EP4374078A1 - Verfahren zum betrieb einer mehrpumpenanlage mit dynamischer laufzeitanpassung der pumpen sowie mehrpumpenanlage - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer mehrpumpenanlage mit dynamischer laufzeitanpassung der pumpen sowie mehrpumpenanlage

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Publication number
EP4374078A1
EP4374078A1 EP22747044.0A EP22747044A EP4374078A1 EP 4374078 A1 EP4374078 A1 EP 4374078A1 EP 22747044 A EP22747044 A EP 22747044A EP 4374078 A1 EP4374078 A1 EP 4374078A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
pumps
operating hours
age
active
Prior art date
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Pending
Application number
EP22747044.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Eckl
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.)
KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
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 KSB SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
Publication of EP4374078A1 publication Critical patent/EP4374078A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F04D15/029—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions for pumps operating in parallel
    • 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
    • F04D15/0245—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the pump
    • F04D15/0272—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the pump the condition being wear or a position

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a multi-pump system comprising two or more pumps, in particular centrifugal pumps, which convey fluid into a common pressure line, with the pumps being operated alternately so that exactly one of the pumps is active or only some of the pumps are active at the same time to pump fluid.
  • Multi-pump systems consist of several pumps connected in parallel, which usually pump the fluid into a common pressure line.
  • One area of application is heating systems.
  • they are often used as double pumps in redundant operation, i.e. only one pump is usually active. If the active pump fails, the remaining pump is switched over to continuously ensure the fluid supply.
  • both pumps should be ready for operation.
  • the pumps alternate according to a defined cycle. For example, the active pumps can be changed every 24 hours.
  • both pumps of the multi-pump system can be operated synchronously, for example to cover peak loads or to exploit an energetically more favorable parallel operation of both pumps.
  • pressure boosting systems with several pumps connected in parallel, for example up to six pumps.
  • Pressure boosting systems are used in waterworks, for example. Due to the strongly varying demand for flow rate, the number of pumps working synchronously can be flexibly changed during operation. If a pump fails due to a defect, one of the inactive pumps is switched on.
  • the object of the present invention is therefore to show an optimized method for the operation of a multi-pump system, by means of which different degrees of wear of the pump can be adapted to one another over the service life of the system.
  • each pump is activated at least once with an active duration, while all or at least some of the remaining pumps are inactive. After the active period has expired, the pump is deactivated and another pump in the multi-pump system is put into operation for the active period. According to a preferred embodiment, it is proposed to adapt this active period dynamically, so that at least one of the pumps uses a pump-specific active period. As an alternative or in addition to adjusting the active duration, it is also possible to vary the frequency at which a pump is switched on during a cycle.
  • the weighting factor for the at least one pump is increased if its number of operating hours and/or its age is less than the number of operating hours and/or the pump age of at least one other pump in the multi-pump system.
  • the average number of operating hours and/or the average age of all pumps can also be used for comparison.
  • Increasing the weighting factor extends the active duration by a certain amount, which means that the pump that is younger in comparison or the pump with the fewest operating hours per cycle remains active for longer. In total, the running time of the pump is adjusted to the average over the period of time.
  • the average value of the operating hours of all pumps or the average age of all pumps can also be used for the comparison. All in all, this protects the pump with the longest service life or the oldest pump age.
  • a minimum difference value between the number of operating hours or the age of the respective pump with the comparison values, ie values of the at least one other pump or the average values, is sensibly required for the adjustment of the weighting factor.
  • the invention extends not only to a method for operating a multi-pump system, but also to a multi-pump system as such, in particular best starting from a number of centrifugal pumps.
  • the multi-pump system can preferably be designed as a double-pump system. Also conceivable is the design as a pressure boosting system with two or more than two pumps operated in parallel.
  • the present invention relates to a controller for a multi-pump system.
  • the controller includes at least one communication interface for controlling and communicating with at least two pumps in the system.
  • the controller is configured to carry out the method according to the present invention.
  • FIG. 1 a block diagram to illustrate the method according to the invention using a multi-pump system according to the invention designed as a double pump,
  • Figure 2a a diagram of the operating state of the double pump over time
  • Figure 2b a diagram of the operating hours of the double pump over the
  • FIG. 2d a diagram representation of the weighting factor k over time.
  • FIG. 1 shows a multi-pump system in the form of a double pump 10.
  • the individual pumps of the double pump 10 are centrifugal pumps with a common suction and pressure connection.
  • Each pump of the double pump 10 is driven by its own motor, which can be connected to its own frequency converter, for example.
  • all pumps are identical in construction.
  • the motors and frequency converters can be identical in construction, but this is not critical for the idea according to the invention.
  • both pumps work cyclically alternately, i. H. each pump is active during a cycle for an active period (e.g. 24 hours) while the other pump is off. After the end of the active period, the pump is switched off and the second pump is put into operation. At the end of the cycle, each of the pumps has run at least once for the Active Duration.
  • an initial active duration for example 24 hours, is defined for the pumps.
  • This initial active duration is multiplied by a factor k, which is calculated based on the number of hours the pump has been in operation.
  • the factor k is always 1 if the difference in the operating hours of both pumps is less than a specific threshold value h. If this threshold value is exceeded, the factor k is set to a value greater than 1 (e.g. 2) increased, but only while the pump is running with the lower number of running hours. If the pump runs with the higher number of operating hours, then k is 1 again. In this way, the pumps steadily converge in their operating hours.
  • the difference between the number of operating hours 1 of the first pump and the number of operating hours 2 of the second pump is calculated. This data is transmitted from the pumps via a communication interface to a control unit for calculating the difference.
  • the amount 4 is formed from the difference value 3 and in block 5 the threshold value is compared. If the difference 4 is less than or equal to the threshold h, the factor k is set to the value 1; if the difference is above the threshold, the factor is doubled and set to the value 2.
  • the dashed line 11 describes the state of the first pump, while the solid line 12 describes the state of the second pump.
  • the pump-specific active duration of the first pump 1 is therefore the time during which the first pump or line 11 remains in state 1 throughout.
  • the factor k changes to a higher value than 1, namely 2, as shown in Figure 2d, as soon as the difference between the operating hours is above the threshold value h and only the pump with the lower number of operating hours is active, here the first pump (lines 11 and 13 in Figures 2a, 2b).
  • the consequence of doubling the factor k is that the active duration of the first pump (pump with the fewer operating hours) is also doubled.
  • the difference in operating hours between the two pumps becomes increasingly smaller (see FIG. 2c). The difference is reduced until it falls below the threshold value h. From this point in time, the factor k remains constant at 1, which means that both pumps run with the same active duration.
  • the method described above using a double pump as an example can be transferred to pressure boosting systems with up to six pumps.
  • one possibility for adjusting the operating hours would be for the pump whose number of operating hours is a threshold value h less than the average operating time of all pumps to be assigned a longer operating time or active duration.
  • each pump an individual factor ki, which is multiplied by the initial active time as soon as this pump is running.
  • the following rules are observed: if Ti > Tmin, then ki > 1 if Ti ⁇ Tmin, then ki ⁇ 1 .
  • the number of operating hours of the pumps in a booster system approaches each other.
  • the advantage of the idea according to the invention can be briefly summarized again as follows:
  • the pumps in a multi-pump system are usually completely replaced after the entire system has had a certain service life. If there is a pump in this installation that is still relatively new (e.g. it was replaced recently after a defect), this relatively new pump is also discarded.
  • this new pump would already have run significantly more, thereby relieving the other older pumps. This in turn reduces the probability of the older pumps failing.

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Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Mehrpumpenanlage umfassend zwei oder mehr Pumpen, die in eine gemeinsame Druckleitung Fluid fördern, wobei die Pumpen abwechselnd betrieben werden, so dass genau eine der Pumpen aktiv ist oder nur ein Teil der Pumpen gleichzeitig aktiv sind, um Fluid zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Laufzeit jeder oder zumindest eines Teils der Pumpen dynamisch in Abhängigkeit eines im Betrieb der Anlage variierenden Zustandes der jeweiligen Pumpen festgelegt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betrieb einer Mehrpumpenanlage mit dynamischer Laufzeitanpassung der Pumpen sowie Mehrpumpenanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Mehrpumpenanlage umfassend zwei oder mehr Pumpen, insbesondere Kreiselpumpen, die in eine gemeinsame Druck leitung Fluid fördern, wobei die Pumpen abwechselnd betrieben werden, sodass genau eine der Pumpen aktiv ist oder nur ein Teil der Pumpen gleichzeitig aktiv sind, um Fluid zu fördern.
Mehrpumpenanlagen bestehen aus mehreren, parallel geschalteten Pumpen, die das Fluid in der Regel in eine gemeinsame Druckleitung fördern. Ein Anwendungsbereich sind Fleizungsanlagen. In Gebäuden und in der Industrie kommen sie häufig als Dop pelpumpen im Redundanzbetrieb zum Einsatz, d.h. es ist in der Regel nur eine Pumpe aktiv. Fällt die aktive Pumpe aus, wird auf die verbleibende Pumpe umgeschaltet, um die Fluidversorgung kontinuierlich sicherzustellen. Im Regelfall sollten beide Pumpen betriebsbereit sein. Um die Laufzeit beider Pumpen möglichst gleich zu halten, wech seln sich die Pumpen gemäß einem definierten Zyklus ab. Beispielsweise kann ein Wechsel der aktiven Pumpen alle 24 Stunden stattfinden. In gewissen Sonderfällen können beide Pumpen der Mehrpumpenanlage synchron betrieben werden, um bei spielsweise Spitzenlasten abzudecken oder einen energetisch günstigeren Parallelbe trieb beider Pumpen auszunutzen.
Ein weiterer Anwendungsfall von Mehrpumpenanlagen sind Druckerhöhungsanlagen mit mehreren, parallel verschalteten Pumpen, bspw. bis zu sechs Pumpen. Derartige Druckerhöhungsanlagen kommen beispielsweise in Wasserwerken zum Einsatz. Auf grund des stark variierenden Bedarfs an Fördermenge kann die Zahl synchron arbeiten der Pumpen im Betrieb flexibel geändert werden. Fällt eine Pumpe wegen eines Defek tes aus, wird eine der inaktiven Pumpen hinzugeschaltet.
Alle Arten der vorgenannten Mehrpumpenanlagen haben jedoch gemein, dass die Pum pen im regulären Betrieb abwechselnd betrieben werden, um eine gleichmäßige Abnut zung der Pumpen zu gewährleisten. Bislang erfolgt dies auf Grundlage starrer Wech selzykluszeiten, d.h. eine oder ein Teil der Pumpen wird für eine fest definierte Aktiv dauer (bspw. 24 Stunden) betrieben, während die verbleibenden Pumpen inaktiv blei ben. Nach Ablauf der Aktivdauer werden die inaktiven Pumpen gestartet und die bisher laufenden Pumpen abgeschaltet. Als Zyklus wird ein Zeitintervall verstanden, nach des sen Ablauf alle Pumpen zumindest einmal gelaufen sind.
Durch diese Vorgehensweise werden alle Pumpen, sofern deren Betriebsstunden bei Inbetriebnahme der Anlage identisch waren, gleichmäßig abgenutzt. Nicht berücksich tigt ist bei diesem Prozess jedoch der Fall, dass eine Pumpe, beispielsweise aufgrund eines Defektes, frühzeitig getauscht werden musste. In diesem Fall haben die Pumpen in der Anlage unterschiedliche Abnutzungsgrade, was durch die bisherige Vorgehens weise mit starren Wechselzykluszeiten auch nicht mehr angepasst werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein optimiertes Verfahren für den Betrieb einer Mehrpumpenanlage aufzuzeigen, mittels diesem unterschiedliche Abnutzungsgrade der Pumpe über die Betriebsdauer der Anlage aneinander anpassbar sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprü che. Die Aufgabe wird ebenso durch eine Mehrpumpenanlage gemäß dem Anspruch 10 sowie eine Steuerung gemäß dem Anspruch 11 gelöst. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das bisherige Verfahren zum Betrieb einer Mehr pumpenanlage dahingehend weiter zu entwickeln, dass für wenigstens eine Pumpe eine individuelle Laufzeit dynamisch in Abhängigkeit eines zur Laufzeit der Pumpe vari ierenden Zustandes festgelegt wird. Der Kernaspekt der Erfindung kehrt sich daher von dem starren Laufzeitintervall der Pumpen einer Mehrpumpenanlage ab und schlägt stattdessen vor, die Laufzeit wenigstens einer Pumpe während des Anlagenbetriebs dy namisch zu ändern. Und zwar soll die dynamische Anpassung in Abhängigkeit eines spezifischen Betriebsparameters der Pumpe bzw. eines Zustandswertes der Pumpe er folgen. Bei dem Betriebsparameter bzw. Zustandswert der Pumpe handelt es sich um einen Wert, der sich während des Anlagenbetriebs dynamisch ändert.
Bevorzugt handelt es sich bei dem variierenden Pumpenzustand um die Anzahl der be reits erfolgten Betriebsstunden der Pumpe und/oder das Alter der Pumpe. Wird für die Laufzeitanpassung die Anzahl erfolgter Betriebsstunden zu Grunde gelegt, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren die Laufzeit der Pumpen einer Mehrpumpenanlage so variiert werden, dass die Pumpen im Ergebnis eine identische oder zumindest ähnli che Anzahl von Betriebsstunden aufweisen. Darauf aufbauend kann ein identischer o- der ähnlicher Abnutzungsgrad vermutet werden. Zumindest begrenzt ist dies auch mög lich, wenn das Pumpenalter herangezogen wird.
Durch die Anpassung der Betriebszeiten bzw. Abnutzungsgrade kann die Ausfallwahr scheinlichkeit der Anlage verringert |[EM1]werden, denn es wird der Fall vermieden, dass eine Pumpe aufgrund übermäßiger Abnutzung frühzeitig kaputtgeht. Ist beispiels weise die Betriebsstundenanzahl einer Pumpe bzw. deren Alter höher als die Betriebs stundenanzahl bzw. das Alter der übrigen Pumpen der Mehrpumpenanlage, so bietet es sich an, die Laufzeit dieser Pumpe gegenüber den verbleibenden Pumpen zu reduzie ren, so dass der Abnutzungsgrad dieser Pumpe an den Abnutzungsgrad der verblei benden Pumpen anpassbar ist. Genauso gut kann zusätzlich oder stattdessen die Lauf zeit der verbleibenden Pumpen erhöht werden. Insbesondere wird vorgeschlagen, die Pumpen der Mehrpumpenanlage während eines definierten Zyklus abwechselnd mit einer definierbaren Aktivdauer pro Pumpe zu betrei ben. Beispielsweise wird während eines Zyklus jede Pumpe mindestens einmal mit ei ner Aktivdauer aktiv geschaltet, während alle oder zumindest ein Teil der verbleibenden Pumpen inaktiv ist. Nach Ablauf der Aktivdauer wird die Pumpe deaktiviert und eine an dere Pumpe der Mehrpumpenanlage für die Aktivdauer in Betrieb genommen. Gemäß bevorzugter Ausführung wird vorgeschlagen, diese Aktivdauer dynamisch anzupassen, sodass zumindest für eine der Pumpen eine pumpenindividuelle Aktivdauer verwendet wird. Alternativ oder ergänzend zur Anpassung der Aktivdauer besteht ebenso die Mög lichkeit, die Häufigkeit der Aktivschaltung einer Pumpe während eines Zyklus zu variie ren. So ist beispielsweise auch vorstellbar, dass die Aktivdauer für sämtliche Pumpen identisch gehalten wird, jedoch die Häufigkeit der Aktivschaltung variiert wird, beispiels weise derart, dass zumindest eine Pumpe während eines Zyklus nicht aktiv geschaltet wird oder wenigstens eine andere Pumpe häufiger während eines Zyklus aktiv geschal tet wird als der verbleibende Rest der Pumpen der Mehrpumpenanlage.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Aktivdauer bzw. die Häufigkeit der Aktivschaltun gen nur einer Pumpe in Abhängigkeit des Pumpenzustandes variiert wird. Vorstellbar ist es ebenso, dass eine dynamische Anpassung der Aktivdauer bzw. Häufigkeit der Aktiv schaltung für mehrere Pumpen, vorzugsweise für alle Pumpen der Mehrpumpenanlage, vorgenommen wird.
Die Anpassung der Aktivdauer und/oder der Häufigkeit der Aktivschaltungen kann vor jedem Zyklus ausgeführt werden. Denkbar ist auch eine Wiederholung der Anpassung nach vorgebbaren Zeitintervallen oder beispielsweise nach einer definierten Anzahl ab geschlossener Zyklen.
Gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass vorab für alle Pumpen eine initiale Aktivdauer festgesetzt wird. Die initial festgesetzte Aktivdauer ist vorzugsweise zunächst für alle Pumpen identisch gewählt. Auf Grundlage dieser vorab festgesetzten, identischen Aktivdauer wird dann die dynamische, pumpenindivi duelle Anpassung vorgenommen, um eine pumpenindividuelle tatsächliche Aktivdauer zu erhalten. Die Anpassung der initialen Aktivdauer erfolgt in Abhängigkeit des variie renden Pumpenzustands der jeweiligen Pumpe. Dabei kann vorgesehen sein, dass auf Grundlage des variierenden Pumpenzustandes der wenigstens einen Pumpe ein Ge wichtungsfaktor bestimmt wird. Durch Multiplikation des Gewichtungsfaktors mit der ini tialen Aktivdauer kann dann die tatsächliche Aktivdauer der wenigstens einen Pumpe berechnet werden.
Denkbar ist es beispielsweise, dass der Gewichtungsfaktor für die wenigstens eine Pumpe erhöht wird, sofern deren Betriebsstundenanzahl und/oder deren Alter kleiner ist als die Betriebsstundenanzahl und/oder das Pumpenalter wenigstens einerweiteren Pumpe der Mehrpumpenanlage. Anstatt des Vergleichs mit einer weiteren Pumpe kann auch die durchschnittliche Betriebsstundenanzahl und/oder das Durchschnittsalter aller Pumpen zum Vergleich herangezogen werden. Durch die Erhöhung des Gewichtungs faktors wird die Aktivdauer um einen bestimmten Betrag verlängert, wodurch die im Ver gleich jüngere Pumpe bzw. die Pumpe mit den wenigstens Betriebsstunden pro Zyklus länger aktiv bleibt. In Summe ergibt sich dann über die Zeitdauer eine Anpassung der Laufzeit der Pumpe mit dem Durchschnitt.
Alternativ oder ergänzend dazu kann ebenso vorgesehen sein, den Gewichtungsfaktor für wenigstens eine Pumpe zu reduzieren, wenn deren Betriebsstundenanzahl und/oder deren Pumpenalter größer ist als die Betriebsstundenanzahl und/oder das Pumpenalter wenigstens einerweiteren Pumpe. Alternativ kann auch hier der Durchschnittswert der Betriebsstunden aller Pumpen oder das Durchschnittsalter aller Pumpen für den Ver gleich verwendet werden. In Summe wird dadurch die Pumpe mit der größten Betriebs dauer bzw. dem höchsten Pumpenalter geschont.
Sinnvollerweise wird für die Anpassung des Gewichtungsfaktors ein Mindestdifferenz wert zwischen der Betriebsstundenanzahl bzw. dem Alter der jeweiligen Pumpe mit den Vergleichswerten, d.h. Werten der wenigstens einen weiteren Pumpe bzw. den Durch schnittswerten verlangt. Dies hat den Vorteil, dass eine Anpassung der Aktivdauer bzw. der Häufigkeit nicht für sämtliche Pumpen vorgenommen wird, sondern nur für diejeni gen Pumpen, deren Betriebsstundenanzahl bzw. Pumpenalter größere Abweichungen von den übrigen Pumpen zeigen.
Die Erfindung erstreckt sich nicht nur auf ein Verfahren zum Betrieb einer Mehrpumpen anlage, sondern ebenfalls auf eine Mehrpumpenanlage als solche, insbesondere beste hend aus mehreren Kreiselpumpen. Die Mehrpumpenanlage kann vorzugsweise als Doppelpumpenanlage ausgeführt sein. Denkbar ist auch die Ausführung als Druckerhö hungsanlage mit zwei oder mehr als zwei parallel betriebenen Pumpen.
Die Mehrpumpenanlage umfasst erfindungsgemäß eine Steuerung, die konfiguriert ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Dementsprechend ergeben sich für die Mehrpumpenanlage dieselben Vorteile und Eigenschaften, wie sie bereits vorstehend anhand des Verfahrens aufgezeigt wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet.
Neben der Mehrpumpenanlage betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuerung für eine Mehrpumpenanlage. Die Steuerung umfasst wenigstens eine Kommunikations schnittstelle zur Ansteuerung und Kommunikation mit wenigstes zwei Pumpen der An lage. Erfindungsgemäß ist die Steuerung konfiguriert, das Verfahren gemäß der vorlie genden Erfindung auszuführen.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und entsprechender Zeichnungen aufgezeigt werden. Es zeigen:
Figur 1 : ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfah rens anhand einer erfindungsgemäßen Mehrpumpenanlage ausgeführt als Doppelpumpe,
Figur 2a: eine Diagrammdarstellung des Betriebszustandes der Doppelpumpe über die Zeit, Figur 2b: eine Diagrammdarstellung der Betriebsstunden der Doppelpumpe über die
Zeit,
Figur 2c: eine Diagrammdarstellung des Differenzwertes der Betriebsstunden der beiden Pumpen der Doppelpumpe über der Zeit und
Figur 2d: eine Diagrammdarstellung des Gewichtungsfaktors k über der Zeit.
Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Mehrpumpenanlage wird nachfolgend exemplarisch anhand einer Doppelpumpe erläutert. Das in Figur 1 mittels eines Blockdi agramms visualisierte Verfahren zeigt eine Mehrpumpenanlage in Form einer Doppel pumpe 10. Die Einzelpumpen der Doppelpumpe 10 sind Kreiselpumpen mit einem ge meinsamen Saug- und Druckanschluss. Jede Pumpe der Doppelpumpe 10 wird von ei nem eigenen Motor angetrieben, der bspw. mit einem eigenen Frequenzumrichter in Verbindung stehen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle Pumpen bau gleich. Ebenso können die Motoren und Frequenzumrichter baugleich sein, dies ist je doch für die erfindungsgemäße Idee nicht entscheidend.
Zumindest im regulären Betrieb der Doppelpumpe arbeiten beide Pumpen zyklisch ab wechselnd, d. h. jede Pumpe ist während eines Zyklus für eine Aktivdauer (bspw. 24 Stunden) aktiv, während die andere Pumpe abgeschaltet ist. Nach Ablauf der Aktiv dauer wird die Pumpe abgeschaltet und die zweite Pumpe in Betrieb genommen. Nach Ablauf des Zyklus ist jede der Pumpen mindestens einmal für die Aktivdauer in Betrieb gewesen.
Für das gezeigte Ausführungsbeispiel ist nun vorgesehen, dass eine initiale Aktivdauer, bspw. 24 Stunden, für die Pumpen definiert wird. Diese initiale Aktivdauer wird mit ei nem Faktor k multipliziert, der abhängig von den gelaufenen Betriebsstunden der jewei ligen Pumpen berechnet wird. Der Faktor k beträgt immer 1, sofern die Differenz der Betriebsstunden beider Pumpen geringer als ein bestimmter Schwellwert h ist. Wird die ser Schwellwert überschritten, so wird der Faktor k auf einen Wert größer 1 (bspw. 2) angehoben, aber nur während die Pumpe mit der geringeren Anzahl an Betriebsstun den läuft. Läuft die Pumpe mit der höheren Anzahl an Betriebsstunden, so ist k wieder 1. Auf diese Weise nähern sich die Pumpen in ihren Betriebsstunden stetig einander an.
Der vorstehend beschriebene Ablauf ist nochmals im Blockdiagramm der Figur 1 ver deutlicht. Zunächst wird die Differenz aus der Betriebsstundenanzahl 1 der ersten Pumpe und der Betriebsstundenanzahl 2 der zweiten Pumpe berechnet. Diese Daten werden von den Pumpen über eine Kommunikationsschnittstelle an eine Steuereinheit zur Differenzbildung übertragen. Im nächsten Schritt wird der Betrag 4 vom Differenz wert 3 gebildet und in Block 5 erfolgt der Schwellwertabgleich. Ist der Differenzbetrag 4 kleiner oder gleich dem Schwellwert h, so wird der Faktor k auf den Wert 1 gesetzt, liegt der Differenzbetrag stattdessen über dem Schwellwert, so wird der Faktor verdoppelt und auf den Wert 2 gesetzt.
Die Auswirkungen des Verfahrens sollen anhand der Zeitdiagramme der Figuren 2a bis 2d aufgezeigt werden. Figur 2a zeigt den Betriebszustand der beiden Pumpen der Dop pelpumpe, wobei derZustand=1 eine fördernde Pumpe beschreibt, während derZu- stand=0 die Inaktivität der Pumpe charakterisiert. Die gestrichelte Linie 11 beschreibt den Zustand der ersten Pumpe, während die durchgezogene Linie 12 den Zustand der zweiten Pumpe beschreibt. Die pumpenindividuelle Aktivdauer der ersten Pumpe 1 ist demzufolge die Zeit, während dieser die erste Pumpe bzw. die Linie 11 durchgehend im Zustand 1 verbleibt. Die Aktivdauer der zweiten Pumpe ist durch die Linie 12 im Zu- stand=1 definiert.
Ersichtlich ist in der Diagrammdarstellung der Figur 2a, dass beide Pumpen stets ab wechselnd betrieben werden, d. h. immer nur eine der Pumpen aktiv ist, während die verbleibende Pumpe inaktiv geschaltet ist. In der Figur 2b sind die Betriebsstunden für jede Pumpe gegenüber der Zeit aufgezeichnet, wobei auch hier gilt, dass die gestri chelte Linie 13 die erste Pumpe charakterisiert, während die durchgezogene Linie 14 die Betriebsstunden der zweiten Pumpe wiedergibt. Die Entwicklung des Differenzbetrags aus den beiden Betriebsstundenwerten ist in der Figur 2c durch die unterbrochene Linie 15 über der Zeit aufgetragen. Ergänzend enthält die Diagrammdarstellung noch den Schwellwert h, der über die Zeit konstant bleibt.
Nach dem hier beschriebenen Verfahren wechselt der Faktor k gemäß der Darstellung in Figur 2d auf einen höheren Wert als 1 , nämlich 2, sobald der Differenzbetrag der Be triebsstunden über dem Schwellwert h liegt und nur die Pumpe mit der geringeren Be triebsstundenanzahl aktiv ist, hier die erste Pumpe (Linien 11 und 13 in Figuren 2a, 2b). Die Verdoppelung des Faktors k hat zur Konsequenz, das sich auch die Aktivdauer der ersten Pumpe (Pumpe mit den geringeren Betriebsstunden) verdoppelt. Dadurch wird der Differenzbetrag der Betriebsstunden zwischen den beiden Pumpen zunehmend kleiner (siehe Figur 2c). Der Differenzbetrag wird soweit reduziert, bis dieser unter den Schwellwert h fällt. Ab diesem Zeitpunkt bleibt der Faktor k konstant auf 1 , wodurch beide Pumpen mit identischer Aktivdauer laufen.
Das vorstehend exemplarisch anhand einer Doppelpumpe beschriebene Verfahren ist auf Druckerhöhungsanlagen mit bis zu sechs Pumpen übertragbar. Eine Möglichkeit zum Angleichen der Betriebsstunden wäre in diesem Fall, dass immer die Pumpe, de ren Betriebsstundenanzahl um einen Schwellwert h geringer ist als die durchschnittliche Betriebsdauer aller Pumpen, eine längere Laufzeit bzw. Aktivdauer erhält.
Alternativ könnte man auch die Aktivdauer für alle Pumpen individuell gestalten, bspw. in Abhängigkeit davon, wie ihre Betriebsstundenanzahl (Ti) im Verhältnis zur mittleren Betriebsstundenanzahl (Tmin) aller Pumpen steht. (Der Index i steht für eine der Pumpen 1 - 6 der Druckerhöhungsanlage mit insgesamt sechs Pumpen)
Dadurch erhält jede Pumpe einen individuellen Faktor ki, der mit der initialen Aktivdauer multipliziert wird, sobald diese Pumpe läuft. Dabei werden folgende Regeln eingehalten: wenn Ti > Tmin, dann ki > 1 wenn Ti < Tmin, dann ki < 1 . Auf diese Weise nähern sich die Betriebsstundenanzahlen der Pumpen in einer Druck erhöhungsanlage einander an. Alternativ dazu könnte man auch die Aktivdauer unver ändert lassen und stattdessen die Häufigkeiten, in der eine Pumpe während eines Zyk lus läuft, verändern. Bisher werden beispielsweise in Anlagen mit sechs Pumpen alle Pumpen nacheinander geschaltet, und erst wenn alle Pumpen einmal aktiv waren, wird der Zyklus von vorne fortgesetzt. Weist beispielswiese einer der Pumpen deutlich mehr Betriebsstunden auf, so könnte diese Pumpe lediglich jeden zweiten Zyklus aktiv ge schaltet werden, sodass sich auch in diesem Fall die Betriebsstunden aller Pumpen über die Dauer anpasst.
Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens für Druckerhöhungsanlagen ist da rauf zu achten, dass alle Pumpen ihre Mindestlaufzeit einhalten. So ist es bspw. in Trinkwasseranwendungen (Wasserwerke) erforderlich, dass alle Pumpen innerhalb ei nes Zeitfensters laufen, damit sich keine Keime im Wasser bilden können. Um dies si cherzustellen, könnte man auch als Alternative zur Erhöhung der Laufzeiten einer Pumpe mit wenig Betriebsstunden stattdessen die Laufzeiten der Pumpen mit vielen Betriebsstunden reduzieren.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Idee lässt sich folgt nochmals kurz zusammenfas sen: Die Pumpen in einer Mehrpumpenanlage werden in der Regel nach einer gewis sen Lebensdauer der gesamten Anlage komplett ausgetauscht. Wenn sich in dieser An lage eine Pumpe befindet, die noch relativ neu ist (beispielsweise wurde sie erst kürz lich nach einem Defekt ersetzt), so wird diese relativ neue Pumpe ebenfalls entsorgt.
Mit dem hier vorgestellten Verfahren würde diese neue Pumpe bereits deutlich mehr gelaufen sein und dadurch die anderen älteren Pumpen entlastet haben. Dies wieder- rum reduziert die Ausfallwahrscheinlichkeit der älteren Pumpen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb einer Mehrpumpenanlage (10) umfassend zwei oder mehr Pumpen, die in eine gemeinsame Druckleitung Fluid fördern, wobei die Pumpen abwechselnd betrieben werden, so dass genau eine der Pumpen aktiv ist oder nur ein Teil der Pumpen gleichzeitig aktiv sind, um Fluid zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass die individuelle Laufzeit jeder oder zumindest eines Teils der Pumpen dyna misch in Abhängigkeit eines im Betrieb der Anlage (10) variierenden Zustandes der jeweiligen Pumpen festgelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem variie renden Pumpenzustand um die Betriebsstundenanzahl und/oder das Alter der je weiligen Pumpe handelt.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen während eines Zyklus abwechselnd mit einer definierbaren Ak tivdauer pro Pumpe betrieben werden, wobei die Laufzeit durch die dynamische Anpassung der pumpenindividuellen Aktivdauer der Pumpe während eines Zyklus und/oder die Häufigkeit der Aktivschaltung einer Pumpe angepasst wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorab für alle Pumpen initial eine identische Aktivdauer festgesetzt wird, wo- bei die tatsächliche Aktivdauer für wenigstens eine Pumpe dynamisch auf Grund lage der initialen Aktivdauer und in Abhängigkeit des variierenden Pumpenzustan des der Pumpe pumpenindividuell berechnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage des va riierenden Pumpenzustandes der wenigstens einen Pumpe ein Gewichtungsfaktor k bestimmt wird und vorzugsweise durch Multiplikation der initialen Aktivdauer mit dem bestimmten Gewichtungsfaktor k die pumpenindividuelle tatsächliche Aktiv dauer der wenigstens einen Pumpe bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtungsfaktor kfür die wenigstens eine Pumpe erhöht wird, wenn deren Betriebsstundenanzahl und/oder Alter kleiner ist als die Betriebsstundenanzahl und/oder das Pumpenalter wenigstens einerweiteren Pumpe der Mehrpumpenanlage (10) und/oder als die durchschnittliche Betriebsstundenanzahl und/oder das Durchschnittsalter aller Pumpen.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewich tungsfaktor kfür die wenigstens eine Pumpe reduziert wird, wenn deren Betriebs stundenanzahl und/oder Alter größer ist als die Betriebsstundenanzahl und/oder das Pumpenalter wenigstens einerweiteren Pumpe der Mehrpumpenanlage (10) und/oder als die durchschnittliche Betriebsstundenanzahl und/oder das Durch schnittsalter aller Pumpen.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewich tungsfaktor k der wenigstens einen Pumpe nur für den Fall erhöht und/oder redu ziert wird, dass die Differenz bzw. der Differenzbetrag zwischen der Betriebsstun denanzahl und/oder dem Pumpenalter der wenigstens einen Pumpe mit der Be triebsstundenanzahl und/oder dem Pumpenalter wenigstens einerweiteren Pumpe und/oder mit der durchschnittlichen Betriebsstundenanzahl und/oder dem Durchschnittsalter aller Pumpen einen, vorzugsweise definierbaren Schwellwert h überschreitet.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeich net, dass die dynamische Anpassung der Aktivdauer für alle Pumpen der Mehr- pumpenanlage (10) ausgeführt wird oder nur für diejenigen Pumpen ausgeführt wird, deren Betriebsstundenanzahl und/oder Pumpenalter mehr als der definier bare Schwellwert h von der durchschnittlichen Betriebsstundenanzahl aller Pum pen und/oder dem Durchschnittspumpenalter abweicht.
10. Mehrpumpenanlage (10), insbesondere Doppelpumpenanlage, mit einer Steue rung konfiguriert zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.
11. Steuerung für eine Mehrpumpenanlage (10) mit einer Kommunikationsschnittstelle zur Ansteuerung und Kommunikation mit wenigstens zwei Pumpen, dadurch ge kennzeichnet, dass die Steuerung konfiguriert ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
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