EP3569865A1 - Überwachen einer von einem elektromotor angetriebenen kreiselpumpe - Google Patents

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EP3569865A1
EP3569865A1 EP18172230.7A EP18172230A EP3569865A1 EP 3569865 A1 EP3569865 A1 EP 3569865A1 EP 18172230 A EP18172230 A EP 18172230A EP 3569865 A1 EP3569865 A1 EP 3569865A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
active power
electric motor
centrifugal pump
determined
power threshold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18172230.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Braune
Thomas Kurbjuweit
Michael Lehner
Michael Michalski
Thomas MÜLLER-HEINZERLING
Bernhard Neumann
Manfred Prölss
Albert Reichl
Walter Ross
Michael Strobl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP18172230.7A priority Critical patent/EP3569865A1/de
Publication of EP3569865A1 publication Critical patent/EP3569865A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
    • F04D15/0209—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid
    • F04D15/0218—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid the condition being a liquid level or a lack of liquid supply
    • F04D15/0236—Lack of liquid level being detected by analysing the parameters of the electric drive, e.g. current or power consumption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
    • F04D15/0209—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid

Definitions

  • the invention relates to a method and a monitoring device for monitoring a driven by an electric motor centrifugal pump.
  • a centrifugal pump is a turbomachine, wherein by means of a rotating impeller, a conveying medium, usually a liquid, suspension or gas-containing liquid, is moved.
  • a supply line which is usually a pipe
  • incoming conveying medium is thereby promoted by the rotating impeller, that is accelerated.
  • the accelerated fluid then exits via a drain line from the centrifugal pump.
  • the drive of the centrifugal pump is usually carried out by an electric motor.
  • centrifugal pumps usually mechanical seals are used to seal a rotating shaft of the impeller against the centrifugal pump housing. But also pumps with a magnetic coupling or canned motor pumps are known, which do not require a mechanical seal.
  • the liquid pumped medium takes over in centrifugal pumps in particular also the function of cooling the mechanical seals and / or bearings. Therefore, a sufficient amount of liquid delivery medium is always required for the operation of centrifugal pumps. As a result, overheating of the mechanical seals and / or the bearings and possibly other centrifugal pump components and thus damage to the centrifugal pump can be avoided.
  • centrifugal pump If the centrifugal pump is insufficiently supplied with pumped liquid, it is called a dry run. This can be done, for example, that inadvertently suction-side valves are closed or a centrifugal pump with the pumped liquid supplying reservoir is empty. Dry running quickly leads to overheating of pump components. In particular, in an environment where there is a risk of explosion (so-called EX or ATEX area), ignition source formation due to equipment used in this area should be avoided. If, for example, a centrifugal pump is used within such an environment, it must be avoided that the centrifugal pump causes a hazard as an ignition source.
  • a centrifugal pump may act as an ignition source if it is filled with an ignitable delivery medium or if an ignitable mixture is present in an outer space of the delivery pump which is flammable by a hot surface of the centrifugal pump.
  • suitable precautions must therefore be taken to avoid dry running of a centrifugal pump.
  • liquid level limit switches or flow sensors are used to monitor the sufficient presence of liquid in the centrifugal pump.
  • WO 2009/006927 A1 discloses a method for monitoring a driven by an electric motor centrifugal pump to prevent dry running, in which an active power or a load current of the electric motor is detected and evaluated for detecting a dry running hazard.
  • the invention has for its object to provide a method and a monitoring device for monitoring a driven by an electric motor centrifugal pump, which are improved in particular with regard to the avoidance of dry running of the centrifugal pump.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1 and a monitoring device having the features of claim 11.
  • the centrifugal pump is operated during a teach-in operation with a minimum flow which is specific for the centrifugal pump, and an active power of the electric motor is determined during operation of the centrifugal pump with the minimum flow. From the active power determined at the minimum flow, a lower active power threshold is determined. In a normal operation of the centrifugal pump, a momentary active power of the electric motor is continuously determined and compared with the lower active power threshold value. The centrifugal pump is switched off in normal operation when the instantaneous active power of the electric motor falls below the lower active power threshold.
  • the invention therefore provides to monitor an active power of the electric motor driving the centrifugal pump and to switch off the centrifugal pump when the active power falls below a lower active power threshold value.
  • the lower active power threshold value is determined with a teach-in operation from an active power resulting at a minimum flow rate of the centrifugal pump.
  • the minimum flow is, for example, a flow indicated by the manufacturer of the centrifugal pump, under which the centrifugal pump should not be operated.
  • the minimum flow can be determined, for example, based on a setpoint characteristic curve provided by the manufacturer of the centrifugal pump for the active power as a function of the flow rate of the centrifugal pump or based on empirical values.
  • Such disadvantages are that these sensors can be damaged or impaired by corrosion or by ingredients of the conveyed medium such as fibers or lint, that the sensors do not allow adjustment of a triggering sensitivity that the sensors can not detect whether the pump is filled with the pumped medium that a sensor arranged on the suction side can not detect zero delivery when the pressure-side fitting is closed and can not detect a mistakenly closed suction-side fitting arranged behind the sensor, and that a change in the position of a sensor is usually associated with extensive remodeling work if the installation location of the sensor is known as not optimal for dry running protection.
  • the determination of the lower active power threshold by the teach-in operation allows a reliable determination of this threshold under the actual operating conditions. Furthermore, the threshold value can be checked by a repetition of the teach-in operation and corrected if necessary, for example in order to adapt it to a change in the pumped medium, a change of system components and / or a change of process conditions.
  • the lower active power threshold value is at least as great as the active power of the electric motor determined at the minimum flow rate.
  • the lower active power threshold is determined as the product of the active power of the electric motor determined at the minimum flow and a first safety factor that is greater than one. This protects the centrifugal pump not only against dry running, but also before operation with a flow below the minimum flow.
  • the determination of the lower The active power threshold as the product of the active motor electric power determined at the minimum flow rate and a first safety factor greater than one, allows to account for measurement inaccuracies that may occur in setting the minimum flow and in determining the effective power of the electric motor.
  • a further embodiment of the invention provides that during the teach-in operation, the centrifugal pump is also operated with a reference flow, which is greater than the minimum flow, and in the operation of the centrifugal pump with the reference flow, an active power of the electric motor is determined, and the normal operation of the centrifugal pump is received only when the determined at the reference flow active power of the electric motor is greater than the determined at the minimum flow effective power of the electric motor.
  • an active power quotient of the determined at the minimum flow active power of the electric motor is formed as a dividend and the determined at the reference flow active power of the electric motor as a divisor, it is a reference quotient, which is less than one, defined and the normal operation of the centrifugal pump is only recorded, if the active power quotient is smaller than the reference quotient.
  • the centrifugal pump By determining the active power of the electric motor at the reference flow and the comparison of this active power with the determined at the minimum flow active power can be checked whether the centrifugal pump behaves in an expected manner, for example, corresponds to a desired characteristic of the centrifugal pump. If this is not the case, this indicates that the centrifugal pump system is configured incorrectly, for example, has incorrect components or is mounted incorrectly. In this case, the normal operation of the centrifugal pump is therefore not included.
  • the formation of an active power quotient from the active power determined at the minimum flow rate and the active power of the electric motor determined at the reference flow rate and the comparison of the active power quotient with a reference quotient allows a quantitative assessment of whether the centrifugal pump behaves as expected. A reference quotient of less than one makes it possible, in particular, to test whether the active power increases with increasing flow in a measure corresponding to the expectation.
  • a further embodiment of the invention provides that during the teach-in operation, the centrifugal pump is also operated with a specific for the centrifugal pump maximum flow from the determined at the maximum flow active power an upper active power threshold is determined in the normal operation of the centrifugal pump continuously the current Active power of the electric motor is compared with the upper active power threshold and in normal operation, the centrifugal pump is switched off or the active power of the electric motor is reduced when the instantaneous active power of the electric motor exceeds the upper active power threshold.
  • the upper active power threshold is at most as large as the effective power of the electric motor determined at the maximum flow.
  • the upper active power threshold is determined as the product of the effective power of the electric motor determined at the maximum flow and a second safety factor less than or equal to one.
  • the aforementioned embodiment of the invention makes it possible to detect an overload of the centrifugal pump in that the active power of the electric motor exceeds an upper active power threshold.
  • the upper active power threshold is determined analogously to the lower active power threshold with the teach-in operation.
  • an upper active power threshold value is determined from the active power of the electric motor determined at the reference flow rate and the active power of the electric motor determined at the minimum flow rate.
  • the instantaneous active power of the electric motor is continuously related to the upper one Active power threshold is compared and in normal operation, the centrifugal pump is switched off or the active power of the electric motor is reduced when the instantaneous active power of the electric motor exceeds the upper active power threshold.
  • the upper active power threshold is expressed as the quotient of the square of the active power of the electric motor determined at the reference flow as a dividend and the active power of the electric motor determined as the divisor at the minimum flow or as the product of this quotient with a second safety factor which is less than or equal to one. educated.
  • the upper active power threshold value is determined by extrapolation from the active power determined at the reference flow rate and the active power of the electric motor determined at the minimum flow rate.
  • control unit can also be designed to determine the upper active power threshold value, in the normal operation of the centrifugal pump continuously to compare the instantaneous active power of the electric motor with the upper active power threshold and turn off the centrifugal pump in normal operation or the active power of the electric motor reduce when the instantaneous active power of the electric motor exceeds the upper active power threshold.
  • the control unit and / or the active power determination device can be designed, for example, as an engine management system such as the applicant's SIMOCODE pro system, as a soft starter or as a frequency converter, or integrated into an engine management system, a soft starter or a frequency converter.
  • a monitoring device serves to carry out the method according to the invention
  • the advantages of the monitoring device correspond to the advantages of the method according to the invention set out above and are therefore not listed separately here again.
  • the outlined task is also solved by a computer program product according to the invention.
  • the computer program product is designed to be executable in a monitoring device, in particular a control unit of the monitoring device.
  • the computer program product can be stored as software or firmware in a memory storable and executable by an arithmetic unit.
  • the computer program product can also be at least partially embodied as a hard-wired circuit, for example as an ASIC.
  • the computer program product is designed to receive measured values, to evaluate and to generate commands to an electric motor.
  • the computer program product is designed to implement and perform at least one embodiment of the outlined method for monitoring a centrifugal pump driven by an electric motor.
  • the computer program product can combine all partial functions of the method, ie be monolithic.
  • the computer program product can also be segmented and each distribute sub-functions to segments that are executed on separate hardware. For example, the determination of the active power threshold value in one segment can be carried out and the comparison of an instantaneous active power with a lower threshold value in another segment.
  • a part of the monitoring method may also be carried out in one monitoring device, in particular a control unit of the monitoring device, and another part of the monitoring method in a higher-level control unit, such as a PLC, a manual parameterizing device or a computer cloud.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a centrifugal pump system.
  • the centrifugal pump system comprises a centrifugal pump 1, an electric motor 3, a reservoir 5 and a monitoring device 7 for monitoring the centrifugal pump 1.
  • the centrifugal pump 1 is filled with a delivery medium which is stored in the reservoir 5, the centrifugal pump 1 is supplied via a valve 9 and a supply line 11 and is conveyed by means of the centrifugal pump 1 in a discharge line 13.
  • the centrifugal pump 1 is driven by the electric motor 3.
  • the monitoring device 7 comprises a flow rate determination device 15, an active power determination device 17 and a control unit 19.
  • the flow determination device 15 is designed to determine the flow Q of the centrifugal pump 1.
  • the flow rate determination device 15 has a stationary or mobile flow meter, with which the flow rate Q is measured directly as a volume flow in the discharge line 13 or at another suitable location.
  • the flow rate detecting device 15 has a pressure measuring device for detecting a pressure difference between a suction side pressure and a pressure side pressure of the centrifugal pump 1, that is, a pressure difference between a pressure in the supply line 11 and a pressure in the discharge line 13.
  • the flow rate detecting device 15 or the control unit 19 is adapted to determine the flow Q by means of the pressure difference, for example based on a corresponding characteristic of the centrifugal pump 1 and possibly using other parameters such as a delivery of the centrifugal pump 1. Alternatively, a based on a different method of flow determination flow determination device 15 are used.
  • the active power determination device 17 is designed to determine an active power P of the electric motor 3.
  • the control unit 19 is designed in particular for carrying out the method steps S2, S3, S4, S6 and S7 of the method described with reference to FIG. 3 for monitoring the centrifugal pump 1.
  • FIG. 2 shows an example of a characteristic of the centrifugal pump 1 for a power, here for the active power P of the electric motor 3 in response to the flow Q of the centrifugal pump 1.
  • the curve is approximately linear in the example shown here with a positive slope.
  • Q min denotes a specific for the centrifugal pump 1 minimum flow, which should not be exceeded
  • Q ref denotes a reference flow
  • Q max denotes a specific for the centrifugal pump 1 maximum flow, which should not be exceeded.
  • P min , P ref and P max denote the corresponding active powers.
  • Q min and Q max are, for example, limit values of the flow Q predetermined by the manufacturer of the centrifugal pump 1 for the operation of the centrifugal pump 1.
  • Q ref is greater than Q min .
  • Q ref is an optimum flow rate specified by the manufacturer of the centrifugal pump 1 for operating the centrifugal pump 1 with optimum efficiency.
  • Q min, Q ref and / or Q max for example, based on one of the manufacturer of the centrifugal pump 1 target characteristic or made available on the basis of empirical values determined.
  • FIG. 3 shows a flowchart of an embodiment of the method according to the invention for monitoring the centrifugal pump 1 by means of the monitoring device 7 with method steps S1 to S7.
  • a first method step S1 during a teach-in operation, the centrifugal pump 1 is operated with the minimum flow rate Q min specific to the centrifugal pump 1, and during the operation of the centrifugal pump 1 with the minimum flow rate Q min the active power P min of the electric motor 3 is determined. Furthermore, in the first method step S1 during the teach-in operation, the centrifugal pump 1 is operated with the reference flow rate Q ref , and in the operation of the centrifugal pump 1 with the reference flow rate Q ref , the active power P ref of the electric motor 3 is determined.
  • the minimum flow rate Q min or the reference flow rate Q ref of the centrifugal pump 1 is set with the aid of the control unit 19 by controlling the electric motor 3 using the flow rate determination device 15 and then the active power P min or P ref of the electric motor 3 is determined by the active power determination device 17.
  • the minimum flow Q min and the reference flow Q ref of the centrifugal pump 1 can be set manually, and then the respective active power P min or P ref of the electric motor 3 can be determined by means of the active power determination device 17.
  • a second method step S2 the active power P ref of the electric motor 3 determined at the reference flow rate Q ref is compared with the active power P min of the electric motor 3 determined at the minimum flow rate Q min with the aid of the control unit 19.
  • a reference quotient which is smaller than one is defined, from the active power P min of the electric motor 3 determined at the minimum flow Q min and the active power P ref of the electric motor 3 determined at the reference flow Q ref , an active power quotient P min / P ref is formed, and it is checked whether the active power quotient is smaller than the reference quotient.
  • the reference quotient has the value 0.8.
  • test result is negative, that is, if the active power quotient is greater than the reference quotient or coincides with the reference quotient. Otherwise, the method is continued with a fourth method step S4.
  • the comparison of the active power quotient with the reference quotient is a plausibility test, in which it is checked whether P min and P ref are in a relationship limited by the reference quotient. A negative test result indicates that the centrifugal pump system is configured incorrectly, for example, has incorrect components or is mounted incorrectly.
  • the method is ended by the control unit 19. Further, a warning may be issued on a possible misconfiguration of the centrifugal pumping system and / or a request to verify the configuration of the centrifugal pumping system.
  • a lower active power threshold is determined by the control unit 19 from the active power determined at the minimum flow Q min , which is at least as large as the active power P min of the electric motor determined at the minimum flow Q min .
  • the lower active power threshold value is determined as the product of the active power P min of the electric motor 3 determined at the minimum flow rate Q min and a first safety factor that is greater than one.
  • the first safety factor is 1.1.
  • a momentary active power P of the electric motor 3 is determined by the active power determination device 17 in a normal operation of the centrifugal pump 1.
  • a sixth method step S6 the instantaneous active power P of the electric motor 3 determined in the fifth method step S5 is compared by the control unit 19 with the lower active power threshold value determined in the fourth method step S4. If the instantaneous active power P of the electric motor 3 falls below the lower active power threshold value, the method is continued with a seventh method step S7. Otherwise, the method is continued with the fifth method step S5.
  • the centrifugal pump 1 is switched off by the control unit 19. As a result, in particular dry running of the centrifugal pump 1 is prevented.
  • a first refinement provides that in the first method step S1 during the teach-in operation, the centrifugal pump 1 is additionally operated with the maximum flow rate Q max specific to the centrifugal pump 1 and the active power P during the operation of the centrifugal pump 1 with the maximum flow rate Q max max of the electric motor 3 is determined.
  • the second step S2 is then also from the determined at the maximum flow Q max active power P max of the control unit 19, an upper real power threshold value is determined which is at most as large as the true power at the maximum flow Q max P max of the electric motor 3.
  • the upper active power threshold value is determined as the product of the active power P max of the electric motor 3 determined at the maximum flow rate Q max and a second safety factor that is less than or equal to one.
  • the second safety factor is 0.9.
  • the upper active power threshold value in the second method step S2 is determined from the active power P ref of the electric motor 3 determined at the reference flow rate Q ref and the active power P min of the electric motor 3 determined at the minimum flow rate Q min .
  • the upper active power threshold is expressed as the quotient (P ref ) 2 / P min of the square of P ref as a dividend and P min as a divisor or as the product of this quotient with a second confidence factor less than or equal to one and, for example, the value 0.9 has formed.
  • This refinement can be used, for example, if the maximum flow Q max can not be approached during the teach-in operation, for example because of excessive pressure losses.
  • the instantaneous active power P of the electric motor 3 determined in the fifth method step S5 is additionally compared by the control unit 19 with the upper active power threshold value. If the instantaneous active power P of the electric motor 3 exceeds the upper active power threshold value, the method is continued with the seventh method step S7.
  • the seventh method step S7 if the upper active power threshold value has been exceeded, instead of switching off the centrifugal pump 1, it may alternatively be provided to reduce the active power P of the electric motor 3 and to continue the method with the fifth method step S5.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer von einem Elektromotor (3) angetriebenen Kreiselpumpe (1). Während eines Teach-in-Betriebs wird die Kreiselpumpe (1) mit einem für die Kreiselpumpe (1) spezifischen Minimaldurchfluss (Qmin) betrieben und bei dem Betrieb der Kreiselpumpe (1) mit dem Minimaldurchfluss (Qmin) wird eine Wirkleistung (Pmin) des Elektromotors (3) ermittelt. Aus der bei dem Minimaldurchfluss (Qmin) ermittelten Wirkleistung (Pmin) wird ein unterer Wirkleistungsschwellenwert bestimmt. In einem Normalbetrieb der Kreiselpumpe (1) wird laufend eine momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) und mit dem unteren Wirkleistungsschwellenwert verglichen. Die Kreiselpumpe (1) wird in dem Normalbetrieb abgeschaltet, wenn die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) den unteren Wirkleistungsschwellenwert unterschreitet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer von einem Elektromotor angetriebenen Kreiselpumpe.
  • Eine Kreiselpumpe ist eine Strömungsmaschine, wobei mittels eines rotierenden Laufrades ein Fördermedium, in der Regel eine Flüssigkeit, Suspension oder gashaltige Flüssigkeit, bewegt wird. Das durch eine Zuführungsleitung, die in der Regel eine Rohrleitung ist, eintretende Fördermedium wird dabei von dem rotierenden Laufrad gefördert, das heißt beschleunigt. Das beschleunigte Fördermedium tritt anschließend über eine Abflussleitung aus der Kreiselpumpe aus. Der Antrieb der Kreiselpumpe erfolgt in der Regel durch einen Elektromotor. In Kreiselpumpen werden üblicherweise Gleitringdichtungen zur Abdichtung einer rotierenden Welle des Laufrades gegenüber dem Kreiselpumpengehäuse verwendet. Ebenso sind aber auch Pumpen mit einer Magnetkupplung oder auch Spaltrohrmotorpumpen bekannt, welche keine Gleitringdichtung benötigen. Das flüssige Fördermedium übernimmt in Kreiselpumpen insbesondere auch die Funktion der Kühlung der Gleitringdichtungen und/oder der Lager. Deshalb ist für den Betrieb von Kreiselpumpen stets eine ausreichende Menge flüssigen Fördermediums erforderlich. Hierdurch kann eine Überhitzung der Gleitringdichtungen und/oder der Lager und eventuell anderer Kreiselpumpenbauteile und damit eine Schädigung der Kreiselpumpe vermieden werden.
  • Wird die Kreiselpumpe unzureichend mit Fördermedium versorgt, spricht man von einem so genannten Trockenlauf. Dieser kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass versehentlich saugseitige Armaturen geschlossen werden oder ein die Kreiselpumpe mit dem Fördermedium versorgender Vorratsbehälter leer gelaufen ist. Trockenlauf führt schnell zur Überhitzung von Pumpenbauteilen. Insbesondere in einer Umgebung, in der eine Explosionsgefahr besteht (so genannter EX- oder ATEX-Bereich), ist eine Zündquellenbildung durch in diesem Bereich verwendete Geräte zu vermeiden. Wird beispielsweise eine Kreiselpumpe innerhalb einer solchen Umgebung eingesetzt, so ist zu vermeiden, dass durch die Kreiselpumpe eine Gefährdung als Zündquelle hervorgeht. Beispielsweise kann eine Kreiselpumpe bei einem Trockenlauf als eine Zündquelle wirken, wenn sie mit einem zündfähigen Fördermedium befüllt wird oder ein zündfähiges Gemisch in einem Außenraum der Förderpumpe vorhanden ist, das durch eine heiße Oberfläche der Kreiselpumpe entzündbar ist. Insbesondere in explosionsgefährdeten Umgebungen sind daher geeignete Vorkehrungen zur Vermeidung eines Trockenlaufs einer Kreiselpumpe zu treffen.
  • Um einen Trockenlauf einer Kreiselpumpe zu vermeiden, werden beispielsweise so genannte Flüssigkeitsstandgrenzschalter oder Durchflusssensoren verwendet, um das ausreichende Vorhandensein von Flüssigkeit in der Kreiselpumpe zu überwachen.
  • WO 2009/006927 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung einer von einem Elektromotor angetriebenen Kreiselpumpe zur Vermeidung von Trockenlauf, bei dem eine Wirkleistung oder ein Laststrom des Elektromotors zur Erkennung einer Trockenlaufgefahr ermittelt und ausgewertet wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Überwachungsvorrichtung zum Überwachen einer von einem Elektromotor angetriebenen Kreiselpumpe anzugeben, die insbesondere hinsichtlich der Vermeidung eines Trockenlaufs der Kreiselpumpe verbessert sind.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Überwachungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Überwachen einer von einem Elektromotor angetriebenen Kreiselpumpe wird während eines Teach-in-Betriebs die Kreiselpumpe mit einem für die Kreiselpumpe spezifischen Minimaldurchfluss betrieben und bei dem Betrieb der Kreiselpumpe mit dem Minimaldurchfluss wird eine Wirkleistung des Elektromotors ermittelt. Aus der bei dem Minimaldurchfluss ermittelten Wirkleistung wird ein unterer Wirkleistungsschwellenwert bestimmt. In einem Normalbetrieb der Kreiselpumpe wird laufend eine momentane Wirkleistung des Elektromotors ermittelt und mit dem unteren Wirkleistungsschwellenwert verglichen. Die Kreiselpumpe wird in dem Normalbetrieb abgeschaltet, wenn die momentane Wirkleistung des Elektromotors den unteren Wirkleistungsschwellenwert unterschreitet.
  • Die Erfindung sieht also vor, eine Wirkleistung des die Kreiselpumpe antreibenden Elektromotors zu überwachen und die Kreiselpumpe abzuschalten, wenn die Wirkleistung einen unteren Wirkleistungsschwellenwert unterschreitet. Der untere Wirkleistungsschwellenwert wird dabei mit einem Teach-in-Betrieb aus einer sich bei einem Minimaldurchfluss der Kreiselpumpe ergebenden Wirkleistung ermittelt. Der Minimaldurchfluss ist beispielsweise ein von dem Hersteller der Kreiselpumpe angegebener Durchfluss, unter dem die Kreiselpumpe nicht betrieben werden soll. Alternativ kann der Minimaldurchfluss beispielsweise anhand einer von dem Hersteller der Kreiselpumpe zur Verfügung gestellten Sollkennlinie für die Wirkleistung in Abhängigkeit von dem Durchfluss der Kreiselpumpe oder anhand von Erfahrungswerten festgelegt werden.
  • Durch das Abschalten der Kreiselpumpe bei Unterschreitung des unteren Wirkleistungsschwellenwerts kann insbesondere ein Trockenlauf der Kreiselpumpe vermieden werden. Für die Trockenlaufüberwachung sind daher keine Sensoren wie Flüssigkeitsstandgrenzschalter oder Durchflusssensoren erforderlich, die sich in dem von der Kreiselpumpe geförderten Fördermedium befinden und daher regelmäßig gewartet werden müssen. Gegenüber einer Verwendung derartiger Sensoren entfällt dadurch der Aufwand der Planung, Beschaffung, Installation, Inbetriebnahme, Wartung und Instandhaltung dieser Sensoren und die Kosten für die Trockenlaufüberwachung werden insgesamt reduziert. Weitere Vorteile ergeben sich aus dem Wegfall von Nachteilen der Verwendung der Sensoren. Derartige Nachteile sind, dass diese Sensoren durch Korrosion oder durch Inhaltsstoffe des Fördermediums wie Fasern oder Flusen geschädigt oder beeinträchtigt werden können, dass die Sensoren keine Einstellung einer Auslöseempfindlichkeit ermöglichen, dass die Sensoren nicht erkennen können, ob die Pumpe mit dem Fördermedium gefüllt ist, dass ein saugseitig angeordneter Sensor keine Nullförderung bei geschlossener druckseitiger Armatur detektieren und keine irrtümlich geschlossene saugseitige Armatur, die hinter dem Sensor angeordnet ist, erkennen kann, und dass eine Änderung der Position eines Sensors meist mit umfangreichen Umbauarbeiten verbunden ist, wenn sich der Einbauort des Sensors als nicht optimal für den Trockenlaufschutz erweist.
  • Die Bestimmung des unteren Wirkleistungsschwellenwerts durch den Teach-in-Betrieb ermöglicht eine zuverlässige Festlegung dieses Schwellenwerts unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen. Ferner kann der Schwellenwert durch eine Wiederholung des Teach-in-Betriebs überprüft und erforderlichenfalls korrigiert werden, beispielsweise um ihn einer Änderung des Fördermediums, einer Änderung von Anlagekomponenten und/oder einer Änderung von Prozessbedingungen anzupassen.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der untere Wirkleistungsschwellenwert wenigstens so groß wie die bei dem Minimaldurchfluss ermittelte Wirkleistung des Elektromotors ist. Beispielsweise wird der untere Wirkleistungsschwellenwert als das Produkt der bei dem Minimaldurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors und eines ersten Sicherheitsfaktors, der größer als Eins ist, bestimmt. Dadurch wird die Kreiselpumpe nicht nur vor Trockenlauf, sondern auch vor einem Betrieb mit einem den Minimaldurchfluss unterschreitenden Durchfluss geschützt. Die Festlegung des unteren Wirkleistungsschwellenwerts als das Produkt der bei dem Minimaldurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors und eines ersten Sicherheitsfaktors, der größer als Eins ist, ermöglicht, Messungenauigkeiten zu berücksichtigen, die bei der Einstellung des Minimaldurchflusses und bei der Ermittlung der Wirkleistung des Elektromotors auftreten können.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während des Teach-in-Betriebs die Kreiselpumpe außerdem mit einem Referenzdurchfluss, der größer als der Minimaldurchfluss ist, betrieben wird und bei dem Betrieb der Kreiselpumpe mit dem Referenzdurchfluss eine Wirkleistung des Elektromotors ermittelt wird, und dass der Normalbetrieb der Kreiselpumpe nur dann aufgenommen wird, wenn die bei dem Referenzdurchfluss ermittelte Wirkleistung des Elektromotors größer als die bei dem Minimaldurchfluss ermittelte Wirkleistung des Elektromotors ist. Beispielsweise wird ein Wirkleistungsquotient aus der bei dem Minimaldurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors als Dividend und der bei dem Referenzdurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors als Divisor gebildet, es wird ein Referenzquotient, der kleiner als Eins ist, definiert und der Normalbetrieb der Kreiselpumpe wird nur dann aufgenommen, wenn der Wirkleistungsquotient kleiner als der Referenzquotient ist.
  • Durch die Ermittlung der Wirkleistung des Elektromotors bei dem Referenzdurchfluss und den Vergleich dieser Wirkleistung mit der bei dem Minimaldurchfluss ermittelten Wirkleistung kann überprüft werden, ob sich die Kreiselpumpe in einer erwarteten Weise verhält, die beispielsweise einer Sollkennlinie der Kreiselpumpe entspricht. Sollte das nicht der Fall sein, deutet dies darauf hin, dass das Kreiselpumpensystem falsch konfiguriert ist, beispielsweise falsche Komponenten aufweist oder falsch montiert ist. In diesem Fall wird der Normalbetrieb der Kreiselpumpe daher nicht aufgenommen. Die Bildung eines Wirkleistungsquotienten aus der bei dem Minimaldurchfluss ermittelten Wirkleistung und der bei dem Referenzdurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors und der Vergleich des Wirkleistungsquotienten mit einem Referenzquotienten ermöglicht eine quantitative Beurteilung, ob sich die Kreiselpumpe erwartungsgemäß verhält. Ein Referenzquotient kleiner als Eins ermöglicht insbesondere zu testen, ob die Wirkleistung mit zunehmendem Durchfluss in einem der Erwartung entsprechenden Maß ansteigt.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass während des Teach-in-Betriebs die Kreiselpumpe außerdem mit einem für die Kreiselpumpe spezifischen Maximaldurchfluss betrieben wird, aus der bei dem Maximaldurchfluss ermittelten Wirkleistung ein oberer Wirkleistungsschwellenwert bestimmt wird, in dem Normalbetrieb der Kreiselpumpe laufend die momentane Wirkleistung des Elektromotors mit dem oberen Wirkleistungsschwellenwert verglichen wird und in dem Normalbetrieb die Kreiselpumpe abgeschaltet oder die Wirkleistung des Elektromotors reduziert wird, wenn die momentane Wirkleistung des Elektromotors den oberen Wirkleistungsschwellenwert überschreitet. Vorzugsweise ist der obere Wirkleistungsschwellenwert höchstens so groß wie die bei dem Maximaldurchfluss ermittelte Wirkleistung des Elektromotors. Beispielsweise wird der obere Wirkleistungsschwellenwert als das Produkt der bei dem Maximaldurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors und eines zweiten Sicherheitsfaktors, der kleiner als oder gleich Eins ist, bestimmt.
  • Die vorgenannte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht, eine Überlastung der Kreiselpumpe dadurch zu erkennen, dass die Wirkleistung des Elektromotors einen oberen Wirkleistungsschwellenwert überschreitet. Der obere Wirkleistungsschwellenwert wird dabei analog zu dem unteren Wirkleistungsschwellenwert mit dem Teach-in-Betrieb bestimmt. Eine Bestimmung des oberen Wirkleistungsschwellenwerts als das Produkt der bei dem Maximaldurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors und eines zweiten Sicherheitsfaktors, der kleiner als oder gleich Eins ist, berücksichtigt wiederum mögliche Messungenauigkeiten, die bei der Einstellung des Maximaldurchflusses und bei der Ermittlung der Wirkleistung des Elektromotors auftreten können.
  • Alternativ zu der vorgenannten Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass aus der bei dem Referenzdurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors und der bei dem Minimaldurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors ein oberer Wirkleistungsschwellenwert bestimmt wird, in dem Normalbetrieb der Kreiselpumpe laufend die momentane Wirkleistung des Elektromotors mit dem oberen Wirkleistungsschwellenwert verglichen wird und in dem Normalbetrieb die Kreiselpumpe abgeschaltet oder die Wirkleistung des Elektromotors reduziert wird, wenn die momentane Wirkleistung des Elektromotors den oberen Wirkleistungsschwellenwert überschreitet. Beispielsweise wird der obere Wirkleistungsschwellenwert als der Quotient des Quadrats der bei dem Referenzdurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors als Dividend und der bei dem Minimaldurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors als Divisor oder als das Produkt dieses Quotienten mit einem zweiten Sicherheitsfaktor, der kleiner als oder gleich Eins ist, gebildet.
  • Bei der vorgenannten alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird der obere Wirkleistungsschwellenwert durch eine Extrapolation aus der bei dem Referenzdurchfluss ermittelten Wirkleistung und der bei dem Minimaldurchfluss ermittelten Wirkleistung des Elektromotors ermittelt. Diese Ausgestaltung der Erfindung kann beispielsweise verwendet werden, wenn der Maximaldurchfluss während des Teach-in-Betriebs nicht angefahren werden kann, beispielsweise aufgrund zu hoher Druckverluste.
  • Eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Wirkleistungsermittlungsvorrichtung zum Ermitteln der Wirkleistung des Elektromotors und eine Steuereinheit, die dazu ausgebildet ist, den unteren Wirkleistungsschwellenwert zu ermitteln, in dem Normalbetrieb der Kreiselpumpe laufend die momentane Wirkleistung des Elektromotors mit dem unteren Wirkleistungsschwellenwert zu vergleichen und die Kreiselpumpe in dem Normalbetrieb abzuschalten, wenn die momentane Wirkleistung des Elektromotors den unteren Wirkleistungsschwellenwert unterschreitet. Vorgenannten Ausgestaltungen des Verfahrens entsprechend kann die Steuereinheit ferner dazu ausgebildet sein, auch den oberen Wirkleistungsschwellenwert zu ermitteln, in dem Normalbetrieb der Kreiselpumpe laufend die momentane Wirkleistung des Elektromotors mit dem oberen Wirkleistungsschwellenwert zu vergleichen und in dem Normalbetrieb die Kreiselpumpe abzuschalten oder die Wirkleistung des Elektromotors zu reduzieren, wenn die momentane Wirkleistung des Elektromotors den oberen Wirkleistungsschwellenwert überschreitet. Die Steuereinheit und/oder die Wirkleistungsermittlungsvorrichtung können beispielsweise als ein Motormanagementsystem wie das System SIMOCODE pro der Anmelderin, als ein Sanftstarter oder als ein Frequenzumrichter ausgebildet sein oder in ein Motormanagementsystem, einen Sanftstarter oder einen Frequenzumrichter integriert sein.
  • Da eine erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, entsprechen die Vorteile der Überwachungsvorrichtung den oben dargelegten Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens und werden deshalb hier nicht noch einmal gesondert aufgeführt.
  • Die skizzierte Aufgabenstellung wird auch durch ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt gelöst. Das Computerprogrammprodukt ist in einer Überwachungsvorrichtung, insbesondere einer Steuereinheit der Überwachungsvorrichtung, ausführbar ausgebildet. Das Computerprogrammprodukt kann als Software oder Firmware in einem Speicher speicherbar und durch ein Rechenwerk ausführbar ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann das Computerprogrammprodukt auch zumindest teilweise als festverdrahtete Schaltung ausgebildet sein, beispielsweise als ASIC. Das Computerprogrammprodukt ist dazu ausgebildet, Messwerte zu empfangen, auszuwerten und Befehle an einen Elektromotor zu erzeugen. Erfindungsgemäß ist das Computerprogrammprodukt dazu ausgebildet, mindestens eine Ausführungsform des skizzierten Verfahrens zum Überwachen einer von einem Elektromotor angetriebenen Kreiselpumpe umzusetzen und durchzuführen. Dabei kann das Computerprogrammprodukt sämtliche Teilfunktionen des Verfahrens in sich vereinigen, also monolithisch ausgebildet sein. Alternativ kann das Computerprogrammprodukt auch segmentiert ausgebildet sein und jeweils Teilfunktionen auf Segmente verteilen, die auf separater Hardware ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Bestimmung des Wirkleistungsschwellenwertes in einem Segment durchgeführt werden und der Vergleich einer momentanen Wirkleistung mit einem unteren Schwellenwert in einem anderen Segment. Es kann auch ein Teil des Überwachungs-verfahrens in einer Überwachungsvorrichtung, insbesondere einer Steuereinheit der Überwachungsvorrichtung, durchgeführt werden und ein anderer Teil des Überwachungsverfahrens in einer übergeordneten Steuereinheit, wie beispielsweise einer SPS, einem Handparametriergerät oder einer Computer-Cloud.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
    • FIG 1
    ein Blockdiagramm eines Kreiselpumpensystems mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Kreiselpumpe und einer Überwachungsvorrichtung zum Überwachen der Kreiselpumpe,
    FIG 2
    eine Kennlinie einer Kreiselpumpe,
    FIG 3
    ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen einer von einem Elektromotor angetriebenen Kreiselpumpe.
  • Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Kreiselpumpensystems. Das Kreiselpumpensystem umfasst eine Kreiselpumpe 1, einen Elektromotor 3, einen Vorratsbehälter 5 und eine Überwachungsvorrichtung 7 zum Überwachen der Kreiselpumpe 1.
  • Die Kreiselpumpe 1 wird mit einem Fördermedium befüllt, das in dem Vorratsbehälter 5 gespeichert ist, der Kreiselpumpe 1 über ein Ventil 9 und eine Zuführungsleitung 11 zugeführt wird und mittels der Kreiselpumpe 1 in eine Abführungsleitung 13 gefördert wird. Die Kreiselpumpe 1 wird von dem Elektromotor 3 angetrieben.
  • Die Überwachungsvorrichtung 7 umfasst eine Durchflussermittlungsvorrichtung 15, eine Wirkleistungsermittlungsvorrichtung 17 und eine Steuereinheit 19.
  • Die Durchflussermittlungsvorrichtung 15 ist zum Ermitteln des Durchflusses Q der Kreiselpumpe 1 ausgebildet. Beispielsweise weist die Durchflussermittlungsvorrichtung 15 einen stationären oder mobilen Durchflussmesser auf, mit dem der Durchfluss Q direkt als ein Volumenstrom in der Abführungsleitung 13 oder an einer anderen geeigneten Stelle gemessen wird. Alternativ weist die Durchflussermittlungsvorrichtung 15 eine Druckmessvorrichtung zur Erfassung einer Druckdifferenz zwischen einem saugseitigen Druck und einem druckseitigen Druck der Kreiselpumpe 1 auf, das heißt einer Druckdifferenz zwischen einem Druck in der Zuführungsleitung 11 und einem Druck in der Abführungsleitung 13. In dem letzteren Fall ist die Durchflussermittlungsvorrichtung 15 oder die Steuereinheit 19 dazu ausgebildet, den Durchfluss Q mittels der Druckdifferenz zu ermitteln, beispielsweise anhand einer entsprechenden Kennlinie der Kreiselpumpe 1 und eventuell unter Verwendung weiterer Parameter wie einer Förderhöhe der Kreiselpumpe 1. Alternativ kann auch eine auf einer anderen Methode der Durchflussermittlung basierende Durchflussermittlungsvorrichtung 15 eingesetzt werden.
  • Die Wirkleistungsermittlungsvorrichtung 17 ist zum Ermitteln einer Wirkleistung P des Elektromotors 3 ausgebildet.
  • Die Steuereinheit 19 ist insbesondere zur Durchführung der Verfahrensschritte S2, S3, S4, S6 und S7 des anhand der Figur 3 beschriebenen Verfahrens zum Überwachen der Kreiselpumpe 1 ausgebildet.
  • Figur 2 zeigt beispielhaft eine Kennlinie der Kreiselpumpe 1 für eine Leistung, hier für die Wirkleistung P des Elektromotors 3 in Abhängigkeit von dem Durchfluss Q der Kreiselpumpe 1. Die Kennlinie verläuft in dem hier gezeigten Beispiel näherungsweise linear mit einer positiven Steigung. Qmin bezeichnet einen für die Kreiselpumpe 1 spezifischen Minimaldurchfluss, der nicht unterschritten werden soll, Qref bezeichnet einen Referenzdurchfluss und Qmax bezeichnet einen für die Kreiselpumpe 1 spezifischen Maximaldurchfluss, der nicht überschritten werden soll. Pmin, Pref und Pmax bezeichnen die entsprechenden Wirkleistungen. Qmin und Qmax sind beispielsweise von dem Hersteller der Kreiselpumpe 1 vorgegebene Grenzwerte des Durchflusses Q für den Betrieb der Kreiselpumpe 1. Qref ist größer als Qmin. Beispielsweise ist Qref ein von dem Hersteller der Kreiselpumpe 1 angegebener Optimaldurchfluss zum Betreiben der Kreiselpumpe 1 mit einem optimalen Wirkungsgrad. Alternativ werden Qmin, Qref und/oder Qmax beispielsweise anhand von einer von dem Hersteller der Kreiselpumpe 1 zur Verfügung gestellten Sollkennlinie oder anhand von Erfahrungswerten festgelegt.
  • Figur 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen der Kreiselpumpe 1 mittels der Überwachungsvorrichtung 7 mit Verfahrensschritten S1 bis S7.
  • In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird während eines Teach-in-Betriebs die Kreiselpumpe 1 mit dem für die Kreiselpumpe 1 spezifischen Minimaldurchfluss Qmin betrieben und bei dem Betrieb der Kreiselpumpe 1 mit dem Minimaldurchfluss Qmin wird die Wirkleistung Pmin des Elektromotors 3 ermittelt. Ferner wird in dem ersten Verfahrensschritt S1 während des Teach-in-Betriebs die Kreiselpumpe 1 mit dem Referenzdurchfluss Qref betrieben und bei dem Betrieb der Kreiselpumpe 1 mit dem Referenzdurchfluss Qref wird die Wirkleistung Pref des Elektromotors 3 ermittelt. Dazu wird mit Hilfe der Steuereinheit 19 durch Ansteuerung des Elektromotors 3 unter Verwendung der Durchflussermittlungsvorrichtung 15 jeweils der Minimaldurchfluss Qmin beziehungsweise der Referenzdurchfluss Qref der Kreiselpumpe 1 eingestellt und anschließend mittels der Wirkleistungsermittlungsvorrichtung 17 die jeweilige Wirkleistung Pmin beziehungsweise Pref des Elektromotors 3 ermittelt.
  • Alternativ können der Minimaldurchfluss Qmin und der Referenzdurchfluss Qref der Kreiselpumpe 1 manuell eingestellt und anschließend mittels der Wirkleistungsermittlungsvorrichtung 17 die jeweilige Wirkleistung Pmin beziehungsweise Pref des Elektromotors 3 ermittelt werden.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt S2 wird mit Hilfe der Steuereinheit 19 die bei dem Referenzdurchfluss Qref ermittelte Wirkleistung Pref des Elektromotors 3 mit der bei dem Minimaldurchfluss Qmin ermittelten Wirkleistung Pmin des Elektromotors 3 verglichen. Dazu wird beispielsweise ein Referenzquotient, der kleiner als Eins ist, definiert, aus der bei dem Minimaldurchfluss Qmin ermittelten Wirkleistung Pmin des Elektromotors 3 und der bei dem Referenzdurchfluss Qref ermittelten Wirkleistung Pref des Elektromotors 3 wird ein Wirkleistungsquotient Pmin / Pref gebildet, und es wird geprüft, ob der Wirkleistungsquotient kleiner als der Referenzquotient ist. Beispielsweise hat der Referenzquotient den Wert 0,8. Wenn das Prüfergebnis negativ ist, das heißt wenn der Wirkleistungsquotient größer als der Referenzquotient ist oder mit dem Referenzquotienten übereinstimmt, wird das Verfahren mit einem dritten Verfahrensschritt S3 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren mit einem vierten Verfahrensschritt S4 fortgesetzt. Der Vergleich des Wirkleistungsquotienten mit dem Referenzquotienten ist ein Plausibilitätstest, bei dem überprüft wird, ob Pmin und Pref in einem durch den Referenzquotienten begrenzten Verhältnis zueinander stehen. Ein negatives Prüfergebnis deutet darauf hin, dass das Kreiselpumpensystem falsch konfiguriert ist, beispielsweise falsche Komponenten aufweist oder falsch montiert ist.
  • In dem dritten Verfahrensschritt S3 wird das Verfahren von der Steuereinheit 19 beendet. Ferner kann ein Warnhinweis auf eine mögliche Fehlkonfiguration des Kreiselpumpensystems oder/und eine Aufforderung zum Überprüfen der Konfiguration des Kreiselpumpensystems ausgegeben werden.
  • In dem vierten Verfahrensschritt S4 wird von der Steuereinheit 19 aus der bei dem Minimaldurchfluss Qmin ermittelten Wirkleistung ein unterer Wirkleistungsschwellenwert bestimmt, der wenigstens so groß wie die bei dem Minimaldurchfluss Qmin ermittelte Wirkleistung Pmin des Elektromotors ist. Beispielsweise wird der untere Wirkleistungsschwellenwert als das Produkt der bei dem Minimaldurchfluss Qmin ermittelten Wirkleistung Pmin des Elektromotors 3 und eines ersten Sicherheitsfaktors, der größer als Eins ist, bestimmt. Beispielsweise hat der erste Sicherheitsfaktor den Wert 1,1.
  • In einem fünften Verfahrensschritt S5 wird in einem Normalbetrieb der Kreiselpumpe 1 von der Wirkleistungsermittlungsvorrichtung 17 eine momentane Wirkleistung P des Elektromotors 3 ermittelt.
  • In einem sechsten Verfahrensschritt S6 wird die in dem fünften Verfahrensschritt S5 ermittelte momentane Wirkleistung P des Elektromotors 3 von der Steuereinheit 19 mit dem in dem vierten Verfahrensschritt S4 bestimmten unteren Wirkleistungsschwellenwert verglichen. Wenn die momentane Wirkleistung P des Elektromotors 3 den unteren Wirkleistungsschwellenwert unterschreitet, wird das Verfahren mit einem siebten Verfahrensschritt S7 fortgesetzt. Andernfalls wird das Verfahren mit dem fünften Verfahrensschritt S5 fortgesetzt.
  • In dem siebten Verfahrensschritt S7 wird die Kreiselpumpe 1 von der Steuereinheit 19 abgeschaltet. Dadurch wird insbesondere ein Trockenlauf der Kreiselpumpe 1 verhindert.
  • Im Folgenden werden alternative Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, die Weitergestaltungen des oben anhand der Figur 3 beschriebenen Ausführungsbeispiels sind und Erweiterungen mehrerer Verfahrensschritte S1 bis S7 vorsehen.
  • Eine erste Weitergestaltung sieht vor, das in dem ersten Verfahrensschritt S1 während des Teach-in-Betriebs die Kreiselpumpe 1 zusätzlich mit dem für die Kreiselpumpe 1 spezifischen Maximaldurchfluss Qmax betrieben wird und bei dem Betrieb der Kreiselpumpe 1 mit dem Maximaldurchfluss Qmax die Wirkleistung Pmax des Elektromotors 3 ermittelt wird. In dem zweiten Verfahrensschritt S2 wird dann von der Steuereinheit 19 zusätzlich aus der bei dem Maximaldurchfluss Qmax ermittelten Wirkleistung Pmax ein oberer Wirkleistungsschwellenwert bestimmt, der höchstens so groß wie die bei dem Maximaldurchfluss Qmax ermittelte Wirkleistung Pmax des Elektromotors 3 ist. Beispielsweise wird der obere Wirkleistungsschwellenwert als das Produkt der bei dem Maximaldurchfluss Qmax ermittelten Wirkleistung Pmax des Elektromotors 3 und eines zweiten Sicherheitsfaktors, der kleiner als oder gleich Eins ist, bestimmt. Beispielsweise hat der zweite Sicherheitsfaktor den Wert 0,9.
  • Eine alternative Weitergestaltung sieht vor, dass der obere Wirkleistungsschwellenwert in dem zweiten Verfahrensschritt S2 aus der bei dem Referenzdurchfluss Qref ermittelten Wirkleistung Pref des Elektromotors 3 und der bei dem Minimaldurchfluss Qmin ermittelten Wirkleistung Pmin des Elektromotors 3 bestimmt wird. Beispielsweise wird der obere Wirkleistungsschwellenwert als der Quotient (Pref)2/Pmin des Quadrats von Pref als Dividend und Pmin als Divisor oder als das Produkt dieses Quotienten mit einem zweiten Sicherheitsfaktor, der kleiner als oder gleich Eins ist und beispielsweise den Wert 0,9 hat, gebildet. Diese Weitergestaltung kann beispielsweise verwendet werden, wenn der Maximaldurchfluss Qmax während des Teach-in-Betriebs nicht angefahren werden kann, beispielsweise aufgrund zu hoher Druckverluste.
  • Bei beiden vorgenannten Weitergestaltungen des oben anhand von Figur 3 beschriebenen Verfahrens wird in dem sechsten Verfahrensschritt S6 die in dem fünften Verfahrensschritt S5 ermittelte momentane Wirkleistung P des Elektromotors 3 von der Steuereinheit 19 zusätzlich mit dem oberen Wirkleistungsschwellenwert verglichen. Wenn die momentane Wirkleistung P des Elektromotors 3 den oberen Wirkleistungsschwellenwert überschreitet, wird das Verfahren mit dem siebten Verfahrensschritt S7 fortgesetzt. In dem siebten Verfahrensschritt S7 kann, falls der obere Wirkleistungsschwellenwert überschritten wurde, statt einer Abschaltung der Kreiselpumpe 1 alternativ vorgesehen sein, die Wirkleistung P des Elektromotors 3 zu reduzieren und das Verfahren mit dem fünften Verfahrensschritt S5 fortzusetzen.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Überwachen einer von einem Elektromotor (3) angetriebenen Kreiselpumpe (1), wobei
    - während eines Teach-in-Betriebs die Kreiselpumpe (1) mit einem für die Kreiselpumpe (1) spezifischen Minimaldurchfluss (Qmin) betrieben wird und bei dem Betrieb der Kreiselpumpe (1) mit dem Minimaldurchfluss (Qmin) eine Wirkleistung (Pmin) des Elektromotors (3) ermittelt wird,
    - aus der bei dem Minimaldurchfluss (Qmin) ermittelten Wirkleistung (Pmin) ein unterer Wirkleistungsschwellenwert bestimmt wird,
    - in einem Normalbetrieb der Kreiselpumpe (1) laufend eine momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) ermittelt und mit dem unteren Wirkleistungsschwellenwert verglichen wird
    - und die Kreiselpumpe (1) in dem Normalbetrieb abgeschaltet wird, wenn die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) den unteren Wirkleistungsschwellenwert unterschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der untere Wirkleistungsschwellenwert wenigstens so groß wie die bei dem Minimaldurchfluss (Qmin) ermittelte Wirkleistung (Pmin) des Elektromotors (3) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der untere Wirkleistungsschwellenwert als das Produkt der bei dem Minimaldurchfluss (Qmin) ermittelten Wirkleistung (Pmin) des Elektromotors (3) und eines ersten Sicherheitsfaktors, der größer als Eins ist, bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei während des Teach-in-Betriebs die Kreiselpumpe (1) mit einem Referenzdurchfluss (Qref), der größer als der Minimaldurchfluss (Qmin) ist, betrieben wird und bei dem Betrieb der Kreiselpumpe (1) mit dem Referenzdurchfluss (Qref) eine Wirkleistung (Pref) des Elektromotors (3) ermittelt wird, und wobei der Normalbetrieb der Kreiselpumpe (1) nur dann aufgenommen wird, wenn die bei dem Referenzdurchfluss (Qref) ermittelte Wirkleistung (Pref) des Elektromotors (3) größer als die bei dem Minimaldurchfluss (Qmin) ermittelte Wirkleistung (Pmin) des Elektromotors (3) ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Wirkleistungsquotient aus der bei dem Minimaldurchfluss (Qmin) ermittelten Wirkleistung (Pmin) des Elektromotors (3) als Dividend und der bei dem Referenzdurchfluss (Qref) ermittelten Wirkleistung (Pref) des Elektromotors (3) als Divisor gebildet wird, ein Referenzquotient, der kleiner als Eins ist, definiert wird und der Normalbetrieb der Kreiselpumpe (1) nur dann aufgenommen wird, wenn der Wirkleistungsquotient kleiner als der Referenzquotient ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
    - während des Teach-in-Betriebs die Kreiselpumpe (1) mit einem für die Kreiselpumpe (1) spezifischen Maximaldurchfluss (Qmax) betrieben wird,
    - aus der bei dem Maximaldurchfluss (Qmax) ermittelten Wirkleistung (Pmax) ein oberer Wirkleistungsschwellenwert bestimmt wird,
    - in dem Normalbetrieb der Kreiselpumpe (1) laufend die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) mit dem oberen Wirkleistungsschwellenwert verglichen wird
    - und in dem Normalbetrieb die Kreiselpumpe (1) abgeschaltet oder die Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) reduziert wird, wenn die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) den oberen Wirkleistungsschwellenwert überschreitet.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der obere Wirkleistungsschwellenwert höchstens so groß wie die bei dem Maximaldurchfluss (Qmax) ermittelte Wirkleistung (Pmax) des Elektromotors (3) ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der obere Wirkleistungsschwellenwert als das Produkt der bei dem Maximaldurchfluss (Qmax) ermittelten Wirkleistung (Pmax) des Elektromotors (3) und eines zweiten Sicherheitsfaktors, der kleiner als oder gleich Eins ist, bestimmt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei aus der bei dem Referenzdurchfluss (Qref) ermittelten Wirkleistung (Pref) des Elektromotors (3) und der bei dem Minimaldurchfluss (Qmin) ermittelten Wirkleistung (Pmin) des Elektromotors (3) ein oberer Wirkleistungsschwellenwert bestimmt wird,
    - in dem Normalbetrieb der Kreiselpumpe (1) laufend die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) mit dem oberen Wirkleistungsschwellenwert verglichen wird
    - und in dem Normalbetrieb die Kreiselpumpe (1) abgeschaltet oder die Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) reduziert wird, wenn die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) den oberen Wirkleistungsschwellenwert überschreitet.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der obere Wirkleistungsschwellenwert als der Quotient des Quadrats der bei dem Referenzdurchfluss (Qref) ermittelten Wirkleistung (Pref) des Elektromotors (3) als Dividend und der bei dem Minimaldurchfluss (Qmin) ermittelten Wirkleistung (Pmin) des Elektromotors (3) als Divisor oder als das Produkt dieses Quotienten mit einem zweiten Sicherheitsfaktor, der kleiner als oder gleich Eins ist, gebildet wird.
  11. Überwachungsvorrichtung (7) zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die Überwachungsvorrichtung (7) umfassend
    - eine Wirkleistungsermittlungsvorrichtung (17) zum Ermitteln der Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) und
    - eine Steuereinheit (19), die dazu ausgebildet ist, den unteren Wirkleistungsschwellenwert zu ermitteln, in dem Normalbetrieb der Kreiselpumpe (1) laufend die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) mit dem unteren Wirkleistungsschwellenwert zu vergleichen und die Kreiselpumpe (1) in dem Normalbetrieb abzuschalten, wenn die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) den unteren Wirkleistungsschwellenwert unterschreitet.
  12. Überwachungsvorrichtung (7) nach Anspruch 11, wenn rückbezogen auf einen der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Steuereinheit (19) dazu ausgebildet ist, den oberen Wirkleistungsschwellenwert zu ermitteln, in dem Normalbetrieb der Kreiselpumpe (1) laufend die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) mit dem oberen Wirkleistungsschwellenwert zu vergleichen und in dem Normalbetrieb die Kreiselpumpe (1) abzuschalten oder die Wirkleistung des Elektromotors (3) zu reduzieren, wenn die momentane Wirkleistung (P) des Elektromotors (3) den oberen Wirkleistungsschwellenwert überschreitet.
  13. Computerprogrammprodukt, das in einer Überwachungsvorrichtung (7) ausführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogrammprodukt zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
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