DE3402120A1 - METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING DIFFERENT OPERATING PARAMETERS FOR PUMPS AND COMPRESSORS - Google Patents
METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING DIFFERENT OPERATING PARAMETERS FOR PUMPS AND COMPRESSORSInfo
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- DE3402120A1 DE3402120A1 DE19843402120 DE3402120A DE3402120A1 DE 3402120 A1 DE3402120 A1 DE 3402120A1 DE 19843402120 DE19843402120 DE 19843402120 DE 3402120 A DE3402120 A DE 3402120A DE 3402120 A1 DE3402120 A1 DE 3402120A1
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Description
- 4' - RH/84/2- 4 '- RH / 84/2
Verfahren und Vorrichtung zur Kugulung verschiedener
Betriebsparameter bei Pumpen und VerdichternMethod and device for spheroidizing various
Operating parameters for pumps and compressors
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung verschiedener Betiriebsparameter, insbesondere der Förderhöhe H, des Förderstroms Q, des Leistungsbedarfs P und der Drehzahl n, bei Pumpen und Verdichtern, vorzugsweise Kreiselpumpen und Ventilatoren.The invention relates to a method and an apparatus for regulating various operating parameters, in particular the delivery head H, the delivery flow Q, the power requirement P and the speed n, for pumps and compressors, preferably centrifugal pumps and fans.
Kreiselpumpen haben die Aufgabe, einen bestimmten Flüssigkeitsstrom pro Zeiteinheit auf ein höheres Druckniveau zu fördern. Die dem Pumpenmotor zugeführte elektrische Energie wird in mechanische Energie umgewandelt und an die Förderflüssigkeit übertragen. Durch die Fl iehkraf teinwirkunij eines rotierenden Laufrades kommt es zu einer Förderung.und Drucksteigerung. The task of centrifugal pumps is to create a specific flow of liquid to convey to a higher pressure level per unit of time. The electrical energy supplied to the pump motor is converted into mechanical energy and transferred to the pumped liquid. Through the fleeing force one impacts one rotating impeller, there is a promotion. and pressure increase.
Die charakteristischen Betriebsparameter einer Pumpe sind der Förderstrom Q, die Förderhöhe H, der Leistungsbedarf P sowie die Drehzahl n. Der Förderstrom Q stellt die in der Zeiteinheit geförderte Flüssigkeitsmenge dar. Die Einheit des Förderstroms ist m3/h. Die Förderhöhe H charakterisiert die Zunahme des Energieinhaltes beim Durchgang durch die Pumpe. Sie w.ird in Meter angegeben und ist unabhängig von der Dichte. Der Leistungsbedarf P entspricht der von der Pumpe an der kupplung aufgenommenen Leistung in KW.The characteristic operating parameters of a pump are the flow rate Q, the delivery head H, the power requirement P and the speed n. The delivery flow Q represents the amount of liquid delivered in the unit of time. The unit of the Flow rate is m3 / h. The delivery head H characterizes the increase in the energy content when passing through the pump. It is given in meters and is independent of the density. The power requirement P corresponds to that of the pump on the coupling power consumed in KW.
Das Verhalten der Kreiselpumpen im Betrieb läßt sich aus ihren Kennlinien bestimmen. Den Zusammenhang zwischen Förderstrom und Förderhöhe bei konstanter Drehzahl gibt die Q-H-Kurve wieder. Wichtig für den Betrieb sind außerdem noch die Q-P- und H-P-Kennlinien.The behavior of the centrifugal pumps during operation can be omitted determine their characteristics. The relationship between flow rate and delivery head at constant speed is given by the Q-H curve again. The Q-P and H-P characteristics are also important for operation.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten um den Betriebspunkt einerThere are different ways to determine the operating point of a
BADORlGiNAl —BADORlGiNAl -
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eingebauten Kreiselpumpe in einer Anlage zu -ermitteln. Zum einen kann der Betriebspunkt über die Messung des Förderstroms ermittelt werden. Dabei wird der Förderstrom direkt mit einer in der Leitung eingebauten Meßeinrichtung gemessen. Ferner kann er durch die Niveauabnahme im Saurjbehälter oder durch die Zunahme im Druckbehälter pro Zeiteinheit bestimmt werden. Der Betriebspunkt einer Kreiselpumpe kann aber auch durch Druckmessung bestimmt werden. Dabei wird die Differenz des Druckes zwischen dem Austritts- und dem Eintrittsquerschnitt der Pumpe gemessen. Die Förderhöhe erhält man dann durch Quotientenbildung zwischen Druckdifferenz und Dichte des Fördermediums und einer Korrekturrechnung. Weiterhin besteht die Möglichkeit den Betriebspunkt einer Kreiselpumpe durch elektrische Messung zu bestimmen, wobei aus einer Strom- und Spannungsmessung die abgegebene Motorleistung unter Berücksichtigung der Leistungsfaktoren des Motors berechnet wird. Zur Vermeidung von Schaden sollten Kreiselpumpen möglichst im Bereich des ermittelten Betriebspunktes je nach gewünschter Betriebsart gefahren werden.installed centrifugal pump in a system. To the On the one hand, the operating point can be determined by measuring the flow rate. The flow is direct measured with a measuring device built into the line. Furthermore, it can be caused by the decrease in level in the Saurj tank or can be determined by the increase in the pressure vessel per unit of time. The operating point of a centrifugal pump can also can be determined by pressure measurement. The difference in pressure between the outlet and inlet cross-section is calculated measured by the pump. The delivery head is then obtained by forming the quotient between the pressure difference and the density of the conveyed medium and a correction calculation. There is also the possibility of setting the operating point of a centrifugal pump to be determined by electrical measurement, with the output motor power from a current and voltage measurement calculated taking into account the performance factors of the motor will. To avoid damage, centrifugal pumps should, if possible, be in the range of the determined operating point can be operated according to the desired operating mode.
Im allgemeinen werden die Pumpen auf konstanten Förderstrom bzw. konstante Förderhöhe eingestellt, wobei der Förderstrom bzw. die Förderhöhe durch Mef3fühler im Fördermedium bestimmt werden. Je nach Art des zu fördernden Mediums bzw. den spezifischen Bedingungen am Einsatzort der Meßfühler werden an deren Materialeigenschaften erhöhte Anforderungen zu stellen sein. Abgesehen von hohen Kosten für solche verschleiß- und korrosionbestandigen Materialien handelt es sich hierbei um ein störanfälliges Meßverfahren.In general, the pumps are set to a constant flow rate or constant head, the flow rate or the delivery head can be determined by measuring sensors in the pumped medium. Depending on the type of medium to be conveyed or the specific Conditions at the place of use of the sensors will place increased demands on their material properties be. Apart from the high cost of such wear-resistant and corrosion-resistant materials, these are a failure-prone measuring process.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung Ist es, dlυ Nachteile nach dem bekannten Stand der Technik zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung vorzustellen, womit insbesondere Pumpen und Ventilatoren je nach Konstruktion und Verwendungsfall hinsichtlich ihrer verschiedenen Betriebs-The object of the present invention is to address the disadvantages avoid the known prior art and a To present a method and a device, with which in particular Pumps and fans depending on the design and application with regard to their different operating
parameter auf einfache Weise eingestellt, bzw. einzelne Betriebsparameter verändert werden können. Ferner soll die Regelung den Einsatz von Mikroprozessoren ermöglichen.parameters set in a simple way, or individual operating parameters can be changed. Furthermore, the regulation should enable the use of microprocessors.
Erfindungsgemäß gelingt die Lösung der gestellten Aufgabe dadurch, daß die Regelung nach Kennlinien der Betriebsparameter gemäß der gewünschten Betriebsart erfolgt, wobei die Messung einzelner Betriebsparameter zur Aufstellung der Kennlinien außerhalb des Fördermediums erfolgt. Mit dieser Methode kann vorteilhaft auf Durchfluss- und oder Druckmeßgeräte verzichtet werden, die im allgemeinen zum Schutz gegen agressive Fördermedien mit beständiger Auskleidung aus hochwertigen Werkstoff gefertigt sein müssen.According to the invention, the object is achieved in that the control is based on characteristics of the operating parameters takes place in accordance with the desired operating mode, with the measurement of individual operating parameters for setting up the characteristic curves takes place outside of the pumped medium. This method can be beneficial to flow and / or pressure gauges be dispensed with, generally to protect against aggressive media with a resistant lining made of high quality Material must be made.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Drehzahl η und der Leistungsbedarf P als elektrische Messgrößen zur Aufstellung der Kennlinien verwendet werden. Die genannten Werte lassen sich auf besonders einfache Weise messen.In an embodiment of the invention it is advantageously provided that the speed η and the power requirement P as electrical Measured variables are used to set up the characteristic curves. The values mentioned can be set in a particularly simple manner measure up.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung sieht vor, daß zwei dreidimensionale Kennfelder aufgestellt werden, und zwar die Förderhöhe H als Funktion des Förderstroms Q und der Drehzahl n, und der Leistungsbedarf P als Funktion des Förderstroms Q und der Drehzahl n.Another embodiment of the method according to the invention provides that two three-dimensional maps are set up , namely the delivery head H as a function of the flow rate Q and the speed n, and the power requirement P as Function of the flow rate Q and the speed n.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vogesehen, daß das Kennfeld des Leistungsbedarfs P mittels eines Meßpunktrasters aufgenommen wird, während das Kennfeld der Förderhöhe Q daraus rechnerisch ermittelt wird.In a further embodiment of the invention it is provided that the The map of the power requirement P is recorded by means of a measuring point grid, while the map of the delivery head Q is derived from it is calculated.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Kennfelder einmal aufgestellt werden und in einem Rechner pumpenspezifisch fest einprogrammiert werden.In a further embodiment of the invention it is advantageously provided that the maps are set up once and are permanently programmed into a computer pump-specific.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorteilhaft vorgesehen, daß es für die Fördermengenregelung bei der Regulierung von Heißwassergeräten verwendet wird.In an embodiment of the invention, it is also advantageously provided that it is used for the flow rate control in the regulation of hot water devices.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Regelung zur Einhaltung eines maximalen Förderst rornes verwendet wird.In a further embodiment of the invention it is provided that the control rornes to maintain a maximum delivery rate is used.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Regelung zur Einhaltung eines konstanten Förderstromes verwendet wird.In a further embodiment of the invention it is provided that the control is used to maintain a constant flow rate.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Regelung zur Konstanthaltung eines Füllstandsniveaus dient.In a further embodiment of the invention it is advantageously provided that the control is used to keep a fill level constant.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindunq ist vorteilhaft vorgesehen, daß die Regelung zur Erreichung eines maximalen Wirkungsgrades bei Angabe eines zulässigen Bereiches eingesetzt wird.In a further embodiment of the invention it is advantageously provided that the scheme is used to achieve maximum efficiency when specifying a permissible range will.
Vorteilhaft wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Regelung zur Konstanthaltung der Leistungsaufnahme verwendet wird.It is advantageously provided in a further embodiment of the invention that the control is used to keep the power consumption constant is used.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung verschiedener Betriebsparameter, insbesondere der Förderhöhe, des Förderstroms, des Leistungsbedarfs und der Drehzahl, bei Pumpen und Verdichtern, vorzugsweise Kreiselpumpen und Ventilatoren, weist einen Rechner, eine Zifferntastatur, Funktionstasten und eine Anzeigeneinheit auf.A device for carrying out the method for regulating various operating parameters, in particular the delivery head, the flow rate, the power requirement and the speed, for pumps and compressors, preferably centrifugal pumps and fans, has a calculator, a numeric keypad, function keys and a display unit.
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Regelvorrichtung weist diese als Funktionstasten eine Eingabetaste, eine Abfragetaste, eine Löschtaste, eine Förderstromtaste, eine Förderhöhen-In an expedient refinement of the control device, this has, as function keys, an input key, an inquiry key, a delete key, a flow rate key, a delivery height
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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L.iijLii, ujrit.·; Ureh/uhllasLe und eine Lei ütung^-tas Le auf, wobei die Zifferntastatur als Tastenfeld ausgebildet ist und die Anzeige aus sieben Segmenten besteht.L.iijLii, ujrit. ·; Ureh / uhllasLe and a Lei ütung ^ -tas Le on, where the numeric keypad is designed as a keypad and the display consists of seven segments.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Regeleinrichtung ist vorgesehen, daß im Rechner-Programmkarten als Steckmodule verwendet werden.In an advantageous embodiment of the control device it is provided that in the computer program cards are used as plug-in modules.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung mehrerer in den Zeichnungen schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele. Further details, features and advantages of the invention emerge from the following explanation of several in the drawings of schematically illustrated embodiments.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1_ Blockschaltbild eines Regelungscomputers Fig. 1_ Block diagram of a control computer
Fig. 2. Ablauf plan des Regelprozesses Fig. 2. Flow chart of the control process
Fig. 2 Schematische Darstellung der rechnerischen Zusammenhänge der ei η/einen Kenn feider Fig. 2 Schematic representation of the computational relationships between the ei η / a characteristic field
Fig. 4_ Mengenregelung einer Kreiselpumpe zur Regulierung der Heißwassertemperatur Fig. 4_ Volume control of a centrifugal pump to regulate the hot water temperature
Fig. _5 Regelung einer Kreiselpumpe auf konstante Förderhöhe Fig. _5 Control of a centrifugal pump to a constant delivery head
Fig. _6 Regelung einer Kreiselpumpe auf maximalen Förderstrom Fig. _6 Control of a centrifugal pump to maximum flow rate
Fig. 2. Regelung einer Kreiselpumpe auf konstanten Förderstrom Fig. 2. Regulation of a centrifugal pump for a constant flow rate
Fig. 8^ Regelung einer Kreiselpumpe auf konstanten Fig. 8 ^ Regulation of a centrifugal pump on constant
BAD ORIGINAL — COPY BAD ORIGINAL - COPY
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Förderstrom bei Zusetzen eines KühlersFlow rate when a cooler is clogged
Fig. 9_ Regelung einer Umwälzpumpe auf konstanten Förderstrom bei festgelegten Betriebsgrenzen Fig. 9_ Regulation of a circulating pump to a constant flow rate at fixed operating limits
Fig. 10 Regelung einer "Kreiselpumpe zur Konstanthaltung
eines Füllstandsniveaus Fig. 10 control of a "centrifugal pump for keeping constant
a fill level
Fig. 11 Regelung einer Kreiselpumpe auf maximalen Wirkungsgrad bei Angabe eines zulässigen Bereiches Fig. 11 Regulation of a centrifugal pump for maximum efficiency with specification of a permissible range
Fiq. 12 Regelung einer Kreiselpumpe auf konstante Leistung Fiq. 12 Regulation of a centrifugal pump for constant output
Fig. 13 Bedienungs- und Anzeigefelder des Regelungscomputers Fig. 13 Operating and display fields of the control computer
Die in Figur 1 dargestellte Regelungseinrichtung weist einen Mikrorechner 1 auf, der Regelungsfunktionen ausführt und bedient werden kann. Die Kommunikation mit dem Rechner erfolgt über eine Bedienungs- und Anzeigeeinheit 2, die im einzelnen aus einer Zifferntastatur, einer Anzeige, Funktionstasten und Kontrollleuchten besteht. Über einen peripheren Interface Adapter 3 steht die Bedienungs- und Anzeigeeinheit 2 mit dem Rechner 1 in Verbindung. Über die Bedienungseinheit 2 kann der Rechen- und Regelprozeß gestartet, verändert oder gestoppt werden. Bei Betrieb der Pumpe 4, die über einen Motor 5 angetrieben wird, werden Leistung P und Drehzahl η kontinuierlich gemessen, und zwar liegen diese Werte entweder als Spannungssignale oder als Stromsignale vor und sind über das Stellglied 6 beeinflußbar. Zu Beginn des Betriebes der Pumpe beziehungsweise des Regelprozesses wird entschieden, in Abhängigkeit welcher Größe gerogelt werden soll, nämlich, nach der Drehzahl n, der Leistung P, demThe control device shown in Figure 1 has a microcomputer 1, which performs control functions and can be operated. Communication with the computer takes place via an operating and display unit 2, which is in the individual from a numeric keypad, a display, function keys and indicator lights. The operating and display unit is located via a peripheral interface adapter 3 2 with the computer 1 in connection. The computing and control process can be started and changed via the operating unit 2 or stopped. When the pump 4, which is driven by a motor 5, is operated, the power P and the speed become η measured continuously, and these values are either available as voltage signals or as current signals and can be influenced via the actuator 6. At the beginning of the operation of the pump or the control process decided depending on which size is to be scrolled, namely, according to the speed n, the power P, the
COPY-ι COPY- ι
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Förderstrom Q oder der Förderhöhe H. Die Me'ßsignale 7, 8 für Leistung und Drehzahl liegen beispielsweise, sofern diese als Spannungssignale verwendet'werden, zwischen 0-10 Volt vor. Über einen Meßstellenumschalter 9 gelangen die Meßsignale auf einen Analog- Digital- Wandler 10. Der Meßstellenumschalter 9 wird vom Mikrocomputer 1 über den peripheren Interface Adapter 11 und eine Steuerleitung 12 so gesteuert, daß dieser die gewünschte Meßleitung durchschaltet. Im A/D- Wandler 10 wird das analoge Meßsignal 13 in eine digitale Große 14 umgewandelt und gelangt über den periheren Interface Adapter 11 in den Mikrocomputer 1, um dort verarbeitet zu werden. Der Rechner 1 führt den Rechen- und Regelprozeß aus (gemäß Figur 2 und 3). Der digitale Ergebniswert 15 gelangt über einen peripheren Interface Adapter 16 zu einem Digital- Analog-Wandler 17. Der D/A- Wandler 17 wamdelt die digitale Größe 18 in ein Analogsignal 19 um, beispielsweise ein Spannungssignal zwischen 0-10 Volt. Das Ausgangssignal 19 wird nun auf das Stellglied 6 gegeben. Dieses Stellglied 6 ist ein Antriebsumrichter und stellt die Drehzahl des Pumpenmotors ein. Der Antriebsumrichter 6 gibt außerdem die aktuellen Meßwerte für η und P als Spannungssignale 7, 8 aus. Der Regelprozeß kann ebenso über Stromsignale geführt werden. Mit dem Messen dieser Werte beginnt der Rechen- und Regelprozeß von neuem.Delivery flow Q or delivery head H. The measurement signals 7, 8 for power and speed are, for example, between 0-10 volts, provided they are used as voltage signals. Via a measuring point switch 9, the measuring signals reach an analog-digital converter 10. The measuring point switch 9 is controlled by the microcomputer 1 via the peripheral interface adapter 11 and a control line 12 so that it switches through the desired measuring line. In the A / D converter 10, the analog measurement signal 13 is converted into a digital variable 14 and arrives at the microcomputer 1 via the peripheral interface adapter 11 to be processed there. The computer 1 carries out the calculation and control process (according to FIGS. 2 and 3). The digital result value 15 reaches a digital-to-analog converter 17 via a peripheral interface adapter 16. The D / A converter 17 converts the digital variable 18 into an analog signal 19, for example a voltage signal between 0-10 volts. The output signal 19 is now sent to the actuator 6. This actuator 6 is a drive converter and sets the speed of the pump motor. The drive converter 6 also outputs the current measured values for η and P as voltage signals 7, 8. The control process can also be carried out using current signals. When these values are measured, the calculation and control process begins anew.
Figur 2 beschreibt den Ablaufplan des Regelprozesses, der mit einer Sollwertvorgabe 31 beginnt, wobei entweder die Drehzahl n, die Pumpenleistung P, der Förderstrom Q oder die Förderhöhe H vorgegeben werden. Wie in Fig. 1 beschrieben, werden nun Ist- Werte für die Drehzahl und die Pumpenleistung gemessen. In Stufe 3 werden die Ist- Werte für den Förderstrom Q oder die Förderhöhe H aus den Ist- Werten für die Drehzahl η und die Pumpenleistung P über Flächenfunktionen berechnet. In einem 4. Schritt wird die Regeldifferenz gebildet. In einem 5. Schritt wird der Stellwert mit einem PI- Stellungsalgorithmus berechnet. In Schritt 6 wird die Stellgröße gebildetFIG. 2 describes the flow chart of the control process, which begins with a setpoint specification 31, with either the speed n, the pump output P, the flow rate Q or the delivery head H can be specified. As described in Fig. 1, the actual values for the speed and the pump output are now measured. In stage 3 the actual values for the flow rate Q or the delivery head H is calculated from the actual values for the speed η and the pump output P using area functions. In In a fourth step, the control difference is formed. In a 5th step, the manipulated variable is set using a PI positioning algorithm calculated. The manipulated variable is generated in step 6
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und auf das Stellglied aufgegeben, wobei die * Pumpenleistung P, der Förderstrom Q, und die Förderhöhe H wiederum über Flächenfunktionen in Drehzahl η umgewandelt werden. Die Ja- oder Nein-Abfrage 7 ergibt entweder, daß neue 1st- Werte von η und P bei Stufe 2 gemessen werden, oder führt dazu , daß die Frage nach dem Ende nach der Abtastzeit wiederholt wird.and abandoned on the actuator, where the * pump capacity P, the flow rate Q, and the delivery head H can in turn be converted into speed η via area functions. The yes- or No query 7 either results in that new 1st values of η and P are measured at stage 2, or leads to the fact that the question about the end is repeated after the sampling time.
Figur 3 zeigt modellhaft die rechnerischen Zusammenhänge zwischen den einzelnen Betriebsparametern. Dabei werden zwischen den Hauptachsen Q, -n, sowie H und P die Kennfelder 40 und 41 aufgespannt. Kennfeld 40 stellt die Flächenfunktion für die Förderhöhe H = f (Q, n) dar und Kennfeld 41 die Flächenfunktion für die Leistung P = f (Q, n). Die Linie 42 stellt die Förderhöhe H bei Q = konstant dar, die Linie 43 gilt für H = konstant. Die Linie 44 stellt die Pumpenleistung P für Q = konstant dar, während die Linie 45 P für H = konstant bedeutet. Die Kennfelder 40, 41 weisen' starke, nichtlineare Krümmungen auf und liegen räumlich übereinander, da sie die gleichen Abhängigkeiten η und Q besitzen. Für konstante Meßwerte Q und η kann nur ein einziger Funktionswert P und nur ein einziger Funktionswert H ermittelt werden. Da es sich um eine eindeutige Zuordnung handelt, liegen die Funktionswerte P und H exakt übereinander. Hieraus ergibt sich, daß aus zwei gemessenen der verwendeten 4 Betriebsparameter die beiden fehlenden errechnet werden können. Als Meßwerte stehen erfindungsgemäß die Drehzahl und die Leistungsaufnahme zur Verfügung.FIG. 3 shows as a model the computational relationships between the individual operating parameters. Be there The characteristic diagrams 40 and 41 are spanned between the main axes Q, -n and H and P. Characteristic map 40 represents the area function for the delivery head H = f (Q, n) and map 41 the area function for the power P = f (Q, n). Line 42 represents the delivery head H at Q = constant, the line 43 applies to H = constant. Line 44 represents the pump output P for Q = constant, while line 45 means P for H = constant. The characteristic fields 40, 41 have strong, non-linear Curvatures and are spatially one above the other because they have the same dependencies η and Q. For constant Only a single function value P and only a single function value H can be determined for measured values Q and η. Since it is If a clear assignment is involved, the function values P and H are exactly on top of one another. It follows from this that The two missing can be calculated from two measured of the 4 operating parameters used. Stand as measured values according to the invention, the speed and the power consumption are available.
Zwischen den einzelnen Betriebsparametern besteht die bekannte formelmäßige Beziehung:The well-known formulaic relationship exists between the individual operating parameters:
Q . f? . H . q
P= η Q. f? . H . q
P = η
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HH/84/2HH / 84/2
mit Q = Förderstrom in m </s
H = Förderhöhe in m
^ = spez.Gewicht in Kg/m3with Q = flow rate in m </ s
H = delivery head in m
^ = specific weight in kg / m3
Die Drosselkurven H = f(Q) einer Pumpe, die mit verschiedenen Drehzahlen betrieben wird, unterliegen einem Ähnlichkeitsgesetz. Jedem Punkt H = f(Q) einer Kurve mit der Drehzahl η ist ein Leistungspunkt P zugeordnet. Sowohl der Punkt H = f(Q) als auch die dazugehörige Leistung P bei der Drehzahl η läßt sich in einem Punkt Hx = f(Qx) und Px = f(Qx) bei der Drehzahl nx umrechnen.The throttle curves H = f (Q) of a pump that is operated at different speeds are subject to a law of similars. A power point P is assigned to each point H = f (Q) of a curve with the speed η. Both the point H = f (Q) and the associated power P at the speed η can be at a point Hx = f (Qx) and Px = f (Qx) at the speed convert nx.
Dabei ist:Where:
JJx = ro<
; ü* = / Ι*. \ >
P χ ·-- / π χ \ ·
Qn H \n j P \n J JJx = ro <; ü * = / Ι *. \> P χ · - / π χ \ ·
Qn H \ n j P \ n J
Der Figur 3 ist zu entnehmen, daß jedem Punkt der Fläche H = f (Q,n) ein Punkt der Fläche P^f(Q,n) zugeordnet ist.From Figure 3 it can be seen that each point of the area H = f (Q, n) a point of the area P ^ f (Q, n) is assigned.
Die Ermittlung der Flächen erfolgt auf dem Prüfstand durch das Aufnehmen verschiedener Drosselkurven H=f(Q) bei den DrehzahlenThe areas are determined on the test stand by recording various throttle curves H = f (Q) for the Speeds
nl, n2, n3, ... und P = f(Q) bei den Drehzahlennl, n2, n3, ... and P = f (Q) at the speeds
n1 , nl, n.3, . · .n1, nl, n.3,. ·.
Aus den Meßwerten werden die beiden Flächengleichungen ermittelt und in expliziter Form in einem elektronischen Speicherelement (EPROM) hinterlegt. Ein Regelungscomputer, der mit diesem EPROM ausgerüstet wird, benötigt nun durch den eindeutigen Zusammenhang der beiden Flächen lediglich die Meßgrößen P und η und kann damit die hydraulischen Größen Q und H ermitteln.The two area equations are determined from the measured values and in explicit form in an electronic storage element (EPROM). A control computer equipped with this EPROM now needs through the unique Only the measured variables P and η are related to the two areas and can thus determine the hydraulic variables Q and H determine.
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Es ist damit also möglich, eine Förderhöhe H vorzugeben und ohne einen Meßwert H in der Anlage aufzunehmen, die Pumpe auf die Förderhöhe H einzustellen durch entsprechende Wahl der Drehzahl lediglich mit Hilfe der Messung der leicht zugänglichen Größen P und n.It is thus possible to specify a delivery head H and to open the pump without recording a measured value H in the system adjust the delivery head H by appropriate selection of the speed only with the help of the measurement of the easily accessible Sizes P and n.
Das gleiche Verfahren wird bei einem gewähl Lon Q angewendet. Bei vorgegebenem P oder η ist der Wert direkt durch Messung also ohne Rechnung verfügbar und kann eingestellt werden. Gleichzeitig ergibt sich die Möglichkeit, die Parameter Q, H, η und P jederzeit abzufragen.The same procedure is used with a selected Lon Q. With a given P or η, the value is directly from measurement so available without invoice and can be discontinued. At the same time there is the possibility of changing the parameters Q, H, η and P can be queried at any time.
Bei der Lösung der Drehzahlregelung von Kreiselpumpen ohne Mikrocomputer (jjC) werden die aufgenommenen Meßwerte - also eine fast beliebige feine Annäherung der hier vorliegenden Flächen H = f (Q,n) und P = f (Q,n) - in einem EPROM gespeichert- Bei der Regelung können dann aber nur die vorher gemessenen diskreten Punkte angefahren werden, da die Flächen nicht als Gleichungen vorliegen und damit die Berechnung jedes Flächenpunktes gestatten" würden. Außerdem verfügt diese Art der Drehzahlregelung nicht über einen Mikrocomputer, der eine Berechnung durchführen könnte.When solving the speed control of centrifugal pumps without a microcomputer (jjC), the recorded measured values - i.e. an almost arbitrary fine approximation of the surfaces H = f (Q, n) and P = f (Q, n) - stored in an EPROM - With the regulation, however, only the previously measured discrete points can be approached, since the surfaces do not exist as equations and thus would allow the calculation of every point on the surface. In addition, this Type of speed control does not have a microcomputer that could perform a calculation.
Um beispielsweise eine Regelung nach konstanter Fürderhöhe durchzuführen, müßte zuerst aus der Fläche 41 die Fördermenge Q berechnet werden. Dieser Wert wird in die Funktion H = f(Q, n) eingesetzt und die Förderhöhe H auf diese Weise bestimmt. Bei dieser Methode muß allerdings von der einen in die andere Fläche umgerechnet werden, wie vorher beschrieben. Es kann eventuell günstiger sein, die Flächen H = f(n, P) und Q = f (n, P) zu verwenden und neue Meßreihen aufzunehmen, in denen η und P konstant gehelten werden. Dadurch ist möglich, den gesuchten Funktionswert unabhängig von der /weilen Fläche zu bestimmen.For example, to regulate according to a constant feed rate carry out, the flow rate would first have to be from the area 41 Q can be calculated. This value is inserted into the function H = f (Q, n) and the delivery head H is determined in this way. With this method, however, you have to convert from one area to the other, as described above. It can it may be better to use the areas H = f (n, P) and Q = f (n, P) and to record new series of measurements in which η and P are kept constant. This makes it possible to assign the function value you are looking for regardless of the area (s) determine.
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Eine Regelung kann mit allen verwendeten Größen durchgeführt werden, wobei jedoch nur η eingestellt wird. Bei einer durchgeführten Regelung nach η kann direkt mit η geregelt werden. Es sind keine Umrechnungen in den Flächen notwendig.A control can be carried out with all the variables used, but only η is set. At a Control carried out according to η can be controlled directly with η will. No conversions in the areas are necessary.
Wird als Regelgröße P gewählt, so wird zuerst Q aus der Funktion Q= f(n,P) bestimmt. Diese Größe wird benötigt, um mit dem Stellwert P das einzustellende η aus der Funktion Q= f(n,P) durch Umstellen nach η zu erhalten.If P is selected as the controlled variable, Q is first determined from the function Q = f (n, P). This size is required to with the manipulated variable P to obtain the η to be set from the function Q = f (n, P) by changing over to η.
Wird nach Q oder H geregelt, so wird zuerst der Funktionswert aus den Meßwerten η und P ermittelt und auf den Regler gegeben. Der sich ergebene Stellwart wird mit der gemessenen Größe P über die Flächengleichung in eine Drehzahl π zurückgerechnet. If control is carried out according to Q or H, the function value is first determined from the measured values η and P and sent to the controller. The resulting Stellwart is calculated back into a speed π with the measured quantity P using the area equation.
Für konstantes Q oder H erfolgt die Regelung in der Fläche auf einer fest definierten Kennlinie. Auf dieser Kennlinie lassen sich unterschiedliche Leistungs-Drehzahl-Punkte ein-For constant Q or H, the area is regulated on a firmly defined characteristic. On this characteristic different power-speed points can be set
auf
stellen. Tritt eine Störgröße, so bewegt sich der Regler auf der Kennlinie für die konstant zu haltende Größe und stellt
einen neuen Drehzahl-Leistungs-Punkt ein.on
place. If a disturbance variable occurs, the controller moves on the characteristic curve for the variable to be kept constant and sets a new speed-performance point.
Sofern die Kreiselpumpe ein anderes Medium als Wasser fördert, so ist in den Rechnungen ein Umrechnungsfaktor zu berücksichtigen. Da die Kreiselpumpe mit einem Asynchronmotor angetrieben wird, sind die Meßwerte für die Drehzahl durch den auftretenden Schlupf fehlerbehaftet. Im Betrieb gilt dieses für die Läuferdrehzahl. Ein Antriebsumrichter liefert für die eingestellte Motordrehzahl eines angeschlossenen Asynchronmotors ein Meßsigna.l, ^das der einzustellenden Synchrondrehzahl proportional ist. Diese Synchrondrehzahl wird mit der Regelung verarbeitet und eine neue Synchrondrehzahl als Stellgröße ausgegeben. Bei diesem Verfahren ist die tatsächliche Läuferdrehzahl nicht von Bedeutung, da sie durchIf the centrifugal pump conveys a medium other than water, a conversion factor must be included in the calculations consider. Since the centrifugal pump is driven by an asynchronous motor, the measured values for the speed are through the occurring slip is faulty. The following applies in operation this for the rotor speed. A drive converter delivers For the set motor speed of a connected asynchronous motor, a Meßsigna.l, ^ that of the synchronous speed to be set is proportional. This synchronous speed is processed with the control and a new synchronous speed output as manipulated variable. This procedure is the real one Rotor speed does not matter as it is through
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- 15 - RH/84/2- 15 - RH / 84/2
den auftretenden Schlupf von einer einzigen Synchrondrehzahl eingestellt wird. Zu jedem Betriebspunkt stellt sich also immer der ihm eigene Schlupf ein, der die Läuferdrehzahl verringert. Der Fehler durch den Schlupf ist somit ausgeschaltet. the occurring slip is adjusted by a single synchronous speed. So for every operating point always its own slip, which reduces the rotor speed. The error due to the slip is thus eliminated.
Vorteilhaft können mit der Erfindung gebrauchte Laufräder zur Aufnahme von Eichmessungen eingesetzt werden, um so deren Kenndaten zu ermitteln, die dann die Grundlage zu einem im Rechner abzuspeichernden, automatisch arbeitenden Korrekturprogramm bilden, das dann den tatsächlichen Betriebsparametern unter Berücksichtigung eines normierten Verschleißverhaltens angenähert ist.Can advantageously used wheels for the invention Recording of calibration measurements are used in order to determine their characteristics, which then form the basis for an im Computer to be saved, form automatically working correction program, which then the actual operating parameters is approximated taking into account a standardized wear behavior.
Die Figuren 4 bis 12 zeigen einige Anwendungsbeispiele für die erfindungsgemäße Regelung. Dabei bedeutet fl die Netzfrequenz von beispielsweise 50 Hertz und f2 die vom Rechner dem Motor aufgegebene Frequenz, die vom Frequenzumrichter kommt. Der verwendete NPSH- Wert bezeichnet die Nettoenergiehöhe, die vorhanden sein muß, damit die Pumpe einwandfrei läuft. Die übrigen verwendeten Symbole entsprechen den in der Beschreibung benutzten Größen.FIGS. 4 to 12 show some application examples for the regulation according to the invention. Here, fl means the network frequency of 50 Hertz, for example, and f2 is the frequency given to the motor by the computer and coming from the frequency converter. The NPSH value used denotes the net energy level, which must be present for the pump to run properly. The other symbols used correspond to those in the description used sizes.
Über die geschilderten Beispiele hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung auch zur Regelung anderer Strömungs- und Arbeitsmaschinen benutzt werden, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen.In addition to the examples described, the method according to the invention and the device can also be used for regulation Other fluid and working machines can be used without departing from the scope of this invention.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8141 | Disposal/no request for examination |