EP3592980A1 - Verfahren zum betrieb einer umwälzpumpe sowie umwälzpumpe zur verfahrensausführung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer umwälzpumpe sowie umwälzpumpe zur verfahrensausführung

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EP3592980A1
EP3592980A1 EP18711027.5A EP18711027A EP3592980A1 EP 3592980 A1 EP3592980 A1 EP 3592980A1 EP 18711027 A EP18711027 A EP 18711027A EP 3592980 A1 EP3592980 A1 EP 3592980A1
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EP
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pump
operating
operating point
acoustic
noise emission
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Martin Eckl
Patrick Hauck
Stefan Laue
Joachim Schullerer
Gerd Ebelt
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KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
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Publication date
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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
    • F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
    • 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
    • F04D15/0088—Testing machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a circulating pump, in particular a heating circulation pump, which is characterized by a variable-speed pump drive.
  • operating noise of the pump can be transmitted through the piping system into the living space, which residents usually feel annoying. For this reason, the lowest possible noise emission of the pump during operation is desirable.
  • the noise emission of the pump is variable and depends on the current operating point of the pump.
  • the operating point represents the point of intersection between the control characteristic and the system characteristic.
  • the pump delivers a certain flow with a certain delivery head.
  • the pump operating point can be varied by adjusting the engine speed.
  • the resulting noise emission does not necessarily increase as the speed increases, since natural oscillations of the pump in conjunction with vibrations in the line system contribute to the development of noise. For this reason, it may happen that the pump operates comparatively quietly at certain operating points, while other operating points, possibly also at low speed, can lead to disturbing noise emissions.
  • the search is therefore for a solution that reduces the resulting noise of the pump at least when needed, so that disturbing noise in the living space are suppressed as much as possible.
  • a method for operating a circulation pump in which the pump controller modifies the currently set operating point of the pump control in order to reduce the noise emission of the pump.
  • the circulating pump is typically a centrifugal pump.
  • the pump control first determines the necessary control variable for the engine speed as a function of the required nominal head. Subsequently, the initially defined operating point is checked by the pump controller for the resulting noise emission of the pump and, if necessary, an adjustment of the operating point is carried out in order to reduce the noise emission of the pump. As a result, there is a slight shift in the pump operating point.
  • the pump controller modifies the rotational speed for the specific operating point of the pump in order to reduce the noise emission.
  • the rotational speed is increased. This is particularly preferably increased until the desired noise emission occurs or a sufficient reduction of the operating volume results.
  • An increase in the rotational speed is expedient, as this continues to ensure a sufficient nominal delivery height.
  • the higher energy consumption due to the speed increase is accepted with regard to a reduced noise emission.
  • the pump control has access to at least one acoustic reference characteristic map which comprises an assignment of the noise emission of the pump to a multiplicity of different operating points. Consequently, the pump control can take the theoretical noise emission for the respective operating point from the characteristic map.
  • the acoustic reference field should preferably be stored within a local memory of the pump control. Also conceivable is the access to an external memory by means of a suitable communication interface.
  • the pump controller can estimate the resulting noise emission of the pump and - if this is classified as too high, for example. Above a definable limit - improve the noise emission by increasing the speed. Particularly preferably, the rotational speed of the pump is raised until an operating point of the acoustic reference characteristic field is achieved with less or sufficiently low noise emission.
  • the acoustic reference map contains exclusively or predominantly operating points with unfavorable noise emission.
  • the pump control will only modify the speed if the originally set operating point coincides with an operating point included in the reference map.
  • the required acoustic reference characteristic field is determined, for example, by the manufacturer of the pump by means of a reference pump and stored in a local memory of the pump control before delivery of the pumps. Since in practice often too Manufacturing tolerances and thus may lead to deviations of the performance between individual pumps of the same series, reflects the acoustic reference map used, the actual acoustic behavior of the pump under certain circumstances, only inadequate. The present installation conditions at the place of use of the pump can also influence the accuracy of the reference characteristic field.
  • the pump control has access to a so-called comparison reference map, which for a plurality of operating points of the pump from the operating point represents dependent and measurable pump operating variable.
  • This pump operating variable can be exactly measured during the pump operation. Deviations of the measured pump operating variable to the pump operating variable contained in the comparison reference characteristic map at the respective operating point serve as an indicator for a possible deviation or displacement of the acoustic reference characteristic field from the real acoustic behavior of the pump.
  • a suitable operating variable is the measurement of the acceleration of the conveyed medium and / or the driven pump impeller and / or the pump housing.
  • the acceleration can be derived by means of a suitable sensor of the pump metrologically either directly or indirectly on the basis of other measures. If the acceleration of the pump housing is measured, it should be recorded as close as possible to the pump impeller.
  • the height of the difference value between measured acceleration and reference acceleration is an indication of a shift of the acoustic reference characteristic from the real acoustic characteristic of the pump in the current pump operation.
  • the degree of displacement is taken into account by the pump control during the modification of the operating point, ie the increase in the pump speed.
  • optimization of the noise emission is achieved by the method execution, but due to the speed increase at the expense of a higher energy consumption.
  • the process execution can be manually activated or deactivated by means of an input element by the consumer. It is also conceivable to couple the process execution to certain external circumstances, for example, to the time of day or to another automatic system control of a heating system.
  • the present object is also achieved by a circulation pump, in particular a heating circulation pump, with a corresponding pump control for carrying out the method according to the present invention. Accordingly, the same advantages and properties as described above with respect to the method according to the invention result for the circulating pump. A repetitive description is omitted for this reason.
  • the circulating pump is typically a centrifugal pump.
  • the circulation pump according to the invention preferably comprises a suitable sensor for detecting the pump operating variable of the comparison reference characteristic map, in particular an acceleration sensor which is mounted at a suitable position on the pump housing and detects the experienced acceleration of the pumped medium and / or the impeller during pump operation. If the acceleration of the pump housing is measured, it should be detected as close as possible to the pump impeller, i. the sensor should be located in close proximity to the impeller on the pump housing.
  • FIG. 1 shows: an exemplary acoustic reference characteristic of the circulation pump according to the invention with different operating points and Figure 2: a sketch to illustrate the principle of creep operation of the circulation pump according to the invention.
  • the present invention proposes the implementation of a creep operation for a heating circulation pump. This function can be activated by the end user via an accessible rotary knob of the pump if required.
  • the acoustic emission at different operating points is recorded on a suitable test bench during the development phase of the circulation pump. It makes sense to use a reference pump for generating the reference maps. Many operating points are approached on the test bench and the operating volume of the reference pump is recorded in the respective operating points.
  • the association between operating points and loudness values is stored as a matrix and referred to below as the acoustic reference characteristic field.
  • FIG. 1 shows an exemplary example of the generated acoustic reference map.
  • Each operating point of the pump is defined by the flow Q and the associated head H of the pump.
  • the exemplary measured operating points are indicated in the diagram representation by the drawn-in circular points.
  • the noise emission of the pump recorded in these operating points is indicated by different gray coloration of the dots according to the gray scale scale indicated on the right in the illustration.
  • the pump Using the recorded acoustic behavior of the pump particularly unfavorable operating points are detected and stored in the pump control. If creep mode is activated during pump operation, the pump will not start the stored critical operating points. This is done by increasing the speed until an acoustically more favorable operating point is reached.
  • the effects of the method according to the invention will be explained below with reference to two exemplary operating points of FIG. If, for example, the pump is located at the operating point BP1a, which is an acoustically unfavorable operating point, as shown by the gray level of the operating point, the speed of the pump is increased until the operating point BP1b has been reached, which is opposite to the operating point BP1a lower noise emission of the pump distinguishes. Although this slightly increases the energy consumption of the circulation pump, this is accepted in view of the reduced noise emission. Similarly, the inventive modification of the operating point BP2a can be considered in the direction of the new operating point BP2b.
  • the commercial pump can then compare the data of its acceleration sensor with the reference acceleration map. From the shift between measured acceleration and the acceleration of the reference acceleration map, it is also possible to conclude a shift between the acoustic reference characteristic map and the real (not measurable) acoustic characteristic diagram.
  • FIG. 2 shows an example of this procedure.
  • the reference numeral 10 indicates the reference pump.
  • an acoustic reference map 11 is recorded by test drives.
  • a reference map acceleration 12 is determined, wherein subsequently possible correlations between the two different reference maps 1 1, 12 are determined. This information is then held in the local memory of the commercial pumps 20, so that the respective pump control of the commercial pumps 20 can use it to carry out the process.
  • the real acceleration map 13 is determined and compared with its reference map 12.
  • the findings that can be obtained therefrom are also used to determine deviations of the acoustic reference characteristic map 1 1 from the characteristic map 14 of the pump 20 actually present in practice.
  • the output noise emission of the pump can be determined with sufficient accuracy for the respective commercial pump 20 in pump operation, and an adaptation of the control accordingly takes place.
  • the creep operation i. the process execution is disabled by default, but can be enabled by appropriate user input when needed.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe, insbesondere einer Heizungsumwälzpumpe, mit einem drehzahlvariablen Pumpenantrieb, wobei die Pumpensteuerung den aktuellen Betriebspunkt der Pumpe modifiziert, um die Geräuschemission der Pumpe zu reduzieren.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe sowie Umwälzpumpe zur Verfahrensausführung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe, insbesondere einer Heizungsumwälzpumpe, die sich durch einen drehzahlvariablen Pum- penantrieb auszeichnet.
Die akustischen Eigenschaften spielen beim Kauf einer Heizungsumwälzpumpe eine wichtige Rolle. Im ungünstigsten Fall können Betriebsgeräusche der Pumpe über das Rohrleitungssystem bis in die Wohnräume übertragen werden, was Bewohner in der Regel als störend empfinden. Aus diesem Grund ist eine möglichst geringe Geräuschemission der Pumpe im laufenden Betrieb wünschenswert.
Die Geräuschemission der Pumpe ist jedoch variabel und hängt vom aktuellen Betriebspunkt der Pumpe ab. Der Betriebspunkt stellt den Schnittpunkt zwischen Regelkennlinie und Anlagenkennlinie dar. Die Pumpe fördert in diesem Betriebspunkt einen bestimmten Förderstrom mit einer bestimmten Förderhöhe. Der Pumpenbetriebspunkt lässt sich durch Einstellung der Motordrehzahl variieren. Die resultierende Geräuschemission nimmt jedoch nicht zwingend mit steigender Drehzahl zu, da Eigenschwingungen der Pumpe in Verbindungen mit Schwingungen im Leitungssystem zur Geräuschentwick- lung beitragen. Aus diesem Grund kann es vorkommen, dass die Pumpe in gewissen Betriebspunkten vergleichsweise geräuschlos arbeitet, während andere Betriebspunkte, gegebenenfalls auch mit niedriger Drehzahl, zu störenden Geräuschemissionen führen können.
Gesucht wird daher nach einer Lösung, die die resultierende Geräuschentwicklung der Pumpe zumindest bei Bedarf reduziert, sodass störende Geräusche im Wohnraum soweit wie möglich unterdrückt werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Un- teransprüche.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe vorgeschlagen, bei dem die Pumpensteuerung den aktuell eingestellten Betriebspunkt der Pumpensteuerung dahingehend modifiziert, um die Geräuschemission der Pumpe zu reduzieren. Bei der Umwälzpumpe handelt es sich typischerweise um eine Kreiselpumpe. Die Pumpenregelung legt zunächst die notwendige Stellgröße für die Motordrehzahl in Abhängigkeit der erforderlichen Soll-Förderhöhe fest. Im Anschluss wird der zunächst definierte Betriebspunkt durch die Pumpensteuerung auf resultierende Geräuschemission der Pumpe geprüft und bei Bedarf eine Anpassung des Betriebspunktes ausgeführt, um die Geräuschemission der Pumpe zu reduzieren. Es kommt demzufolge zu einer geringfügigen Verschiebung des Pumpenbetriebspunktes.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Pumpensteuerung die Drehzahl für den bestimmten Betriebspunkt der Pumpe modifiziert, um die Geräuschemission zu reduzie- ren. In der Regel wird die Drehzahl erhöht. Besonders bevorzugt wird diese soweit erhöht, bis sich die gewünschte Geräuschemission einstellt bzw. sich eine ausreichende Reduzierung der Betriebslautstärke ergibt. Eine Anhebung der Drehzahl ist zweckmäßig, da hierdurch weiterhin eine ausreichende Soll-Förderhöhe gewährleistet ist. Der durch die Drehzahlerhöhung bedingte höhere Energieverbrauch wird im Hinblick auf eine verringerte Geräuschemission in Kauf genommen. Für die Bewertung der Geräuschemission im aktuellen Betriebspunkt ist es besonders vorteilhaft, wenn die Pumpensteuerung Zugriff auf wenigstens ein akustisches Referenzkennfeld hat, das eine Zuordnung der Geräuschemission der Pumpe zu einer Vielzahl an unterschiedlichen Betriebspunkten umfasst. Aus dem Kennfeld kann die Pum- pensteuerung demzufolge die theoretische Geräuschemission für den jeweiligen Betriebspunkt entnehmen. Diese Vorgehensweise ist sinnvoll, da sich die tatsächliche Geräuschemission in der Praxis nicht oder nur unter enormen Aufwand messen lässt oder aber die Integration einer geeigneten Sensorik wirtschaftlich unpraktikabel ist. Eine Lösung mit direkter Messung der Geräuschemission durch eine integrierte Sensorik soll durch die Erfindung jedoch nicht ausgeschlossen sein.
Das akustische Referenzfeld soll vorzugsweise innerhalb eines lokalen Speichers der Pumpensteuerung hinterlegt sein. Denkbar ist auch der Zugriff auf einen externen Speicher mittels geeigneter Kommunikationsschnittstelle.
Auf Grundlage des akustischen Referenzkennfeldes kann die Pumpensteuerung die resultierende Geräuschemission der Pumpe abschätzen und - sofern diese als zu hoch eingestuft wird, bspw. über einem definierbaren Grenzwert liegt - durch Drehzahlanhe- bung eine Verbesserung der Geräuschemission bewirken. Besonders bevorzugt wird die Drehzahl der Pumpe solange angehoben, bis ein Betriebspunkt des akustischen Referenzkennfeldes mit geringerer bzw. ausreichend niedriger Geräuschemission erreicht wird.
Denkbar ist es, wenn das akustische Referenzkennfeld ausschliesslich oder vorwiegend Betriebspunkte mit ungünstiger Geräuschemission enthält. In diesem Fall nimmt die Pumpensteuerung eine Modifikation der Drehzahl nur dann vor, wenn der ursprünglich eingestellte Betriebspunkt mit einem im Referenzkennfeld enthaltenen Betriebspunkt übereinstimmt. Das benötigte akustische Referenzkennfeld wird beispielsweise vom Hersteller der Pumpe mithilfe einer Referenzpumpe ermittelt und vor Auslieferung der Pumpen in einem lokalen Speicher der Pumpensteuerung hinterlegt. Da es in der Praxis oftmals zu Fertigungstoleranzen und damit zu Abweichungen des Betriebsverhaltens zwischen einzelnen Pumpen gleicher Baureihen kommen kann, spiegelt das verwendete akustische Referenzkennfeld das tatsächliche akustische Verhalten der jeweiligen Pumpe unter Umständen nur unzureichend wieder. Auch können die vorliegenden Montagebedin- gungen am Einsatzort der Pumpe Einfluss auf die Genauigkeit des Referenzkennfeldes haben.
Um der Pumpensteuerung einen Indikator für die Genauigkeit des akustischen Referenzkennfeldes hinsichtlich des realen akustischen Verhaltens der Pumpe an die Hand zu geben, ist es besonders vorteilhaft, wenn die Pumpensteuerung Zugriff auf ein sogenanntes Vergleichsreferenzkennfeld hat, das für eine Vielzahl an Betriebspunkten der Pumpe eine vom Betriebspunkt abhängige und messbare Pumpenbetriebsgröße darstellt. Diese Pumpenbetriebsgröße lässt sich im laufenden Pumpenbetrieb messtechnisch exakt erfassen. Abweichungen der gemessenen Pumpenbetriebsgröße zur ent- haltenen Pumpenbetriebsgröße des Vergleichsreferenzkennfeldes im jeweiligen Betriebspunkt dienen als Indikator für eine mögliche Abweichung bzw. Verschiebung des akustischen Referenzkennfeldes vom realen akustischen Verhalten der Pumpe.
Als geeignete Betriebsgröße erweist sich die Messung der Beschleunigung des geför- derten Mediums und/oder des angetriebenen Pumpenlaufrades und/oder des Pumpengehäuses. Die Beschleunigung lässt sich mittels eines geeigneten Sensors der Pumpe messtechnisch entweder unmittelbar oder mittelbar anhand anderweitiger Messgrößen ableiten. Wird die Beschleunigung des Pumpengehäuses gemessen, so sollte diese möglichst in unmittelbarer Nähe zum Pumpenlaufrad erfasst werden.
Die Höhe des Differenzwertes zwischen gemessener Beschleunigung und Referenzbeschleunigung ist ein Hinweis auf eine Verschiebung der akustischen Referenzkennlinie von der realen akustischen Kennlinie der Pumpe im laufenden Pumpenbetrieb. Der Grad der Verschiebung wird von der Pumpensteuerung bei der Modifikation des Be- triebspunktes, d.h. der Anhebung der Pumpendrehzahl berücksichtigt. Wie bereits vorstehend erläutert wurde, wird durch die Verfahrensausführung eine Optimierung der Geräuschemission erreicht, aufgrund der Drehzahlerhöhung jedoch auf Kosten eines höheren Energieverbrauchs. Um hier dem Verbraucher die Entscheidung für die Priorisierung zwischen Energiebilanz und Geräuschemission zu überlassen, kann die Verfahrensausführung mittels eines Eingabeelementes vom Verbraucher manuell aktiviert oder deaktiviert werden. Denkbar ist es auch, die Verfahrensausführung an bestimmte äußere Umstände zu koppeln, beispielsweise an die Tageszeit oder an eine sonstige automatische Anlagensteuerung einer Heizungsanlage. Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die vorliegende Aufgabe auch durch eine Umwälzpumpe, insbesondere eine Heizungsumwälzpumpe, mit einer entsprechenden Pumpensteuerung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst. Für die Umwälzpumpe ergeben sich dementsprechend dieselben Vorteile und Eigenschaften, wie sie bereits vorstehend bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet.
Bei der Umwälzpumpe handelt es sich typischerweise um eine Kreiselpumpe. Die erfindungsgemäße Umwälzpumpe umfasst vorzugsweise einen geeigneten Sensor zur Er- fassung der Pumpenbetriebsgröße des Vergleichsreferenzkennfeldes, insbesondere einen Beschleunigungssensor, der an geeigneter Position am Pumpengehäuse angebracht ist und die erfahrene Beschleunigung des Fördermediums und/oder des Laufrades während des Pumpenbetriebs erfasst. Wird die Beschleunigung des Pumpengehäuses gemessen, so sollte diese möglichst in unmittelbarer Nähe zum Pumpenlaufrad erfasst werden, d.h. der Sensor sollte in unmittelbarer Nähe zum Laufrad am Pumpengehäuse angebracht sein.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen: ein exemplarisches akustisches Referenzkennfeld der erfindungsgemäß Umwälzpumpe mit unterschiedlichen Betriebspunkten und Figur 2: eine Skizze zur Verdeutlichung des Prinzips des Schleichbetriebes der erfindungsgemäßen Umwälzpumpe. Die vorliegende Erfindung schlägt die Implementierung eines Schleichbetriebes für eine Heizungsumwälzpumpe vor. Diese Funktion kann der Endverbraucher über ein zugängliches Drehrad der Pumpe bei Bedarf aktivieren.
Für die Umsetzung des Schleichbetriebs bzw. die entsprechende Implementierung in- nerhalb einer Pumpensteuerung wird noch während der Entwicklungsphase der Umwälzpumpe deren akustische Emission in unterschiedlichen Betriebspunkten auf einem geeigneten Prüfstand erfasst. Sinnvoll ist die Verwendung einer Referenzpumpe für die Erzeugung der Referenzkennfelder. Auf dem Prüfstand werden viele Betriebspunkte angefahren und die Betriebslautstärke der Referenzpumpe in den jeweiligen Betriebs- punkten erfasst. Die Zuordnung zwischen Betriebspunkten und Lautstärkewerten wird als Matrix gespeichert und im Folgenden als akustisches Referenzkennfeld bezeichnet.
Figur 1 zeigt ein exemplarisches Beispiel für das erzeugte akustische Referenzkennfeld. Jeder Betriebspunkt der Pumpe ist durch den Förderstrom Q und die zugehörige Förderhöhe H der Pumpe definiert. Die beispielhaft gemessenen Betriebspunkte sind in der Diagrammdarstellung durch die eingezeichneten kreisrunden Punkte gekennzeichnet. Die in diesen Betriebspunkten aufgenommene Geräuschemission der Pumpe wird durch unterschiedliche Graufärbung der Punkte gemäß der rechts in der Darstellung angegebenen Graustufenskala angegeben.
Mithilfe des aufgezeichneten akustischen Verhaltens der Pumpe werden besonders ungünstige Betriebspunkte detektiert und in der Pumpensteuerung hinterlegt. Wenn während des Pumpenbetriebs der Schleichbetrieb aktiviert ist, wird die Pumpe die hinterlegten kritischen Betriebspunkte nicht anfahren. Dies geschieht durch Erhöhen der Dreh- zahl, bis ein akustisch günstigerer Betriebspunkt erreicht wird. Die Auswirkungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nachfolgend anhand von zwei exemplarischen Betriebspunkten der Figur 1 erläutert werden. Befindet sich die Pumpe beispielsweise im Betriebspunkt BP1 a, der ausweislich der dargestellten Graustufe des Betriebspunktes ein akustisch ungünstiger Betriebspunkt ist, wird die Dreh- zahl der Pumpe solange erhöht, bis der Betriebspunkt BP1 b erreicht ist, der sich gegenüber dem Betriebspunkt BP1 a durch eine geringere Geräuschemission der Pumpe auszeichnet. Hierdurch wird zwar der Energieverbrauch der Umwälzpumpe leicht erhöht, dies jedoch im Hinblick auf die reduzierte Geräuschemission in Kauf genommen. Analog dazu lässt sich die erfindungsgemäße Modifikation des Betriebspunkt BP2a in Rich- tung des neuen Betriebspunktes BP2b betrachten.
Das vorgestellte Verfahren setzt voraus, dass die Pumpe ihr akustisches Verhalten in jedem Betriebspunkt genau kennt. Allerdings kann sich das reale akustische Kennfeld einer konventionellen Pumpe im Vergleich zur Referenzpumpe leicht verschieben. Dies ist auf Fertigungs- und Montagetoleranzen zurückzuführen. Damit die Pumpe in der Lage ist, den Einfluss dieser Toleranzen auf ihr akustisches Kennfeld selbstständig zu ermitteln, wird der Einsatz eines Beschleunigungssensors am Pumpengehäuse vorgeschlagen, der die erfahrene Beschleunigung des Pumpengehäuses erfasst. Im Rahmen der Referenzmessungen für das akustische Referenzkennfeld wird neben diesem zusätzlich ein weiteres Vergleichsreferenzkennfeld aufgezeichnet, das die Signale des Beschleunigungssensors in Abhängigkeit der angefahrenen Betriebspunkte darstellt. Im Folgenden wird dieses zusätzliche Kennfeld als Referenzkennfeld Beschleunigung bezeichnet.
Während des Betriebs kann die kommerzielle Pumpe dann die Daten ihres Beschleunigungssensors mit dem Referenzkennfeld Beschleunigung vergleichen. Aus der Verschiebung zwischen gemessener Beschleunigung und der Beschleunigung des Referenzkennfeldes Beschleunigung lässt sich auch auf eine Verschiebung zwischen akusti- schem Referenzkennfeld und realem (nicht messbarem) akustischen Kennfeld schließen. Figur 2 zeigt exemplarisch diese Vorgehensweise. Das Bezugszeichen 10 kennzeichnet hierbei die Referenzpumpe. Mithilfe der Referenzpumpe 10 wird durch Testfahrten ein akustisches Referenzkennfeld 1 1 aufgezeichnet. Sogleich wird ein Referenzkennfeld Beschleunigung 12 ermittelt, wobei anschließend mögliche Korrelationen zwischen den beiden unterschiedlichen Referenzkennfeldern 1 1 , 12 festgestellt werden. Diese Informationen werden dann im lokalen Speicher der kommerziellen Pumpen 20 bereitgehalten, sodass die jeweilige Pumpensteuerung der kommerziellen Pumpen 20 diese für die Ausführung des Verfahrens verwenden kann. Mithilfe des integralen Beschleunigungssensors wird das reale Beschleunigungskennfeld 13 ermittelt und mit seinem Referenz- kennfeld 12 verglichen. Die daraus erzielbaren Erkenntnisse werden ebenfalls herangezogen, um Abweichungen des akustischen Referenzkennfeldes 1 1 von dem tatsächlich in der Praxis vorliegenden Kennfeld 14 der Pumpe 20 zu bestimmen. Auf Grundlage dieses Vorgehens kann für die jeweilige kommerzielle Pumpe 20 im Pumpenbetrieb die ausgegebene Geräuschemission der Pumpe hinreichend genau ermittelt werden und dementsprechend eine Anpassung der Steuerung erfolgen.
Aufgrund des geringfügigen erhöhten Energieverbrauchs ist der Schleichbetrieb, d.h. die Verfahrensausführung als Standardeinstellung deaktiviert, kann jedoch durch entsprechende Nutzereingabe im Bedarfsfall aktiviert werden.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe sowie Umwälzpumpe zur Verfahrensausführung
1 . Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe, insbesondere einer Heizungsumwälzpumpe, mit einem drehzahlvariablen Pumpenantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung den aktuellen Betriebspunkt der Pumpe modifiziert, um die Geräuschemission der Pumpe zu reduzieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung die Drehzahl modifiziert, um die Geräuschemission zur reduzieren, insbesondere die Drehzahl erhöht, vorzugsweise so weit erhöht, bis sich die gewünschte Geräuschemission einstellt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung Zugriff auf wenigstens ein akustisches Referenzkenn- feld hat, vorzugsweise auf ein innerhalb eines Speichers der Pumpensteuerung hinterlegtes akustisches Referenzkennfeld, wobei das akustische Referenzkennfeld für eine Vielzahl an Betriebspunkten der Pumpe die jeweilige Geräuschemission der Pumpe darstellt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Referenzkennfeld vorwiegend hinsichtlich der Geräuschemission ungünstige Betriebspunkte umfasst.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung die Drehzahl des aktuell vorliegenden Betriebspunktes der Pumpe so lange anhebt, bis ein akustisch günstigerer Betriebspunkt erreicht ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung Zugriff auf wenigstens ein Vergleichsrefe- renzkennfeld hat, das für eine Vielzahl an Betriebspunkten der Pumpe eine vom Betriebspunkt abhängige messbare Pumpenbetriebsgröße darstellt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Pumpenbetriebsgröße um die Beschleunigung des Fördermediums und/oder Pumpenlaufrades und/oder des Pumpengehäuses handelt, die mittels eines geeigneten Sensors der Pumpe messbar ist.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung im jeweiligen Betriebspunkt die messbare Pumpenbetriebsgröße des Vergleichsreferenzkennfeldes unmittelbar oder mittelbar erfasst und mit dem im Vergleichsreferenzkennfeld angegebenen Wert der Pumpengröße des vorliegenden Betriebspunktes vergleicht, insbesondere die Differenz berechnet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung anhand der berechneten Differenz die Verschiebung zwischen gespeichertem akustischen Referenzkennfeld und tatsächlichem akustischen Referenzkennfeld der Pumpe bestimmt und bei der Modifikation des Betriebspunktes der Pumpe berücksichtigt.
10. Umwälzpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, mit einer Pumpensteuerung, die für die Ausführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist. Umwälzpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe wenigstens einen Beschleunigungssensor umfasst, insbesondere einen am Pumpengehäuse montierten Beschleunigungssensor, wobei der Sensor der Pumpensteuerung im Pumpenbetrieb aktuelle Messwerte bezüglich der erfassten Beschleuni- gung des Fördermediums und/oder Pumpenlaufrades und/oder des Pumpengehäuses im jeweiligen Betriebspunkt mitteilt.
EP18711027.5A 2017-03-10 2018-02-28 Verfahren zum betrieb einer umwälzpumpe sowie umwälzpumpe zur verfahrensausführung Active EP3592980B1 (de)

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