DE2344850A1 - Selbsttaetige steuerung fuer ein pumpwerk - Google Patents

Description

K I eίη, Schanzlin & Becker, Aktiengesellschaft

Selbsttätige Steuerung für ein Pumpwerk

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Steuerung für ein Pumpwerk mit kleinem Druckspeicher und druck- oder niveauabhängigtm Betrieb bei förderstromabhängiger Ausschaltung durch einen Strömungswächter mit kalorimetrischem Strömungsfühler,

Die Förderleistung eines Pumpwerkes soll sich selbsttätig an die Entnahmen aus einem zu versorgenden Netz anpassen, Dies geschieht bei größerer Entnahme durch einen Dauerbetrieb der Pumpe, Die Anpassung des Förderstromes an die Entnahmen erfolgt durch die selbstregelnde Wirkung der Q-H-Pumpenkennlinie, Bei kleineren Entnahmen geht die Pumpe in einen Aussetzbetrieb über. Um die zulässige Schalthäufigkeit des Pumpenantriebs nicht zu überschreiten, ist bei derartigen Pumpwerken ein Druckspeicher erforderlich, Während der Ausschaltzeiten der Pumpe steht der Vorrat des durch die Pumpe aufgefüllten Druckspeichers für Entnahmen zur Verfügung, Die Größe des Speichervolumens ist damit für die Schalthäufigkeit des Pumpenantriebes von maßgeblicher Bedeutung,

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Ein sehr kleiner Druckspeicher kann eingesetzt werden, wenn man die Pumpe weitgehend in Dauerbetrieb laufen laßt, Der Druckspeicher steht dann selbstverständlich nur für kleinste Entnahmemengen zur Verfügung. Voraussetzung fUr eine solche Betriebsart ist aber, daß ein die Pumpenverlustleistung abführender Mindestförderstrom sichergestellt ist. Das bedeutet, daß zur Erreichung möglichst geringer Schaltzahlen die Pumpe nicht bereits oberhalb des Mindestförderstromes abgeschaltet wird, daß andererseits aber bei Unterschreitung des Mindestförderstromes sofort ausgeschaltet wird. Eine möglichst genaue Erfassung des Mindestfördertromes ist hierfür die Voraussetzung.

Aus Sicherheitsgründen muß überdies bei einem RUckgang auf den Mindestförderstrom die Ursache hierfür ermittelt werden, Entsteht dieser Rückgang nämlich nicht durch eine fehlende Entnahme sondern durch einen Zulaufmangel, so ist es zur Vermeidung von möglichen Schäden notwendig, daß ein selbsttätiges Wiedereinschalten des Pumpenantriebes verhindert wird.

Bei den bekannten Pumpwerken wurde der Mindestförderstrom noch nicht mit einer den oben geschilderten Kriterien folgenden Genauigkeit erfasst. Zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit dienten meist Klappen oder Blenden. In einer bekannten selbsttätigen Schalteinrichtung für elektromotorisch

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betriebene Pumpen (DT-PS 740 483) wird durch die Stellung einer Strömungsklappe ein Schalter im Stromkreis des Antriebsmotors betätigt» Abgesehen von der Ungenauigkeit, die mit einer solchen Messung verbunden ist, ist der Nachteil zu berücksichtigen, daß bei geringem Förderstrom die Strömungskräfte so klein sind, daß bereits Erschütterungen einen unkontrollierten Einfluß ausüben» Bei Auslegung der Strömungsklappe auf den kleinen Mindestförderstrom ist im übrigen zu berücksichtigen, daß bei Durchfluß des viel größeren Nennförderstromes die Drossel Verluste durch deren quadratische Abhängigkeit vom Durchströmquerschnitt sehr hoch ansteigen,

Zur Vermeidung einer selbsttätigen Wiedereinschaltung bei Zulaufmangel besitzt das bekannte Pumpwerk ein druckabhängig eingeschaltetes Zeitrelais, das den Schalter der Strömungsklappe für eine festgelegte Zeit überbrückt. Hat nach Ablauf dieser Zeit noch nicht die zur Betätigung der Strömungsklappe notwendige Strömung eingesetzt, so wird damit der Pumpenantrieb wieder ausgeschaltet, Bei dieser Art der Zulaufüberwachung erfolgt also, selbst wenn kein Zulauf vorhanden ist, eine Einschaltung und ein Lauf der Pumpe mit festgelegter Dauer, Hieraus ergibt sich ein für die Funktion des Pumpwerkes unnötiger und langer Trockenlauf, der die Pumpe gefährden kann , Außerdem kann die zusätzlich aufzuwendende Zeitschalteinrichtung Anlaß zu Störungen geben, z.B. wenn sich bei deren Versagen ein Dauerlauf der Pumpe ergibt.

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Um einen bis an die erlaubten Grenzen gehenden Dauerlauf der Pumpe zu erreichen, wurde bei bekannten Pumpwerken bereits eine Steuerung verwirklicht, die den Ausschaltzeitpunkt der Pumpe durch Erfassung der Temperatur des Fördermediums direkt ermittelten. Dieses zunächst vorteilhafte erscheinende Verfahren hat dennoch gewichtige Nachteile Da die Pumpe jeweils erst nach dem Aufheizen des Fördermediums abgeschaltet wird, nicht aber bereits bei Unterschreiten des Mindestförderstromes, entstehen auch hier unnötig lange Laufzeiten des Pumpenantnebes Aufgrund der bis an die erlaubte Grenze gehenden Aufheizung des Fördermediums ergibt sich noch die Notwendigkeit, dieses erwärmte Fördermedium abzuführen oder in einen Druckspeicher zu fördern, bevor der temperaturabhängige Wächter wieder aktionsfähig werden kann Das erfordert bei Wiedereinschaltung des Pumpenantriebes aufgrund abgesunkenen Druckes eine längere Zwangslaufzeit der Pumpe durch ein Zeitrelais und einen entsprechend großen Druckspeicher. Zur Verwirklichung eines Trockenlaufschutzes bedarf ein Pumpwerk dieser bekannten Art eines zusötzlichen Zulaufdruckwächters,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige Steuerung für ein Pumpwerk der eingangs genannten Art zu schaffen, die die geschilderten Nachteile der bekannten Ausführungen vermeidet und

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ohne Zusatzeinrichtungen, wie Zeitrelais, Zulaufdruckwächter oder dgl,, die Zu I auf überwachung übernimmt,

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Pumpenantrieb allein durch den Strömungswächter ein- und ausgeschaltet wird, wobei der Heizstrom des kalorimetrischen Strömungsfühlers bei Unterschreiten eines vorgegebenen Druckes oder Niveaus mit Selbsthaltung eingeschaltet wird, die bei Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestförderstroms durch den Strömungswächter unterbrochen wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Pumpensteuerung derart gestaltet, daß zur Schaltung des Heizstromes des kalorimetrischen Strömungsfühlers der Einschaltkontakt eines Druck- oder Niveauwächters mjt einem vom Strömungswächter betätigten Schaltkontakt parallel geschaltet ist und die beiden Kontakte wiederum in Reihe geschaltet sind mit dem Strömungswächter, während zur Schaltung des Pumpenantriebes ein weiterer, vom Strömungswächter betätiger Schaltkontakt mit dem Motorschütz in Reihe geschaltet ist,

Strömungswächter mit kalorimetrischen Strömungsfühlern sind bereits bekannt» Ihre Wirkung beruht darauf, daß der durch einen beheizten Halbleiter gebildete Strömungsfühler seine Wärme an ein strömendes Medium besser

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abgibt als an ein ruhendes, Entsprechend der Wärmeabgabe erreicht der beheizte Halbleiter unterschiedliche Temperaturen, die seinen elektrischen Widerstand bzw,, bei gleichbleibender Heizspannung, seinen Heizstrom bestimmen. Durch kalorimetrische Strömungsfühler lassen sich kleine Strömungsgeschwindigkeiten besonders gut erfassen. Ein zur Überwachung der Strömung eines Mediums dienendes, mit einem Kaltleiter ausgestattetes Gerät ist aus der DT-PS 1 473 190 bekannt, Bei der erfindungsgemdßen Steuerung können aber sowohl Kaltleiter als auch Heißleiter als Widerstand verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Pumpensteuerung erübrigt ein Zeitrelais dadurch, daß zur Einschal tüberbrückung die Aufheizzeit des Strömungsfühlers ausgenutzt wird, Während der nach dem druck- oder niveauabhängigen Einschalten des Strömungswächters erfolgenden Aufheizung vermag der Strömungsfühler noch nicht auf unterhalb des Mindestförderstromes liegende Strömungsgeschwindigkeiten zu reagieren. Durch den sich bei nun laufender Pumpe vergrößernden Förderstrom wird der Strömungsfühler gekühlt, Er ist nun allein für die Aufrechterhaltung des Pumpenantriebes zuständig.

Bei einem Absinken des Förderstromes auf die festgelegte Mindestmenge schaltet der Strömungswächter den Pumpenantrieb aus, Wird die starke Strömungsverringerung durch eine Beendigung eier Entnahme bewirkt, so

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wird wegen des ausgeschalteten Druck- oder Niveauwächters der Heizstrom des Strömungsfühler ebenfalls ausgeschaltet, der Strömungsfühler kühlt ab, Erfolgte die Strömungsverringerung aber aufgrund eines Zulaufmangels, so bleibt der Heizstrom des Strömungsfühlers wegen des eingeschalteten Druck- oder Niveauwächters eingeschaltet, Er kann, da kein Förderstrom fließt, seine Wärme nicht abführen und daher den Pumpenantrieb nicht einschalten„ Erst durch ein nach einer notwendigen Kontrolle erfolgendes Aus- und Wiedereinschalten der Versorgungsspannung wird diese selbsttätige Sperre aufgehoben,

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel eine gemäß der Erfindung gestaltete Purrpensteuerung,

Das Pumpwerk und deren selbsttätige Steuerung bestehen im wesentlichen aus einer Kreiselpumpe 1, einem dieser vorgeschalteten Rückschlagventil 2, einem Schütz 3 für den Pumpenantrieb, einem Strömungswächter 4 mit kalometrischem Strömungsfühler 5, Schajtkontakten 6a und 6b,einem Druckwächter 7 mit Schaltkontakt 8 und einem kleinen Druckspeicher 9,

Bei einsetzender Entnahme in dem zu versorgenden Netz tritt ein Druckabfall ein Sinkt der Netzdruck auf den Schaltwert des Druckwächters 7 ab, so schließt dieser den Kontakt 8. Über den Strömungswächter 4 wird

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die Heizung des Strömungsfühlers 5 eingeschaltete Da der Strömungsfühler unbeheizt war und zunächst noch kühl ist, schließen sich die Kontakte 6a und 6b, obwohl zu diesem Zeitpunkt noch kein Förderstrom fließt, Das Schütz 3 wird aktiviert und schaltet den Antriebsmotor der Pumpe 1 ein, Der nun einsetzende Förderstrom entzieht dem Strömungsfühler 5 die in ihm entstehende Wärme, so daß die Kontakte 6a und 6b des Strömungswächters 4 geschlossen bleiben. Sie versorgen das Schütz 3 und in Selbsthaltung den Strömungswächter 4 und den Strömungsfühler 5 auch weiterhin mit Strom, während der Kontakt 8 des Druckwächters 7 aufgrund der inzwischen eingetretenen Druckerhöhung bereits geöffnet hat,

Geht die Entnahme auf den Mindestfördersrrom zurück, wird der Wärmeentzug des Strömungsfühlers 5 eingeschränkt, Die Kontakte 6a und 6b öffnen sich und der Strömungswächter 4 mit seinem Fühler 5 und dem Schütz 3 werden stromlos, Der Pumpenantrieb wird ausgeschaltet. Wegen nicht mehr erfolgender Heizung kühlt der Strömungsfühler 5 rasch ab, Hierdurch ist er in der Lage, beim nächsten Einschalten wieder die Einschal tüberbrückung zu übernehmen.

Bei einer wegen Zulaufmangels erfolgenden Ausschaltung erreicht der Druck nicht den zum Offnen des Kontaktes 8 des Druckwächters 7 nötigen Wert Daher wird über den Kontakt 8 der Strömungsfühler 5 weiterhin mit Heizstrom versorgt, Aufgrund der fehlenden Abkühlung durch die Strömung wird ein

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Schließen der Kontakte 6a und 6b verhindert. Das Einschalten des Schützes kann nicht erfolgen, Diese Verriegelung ermöglicht die Schutzabschaltung ohne zusätzlichen Geräteaufwand. Sie ist erst durch Aus- und Wiedereinschalten der Versorgungsspannung aufzuheben.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   1,) Selbsttätige Steuerung fUr ein Pumpwerk mit kleinem Druckspeicher und druck- oder niveauabhängigem Betrieb bei förderstromabhängiger Ausschaltung durch einen Strömungswächter mit kalorimetrischem Strömungsfühler, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenantrieb allein durch den Strömungswächter ein- und ausgeschaltet wird, wobei der Heizstrom des kalorimetrischen Strömungsfühlers bei Unterschreiten eines vorgegebenen Druckes oder Niveaus mit Selbsthaltung eingeschaltet wird , die bei Unterschreiten eines vorgegeben Mindestförderstroms durch den Strömungswächter unterbrochen wird,
2. 2. Selbsttätige Steuerung für ein Pumpwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaltung des Heizstromes des kalorimetrischen Strömungsfühlers (5) der Einschaltkontakt (8) eines Druck- oder Niveauwächters (7) mit einem vom Strömungswächter (4) betätigten Schaltkontakt (ob) parallel geschaltet ist und die beiden Kontakte (ob, 8) wiederum in Reihe geschaltet sind mit dem Strömungswächter (4), während zur Schaltung des Pumpenantriebes ein weiterer vom Strömungswächter (4) betätiger Schaltkontakt (6a) mit dem Motorschutz (3) in Reihe geschaltet ist,

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