the values for the system pressure loss contained in the standard data depend on the viscosity and / or the density of the fluid to be pumped conveying fluids are dependent.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um den Steuerungsschritt auszuführen: Durchführen einer Kalibrierung in einem Einbauzustand, in dem die Pumpenanordnung mit einem Behälter strömungstechnisch verbunden ist, zur Ermittlung von einbauspezifischen Werten für den Anlagendruckverlust.Furthermore, it is preferred if the control device is designed to carry out the control step: Carrying out a calibration in an installed state in which the pump arrangement is fluidically connected to a container, in order to determine installation-specific values for the system pressure loss.
Die Durchführung einer solchen Kalibrierung bietet den Vorteil, dass bei der Ermittlung der Werte für den Anlagendruckverlust die Einflussgrößen des Einbauzustandes berücksichtigt werden. Damit können präzise Werte für den Anlagendruckverlust bestimmt werden. In dem Einbauzustand ist die Pumpenanordnung vorzugsweise mittels einer Leitung mit dem Behälter verbunden.Carrying out such a calibration offers the advantage that when determining the values for the system pressure loss, the influencing variables of the installation condition are taken into account. This enables precise values for the system pressure loss to be determined. In the installed state, the The pump arrangement is preferably connected to the container by means of a line.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Pumpenanordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um zur Ermittlung der vorbestimmten abgespeicherten Zuordnung des Anlagendruckverlustes zum Druck und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit folgende Kalibrierungsschritte auszuführen:
- a) Ausgeben eines Steuerungssignals, das ausgebildet ist, um die Drehzahl der Antriebsvorrichtung anzusteuern und eine erste Drehzahl anzufahren,
- b) Ermitteln eines ersten Drucks in dem Strömungsweg aus einem ersten Drucksensorsignal des Drucksensors während der ersten Drehzahl,
- c) Ausgeben eines Steuerungssignals, das ausgebildet ist, um die Drehzahl der Antriebsvorrichtung anzusteuern und eine zweite, von der ersten verschiedene Drehzahl anzufahren,
- d) Ermitteln eines zweiten Drucks in dem Strömungsweg aus einem zweiten Drucksensorsignal des Drucksensors während der zweiten Drehzahl,
- e) Ermitteln der Druckdifferenz zwischen dem in Kalibrierungsschritt b) ermittelten ersten Druck und dem in Kalibrierungsschritt d) ermittelten zweiten Druck und Abspeichern der Druckdifferenz als Anlagendruckverlust für einen Betriebszustand der Pumpenanordnung bei der ersten Drehzahl und dem ersten Druck.
- a) outputting a control signal which is designed to control the speed of the drive device and to approach a first speed,
- b) determining a first pressure in the flow path from a first pressure sensor signal of the pressure sensor during the first rotational speed,
- c) outputting a control signal which is designed to control the speed of the drive device and to approach a second speed different from the first,
- d) determining a second pressure in the flow path from a second pressure sensor signal of the pressure sensor during the second rotational speed,
- e) Determining the pressure difference between the first pressure determined in calibration step b) and the second pressure determined in calibration step d) and storing the pressure difference as a system pressure loss for an operating state of the pump arrangement at the first speed and the first pressure.
Vorzugsweise kann die erste Drehzahl den Wert 0, wobei die Antriebsvorrichtung nicht angetrieben wird, oder einen Wert, der größer als 0 ist, wobei die Antriebsvorrichtung angetrieben wird, aufweisen. Sofern die erste Drehzahl den Wert 0 aufweist, kann anhand nur einer angefahrenen Drehzahl eine Minimalkalibrierung erfolgen, wobei vorzugsweise mittels Extrapolation Werte für den Anlagendruckverlust - beispielsweise bei unterschiedlichen Drücken und/oder Strömungsgeschwindigkeiten des Fluides - ermittelt werden können.The first rotational speed can preferably have the value 0, with the drive device not being driven, or a value which is greater than 0, with the drive device being driven. If the first speed has the value 0, a minimum calibration can be carried out using only one started speed, whereby values for the system pressure loss - for example at different pressures and / or flow speeds of the fluid - can be determined preferably by means of extrapolation.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um zur Ermittlung der vorbestimmten Zuordnung des Anlagendruckverlustes zum Druck und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit folgenden Kalibrierungsschritt auszuführen: Abwarten einer Wartezeit bis das Drucksensorsignal von der Sensoranordnung eingeschwungen ist, insbesondere indem eine vorbestimmte Zeitspanne abgewartet wird oder indem eine Standardabweichung mehrerer innerhalb eines Zeitintervalls erfasster Drucksensorsignale ermittelt wird, und Empfangen des ersten Drucksensorsignals nach der Wartezeit, insbesondere nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitspanne oder nachdem die ermittelte Standardabweichung einen vorbestimmten Wert unterschritten hat, wobei dieser Kalibrierungsschritt vorzugsweise zwischen den Kalibrierungsschritten a) und b) und/oder zwischen den Kalibrierungsschritten c) und d) erfolgt.It is particularly preferred if the control device is designed to carry out the following calibration step in order to determine the predetermined assignment of the system pressure loss to the pressure and / or to the flow rate: waiting for a waiting time until the pressure sensor signal from the sensor arrangement has settled, in particular by waiting for a predetermined period of time or by determining a standard deviation of several pressure sensor signals detected within a time interval, and receiving the first pressure sensor signal after the waiting time, in particular after the predetermined time span has elapsed or after the determined standard deviation has fallen below a predetermined value, this calibration step preferably between calibration steps a) and b) and / or takes place between calibration steps c) and d).
Ein Vorteil, der durch das Abwarten einer solchen Wartezeit besteht, liegt darin, dass der Druck, nachdem das Drucksignal eingeschwungen ist, präzise bestimmt werden kann. Dabei kann diese Wartezeit sowohl nach der ersten Drehzahleinstellung wie auch nach der zweiten Drehzahleinstellung, und, sofern noch weitere Messungen folgen, auch nach den diesen jeweils vorangehenden Drehzahleinstellungen erfolgen. Die Wartezeit kann als vorbestimmte Wartezeit eingehalten werden oder sie kann in Abhängigkeit der Drehzahldifferenz zwischen der vorangehenden und der neu eingestellten Drehzahl bestimmt werden, da die Dauer des Ausschwingens von dieser Drehzahldifferenz abhängt. Dabei kann einerseits nach Einstellen der neuen Drehzahl die Wartezeit abgewartet werden und danach die Druckmessung durchgeführt werden. Es ist auch möglich, während der Wartezeit mehrere Messungen durchzuführen, um dann nach Ablauf der Wartezeit einen Mittelwert hieraus zu berechnen. In diesem Fall muss nicht das vollständige Abklingen des Einschwingens abgewartet werden und die Wartezeit kann kürzer ausfallen.One advantage of waiting for such a waiting time is that the pressure can be precisely determined after the pressure signal has settled. This waiting time can take place after the first speed setting as well as after the second speed setting and, if further measurements follow, also after the respective previous speed settings. The waiting time can be maintained as a predetermined waiting time or it can be determined as a function of the speed difference between the previous and the newly set speed, since the duration of the decay depends on this speed difference. On the one hand, you can wait for the waiting time after setting the new speed and then carry out the pressure measurement. It is also possible to carry out several measurements during the waiting time in order to then calculate an average value after the waiting time has elapsed. In this case, it is not necessary to wait for the transient to fully subside, and the waiting time can be shorter.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, ist die Pumpenanordnung so fortgebildet, dass die zweite Drehzahl gleich null ist und die Antriebsvorrichtung in Schritt c angehalten wird.According to a further preferred embodiment, the pump arrangement is developed in such a way that the second speed is equal to zero and the drive device is stopped in step c.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn nach dem Schritt e) die Kalibrierungsschritte a) bis e) zumindest einmal, vorzugsweise mehrfach wiederholt werden, wobei bei jeder Wiederholung in Schritt a) eine unterschiedliche erste Drehzahl eingestellt wird und Kalibrierungswerte aus den mehreren ermittelten Druckdifferenzen bei den unterschiedlichen Drehzahlen ermittelt werden.It is particularly preferred if, after step e), the calibration steps a) to e) are repeated at least once, preferably several times, a different first speed being set for each repetition in step a) and calibration values from the several determined pressure differences at the different speeds can be determined.
Bei diesen Ausführungsformen wird eine Kalibrierung stets durch einmalige oder mehrmalige Messung eines Druckwerts bei einem Pumpvorgang gegen eine Messung bei Stillstand durchgeführt. Dabei wird bei mehrmaliger Wiederholung der Messung stets eine unterschiedliche Drehzahl und folglich ein unterschiedliches Fördervolumen eingesteuert.In these embodiments, calibration is always carried out by measuring a pressure value once or several times during a pumping process against a measurement at standstill. When the measurement is repeated several times, a different speed and consequently a different delivery volume is always introduced.
Es ist weiterhin bevorzugt, wenn die zweite Drehzahl von null verschieden ist und nach dem Abschluss eines ersten Kalibrierungsvorgangs in Schritt e) zumindest ein, vorzugsweise mehrere nachfolgendende Kalibrierungsvorgänge umfassend die Kalibrierungsschritte c) bis e) durchgeführt werden, wobei bei jedem wiederholten Kalibrierungsvorgang in Schritt c) eine von der zweiten Drehzahl im vorhergehenden Kalibrierungsvorgang unterschiedliche zweite Drehzahl eingestellt wird und in Schritt e) die Druckdifferenz zwischen dem in Schritt d) des vorhergehenden Kalibrierungsvorgangs ermittelten zweiten Drucks und dem in Schritt d) des laufenden Kalibrierungsvorgangs ermittelten Drucks bestimmt wird und Kalibrierungswerte aus den mehreren ermittelten Druckdifferenzen bei den unterschiedlichen Drehzahlen ermittelt werden.It is further preferred if the second speed is different from zero and after the completion of a first calibration process in step e) at least one, preferably several subsequent calibration processes comprising the calibration steps c) to e) are carried out, with each repeated calibration process in Step c) a second speed different from the second speed in the previous calibration process is set and in step e) the pressure difference between the second pressure determined in step d) of the previous calibration process and the pressure determined in step d) of the current calibration process is determined and calibration values can be determined from the several determined pressure differences at the different speeds.
Bei dieser Ausführungsvariante erfolgt die Kalibrierung durch Vergleich von zwei Druckmessungen bei unterschiedlichem Fördervolumen der Pumpe. Dabei kann insbesondere dann, wenn die Messung mehrfach durchgeführt werden, jeweils der zweite Messwert einer vorangehenden Messung als erster Messwert einer folgenden Messung herangezogen werden. So können rasch Kalibrierungswerte für mehrere Fördervolumina bzw. Drehzahlen der Pumpe ermittelt werden.In this variant, the calibration is carried out by comparing two pressure measurements with different delivery volumes of the pump. In particular, if the measurement is carried out several times, the second measured value of a previous measurement can be used as the first measured value of a subsequent measurement. Calibration values for several delivery volumes or speeds of the pump can thus be determined quickly.
Grundsätzlich ist zu verstehen, dass die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung ausgebildet sein kann, um eine Kalibrierung nach der erstgenannten Vorgehensweise - also einem Abgleich von einer Druckmessung bei Förderung und einer Druckmessung bei Stillstand - durchzuführen oder der letztgenannten Vorgehensweise - also einem Abgleich von zwei Druckmessungen bei unterschiedlichen Fördervolumina durchzuführen, oder die Steuerungseinrichtung kann ausgebildet sein, um eine Kalibrierung wahlweise bei einer der beiden Vorgehensweisen durchzuführen.Basically, it should be understood that the control device according to the invention can be designed to carry out a calibration according to the first-mentioned procedure - i.e. a comparison of a pressure measurement during delivery and a pressure measurement during standstill - or the last-mentioned procedure - i.e. a comparison of two pressure measurements at different delivery volumes to be carried out, or the control device can be designed to carry out a calibration optionally in one of the two procedures.
Weiter ist es bevorzugt, wenn die Kalibrierungsschritte mehr als einmal, besonders bevorzugt fünfmal, nacheinander ausgeführt werden,
- - wobei bei jeder Ausführung der Kalibrierungsschritte unterschiedliche Drehzahlen angefahren werden
- - und die hieraus ermittelten mehreren Anlagendruckverluste abgespeichert werden.
- - Different speeds are approached each time the calibration steps are carried out
- - and the several system pressure losses determined from this are saved.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn ein Wert für den Anlagendruckverlust mittels Mittelung von ermittelten Werten erfolgt.It is particularly preferred here if a value for the system pressure loss takes place by means of averaging determined values.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um folgenden Kalibrierungsschritt auszuführen: Bilden einer Kennlinie und Auslesen eines zwischen zwei Messpunkten liegenden Druckverlustwertes durch Mittelung zwischen diesen beiden Messpunkten.It is even further preferred if the control device is designed to carry out the following calibration step: forming a characteristic curve and reading out a pressure loss value lying between two measuring points by averaging between these two measuring points.
Es ist besonders bevorzugt, wenn aus den ermittelten mehreren Anlagendruckverlusten eine Kennlinie für den Anlagendruckverlust gebildet wird. Eine solche Kennlinie kann bereits mittels zwei ermittelten Anlagendruckverlusten gebildet werden. Vorzugsweise kann ein Anlagendruckverlust, der zwischen zwei vorhandenen ermittelten Werten für den Anlagendruckverlust liegt, durch Auslesen eines Wertes der Kennlinie zwischen den zwei vorhandenen ermittelten Werten erfolgen.It is particularly preferred if a characteristic curve for the system pressure loss is formed from the determined multiple system pressure losses. Such a characteristic can already be formed by means of two system pressure losses that have been determined. A system pressure loss that lies between two existing determined values for the system pressure loss can preferably take place by reading out a value of the characteristic curve between the two existing determined values.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um folgende Kalibrierungsschritte auszuführen: Bilden einer Kennlinie und Auslesen von jenseits des durch die Messpunkte erfassten Bereichs liegenden Druckverlustwertes durch Extrapolation aus mindestens zwei Messpunkten.Furthermore, it is preferred if the control device is designed to carry out the following calibration steps: Forming a characteristic curve and reading out the pressure loss value lying beyond the area covered by the measuring points by extrapolation from at least two measuring points.
Es ist besonders bevorzugt, wenn ein Wert für den Anlagendruckverlust durch Extrapolation aus mindestens zwei ermittelten Werten für den Anlagendruckverlust erfolgt.It is particularly preferred if a value for the system pressure loss is obtained by extrapolation from at least two determined values for the system pressure loss.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um folgenden Kalibrierungsschritt auszuführen: Bilden einer Kennlinie und Auslesen eines zwischen zwei Messpunkten liegenden Druckverlustwertes durch Interpolation zwischen diesen beiden Messpunkten.Furthermore, it is preferred if the control device is designed to carry out the following calibration step: Forming a characteristic curve and reading out a pressure loss value lying between two measuring points by interpolation between these two measuring points.
Weiter ist es bevorzugt, wenn die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um folgenden Steuerungsschritt auszuführen, wenn die Drehzahl eine vorbestimmte Mindestdrehzahl unterschreitet: Abschalten der Antriebsvorrichtung.It is also preferred if the control device is designed to carry out the following control step when the speed falls below a predetermined minimum speed: switching off the drive device.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch eine Steuerungseinrichtung für eine Pumpenanordnung zur Förderung eines Fluides, mit einer Sensoranordnung, die in einem Strömungsweg angeordnet ist und einen Drucksensor umfasst, der ausgebildet ist zur Druckerfassung im Strömungsweg des Fluides und zur Erzeugung von Drucksensorsignalen aus den erfassten Drücken, zur Signalübertragung in Verbindung steht und ausgebildet ist, um folgende Steuerungsschritte auszuführen:
- a) Empfangen eines ersten Drucksensorsignals, das einen Druck des Fluides in dem Strömungsweg, vorzugsweise in einem Pumpenraum, charakterisiert, von der Sensoranordnung, wobei das Empfangen des ersten Drucksensorsignals während des Betriebes der Pumpenanordnung, insbesondere während des Antreibens einer Verdrängungsanordnung in einem Pumpenraum der Pumpenanordnung, erfolgt,
- b) Ermitteln eines Drucks in dem Strömungsweg, aus dem ersten Drucksensorsignal,
- c) Ermitteln einer Strömungsgeschwindigkeit an der Position des Drucksensors, wobei die Strömungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung geförderten Fluides charakterisiert, aus einem zweiten Sensorsignal der Sensoranordnung und/oder aus einer Drehzahl einer Antriebsvorrichtung und/oder aus einer Drehzahl einer Verdrängungsanordnung,
- d) Ermitteln eines Anlagendruckverlustes indem anhand der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit und/oder des ermittelten Drucks ein Wert für den Anlagendruckverlust aus einer in der Steuerungseinrichtung abgespeicherten Zuordnung des Anlagendruckverlustes zum Druck und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit ausgelesen wird,
- e) Ermitteln eines statischen Drucks an einer Einlassöffnung oder an einer Auslassöffnung, aus dem ermittelten Anlagendruckverlust und dem ermittelten Druck,
- f) Ermitteln des Unterschiedes zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und einem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung,
- g) Erzeugen und Ausgeben eines Steuerungssignals an die Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und dem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung, wobei das Steuerungssignal ausgebildet ist, um die Drehzahl einer Antriebsvorrichtung anzusteuern und mit der dadurch bewirkten Förderung des Fluides durch eine Verdrängungsanordnung den Unterschied zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und dem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung zu verringern,
- a) Receiving a first pressure sensor signal which characterizes a pressure of the fluid in the flow path, preferably in a pump chamber, from the sensor arrangement, the receiving of the first pressure sensor signal during operation of the pump arrangement, in particular while driving a displacement arrangement in a pump chamber of the pump arrangement , he follows,
- b) determining a pressure in the flow path from the first pressure sensor signal,
- c) determining a flow velocity at the position of the pressure sensor, the flow velocity being the velocity of the from the inlet opening to Characterized outlet opening of the pumped fluid, from a second sensor signal of the sensor arrangement and / or from a speed of a drive device and / or from a speed of a displacement arrangement,
- d) determining a system pressure loss by using the determined flow velocity and / or the determined pressure to read a value for the system pressure loss from an assignment of the system pressure loss to the pressure and / or to the flow velocity stored in the control device,
- e) Determining a static pressure at an inlet opening or at an outlet opening from the system pressure loss determined and the pressure determined,
- f) determining the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and a predetermined target pressure at the inlet opening or at the outlet opening,
- g) Generating and outputting a control signal to the drive device as a function of the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and the predetermined setpoint pressure at the inlet opening or at the outlet opening, the control signal being designed to increase the speed to control a drive device and to reduce the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and the predetermined setpoint pressure at the inlet opening or at the outlet opening with the resulting conveyance of the fluid through a displacement arrangement,
Gemäß einem dritten Aspekt wird die eingangs genannten Aufgabe gelöst durch ein Firmware-Update für eine Firmware einer Steuerungseinrichtung und/oder für eine Firmware einer Steuerungseinrichtung einer Pumpenanordnung, wobei das Firmware-Update Informationen für die Steuerungseinrichtung umfasst, zum Ausführen folgender Steuerungsschritte:
- a) Empfangen eines ersten Drucksensorsignals, das einen Druck des Fluides in dem Strömungsweg, vorzugsweise in einem Pumpenraum, charakterisiert, von der Sensoranordnung, wobei das Empfangen des ersten Drucksensorsignals während des Betriebes der Pumpenanordnung, insbesondere während des Antreibens einer Verdrängungsanordnung in einem Pumpenraum der Pumpenanordnung, erfolgt,
- b) Ermitteln eines Drucks in dem Strömungsweg, aus dem ersten Drucksensorsignal,
- c) Ermitteln einer Strömungsgeschwindigkeit an der Position des Drucksensors, wobei die Strömungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung geförderten Fluides charakterisiert, aus einem zweiten Sensorsignal der Sensoranordnung und/oder aus einer Drehzahl einer Antriebsvorrichtung und/oder aus einer Drehzahl einer Verdrängungsanordnung,
- d) Ermitteln eines Anlagendruckverlustes indem anhand der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit und/oder des ermittelten Drucks ein Wert für den Anlagendruckverlust aus einer in der Steuerungseinrichtung abgespeicherten Zuordnung des Anlagendruckverlustes zum Druck und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit ausgelesen wird,
- e) Ermitteln eines statischen Drucks an einer Einlassöffnung oder an einer Auslassöffnung, aus dem ermittelten Anlagendruckverlust und dem ermittelten Druck,
- f) Ermitteln des Unterschiedes zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und einem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung,
- g) Erzeugen und Ausgeben eines Steuerungssignals an die Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und dem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung, wobei das Steuerungssignal ausgebildet ist, um die Drehzahl einer Antriebsvorrichtung anzusteuern und mit der dadurch bewirkten Förderung des Fluides durch eine Verdrängungsanordnung den Unterschied zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und dem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung zu verringern,
- a) Receiving a first pressure sensor signal which characterizes a pressure of the fluid in the flow path, preferably in a pump chamber, from the sensor arrangement, the receiving of the first pressure sensor signal during operation of the pump arrangement, in particular while driving a displacement arrangement in a pump chamber of the pump arrangement , he follows,
- b) determining a pressure in the flow path from the first pressure sensor signal,
- c) determining a flow speed at the position of the pressure sensor, the flow speed characterizing the speed of the fluid conveyed from the inlet opening to the outlet opening, from a second sensor signal from the sensor arrangement and / or from a speed of a drive device and / or from a speed of a displacement arrangement,
- d) determining a system pressure loss by using the determined flow velocity and / or the determined pressure to read a value for the system pressure loss from an assignment of the system pressure loss to the pressure and / or to the flow velocity stored in the control device,
- e) Determining a static pressure at an inlet opening or at an outlet opening from the system pressure loss determined and the pressure determined,
- f) determining the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and a predetermined target pressure at the inlet opening or at the outlet opening,
- g) Generating and outputting a control signal to the drive device as a function of the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and the predetermined setpoint pressure at the inlet opening or at the outlet opening, the control signal being designed to increase the speed to control a drive device and to reduce the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and the predetermined setpoint pressure at the inlet opening or at the outlet opening with the resulting conveyance of the fluid through a displacement arrangement,
Gemäß einem vierten Aspekt wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Justierung eines Fluidpegels eines Fluides in einem Behälter mittels einer Pumpenanordnung, mit einer Sensoranordnung, die in einem Strömungsweg angeordnet ist und einen Drucksensor umfasst, der ausgebildet ist zur Druckerfassung im Strömungsweg des Fluides und zur Erzeugung von Drucksensorsignalen aus den erfassten Drücken, zur Signalübertragung in Verbindung steht, mit den Schritten:
- a) Empfangen eines ersten Drucksensorsignals, das einen Druck des Fluides in dem Strömungsweg, vorzugsweise in einem Pumpenraum, charakterisiert, von der Sensoranordnung, wobei das Empfangen des ersten Drucksensorsignals während des Betriebes der Pumpenanordnung, insbesondere während des Antreibens einer Verdrängungsanordnung in einem Pumpenraum der Pumpenanordnung, erfolgt,
- b) Ermitteln eines Drucks in dem Strömungsweg, aus dem ersten Drucksensorsignal,
- c) Ermitteln einer Strömungsgeschwindigkeit an der Position des Drucksensors, wobei die Strömungsgeschwindigkeit die Geschwindigkeit des von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung geförderten Fluides charakterisiert, aus einem zweiten Sensorsignal der Sensoranordnung und/oder aus einer Drehzahl einer Antriebsvorrichtung und/oder aus einer Drehzahl einer Verdrängungsanordnung,
- d) Ermitteln eines Anlagendruckverlustes indem anhand der ermittelten Strömungsgeschwindigkeit und/oder des ermittelten Drucks ein Wert für den Anlagendruckverlust aus einer in einer Steuerungseinrichtung abgespeicherten Zuordnung des Anlagendruckverlustes zum Druck und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit ausgelesen wird,
- e) Ermitteln eines statischen Drucks an einer Einlassöffnung oder an einer Auslassöffnung, aus dem ermittelten Anlagendruckverlust und dem ermittelten Druck, wobei die Einlassöffnung oder die Auslassöffnung mit dem Behälter in Fluidverbindung steht,
- f) Ermitteln des Unterschiedes zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und einem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung,
- g) Erzeugen und Ausgeben eines Steuerungssignals an die Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und dem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung, wobei das Steuerungssignal ausgebildet ist, um die Drehzahl einer Antriebsvorrichtung anzusteuern und mit der dadurch bewirkten Förderung des Fluides durch eine Verdrängungsanordnung den Unterschied zwischen dem ermittelten statischen Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung und dem vorbestimmten Soll-Druck an der Einlassöffnung oder an der Auslassöffnung zu verringern,
- a) Receiving a first pressure sensor signal which characterizes a pressure of the fluid in the flow path, preferably in a pump chamber, from the sensor arrangement, the receiving of the first pressure sensor signal during operation of the pump arrangement, in particular while driving a displacement arrangement in a pump chamber of the pump arrangement , he follows,
- b) determining a pressure in the flow path from the first pressure sensor signal,
- c) determining a flow speed at the position of the pressure sensor, the flow speed characterizing the speed of the fluid conveyed from the inlet opening to the outlet opening, from a second sensor signal from the sensor arrangement and / or from a speed of a drive device and / or from a speed of a displacement arrangement,
- d) Determining a system pressure loss by reading a value for the system pressure loss from an assignment of the system pressure loss to the pressure and / or to the flow rate stored in a control device on the basis of the determined flow velocity and / or the determined pressure,
- e) determining a static pressure at an inlet opening or at an outlet opening from the determined system pressure loss and the determined pressure, the inlet opening or the outlet opening being in fluid connection with the container,
- f) determining the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and a predetermined target pressure at the inlet opening or at the outlet opening,
- g) Generating and outputting a control signal to the drive device as a function of the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and the predetermined setpoint pressure at the inlet opening or at the outlet opening, the control signal being designed to increase the speed to control a drive device and to reduce the difference between the determined static pressure at the inlet opening or at the outlet opening and the predetermined setpoint pressure at the inlet opening or at the outlet opening with the resulting conveyance of the fluid through a displacement arrangement,
Besonders bevorzugt ist es, wenn bei dem Verfahren die Steuerungseinrichtung ausgebildet ist, um zur Ermittlung der vorbestimmten Zuordnung des Anlagendruckverlustes zum Druck und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit folgende Kalibrierungsschritte ausgeführt werden:
- a) Ausgeben eines Steuerungssignals, das ausgebildet ist, um die Drehzahl der Antriebsvorrichtung anzusteuern und eine erste Drehzahl anzufahren,
- b) Ermitteln eines ersten Drucks in dem Strömungsweg aus einem ersten Drucksensorsignal des Drucksensors während der ersten Drehzahl,
- c) Ausgeben eines Steuerungssignals, das ausgebildet ist, um die Drehzahl der Antriebsvorrichtung anzusteuern und eine zweite, von der ersten verschiedene Drehzahl anzufahren,
- d) Ermitteln eines zweiten Drucks in dem Strömungsweg aus einem zweiten Drucksensorsignal des Drucksensors während der zweiten Drehzahl,
- e) Ermitteln der Druckdifferenz zwischen dem in Kalibrierungsschritt b) ermittelten ersten Druck und dem in Kalibrierungsschritt d) ermittelten zweiten Druck und Abspeichern der Druckdifferenz als Anlagendruckverlust für einen Betriebszustand der Pumpenanordnung bei der ersten Drehzahl und dem ersten Druck.
- a) outputting a control signal which is designed to control the speed of the drive device and to approach a first speed,
- b) determining a first pressure in the flow path from a first pressure sensor signal of the pressure sensor during the first rotational speed,
- c) outputting a control signal which is designed to control the speed of the drive device and to approach a second speed different from the first,
- d) determining a second pressure in the flow path from a second pressure sensor signal of the pressure sensor during the second rotational speed,
- e) Determining the pressure difference between the first pressure determined in calibration step b) and the second pressure determined in calibration step d) and storing the pressure difference as a system pressure loss for an operating state of the pump arrangement at the first speed and the first pressure.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn zur Ermittlung der vorbestimmten Zuordnung des Anlagendruckverlustes zum Druck und/oder zur Strömungsgeschwindigkeit folgender Kalibrierungsschritt ausgeführt wird: Abwarten einer ersten Wartezeit bis das Drucksensorsignal von der Sensoranordnung eingeschwungen ist, insbesondere indem eine vorbestimmte erste Zeitspanne abgewartet wird oder indem eine Standardabweichung mehrerer innerhalb eines Zeitintervalls erfasster Drucksensorsignale ermittelt wird, und Empfangen des ersten Drucksensorsignals nach der ersten Wartezeit, insbesondere nach Verstreichen der vorbestimmten erste Zeitspanne oder nachdem die ermittelte Standardabweichung einen vorbestimmten Wert unterschritten hat, wobei dieser Kalibrierungsschritt vorzugsweise zwischen den Kalibrierungsschritten a) und b) und/ oder zwischen den Kalibrierungsschritten c) und d) erfolgt.It is particularly preferred if, in order to determine the predetermined assignment of the system pressure loss to the pressure and / or to the Flow rate, the following calibration step is carried out: waiting for a first waiting time until the pressure sensor signal from the sensor arrangement has settled, in particular by waiting for a predetermined first time period or by determining a standard deviation of several pressure sensor signals detected within a time interval, and receiving the first pressure sensor signal after the first waiting time, in particular after the predetermined first time span has elapsed or after the determined standard deviation has fallen below a predetermined value, this calibration step preferably taking place between calibration steps a) and b) and / or between calibration steps c) and d).
Besonders bevorzugt ist es, wenn bei dem Verfahren die zweite Drehzahl gleich null ist und die Antriebsvorrichtung in Schritt c angehalten wird, wobei vorzugsweise nach dem Schritt e) die Kalibrierungsschritte a) bis e) zumindest einmal, vorzugsweise mehrfach wiederholt werden, wobei bei jeder Wiederholung in Schritt a) eine unterschiedliche erste Drehzahl eingestellt wird und Kalibrierungswerte aus den mehreren ermittelten Druckdifferenzen bei den unterschiedlichen Drehzahlen ermittelt werden.It is particularly preferred if in the method the second speed is equal to zero and the drive device is stopped in step c, wherein preferably after step e) the calibration steps a) to e) are repeated at least once, preferably several times, with each repetition a different first speed is set in step a) and calibration values are determined from the plurality of determined pressure differences at the different speeds.
Noch weiter bevorzugt ist es, wenn die zweite Drehzahl von null verschieden ist und nach dem Abschluss eines ersten Kalibrierungsvorgangs in Schritt e) zumindest ein, vorzugsweise mehrere nachfolgendende Kalibrierungsvorgänge umfassend die Kalibrierungsschritte c) bis e) durchgeführt werden, wobei bei jedem wiederholten Kalibrierungsvorgang in Schritt c) eine von der zweiten Drehzahl im vorhergehenden Kalibrierungsvorgang unterschiedliche zweite Drehzahl eingestellt wird und in Schritt e) die Druckdifferenz zwischen dem in Schritt d) des vorhergehenden Kalibrierungsvorgangs ermittelten zweiten Drucks und dem in Schritt d) des laufenden Kalibrierungsvorgangs ermittelten Drucks bestimmt wird und Kalibrierungswerte aus den mehreren ermittelten Druckdifferenzen bei den unterschiedlichen Drehzahlen ermittelt werden.It is even more preferred if the second speed is different from zero and, after the completion of a first calibration process in step e), at least one, preferably several subsequent calibration processes comprising calibration steps c) to e) are carried out, with each repeated calibration process in step c) a second speed different from the second speed in the previous calibration process is set and in step e) the pressure difference between the second pressure determined in step d) of the previous calibration process and the pressure determined in step d) of the current calibration process is determined and calibration values are determined the several determined pressure differences can be determined at the different speeds.
Das Verfahren kann fortgebildet werden durch Bilden einer Kennlinie und Auslesen eines zwischen zwei Messpunkten liegenden Druckverlustwertes durch Mittelung zwischen diesen beiden Messpunkten und/oder Bilden einer Kennlinie und Auslesen von jenseits des durch die Messpunkte erfassten Bereichs liegenden Druckverlustwertes durch Extrapolation aus mindestens zwei Messpunkten.The method can be developed by forming a characteristic curve and reading out a pressure loss value lying between two measuring points by averaging between these two measuring points and / or forming a characteristic curve and reading out the pressure loss value lying beyond the area covered by the measuring points by extrapolation from at least two measuring points.
Schließlich ist es bevorzugt, wenn die Antriebsvorrichtung abgeschaltet wird, wenn die Drehzahl eine vorbestimmte Mindestdrehzahl unterschreitet.Finally, it is preferred if the drive device is switched off when the speed falls below a predetermined minimum speed.
Die zuvor beschriebenen weiteren Aspekte und ihre jeweiligen Fortbildungen weisen Merkmale bzw. Verfahrensschritte auf, die sie insbesondere dafür geeignet machen, mit der erfindungsgemäßen Pumpeinrichtung oder Steuerungsvorrichtung ausgeführt zu werden.The further aspects described above and their respective developments have features or method steps which make them particularly suitable for being carried out with the pump device or control device according to the invention.
Zu den Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails der verschiedenen Aspekte der hier beschriebenen Lösungen und ihrer jeweiligen möglichen Fortbildungen wird auch auf die Beschreibung zu den entsprechenden Merkmalen, Details und Vorteilen der jeweils anderen Aspekte und ihrer Fortbildungen verwiesen.For the advantages, design variants and design details of the various aspects of the solutions described here and their respective possible further developments, reference is also made to the description of the corresponding features, details and advantages of the other aspects and their further developments.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden beispielhaft anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer Pumpenanordnung und mehrere Behälter; -
2 : ein Flussdiagramm zur Bestimmung eines Füllstandes eines Fluides in einem Behälter; -
3a : einen zeitlichen Druckverlauf aufgetragen über die Zeit; -
3b : einen Drehzahlverlauf und einen dazu korrespondierenden Druckverlauf über die Zeit; -
4 : ein Flussdiagramm zu einem ersten Kalibrierungsverfahren; -
5 : ein Flussdiagramm zu einem zweiten Kalibrierungsverfahren.
-
1 : a schematic representation of a pump arrangement and several containers; -
2 : a flow chart for determining a fill level of a fluid in a container; -
3a : a pressure curve over time plotted over time; -
3b : a speed curve and a corresponding pressure curve over time; -
4th : a flowchart for a first calibration method; -
5 : a flowchart for a second calibration method.
Von einer Steuerungseinrichtung der Pumpenanordnung wird dann die Druckdifferenz der von der ersten und der zweiten Druckmessung ermittelten Drücke berechnet
Anschließend erfolgen weitere Kalibrierungsdurchgänge, indem der von der ersten Druckmessung ermittelte Druck mit dem von der zweiten Druckmessung ermittelten Druck überschrieben wird
Claims (21)
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