DE2934823A1 - Pumpenanordnung - Google Patents
PumpenanordnungInfo
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- DE2934823A1 DE2934823A1 DE19792934823 DE2934823A DE2934823A1 DE 2934823 A1 DE2934823 A1 DE 2934823A1 DE 19792934823 DE19792934823 DE 19792934823 DE 2934823 A DE2934823 A DE 2934823A DE 2934823 A1 DE2934823 A1 DE 2934823A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/024—Units comprising pumps and their driving means the driving means being assisted by a power recovery turbine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/12—Combinations of two or more pumps
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Description
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
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vi und
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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
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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.
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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
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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 %.
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Die Anordnung gemäß Figur 2 kann im Rahmen des offenbarten allgemeinen
Erfindungsgedankens in vielfacher Weise variiert werden.
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Claims (4)
- PatentansprüchePumpenanordnung zum Pumpen oder zur Komprimierung eines Mittels von einem niedrigen Niveau auf ein höheres Niveau odervon 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, bel030012/072516.7.1979: ·:-·:. y ,ι 20 693 ρspielsweise 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
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