EP3123033B1 - Method for determining the hydraulic operating point of a pump assembly - Google Patents
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
Definitions
- the present invention relates to a method for determining a first hydraulic variable of a pump unit operated at a predeterminable speed from a mechanical and / or electrical variable by evaluating a linkage of the hydraulic variable on the one hand and the mechanical or electrical variable on the other hand. Furthermore, the invention relates to a pump control and equipped with a pump control pump unit for performing the method.
- a method of this kind is known from US 4,108,574 A1 known, in which case the volume flow is determined as the desired size of the delivery, the speed and / or the drive power based on a mathematical linkage of at least one of these variables with the flow rate.
- EP 2 696 175 A1 describes a method for detecting a flow rate of a centrifugal pump by means of a mathematical model of the pump, which describes the physical relationships of pump and drive motor.
- the hydraulic operating point in a pump unit is usually defined by the volume flow and the delivery height or the differential pressure applied by the pump. It is displayed in the so-called HQ diagram in which the delivery head or the differential pressure is plotted against the volume flow.
- HQ diagram in which the delivery head or the differential pressure is plotted against the volume flow.
- control and regulation methods for pump units that influence these hydraulic variables, in particular regulate along predeterminable characteristics.
- characteristic curves are customary in which a certain delivery height is kept constant for each volume flow, so-called ⁇ p-c regulations.
- Another known regulation takes place along characteristic curves which define a linear relationship between delivery height and volume flow, so-called ⁇ p-v regulations.
- sensors can be used, for example a flow sensor for determination the volume flow or a differential pressure sensor for determining the differential pressure, from which then the head can be calculated.
- sensors make the production of the pump unit more expensive. It is therefore a concern to renounce them.
- a hydraulic variable can also be determined mathematically from one or more variables known to the pump unit or its control or regulation, in particular using physical laws of existing physical relationships with the desired hydraulic variable. These relationships can be stored in mathematical form in the control or regulation of the pump unit.
- the calculation can be made, for example, from the electrical power consumption (motor power or mains input power) resulting from the product of current and voltage. This is a known size of the pump unit, since the current and the voltage is specified depending on the required speed of the pump set by the speed control or regulation, in particular by a frequency converter. In addition, it is particularly easy to measure the current and voltage by electrical means.
- the performance map can be measured. This means that the power consumption is determined for selected speeds for a large number of volume flows.
- These values can for example be assigned to one another in a table and stored in the control or regulation of the pump unit.
- a mathematical function for example a polynomial which describes the relationship between volume flow and power at a specific speed. This function can then be stored alternatively or in addition to the table in the control or regulation.
- Such a function may for example be formed separately for each speed and used so that the entire performance map is described by a set of functions.
- a single function can be used that combines the three sizes of power, speed, and flow connected.
- Using a function instead of a table has the advantage of requiring little storage space because it does not need to store large measurement data. The disadvantage here, however, that the evaluation of the function requires computing power.
- the use of a function in addition to the table has the advantage that a plausibility check and, if appropriate, an averaging of the value determined from the table and the function can be undertaken.
- the volume flow can be determined from the table or the corresponding function. From this, in turn, the delivery head can be calculated via the pump characteristic, so that the operating point of the pump unit is obtained.
- FIG. 1 shows the relationship between the absorbed electric power and the flow rate Q at a pump unit. Shown are four performance curves for different speeds, with the lowest curve being assigned to the lowest speed used and the upper one to the highest speed used.
- the performance curves make it clear that there is an ambiguity in the characteristic curve in the upper volume flow range, because the characteristic increases steadily up to a maximum with increasing volume flow, but decreases again as the volume flow increases.
- Q1 12 m 3 / h
- Q2 16 m 3 / h the same power input of about 250 W before.
- the problem of the ambiguity of the power characteristic can be circumvented by taking into account only the left part of the power characteristic, ie the volume flow which is smaller than the volume flow present at the maximum of the power characteristic.
- the hydraulic system of the pump set in this case is designed so that in the intended Operating range, the power is always rising steadily and the maximum flow is where the power has its maximum.
- a method for determining a first hydraulic variable of a pump unit operated at a predeterminable speed from a mechanical and / or electrical variable by evaluating a linkage of the hydraulic variable on the one hand and the mechanical or electrical variable on the other hand, in which a manipulated variable of the pump unit so with a periodic excitation signal of a certain frequency is applied, that a second hydraulic variable is modulated, wherein from the mechanical or electrical quantity as a system response to the Excitation signal is determined using the linkage of the current value of the first hydraulic variable.
- This solution resolves ambiguities in the linking of the quantities. It allows a pump set to use the information available to it, i. at least one electrical and / or mechanical quantity, such as the current, the voltage, the electric power, the torque, the rotational speed, or the mechanical power, and without the use of a pressure or flow sensor to close the hydraulic operating point, the For example, by the first and second hydraulic variable, preferably defined by the volume flow and the delivery height.
- the pump unit may be an electric motor driven centrifugal pump, for example a heating pump in a heating system or a coolant pump in a cooling system.
- modulating in the sense of the invention is to be understood as a change, but the type, height and speed of the excitation signal are in no way limited. Furthermore, as far as the following is a control of the pump unit, this term is also a regulation to understand, since a scheme includes only a controller with a feedback of a certain size.
- the current value of the first hydraulic variable can be determined from the amplitude and / or the phase position of the alternating component of the mechanical or electrical variable using the link. This means that initially the alternating component of the mechanical or electrical variable is determined and determines its amplitude or phase position. Subsequently, the combination is used to determine the value of the hydraulic variable from the ascertained amplitude or phase position.
- the absolute values for the amplitude and phase position are not used here but rather relative values which relate to the excitation signal. In the case of phasing this would mean that it is determined to how much the phase of the system response to the excitation signal is shifted.
- the link can be given by a table or at least one mathematical function.
- this table or the at least one function at a certain speed or at a plurality of speeds would associate each value or a number of values of the first hydraulic variable with an amplitude value or phase value of the alternating component.
- This makes it possible in a particularly simple way to determine the current value of the first hydraulic variable.
- This assignment is to be carried out by the manufacturer of the pump set by operating the pump set at different speeds by applying the excitation signal and measuring the first hydraulic variable as well as measuring the amplitude and phase angle of the alternating component or calculating it from known relationships. These determined values can then be assigned to one another in tabular form and stored in a control of the pump set.
- the use of the link can then take place in the case of the table in such a way that the line or column in which a rotational speed corresponding to the current rotational speed is searched for the ascertained amplitude value or phase value. If this or a similar one is found, the value of the first hydraulic variable assigned to the amplitude value or phase value by the corresponding column or row can be determined.
- a function can be used, resolved to the first hydraulic variable, to calculate the value of the first hydraulic variable from the ascertained amplitude value or phase value. If the link is given by several functions, one of which is valid for a certain speed, first that function must be determined, which is valid for the current speed. In this function then only needs the Amplitude value or phase value to be input. If, on the other hand, the link is given by a single function, then the determined amplitude value or phase value and the current speed must be entered for the function to supply the value of the first hydraulic variable.
- the product can be formed from the system response and a periodic function of the same or a multiple of the frequency of the excitation signal. Subsequently, the integral of this product over a predetermined, in particular finite integration period is calculated and determined from the value of the integral using the link, the value of the first hydraulic variable. From the value of the integral, the value of the hydraulic variable (Q, H) is then determined using the linkage.
- the alternating component of the mechanical or electrical variable for example the actual torque, the actual rotational speed or the electrical power consumption of the pump unit.
- the product would be formed and integrated from the system response and this interchange.
- the value of the hydraulic quantity (Q, H) is then determined from the value of the integral using the link.
- the current torque (actual torque), the current speed (actual speed) or the current electrical power consumption can be measured or calculated from other variables. If necessary, measured values must first be preprocessed, for example filtered, before it is suitable for multiplication by the system response. This can be done, for example, by high- or band-pass filtering. With sufficiently large excitation of the system, the alternating component contains a dominant fundamental oscillation which approximately corresponds in phase and frequency to the excitation signal. The result of the integration then corresponds, with the exception of a scaling factor, to the result that would be obtained with a purely mathematical periodic function, for example a sine or cosine function. In particular, the result of this calculation can be linked in the usual way to the first hydraulic variable to be determined, and these can be determined unambiguously.
- the linking of the hydraulic variable with the mechanical or electrical variable can also be given in the second embodiment in the form of a table or a mathematical function.
- the first hydraulic variable may each be assigned a value of the integral.
- This assignment is to be performed by the manufacturer of the pump set at the factory by operating the pump set at different speeds, measuring the first hydraulic variable and calculating the integral as mentioned above or from other known relationships. These determined values can then be assigned to one another in tabular form and stored in a control of the pump set.
- a value of the integral can be assigned or assigned to each value of the hydraulic variable by the mathematical function at a specific speed. This assignment also assumes that the manufacturer initially measures the pump set by operating the pump set at different speeds, thereby measuring the first hydraulic variable and calculating the integral as previously mentioned or from other relationships known to it. However, these determined integral values are then not stored in a table. Rather, a function, e.g. a polynomial I (Q) is sought which describes a curve on which the measured values of the hydraulic quantity lie.
- a function e.g. a polynomial I (Q) is sought which describes a curve on which the measured values of the hydraulic quantity lie.
- a separate mathematical function can be set up for a number of different specific rotational speeds or a general mathematical function (polynomial) can be determined which describes the entire characteristic diagram of the pump set, i. a function (polynomial) I (Q, n) describing the dependence of the integral value on both the first hydraulic quantity (Q) and the speed (n). This also applies to the first embodiment.
- the periodic function used to multiply the system response is a sine function. It is then possible from the table or the mathematical function directly to determine a value of the first hydraulic quantity, which is assigned to the calculated value of the integral or is assigned by the mathematical function, since the sine function causes the integration leads to a value that plotted against the first hydraulic Size, is unique. This is in FIG. 2 illustrated.
- the value of the first hydraulic variable associated with the calculated value of the integral can be determined backwards.
- the second embodiment variant differs from the first embodiment variant only in that the integral values are shown in the table instead of the amplitude values or phase values.
- the value of the hydraulic quantity can be calculated.
- the speed is the pump control, for example, known at least in the form of the desired speed.
- values of the mechanical and / or electrical variable are linked to values of the first hydraulic variable instead of the integral values in the table or the mathematical function, as is known per se in the prior art.
- the link is given by a table or at least a mathematical function, which is at a given speed any value of the first hydraulic Size assigns a value of mechanical or electrical size.
- the value of the mechanical or electrical quantity is preferably an average, or in other words, such a value, which is present in the absence of a periodic excitation.
- the ambiguity can be resolved by using a cosine function as the function with which the system response is multiplied and using the calculated value of the integral to distinguish which part of the table or range of values of the mathematical function to determine the value of the first hydraulic variable valid for the current operating point.
- a cosine function as the function with which the system response is multiplied
- the calculated value of the integral to distinguish which part of the table or range of values of the mathematical function to determine the value of the first hydraulic variable valid for the current operating point.
- the manipulated variable acted upon by the excitation signal is a setpoint speed or a setpoint torque of the pump unit, ie a mechanical size, which is attempted by a regulation of the pump set to keep at a certain value.
- Speed or torque controls are known per se in pump units.
- the periodic excitation of the desired speed or the desired torque is a simple measure to achieve a modulation of the second hydraulic variable.
- the volume flow Q of the pump unit can be used.
- the second hydraulic variable may then suitably be the delivery head H or the differential pressure ⁇ p .
- the latter can be easily modulated by modulating the speed or torque of the pump set.
- the mechanical variable is preferably the torque output by the pump unit or the actual speed of the pump unit.
- the electrical variable may be, for example, the electric power P el absorbed by the pump unit or the current. The change of at least one of these quantities due to the modulation of the second hydraulic quantity is then considered as a system response.
- any pairings between the excited manipulated variable and the system response to be analyzed can be used.
- the target speed can be modulated and the resulting actual speed can be evaluated.
- the output torque or the electrical power consumption can be used for the evaluation.
- the target torque can be excited and the resulting actual speed, the torque output or the electrical power consumption are evaluated.
- the excitation signal is ideally a periodic signal, in particular a sinusoidal signal or a signal containing a sinusoidal function.
- the latter can also be, for example, a triangular or sawtooth signal.
- the frequency of the excitation signal is advantageously between 0.01 Hz and 100 Hz.
- the disadvantage of too low a frequency is the duration of a complete one Period, which is at an excitation frequency of, for example, 0.01Hz at 1 minute and 40 seconds. The longer the period, the greater the likelihood that the hydraulic resistance of the system, and as a result, the operating point of the pump set changes, so that the determination of the current operating point is falsified. Therefore, the excitation frequency should not be too small.
- the frequency is limited due to the inertia of the rotor, the impeller and the liquid upwards limits.
- the amplitude of the excitation signal is preferably less than 25% of the speed setpoint. In particular, it can be between 0.1% and 25% of the speed setpoint. At a setpoint speed of, for example, 2000 rpm, a speed fluctuation of ⁇ 2 rpm to ⁇ 500 rpm can thus be suitable.
- the amplitude of the excitation signal can be calculated from a desired delivery height fluctuation by means of a mathematical equation describing the relationship between the rotational speed and the delivery height at the pump unit.
- this equation can be derived from the formula describing the stationary relationship between delivery head H, rotational speed n and volume flow Q.
- H on 2 - BQN - c Q 2 n 2 - bq a n - c Q 2 a - H 0 a - f A .
- H a 0 n 2 - bq a n - c Q 2 a - on 0 2 - BQN 0 - c Q 2 a - f A .
- H a 0 n 2 - bq a n - on 0 2 - BQN 0 a - f A .
- H a 0 n - bq a + bq 2 ⁇ a 2 + n 0 2 - BQN 0 a + f A .
- H a 0 n - bq a + bq 2 ⁇ a 2 + n 0 2 - BQN 0 a + f A .
- the integral of the product is calculated from the system response and the periodic function over a period of time T.
- This integration period T may be one period or may be a multiple of the period of the excitation signal. It is advantageous if the modulation is continuous, ie during the entire operating time of the pump set. In this way, changes in the operating point can be detected immediately. This would not be possible if the method according to the invention would only be used at intervals over a limited period of time.
- the detection of the mechanical or electrical quantity as a system response to the modulation can be done either at discrete times or continuously.
- the system response is then presented as a series of values so that multiplication by function and integration of the product thus obtained can occur at any time.
- At least one further integral can be calculated from the product of the system response and the function over the same integration period, wherein the beginning of this integration period of the further integral is offset in time from the beginning of the integration period of the first integral lies.
- the calculated values of the integrals can then be combined into an averaged value. This has the effect of smoothing the determined system response.
- F F (t) 1 (rectangular window)
- the "cut-out" values are multiplied unchanged with the function and then integrated, ie there is no weighting of the values.
- Such weighting can be done, for example, by multiplying the system response by a window function that weights the values in the middle of the window more than the values at the edge of the window.
- a multiplicity of known and in practice usual window functions are available, eg Hamming windows, Gaussian windows, etc.
- the change in the operating point distorts the value of the calculated integral.
- this distortion can be at least partially corrected by assuming a linear shift of the operating point and using this in the calculation of the Integrals is corrected.
- the values of the system response at the beginning and at the end of the integration period are determined, in particular measured, and from these two values a linear change of the system response per time is determined. This linear change is then subtracted from all values of the system response determined in the integration period and only then the integral is formed. In this case, however, the determined values must first be saved.
- I t 0 + T ⁇ t 0 t 0 + T X t - X t 0 + T - X t 0 T ⁇ t - t 0 ⁇ S t d ⁇ t
- T k I 2 ⁇ ⁇ ⁇
- I (t 0 + T ) is the integral to be calculated from time t 0 over the integration period T
- X (t) is the system response
- S (t) is the periodic function
- k l is a positive integer
- ⁇ is the frequency of the excitation signal f A, n (t), f A, H (t).
- a pump electronics for controlling and / or regulating the target speed of a pump unit is proposed, which is set up to carry out the method described above.
- a pump unit comprising such a pump electronics is proposed.
- the pump unit may be, for example, a heating pump, coolant pump or a drinking water pump.
- the method according to the invention can be dispensed with volumetric flow sensors. This simplifies structurally the pump housing and reduces the cost of manufacturing the pump set.
- the pump unit is an electric motor driven centrifugal pump, ideally in wet rotor design. Such can be used in a heating, cooling or drinking water system.
- the method of hydraulic operating point determination described below also uses information about the dynamic behavior of the system, which is analyzed by a targeted excitation.
- FIG. 6 A model of the system in which a variant of the method according to the invention can be applied is shown FIG. 6 as a block diagram.
- a variable-speed centrifugal pump unit 1 is shown, which is connected to a piping system 5 respectively incorporated in this.
- the system may for example be a heating system, the pump unit 1 corresponding to a heating pump.
- the piping system 5 is then formed by the leading to the radiators or heating circuits and leading from these to a central heating source lines.
- water can circulate in the pipelines 5 which is driven by the pump unit 1.
- the pump unit 1 consists of a pump unit 2, which forms the hydraulic part of the unit 1, an electromotive drive unit 3, which forms the electro-mechanical part of the unit 1, and a control or regulation 4.
- the drive unit 3 consists of an electromagnetic part 3a and a mechanical part 3b.
- the control 4 consists on the one hand of software 4a, on the other hand of hardware 4b, which includes the control and / or regulating electronics and power electronics such as a frequency converter.
- the control electronics 4 is a target speed n 0 specified. From the current current consumption I and the current rotational speed n , the drive unit 3 calculates, for this purpose, a voltage U which is specified for the power electronics 4b, so that the drive unit 3 provides a corresponding electrical power P el .
- the pump unit 1 thereby generates a delivery height H , which generates a more or less large volume flow Q in the piping system 5 depending on the pipe resistance. From the hydraulic power and thus forming composite losses a hydraulic torque M hyd can be defined, which is counteracted as a braking torque to the motor torque M.
- the hydraulic variable to be determined is exemplified by the volume flow Q of the pump unit. From the well-known physical-mathematical relationship between volume flow Q and head H at the pump unit 1, the delivery height H can be determined so that the hydraulic operating point [Q, H] of the pump set is fixed.
- the pump characteristic H P ( Q ) is known by the manufacturer from the measurement of the pump set.
- the parameters a, b, c are constant characteristics of the pump characteristic.
- the piping parabola depends on the condition of the piping system connected to the pump unit, whose hydraulic resistance is expressed in the slope d of the piping parabola.
- the hydraulic resistance is largely determined by the degree of opening of the valves located in the pipeline system, so that the slope d results from the valve position.
- n should n 0 + f A . n t
- the amplitude is between 0.1% and 25% of the setpoint speed n 0 and can be factory-set and fixed.
- H t H 0 + f A .
- Equation Eq. 8 or 9 can be numerically executed in a microprocessor of the pump electronics 4 or by an analog circuit, as exemplified in FIG. 7 is shown as a block diagram.
- step S2 follows step S5.
- the volume flow Q determined as part of the operating point determination in step S5 can then be used directly in equation 8.
- the excitation frequency f is to be dimensioned such that the delivery height H follows the excitation function f A, H as well as possible despite the inertia of the rotor.
- a frequency f of 1 Hz is used.
- the system response following the excitation manifests itself in various physical quantities of the pump set as well as purely mathematically in the models, ie the electric model 4b, electromagnetic model 3a, mechanical model 3b and hydraulic model 2 present quantities. However, it is sufficient to evaluate a single mechanical or electrical size of the pump set.
- the received electric power P el FIG. FIGS. 1, 2, 3
- the mechanical torque M mot is used as the system response X (t) to the modulation.
- the recorded electrical power P el is measured or determined from measured current and measured or calculated voltage.
- the torque M is can be measured or calculated from the torque-forming current available in the mathematical electromagnetic and mechanical model in the control electronics 4 for performing the control or for monitoring the system.
- the determination of the power P el and / or the torque M ist can be done by sampling at discrete times or continuously, so that the system response X (t) is present as a discrete or continuous series of measured values or calculated values. This is from step 4 of FIG. 4 includes. For the sake of simplicity, only the case of the continuous series will be dealt with here.
- the volume flow Q is first determined. This is done by first multiplying the system response X (t) by a periodic function S (t), ie by constructing the product of the system response X (t) and this periodic function S (t).
- the parameters g 1 , g 2 and k can be selected independently of each other.
- S sin (t), S cos (t) can in the simplest case have the same periodic basic structure as the excitation signal f A, n (t), f A, H (t), in particular the same frequency ⁇ or f to achieve the result according to the invention.
- the pump unit as has also been carried out according to the prior art, the manufacturer must be measured on a hydraulic test rig, unless the relationship is known.
- the relationship between the sought hydraulic variable Q , the rotational speed n and the electrical or mechanical variable P el , M is measured and as a characteristic field as a linkage of the hydraulic variable Q on the one hand with the mechanical or electrical variable M.
- P el other hand, stored in the form of a table or formula in the pump electronics. 4 Rather, the relationship between actual speed n is , volume flow Q and one of the above-mentioned integrals I (t 0 + T) determined.
- the integral I (t 0 + T) is calculated by the manufacturer on a hydraulic test stand at a number, in particular a plurality of preset nominal speeds n 0 to a number, in particular a plurality of measured volume flows Q, which is due to the excitation of the system with the excitation signal f A, n (t), f A, H (t) from the product of system response X (t) and the sine or cosine function S sin (t), S cos (t).
- the simulation curves in FIG. 2 unlike the performance curves in FIG. 1 describe a clear relationship between the volumetric flow and the integral, since the curves increase monotonically over the entire volumetric flow range. This makes it possible, in the intended operation of the pump unit 1 to determine a calculated integral value I (t 0 + T) from the relationship I (Q) determined on the test stand, to determine the currently conveyed volume flow Q. From this, the delivery height H can then be calculated, for example by means of Equation Eq. 1.
- the value of the first hydraulic variable, the volume flow Q is consequently determined using the relationship.
- the manufacturer can determine from the values determined on the test stand for each rotational speed n 0 a single mathematical function or a global mathematical function (eg a polynomial) for all rotational speeds, a characteristic curve or, in the case of the global function, a characteristic field describes where all measured values lie.
- a single mathematical function or a global mathematical function eg a polynomial
- a characteristic curve or, in the case of the global function, a characteristic field describes where all measured values lie In the case of using several functions, which are valid for each speed, then only the currently valid function must be determined and the calculated integral value used to obtain the corresponding value of the hydraulic variable, ie the volume flow value. If a global function is used to describe the entire characteristic field, the speed and the calculated integral value can be directly used in this equation to obtain the corresponding value of the hydraulic variable.
- FIG. 3 shows four simulation curves for the integral I (Q) for the same speeds as in FIG. 2 , where also the electric power P el was examined as a system response X (t) , but multiplied by a cosine function S cos (t).
- the simulation curves in FIG. 3 like the performance curves in FIG. 1 describe no clear relationship between the volume flow Q and the integral I (t 0 + T), since the curves initially fall with increasing volume flow Q, but then rise again.
- the simulation curves in FIG. 3 reveal a peculiarity, which is that the calculated integral I (t 0 + T). there has the value zero, where the associated power characteristic (see FIG. 1 ) has its maximum.
- the cosine signal changes the sign exactly at the vertex of the power characteristic, so that the sign of this signal can also serve to identify the operating point, ie right or left of the vertex of the power characteristic.
- this variant of the method according to the invention is to be used, it is not necessary to determine the volumetric flow and the integral value associated therewith at the manufacturer on the hydraulic test rig at different rotational speeds. Rather, it is sufficient, as in the prior art, to measure the performance map and to determine the threshold value and to deposit it as a table or at least one power characteristic equation in the pump electronics 4. The table or at least one function then assigns a value of the mechanical or electrical variable to the values of the hydraulic variable at a specific speed.
- At least one further integral I (t 1 + T) may be obtained from the product of the system response X (t) and the function S ( t ) over the same integration period T, wherein the start of integration t 1 of the further integral is offset in time by the offset t 1 -t 0 from the start of integration t 0 of the first integral I ( t 0 + T).
- the calculated values of the integrals I (t 0 + T) ,, I (t 1 + T) are then averaged to a value.
- the calculation of the integrals over a finite integration period means that a set of values is cut out of the system response X ( t ), which then represent a "window" of the system response.
- the correspondingly cut-out windows overlap.
- FIGS. 8 and 9 show analogous to the FIGS. 2 and 3 a graphic visualization of the linkage of the volume flow Q as a first hydraulic variable with the actual speed as a mechanical variable for four different speeds, wherein in FIG. 8 the amplitude
- the setpoint speed n is intended by modulating a periodic signal to a static setpoint speed. The actual speed n is then given neglecting disturbances from the sum of the average speed n 0 and the periodic proportion n 1 (t).
- the phase ⁇ (n 1 ) in FIG. 9 is related to the excitation signal and thus represents a kind of phase shift FIGS. 8 and 9
- the values shown are measured at the factory and stored as a table or mathematical function in the control of the pump set.
- and the phase ⁇ (n 1 ) is unique for each speed over the flow rate.
- the volumetric flow Q which, at the present mean operating rotational speed n 0, of the determined amplitude
- the method presented here makes it possible in a simple way during operation of the pump set and without the use of a corresponding sensor, a hydraulic variable, e.g. to determine the volume flow.
- a second hydraulic variable e.g. the delivery height, modulated, in particular to the vibration is excited, which can be done for example by modulation of the target speed or the motor torque as a manipulated variable of the pump unit.
- the determination of the system response e.g. the actual speed, the output from the pump unit torque or the electric power, and their evaluation by determining the amplitude or phase of the alternating component of the system response or by multiplication with a function of the same frequency as the excitation and integration of the product obtained, obtained are values that mathematically have a clear relationship with the sought hydraulic size. Through the evaluation of this, to be deposited in the pump electronics of the pump unit, the relationship can then determine the value of the sought hydraulic variable.
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer ersten hydraulischen Größe eines bei einer vorgebbaren Drehzahl betriebenen Pumpenaggregats aus einer mechanischen und/ oder elektrischen Größe durch Auswertung einer Verknüpfung der hydraulischen Größe einerseits und der mechanischen oder elektrischen Größe andererseits. Ferner betrifft die Erfindung eine Pumpensteuerung sowie ein mit einer Pumpensteuerung ausgestattetes Pumpenaggregat zur Durchführung des Verfahrens.The present invention relates to a method for determining a first hydraulic variable of a pump unit operated at a predeterminable speed from a mechanical and / or electrical variable by evaluating a linkage of the hydraulic variable on the one hand and the mechanical or electrical variable on the other hand. Furthermore, the invention relates to a pump control and equipped with a pump control pump unit for performing the method.
Ein Verfahren dieser Art ist aus der
Ein alternatives Verfahren beschreibt die europäische Patentanmeldung
Die europäische Patentanmeldung
Der hydraulische Arbeitspunkt bei einem Pumpenaggregat wird üblicherweise durch den Volumenstrom und die Förderhöhe bzw. den von der Pumpe aufgebrachten Differenzdruck definiert. Er wird im sogenannten HQ-Diagramm dargestellt, in dem die Förderhöhe oder der Differenzdruck über dem Volumenstrom aufgetragen ist. Es gibt zahlreiche Regelungs- und Steuerungsverfahren für Pumpenaggregate, die diese hydraulischen Größen beeinflussen, insbesondere entlang vorbestimmbarer Kennlinien regeln. So sind beispielsweise Kennlinienregelungen üblich, bei denen eine bestimmte Förderhöhe für jeden Volumenstrom konstant gehalten wird, sogenannte Δp-c Regelungen. Eine andere bekannte Regelung erfolgt entlang Kennlinien, die einen linearen Zusammenhang zwischen Förderhöhe und Volumenstrom definieren, sogenannte Δp-v Regelungen.The hydraulic operating point in a pump unit is usually defined by the volume flow and the delivery height or the differential pressure applied by the pump. It is displayed in the so-called HQ diagram in which the delivery head or the differential pressure is plotted against the volume flow. There are numerous control and regulation methods for pump units that influence these hydraulic variables, in particular regulate along predeterminable characteristics. For example, characteristic curves are customary in which a certain delivery height is kept constant for each volume flow, so-called Δp-c regulations. Another known regulation takes place along characteristic curves which define a linear relationship between delivery height and volume flow, so-called Δp-v regulations.
Insoweit ist es für die Pumpenregelung erforderlich, den Volumenstrom und/oder die Förderhöhe bzw. den Differenzdruck zu kennen. Im einfachsten Fall können Sensoren verwendet werden, beispielsweise ein Durchflusssensor zur Bestimmung des Volumenstroms oder ein Differenzdrucksensor zur Bestimmung des Differenzdrucks, aus dem dann die Förderhöhe berechnet werden kann. Derartige Sensoren verteuern jedoch die Herstellung des Pumpenaggregates. Es ist daher ein Anliegen, auf sie zu verzichten.In that regard, it is necessary for the pump control to know the volume flow and / or the delivery head or the differential pressure. In the simplest case sensors can be used, for example a flow sensor for determination the volume flow or a differential pressure sensor for determining the differential pressure, from which then the head can be calculated. However, such sensors make the production of the pump unit more expensive. It is therefore a concern to renounce them.
Neben der Messung kann eine hydraulische Größe auch rechnerisch aus einer oder mehreren dem Pumpenaggregat respektive seiner Steuerung oder Regelung bekannten Größen ermittelt werden, insbesondere unter Verwendung naturgesetzlich bestehender physikalischer Zusammenhänge mit der gesuchten hydraulischen Größe. Diese Zusammenhänge können in mathematischer Form in der Steuerung oder Regelung des Pumpenaggregates hinterlegt sein. Die Berechnung kann beispielsweise aus der elektrischen Leistungsaufnahme (Motorleistung oder Netzeingangsleistung) erfolgen, die sich aus dem Produkt von Strom und Spannung ergibt. Dies ist eine dem Pumpenaggregat bekannte Größe, da der Strom und die Spannung je nach erforderlicher Solldrehzahl des Pumpenaggregats von der Drehzahlsteuerung oder -regelung, insbesondere von einem Frequenzumrichter vorgegeben wird. Darüber hinaus ist es besonders einfach, mit elektrischen Mitteln den Strom und die Spannung zu messen.In addition to the measurement, a hydraulic variable can also be determined mathematically from one or more variables known to the pump unit or its control or regulation, in particular using physical laws of existing physical relationships with the desired hydraulic variable. These relationships can be stored in mathematical form in the control or regulation of the pump unit. The calculation can be made, for example, from the electrical power consumption (motor power or mains input power) resulting from the product of current and voltage. This is a known size of the pump unit, since the current and the voltage is specified depending on the required speed of the pump set by the speed control or regulation, in particular by a frequency converter. In addition, it is particularly easy to measure the current and voltage by electrical means.
Seitens des Herstellers des Pumpenaggregates kann dann das Leistungskennfeld vermessen werden. Das heißt, dass für ausgewählte Drehzahlen zu einer Vielzahl an Volumenströmen die Leistungsaufnahme bestimmt wird. Diese Werte können beispielsweise in einer Tabelle einander zugeordnet und in der Steuerung oder Regelung des Pumpenaggregates hinterlegt werden. Alternativ zur Tabelle kann aus den werksseitig ermittelten bzw. vermessenen Werten eine mathematische Funktion (z.B. ein Polynom) bestimmt werden, die den Zusammenhang zwischen Volumenstrom und Leistung bei einer bestimmten Drehzahl beschreibt. Diese Funktion kann dann alternativ oder zusätzlich zur Tabelle in der Regelung oder Steuerung hinterlegt sein.On the part of the manufacturer of the pump unit then the performance map can be measured. This means that the power consumption is determined for selected speeds for a large number of volume flows. These values can for example be assigned to one another in a table and stored in the control or regulation of the pump unit. As an alternative to the table, it is possible to determine from the factory-determined or measured values a mathematical function (for example a polynomial) which describes the relationship between volume flow and power at a specific speed. This function can then be stored alternatively or in addition to the table in the control or regulation.
Eine solche Funktion kann beispielsweise für jede Drehzahl separat gebildet sein und verwendet werden, so dass das gesamte Leistungskennfeld durch eine Schar von Funktionen beschrieben wird. Alternativ kann eine einzige Funktion verwendet werden, die die drei Größen Leistung, Drehzahl und Volumenstrom miteinander verknüpft. Die Verwendung einer Funktion anstelle einer Tabelle hat den Vorteil, dass nur wenig Speicherplatz erforderlich ist, weil keine umfangreichen Messdaten gespeichert werden müssen. Nachteilig ist dabei jedoch, dass die Auswertung der Funktion Rechenleistung erfordert. Die Verwendung einer Funktion zusätzlich zu der Tabelle hat den Vorteil, dass eine Plausibilitätsprüfung und gegebenenfalls eine Mittelung des aus der Tabelle und der Funktion bestimmten Wertes vorgenommen werden kann.Such a function may for example be formed separately for each speed and used so that the entire performance map is described by a set of functions. Alternatively, a single function can be used that combines the three sizes of power, speed, and flow connected. Using a function instead of a table has the advantage of requiring little storage space because it does not need to store large measurement data. The disadvantage here, however, that the evaluation of the function requires computing power. The use of a function in addition to the table has the advantage that a plausibility check and, if appropriate, an averaging of the value determined from the table and the function can be undertaken.
Sind die Leistungsaufnahme und die Drehzahl bekannt, kann dann aus der Tabelle oder der entsprechenden Funktion der Volumenstrom ermittelt werden. Hieraus kann dann wiederum über die Pumpenkennlinie die Förderhöhe berechnet werden, so dass man den Arbeitspunkt des Pumpenaggregats erhält.If the power consumption and the speed are known, then the volume flow can be determined from the table or the corresponding function. From this, in turn, the delivery head can be calculated via the pump characteristic, so that the operating point of the pump unit is obtained.
Das Problem der Zweideutigkeit der Leistungskennlinie kann dadurch umgangen werden, dass nur der linke Teil der Leistungskennlinie, d.h. derjenige Volumenstrom berücksichtigt wird, der kleiner als der beim Maximum der Leistungskennlinie vorliegende Volumenstrom ist. Dies bedeutet, dass die Hydraulik des Pumpenaggregats in diesem Fall so ausgelegt wird, dass im vorgesehenen Betriebsbereich die Leistung immer nur stetig steigend ist und der maximale Volumenstrom dort liegt, wo auch die Leistung ihr Maximum hat.The problem of the ambiguity of the power characteristic can be circumvented by taking into account only the left part of the power characteristic, ie the volume flow which is smaller than the volume flow present at the maximum of the power characteristic. This means that the hydraulic system of the pump set in this case is designed so that in the intended Operating range, the power is always rising steadily and the maximum flow is where the power has its maximum.
Dies bedeutet im Umkehrschluss, dass der hydraulische Wirkungsgrad sein Maximum (BEP Best Efficiency Point) am rechten Rand des Betriebsbereiches hat und daher der Teillastwirkungsgrad bei geringen Volumenströmen gering ist. Für einen hohen Gesamtwirkungsgrad in typischen Pumpenanwendungen ist jedoch ein hoher Teillastwirkungsgrad weitaus wichtiger als ein hoher Volllastwirkungsgrad, da das Pumpenaggregat typischerweise nur selten bei Volllast betrieben wird. Diesem Umstand wird die Berechnung des "Energy Efficiency Index (EEI)", einer wichtigen Kenngröße für die Effizienz eines Pumpenaggregats, gerecht. Für einen optimalen Energy Efficiency Index (EEI) wäre es vorteilhaft den BEP in den Bereich mittleren Volumenstromes zu legen, weil eben hier sehr häufig der Arbeitspunkt eines Pumpenaggregats liegt. In diesem Bereich ist dann aber die direkte Bestimmung des Volumenstroms aus der Leistung nicht mehr möglich.Conversely, this means that the hydraulic efficiency has its maximum (BEP Best Efficiency Point) at the right edge of the operating range and therefore the partial load efficiency is low at low flow rates. However, for high overall efficiency in typical pump applications, high partial load efficiency is far more important than high full load efficiency because the pump set is typically rarely run at full load. This fact is justified by the calculation of the "Energy Efficiency Index (EEI)", an important parameter for the efficiency of a pump set. For an optimal Energy Efficiency Index (EEI), it would be advantageous to place the BEP in the range of medium volumetric flow, because it is very often the operating point of a pump set. In this area, however, the direct determination of the volume flow from the power is no longer possible.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik alternatives Verfahren zur Bestimmung einer hydraulischen Größe eines Pumpenaggregates bereitzustellen, das ohne Sensor für diese hydraulische Größe auskommt und die Steuerung oder Regelung des Pumpenaggregates nicht limitiert.It is therefore an object of the present invention to provide a comparison with the prior art alternative method for determining a hydraulic size of a pump unit that does not require sensor for this hydraulic variable and does not limit the control or regulation of the pump unit.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Pumpenelektronik nach Anspruch 21 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.This object is achieved by the method according to
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Bestimmung einer ersten hydraulischen Größe eines bei einer vorgebbaren Drehzahl betriebenen Pumpenaggregates aus einer mechanischen und/ oder elektrischen Größe durch Auswertung einer Verknüpfung der hydraulischen Größe einerseits und der mechanischen oder elektrischen Größe anderseits vorgeschlagen, bei dem eine Stellgröße des Pumpenaggregats derart mit einem periodischen Anregungssignal einer bestimmten Frequenz beaufschlagt wird, dass eine zweite hydraulische Größe moduliert wird, wobei aus der mechanischen oder elektrischen Größe als Systemantwort auf das Anregungssignal unter Verwendung der Verknüpfung der aktuelle Wert der ersten hydraulischen Größe ermittelt wird.According to the invention, a method for determining a first hydraulic variable of a pump unit operated at a predeterminable speed from a mechanical and / or electrical variable by evaluating a linkage of the hydraulic variable on the one hand and the mechanical or electrical variable on the other hand, in which a manipulated variable of the pump unit so with a periodic excitation signal of a certain frequency is applied, that a second hydraulic variable is modulated, wherein from the mechanical or electrical quantity as a system response to the Excitation signal is determined using the linkage of the current value of the first hydraulic variable.
Diese Lösung löst Mehrdeutigkeiten in der Verknüpfung der Größen auf. Sie ermöglicht einem Pumpenaggregat unter der Verwendung der ihm zur Verfügung stehenden Informationen, d.h. über zumindest eine elektrische und/ oder mechanische Größe, wie beispielsweise den Strom, die Spannung, die elektrische Leistung, das Drehmoment, die Drehzahl, oder die mechanische Leistung, und ohne den Einsatz eines Druck- oder Volumenstromsensors auf den hydraulischen Arbeitspunkt zu schließen, der beispielsweise durch die erste und zweite hydraulische Größe, vorzugsweise durch den Volumenstrom und die Förderhöhe definiert ist.This solution resolves ambiguities in the linking of the quantities. It allows a pump set to use the information available to it, i. at least one electrical and / or mechanical quantity, such as the current, the voltage, the electric power, the torque, the rotational speed, or the mechanical power, and without the use of a pressure or flow sensor to close the hydraulic operating point, the For example, by the first and second hydraulic variable, preferably defined by the volume flow and the delivery height.
Das Pumpenaggregat kann eine elektromotorisch betriebene Kreiselpumpe sein, beispielsweise eine Heizungspumpe in einem Heizungssystem oder eine Kühlmittelpumpe in einem Kühlsystem.The pump unit may be an electric motor driven centrifugal pump, for example a heating pump in a heating system or a coolant pump in a cooling system.
Es sei angemerkt, dass "modulieren" im Sinne der Erfindung als Änderung zu verstehen ist, jedoch die Art, Höhe und Geschwindigkeit des Anregungssignals in keiner Weise eingeschränkt ist. Ferner ist, soweit nachfolgend von einer Steuerung des Pumpenaggregat die Rede ist, unter diesem Begriff auch eine Regelung zu verstehen, da eine Regelung lediglich eine Steuerung mit einer Rückkopplung einer bestimmten Größe beinhaltet.It should be noted that "modulating" in the sense of the invention is to be understood as a change, but the type, height and speed of the excitation signal are in no way limited. Furthermore, as far as the following is a control of the pump unit, this term is also a regulation to understand, since a scheme includes only a controller with a feedback of a certain size.
Gemäß einer ersten Ausführungsvariante kann aus der Amplitude und / oder der Phasenlage des Wechselanteils der mechanischen oder elektrischen Größe unter Verwendung der Verknüpfung der aktuelle Wert der ersten hydraulische Größe ermittelt werden. Dies bedeutet, dass zunächst der Wechselanteil der mechanischen oder elektrischen Größe bestimmt wird und dessen Amplitude oder Phasenlage ermittelt. Anschließend wird die Verknüpfung verwendet, um aus der ermittelten Amplitude oder Phasenlage den Wert der hydraulischen Größe zu bestimmen. Vorzugsweise werden dabei nicht die absoluten Werte für die Amplitude und Phasenlage verwendet sondern relative Werte, die sich auf das Anregungssignal beziehen. Im Falle der Phasenlage würde dies bedeuten, dass ermittelt wird, um wie viel Grad die Phase der Systemantwort gegenüber dem Anregungssignal verschoben ist. Im Falle der Amplitude bedeutet dies, dass das Verhältnis der Amplitude des Wechselanteils der Systemantwort gegenüber der Amplitude des Anregungssignals ermittelt wird. Die Auswertung der Systemantwort anhand der Verknüpfung kann also sowohl mit absoluten als auch mit relativen Werten erfolgen.According to a first embodiment variant, the current value of the first hydraulic variable can be determined from the amplitude and / or the phase position of the alternating component of the mechanical or electrical variable using the link. This means that initially the alternating component of the mechanical or electrical variable is determined and determines its amplitude or phase position. Subsequently, the combination is used to determine the value of the hydraulic variable from the ascertained amplitude or phase position. Preferably, the absolute values for the amplitude and phase position are not used here but rather relative values which relate to the excitation signal. In the case of phasing this would mean that it is determined to how much the phase of the system response to the excitation signal is shifted. In the case of the amplitude, this means that the ratio of the amplitude of the alternating component of the system response to the amplitude of the excitation signal is determined. The evaluation of the system response based on the linkage can therefore take place both with absolute values and with relative values.
Bei allen Ausführungsvarianten der Erfindung kann die Verknüpfung durch eine Tabelle oder wenigstens eine mathematische Funktion gegeben sein. Im Falle der ersten Ausführungsvariante würde diese Tabelle oder die wenigstens eine Funktion zu einer bestimmten Drehzahl oder zu einer Vielzahl von Drehzahlen jedem Wert oder einer Anzahl von Werten der ersten hydraulischen Größe einen Amplitudenwert oder Phasenwert des Wechselanteils zuordnen. Dies ermöglicht auf besonders einfache Art, den aktuellen Wert der ersten hydraulischen Größe zu bestimmen. Diese Zuordnung ist werksseitig beim Hersteller des Pumpenaggregats durchzuführen, indem er das Pumpenaggregat jeweils bei verschiedenen Drehzahlen unter Beaufschlagung der Stellgröße mit dem Anregungssignal betreibt und dabei die erste hydraulische Größe misst sowie die Amplitude und Phasenlage des Wechselanteils misst oder aus ihm bekannten Zusammenhängen berechnet. Diese ermittelten Werte können dann tabellarisch einander zugeordnet und in einer Steuerung des Pumpenaggregats hinterlegt werden.In all embodiments of the invention, the link can be given by a table or at least one mathematical function. In the case of the first embodiment variant, this table or the at least one function at a certain speed or at a plurality of speeds would associate each value or a number of values of the first hydraulic variable with an amplitude value or phase value of the alternating component. This makes it possible in a particularly simple way to determine the current value of the first hydraulic variable. This assignment is to be carried out by the manufacturer of the pump set by operating the pump set at different speeds by applying the excitation signal and measuring the first hydraulic variable as well as measuring the amplitude and phase angle of the alternating component or calculating it from known relationships. These determined values can then be assigned to one another in tabular form and stored in a control of the pump set.
Die Verwendung der Verknüpfung kann dann im Falle der Tabelle derart erfolgen, dass in derjenigen Zeile oder Spalte, in der eine der aktuellen Drehzahl entsprechende Drehzahl steht, nach dem ermittelten Amplitudenwert oder Phasenwert gesucht wird. Ist dieser oder ein ähnlicher gefunden, kann der dem Amplitudenwert oder Phasenwert durch die entsprechende Spalte oder Zeile zugeordnete Wert der ersten hydraulischen Größe bestimmt werden.The use of the link can then take place in the case of the table in such a way that the line or column in which a rotational speed corresponding to the current rotational speed is searched for the ascertained amplitude value or phase value. If this or a similar one is found, the value of the first hydraulic variable assigned to the amplitude value or phase value by the corresponding column or row can be determined.
Wird anstelle der Tabelle eine Funktion verwendet, kann diese, aufgelöst zur ersten hydraulischen Größe, verwendet werden, um aus dem ermittelten Amplitudenwert oder Phasenwert den Wert der ersten hydraulischen Größe zu berechnen. Ist die Verknüpfung durch mehrere Funktionen gegeben, von denen jeweils ein für eine bestimmte Drehzahl gültig ist, muss zunächst diejenige Funktion bestimmt werden, die für die aktuelle Drehzahl gültig ist. In diese Funktion braucht dann nur der Amplitudenwert oder Phasenwert eingegebenen zu werden. Ist die Verknüpfung dagegen durch eine einzige Funktion gegeben, muss dieser der ermittelte Amplitudenwert oder Phasenwert und die aktuelle Drehzahl eingegeben werden, damit die Funktion den Wert der ersten hydraulischen Größe liefert.If a function is used instead of the table, it can be used, resolved to the first hydraulic variable, to calculate the value of the first hydraulic variable from the ascertained amplitude value or phase value. If the link is given by several functions, one of which is valid for a certain speed, first that function must be determined, which is valid for the current speed. In this function then only needs the Amplitude value or phase value to be input. If, on the other hand, the link is given by a single function, then the determined amplitude value or phase value and the current speed must be entered for the function to supply the value of the first hydraulic variable.
Gemäß einer zweiten Ausführungsvariante kann das Produkt aus der Systemantwort und einer periodischen Funktion der gleichen oder eines Vielfachen der Frequenz des Anregungssignals gebildet werden. Anschließend wird das Integral dieses Produkts über einen vorgegebenen, insbesondere endlichen Integrationszeitraum berechnet und aus dem Wert des Integrals unter Verwendung der Verknüpfung der Wert der ersten hydraulischen Größe ermittelt. Aus dem Wert des Integrals wird anschließend unter Verwendung der Verknüpfung der Wert der hydraulischen Größe (Q, H) ermittelt.According to a second embodiment variant, the product can be formed from the system response and a periodic function of the same or a multiple of the frequency of the excitation signal. Subsequently, the integral of this product over a predetermined, in particular finite integration period is calculated and determined from the value of the integral using the link, the value of the first hydraulic variable. From the value of the integral, the value of the hydraulic variable (Q, H) is then determined using the linkage.
Alternativ zur periodischen Funktion kann auch der Wechselanteil der mechanischen oder elektrischen Größe, beispielsweise des Istdrehmoments, der Istdrehzahl oder der elektrischen Leistungsaufnahme des Pumpenaggregats verwendet werden. In diesem Fall würde das Produkt aus der Systemantwort und diesem Wechselanteil gebildet und integriert werden. Auch wird dann aus dem Wert des Integrals unter Verwendung der Verknüpfung der Wert der hydraulischen Größe (Q, H) ermittelt.As an alternative to the periodic function, it is also possible to use the alternating component of the mechanical or electrical variable, for example the actual torque, the actual rotational speed or the electrical power consumption of the pump unit. In this case, the product would be formed and integrated from the system response and this interchange. Also, the value of the hydraulic quantity (Q, H) is then determined from the value of the integral using the link.
Das aktuelle Drehmoment (Istdrehmoment), die aktuelle Drehzahl (Istdrehzahl) oder die aktuelle elektrische Leistungsaufnahme können hierfür gemessen oder aus anderen Größen berechnet werden. Gemessene Werte müssen gegebenenfalls zunächst vorverarbeitet werden, zum Beispiel gefiltert werden, bevor sie/ es zur Multiplikation mit der Systemantwort geeignet ist. Dies kann beispielsweise durch eine Hoch- oder Bandpassfilterung. Bei hinreichend großer Anregung des Systems enthält der Wechselanteil eine dominierende Grundschwingung, die in Phase und Frequenz dem Anregungssignal annähernd entspricht. Das Ergebnis der Integration entspricht dann bis auf einen Skalierungsfaktor hinreichend genau dem Ergebnis, das man mit einer rein mathematischen periodischen Funktion, zum Beispiel einer Sinus- oder Cosinusfunktion, erhalten würde. Insbesondere kann das Ergebnis dieser Berechnung in gewohnter Weise mit der zu bestimmenden ersten hydraulischen Größe verknüpft und diese so eindeutig bestimmt werden.The current torque (actual torque), the current speed (actual speed) or the current electrical power consumption can be measured or calculated from other variables. If necessary, measured values must first be preprocessed, for example filtered, before it is suitable for multiplication by the system response. This can be done, for example, by high- or band-pass filtering. With sufficiently large excitation of the system, the alternating component contains a dominant fundamental oscillation which approximately corresponds in phase and frequency to the excitation signal. The result of the integration then corresponds, with the exception of a scaling factor, to the result that would be obtained with a purely mathematical periodic function, for example a sine or cosine function. In particular, the result of this calculation can be linked in the usual way to the first hydraulic variable to be determined, and these can be determined unambiguously.
Die Verknüpfung der hydraulischen Größe mit der mechanischen oder elektrischen Größe kann auch bei der zweiten Ausführungsvariante in Form einer Tabelle oder einer mathematischen Funktion gegeben sein.The linking of the hydraulic variable with the mechanical or electrical variable can also be given in the second embodiment in the form of a table or a mathematical function.
Beispielsweise kann in einer solchen Tabelle zu einer bestimmten Drehzahl einer Anzahl von Werten der ersten hydraulischen Größe jeweils ein Wert des Integrals zuordnet sein. Diese Zuordnung ist werksseitig beim Hersteller des Pumpenaggregats durchzuführen, indem er das Pumpenaggregat jeweils bei verschiedenen Drehzahlen betreibt und dabei die erste hydraulische Größe misst und das Integral wie zuvor genannt oder aus anderen ihm bekannten Zusammenhängen berechnet. Diese ermittelten Werte können dann tabellarisch einander zugeordnet und in einer Steuerung des Pumpenaggregats hinterlegt werden.For example, in such a table at a certain speed of a number of values of the first hydraulic variable may each be assigned a value of the integral. This assignment is to be performed by the manufacturer of the pump set at the factory by operating the pump set at different speeds, measuring the first hydraulic variable and calculating the integral as mentioned above or from other known relationships. These determined values can then be assigned to one another in tabular form and stored in a control of the pump set.
Alternativ zu der Tabelle kann durch die mathematische Funktion zu einer bestimmten Drehzahl jedem Wert der hydraulischen Größe jeweils ein Wert des Integrals zugeordnet sein bzw. zugeordnet werden. Auch diese Zuordnung setzt zunächst voraus, dass der Hersteller das Pumpenaggregats zunächst vermisst, indem er das Pumpenaggregat jeweils bei verschiedenen Drehzahlen betreibt und dabei die erste hydraulische Größe misst und das Integral wie zuvor genannt oder aus anderen ihm bekannten Zusammenhängen berechnet. Diese ermittelten Integralwerte werden dann jedoch nicht in einer Tabelle abgelegt. Vielmehr wird eine Funktion, z.B. ein Polynom I(Q) gesucht, das eine Kurve beschreibt, auf der die gemessenen Werte der hydraulischen Größe liegen. Dabei kann entweder für eine Anzahl verschiedener bestimmter Drehzahlen jeweils eine eigene mathematische Funktion (Polynom) aufgestellt werden oder eine allgemeine mathematische Funktion (Polynom) bestimmt werden, die das gesamte Kennfeld des Pumpenaggregats beschreibt, d.h. eine Funktion (Polynom) I(Q,n), die die Abhängigkeit des Integralwerts sowohl von der ersten hydraulischen Größe (Q) als auch von der Drehzahl (n) beschreibt. Dies gilt auch für die erste Ausführungsvariante.As an alternative to the table, a value of the integral can be assigned or assigned to each value of the hydraulic variable by the mathematical function at a specific speed. This assignment also assumes that the manufacturer initially measures the pump set by operating the pump set at different speeds, thereby measuring the first hydraulic variable and calculating the integral as previously mentioned or from other relationships known to it. However, these determined integral values are then not stored in a table. Rather, a function, e.g. a polynomial I (Q) is sought which describes a curve on which the measured values of the hydraulic quantity lie. In this case either a separate mathematical function (polynomial) can be set up for a number of different specific rotational speeds or a general mathematical function (polynomial) can be determined which describes the entire characteristic diagram of the pump set, i. a function (polynomial) I (Q, n) describing the dependence of the integral value on both the first hydraulic quantity (Q) and the speed (n). This also applies to the first embodiment.
Es ist von Vorteil, wenn die periodische Funktion, mit der die Systemantwort multipliziert wird, eine Sinusfunktion ist. Es ist dann möglich, aus der Tabelle oder der mathematischen Funktion direkt einen Wert der ersten hydraulischen Größe zu ermitteln, der dem berechneten Wert des Integrals zugeordnet ist oder durch die mathematische Funktion zugeordnet wird, da die Sinusfunktion zur Folge hat, dass die Integration zu einem Wert führt, der, aufgetragen über der ersten hydraulischen Größe, eindeutig ist. Dies ist in
Somit kann aus der Tabelle, die jedem Wert der ersten hydraulischen Größe einen Integralwert zuordnet, rückwärts derjenige Wert der ersten hydraulischen Größe ermittelt werden, der dem berechneten Wert des Integrals zugeordnet ist. Somit unterscheidet sich die zweite Ausführungsvariante von der ersten Ausführungsvariante im Hinblick auf die Tabelle lediglich darin, dass anstelle der Amplitudenwerte oder Phasenwerte die Integralwerte in der Tabelle stehen.Thus, from the table which assigns an integral value to each value of the first hydraulic variable, the value of the first hydraulic variable associated with the calculated value of the integral can be determined backwards. Thus, with regard to the table, the second embodiment variant differs from the first embodiment variant only in that the integral values are shown in the table instead of the amplitude values or phase values.
Sofern eine direkte Zuordnung nicht erfolgen kann, weil der Integralwert zwischen zwei Tabellenwerten liegt, kann durch Interpolation der diesen beiden Tabellenwerten zugeordneten Integralwerten ein dem berechneten Integralwert zuzuordnender Wert der ersten hydraulischen Größe gefunden werden. Dies ist auch bei der ersten Ausführungsvariante möglich.If a direct assignment can not be made because the integral value lies between two table values, it is possible by interpolation of the integral values assigned to these two table values to find a value of the first hydraulic variable to be assigned to the calculated integral value. This is also possible in the first embodiment.
Ferner kann dann im Fall der Verwendung einer mathematischen Funktion aus dieser mathematischen Funktion durch Einsetzen des berechneten Integralwerts der Wert der hydraulischen Größe berechnet werden. Sofern mehrere mathematische Funktionen verwendet werden, die jeweils nur für eine bestimmte Drehzahl gültig sind, muss natürlich zuvor ermittelt werden, wie hoch die aktuelle Drehzahl ist, um dann zu ermitteln, welche der mathematischen Funktionen zur Berechnung der ersten hydraulischen Größe zu verwenden ist. Die Drehzahl ist der Pumpensteuerung beispielsweise zumindest in Gestalt der Solldrehzahl bekannt.Further, in the case of using a mathematical function from this mathematical function, by substituting the calculated integral value, the value of the hydraulic quantity can be calculated. Of course, if several mathematical functions are used which are only valid for a particular speed, it must of course first be determined how high the current speed is, in order then to determine which of the mathematical functions is to be used to calculate the first hydraulic variable. The speed is the pump control, for example, known at least in the form of the desired speed.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante sind in der Tabelle oder der mathematischen Funktion anstelle der Integralwerte Werte der mechanischen und/ oder elektrischen Größe mit Werten der ersten hydraulischen Größe verknüpft, wie dies an sich im Stand der Technik bekannt ist. Dies bedeutet, dass hier die Verknüpfung durch eine Tabelle oder wenigstens eine mathematische Funktion gegeben ist, die zu einer bestimmten Drehzahl jedem Wert der ersten hydraulischen Größe einen Wert der mechanischen oder elektrischen Größe zuordnet. Wie bereits einleitend erläutert, besteht in diesem Fall eine Mehrdeutigkeit der Verknüpfung. Der Wert der mechanischen oder elektrischen Größe ist dabei vorzugsweise ein Mittelwert, oder mit anderen Worten, ein solcher Wert, der bei Abwesenheit einer periodischen Anregung vorliegt.According to another embodiment variant, values of the mechanical and / or electrical variable are linked to values of the first hydraulic variable instead of the integral values in the table or the mathematical function, as is known per se in the prior art. This means that here the link is given by a table or at least a mathematical function, which is at a given speed any value of the first hydraulic Size assigns a value of mechanical or electrical size. As already explained in the introduction, in this case there is an ambiguity of the linkage. The value of the mechanical or electrical quantity is preferably an average, or in other words, such a value, which is present in the absence of a periodic excitation.
Die Mehrdeutigkeit kann aufgelöst werden, indem als Funktion, mit der die Systemantwort multipliziert wird, eine Cosinusfunktion verwendet wird und der berechnete Wert des Integrals zur Unterscheidung verwendet wird, welcher Teil der Tabelle oder welcher Wertebereich der mathematischen Funktion zur Bestimmung des Wertes der ersten hydraulischen Größe für den aktuellen Betriebspunkt gültig ist. Dies lässt sich anhand von
Ist das Vorzeichen negativ werden nur diejenigen Werte der ersten hydraulischen Größe berücksichtigt, die unterhalb desjenigen Werts der ersten hydraulischen Größe liegen, bei der die mechanische oder elektrische Größe ihr Maximum hat. Anderenfalls, d.h. wenn das Vorzeichen positiv ist, werden nur diejenigen Werte der ersten hydraulischen Größe berücksichtigt, die oberhalb desjenigen Werts der hydraulischen Größe liegen, bei der die mechanische oder elektrische Größe ihr Maximum hat. Gegebenenfalls kann auch ein anderer Schwellwert, der von Null verschieden ist, zur Auflösung der Mehrdeutigkeit verwendet werden.If the sign is negative, only those values of the first hydraulic variable are taken into account which are below that value of the first hydraulic variable at which the mechanical or electrical variable has its maximum. Otherwise, i. if the sign is positive, only those values of the first hydraulic quantity are taken into account which are above the value of the hydraulic variable at which the mechanical or electrical variable has its maximum. Optionally, another nonzero threshold may be used to resolve the ambiguity.
Vorzugsweise ist die mit dem Anregungssignal beaufschlagte Stellgröße eine Solldrehzahl oder ein Solldrehmoment des Pumpenaggregats, d.h. eine mechanische Größe, die von einer Regelung des Pumpenaggregats versucht wird, auf einem bestimmen Wert zu halten. Drehzahl- oder Drehmomentregelungen sind bei Pumpenaggregaten an sich bekannt. Die periodische Anregung der Solldrehzahl oder des Solldrehmoment ist eine einfache Maßnahme, eine Modulation der zweiten hydraulischen Größe zu erreichen.Preferably, the manipulated variable acted upon by the excitation signal is a setpoint speed or a setpoint torque of the pump unit, ie a mechanical size, which is attempted by a regulation of the pump set to keep at a certain value. Speed or torque controls are known per se in pump units. The periodic excitation of the desired speed or the desired torque is a simple measure to achieve a modulation of the second hydraulic variable.
Als erste hydraulische Größe kann beispielsweise der Volumenstrom Q des Pumpenaggregats verwendet werden. Die zweite hydraulische Größe kann dann geeigneterweise die Förderhöhe H oder der Differenzdruck Δp sein. Letztere können sehr einfach moduliert werden, indem die Drehzahl oder das Drehmoment des Pumpenaggregats moduliert wird.As the first hydraulic variable, for example, the volume flow Q of the pump unit can be used. The second hydraulic variable may then suitably be the delivery head H or the differential pressure Δp . The latter can be easily modulated by modulating the speed or torque of the pump set.
Vorzugsweise ist die mechanische Größe das vom Pumpenaggregat abgegebene Drehmoment oder die Istdrehzahl des Pumpenaggregats. Die elektrische Größe kann beispielsweise die vom Pumpenaggregat aufgenommene elektrische Leistung Pel oder der Strom sein. Die Änderung zumindest einer dieser Größen infolge der Modulation der zweiten hydraulischen Größe wird dann als Systemantwort betrachtet.The mechanical variable is preferably the torque output by the pump unit or the actual speed of the pump unit. The electrical variable may be, for example, the electric power P el absorbed by the pump unit or the current. The change of at least one of these quantities due to the modulation of the second hydraulic quantity is then considered as a system response.
Es kann somit eine beliebige Paarungen zwischen der angeregten Stellgröße und der zu analysierenden Systemantwort verwendet werden. So kann beispielsweise die Solldrehzahl moduliert und die daraus resultierende Istdrehzahl ausgewertet werden. Anstelle der Istdrehzahl kann das abgegebenen Drehmoment oder die elektrische Leistungsaufnahme zur Auswertung herangezogen werden. Und anstelle der Anregung der Solldrehzahl kann das Solldrehmoment angeregt werden und die daraus resultierende Istdrehzahl, das abgegebenen Drehmoment oder die elektrische Leistungsaufnahme ausgewertet werden.Thus, any pairings between the excited manipulated variable and the system response to be analyzed can be used. For example, the target speed can be modulated and the resulting actual speed can be evaluated. Instead of the actual speed, the output torque or the electrical power consumption can be used for the evaluation. And instead of the excitation of the target speed, the target torque can be excited and the resulting actual speed, the torque output or the electrical power consumption are evaluated.
Das Anregungssignal ist idealerweise ein periodisches Signal, insbesondere ein Sinussignal oder ein eine Sinusfunktion enthaltendes Signal. Letzteres kann auch beispielsweise ein Dreieck- oder Sägezahnsignal sein.The excitation signal is ideally a periodic signal, in particular a sinusoidal signal or a signal containing a sinusoidal function. The latter can also be, for example, a triangular or sawtooth signal.
Die Frequenz des Anregungssignals liegt vorteilhaft zwischen 0,01Hz und 100 Hz. Nachteilig bei einer zu geringen Frequenz ist allerdings die Dauer einer vollständigen Periode, die bei einer Anregungsfrequenz von beispielsweise 0,01Hz bei 1 Minute und 40 Sekunden liegt. Je länger die Periodendauer ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich der hydraulische Widerstand des Systems, und infolge dessen auch der Arbeitspunkt des Pumpenaggregats verändert, so dass die Bestimmung des aktuellen Arbeitspunktes verfälscht wird. Deshalb sollte die Anregungsfrequenz nicht zu klein sein. Gleichwohl sind der Frequenz aufgrund der Trägheit des Rotors, des Laufrads und der Flüssigkeit nach oben hin Grenzen gesetzt.The frequency of the excitation signal is advantageously between 0.01 Hz and 100 Hz. However, the disadvantage of too low a frequency is the duration of a complete one Period, which is at an excitation frequency of, for example, 0.01Hz at 1 minute and 40 seconds. The longer the period, the greater the likelihood that the hydraulic resistance of the system, and as a result, the operating point of the pump set changes, so that the determination of the current operating point is falsified. Therefore, the excitation frequency should not be too small. However, the frequency is limited due to the inertia of the rotor, the impeller and the liquid upwards limits.
Die Amplitude des Anregungssignals ist vorzugsweise kleiner als 25% des Drehzahlsollwerts. Sie kann insbesondere zwischen 0,1% und 25% des Drehzahlsollwerts betragen. Bei einer Solldrehzahl von beispielsweise 2000 U/min kann also eine Drehzahlschwankung von ± 2 U/min bis ± 500 U/min geeignet sein.The amplitude of the excitation signal is preferably less than 25% of the speed setpoint. In particular, it can be between 0.1% and 25% of the speed setpoint. At a setpoint speed of, for example, 2000 rpm, a speed fluctuation of ± 2 rpm to ± 500 rpm can thus be suitable.
Die Amplitude des Anregungssignals kann aus einer gewünschten Förderhöhenschwankung mit Hilfe einer den Zusammenhang zwischen der Drehzahl und der Förderhöhe am Pumpenaggregat beschreibenden mathematischen Gleichung berechnet werden. Diese Gleichung kann beispielsweise aus dem den stationären Zusammenhang zwischen Förderhöhe H, Drehzahl n und Volumenstrom Q beschreibenden Formel
Für Q=0 gilt also:
Sofern eine bestimmte Änderung fA,H der Förderhöhe H erreicht werden soll, kann also mit Gleichung Gl. 7 oder Gl. 8 die Änderung des Drehzahl-Anregungssignals ermittelt werden.If a certain change f A, H of the head H is to be achieved, so can with equation Eq. 7 or Eq. 8 the change of the speed excitation signal can be determined.
Bei der zweiten und weiteren Ausführungsvariante wird das Integral des Produkts aus der Systemantwort und der periodischen Funktion über einen Zeitraum T berechnet. Dieser Integrationszeitraum T kann eine Periode oder kann ein Vielfaches der Periode des Anregungssignals betragen. Es ist von Vorteil, wenn die Modulation ununterbrochen, d.h. während der gesamten Betriebszeit des Pumpenaggregats erfolgt. Auf diese Weise können Änderungen des Arbeitspunktes unmittelbar erkannt werden. Dies wäre nicht möglich, wenn das erfindungsgemäße Verfahren nur in zeitlichen Abständen für jeweils einen begrenzten Zeitraum angewendet werden würde.In the second and further embodiment, the integral of the product is calculated from the system response and the periodic function over a period of time T. This integration period T may be one period or may be a multiple of the period of the excitation signal. It is advantageous if the modulation is continuous, ie during the entire operating time of the pump set. In this way, changes in the operating point can be detected immediately. This would not be possible if the method according to the invention would only be used at intervals over a limited period of time.
Die Erfassung der mechanischen oder elektrischen Größe als Systemantwort auf die Modulation kann entweder zu diskreten Zeitpunkten oder kontinuierlich erfolgen. Die Systemantwort liegt dann als Folge von Werten vor, so dass die Multiplikation mit der Funktion und die Integration des so erhaltenen Produkts jederzeit erfolgen können.The detection of the mechanical or electrical quantity as a system response to the modulation can be done either at discrete times or continuously. The system response is then presented as a series of values so that multiplication by function and integration of the product thus obtained can occur at any time.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann während der Berechnung des Integrals mindestens ein weiteres Integral aus dem Produkt aus der Systemantwort und der Funktion über denselben Integrationszeitraum berechnet werden, wobei der Beginn dieses Integrationszeitraums des weiteren Integrals zeitlich versetzt zum Beginn des Integrationszeitraums des ersten Integrals liegt. Die berechneten Werte der Integrale können dann zu einem gemittelten Wert zusammengefasst werden. Dies hat den Effekt, dass die ermittelte Systemantwort geglättet wird.According to a further advantageous development of the method according to the invention, during the calculation of the integral, at least one further integral can be calculated from the product of the system response and the function over the same integration period, wherein the beginning of this integration period of the further integral is offset in time from the beginning of the integration period of the first integral lies. The calculated values of the integrals can then be combined into an averaged value. This has the effect of smoothing the determined system response.
Durch die Verwendung eines endlichen Integrationszeitraums werden die zu integrierenden Werte aus der Reihe erfasster Systemantwortwerte quasi "ausgeschnitten". Dies ist in der Signalverarbeitung als "Fensterung" bekannt, d.h. dass die Werte durch Multiplikation mit einer Fensterfunktion FF(t) ausgeschnitten werden, die die Form FF(t) = f(t) für t0 < t < t1 und FF(t) = 0 sonst, aufweist. Im einfachsten Fall, für f(t) = 1 (Rechteckfenster), werden die "ausgeschnittenen" Werte unverändert mit der Funktion multipliziert und anschließend integriert, d.h. es findet keine Gewichtung der Werte statt. Es ist aber von Vorteil, wenn eine Filterung der Werte angewendet wird, indem eine Gewichtung der zu integrierenden Werte angewendet wird. Eine solche Gewichtung kann beispielsweise durch eine Multiplikation der Systemantwort mit einer Fensterfunktion erfolgen, die die in der Mitte des Fensters liegenden Werte stärker gewichtet als die am Rand des Fensters liegenden Werte. Für eine solche Gewichtung stehen eine Vielzahl bekannter und in der Praxis üblicher Fensterfunktionen zur Verfügung, z.B. Hamming-Fenster, Gauß-Fenster, etc.By using a finite integration period, the values to be integrated are virtually "cut out" from the series of detected system response values. This is known in signal processing as "windowing", ie the values are cut out by multiplication with a window function F F (t) which has the form F F (t) = f (t) for t 0 <t <t 1 and F F (t) = 0 otherwise. In the simplest case, for f (t) = 1 (rectangular window), the "cut-out" values are multiplied unchanged with the function and then integrated, ie there is no weighting of the values. However, it is advantageous if a filtering of the values is applied by applying a weighting of the values to be integrated. Such weighting can be done, for example, by multiplying the system response by a window function that weights the values in the middle of the window more than the values at the edge of the window. For such a weighting, a multiplicity of known and in practice usual window functions are available, eg Hamming windows, Gaussian windows, etc.
Falls der Arbeitspunkt des hydraulischen Systems nicht konstant ist, wird durch die Arbeitspunktänderung der Wert des berechneten Integrals verfälscht. Diese Verfälschung kann jedoch zumindest teilweise korrigiert werden, indem eine lineare Verschiebung des Arbeitspunktes angenommen und diese bei der Berechnung des Integrals korrigiert wird. Im einfachsten Fall werden dazu die Werte der Systemantwort zu Beginn und zum Ende des Integrationszeitraumes ermittelt, insbesondere gemessen, und aus diesen beiden Werten eine lineare Änderung der Systemantwort pro Zeit ermittelt. Diese lineare Änderung wird dann von allen im Integrationszeitraum ermittelten Werten der Systemantwort subtrahiert und erst dann das Integral gebildet. In diesem Fall müssen dazu jedoch die ermittelten Werte zunächst gespeichert werden. Das Integral kann dann wie folgt berechnet werden:
Es ist auch möglich diese Korrektur erst nach der Berechnung des Integrals durchzuführen, um auf die Zwischenspeicherung der gemessenen Werte verzichten zu können. Dazu sei hier auf die entsprechende Fachliteratur zu Integraltransformationen nach dem Stand der Technik verwiesen.It is also possible to carry out this correction only after the integral has been calculated in order to be able to dispense with the intermediate storage of the measured values. For this, reference is made here to the corresponding specialist literature on integral transformations according to the prior art.
Erfindungsgemäß wird auch eine Pumpenelektronik zur Steuerung und/ oder Regelung der Solldrehzahl eines Pumpenaggregats vorgeschlagen, die zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Gleichfalls wird ein Pumpenaggregat aufweisend eine solche Pumpenelektronik vorgeschlagen. Das Pumpenaggregat kann beispielsweise eine Heizungspumpe, Kühlmittelpumpe oder eine Trinkwasserpumpe sein. Hier ist es regelmäßig erforderlich, den Volumenstrom zu ermitteln, um eine energieeffiziente Pumpenregelung durchführen zu können. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf Volumenstromsensoren verzichtet werden. Dies vereinfacht baulich das Pumpengehäuse und verbilligt die Herstellung des Pumpenaggregats. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Pumpenaggregat um eine elektromotorisch betriebene Kreiselpumpe, idealerweise in Nassläuferbauweise. Ein solches kann in einer Heizungs-, Kühl- oder Trinkwasseranlage verwendet werden.According to the invention also a pump electronics for controlling and / or regulating the target speed of a pump unit is proposed, which is set up to carry out the method described above. Likewise, a pump unit comprising such a pump electronics is proposed. The pump unit may be, for example, a heating pump, coolant pump or a drinking water pump. Here it is regularly necessary to determine the flow rate in order to carry out an energy-efficient pump control. By applying the method according to the invention can be dispensed with volumetric flow sensors. This simplifies structurally the pump housing and reduces the cost of manufacturing the pump set. Preferably If the pump unit is an electric motor driven centrifugal pump, ideally in wet rotor design. Such can be used in a heating, cooling or drinking water system.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1:
- Diagramm mit Leistüngskennlinien eines Pumpenaggregats bei verschiedenen Drehzahlen.
- Figur 2:
- Diagramm mit vier zu unterschiedlichen Drehzahlen gehörenden Kurven, die jedem Volumenstrom einen Wert des Integrals aus dem Produkt der Leistung und einer Sinusfunktion über einen Integrationszeitraum von einer Periode des Anregungssignals zuordnen.
- Figur 3:
- Diagramm mit vier zu unterschiedlichen Drehzahlen gehörenden Kurven, die jedem Volumenstrom einen Wert des Integrals aus dem Produkt der Leistung und einer Cosinusfunktion über einen Integrationszeitraum von einer Periode des Anregungssignals zuordnen.
- Figur 4:
- Ablaufdiagramm des Verfahrens
- Figur 5:
- Arbeitspunkt eines Pumpenaggregats im HQ-Diagramm
- Figur 6:
- System zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
- Figur 7:
- Blockschaltbild einer analogen Schaltung zur Berechnung der modulierten Solldrehzahl
- Figur 8:
- Diagramm mit vier zu unterschiedlichen Drehzahlen gehörenden Kurven, die jedem Volumenstrom einen Amplitudenwert der modulierten Istdrehzahl zuordnen.
- Figur 9:
- Diagramm mit vier zu unterschiedlichen Drehzahlen gehörenden Kurven, die jedem Volumenstrom einen Phasenwert der modulierten Istdrehzahl gegenüber dem Anregungssignal zuordnen.
- FIG. 1:
- Diagram with performance characteristics of a pump set at different speeds.
- FIG. 2:
- Diagram of four curves belonging to different speeds, which assign to each volume flow a value of the integral of the product of the power and a sine function over an integration period of one period of the excitation signal.
- FIG. 3:
- Diagram of four curves belonging to different speeds, which assign to each volume flow a value of the integral of the product of the power and a cosine function over an integration period of one period of the excitation signal.
- FIG. 4:
- Flowchart of the method
- FIG. 5:
- Operating point of a pump set in the HQ diagram
- FIG. 6:
- System for applying the method according to the invention
- FIG. 7:
- Block diagram of an analog circuit for calculating the modulated setpoint speed
- FIG. 8:
- Diagram with four curves belonging to different speeds, which assign an amplitude value of the modulated actual speed to each volume flow.
- FIG. 9:
- Diagram with four curves belonging to different speeds, which assign each phase flow a phase value of the modulated actual speed with respect to the excitation signal.
Das im Folgenden beschriebene Verfahren der hydraulischen Arbeitspunktbestimmung nutzt neben der statischen Hydraulikkennline zusätzlich Informationen über das dynamische Verhalten des Systems, das durch eine gezielte Anregung analysiert wird.In addition to the static hydraulic characteristic, the method of hydraulic operating point determination described below also uses information about the dynamic behavior of the system, which is analyzed by a targeted excitation.
Ein Modell des Systems, in dem eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden kann, zeigt
Der Regelungselektronik 4 ist eine Solldrehzahl n0 vorgegeben. Aus der aktuellen Stromaufnahme I und der aktuellen Drehzahl nist der Antriebseinheit 3 berechnet sie hierzu eine Spannung U die der Leistungselektronik 4b vorgegeben wird, damit diese der Antriebseinheit 3 eine entsprechende elektrische Leistung Pel, zur Verfügung stellt. Der elektromagnetische Teil 3a der Antriebseinheit 3, der den Stator, Rotor sowie ihre elektromagnetische Kopplung beschreibt, erzeugt aus dem Strom ein mechanisches Drehmoment Mist. Dieses beschleunigt den Rotor und führt zu einer entsprechenden Drehzahl n der Antriebseinheit 3, was in dem mechanischen Teil 3b des Modells der Antriebseinheit 3 umfasst ist. Mit der Drehzahl nist wird das auf der Rotorwelle sitzende Pumpenlaufrad des hydraulischen Teils 2 des Pumpenaggregats 1 angetrieben. Das Pumpenaggregat 1 erzeugt dadurch eine Förderhöhe H, die in dem Rohrleitungssystem 5 je nach Rohrleitungswiderstand einen mehr oder weniger großen Volumenstrom Q erzeugt. Aus der hydraulischen Leistung und den damit verbundenden Verlusten kann ein hydraulisches Moment Mhyd definiert werden, das dem Motormoment Mist als Bremsmoment entgegenwirkt.The
Der prinzipielle Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in
- Anregung des Systems, Schritt S3;
- Ermittlung der Systemantwort, Schritt S4;
- Bestimmung der gesuchten hydraulischen Größe respektive des Arbeitspunktes aus der Anregung und der Systemantwort, Schritt S5.
- Excitation of the system, step S3;
- Determination of the system response, step S4;
- Determination of the sought hydraulic variable respectively of the operating point from the excitation and the system response, step S5.
Die zu bestimmende hydraulische Größe ist beispielhaft der Volumenstrom Q des Pumpenaggregats. Aus dem allgemein bekannten physikalisch-mathematischen Zusammenhang zwischen Volumenstrom Q und Förderhöhe H am Pumpenaggregat 1 kann die Förderhöhe H ermittelt werden, so dass der hydraulische Arbeitspunkt [Q, H] des Pumpenaggregats feststeht. Der physikalisch-mathematische Zusammenhang ist durch die Pumpenkennlinie HP(Q,n)
Die Pumpenkennlinie HP (Q) ist seitens des Herstellers aus der Vermessung des Pumpenaggregats bekannt. Die Parameter a, b, c sind konstante Kenngrößen der Pumpenkennlinie. Die Rohrnetzparabel ist abhängig vom Zustand des mit dem Pumpenaggregat verbundenen Rohrleitungssystems, dessen hydraulischer Widerstand sich in der Steigung d der Rohrnetzparabel ausdrückt. Der hydraulische Widerstand wird durch den Öffnungsgrad der im Rohrleitungssystem befindlichen Ventile weitgehend bestimmt, so dass sich die Steigung d aus der Ventilstellung ergibt.The pump characteristic H P ( Q ) is known by the manufacturer from the measurement of the pump set. The parameters a, b, c are constant characteristics of the pump characteristic. The piping parabola depends on the condition of the piping system connected to the pump unit, whose hydraulic resistance is expressed in the slope d of the piping parabola. The hydraulic resistance is largely determined by the degree of opening of the valves located in the pipeline system, so that the slope d results from the valve position.
Die Anregung des Systems erfolgt dadurch, dass die stationäre Solldrehzahl n0 mit einem Anregungssignal fA,n(t) moduliert wird, so dass sich die von der Pumpenelektronik 4 einzustellende neue Solldrehzahl nsoll aus der Summe der zuvor vorgegebenen Solldrehzahl n0 und dem Anregungssignal fA,n(t) ergibt:
Es kann sich z.B. eine sinusförmige Variation der Drehzahl ergeben, wobei aber auch andere Modulationen denkbar sind. Das Anregungssignal fA,n(t) ist dann beispielsweise ein Sinussignal der Form
Die Amplitude beträgt zwischen 0,1% und 25% der Solldrehzahl n0 und kann werksseitig eingestellt und fest sein.The amplitude is between 0.1% and 25% of the setpoint speed n 0 and can be factory-set and fixed.
Es ist jedoch vorteilhaft, wenn nicht die Drehzahl n, sondern die Förderhöhe H sinusförmig angeregt wird, so dass gilt
Sofern also nicht eine bestimmte Drehzahlschwankung fA,n(t) sondern vielmehr eine bestimmte Förderhöhenschwankung fA,H(t) erreicht werden soll, beispielsweise ±15cm, welche aber abhängig vom aktuellen Betriebspunkt des Pumpenaggregats 2 ist, d.h. von der aktuellen Drehzahl n=nist und dem aktuell geförderten Volumenstrom Q, so kann vor der Anregung des Systems, Schritt S3 die zur Erreichung der gewünschten Förderhöhenschwankung fA,H(t) erforderliche Drehzahlschwankung fA,n(t), berechnet werden, Schritt S2:
Da der Volumenstrom Q im allgemeinen hier erst durch das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt werden soll und somit unbekannt ist, kann Gl. 8 durch die Näherung Q = 0 zu Gl. 9 vereinfacht werden.
Die Berechnung nach Gleichung Gl. 8 oder 9 kann numerisch in einem Mikroprozessor der Pumpenelektronik 4 oder aber durch eine analoge Schaltung ausgeführt werden, wie sie beispielhaft in
Wird das erfindungsgemäße Verfahren immer wieder wiederholt, folgt Schritt S2 auf Schritt S5. Der im Rahmen der Arbeitspunktbestimmung in Schritt S5 ermittelte Volumenstrom Q kann dann direkt in Gleichung 8 verwendet werden.If the method according to the invention is repeated over and over, step S2 follows step S5. The volume flow Q determined as part of the operating point determination in step S5 can then be used directly in
Es ist aber auch möglich, das Anregungssignal ohne Berücksichtigung des Volumenstroms Q zu ermitteln, in diesem Fall gilt Gl. 9;However, it is also possible to determine the excitation signal without consideration of the volume flow Q , in this case Eq. 9;
Die Anregungsfrequenz f ist so zu bemessen, dass die Förderhöhe H trotz der Trägheit des Rotors der Anregungsfunktion fA,H möglichst gut folgt. In dem Ausführungsbeispiel ist eine Frequenz f von 1 Hz verwendet.The excitation frequency f is to be dimensioned such that the delivery height H follows the excitation function f A, H as well as possible despite the inertia of the rotor. In the embodiment, a frequency f of 1 Hz is used.
Die in Reaktion auf die Anregung folgende Systemantwort manifestiert sich in verschiedenen physikalischen Größen des Pumpenaggregats, sowie auch rein mathematisch in den Modellen, d.h. dem elektrischen Modell 4b, elektromagnetischen Modell 3a, mechanischen Modell 3b und hydraulischen Modell 2 vorliegenden Größen. Es genügt jedoch, eine einzige mechanische oder elektrische Größe des Pumpenaggregats auszuwerten. In dem Ausführungsbeispiel ist als Systemantwort X(t) auf die Modulation die aufgenommene elektrische Leistung Pel (
Die Bestimmung der Leistung Pel und/ oder des Drehmoments Mist kann durch Abtastung zu diskreten Zeitpunkten oder kontinuierlich erfolgen, so dass die Systemantwort X(t) als eine diskrete oder kontinuierliche Reihe von Messwerten bzw. berechneten Werten vorliegt. Dies ist von Schritt 4 der
Für die Berechnung des Arbeitspunktes in Schritt S5 wird zunächst der Volumenstrom Q ermittelt. Dies erfolgt dadurch, dass die Systemantwort X(t) zuerst mit einer periodischen Funktion S(t) multipliziert wird, d.h. das Produkt aus der Systemantwort X(t) und dieser periodischen Funktion S(t) gebildet wird. Die periodische Funktion S(t) ist in dem vorliegenden Beispiel eine Sinusfunktion S1(t) = Ssin(t) oder Cosinusfunktion S2(t) = Scos(t) der Form
Das Produkt aus Systemantwort X(t) und der Funktion Ssin(t), Scos(t) wird anschließend über einen Zeitraum T integriert, der der Periodendauer oder einem Vielfachen kl der Periodendauer des Anregungssignals entspricht. Dies kann sowohl für die elektrische Größe X(t) = Pel (t) als auch für die mechanische Größe X(t) = Mmot (t) erfolgen. Die Integrale I(t0) über das Produkt ergeben sich dann zu:
Gleichzeitig erfolgt die Auswertung zu einem Zeitpunkt, bei dem vom Pumpenaggregat 1 ein bestimmter Volumenstrom Q bei einer bestimmten Drehzahl n0 gefördert wird, was durch den aktuellen Zustand des Rohrleitungssystems, d.h. die aktuell gültige Rohrnetzparabel bedingt ist. Dies bedeutet, dass jedem berechneten Integralwert I(t0 +T) ein bestimmter Volumenstromwert bei einer bestimmten Drehzahl zugeordnet ist.At the same time the evaluation is carried out at a time at which the
Aus diesem Grunde muss das Pumpenaggregat, wie dies auch bisher nach dem Stand der Technik durchgeführt wurde, herstellerseitig an einem Hydraulikprüfstand vermessen werden, sofern der Zusammenhang nicht bekannt ist. Gemäß der Erfindung wird jedoch nicht oder nicht nur der Zusammenhang zwischen der gesuchten hydraulischen Größe Q, der Drehzahl n und der elektrischen oder mechanischen Größe Pel, Mist vermessen und als Kennlinienfeld als Verknüpfung der hydraulischen Größe Q einerseits mit der mechanischen oder elektrischen Größe Mist, Pel andererseits in der Art einer Tabelle oder Formel in der Pumpenelektronik 4 hinterlegt. Vielmehr wird der Zusammenhang zwischen Istdrehzahl nist, Volumenstrom Q und einem der oben genannten Integrale I(t0+T) ermittelt. Hierzu wird herstellerseitig an einem Hydraulikprüfstand bei einer Anzahl, insbesondere Vielzahl vorgegebener Solldrehzahlen n0 zu einer Anzahl, insbesondere Vielzahl gemessener Volumenströme Q jeweils das Integral I(t0+T) berechnet, das sich infolge der Anregung des Systems mit dem Anregungssignal fA,n(t), fA,H(t) aus dem Produkt aus Systemantwort X(t) und der Sinus- oder Cosinusfunktion Ssin(t), Scos(t) ergibt. Man kann dann das Integral I(t0+T) in Abhängigkeit der Drehzahl nist über dem Volumenstrom Q darstellen, d.h. als I(Q, n).For this reason, the pump unit, as has also been carried out according to the prior art, the manufacturer must be measured on a hydraulic test rig, unless the relationship is known. According to the invention, however, not or not only the relationship between the sought hydraulic variable Q , the rotational speed n and the electrical or mechanical variable P el , M is measured and as a characteristic field as a linkage of the hydraulic variable Q on the one hand with the mechanical or electrical variable M. , P el other hand, stored in the form of a table or formula in the pump electronics. 4 Rather, the relationship between actual speed n is , volume flow Q and one of the above-mentioned integrals I (t 0 + T) determined. For this purpose, in each case the integral I (t 0 + T) is calculated by the manufacturer on a hydraulic test stand at a number, in particular a plurality of preset nominal speeds n 0 to a number, in particular a plurality of measured volume flows Q, which is due to the excitation of the system with the excitation signal f A, n (t), f A, H (t) from the product of system response X (t) and the sine or cosine function S sin (t), S cos (t). One can then represent the integral I (t 0 + T) as a function of the rotational speed n ist above the volume flow Q, ie as I (Q, n).
Aus dem Wert des Integrals wird folglich unter Verwendung des Zusammenhangs der Wert der ersten hydraulischen Größe, der Volumenstrom Q ermittelt.From the value of the integral, the value of the first hydraulic variable, the volume flow Q, is consequently determined using the relationship.
Zur Ermittlung des Volumenstroms Q aus den am Prüfstand bestimmten Werten I(t0+T), n0, Q werden diese Werte miteinander verknüpft und in der Pumpensteuerung 4 hinterlegt. Die Verknüpfung erfolgt in Gestalt einer Tabelle, die bei den verwendeten Drehzahlen n0 einer Vielzahl von Integralwerten I(t0+T) jeweils einen Wert der gesuchten hydraulischen Größe Q zuordnet. Im Betrieb des Pumpenaggregats 1 muss dann zu einem berechneten Integralwert I(t0+T), lediglich der diesem Wert zugeordnete Volumenstromwert Q aus der Tabelle extrahiert werden. Sofern ein berechneter Integralwert I(t0+T) vorliegt, der zwischen zwei in der Tabelle vorhandenen Integralwerten I(t0+T) liegt, kann in bekannter Weise zwischen den diesen beiden tabellarischen Integralwerten I(Q) zugeordneten Volumenstromwerten Q interpoliert werden.To determine the volume flow Q from the values I (t 0 + T), n 0 , Q determined on the test bench, these values are linked to one another and stored in the
Alternativ oder zusätzlich zu der tabellarischen Verknüpfung kann herstellerseitig aus den am Prüfstand ermittelten Werten für jede verwendete Drehzahl n0 eine einzelne oder für alle Drehzahlen eine globale mathematische Funktion (z.B. ein Polynom) bestimmt werden, die eine Kennlinie oder im Falle der globalen Funktion ein Kennlinienfeld beschreibt, auf der/ dem alle gemessenen Werte liegen. Im Falle der Verwendung mehrerer Funktionen, die für jeweils eine Drehzahl gültig sind, muss dann lediglich die aktuell gültige Funktion ermittelt und der berechnete Integralwert eingesetzt werden, um den entsprechenden Wert der hydraulischen Größe, d.h. den Volumenstromwert zu erhalten. Wird eine globale Funktion für die Beschreibung des gesamten Kennlinienfeldes verwendet, kann in diese Gleichung die Drehzahl und der berechnete Integralwert direkt eingesetzt werden, um den entsprechenden Wert der hydraulischen Größe zu erhalten.As an alternative or in addition to the tabular link, the manufacturer can determine from the values determined on the test stand for each rotational speed n 0 a single mathematical function or a global mathematical function (eg a polynomial) for all rotational speeds, a characteristic curve or, in the case of the global function, a characteristic field describes where all measured values lie. In the case of using several functions, which are valid for each speed, then only the currently valid function must be determined and the calculated integral value used to obtain the corresponding value of the hydraulic variable, ie the volume flow value. If a global function is used to describe the entire characteristic field, the speed and the calculated integral value can be directly used in this equation to obtain the corresponding value of the hydraulic variable.
Diese Erkenntnis ermöglicht es, im bestimmungsgemäßen Betrieb des Pumpenaggregats 1 anhand eines Schwellwertes, bei einem Schwellwert 0 also anhand des Vorzeichens des berechneten Integrals I(t0+T) entscheiden zu können, welcher der beiden im nichteindeutigen Bereich der Leistungskennlinie (siehe
Sofern diese Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommen soll, erübrigt es sich, herstellerseitig am Hydraulikprüfstand zu verschiedenen Drehzahlen den Volumenstrom und den diesem zugeordneten Integralwert zu ermitteln. Vielmehr genügt es, wie im Stand der Technik das Leistungskennfeld zu vermessen und den Schwellwert zu ermitteln und als Tabelle oder wenigstens eine Leistungskennliniengleichung in der Pumpenelektronik 4 zu hinterlegen. Die Tabelle oder wenigstens eine Funktion ordnet dann zu einer bestimmten Drehzahl den Werten der hydraulischen Größe jeweils einen Wert der mechanischen oder elektrischen Größe zu.If this variant of the method according to the invention is to be used, it is not necessary to determine the volumetric flow and the integral value associated therewith at the manufacturer on the hydraulic test rig at different rotational speeds. Rather, it is sufficient, as in the prior art, to measure the performance map and to determine the threshold value and to deposit it as a table or at least one power characteristic equation in the
Im bestimmungsgemäßen Betrieb des Pumpenaggregats kann dann aus dem Vorzeichen des Integrals I(t0+T) aus der Systemantwort X(t) und der Cosinusfunktion Scos(t) entschieden werden, welcher Teil der Tabelle bzw. welcher Wertebereich der Gleichung auszuwerten ist. So wird für I(t0+T), < 0 der in Bezug zum Maximalwert der Leistung Pel linke Teil der Leistungskennlinie berücksichtigt. Entsprechend wird für I(t0+T), > 0 der in Bezug zum Maximalwert der Leistung Pel rechte Teil der Leistungskennlinie berücksichtigt.During normal operation of the pump set, it can then be decided from the sign of the integral I (t 0 + T) from the system response X (t) and the cosine function S cos (t) which part of the table or which value range of the equation is to be evaluated. Thus, for I (t 0 + T), <0, the left-hand part of the power characteristic is taken into account in relation to the maximum value of the power P el . Accordingly, for I (t 0 + T),> 0, the right-hand part of the power characteristic is taken into account in relation to the maximum value of the power P el .
Zur weiteren Verbesserung des Verfahrens kann während der Berechnung des Integrals I(t0+T) mindestens ein weiteres Integral I(t1+T), aus dem Produkt aus der Systemantwort X(t) und der Funktion S(t) über denselben Integrationszeitraum T berechnet werden, wobei der Integrationsbeginn t1 des weiteren Integrals zeitlich um die Verschiebung t1-t0 versetzt zum Integrationsbeginn t0 des ersten Integrals I(t 0+T) liegt, Die berechneten Werte der Integrale I(t0+T),, I(t1+T), werden dann zu einem Wert gemittelt.To further improve the method, during the computation of the integral I (t 0 + T), at least one further integral I (t 1 + T) may be obtained from the product of the system response X (t) and the function S ( t ) over the same integration period T, wherein the start of integration t 1 of the further integral is offset in time by the offset t 1 -t 0 from the start of integration t 0 of the first integral I ( t 0 + T). The calculated values of the integrals I (t 0 + T) ,, I (t 1 + T), are then averaged to a value.
Die Berechnung der Integrale über einen endlichen Integrationszeitraum bedeutet, dass aus der Systemantwort X(t) jeweils eine Reihe von Werten herausgeschnitten wird, die dann ein "Fenster" der Systemantwort darstellen. Im Falle des zeitlichen Versatzes des Integrationsbeginns des weiteren Integrals zum ersten Integral überlappen sich die entsprechend ausgeschnittenen Fenster.The calculation of the integrals over a finite integration period means that a set of values is cut out of the system response X ( t ), which then represent a "window" of the system response. In the case of the temporal offset of the start of integration of the further integral to the first integral, the correspondingly cut-out windows overlap.
Angeregt wurde in den Fällen der
Es wird hier deutlich, dass die Amplitude |n1| und die Phase φ(n1) für jede Drehzahl über dem Volumenstrom eindeutig ist. So kann dann für eine bestimmte Betriebsdrehzahl, die der Pumpensteuerung bekannt ist, nach Ermittlung der Amplitude |n1| oder der Phase φ(n1) der angeregten Istdrehzahl derjenige Volumenstrom Q ermittelt werden, der bei der vorliegenden mittleren Betriebsdrehzahl n0 der ermittelten Amplitude |n1| oder der Phase φ(n1) zugeordnet ist. So läge z.B. bei Betriebsdrehzahl 2500rpm und einer Amplitude von 120rpm ein Volumenstrom von 6 m3/h vor.It becomes clear here that the amplitude | n 1 | and the phase φ (n 1 ) is unique for each speed over the flow rate. Thus, for a certain operating speed known to the pump controller, after determining the amplitude | n 1 | or the phase φ (n 1 ) of the excited actual rotational speed, the volumetric flow Q which, at the present mean operating rotational speed n 0, of the determined amplitude | n 1 | or the phase φ (n 1 ) is assigned. For example, at an operating speed of 2500 rpm and an amplitude of 120 rpm, a volume flow of 6 m 3 / h would be present.
Das hier vorgestellte Verfahren ermöglicht es, auf einfache Weise während des Betriebs des Pumpenaggregats und ohne Verwendung eines entsprechenden Sensors eine hydraulische Größe, z.B. den Volumenstrom zu bestimmen.The method presented here makes it possible in a simple way during operation of the pump set and without the use of a corresponding sensor, a hydraulic variable, e.g. to determine the volume flow.
Dabei wird eine zweite hydraulische Größe, z.B. die Förderhöhe, moduliert, insbesondere zur Schwingung angeregt wird, was beispielsweise durch Modulation der Solldrehzahl oder des Motordrehmoments als Stellgröße des Pumpenaggregats erfolgen kann.Thereby, a second hydraulic variable, e.g. the delivery height, modulated, in particular to the vibration is excited, which can be done for example by modulation of the target speed or the motor torque as a manipulated variable of the pump unit.
Die Bestimmung der Systemantwort, z.B. der Istdrehzahl, des vom Pumpenaggregats abgegebenen Drehmoments oder der elektrischen Leistung, und deren Auswertung durch Bestimmung von Amplitude oder Phasenlage des Wechselanteils der Systemantwort oder durch Multiplikation mit einer Funktion gleicher Frequenz wie die Anregung und Integration des erhaltenen Produkts, werden Werte erhalten, die einen mathematisch eindeutigen Zusammenhang mit der gesuchten hydraulischen Größe besitzen. Durch die Auswertung dieses, in der Pumpenelektronik des Pumpenaggregats zu hinterlegenden Zusammengangs, lässt sich dann der Wert der gesuchten hydraulischen Größe bestimmen.The determination of the system response, e.g. the actual speed, the output from the pump unit torque or the electric power, and their evaluation by determining the amplitude or phase of the alternating component of the system response or by multiplication with a function of the same frequency as the excitation and integration of the product obtained, obtained are values that mathematically have a clear relationship with the sought hydraulic size. Through the evaluation of this, to be deposited in the pump electronics of the pump unit, the relationship can then determine the value of the sought hydraulic variable.
Claims (22)
- Method for determining a first hydraulic variable (Q) of a pump unit (1) operated at a predeterminable rotational speed (n0) from a mechanical or electrical variable (Mist, Pel, nist) by evaluating a relationship of the hydraulic variable (Q) with the mechanical or electrical variable (Mist, Pel, nist), characterized in that a control variable (nsoll) of the pump unit (1) is superimposed with a periodic excitation signal (fA,n(t), fA,H(t)) of a specific frequency (f) such that a second hydraulic variable (H, Δp) is modulated, and in that the current value of the first hydraulic variable (Q) is determined from the mechanical or electrical variable (Mist, Pel, nist) as system response (X(t)) to the excitation signal (fA,n(t), fA,H(t)) using the relationship.
- Method according to claim 1, characterized in that using the relationship the current value of the first hydraulic variable (Q) is determined from the amplitude and/or the phase position of the alternating component of the mechanical or electrical variable (Mist, Pel, nist), in particular with respect to the excitation signal (fA,n(t), fA,H(t)).
- Method according to claim 2, characterized in that the relationship is given by a table or at least one mathematical function which, for a specific rotational speed (nist) or a multiplicity of rotational speeds (nist), assigns to each value or number of values of the first hydraulic variable (Q) an amplitude value (|n1|) or phase value (φ(n1)) of the alternating component.
- Method according to claim 1, characterized in that the product from the system response (X(t)) and a periodic function (S(t)) of the same or a multiple of the frequency (f) of the excitation signal is formed, or the product from the system response (X(t)) and the alternating component of the mechanical or electrical variable of the pump unit (1) is formed, and the integral (I(t0+T)) of this product is calculated over a predetermined integration time (T), and in that the value of the first hydraulic variable (Q) is determined from the value of the integral (I(t0+T)) using the relationship.
- Method according to claim 4, characterized in that the relationship is given by a table or at least one mathematical function which, for a specific rotational speed (nist) or a multiplicity of rotational speeds (nist), assigns a value of the integral (I(t0+T)) to each value or a number of values of the first hydraulic variable (Q).
- Method according to claim 5, characterized in that the periodic function (S(t)) is a sine function (S1(t)) and a value of the first hydraulic variable (Q) is determined from the table or the mathematical function, which value is assigned to the calculated value of the integral (I(t0+T)) in the table or is assigned by the mathematical function.
- A method according to claim 4, characterized in that the relationship is given by a table or at least one mathematical function which, for a specific rotational speed (nist) or a multiplicity of rotational speeds (nist), assigns to each value of the first hydraulic variable (Q) a value of the mechanical or electrical variable (Mist, Pel) and the periodic function (S(t)) is a cosine function (S2(t)) and the value or sign of the calculated value of the integral (I(t0+T)) is used to distinguish which part of the table or which value range of the mathematical function is valid for the current operating point, in order to determine the value of the first hydraulic variable (Q).
- Method according to one of the previous claims, characterized in that the control variable is a set speed (nsoll) or a set torque of the pump unit (1).
- Method according to one of the previous claims, characterized in that the first hydraulic variable (Q) is the volume flow (Q) of the pump unit (1).
- Method according to one of the previous claims, characterized in that the second hydraulic variable (H) is the delivery head (H) or the differential pressure (Δp) of the pump unit (1).
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the mechanical variable is the torque (Mist) delivered by the pump unit or the actual speed (nist) of the pump unit (1).
- Method according to one of the previous claims, characterized in that the electrical variable is the electrical power (Pel) consumed by the pump unit (1) or the current.
- Method according to one of the previous claims, characterized in that the excitation signal (fA,n(t) fA,H(t)) is a sinusoidal signal or a signal containing a sinusoidal function.
- Method according to one of the previous claims, characterized in that the frequency (ω) of the excitation signal (fA,n(t), fA,H(t)) is between 0.01Hz and 100 Hz.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the amplitude (ni) of the excitation signal (fA,n(t), fA,H(t)) is smaller than 25% of the speed set point (no) of a speed control of the pump unit (1), in particular is between 0.1% and 25% of the speed set point (no).
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the amplitude (n1) of the excitation signal (fA(t)) is calculated from a desired delivery head variation (fA,H)) with the aid of a mathematical equation describing the relationship between the actual rotational speed (nist) and the delivery head (H) at the pump unit (1).
- Method according to claim 4 or one of the claims 5 to 16 which are referred back to claim 4, characterized in that the integration time (T) is a period or a multiple (kl) of the period (2π/ω) of the excitation signal (fA,n(t), fA,H(t)).
- Method according to claim 4 or one of the claims 5 to 17 which are referred back to claim 4, characterized in that the integration is carried out during the modulation of the second hydraulic variable (H), in particular the set speed (nsoll).
- Method according to claim 4 or one of the claims 5 to 18 which are referred back to claim 4, characterized in that, during the calculation of the integral (I(t0+T)), at least one further integral is calculated from the product of the system response (X(T)) and the periodic function (S(t)) or the alternating component of the actual torque (Mmot) or the actual speed (n) of the pump unit (1) over the same integration time (T), wherein the start of integration of the further integral is offset in time from the start of integration (t0) of the first integral (I(t0+T)), and in that the calculated values of the integrals are averaged to form one value.
- Method according to claim 4 or one of the claims 5 to 19 which are referred back to claim 4, characterized in that the values of the system response (X(t)) are determined at the beginning (t0) and at the end of the integration time (T) and a change in the system response (X(t)) per time is determined therefrom, the change being preferably linear, wherein this change then being subtracted from all the values of the system response (X(t)) determined in the integration time (T), and only after that the integral (I(t0+T)) is formed.
- Pump electronics for controlling and/or regulating the set speed of a pump unit (1), characterized in that it is configured to carry out the method according to one of claims 1 to 20.
- Pump unit comprising a pump electronics according to claim 21.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3816451A1 (en) | 2019-10-28 | 2021-05-05 | Wilo Se | Method for determining the volume flow of a pump arrangement and corresponding pump arrangement |
EP4279745A1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-11-22 | Wilo Se | Method for determining the static head of a pump |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016125837A1 (en) * | 2016-12-29 | 2018-07-05 | Hans Pregler Gmbh & Co Kg | Drive device for a fluid pump |
AT519771A1 (en) * | 2017-03-20 | 2018-10-15 | B & R Ind Automation Gmbh | Method for determining control parameters for a hydraulic system |
DE102017004097A1 (en) * | 2017-04-28 | 2018-10-31 | Wilo Se | Method for detecting an abnormal operating state of a pump set |
DE102017221637A1 (en) * | 2017-12-01 | 2019-06-06 | Zf Friedrichshafen Ag | Method and control device for operating a pump of a transmission |
DE102019002826A1 (en) * | 2019-04-18 | 2020-10-22 | KSB SE & Co. KGaA | Process for avoiding vibrations in pumps |
EP3822489B8 (en) * | 2019-11-15 | 2024-03-27 | Grundfos Holding A/S | Method for determining a fluid flow rate through a pump |
LU102210B1 (en) * | 2020-11-18 | 2022-05-18 | Wilo Se | Method for determining operating information from the starting energy of a centrifugal pump and associated centrifugal pump |
LU102321B1 (en) | 2020-12-17 | 2022-06-17 | Wilo Se | Procedure for detecting undersupply or oversupply in a hydraulic network |
LU501040B1 (en) | 2021-12-17 | 2023-06-19 | Wilo Se | Process for determining the flow rate and/or head |
DE102022100246A1 (en) | 2022-01-06 | 2023-07-06 | KSB SE & Co. KGaA | Process for the energy-optimized operation of a pump |
CN116384009B (en) * | 2023-05-31 | 2023-08-11 | 安徽新沪屏蔽泵有限责任公司 | Simulation prediction method, device and equipment for energy efficiency level of canned motor pump |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US410857A (en) | 1889-09-10 | Automatic grain-scale | ||
DE2331282C3 (en) * | 1973-06-15 | 1978-04-20 | Aeg-Kanis Turbinenfabrik Gmbh, 8500 Nuernberg | Device for speed control |
US4108574A (en) * | 1977-01-21 | 1978-08-22 | International Paper Company | Apparatus and method for the indirect measurement and control of the flow rate of a liquid in a piping system |
CN1127847A (en) | 1995-01-28 | 1996-07-31 | 广东机械学院 | Control device for hydraulic pump |
US6776584B2 (en) | 2002-01-09 | 2004-08-17 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Method for determining a centrifugal pump operating state without using traditional measurement sensors |
US7055366B2 (en) * | 2004-05-21 | 2006-06-06 | Upchurch Scientific, Inc. | Flow sensor calibration methods and apparatus |
US7925385B2 (en) * | 2006-03-08 | 2011-04-12 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc | Method for optimizing valve position and pump speed in a PID control valve system without the use of external signals |
JP2008190401A (en) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Nidec Shibaura Corp | Pump |
DE102008030544B4 (en) * | 2008-06-27 | 2014-05-22 | Siemens Aktiengesellschaft | Model-based method for monitoring micromechanical pumps |
US8522543B2 (en) | 2008-12-23 | 2013-09-03 | Caterpillar Inc. | Hydraulic control system utilizing feed-forward control |
PL2258949T3 (en) * | 2009-06-02 | 2017-08-31 | Grundfos Management A/S | Method for recording characteristic values, in particular values, in particular of parameters of a centrifugal pump powered by an electric motor integrated into an assembly |
EP2354556A1 (en) | 2010-02-10 | 2011-08-10 | ABB Oy | Method in connection with a pump driven with a frequency converter and a frequency converter |
DE102011012211A1 (en) | 2011-02-23 | 2012-08-23 | Wilo Se | Optimized operation of an electric motor driven pump by positive feedback |
EP2696175B1 (en) | 2012-08-07 | 2021-09-15 | Grundfos Holding A/S | Method for detecting the flow rate of a centrifugal pump |
GB201306967D0 (en) * | 2013-04-17 | 2013-05-29 | Norwegian Univ Sci & Tech Ntnu | Control of flow networks |
US20160265520A1 (en) * | 2013-10-29 | 2016-09-15 | Eaton Corporation | Electronic control for a rotary fluid device |
US10288072B2 (en) * | 2014-06-09 | 2019-05-14 | Magna Powertrain Fpc Limited Partnership | Sensorless low flow electric water pump and method of regulating flow therewith |
-
2014
- 2014-03-26 DE DE102014004336.3A patent/DE102014004336A1/en not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-03-26 CN CN201580015793.7A patent/CN106133327B/en active Active
- 2015-03-26 DK DK15719612T patent/DK3123033T3/en active
- 2015-03-26 US US15/114,996 patent/US10184476B2/en active Active
- 2015-03-26 WO PCT/EP2015/000642 patent/WO2015144310A1/en active Application Filing
- 2015-03-26 EP EP15719612.2A patent/EP3123033B1/en active Active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
None * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3816451A1 (en) | 2019-10-28 | 2021-05-05 | Wilo Se | Method for determining the volume flow of a pump arrangement and corresponding pump arrangement |
EP4279745A1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-11-22 | Wilo Se | Method for determining the static head of a pump |
LU502112B1 (en) * | 2022-05-18 | 2023-12-01 | Wilo Se | Method for determining the static head |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10184476B2 (en) | 2019-01-22 |
CN106133327A (en) | 2016-11-16 |
US20170037857A1 (en) | 2017-02-09 |
DE102014004336A1 (en) | 2015-10-01 |
WO2015144310A1 (en) | 2015-10-01 |
DK3123033T3 (en) | 2019-10-28 |
EP3123033A1 (en) | 2017-02-01 |
CN106133327B (en) | 2018-07-06 |
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