DE3236815C2

DE3236815C2 - Überwachungs- und Kontrolleinrichtung an Rohrleitungen zum Transport von Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE3236815C2
Application number: DE3236815A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing.(FH) 3200 Hildesheim Metzger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-05
Filing date: 1982-10-05
Publication date: 1985-09-19
Also published as: DE3236815A1

Abstract

Mit Hilfe einer oder mehrerer Metallmembranen, die mit Foliendehnungsmeßstreifen versehen sind, werden an der druckseitigen Rohrleitung nach einer Zentrifugalpumpe Kavitation, Pulsation, saugseitige Füllstandsveränderung und Systemdruck, sowie Druckdifferenz gemessen. Die ohne großen Aufwand meßbaren Spannungen im mV-Bereich entsprechen den Druckänderungen im System und können zur weiteren Bearbeitung insbesondere mittels Mikroprozessoren in Verbindung mit Alarm- und Überwachungsanzeigen oder Stellgliedern, wie Elektromotoren oder Drosselventilen, herangezogen werden. Dadurch können Kavitation unterdrückt, der Geräuschpegel vermindert, der Pumpenwirkungsgrad verbessert und die elektrische Energieaufnahme der Zentrifugalpumpe reduziert werden. Über iterative Rechenverfahren im Mikroprozessor sind auch Flüssigkeitsdichte, Strömungsgeschwindigkeit, Volumenstrom und Massenstrom in der Rohrleitung nachweisbar.

Description

Fig.3 in Diagrammform einen Teil der möglichen Betriebszustände.

Fig.4 erläutert in schematischer Darstellung eine von vielen Anwendungsmögüchkeiten aer Meßwerte zur Überwachung und automatischen Drehzahlverstellung einer Zentrifugalpumpe mit Hufe eines Mikroprozessors, der mit einem Frequenzumformer und einem Käfigläufermotor zusammenarbeitet

In den F i g. 1 und 2 sind die Meßmembranen (t) zusammen mit dem aufgeklebten Fo'iendehnungsmeß- to streifen (2) zu sehen. Die flexiblen Dichtungsringe (5) dienen zum Trennen und Isolieren der Meßmembrane von der Rohrleitung (3) und zur Vermeidung von Flüssigkeitsaustritt. Die Rohrverzweigung (4) ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Bördelscheibe (6) verse- is hen, die als Auflage für die flexible Dichtung (5) auf der Fiüssigkeitsseite dient Die flexible Dichtung (5) auf der Außenseite ist ohne die Klemmvorrichtung zum Verspannen der Dichtungen (5), der Meßmembrane (1) mit Foliendehnungsmeßstreifen (2) und der Rohrverzweigung (4) gezeichnet

Das Diagramm, entsprechend Fig.3, stellt auf der vertikalen Achse die Spannungsänderungen und auf der horizontalen Achse den zeitlichen Verlauf dar und gilt für folgende Betriebszustände:

I Kavitation II Pulsation III Normalbetrieb IV optimaler Betriebszustand

V Füllen der saugseitigen Anlage, beispielsweise nach nicht ausreichender Veränderung der Drehzahl.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 schrift Nr. 14 73 689). Für die ausschließliche Überwa- Patentansprüche: chungs- und Kontrollfunktion ist die Meßgenauigkeit der Membrane mit konstanter Wandstärke auf reichend.

1. Überwachung*- und Kontrolleinrichtung in Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Rohrleitungen zum Transport von Flüssigkeiten mit- 5 Übenvachungs- und Kontrolleinrichtung der eingangs tels Zentrifugalpumpe, insbesondere in Rohrleitun- genannten Art eine Oberprüfung hinsichtlich Kavitagen von Vakuum-Eindampfanlagen mit siedenden tion und Änderungen des Flüssigkeitssundes zu ermög-Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, liehen. Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufdaß zur Erfassung von Kavitation auf der Druckseite gäbe aufgrund des Kennzeichens von Anspruch 1.

der Zentrifugalpumpe in der Rohrwandung minde- 10 Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen

stens eine Metallmembran mit Foüendehnungsmeß- der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche,

streifen über flexible Dichtungen montiert ist Die Erfindung erlaubt demnach die Messung von Span-

2. Oberwachungs- und Kontrolleinrichtung nach nungsänderungen; hervorgerufen durch die Verfor-Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mung der Dehnungsmeßstreifen auf der Meßmembrane Membrane senkrecht montiert ist 15 an dem Rohrleitungssystem. Eine dynamische Verfor-

3. Oberwachungs- und Kontrolleinrichtung nach mung erfolgt durch die Druckstöße während des Betrie-Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, bes unter Kavitation und bei pulsierendem Betrieb. Ein daß die Membrane nach außen gewölbt ist statischer Anstieg der Verformung ist bei Füllstandser-

4. Überwachungs- und Kontrolleinrichtung nach höhung festzustellen. Die Metallmembrane mit Deh-Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 20 nungsmeßstreifen befindet sich auf der Druckseite der daß die flexiblen Dichtungen als Profildichtungen Zentrifugalpumpe in der Rohrwandung und ist über fleausgestaltet und nahrungsmittelgeeignet sind. xiblen Dichtungen senkrecht montiert Die beiderseiti-

5. Überwachungs- und Kontrolleinrichtung nach gen Dichtungen werden zur vorteilhafteren Positionie- Patentansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, rung in der Rohrleitungsbefestigung als eine Profildich- daß der Membrane ein Mikroprozessor zur Auswer- 25 tung ausgestaltet Für den Einsatz in Anlagen der Nah- tung der zugehörigen Spannungen nachgsordnet ist rungsmittelindustrie ist das Dichtungsmaterial nahrungsmittelgeeignet.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, daß — neben der dynami-30 sehen Veränderung der Spannung bei Kavitation und

Die Erfindung bezieht sich auf eine Oberwachungs- der statischen Veränderung bei Füllstandsänderung —

und Kontrolleinrichtung gemäß Oberbegriff des Patent- zusätzliche Spannungswerte anfallen, die dem Druck in

anspruches 1. der Rohrleitung und dem Flüssigkeitsstand auf der

Bei derartigen Einrichtungen erfolgt die Anpassung Saugseite der Zentrifugalpumpe proportional sind,

der Pumpenkennlinie an die Rohrleitungscharakteristik 35 Diese Meßwerte können für Alarm- und Überwa-

mittels Drehzahlverstellung oder — bei konstanter chungsanlagen oder zur Unterdrückung der Kavitation

Drehzahl — mittels Drosselventil. Dabei werden übli- zur automatischen Verbesserung der Betriebsbedingun-

cherweise Niveaumessungen eingesetzt gen herangezogen werden. Dabei bietet sich insbeson-

In vielen Anlagen, z. B. Vakuum-Eindampfanlagen, ist dere der Einsatz von Mikroprozessoren an.

der Einsatz von Niveaumessungen nicht erwünscht Ei- 40 Zusätzlich werden durch die besondere Anordnung

ne ungefähre Anpassung der beiden Charakteristika der Metallmembrane zwischen flexiblen Dichtungen in

von Zentrifugalpumpe und Rohrleitungssystem erfolgt der Roh:leitung störende Rohrleitungsschwingungen

deshalb durch das Bedienungspersonal nach optischen ausgeschaltet die sonst das Meßergebnis verfälschen

(Flüssigkeitsstand) und akustischen (Geräuschpegel) und damit die sichere Erfassung der Kavitation in Frage

Überprüfungen. Hierbei kann bei ungenauer Einstel- 45 stellen würden. Werden zwei Membranen gegenüber

lung — insbesondere bei Flüssigkeiten, deren Betriebs- angeordnet, so kann der Einfluß des Atmosphärendruk-

temperaturen nahe am Siedepunkt liegen — Kavitation kes ausgeschaltet werden. Zur Ausschaltung des Tem-

auftreten. peratureinflusses ist der Zwischenraum evakuiert. Die

Kavitation macht sich durch ein Ansteigen des Ge- beiden Dehnungsmeßstreifen befinden sich auf der Va-

räuschpegels, unruhigen Pumpenlauf, Verschlechterung 50 kuumseite und sind entsprechend in der elektrischen

des Pumpenwirkungsgrades und, bei entsprechend er- Meßbrückenschaltung angeordnet. Zwei in ausreichen-

höhter Energieaufnahme, durch einen Abfall der For- dem Abstand übereinander angeordnete Meßmembra-

derhöhe bemerkbar. Zusätzlich kann pulsierendes Ar- nen können zur Bestimmung der Druckdifferenz heran-

beiten auftreten. gezogen werden. Über ein iteratives Rechenverfahren

Kavitation kann auch zu Metallzerstörung führen 55 sind dann Flüssigkeitsdichte, Strömungsgeschwindig-

(siehe KSB »Kreiselpumpen Lexikon« 2. Auflage S. 121 keit Volumenstrom und Massenstrom in der Rohrlei-

bis 122 und Fuchslocher/Schulz »Die Pumpen« Springer tung nach weisbar.

Verlag 1965 S. 100 bis 109). Üblich sind Meßeinrichtun- Durch die zusätzlich mögliche Formgebung — nach gen mittels Mikrophon, die aber für den Einsatz in die- außen gewölbt — ist die Meßmembrane sowohl für Vasen Anlagen nicht zuverlässig genug und zu störemp- 60 kuumbetrieb, als auch für den Betrieb mit höherem findlich sind (siehe Brüel & Kjaer »Technical Review« Pumpendruck geeignet.
No. 4 — 1980). Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeich-

Metallmembranen mit Foliendehnungsmeßstreifen nungen und einem beispielhaften, unmaßstäblichen Dia-

zur Messung von Drücken zeichnen sich durch einen gramm näher erläutert. Es zeigt

einfachen, robusten und störungsunempfindlichen Auf- b5 Fig. 1 in Schnittdarstellung die Montage der Meü-

biiii ;ius und erlauben — unter Berücksichtigung des vorrichtung an dem Rohrleitungssystem.

Wandstarkeneinllusses der Membrane — sehr genaue Fi g. 2 in Schnittdarstellung die nach außen gebogene

und zuverlässige Messungen (siehe deutsche Auslege- Membran für Vakuum und Überdruck.