DE3628284A1

DE3628284A1 - Verfahren und anordnung zum ermitteln des differenzdruckes von umwaelzpumpen

Info

Publication number: DE3628284A1
Application number: DE19863628284
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Ing Haerer; Siegfried Dr Ing Schustek; Guillermo Dr Ing Wille
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-08-20
Filing date: 1986-08-20
Publication date: 1988-02-25

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs. Verfahren dieser Gattung werden beispielsweise in Heizungsanlagen angewendet, bei denen die Kennlinie des Rohrnetz widerstandes z. B. durch Zu- und Abschalten von Heizkörpern von Hand oder durch Thermostatventile erheblich variieren kann. Bei solchen Heizungsanlagen ist es bekannt, den Differenzdruck der Umwälzpumpe auf einem gleichbleibenden Wert zu halten oder nach einer vorge gebenen Funktion in Abhängigkeit von bestimmten Parametern zu regeln, um den Heizwasserstrom an den tatsächlichen Wärmebedarf an zupassen und gegebenenfalls auch Strömungsgeräusche in der Heizungs anlage zu vermeiden.

Bei einem bekannten Verfahren der eingangs genannten Gattung (DE-A1 32 20 466) wird der Differenzdruck mittels externer Druck sensoren erfaßt, die jedoch verhältnismäßig teuer sind und zusätz lichen Montageaufwand bedingen. Ferner ist ein Verfahren zum Ver ändern der Fördermenge einer Heizungsumwälzpumpe bekannt (EP-A1 00 91 869), bei welchem die im Betrieb auftretende Konden satorspannung in der Hilfsphase des am Einphasennetz liegenden An triebsmotors ermittelt und zur Steuerung der Antriebsleistung ausge wertet wird. Dieses Verfahren erscheint für eine Differenzdruck regelung nicht geeignet, weil sich bei gleichbleibender Klemmen spannung die Kondensatorspannung selbst bei großen Schwankungen des Differenzdruckes nur in einem sehr geringen Umfang ändert.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren nach den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß externe Sen soren zum Erfassen des Differenzdruckes der Umwälzpumpe entfallen und daß sich ein eindeutig meßbarer Zusammenhang zwischen den er faßten elektrischen Größen des Motors und des Differenzdruckes er gibt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn aus der dem Motor zugeführten Spannung und der Mittelpunktspannung der Hilfsphase ein Hilfs spannungssignal gebildet wird, und wenn der Betrag bzw. Effektivwert der dem Motor zugeführten Spannung und das Hilfsspanungssignal die beiden elektrischen Betriebskennfeldgrößen bilden. Dadurch läßt sich eine sehr hohe Auflösung des Differenzdruck-Istwertes erreichen, die bei ca. 100% des Meßbereiches liegen kann.

Bei einer einfachen Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können ein parallel zur Hilfsphase des Motors geschal teter, hochohmiger Spannungsteiler und Mittel vorgesehen sein, welche aus der Differenz der Beträge bzw. Effektivwerte der Mittel punktspannungen von Hilfsphase und Spannungsteiler das Hilfs spannungssignal bilden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel ist Teil einer Regeleinrichtung zum Konstant halten des Differenzdruckes einer Heizungs-Umwälzpumpe. Es zeigt

Fig. 1 die Regelfunktion der Einrichtung anhand eines Pumpem-Rohr netzkennliniendiagramms,

Fig. 2 in schematischer Darstellung das Gesamtsystem der Einrichtung und

Fig. 3 deren Betriebskennlinienfeld.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

Zunächst sei die an sich bekannte Regelfunktion der Einrichtung an hand des Diagramms nach Fig. 1 erläutert. In diesem sind drei Rohr netzkennlinien a, b, c und drei Pumpenkennlinien d, e, f über dem auf die Zeiteinheit bezogenen Förderstrom V eingetragen. Die Rohr netzkennlinien a, b, c entsprechen den Verläufen des Differenz druckes Δ p, der notwendig ist, um den entsprechenden Förderstrom in der Heizungsanlage bei verschiedenen Rohrnetzwiderständen umzu wälzen. Die Pumpenkennlinien d, e, f stellen den Zusammenhang von Förderstrom V und Differenzdruck Δ p der Pumpe dar, mit der dem Pumpenmotor zugeführten Spannung U als Parameter.

Die erfindungsgemäße Einrichtung soll den Differenzdruck Δ p trotz unterschiedlicher Volumenströme auf einem gleichgleibenden Wert Δ p _soll halten. Es sei angenommen, daß sich in einem Beharrungszu stand ein Betriebspunkt 1 eingestellt haben. Wird jetzt, z. B. durch Schließen von Thermostatventilen, die Rohrnetzkennlinie von b nach a verschoben, so wird sich bei gleichbleibender Klemmenspannung der Pumpe der Betriebspunkt von 1 nach 2 verschieben und der Differenz druck Δ p erhöhen. Durch das nachstehend beschriebene Verfahren wird dafür gesorgt, daß sich durch Verringerung der am Pumpenmotor an liegenden Spannung der Betriebspunkt auf der Betriebskennlinie a nach unten bis zum Betriebspunkt 3 verschiebt, bei welchem sich wieder der Differenzdruck Δ p _soll einstellt. Beim Öffnen von Thermostatventilen und Zuschalten weiterer Heizkörper spielen sich die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge ab, wie durch die Betriebs punkte 2′ und 3′ veranschaulicht ist.

Die Regeleinrichtung wirkt gemäß Fig. 2 auf einen durch strich punktierte Linie angedeuteten Induktionsmotor 10 ein, der die nicht dargestellte Umwälzpumpe antreibt, deren Differenzdruck Δ p kon stant gehalten werden soll. Der Motor 10 liegt an einem Einphasen netz mit der Netzspannung u _N und hat eine Hauptwicklung 12, sowie eine Hilfsphase 14, in der eine Hilfswicklung 16 in Reihe mit einem Kondensator 18 liegt. In der einen Zuleitung zum Motor 10 ist ein Stellglied 20 der Regeleinrichtung angeordnet, welches von einem Regler 22 beeinflußt ist und die dem Motor zugeführte Spannung gemäß den Reglerbefehlen vorzugsweise durch Phasenanschnitt steuert. Der Motor 10 bildet mit der Pumpe und dem Heizungsnetz die Regelstrecke der Einrichtung, deren Regelgröße der Differenzdruck Δ p ist.

Bei der laufenden Ermittlung der Regelgröße Δ p wird erfindungsgemäß die Abhängigkeit des Differenzdruckes Δ p von der Pumpendrehzahl n, kombiniert mit der Abhängigkeit der Drehzahl n von der dem Motor zu geführten Spannung u und der Mittelpunktspannung u _L der Hilfsphase 14 genutzt. Dazu werden die Mittelpunktspannung u _L am Mittelpunkt 24 der Hilfsphase 14 abgegriffen und in einem Meßwertaufbereiter 26 (Betrags- bzw. Effektivwertbildner) zu einem Betrags- bzw. Effektiv wertsignal U _L geformt. Die dem Motor 10 zugeführte Spannung u wird in einem Meßwertaufbereiter 28 zu einem Betrags- bzw. Effektivwert signal U geformt. Der Hilfsphase 14 ist erfindungsgemäß ein Spannungsteiler 30 parallel geschaltet, von dessen Mittelpunkt 32 eine Spannung u _S abgenommen wird, die in einem Meßwertaufbereiter 34 zu einem Betrags- bzw. Effektivwertsignal U _S geformt wird. Die drei Meßwertaufbereiter 26, 28 und 34 können bei einem praktischen Ausführungsbeispiel in einem gemeinsamen Schaltbaustein enthalten sein.

Aus den beiden Signalen U _S und U _L wird in einem Vergleicher 36 ein Hilfsspannungssignal U _P gebildet, welches zusammen mit dem Be trags- bzw. Effektivwertsignal U einem Kennfeldspeicher 38 zugeführt wird, in welchem das in Fig. 3 flächenhaft dargestellte Betriebs kennfeld der Motor-Pumpe-Kombination abgelegt ist. In diesem Be triebskennfeld ist die Abhängigkeit des Differenzdruckes Δ p der Pumpe von dem Betrags- bzw. Effektivwertsignal U der Spannung und dem Hilfsspannungssignal U _P festgelegt. Ein Mikrocomputer bildet aus den beiden Eingangsgrößen U und U _P das Ausgangssignal Δ p _ist, das einem Vergleicher 40 zugeführt wird, welcher mit dem vorgegebenen Sollwert Δ p _soll die dem Regler 22 zugeführte Soll wertabweichung x _W bildet.

Claims

1. Verfahren zum Ermitteln des Differenzdruckes von Umwälzpumpen, deren elektrischer Antriebsmotor an einem Einphasennetz liegt und eine Hilfsphase hat, in welcher eine Spulenwicklung mit einer wei teren Impedanz, insbesondere einem Kondensator, in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß für eine bestimmte Kombination von Motor und Pumpe die funktionelle Abhängigkeit des Differenzdruckes (Δ p) von der dem Motor zugeführten Spannung (u) und der Mittel punktspannung (u _L) der Hilfsphase (14) als Betriebskennfeld in einem Kennfeldspeicher (38) abgelegt und der Differenzdruck (Δ p) durch Abfrage des Kennfeldspeichers (38) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der dem Motor zugeführten Spannung (u) und der Mittelpunktspannung (u _L) der Hilfsphase (14) ein Hilfsspannungssignal (U _P) gebildet wird und daß der Betrag bzw. Effektivwert (U) der dem Motor zuge führten Spannung und das Hilfsspannungssignal (U _P) die beiden elektrischen Betriebskennfeldgrößen bilden.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, da durch gekennzeichnet, daß parallel zur Hilfsphase (14) des Motors ein vorzugsweise gegenüber dieser hochohmiger Spannungsteiler (30) geschaltet und der Betrag bzw. Effektivwert der Hilfsspannung (U _P) aus der Differenz der Beträge bzw. Effektivwerte der Mittelpunkt spannungen (u _L, u _S) von Hilfsphase (14) und Spannungsteiler (30) gebildet ist.