DE2934823A1

DE2934823A1 - Pumpenanordnung

Info

Publication number: DE2934823A1
Application number: DE19792934823
Authority: DE
Inventors: Nils-Eric Dipl Ing Andersson; Bengt Dipl Ing Sinner
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1978-09-11
Filing date: 1979-08-29
Publication date: 1980-03-20
Also published as: JPS5540291A; GB2031518B; US4243892A; SE427374B; SE7809513L; GB2031518A

Description

Pumpenanordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die Steuerung von beispielsweise Volumenflüssen erfolgt in der Regel entweder durch eine Pumpenanordnung mit einer im wesentlichen mit konstanter Drehzahl laufenden Pumpe und mindestens einem in Reihe geschalteten Drosselventil oder durch eine Pumpenanordnung mit einer mit konstanter Drehzahl laufenden Pumpe und einer zur Pumpe angeordneten Parallelleitung, in welcher ein Drosselventil oder eine von einem drehzahlgesteuerten Motor angetriebene Pumpe liegt. Aus Gründen der Energieersparnis ist nur die letztgenannte Anordnung annehmbar (siehe die nachfolgenden Ausführungen zu den Figuren 1A - 1C). Je größer jedoch die statische Förderhöhe wird, desto kleiner werden die zu erzielenden relativen Energiegewinne, was damit zusammenhängt, daß die erforderliche Punpenleistung auch bei niedrigem Volumenstrom bei großen statischen Förderhöhen erheblich ist. Diese Leistung übersteigt häufig sogar die erforderliche Pumpenleistung im Nennarbeitspunkt der Pumpe, Bei niedrigen

030012/0725

vi und

/2

16.7.1979

. : :".-: . ."\Λ 20 693 P

großen Druckhöhen bedeutet dies, daß man niemals auf den Volumenstrom Null heruntergehen kann , ohne besondere Vorkehrungen zum Kühlen der Pumpe zu treffen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenanordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die vorgenannten und andere hiermit zusammenhängende Probleme im wesentlichen beseitigt sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Pumpenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, die erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Bei der Pumpenanordnung nach der Erfindung wird also ein Drosselventil durch eine Pumpe ersetzt, von deren Welle Leistung über den als Generator arbeitenden Antriebsmotor und den Umrichter in das elektrische Netz zurückgespeist wird.

Eine Energieersparnis bei niedrigen Volumenströmen kann dadurch erzielt werden, daß der außerordentlich niedrige Wirkungsgrad, den diese Pumpen bei niedrigen Flüssen haben, nun bedeutend erhöht werden kann. Hierdurch ist es möglich, Flüssigkeit in dem System herumzupumpen und somit einen hohen Fluß durch

/3 030012/0725

16.7.1979 20 693 P

beide Pumpen (Q1 in der Pumpe 12 und Q2 in der Pumpe 17) und damit auch einen hohen Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig wird ein niedriger resultierender Fluß Q3 erreicht, der gleich der Flußdifferenz der beiden Pumpenflüsse ist.

Die Gesamtverluste sind gleich der Summe der Verluste der beiden Pumpen. Aufgrund des nunmehr hohen Flusses sind diese Verluste jedoch kleiner, als wenn eine einzige Pumpe in bekannter Weise, beispielsweise entsprechend Figur 1a, zur Lieferung eines geringen Flusses bei hohem Druck verwendet wird. Anstelle der im Stande der Technik üblichen Verwendung einer einzigen Pumpe können gemäß der Erfindung zwei oder mehrere parallel arbeitende Pumpen verwendet werden, von denen eine bei geringen Flußwerten Leistung an das Netz zurückspeisen kann. Die andere Pumpe kann drehzahlgesteuert sein oder mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl laufen. Man erhält hier auch eine größere Zugänglichkeit hinsichtlich des Antriebes.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1A - 1C Pumpenanordnungen gemäß dem Stande der Technik,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Pumpenanordnung gemäß der Erfindung.

030012/072S

16.7.1979 20 693 P

Figur 1Α zeigt eine bekannte Pumpenanordnung mit einer Pumpe 1, die von einem Motor 2 mit konstanter Drehzahl, beispielsweise einem Drehstrom-Asynchronmotor, angetrieben wird. In der Pumpenleitung liegt ein Drosselventil 3 zur Steuerung des Flusses. Die auftretenden Nachteile in Gestalt von niedrigem Wirkungsgrad und Kühlungsproblemen gehen aus dem oben Gesagten hervor.

Figur 1B zeigt eine von einem Motor 5 mit konstanter oder im wesentlichen konstanter Drehzahl angetriebene Pumpe 4, bei der ein Drosselventil 6 in einer Parallelleitung 7 ("by-pass") liegt.

Figur 1C zeigt eine in energetischer Hinsicht wirtschaftlichere Anordnung als die Figuren 1A und 1B. Aber auch hier bestehen bei geringen Flüssen und großer Förderhöhe die oben genannten Nachteile fort. Figur 1C zeigt ein drehzahlgesteuertes Antriebssystem mit der Möglichkeit einer Leistungsrückführung. Hierbei handelt es sich zum Beispiel um einen Gleichstrommotor 10, der über einen Thyristorstromrichter 8 aus einem elektrischen Netz 9 gespeist wird und eine Pumpe 11 antreibt.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung. Eine Pumpe 12 wird entweder von einem Motor mit konstanter Drehzahl oder einem drehzahlgesteuerten Motor 13 angetrieben. Im erstgenannten Falle kommt ein Asynchronmotor in Betracht^ und im letztgenannten Falle kommt ein über einen Frquenzumrichter oder

030012/0725 /5

16.7.1979 20 693 P

Gleichrichter 14 aus dem elektrischen Netz 15 gespeister Asynchronmotor bzw. Gleichstrommotor 13 in Betracht.

In einer Parallelleitung 16 liegt eine zweite Pumpe 17, die von einem drehzahlgesteuerten Antriebssystem, das beispielsweise aus einem Motor 18 mit einem Frequenzumrichter oder eimern Gleichrichter 19 besteht, vom Netz 20 gespeist wird. Bei dem Motor kann es sich z.B. um einen Synchron-, Asynchron- oder Gleichstrommotor handeln, der auch in bekannter Weise zur Rückführung von elektrischer Energie ins Netz 20 als Generator arbeiten kann. Es können auch mehr als zwei Pumpen verwendet werden, die beispielsweise in mehreren Parallelleitungen liegen.

Zur Erreichung des vollen Flusses arbeiten die Pumpen 12 und 17 in derselben Richtung. Bei kleinerem Fluß, z.B. bei halbem Fluß - konstanter Druck vorausgesetzt - steht die Pumpe still und verhindert, daß das zu pumpende Mittel über die Parallelleitung zirkuliert.

Bei weiter reduziertem Fluß läuft die Pumpe 17 in entgegengesetzter Richtung und wird dabei als Turbine von dem in der Parallelleitung zurückfließenden, bzw. herunterfließenden Flüssigkeitsstrom angetrieben. Der Motor 18 arbeitet dabei als Generator und liefert Energie ins Netz 20 zurück. Die Verlustreduktion bei einer Anordnung nach der Erfindung liegt bei niedrigen Flüssen etwa in der Größenordnung von 30 %.

030012/0725

/6

16.7.1979 20 693 P

Die Anordnung gemäß Figur 2 kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.

/7

030012/072S

Claims

Patentansprüche

Pumpenanordnung zum Pumpen oder zur Komprimierung eines Mittels von einem niedrigen Niveau auf ein höheres Niveau oder

von einem niedrigeren Druck auf einen höheren Druck, dadurch gekennzeichnet, daß mjn-Vdestens zwei parallel" arbeitende Pumpen oder Kompressoren (12, 17) vorhanden sind, von denen wenigstens eine/einer (17) so konstruiert ist, daß sie/er als Pumpe oder Turbine in einer oder beiden Richtungen arbeiten kann, wobei der Antriebsmotor (18) dieser. Pumpe/dieses Kompressors als Generator arbeitet und Energie in das elektrische Netz (20) zurückführen kann.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Pumpe (12) von einem mit konstanter Drehzahl laufenden oder einem drehzahlgesteuerten Motor (13) und die andere Pumpe (17) von einem drehzahlgesteuerten Motor (18^ der auch als Generator arbeiten kann, angetrieben wird.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem höheren, beispielsweise vollem Fluß die Pumpen in gleicher Richtung pumpen, daß bei einem niedrigeren, bel

030012/0725

16.7.1979

: ·:-·:. y ,ι 20 693 ρ

spielsweise halbem Fluß eine Pumpe (12) pumpt und eine Pumpe (17) stillsteht und dadurch ein Fließen des Mittels in ihrer Leitung verhindert, und daß bei weiter reduziertem Fluß eine Pumpe (12) pumpt und die andere Pumpe (17) vom Fluß als Turbine angetrieben wird, wobei ihr Antriebsmotor (18) als Generator arbeitet und Leistung ins Netz zurückspeist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (18), welcher die alternativ als Pumpe oder Turbine arbeitende Pumpe (17) antreibt, für einen Zwei-Quadranten-Betrieb vorgesehen ist.

030012/0725