EP3592980B1 - Verfahren zum betrieb einer umwälzpumpe sowie umwälzpumpe zur verfahrensausführung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer umwälzpumpe sowie umwälzpumpe zur verfahrensausführung Download PDF

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EP3592980B1
EP3592980B1 EP18711027.5A EP18711027A EP3592980B1 EP 3592980 B1 EP3592980 B1 EP 3592980B1 EP 18711027 A EP18711027 A EP 18711027A EP 3592980 B1 EP3592980 B1 EP 3592980B1
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EP
European Patent Office
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pump
operating
operating point
characteristic map
reference characteristic
Prior art date
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EP18711027.5A
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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 circulating pump, which is characterized by a variable-speed pump drive.
  • the operating noise of the pump can be transmitted through the pipe system into the living space, which residents generally find annoying. For this reason, the lowest possible noise emission from 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 specific flow rate with a specific delivery head.
  • the pump operating point can be varied by adjusting the engine speed.
  • the resulting noise emissions do not necessarily increase with increasing speed, since natural vibrations of the pump in connection with vibrations in the line system contribute to noise development. For this reason it can happen that the pump works comparatively quietly at certain operating points, while other operating points, possibly also at low speed, can lead to disturbing noise emissions.
  • the DE 35 20 734 A1 describes a generic method for operating a centrifugal pump.
  • the U.S. 2006/0237044 A1 shows a pump of a dishwasher.
  • the DE 35 03 741 A1 discloses a method for controlling the power of pumps with variable flow rates in heating systems.
  • a solution is therefore being sought that will reduce the noise generated by the pump, at least where necessary, so that disturbing noises in the living area are suppressed as far as possible.
  • a method for operating a circulating pump in which the pump controller modifies the currently set operating point of the pump controller in order to reduce the noise emission of the pump.
  • the circulation pump is typically a centrifugal pump.
  • the pump control initially determines the necessary manipulated variable for the engine speed depending on the required target delivery head.
  • the pump controller then checks the initially defined operating point for the resulting noise emissions from the pump and, if necessary, adjusts the operating point in order to reduce the noise emissions from the pump. As a result, there is a slight shift in the pump operating point.
  • the pump controller increases the speed for the specific operating point of the pump in order to reduce noise emissions. This is preferably increased until the desired noise emission occurs or until a sufficient level is reached Reduction of the operating volume results. Increasing the speed is expedient, as this ensures a sufficient target delivery head. The higher energy consumption caused by the increase in speed is accepted with regard to reduced noise emissions.
  • the pump controller has access to at least one acoustic reference characteristic map, which includes an assignment of the noise emissions of the pump to a large number of different operating points.
  • the pump controller can therefore derive the theoretical noise emissions for the respective operating point from the map. This procedure makes sense because the actual noise emissions cannot be measured in practice, or only with enormous effort, or the integration of a suitable sensor system is not economically feasible.
  • a solution with direct measurement of the noise emission by an integrated sensor system should not be ruled out by the invention.
  • the acoustic reference field should preferably be stored in a local memory of the pump controller. Access to an external memory using a suitable communication interface is also conceivable.
  • the pump control can estimate the resulting noise emission of the pump and - if this is classified as too high, e.g. is above a definable limit value - improve the noise emission by increasing the speed.
  • the speed of the pump is increased until an operating point of the acoustic reference map with lower or sufficiently low noise emission is reached.
  • the acoustic reference map contains exclusively or predominantly operating points with unfavorable noise emissions.
  • the pump control only modifies the speed if the originally set operating point corresponds to an operating point contained in the reference map.
  • the required acoustic reference map is determined, for example, by the manufacturer of the pump using a reference pump and is stored in a local memory of the pump controller before the pump is delivered. Since in practice there can often be manufacturing tolerances and thus deviations in the operating behavior between individual pumps of the same series, the acoustic reference map used reflects the actual acoustic behavior of the respective pump only insufficiently. The installation conditions at the pump's place of use can also influence the accuracy of the reference map.
  • the pump control has access to a so-called comparison reference characteristic map, which for a large number of operating points of the pump is one of the operating point dependent and measurable pump operating variable.
  • This pump operating variable can be measured precisely during ongoing pump operation. Deviations of the measured pump operating variable from the pump operating variable contained in the comparison reference map at the respective operating point serve as an indicator for a possible deviation or shift of the acoustic reference map from the real acoustic behavior of the pump.
  • Measuring the acceleration of the pumped medium and/or the driven pump impeller and/or the pump housing has proven to be a suitable operating variable.
  • the acceleration can be measured using a suitable sensor on the pump either directly or indirectly using other measured variables. If the acceleration of the pump housing is measured, it should be recorded as close to the pump impeller as possible.
  • the level of the difference between the measured acceleration and the reference acceleration is an indication of a shift in the acoustic reference characteristic curve from the real acoustic characteristic curve of the pump during ongoing pump operation.
  • the degree of displacement is taken into account by the pump control when modifying the operating point, i.e. increasing the pump speed.
  • the implementation of the method achieves an optimization of the noise emission, but at the expense of a higher energy consumption due to the increase in speed.
  • the execution of the method can be manually activated or deactivated by the consumer using an input element. It is also conceivable to link the execution of the method to specific external circumstances, for example to the time of day or to some other automatic system control of a heating system.
  • the present object is also achieved by a circulating pump, in particular a heating circulating pump, with a corresponding pump control for carrying out the method according to the present invention. Accordingly, the same advantages and properties result for the circulating pump as have already been explained above with regard to the method according to the invention. For this reason, a repeated description is dispensed with.
  • the circulation pump is typically a centrifugal pump.
  • the circulating pump according to the invention preferably includes a suitable sensor for detecting the pump operating variable of the comparison reference characteristic map, in particular an acceleration sensor which is fitted at a suitable position on the pump housing and detects the acceleration experienced by the pumped medium and/or the impeller during pump operation. If the acceleration of the pump housing is measured, it should be recorded as close as possible to the pump impeller, ie the sensor should be attached to the pump housing in close proximity to the impeller.
  • the present invention proposes the implementation of creep operation for a heating circulating pump.
  • the end user can activate this function as required via an accessible rotary wheel on the pump.
  • the acoustic emission is recorded at different operating points on a suitable test bench during the development phase of the circulating pump. It makes sense to use a reference pump to generate the reference maps. Many operating points are approached on the test bench and the operating volume of the reference pump is recorded at the respective operating points.
  • the association between operating points and volume values is stored as a matrix and referred to below as the acoustic reference map.
  • FIG 1 shows an example of the generated acoustic reference map.
  • Each operating point of the pump is defined by the flow rate Q and the associated delivery head H of the pump.
  • the operating points measured as examples are identified in the diagram by the circular points drawn in.
  • the noise emission of the pump recorded at these operating points is indicated by different gray coloring of the points according to the gray scale shown on the right in the illustration.
  • the method presented assumes that the pump knows exactly its acoustic behavior at each operating point.
  • the real acoustic map of a conventional pump can shift slightly compared to the reference pump. This is due to manufacturing and assembly tolerances. So that the pump is able to independently determine the influence of these tolerances on its acoustic characteristics, the use of an acceleration sensor on the pump housing is proposed, which records the acceleration experienced by the pump housing.
  • a further comparison reference map is recorded in addition to this, which shows the signals from the acceleration sensor as a function of the operating points approached.
  • this additional map is referred to as the acceleration reference map.
  • the commercial pump can then compare the data from its acceleration sensor with the acceleration reference map.
  • a shift between the acoustic reference map and the real (non-measurable) acoustic map can also be inferred from the shift between the measured acceleration and the acceleration of the reference map acceleration.
  • FIG 2 shows this procedure as an example.
  • Reference number 10 designates the reference pump. With the aid of the reference pump 10, an acoustic reference map 11 is recorded by test drives. A reference map for acceleration 12 is immediately determined, with possible correlations between the two different reference maps 11, 12 then being determined. This information is then kept ready in the local memory of the commercial pumps 20, so that the respective pump controller of the commercial pumps 20 can use it to carry out the method.
  • the real acceleration characteristics map 13 is determined with the aid of the integral acceleration sensor and is compared with its reference characteristics map 12 . The knowledge that can be obtained from this is also used to determine deviations in the acoustic reference characteristic map 11 from the characteristic map 14 of the pump 20 actually present in practice. On the basis of this procedure, the emitted noise emission of the pump can be determined with sufficient accuracy for the respective commercial pump 20 in pump operation and the control can be adjusted accordingly.
  • creep mode i.e. the execution of the process, is deactivated as the standard setting, but can be activated by appropriate user input if necessary.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe, insbesondere einer Heizungsumwälzpumpe, die sich durch einen drehzahlvariablen Pumpenantrieb 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 Geräuschentwicklung 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.
  • Die DE 35 20 734 A1 beschreibt ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betrieb einer Kreiselpumpe. Die US 2006/0237044 A1 zeigt eine Pumpe einer Spülmaschine. Die DE 35 03 741 A1 offenbart ein Verfahren zur Leistungsregelung von Pumpen bei variablen Volumenströmen in Heizungssystemen.
  • 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 Unteransprüche.
  • 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.
  • Erfindungsgemäß erhöht die Pumpensteuerung die Drehzahl für den bestimmten Betriebspunkt der Pumpe, um die Geräuschemission zu reduzieren. 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 vorgesehen, dass 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 Pumpensteuerung 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 Drehzahlanhebung eine Verbesserung der Geräuschemission bewirken. Erfindungsgemäß 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 Montagebedingungen 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 enthaltenen 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 geförderten 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 Betriebspunktes, 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 Erfassung 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:
    • Figur 1:
    ein exemplarisches akustisches Referenzkennfeld der erfindungsgemäßen 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 innerhalb 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 Betriebspunkten 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 Drehzahl, 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 BP1a, der ausweislich der dargestellten Graustufe des Betriebspunktes ein akustisch ungünstiger Betriebspunkt ist, wird die Drehzahl der Pumpe solange erhöht, bis der Betriebspunkt BP1b erreicht ist, der sich gegenüber dem Betriebspunkt BP1a 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 Richtung 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 akustischem 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 11 aufgezeichnet. Sogleich wird ein Referenzkennfeld Beschleunigung 12 ermittelt, wobei anschließend mögliche Korrelationen zwischen den beiden unterschiedlichen Referenzkennfeldern 11, 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 Referenzkennfeld 12 verglichen. Die daraus erzielbaren Erkenntnisse werden ebenfalls herangezogen, um Abweichungen des akustischen Referenzkennfeldes 11 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 (9)

  1. 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, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung Zugriff auf wenigstens ein akustisches Referenzkennfeld 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, wobei die Pumpensteuerung die Drehzahl des aktuell vorliegenden Betriebspunktes der Pumpe so lange anhebt, bis ein akustisch günstigerer Betriebspunkt erreicht ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung die Drehzahl so weit erhöht, bis sich die gewünschte Geräuschemission einstellt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Referenzkennfeld vorwiegend hinsichtlich der Geräuschemission ungünstige Betriebspunkte umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpensteuerung Zugriff auf wenigstens ein Vergleichsreferenzkennfeld hat, das für eine Vielzahl an Betriebspunkten der Pumpe eine vom Betriebspunkt abhängige messbare Pumpenbetriebsgröße darstellt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, 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.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, 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.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, 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.
  8. Umwälzpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, mit einer Pumpensteuerung, die für die Ausführung des Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
  9. Umwälzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe wenigstens einen Beschleunigungssensor umfasst, insbesondere einen am Pumpengehäuse montierten Beschleunigungssensor, wobei der Sensor derart ausgeführt ist, dass er der Pumpensteuerung im Pumpenbetrieb aktuelle Messwerte bezüglich der erfassten Beschleunigung 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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