DE2344850C3

DE2344850C3 - Selbsttätige Steuerung fur ein Pumpwerk

Info

Publication number: DE2344850C3
Application number: DE2344850A
Authority: DE
Inventors: Bernhard 6710 Frankenthal Bach
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1973-09-06
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE2344850B2; DE2344850A1

Description

Die Erfindung b !trifft eine se"/Sttätige Steuerung für ein Pumpwerk mit kleinen Druckspeicher und druck oder niveauabhängigem Betrieb b~i förderstromabhängiger Ausschaltung durch einen Strömungswächter mit kalorimetrischem »Strömungsfühler.

Die Förderleis ung eines Pumpwerkes soll sich selbsttätig an die entnahmen aus einem zu versorgenden Net: anpas en. Dies geschieht bei größerer Entnahme durch .inen Dauerbetrieb der Pumpe. Die Anpassung des ^rörderstromes an die Entnahmen erfolgt durch die si Ibstregelnde Wirkung der Q-H-Puinpenkennlinie. Bei Heineren Entnahmen geht die Pumpe in einen Ausset.:betrieb über. Um die zulässige Schalthäufigkeit des Pumpenantriebs nicht zu überschreiten, ist bei de rartigen Pumpwerken ein Druckspeicher erforderlich Während der Ausschaltzeit der Pumpe steht de · Vorrat des durch die Pumpe aufgefüllten Druck Speichers für Entnahmen zur Verfugung. Die Größe d :s Speichervolumens ist damit für die Schalthäufigkeit dt 3 Pumpenantriebs von maßgeblicher Bedeutung.

Ein sehr klein :r Druckspeicher kann eingesetzt werden, wenn mai die Pumpe weitgehend in Dauerbetrieb lau en läßt Der Druckspeicher steht dann selbstverständlich tür für kleinste Entnahmemengen zur Verfügung. Voraus »etzung für eine solche Betriebsart ist aber, daß ein die Pumpenverlustleitung abführender Mindestförderst ro η sichergestellt ist. Das bedeutet, daß zur Erreichung π ögliehst geringer Schaltzahlen die Pumpe nicht bere ts oberhalb des Mindestförderstromes abgeschaltet wird, daß andererseits aber bei Unterschreitung d> s Mindestförderstroms sofort ausgeschaltet wird. Eir; möglichst genaue Erfassung des Mindestfe rderstro nes ist hierfür die Voraussetzung. &5

Aus Si :herheit! gründen muß überdies bei einem Rückgang auf de 1 Mindestförderstrom die Ursache hierfür ermittelt werden. Ensteht dieser Rückgang nämlich nicht durch eine fehlende Entnahme sondern durch einen Zulaufmangel, so ist es zur Vermeidung von möglichen Schaden notwendig, daß ein selbsttätiges Wiedereinschalten des Pumpenantiriebs 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 betriebene Pumpen (DTPS 7 40 483) 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 Drosselverluste durch deren quadratische Abhängigkeit vom Durchströmquerschnitt sehr hoch ansteigen.

Zur Vermeidung einer selbsttätigen Wiedereinschaltung bei Zulaufmangen 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 aufzuwertende Zeitschalteinrichtung Anlaß zu Störungen geben, λ B. wenn sich bei deren Versagen ein Dauerlauf der Pumpe ergibt.

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 vorteilhaft erscheinende Verfahren hat dennoch wichtige Nachteile. Da die Pumpe jeweils erst nach dem Aufheizen des Fördermediums abgeschaltet wird, nicht aber bereits bei Unterschreiten des Mindestförderstroms, entstehen auch hier unnötige Laufzeiten des Pumpenantriebs. Aufgrund der bis an die erlaubte Grenze gehenden Aufheizung des Fördermediums ergibt sich noch die Notwendigkeit, diese erwärmte Fördermedium abzuführen oder in einen Druckspeicher zu fördern, bevor der temperaturabhängige Wächter wieder aktionsfähig werden kann. Das erfordert bei Wiedereinschaltung des Pumpenantriebs 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 zusätzlichen Zulaufdruck Wächters.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige Steuerung für ein Pumpwerk der eingang» genannten Art zu schaffen, die die geschilderten Nachteile der bekannten Ausführungen vermeidet und ohne Zusatzeinrichtungen, wie Zeitrelais, Zulaufdruck·

wächter o. dgl, die Zulaufüberwachung 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 5 Unterschreiten eines vorgegebenen Druckes oder Niveaus mit Selbsthaltung eingeschaltet wird, die bei Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestförderstroms durch den Strömungswächter unterbrochen wird. ίο

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Pumpensteuerung derart gestaltet, daß zur Schaltung des Heizstromes des kalorimetrischen Strömungsfühlers der Einschaltkontakt eines Druck- oder Niveauwächters mit einem vom Strömungswächter betätigten Schaltkontakt parallel geschäft ist und die beiden Kontakte wiederum in Reihe geschaltet sind mit dem Strömungswächter, während zur Schaltung des Pumpenantriebes ein weiterer, vom Strömungswächter betätigter 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 abgibt als an ein ruhendes. Entsprechend der Wärmeabgabe erreicht der beheizte Halbleiter unteschiedliche 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 14 73 190 bekannt. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung können aber sowohl Kaltleiter als auch Heißleiter als Widerstand verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Pumpensteuerung erübrigt ein Zeitrelais dadurch, daß zur Einschaltüberbrückung die Aufheiz/.eit des Strömungsfühlers ausgenutzt wird. Während der nach dem druck- oder niveauabhängigen Einschalten des Strömungswächters erfolgende Aufheizung vermag der Strömungsfühler noch nicht auf unterhalb des Mindestförderstroms liegende Strömungsgeschwindigkeiten zu reag'eren. Durch den sich bei laufender Pumpe vergrößernden Förderstrom wird der Strömungsfühler gekühlt. Er ist nun allein für die Aufrechterhaltung des Pumpenantriebs zuständig.

Bei einem Absinken des Förderstromes auf die festgelegte Mindestmenge schaltet der Strömungswächter den Pumpenantrieb aus. Wird die starke Strömungsverringerung durch eine Beendigung der Entnahme bewirkt, so wird wegen des ausgeschalteten Druck- oder Niveauwächters der Heizstrom des Strömungsfühlers 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 eingeschaHet. Er kann, da kein Förderstrom fließt, seine Wärme nicht abführen und daher den Pumpenantrieb nicht einschalten. Erst durch ein nach einer notwendigen Kontrol'e erfolgendes Aus- und Wiedereinschalten der Versorgungsspannung wird diese selbsttätige Sperre aufgehoben.

Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel eine gemäß der Erfindung gestaltete Pumpensteuerung.

Das Pumpwerk und deren selbsttätige Steuerung bestehen im wesentlichen aus einer Kreiselpumpe I, einem dieser vorgeschalteten Rückschlagventil 2, einem Schutz 3 für den Pumpenantrieb, einem Strömungswächter 4 mit kalorimetrischem Strömungsfühler 5, Schaltkontakten 6a und 66, einem Druckwächter 7 mit Schaltkontakt 8 und einem kleinen Druckspeicher 9.

Bei einsetzender Emnahme in dem zu versorgenden Netz tritt ein Druckabfall ein. Sir¹ t der Netzdruck auf den Schaltwert des Druckwächte^rs 7 ab, so .schließt dieser den Kontakt 8. Über den Stromungswächter 4 wird die Heizung 5 eingeschaltet. Da der Strömungsfühler 5 umbeheizi war und zunächst noch kühl ist, schließen sich die Kontakte 6a und 6b, obwohl zu diesem Ze^unkt 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 6ödes Strömungswächters A 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 Mindestförderstrom 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 Einschaltüberbrückung zu übernehmen.

Bei einer wegen Zulaufmangels erfolgenden Ausschaltung erreicht der Druck nicht den zum öffnen 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 Schließen der Kontakte 6a und 6b verhindert. Das Einschalten des Schützes 3 kann nicht erfolgen. Diese Verriegelung ermöglicht die Schutzabschaltung ohne zusätzlichen Geräteaufwand. Sie ist erst durch Aus- und Wiedereinschalten der Versorgungsspannung aufzuheben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Selbsttätige Steuerung für ein Pumpwerk mit kleinem Druckspeicher und druck- oder niveauabhängigem Betrieb bei förderstromabhängiger Ausschaltung durch einen Strömungswächter mit kalorimetrischemStrömungsfühler, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenantrieb allein durch den Strömungswächter ein- und ausgeschaltet wird, wobei d:r Heizstrom des kalorimetrischen Strömungsfühliirs bei Unterschreiten eines vorgegebenen Druckes oder Niveaus mit Selbsthaltung eingeschaltet vird, die bei Unterschreiten eines vorgegebenen vlindestförderstroms durch den Strömungswächter unterbrochen wird.

2. Selbsttätige Steuerung für ein Pumpwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaltung des Heizstromes des kalorimetrischen Strömungifühhrrs (5) der Einschaltkontakt (8) eines Druck- oder l'liveauwächters (7) mit einem vom Strömungswäc Her (4) betätigten Schaltkontakt (6b) parallel geschah tet ist und die beiden Kontakte (66,8) wiederum in Reihe geschaltet sind mit dem Strömungswäc lter (4), während zur Schaltung des Pumpenantrieb es ein weiterer vom Strömungswächter (4) betätigter Schaltkontakt (6a) mit dem Motorschütz (31 in Reihe geschaltet ist.