DE2946049A1 - Verfahren zum regeln des durchflusses von kreiselpumpen - Google Patents

Verfahren zum regeln des durchflusses von kreiselpumpen

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DE2946049A1
DE2946049A1 DE19792946049 DE2946049A DE2946049A1 DE 2946049 A1 DE2946049 A1 DE 2946049A1 DE 19792946049 DE19792946049 DE 19792946049 DE 2946049 A DE2946049 A DE 2946049A DE 2946049 A1 DE2946049 A1 DE 2946049A1
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Heinz Dipl.-Ing. 6232 Bad Soden Bruner
Ing.(grad.) Georg 6230 Frankfurt Haby
Dipl.-Phys. Dr. Günter 6233 Kelkheim Kuchler
Friedrich 6093 Flörsheim Monsheimer
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Haby Georg Ing(grad) 6230 Frankfurt De Kuchl
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Hoechst AG
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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
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Description

HOECHST AKTIENGESELLSCHAFT HOE 79/F 308 D.Ph.HS/sch Verfahren zum Regeln des Durchflusses von Kreiselpumpen
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Regeln des Durchflusses einer Kreiselpumpe mit bekannten Kennlinien, die von einem drehzahlveränderbaren Motor, insbesondere von einem dxehzahlveränderbaren Asynchron-Drehstrommotor angetrieben wird
Es ist bekannt, den Durchfluß einer Pumpe mittels in die Leitung eingebauter Meßgeräte zu messen. Weicht der Durchfluß von einem vorgegebenen Sollwert ab, wird über eine Regelanordnung eine Stellgröße bestimmt, mit deren Hilfe der Motor der Kreiselpumpe oder ein Drosselorgan verstellt wird. Nachteilig bei dieser Art der Regelung ist die Verwendung eines Durchflußmessers, der in die produktführende Leitung eingebaut werden muß. Darüber hinaus wirkt sich die Trägheit solcher Durchflußmesser auf die Regelung ungünstig aus, insbesondere dann, wenn bei konstantem Differenzdruck geringe Drehzahländerungen der Kreiselpumpe hohe Durchflußänderungen zur Folge haben. Unter anderem können unerwünschte Regelschwingungen entstehen.
Es besteht demnach die Aufgabe, ein Verfahren zu schaffen, mit dem der Durchfluß von Kreiselpumpen ohne Durchflußmesser in der Produktleitung nahezu trägheitsfrei ermittelt und geregelt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man Drehzahl- und Leistungsaufnahme der Kreiselpumpe mißt, mit dem gemessenen Wert den Durchfluß der Pumpe aus ihren Kennlinien ermittelt, diesen mit dem Sollwert für den Durchfluß vergleicht und in an sich bekannter Weise den Motor der Pumpe verstellt.
In einer besonderen Ausführungsform wird Drehzahl und Leistungsaufnahme der Kreiselpumpe unter Berücksichtigung
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von Schlupf- und Wirkungsgrad aus der gemessenen Drehfrequenz und Leistungsaufnahme des Motors ermittelt.
Die Abhängigkeit des Durchflusses Q von der Leistung N sowie die Abhängigkeit der Förderhöhe H von Durchfluß Q einer Kreiselpumpe wird für die Nenndrehzahl Nn in den Datenblättern der Pumpenhersteller angegeben. Die graphische Darstellung dieser Abhängigkeiten nennt man die Kennlinien der Kreiselpumpe.
10
Zur Ermittlung des vorhandenen Durchflusses Qv der Kreiselpumpe aus ihren Kennlinien wird das Verhältnis zwischen vorhandener Drehzahl n- und Nenndrehzahl η sowie vorhandenem
ν η
Durchfluß Qv und Durchfluß Qn benutzt, wobei Qn der Durchfluß bei Nenndrehzahl ist. Das Verhältnis von vorhandener Leistung Nv zur Leistung Nn bei Nenndrehzahl verhält sich wie die dritte Potenz von vorhandener Drehzahl η zu Nenndrehzahl η · Statt der Nenndrehzahl kann selbstverständlich η
auch jede andere Drehzahl als Bezugsgröße verwendet werden. 20
Es gilt:
9-Z = nv . Nv = nv 3
Qn nn Nn TT^
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.
Die Drehzahl und die Leistungsaufnahme bzw. das Drehmoment der Kreiselpumpe werden z.B. mit Frequenzanalogwandler und elektrischem Leistungsumformer bzw. Kraftmeßeinrichtungen üblicher Bauart gemessen.
Gemäß Figur 1 wird das Meßsignal für die Drehzahl η im Rechenelement 1 erfaßt und in einen Signalwert umgeformt. Im Rechenelement 2 wird ein dem Quotienten aus Nenndrehzahl η und vorhandener Drehzahl η entsprechender Wert η ν
gebildet der im Rechenelement 3 zur dritten Potenz
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erhoben wird. Im Rechenelement 4 wird die gemessene Leistung Nv in einen entsprechenden Signalwert umgeformt. Das Rechenelement 5 ist einstellbar ausgebildet; mit seiner Hilfe wird vom Signal die Verlustleistung des Motors abgezogen. Im Element 6 kann die Leistung auf die Nenndrehzahl durch Multiplikation der Ausgangswerte der Rechenelemente
.. 5_ und.3 umgerechnet.werden...Im Rechenelement-7 wird mittels..eines ._
Funktionsgebers der Durchfluß Qn bei Nenndrehzahl η ermittelt. Dieser Durchfluß wird im Rechenelement 8 durch den Ausgangswert des Elementes 2 dividiert. Der Ausgangswert des Rechenelementes 8 ist proportional dem vorhandenen Durchfluß Qv. Rechenelement 9 stellt einen Regler üblicher Bauart dar, dessen Ausgangswert Stellgröße für die Leistung bzw. das Drehmoment des drehzahlveränderlichen Motors und dessen Drehzahl ist. Der Sollwert für diesen Regler wird durch Rechenelement 10 gegeben. Im Rechenelement 11 wird der Ausgangswert des Rechenelementes 9 in ein Signal umgewandelt, das in den Frequenzumrichter (nicht dargestellt) des drehzahlveränderlichen Motors übertragen wird. Im Frequenzumrichter werden dann durch die dort vorhandenen elektronischen Einrichtungen die Leistung bzw. das Drehmoment des Motors und die Drehzahl entsprechend der Stellgröße verändert.
Gemäß Figur 2 wird im Rechenelement 1 die Drehzahl η der Pumpe in einen entsprechenden Signalwert umgeformt. Im Rechenelement 15 wird der Nenndurchfluß durch den Sollwert des Durchflusses geteilt. Im Rechenelement 12 wird die vorhandene Drehzahl η mit dem Quotienten aus 15 multipliv
ziert; sein Ausgangswert ist die Nenndrehzahl η bei Nenn-
- durchfluß Qn. Im Rechenelement 13 wird durch einen Funktionsgeber die Nennleistung Nn bei Nenndrehzahl ermittelt und im Rechenelement 14 mit der dritten Potenz des Kehrwertes des Ausgangswertes des Rechenelementes 15 multipliziert. Der Ausgangswert des Rechenelementes 14 ist der zur vorhandenen Drehzahl η und zum Durchflußsollwert gehörende Leistungswert. Dieser Wert wird als Sollwert auf den
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Leistungsregler des Frequenzumrichters des Motors (nicht dargestellt) gegeben. Der Leistungsistwert wird sich solange gleichzeitig mit der Drehzahl verändern, bis eine Drehzahl erreicht ist, bei der Leistungssollwert und Leistungsistwert übereinstimmen.
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Claims (2)

  1. -^ HOE 79/F 308
    Patentansprüche:
    ( 1.)Verfahren zum Regeln des Durchflusses einer Kreiselpumpe mit bekannten Kennlinien, die von einem drehzahlveränderlichen Motor angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß man Drehzahl- und Leistungsaufnahme der Kreiselpumpe mißt, mit dem gemessenen Wert den Durchfluß der Pumpe aus ihren Kennlinien ermittelt, diesen mit dem Sollwert für den Durchfluß vergleicht und in an sich bekannter Weise den Motor der Pumpe verstellt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Drehzahl- und Leistungsaufnahme der Pumpe unter Berücksichtigung von Schlupf- und Wirkungsgrad aus der gemessenen Drehfrequenz und Leistungsaufnahme des Motors ermittelt.
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