EP3449132B1

EP3449132B1 - Verfahren zur detektion eines abnormalen betriebszustands eines pumpenaggregats

Info

Publication number: EP3449132B1
Application number: EP18719751.2A
Authority: EP
Inventors: Jens Olav FIEDLER; Tilman Philip SANDERS; Martin Kiel; Martin Oettmeier; Benedikt Meier
Original assignee: Wilo SE
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2018-03-27
Publication date: 2023-08-16
Anticipated expiration: 2038-03-27
Also published as: CN110192036A; WO2018197033A1; DE102017004097A1; CN110192036B; EP3449132A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion eines Betriebszustands eines bei einer vorgebbaren Solldrehzahl betriebenen, drehzahlregelbaren Kreiselpumpenaggregats zur Flüssigkeitsförderung.
Die Druckschrift DE-A-102014004336 offenbart ein Verfahren zur Detektion eines bestimmten Betriebszustandes eines bei einer vorgebbaren Drehzahl betriebenen, drehzahlregelbaren Kreiselpumpenaggregats durch Bestimmung einer ersten hydraulischen Größe aus einer mechanischen und/oder elektrischen Größe. Jedoch handelt es sich bei diesem Betriebszustand nicht um einen abnormalen Betriebszustand.
Abnormale Betriebszustände treten bei Pumpenaggregaten immer wieder auf und können zu Beschädigungen oder sogar zum Totalausfall des Pumpenaggregats führen. Beispiele für abnormale Betriebszustände sind der Trockenlauf, Kavitation am Laufrad oder Lagerverschleiß, Lagerschäden.
Bei Pumpen werden in der Regel Dichtelemente wie z. B. Gleitringdichtungen eingesetzt, die das Austreten des Fluides aus der Pumpe oder bei Nassläuferpumpen das Eindringen von Partikeln in den Rotorraum verhindern sollen. Die dichtenden Flächen der Dichtelemente sind Reibflächen, die durch das geförderte Medium geschmiert werden. Im Falle eines Trockenlaufs werden diese Reibflächen nicht mehr oder nicht ausreichend geschmiert und können dadurch sehr schnell verschleißen. Eine frühzeitige Erkennung eines Trockenlaufs kann dies verhindern.
Herkömmliche Verfahren zur Trockenlauferkennung basieren z. B. auf der Leistungsaufnahme des Pumpenaggregats. Die Leistungsaufnahme hängt von der Drehzahl und vom Volumenstrom ab. Im Trockenlauf ergibt sich in der Regel bei gleicher Drehzahl eine geringere Leistung als im Falle einer gefüllten
Pumpenkammer, da das sich drehende Laufrad die mechanische Energie an das zu fördernde Medium abgeben muss, d.h. durch dieses Medium belastet ist. Im Falle des Trockenlaufs fehlt dieses Medium bzw. die Last, oder es befindet sich zu wenig Medium in der Pumpenkammer. Bei gleicher Drehzahl ist die Leistungsaufnahme im Trockenlauf folglich geringer, als im Normalbetrieb, weil das Laufrad im Trockenlauf weniger belastet ist. Aus diesem Grunde wird eine drehzahlabhängige Entscheidungsschwelle zwischen der minimalen Leistung im Nassbetrieb und der Leistungsaufnahme im Trockenlauf gewählt, um den Trockenlauf zu erkennen, was in Figur 1 dargestellt ist. Dies ist jedoch nicht frei von Nachteilen.
Denn es ergibt sich bei geringen Drehzahlen das Problem, dass die Nass- und Trockenlaufkurven nahe zusammenliegen und die minimale Nasslaufkennlinie die Trockenlaufkennlinie auch unterschreiten kann. Aus diesem Grund ist eine zuverlässige Trockenlauferkennung mit diesem Verfahren nur oberhalb einer gewissen Drehzahl möglich.
Eine andere Art der Trockenlauferkennung besteht darin, das Laufrad kurzzeitig zu beschleunigen und die zur Beschleunigung nötige Energie zu bestimmen. Ist die Energieaufnahme kleiner als erwartet, d.h. als im Fall des Nassbetriebs, so wird auf einen Trockenlauf geschlossen. Nachteilig hierbei ist, dass für den Beschleunigungsvorgang der Betriebspunkt signifikant verändert werden muss, um eine Auswertung der Energieaufnahme durchführen zu können.
Als Kavitation bezeichnet man das Phänomen, dass sich im Betrieb des Pumpenaggregats beim Fördern einer Flüssigkeit dampfgefüllte Hohlräume rückseitig der Laufradschaufeln bilden, die schnell wieder in sich zusammenbrechen und den Schaufeln damit einen Schlag versetzen. Dies kann zur Zerstörung des Laufrads führen.
Ein Lagerverschleiß oder Schäden an den Lagern, insbesondere an den Radiallagern äußert sich vor allem in Vibrationen der Welle. Dies kann mittels eines Vibrationssensors erfasst werden. Ein solcher Sensor ist jedoch ein zusätzliches Bauteil, das ausfallen kann und zudem die Herstellung des Pumpenaggregats aufwändiger und schwieriger macht. Zudem verteuert er die Herstellung des Pumpenaggregates. Es ist daher ein Anliegen, auf Sensoren zu verzichten.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Verfahren zur Detektion eines abnormalen Betriebszustands bereitzustellen, dass ohne Sensor auskommt und ohne Aufwand in einem Pumpenaggregat implementiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Pumpenelektronik nach Anspruch 19 sowie ein Pumpenaggregat nach Anspruch 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Zur Erkennung eines abnormalen Betriebszustandes im Betrieb des Pumpenaggregats wird vorgeschlagen, eine Stellgröße des Pumpenaggregats derart mit einem periodischen Anregungssignal einer bestimmten Frequenz zu beaufschlagen, dass eine hydraulische Größe des Pumpenaggregats, beispielsweise die Förderhöhe, moduliert wird, und dann aus einer mechanischen und/ oder elektrischen Größe des Pumpenaggregats als Systemantwort auf das Anregungssignal ein Auswertesignal zu berechnen und daraus zu ermitteln, ob ein abnormaler Betriebszustands vorliegt.
Diese Vorgehensweise ermöglicht es, auf sehr einfachem Wege, einen abnormalen Betriebszustand zu erkennen. Das Verfahren kann softwarebasiert in einer Elektronik der Pumpe implementiert sein. Es wird somit weder ein zur Pumpenelektronik externer Sensor noch zusätzliche Hardware benötigt. Ferner kann das Verfahren im gesamten Drehzahlbereich zuverlässig eingesetzt werden, da es eine sehr gute Unterdrückung von Messrauschen aufweist. Es ist also entgegen den Verfahren des Standes der Technik nicht auf einen bestimmten Drehzahlbereich beschränkt.
Das Pumpenaggregat kann eine elektromotorisch betriebene Kreiselpumpe sein, beispielsweise eine Heizungspumpe in einem Heizungssystem oder eine Kühlmittelpumpe in einem Kühlsystem. Insbesondere kann es sich um eine Nassläuferpumpe handeln. Hier ist auf Grund der flüssigkeitsgeschmierten radialen und gegebenenfalls des axialen Gleitlagers ein Trockenlauf besonders schädlich und muss deshalb frühzeitig erkannt werden.
Die Modulation der hydraulischen Größe wird durch Modulation einer Stellgröße, z.B. der Drehzahl erreicht. Es sei angemerkt, dass "modulieren" im Sinne der Erfindung allgemein als Änderung zu verstehen ist, jedoch die Art, Höhe und Geschwindigkeit des Anregungssignals noch in keiner Weise eingeschränkt ist. Ferner ist, soweit nachfolgend von einer Steuerung des Pumpenaggregats die Rede ist, unter diesem Begriff auch eine Regelung zu verstehen, da eine Regelung lediglich eine Steuerung mit einer Rückkopplung einer bestimmten Größe beinhaltet.
Die Detektion eines abnormalen Betriebszustands kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Auswertesignal mit einer Entscheidungsschwelle verglichen wird. Auf einen abnormalen Betriebszustand kann dann geschlossen werden, wenn das Auswertesignal von einem Normalbereich (im Betrieb zulässiger Bereich) abweicht. Die Entscheidungsschwelle kann eine Begrenzung dieses Normalbereichs bilden, beispielsweise eine Minimumkurve oder eine Maximumkurve des Normalbereichs, oder einen Abstand zu diesem Bereich aufweisen, um Fehlfeststellungen zu vermeiden. Je nach festzustellendem abnormalen Betriebszustand, ist somit zu prüfen, ob das Auswertesignal oberhalb oder unterhalb der Entscheidungsschwelle liegt. Die Entscheidungsschwelle ist folglich abhängig vom abnormalen Betriebszustand, der erkannt werden soll. Mit anderen Worten ist eine bestimmte Entscheidungsschwelle einem bestimmten abnormalen Betriebszustand zugeordnet. So kann also ein erster abnormaler Betriebszustand durch Vergleich des Auswertesignals mit einer ersten Entscheidungsschwelle und ein zweiter abnormaler Betriebszustand durch Vergleich des Auswertesignals mit einer anderen, zweiten Entscheidungsschwelle festgestellt werden. In entsprechender Weise kann es auch eine dritte oder weitere Entscheidungsschwelle(n) geben.
Es ist zudem vom abnormalen Betriebszustand, der erkannt werden soll, abhängig, ob die Entscheidungsschwelle eine obere Grenze oder eine untere Grenze des zulässigen Normalbereichs definiert. Definiert sie beispielsweise im Falle des ersten abnormalen Betriebszustands eine untere Grenze, so kann auf diesen ersten abnormalen Betriebszustand geschlossen werden, wenn das Auswertesignal unterhalb der ersten Entscheidungsschwelle liegt. Definiert die Entscheidungsschwelle beispielsweise im Falle des zweiten abnormalen Betriebszustands eine obere Grenze, so kann auf diesen zweiten abnormalen Betriebszustand geschlossen werden, wenn das Auswertesignal oberhalb der zweiten Entscheidungsschwelle liegt.
Beispielsweise kann auf einen Trockenlauf als abnormaler Betriebszustand geschlossen werden, wenn das Auswertesignal unterhalb der Entscheidungsschwelle liegt.
Bei der Entscheidungsschwelle kann es sich im einfachsten Fall um einen konstanten Wert handeln. Die Entscheidungsschwelle kann alternativ durch eine Kurve, vorzugsweise eine Gerade definiert sein, die einen mathematischen Zusammenhang zwischen dem Auswertesignal und der Drehzahl, insbesondere der Ist-Drehzahl, definiert. Wenn die Entscheidungsschwelle eine Funktion der Drehzahl ist, wird erreicht, dass sie entsprechend der Drehzahlabhängigkeit des Normal- bzw. Fehlerbetriebs so gelegt werden kann, dass die Entscheidung gegenüber Messrauschen und Störungen möglichst unempfindlich ist. Im Falle des Trockenlaufs liegt die Entscheidungsschwelle, hier auch Schwellwertkurve genannt, geeigneterweise zwischen der Trockenlaufkurve und der minimalen Nasslaufkurve.
Gemäß einer Ausführungsvariante kann das Auswertesignal gebildet werden aus dem Integral des Produkts aus der Systemantwort und einer periodischen Funktion der gleichen oder eines Vielfachen der Frequenz des Anregungssignals über einen vorgegebenen Integrationszeitraum. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass als Integralbildung im Sinne der Erfindung auch eine Aufsummierung von Werten zu verstehen ist, welche bei der numerischen Durchführung des Verfahrens beispielsweise auf einem Mikroprozessor aufgrund der vorliegenden diskreten Werte zwangläufig erfolgen muss. Denn es ist dem Fachmann wohl bekannt, dass die Integralbildung im diskreten Zeitbereich durch eine Summenbildung zu realisieren ist.
Das Auswertesignal kann vorzugsweise anhand der folgenden Berechnungsvorschrift ermittelt werden: $I (t) = \int_{t - T}^{t} X (t) \cdot S (t) d t mit T = \frac{k_{I} 2 π}{ω}$
wobei I(t) das zu berechnende Auswertesignal zum Zeitpunkt t über einen Integrationszeitraum T, X(t) die Systemantwort, S(t) die periodische Funktion, k_l eine positive ganze Zahl und ω die Frequenz des Anregungssignals ist.
Bei der periodischen Funktion kann es sich um eine Sinusfunktion handeln. Untersuchungen haben gezeigt, dass diese einfache Funktion zur Bildung des Auswertesignals für die Erkennung eines Trockenlaufs ausreicht. Je nach zu detektierenden abnormalen Betriebszustand kann jedoch auch eine Cosinusfunktion, eine Kombination einer Sinusfunktion und einer Cosinusfunktion, eine Kombination mehrerer Sinusfunktionen oder Cosinusfunktionen, oder eine Kombination aus mehreren Sinusfunktionen und Cosinusfunktionen als periodische Funktion verwendet werden.
Vorzugsweise ist die mit dem Anregungssignal beaufschlagte Stellgröße eine Solldrehzahl oder ein Solldrehmoment des Pumpenaggregats, d.h. eine mechanische Größe. Hier lässt sich das erfindungsgemäß Verfahren besonders einfach implementieren, weil die Drehzahl oder das Drehmoment häufig eine geregelte Größe in einem Pumpenaggregat ist, d.h. eine Größe, deren Höhe durch einen Sollwert vorgegeben wird. Drehzahl- oder Drehmomentregelungen sind bei Pumpenaggregaten an sich bekannt. Die Regelung des Pumpenaggregats versucht dann, den Sollwert einzuregeln. Die periodische Anregung der Solldrehzahl oder des Solldrehmoments ist eine einfache Maßnahme, eine Modulation der Größe zu erreichen. Letztendlich wird hierdurch die vom Antriebsmotor abgegebene mechanische Leistung moduliert.
Alternativ kann es sich bei der Stellgröße um einen Strom des Pumpenaggregats handeln. Dies ist vor allem bei Pumpenaggregaten eine geeignete Stellgröße, deren elektrischer Antriebsmotor mittels einer Vektorregelung wie beispielsweise der feldorientierten Regelung (FOR) gesteuert wird. Auf der Grundlage eines Motormodells werden hier Stromkomponenten id und iq gebildet, die den mit der Frequenz des Statorfeldes rotierenden Stromzeiger definieren. Mit dem sogenannten id-Strom kann dabei das Feld, mit dem iq-Strom das Drehmoment beeinfluss werden. Durch Modulation des Stroms kann folglich indirekt eine Modulation der Drehzahl oder des Drehmoments erreicht werden.
Die zu modulierende hydraulische Größe kann geeigneterweise die Förderhöhe H oder der vom Pumpenaggregat erzeugte Differenzdruck Δp sein. Denn die unmittelbare Wirkung der Beaufschlagung der Drehzahl oder des Drehmoments mit dem Anregungssignal lässt sich anhand der Modulation Förderhöhe bzw. des Differenzdrucks erkennen. Diese Modulation bewirkt dann je nach Betriebspunkt eine mehr oder weniger ausgeprägte Modulation des Förderstroms des Pumpenaggregats.
Bezüglich der Systemantwort wird als mechanische Größe vorzugsweise das vom Pumpenaggregat abgegebene Drehmoment oder die Istdrehzahl verwendet. Eine elektrische Größe als Systemantwort kann beispielsweise die vom Elektromotor des Pumpenaggregats aufgenommene elektrische Leistung P_el oder der Strom sein. Die Änderung zumindest einer dieser Größen infolge der Modulation der hydraulischen Größe wird erfindungsgemäß als Systemantwort betrachtet.
Es können somit unterschiedliche Paarung zwischen der angeregten Stellgröße und der zu analysierenden Systemantwort verwendet werden. So kann beispielsweise die Solldrehzahl moduliert und die daraus resultierende elektrische Leistungsaufnahme ausgewertet werden. Anstelle der Leistungsaufnahme kann das abgegebenen Drehmoment oder die Istdrehzahl 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.
Das periodische Anregungssignal kann idealerweise ein Sinussignal oder ein eine Sinusfunktion enthaltendes Signal sein. Letzteres kann auch beispielsweise ein Dreieck- oder Sägezahnsignal sein. Vorzugsweise entspricht das Anregungssignal bis auf einen Gewichtungsfaktor der periodischen Funktion, die für die Bildung des Auswertesignals verwendet wird. Der Gewichtungsfaktor legt dabei die Amplitude der Modulation der Stellgröße fest.
Die Frequenz des Anregungssignals kann zwischen 0,1Hz und 100 Hz liegen, vorzugsweise zwischen 0,5 Hz und 10 Hz. Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Frequenz in Abhängigkeit von der hydraulischen Anlage, in der das Pumpenaggregat betrieben wird, zu wählen ist. So sind der Frequenz aufgrund der Trägheit des Rotors, des Laufrads und der geförderten Flüssigkeit nach oben hin Grenzen gesetzt. Zudem müssen Anregungsfrequenz und Drehzahlregler des Pumpenaggregats aufeinander abgestimmt sein. Denn im Falle einer zu hohen Frequenz kann der Drehzahlregler die modulierte Solldrehzahl gegebenenfalls nicht schnell genug einregeln. In diesem speziellen Fall wiederum kann aber die Istdrehzahl zur Auswertung verwendet werden.
Nachteilig bei einer zu geringen Frequenz ist, dass die Antwortzeit der Berechnung des Auswertesignals entsprechend der Periodendauer steigt, so dass das Verfahren länger dauert. Bei einer zu geringen Frequenz kann ferner die Systemantwort schwach ausfallen, so dass die Information über den abnormalen Betriebszustand auch nur schwach im Auswertesignal vorhanden ist. Deshalb sollte die Anregungsfrequenz nicht zu klein sein, beispielsweise nicht unter 0,1Hz liegen.
Die Amplitude des Anregungssignals kann vorzugsweise kleiner als 25% des Drehzahlsollwerts sein. 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 verwendet werden.
Zur Berechnung des Auswertesignals wird das Integral des Produkts aus der Systemantwort und der periodischen Funktion über einen Zeitraum T berechnet.
Dieser Integrationszeitraum T kann zumindest eine Periode oder ein Vielfaches der Periode des Anregungssignals betragen.
Vorzugsweise kann die Berechnung des Auswertesignals bzw. die Integration während der Modulation der hydraulischen Größe, insbesondere der Solldrehzahl, durchgeführt werden. Die Berechnung erfolgt somit nicht erst, wenn die Modulation beendet ist. Hierdurch wird verhindert, dass nur die ausklingende Systemantwort analysiert wird. Es ist zudem von Vorteil, wenn die Berechnung des Auswertesignals bzw. die Integration erst nach einem gewissen Zeitraum beginnt, beispielsweise nachdem eine oder einige wenige Perioden des Anregungssignals verstrichen sind. Hierdurch wird erreicht, dass die Analyse der Systemantwort zeitlich erst dann erfolgt, wenn das aus Pumpenaggregat und angeschlossenen Rohleitungen bestehende System eingeschwungen ist. Einschwingeffekte wirken sich somit nicht auf die Auswertung der Systemantwort aus.
Es ist von Vorteil, wenn das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich im Betrieb des Pumpenaggregats durchgeführt wird. Hierdurch können Änderungen des Betriebszustands unverzüglich erkannt werden. Alternativ kann das Verfahren zu geeigneten Zeitpunkten, in zeitlichen Abständen, insbesondere regelmäßig ausgeführt werden.
Gemäß einer anderen Alternative kann das erfindungsgemäße Verfahren während des Pumpenbetriebs durch einen Auslöser gestartet werden. Ein solcher Auslöser kann beispielsweise darin liegen, dass ein anderes Verfahren zur Erkennung eines abnormalen Betriebszustandes, wie es im Stand der Technik bekannt ist und in einer Elektronik der Pumpe parallel zum erfindungsgemäßen Verfahren implementiert sein kann, einen eben solchen abnormalen Betriebszustand erkennt. Da diese Erkennung ungenau sein kann, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verifikation durchgeführt werden. So kann das erfindungsgemäße Verfahren im Betrieb des Pumpenaggregats aktiviert werden, wenn die Verwendung eines im Stand der Technik bekannten Verfahrens zur Detektion eines abnormalen Betriebszustands einen abnormalen Betriebszustand erkennt.
Wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein abnormaler Betriebszustand erkannt, kann ein Fehlersignal ausgegeben werden, beispielsweise optisch, akustisch oder als elektronische Nachricht, sodass ein Nutzer oder Servicetechniker oder ein angeschlossenes System (z.B. Heizungsanlage oder Gebäudeleitsystem) über den abnormalen Betriebszustand informiert wird. Dieser kann dann entsprechende Maßnahmen einleiten. Alternativ kann das Pumpenaggregat abgeschaltet werden, um weitere oder schlimmere Schäden am Pumpenaggregat oder anderen Komponenten des Systems zu verhindern.
Die Erfassung der mechanischen und/ 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 periodischen Funktion und die Integration des so erhaltenen Produkts jederzeit erfolgen können.
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. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Pumpenaggregat um eine elektromotorisch betriebene Kreiselpumpe, idealerweise in Nassläuferbauweise oder Trockenläuferbauweise.
Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf Sensoren, die extern zur Pumpenelektronik angeordnet sind, verzichtet werden. Dies vereinfacht baulich das Pumpengehäuse und verbilligt seine Herstellung. Zudem ist die Detektion eines abnormalen Betriebszustands in einem weiten Drehzahlbereich zuverlässig möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen und der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1:: Diagramm mit einer Trockenlaufkurve, einer Nasslaufkurve sowie einer dazwischenliegenden Entscheidungsschwelle nach dem Stand der Technik
Figur 2:: Ablaufdiagramm des Verfahrens
Figur 3:: System zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
Figur 4:: Strukturbild zusammenwirkender Funktionseinheiten zur Ausführung des Verfahrens
Figur 5:: Diagramm mit vermessenen Nass- und Trockenlaufbetriebsfällen

Figur 1 zeigt ein Diagramm, dass die Wirkweise eines Verfahrens zur Bestimmung eines Trockenlaufs nach dem Stand der Technik bei einem Pumpenaggregat im laufenden Betrieb veranschaulicht. Das Diagramm stellt die hydraulische Leistung P_hydr über der Istdrehzahl n_ist da. In dem Diagramm sind eine im normalen, nasslaufenden Betriebsfall vermessene Kurve 11 sowie eine im abnormalen, trockenlaufenden Betriebsfall vermessene Kurve 9 dargestellt. Dabei wird deutlich, dass die Nasslaufkurve 11 gegenüber der Trockenlaufkurve 9 bei gleicher Drehzahl eine höhere Leistung angibt. Die Leistungsabgabe des Pumpenaggregats ist somit im Falle des Trockenlaufs stets geringer, jedenfalls sofern es sich um kein brandneues Pumpenaggregat oder um ein solches handelt, das sehr lange trocken gestanden hat. Denn in diesen Fällen hat das Pumpenaggregat eine höhere Trockenlaufkurve, die die Nasslaufkurve 11 sogar schneidet.
Zwischen der Trockenlaufkurve 9 und der Nasslaufkurve 11 ist eine Kurve etwa mittig zwischen den beiden Kurven 9, 11 eingezeichnet, die eine Entscheidungsschwelle 10 bildet. Sie dient als Referenz für die Entscheidung, ob im Hinblick auf die aktuell vorliegende Drehzahl sowie die aktuell vorliegende Leistung ein Trockenlauf vorliegt oder nicht. Diese Feststellung kann durch Vergleich mit der Entscheidungsschwelle 10 erfolgen. Liegt die Leistung unterhalb der Entscheidungsschwelle 10 ist auf einen Trockenlauf zu schließen. In der Regel wird anstelle der hydraulischen Leistung P_hydr im Stand der Technik die elektrische Leistung P_el bestimmt und zur Trockenlauferkennung herangezogen.
Dieses Verfahren ergibt bei höheren Drehzahlen eine zuverlässige Erkennung des Trockenlaufs. Da jedoch die Nasslaufkurve 11 und die Trockenlaufkurve 9 bei geringen Drehzahlen sehr nah aneinander liegen, ist eine zuverlässige Trockenlauferkennung in diesem Drehzahlbereich mit diesem Verfahren nicht möglich.
Das im Folgenden beschriebene Verfahren der hydraulischen Bestimmung eines abnormalen Betriebszustandes nutzt das dynamische Verhalten des Systems aus, das aus Pumpenaggregat 1 und daran angeschlossenen Rohrleitungen gebildet ist und durch eine gezielte Anregung analysiert wird.
Ein Modell des Systems, in dem eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahren angewendet werden kann, zeigt Figur 3 als Blockdiagramm. Dort ist ein drehzahlregelbares Kreiselpumpenaggregat 1 dargestellt, das mit einem Rohrleitungssystem 5 verbunden respektive in dieses eingebunden ist. Das System kann beispielsweise eine Heizungsanlage, das Pumpenaggregat 1 entsprechend eine Heizungspumpe sein. Das Rohrleitungssystem 5 ist dann durch die zu den Heizkörpern oder Heizkreisläufen führenden und von diesen zu einer zentralen Heizquelle zurückführenden Leitungen gebildet. Beispielsweise kann als Flüssigkeit Wasser in den Rohrleitungen 5 zirkulieren, das durch das Pumpenaggregat 1 angetrieben ist.
Das Pumpenaggregat 1 besteht aus einer Pumpeneinheit 2, die den hydraulischen Teil des Aggregats 1 bildet, einer elektromotorischen Antriebseinheit 3, die den elektro-mechanischen Teil des Aggregats 1 bildet, und einer Regelungselektronik 4 zur Steuerung und/ oder Regelung der Antriebseinheit. Die Antriebseinheit 3 besteht aus einem elektromagnetischen Teil 3a und einem mechanischen Teil 3b. Die Regelungselektronik 4 umfasst zum einen Hardware 4b, zum anderen Software 4a Die Hardware 4b umfasst auch eine Leistungselektronik wie beispielsweise einen Frequenzumrichter, um eine bestimmte Drehzahl an der Antriebseinheit einzustellen.
Der Regelungselektronik 4 ist eine Solldrehzahl n₀ vorgebbar. Obgleich diese hier als von außerhalb der Regelungselektronik 4 kommend dargestellt ist, beispielsweise durch manuelle Vorgabe, kann sie alternativ auch von einer Kennlinienregelung oder einer dynamischen, bedarfsgerechten Anpassung des Arbeitspunktes von Pumpenaggregat 1 stammen, die selbst Teil der Regelungselektronik 4, insbesondere Teil ihrer Software 4a ist.
Aus der aktuellen Stromaufnahme l_el und der aktuellen Drehzahl n_ist der Antriebseinheit 3 berechnet die Regelungselektronik 4, bzw. deren Software 4a eine Spannung U die der Leistungselektronik 4b vorgegeben wird, damit diese der Antriebseinheit 3 eine entsprechende elektrische Leistung P_el, zur Verfügung stellt.
Der elektromagnetische Teil 3a der Antriebseinheit 3, der den Stator, Rotor sowie ihre elektromagnetische Kopplung beschreibt, erzeugt aus dem Strom l_el ein mechanisches Drehmoment M_ist. Dieses beschleunigt den Rotor und führt zu einer entsprechenden Drehzahl n_ist der Antriebseinheit 3, was in dem mechanischen Teil 3b des Modells der Antriebseinheit 3 umfasst ist. Mit der Drehzahl n_ist wird nun das auf der Rotorwelle sitzende Pumpenlaufrad des hydraulischen Teils 2 des Pumpenaggregats 1 angetrieben. Das Pumpenaggregat 1 erzeugt dadurch einen Differenzdruck zwischen Saug- und Druckseite bzw. eine Förderhöhe H, die in dem Rohrleitungssystem 5 je nach Rohrleitungswiderstand einen mehr oder weniger großen Volumenstrom Q erzeugt. Aus der hydraulischen Leistung P_hydr und den damit verbundenen Verlusten kann ein hydraulisches Moment M_hyd definiert werden, das dem Motormoment M_ist als Bremsmoment entgegenwirkt.
Der prinzipielle Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figur 2 dargestellt. Das Verfahren wird im bestimmungsgemäßen Betrieb des Pumpenaggregats durchgeführt, d.h. wenn das Pumpenaggregat 1 mit einem Rohrleistungssystem 5 verbunden und mit einer beliebigen Solldrehzahl n₀ betrieben wird.
Ausgehend von der Vorgabe der Solldrehzahl n₀ in Schritt S1 umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die folgenden nacheinander durchzuführenden Schritte, die fortlaufend wiederholt werden können:

Anregung des Systems, Schritt S2;
Ermittlung der Systemantwort beispielsweise durch Messung, Schritt S3;
Berechnung eines Auswertesignals aufgrund der Systemantwort, Schritt S4 und
Auswertung des Auswertesignals durch Vergleich mit einer Entscheidungsschwelle, Schritt S5.

Obgleich das Verfahren nachfolgend anhand der Erkennung eines Trockenlaufs als abnormaler Zustand beschrieben wird, kann das Verfahren auch zur Erkennung anderer Fehler im Pumpenaggregat oder im Gesamtsystem verwendet werden, sofern in diesem Fall das ermittelte Auswertesignal ebenfalls außerhalb eines normalen Bereichs liegt, der durch eine entsprechende Entscheidungsschwelle begrenzt ist.
Die Anregung des Systems erfolgt dadurch, dass eine Stellgröße, hier die stationäre Solldrehzahl n₀, mit einem Anregungssignal f_A(t) moduliert wird, so dass sich die von der Pumpenelektronik 4 einzustellende neue Solldrehzahl n_soll aus der Summe der zuvor vorgegebenen Solldrehzahl n₀ und dem Anregungssignal f_A (t) ergibt: $n_{soll} = n_{0} + ƒ_{A} (t)$
Die Anregung der Drehzahl erfolgt hier rein sinusförmig, wobei aber auch andere Modulationen denkbar sind. Das Anregungssignal f_A (t) hat dann beispielsweise die Form $ƒ_{A} (t) = n_{l} \sin ωt$
mit der Amplitude n₁ und der Frequenz ω = 2πf.
Die Amplitude n₁ beträgt zwischen 0,1% und 25% der Solldrehzahl n₀ und kann werksseitig eingestellt und fest sein, beispielsweise auf 1%. Die Anregungsfrequenz f bzw. ω sollte so bemessen werden, dass der Drehzahlregler der Änderungsgeschwindigkeit der Drehzahl ausreichend schnell folgend kann. In diesem Fall muss dann keine Korrektur der Reglerparameter, z.B. der Proportionalverstärkung, vorgenommen werden. In dem Ausführungsbeispiel ist eine Frequenz f von 1 Hz verwendet.
Die als Reaktion auf die Anregung folgende Systemantwort manifestiert sich in verschiedenen physikalischen Größen des Pumpenaggregats gleichzeitig. Ferner zeigen auch rein mathematische Größen der Modelle, d.h. dem elektrischen Modell 4b, elektromagnetischen Modell 3a, mechanischen Modell 3b und dem hydraulischen Modell 2 eine Reaktion auf die Drehzahlmodulation. Gleichwohl genügt es, eine einzige Größe, insbesondere eine mechanische oder elektrische Größe des Pumpenaggregats auszuwerten, insbesondere wenn die Istdrehzahl der modulierten Solldrehzahl folgen kann. Kann die Istdrehzahl der Solldrehzahl nicht folgen, so empfiehlt es sich, zwei oder mehr Größen auszuwerten, z.B. eine mechanische Größe wie die Istdrehzahl, und eine elektrische Größe wie die vom Motor aufgenommene Leistung.
In dem Ausführungsbeispiel ist als Systemantwort X(t) auf die Drehzahlmodulation die aufgenommene elektrische Leistung P_el verwendet. Diese kann gemessen bzw. direkt aus dem gemessenem Strom und der gemessenen oder berechneten Spannung ermittelt werden. Alternativ kann auch das Drehmoment oder der aufgenommene Strom als Systemantwort herangezogen werden.
Die Bestimmung der Systemantwort 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 S3 der Figur 3 umfasst. Der Einfachheit halber wird hier nur der Fall der kontinuierlichen Reihe behandelt.
Für die Trockenlauferkennung in Schritt S5 wird zunächst das Auswertesignal l(t) 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 der Form $S (t) = g \cdot \sin (k \cdot ωt)$
wobei g ein Skalierungsfaktor sind und k eine positive ganze Zahl ist und ein Vielfaches der Grundfrequenz definiert. Im einfachsten Fall sind g = k = 1 gesetzt. Dies verdeutlicht, dass die periodische Funktion im einfachsten Fall dieselbe periodische Grundstruktur wie das Anregungssignal f_A(t), vgl. Gl. 2, insbesondere dieselbe Frequenz ω bzw. f haben kann, um das erfindungsgemäße Ergebnis zu erreichen.
Das Produkt aus Systemantwort X(t) und der Funktion S(t) wird anschließend über einen Zeitraum T integriert, der der Periodendauer oder einem Vielfachen k_l der Periodendauer des Anregungssignals f_A(t) entspricht. Das Integral I(t₀) über das Produkt stellt das erfindungsgemäße Auswertesignal dar und ergibt sich dann zu: $I (t_{0} + T) = \int_{t_{0}}^{t_{0} + T} X (t) \cdot S (t) d t = \int_{t_{0}}^{t_{0} + T} X (t) \sin (ωt) d t mit T = \frac{k_{l} 2 π}{ω}$
wobei t₀ den Zeitpunkt des Integrationsbeginns angibt. Da zur Integration die Systemantwort für den Integrationszeitraum vorliegen müssen, kann das Integral frühestens nach Ablauf des Integrationszeitraums berechnet werden, d.h. bei t = t₀ + T. Der Zeitpunkt t₀ liegt folglich in der Vergangenheit und stellt nicht die Gegenwart zum Zeitpunkt t dar. Um dies zu verdeutlichen kann die Integration des Integrals von t-T bis t gehen. Um die Gegenwart t nicht mit der Integrationsvariablen zu verwechseln, ist nachfolgend als Integrationsvariable t' gewählt: $I (t) = \int_{t - T}^{t} X (t') \cdot S (t') d t'$
Durch die Bildung des Integrals I(t₀) erfolgt die Auswertung der Systemantwort X(t) bei der Anregungsfrequenz ω oder einem Vielfachen k_l der Anregungsfrequenz ω über eine oder mehrere Perioden 2π/ω, siehe Schritt S4 in Fig. 2. Man erhält einen Wert, der eine Aussage über den Betriebszustand zulässt.
Dieser Wert des Auswertesignals wird nun mit einer Entscheidungsschwelle 10 verglichen, siehe Schritt S5 in Fig. 2. Aus der Tatsache, dass der Wert größer oder kleiner als die Entscheidungsschwelle ist, lässt sich ein Betriebszustand ableiten.
Im Falle der Trockenlauferkennung wurde erkannt, dass der Wert des Auswertesignals im Normalbetrieb oberhalb einer einen Normalbereich nach unten begrenzenden Minimumkurve 15a liegt. Nach oben wird der Normalbereich durch eine Maximumkurve 15b begrenzt. Ein Trockenlauf liegt vor, sobald das Auswertesignal l(t) unterhalb der Minimumkurve 15a liegt. Dies wird in Schritt S5 anhand der Entscheidungsschwelle 10 untersucht. Sinnvollerweise wird für die Entscheidungsschwelle 10 ein Abstand zur Minimumkurve 15a gewahrt, um Fehlauslösungen zu vermeiden.
Liegt, wie beispielsweise im Falle des Trockenlaufs, der Wert des Auswertesignals l(t) oberhalb der Entscheidungsschwelle 10, so liegt kein Trockenlauf vor, siehe Nein-Zweig und Schritt S8. Das Verfahren kann dann bei der Anregung des Systems, Schritt S2, fortgesetzt werden. Alternativ kann das Verfahren beendet und zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise zeitgesteuert oder durch einen anderen Auslöser getriggert, wieder aktiviert werden.
In ähnlicher Weise kann verfahren werden, wenn für einen anderen abnormalen Betrieb erkannt wird, dass das Signal l(t) in diesem Fall unterhalb einer anderen Minimumkurve oder oberhalb einer Maximumkurve liegt.
Liegt, wie beispielsweise im Falle des Trockenlaufs, der Wert des Auswertesignals l(t) unterhalb der Entscheidungsschwelle 10, so liegt ein abnormaler Betriebszustand vor, siehe Ja-Zweig und Schritt S6. Es kann dann eine Fehlermeldung ausgegeben werden, Schritt S7, beispielsweise als optisches oder akustisches Signal am Pumpenaggregat oder einer anderen Einrichtung zur Überwachung des Pumpenaggregats, oder als elektronische Nachricht an eine Gebäudeleittechnik. Alternativ oder zusätzlich kann eine sofortige Abschaltung des Pumpenaggregats erfolgen, um einen weiteren Schaden zu verhindern.
Die Berechnung nach Gleichung Gl.4 oder 5 kann numerisch in einem Mikroprozessor der Pumpenelektronik 4 oder durch eine analoge Schaltung ausgeführt werden.
Ein Strukturbild mit Funktionseinheiten und Signalen zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 4 gegeben. Diese Funktionseinheiten umfassen eine Modulationseinheit 12, den Antriebsmotor 3, eine Systemantwortbestimmungseinheit 13, eine Trockenlauferkennung 14 und eine Reaktionseinheit 4a'. Die Modulationseinheit 12, die Systemantwortbestimmungseinheit 13, die Trockenlauferkennung 14 und die Reaktionseinheit 4a' können ebenfalls Teil der Pumpenelektronik 4, insbesondere deren Software sein. Sie könne aber auch teilweise durch Hardwarekomponenten gebildet sein. So kann die Systemantwortbestimmungseinheit 13 einen Sensor umfassen, um die elektrische Leistungsaufnahme zu bestimmen, und/ oder die Reaktionseinheit 4a' einen Schalter umfassen, um das Pumpenaggregat abzuschalten.
Der Modulationseinheit 12 wird der Drehzahlsollwert n₀ zugeführt. Die Modulationseinheit 12 erzeugt das periodisches Anregungssignal f_A(t) in Form eines Sinussignals n₁·sin(ωt) und addiert dieses auf den Drehzahlsollwert n₀, so dass ein entsprechend der Frequenz ω dieses Anregungssignals f_A(t) modulierter neuer Drehzahlsollwert n₀ + n₁·sin(ωt) gebildet ist, der von Modulationseinheit 12 ausgegeben wird. Gleichzeitig wird von der Modulationseinheit 12 das Sinussignal S(t) = sin(ωt) aus dem Anregungssignal f_A(t) separat ausgegeben und der Systemantwortbestimmungseinheit 13 bereitgestellt. Alternativ kann auch direkt das Anregungssignal f_A(t) ausgegeben werden.
Der neue Drehzahlsollwert n₀ + n₁·sin(ωt) wird beim Antriebsmotor 3 mit Hilfe der in Fig. 4 nicht dargestellten Leistungselektronik 4b eingestellt. Aus Gründen der Einfachheit ist hier der Weg dieses Signals nicht näher differenziert. Er entspricht dem üblichen Weg bei der Drehzahlsollwertvorgabe eines Elektromotors.
Infolge der Drehzahleinstellung besitzt der Antriebsmotor 3 eine bestimmte elektrische Leistungsaufnahme P_el, die eine Systemantwort X(t) auf die Drehzahlmodulation darstellt. Die elektrische Leistungsaufnahme P_el wird von der Systemantwortbestimmungseinheit 13 ermittelt.
Die Systemantwortbestimmungseinheit 13 bildet nun das Auswertesignal l(t₀) oder l(t) entsprechend einer der Gleichungen 4 oder 5 aus dem Integral des Produkts aus der Systemantwort X(t) = P_el(t) und der periodischen Funktion S(t) über eine Periode T des Anregungssignals f_A(t). Das berechnete Auswertesignal l(t₀), l(t) wird anschließend von der Systemantwortbestimmungseinheit 13 ausgegeben und der Trockenlauferkennungseinheit 14 bereitgestellt. Diese ermittelt nun aus dem Auswertesignal l(t₀), l(t), ob ein abnormaler Betriebszustand vorliegt. Hierzu wird der aktuelle Wert des Auswertesignals l(t₀), l(t) mit der Entscheidungsschwelle 10 verglichen. Liegt das Auswertesignal l(t₀), l(t) unterhalb der Entscheidungsschwelle 10 gibt die Trockenlauferkennung 14 ein Fehlersignal aus. Dieses wird der Reaktionseinheit 4a' bereitgestellt, welche mit einer vorbestimmten Maßnahme auf den erkannten Trockenlauf reagiert, beispielsweise das Fehlersignal anzeigt, an eine übergeordnete Steuerung oder Leittechnik weiterleitet und/ oder den Antriebsmotor 3 abschaltet.
Figur 5 veranschaulicht Werte des Auswertesignals nach Gleichung 4 oder 5 bei verschiedenen Drehzahlen und bei Trockenlauf einerseits und Nasslauf andererseits, wobei im Falle des Nasslaufs sechs Kurven 15 dargestellt sind und im Falle des Trockenlaufs nur je ein Betriebspunkt in Gestalt eines Pluszeichens angegeben ist. Die Untersuchung erfolgte jeweils bei den Drehzahlen 800 U/min, 1200 U/min, 1600 U/min, 2000 U/min, 2400 U/min und 2800 U/min. Bei den Nasslaufkurven 15 zeigt der dicke schwarze Pfeil an, dass der Förderstrom Q nach oben hin zunimmt, d.h. das Auswertesignal umso größer ist, je höher Q ist. Bei Trockenlauf ist Q=0. Gleichwohl ist in Fig. 5 eine drehzahlabhängige Entscheidungsschwelle 10 eingezeichnet. Diese ist hier durch einen linearen Zusammenhang zwischen dem Auswertesignal und der Drehzahl definiert. Sie verbindet Punkte, die etwa mittig zwischen den minimalen Betriebspunkten (Qmin) der Nasslaufkurven 15 und den Trockenlaufbetriebspunkten liegen.
Das hier vorgestellte Verfahren der Modulation einer Stellgröße des Pumpenaggregats und Analyse der Systemantwort hierauf ermöglicht es, auf einfache Weise während des Betriebs des Pumpenaggregats, ohne Verwendung eines Sensors im gesamten Drehzahlbereich eine zuverlässige Aussage über einen abnormalen Betriebszustand treffen zu können. Es lässt sich leicht in die Elektronik des Pumpenaggregats integrieren, da es rein in Software implementiert werden kann. Obgleich im obigen Beispiel der Trockenlauf angeführt ist, lässt sich das Prinzip der Erfindung auf die Detektion anderer abnormaler Betriebszustände übertragen. Die Erkennung eines abnormalen Betriebszustands kann dazu verwendet werden, die Pumpe abzuschalten, um sie vor Verschleiß zu schützen oder ein entsprechendes Signal an eine Übergeordnete Regelung, z. B. ein Gebäudeleitsystem zu senden.

Claims

Verfahren zur Detektion eines Betriebszustands eines bei einer vorgebbaren Solldrehzahl (n ₀) betriebenen, drehzahlregelbaren Kreiselpumpenaggregats (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand ein abnormaler Betriebszustand ist und eine Stellgröße des Pumpenaggregats (1) derart mit einem periodischen Anregungssignal (f_A(t)) einer bestimmten Frequenz (f) beaufschlagt wird, dass eine hydraulische Größe (H, Δp) des Pumpenaggregats (1) moduliert wird, und dass aus einer mechanischen und/ oder elektrischen Größe (P_el) des Pumpenaggregats (1) als Systemantwort (X(t)) auf das Anregungssignal (f_A(t)) ein Auswertesignal (l(t₀), l(t)) berechnet und daraus ermittelt wird, ob ein abnormaler Betriebszustand vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertesignal (l(t₀), l(t)) mit einer Entscheidungsschwelle (10) verglichen und auf den abnormalen Betriebszustand geschlossen wird, wenn das Auswertesignal (l(t₀), l(t)) oberhalb oder unterhalb der Entscheidungsschwelle (10) liegt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Trockenlauf als abnormaler Betriebszustand geschlossen wird, wenn das Auswertesignal (l(t₀), l(t)) unterhalb der Entscheidungsschwelle (10) liegt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entscheidungsschwelle drehzahlabhängig ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertesignal (l(t₀), l(t)) gebildet wird aus dem Integral des Produkts aus der Systemantwort (X(t)) und einer periodischen Funktion (S(t)) der gleichen oder eines Vielfachen der Frequenz (f) des Anregungssignals (f_A(t)) über einen vorgegebenen Integrationszeitraum (T).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Funktion (S(t)) eine Sinusfunktion (S₁(t)) ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellgröße die Solldrehzahl (n₀), ein Drehmoment oder ein Strom des Pumpenaggregats (1) ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Größe (H) die Förderhöhe (H) oder der Differenzdruck (Δp) des Pumpenaggregats (1) ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Größe das vom Pumpenaggregat (1) abgegebene Drehmoment (M_ist ) oder die Istdrehzahl (n_ist) des Pumpenaggregats (1) ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Größe die vom Elektromotor des Pumpenaggregats (1) aufgenommene elektrische Leistung (P_el ) oder ein aufgenommener Strom ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungssignal (f_A(t)) ein Sinussignal oder ein eine Sinusfunktion enthaltendes Signal ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz (f) des Anregungssignals (f_A(t)) zwischen 0,1Hz und 100 Hz liegt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude (n₁) des Anregungssignals (f_A(t)) kleiner als 25% des Drehzahlsollwerts (n₀) einer Drehzahlregelung des Pumpenaggregats (1) ist, insbesondere zwischen 0,1% und 25% des Drehzahlsollwerts (n₀) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder nach einem der darauf rückbezogenen Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrationszeitraum (T) eine Periode oder ein Vielfaches (k_l) der Periode (2π/ω) des Anregungssignals (f_A(t)) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder nach der einem darauf rückbezogenen Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Integration während der Modulation der hydraulischen Größe (H), insbesondere der Solldrehzahl (n_soll ) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es kontinuierlich im Betrieb des Pumpenaggregats (1) ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im Betrieb des Pumpenaggregats (1) aktiviert wird, wenn die Verwendung eines Verfahrens zur Detektion eines abnormalen Betriebszustands einen abnormalen Betriebszustand erkennt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle der Detektion eines abnormalen Betriebszustands ein Fehlersignal ausgegeben und/ oder das Pumpenaggregat (1) abgeschaltet wird.
Pumpenelektronik zur Steuerung und/ oder Regelung der Solldrehzahl eines Pumpenaggregats (1), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 eingerichtet ist.
Pumpenaggregat aufweisend eine Pumpenelektronik nach Anspruch 19.