EP4609074A1 - Verfahren zum informationsaustausch zwischen einem externen empfänger und einer pumpe - Google Patents

Verfahren zum informationsaustausch zwischen einem externen empfänger und einer pumpe

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Publication number
EP4609074A1
EP4609074A1 EP23789643.6A EP23789643A EP4609074A1 EP 4609074 A1 EP4609074 A1 EP 4609074A1 EP 23789643 A EP23789643 A EP 23789643A EP 4609074 A1 EP4609074 A1 EP 4609074A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
frequency converter
frequency
information
acoustic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23789643.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Gontermann
Patrick Hauck
Christoph KÖHLER
Benedikt Müller
Jochen Schaab
Patrick Schmitt
Sebastian MEISINGER
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 EP4609074A1 publication Critical patent/EP4609074A1/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
    • F04D15/0088—Testing machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/333—Noise or sound levels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/335—Output power or torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/70—Type of control algorithm
    • F05D2270/71—Type of control algorithm synthesized, i.e. parameter computed by a mathematical model

Definitions

  • the invention relates to a method for exchanging information between an external receiver and a pump comprising an electric motor as a pump drive and a frequency converter for speed-controlled control of the motor, wherein the pump generates an acoustic information signal that can be detected by the external receiver.
  • Modern pumps such as heating circulation pumps, are now operated with speed control for efficiency reasons.
  • the pump drive in the form of an electric motor is powered by a frequency converter.
  • the output voltage generated by the frequency converter which is fed to the motor as motor voltage, can be changed to adjust the speed.
  • the external receiver can be a central control or management unit or simply a standard smartphone or tablet running an application for communication with the pump.
  • the interface is intended to transmit pump operating data for external monitoring, management or control.
  • a separate communication module must be integrated. ons hardware in the pump.
  • One known example is the integration of a Bluetooth communication module, but this is associated with increased production costs for the pump.
  • the object of the present invention is to provide a simple and cost-effective communication option for a pump.
  • the pump it is specifically proposed to vary at least one operating parameter of the frequency converter during ongoing pump operation in such a way that the pump generates a dedicated acoustic signal during ongoing pump operation that can be clearly detected by an external receiver.
  • the regular operating noise of the pump is specifically changed by specifically modifying the motor control, which does not significantly affect the speed control, so that this can be detected by an external receiver.
  • the output voltage generated by the frequency converter i.e. the motor supply voltage
  • the motor voltage is generated at the output of the frequency converter with a variable base frequency and amplitude.
  • this voltage can be impressed with a voltage curve with a higher frequency than the base frequency, i.e. a so-called high-voltage injection can be carried out by appropriately controlling the frequency converter.
  • a definable acoustic signal can be generated during ongoing pump operation, which can be detected by the receiver.
  • the pump can, if required, issue an acoustic indication that can be detected by any device equipped with an acoustic receiver.
  • an advantageous embodiment of the invention proposes modifying the switching frequency with which the integral switching elements of the inverter module of the frequency converter are switched.
  • the adjustment of the switching frequency generally has no influence on the output voltage generated, but leads to a different acoustic operating noise of the pump, which in turn can be detected as an information signal by a receiver.
  • the switching elements are originally switched with a reference switching frequency that is usually constant. If information is to be transmitted from the pump to a receiver, the switching frequency is preferably increased or reduced by a defined amount. This deviation of the current switching frequency from an original reference switching frequency can be recorded acoustically and thus recognized by a receiver. For example, with an original reference switching frequency of 16 kHz, information such as an alarm could be signaled from the pump to a receiver by reducing the switching frequency to 15 kHz.
  • the defined change in the switching frequency can also be used to transmit a binary data sequence from the pump to a receiver.
  • the change in the switching frequency must be timed, i.e. the change in the switching frequency must occur at defined times. If the receiver is synchronized with the temporal rate of change, a binary data sequence can be transmitted from the pump to the receiver.
  • the use of the method according to the invention for transmitting information can be used for different applications in which information is to be transmitted from the pump to at least one receiver. It is conceivable, for example, that the pump transmits its current status using the method. Pump operation without modified operating parameters of the frequency converter signals, for example, that the pump is functioning properly, while operation with modified operating parameters and the subsequent generation of the acoustic signal should indicate an anomaly in the pump behavior.
  • the pump manufacturer often has an interest in registering the pumps used by the customer, i.e. the pump manufacturer can clearly link the pump with a specific customer identifier in order to be able to offer dedicated customer service.
  • the pump manufacturer can clearly link the pump with a specific customer identifier in order to be able to offer dedicated customer service.
  • it is advantageous for example, if an acoustic signal is generated by modifying the operating parameter, whereby a receiving device shows whether the pump has already been registered with the manufacturer or not.
  • a dedicated application running on a smartphone, tablet or laptop could detect the acoustic signal in the reception area and automatically support the user in registering the pump. The application could also show the customer whether the pump is working properly or whether there is a fault.
  • the external receiving device preferably uses a built-in, commercially available microphone.
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • DFT Discrete Fourier Transformation
  • the acoustic signal generated by the process can be audible to humans, so that in principle no technical device is required to transmit information, but the user can already recognize and ideally evaluate the changed operating noise of the pump. However, there is nothing to prevent the modification of the operating parameter from being selected in such a way that humans cannot perceive the change in the operating noise, i.e. the generated acoustic signal.
  • the invention also relates to a pump, in particular a centrifugal pump, comprising an electric motor and a frequency converter for variable speed control of the electric motor.
  • the frequency converter in particular the control of the frequency converter, is configured to carry out the steps of the method according to the invention.
  • the pump according to the invention has the same advantages and properties as were already discussed above with reference to the method. For the sake of simplicity, a repeated explanation is omitted.
  • the pump can be a heating circulation pump, a circulation pump for a pressure booster system or another centrifugal pump.
  • the electric motor is a converter-controlled AC or three-phase motor. In general, the process can be used for any type of motor that is controlled by a frequency converter, such as synchronous and asynchronous motors, reluctance motors, synchronous reluctance motors, etc.
  • Fig. 1 a schematic sketch of the process steps according to a first application scenario
  • Fig. 2 A sketch of the schematic steps during a second application scenario.
  • the pump 1 shown here is a heating circulation pump that is installed in the heating system of the customer 5.
  • the heating circulation pump 1 comprises an electric motor that is controlled in an energy-efficient manner by means of an integrated frequency converter.
  • the method according to the invention is used here to have status information output by the hardware of the pump 1, which can then be detected by any terminal device 2.
  • this status information hereinafter referred to as an "acoustic red or green lamp", shows whether the pump 1 has been registered with the pump manufacturer 3 or not.
  • the sketch in Figure 1 shows the schematic steps for the registration process.
  • Step 1
  • acoustic red lamp (“acoustic red lamp”), which can be detected via the microphone of a smartphone 2. and which contains a device ID of the pump 1.
  • the acoustic signal 20 is generated by means of the method according to the invention by varying an operating parameter of the installed frequency converter of the pump 1.
  • an acoustically detectable or perceptible signal 20 could be generated by varying the switching frequency of the frequency converter, so that the deviation from a fixed reference frequency can be used to transmit information.
  • a reference switching frequency 16 kHz
  • a switching frequency of 15 kHz could signal that pump 1 is not registered (“acoustic red light").
  • the base frequency for the actual operation of the motor is usually in the range 50 Hz to 300 Hz and is not affected by the variation in the switching frequency. If a fixed time window is set for the variation between two or even more switching frequencies, it is possible to send rudimentary digital information such as the DeviceID in the form of binary "1" and "0" as a "broadcast".
  • the acoustic signal 20 can be evaluated and the pump 1 can be identified as a pump that has not yet been registered. Furthermore, the acoustic signal 20 can already contain the device ID of the pump 1, which the smartphone 2 receives and can use in the further process. Step 2:
  • the smartphone 2 After the smartphone 2 receives the device ID of the pump 1, the user 5 is directed to an online registration of the pump 1 via the smartphone 2 app.
  • the connection between the smartphone 2 and the cloud 3 can be made at least partially via a mobile communications standard, e.g. LTE, or WLAN.
  • the device ID is transferred to a cloud service 3 of the pump manufacturer and linked there with a customer ID.
  • the CustomerID After the CustomerID has been provided and linked to the DeviceID, the CustomerID is subsequently played onto the Pump 1 via an optional additional digital communication connection between smartphone 2 and pump 1 in accordance with the Bluetooth/Bluetooth Low Energy standard.
  • the acoustic signal 20 generated by the Pump 1 changes to an "acoustic green light", e.g. by reversing the variation of the operating parameter.
  • the transmission of the CustomerID to the Pump 1 is only optional; alternatively, the Pump 1 could also be shown that the registration was successful by a manual input on the pump's control panel.
  • the registered pump 1 sends an identifier of its health value 4 to the app of the smartphone 2, either via the acoustic signal 20 or preferably via the established Bluetooth connection.
  • This health value 4 is sent from the smartphone 2 to the cloud 3.
  • a comparison is made between the reported health value 4 of the pump 1 and the health values 7 of an anonymous fleet 10 of comparable pump models.
  • the customer 5 then receives an evaluation 6 of his own pump 1 in comparison to the anonymous fleet 10.
  • the acoustic signal 20 is used again to alert the customer 5 to the anomaly of the pump 1.
  • the acoustic "green light flashes" and thus signals an anomaly.
  • the service 11 can now actively approach the customer 5 with the known customer ID and offer service for the pump 1.
  • Fig. 2 shows a modified application scenario for the method according to the invention.
  • a fault already occurs in a pump that has not yet been registered (“red light").
  • pump 1 is able to automatically detect the anomaly even without a connection to cloud 3.
  • the acoustic signal is used to draw the customer's attention to pump 1.
  • the registration process should also be carried out here in order to link the unique device ID of pump 1 with a customer ID and thus be able to offer customer-specific service.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Informationsaustausch zwischen einem externen Empfänger und einer Pumpe umfassend einen Elektromotor als Pumpenantrieb sowie ein Frequenzumrichter zur drehzahlgeregelten Steuerung des Motors, wobei durch die Pumpe ein akustisches Informationssignal generiert wird, das durch den externen Empfänger detektierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betriebsparameter des Frequenzumrichters im regulären Pumpenbetrieb derart variiert wird, so dass die Pumpe im regulären Pumpenbetrieb ein akustisches Informationssignal (20) abgibt, das durch den externen Empfänger detektierbar ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Informationsaustausch zwischen einem externen Empfänger und einer Pumpe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Informationsaustausch zwischen einem externen Empfänger und einer Pumpe umfassend einen Elektromotor als Pumpenantrieb sowie einen Frequenzumrichter zur drehzahlgeregelten Steuerung des Motors, wobei durch die Pumpe ein akustisches Informationssignal generiert wird, das durch den externen Empfänger detektierbar ist.
Moderne Pumpen, bspw. Heizungsumwälzpumpen, werden heutzutage aus Effizienzgründen drehzahlgeregelt betrieben. Der Pumpenantrieb in Form eines Elektromotors wird mittels eines Frequenzumrichters gespeist. Die erzeugte Ausgangsspannung des Frequenzumrichters, die dem Motor als Motorspannung zugeführt wird, kann zur Drehzahlanpassung verändert werden.
Neben der energieeffizienten Ansteuerung der Pumpen ist es zudem zunehmend wichtig, eine Kommunikationsverbindung der Pumpe mit wenigstens einem externen Empfänger zum Zwecke des Informationsaustauschs zu schaffen. Der externe Empfänger kann eine zentrale Steuerungs- oder Verwaltungseinheit oder auch einfach nur ein handelsübliches Smartphone oder Tablett sein, auf der bzw. dem eine Applikation zur Kommunikation mit der Pumpe läuft. Über die Schnittstelle sollen Betriebsdaten der Pumpe zur externen Überwachung, Verwaltung oder Steuerung übermittelt werden. Damit die Pumpen kommunikationsfähig sind, ist die Integration einer gesonderten Kommunikati- onshardware in die Pumpe notwendig. Bekannt ist bspw. die Integration eines Bluetooth-Kommunikationsmoduls, was jedoch mit erhöhten Produktionskosten für die Pumpe einhergeht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine einfache und kostengünstige Kommunikationsmöglichkeit für eine Pumpe zu schaffen.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Informationsaustausch zwischen einem externen Empfänger und einer Pumpe gemäß den Merkmalen des Anspruch 1 . Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ferner wird die Aufgabe durch eine Pumpe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
Ausgehend von einer bekannten Pumpe, die einen Elektromotor sowie einen Frequenzumrichter zur Drehzahlregelung der Pumpe aufweist, wird vorgeschlagen auf gesonderte Hardware für die Kommunikation mit wenigstens einem externen Empfänger zu verzichten. Stattdessen soll die bereits bestehende Hardware des Frequenzumrichters zweckentfremdet zu Kommunikationszwecken genutzt werden, was durch Anpassung der Steuerung des Frequenzumrichters ermöglicht wird, insbesondere kann eine softwarebasierte Steuerungslogik des Frequenzumrichters einfach angepasst werden.
Erfindungsgemäß wird konkret vorgeschlagen, wenigstens einen Betriebsparameter des Frequenzumrichters im laufenden Pumpenbetrieb derart zu variieren, so dass die Pumpe im laufenden Pumpenbetrieb ein dediziertes akustisches Signal erzeugt, das durch einen externen Empfänger eindeutig detektierbar ist. Vereinfacht gesagt wird durch gezielte Modifikation der Motoransteuerung, die jedoch die Drehzahlregelung nicht nennenswert beeinflusst, das reguläre Betriebsgeräusch der Pumpe gezielt verändert, so dass dies durch einen externen Empfänger erkannt werden kann.
Auf diese Weise lässt sich eine einfache Möglichkeit zum Informationsaustausch zwischen Pumpe und einem beliebigen Empfänger realisieren. Für die meisten Anwendungsfälle ist die so geschaffene Möglichkeit ausreichend, bspw. um einen Alarm oder sonstigen Pumpenstatus oder Zustand zu signalisieren. Eine bestehende Pumpe bedarf keiner hardwareseitigen Ergänzung, stattdessen genügt die programmatische Anpassung des Frequenzumrichters. So lassen sich auch bestehende Pumpen nachträglich modifizieren und mit einer Kommunikationsmöglichkeit nachrüsten.
Für die Umsetzung des Verfahrens ist darauf zu achten, dass die reguläre Pumpenfunktion durch die Variation des Betriebsparameters des Frequenzumrichters im Idealfall nicht oder zumindest nur geringfügig beeinflusst wird.
Gemäß vorteilhafter Ausführung kann bspw. die erzeugte Ausgangsspannung des Frequenzumrichters, d.h. die Motorspeisespannung, verändert werden, wodurch ein erfassbares akustisches Signal generiert wird. Zum regulären Betrieb des Pumpenmotors wird die Motorspannung mit variabler Grundfrequenz und Amplitude am Ausgang des Frequenzumrichters erzeugt. Bevorzugt kann dieser Spannung bspw. ein Spannungsverlauf mit höherer Frequenz als der Grundfrequenz eingeprägt werden, d.h. eine sogenannte Hochspannungsinjektion durch geeignete Ansteuerung des Frequenzumrichters vorgenommen werden. Durch geeignete Einprägung eines hochfrequenten Spannungsverlaufs auf die grundfrequente Motorspannung lässt sich ein definierbares akustisches Signal während des laufenden Pumpenbetriebs erzeugen, das durch den Empfänger detektierbar ist. Diese zusätzliche Frequenzmodulation der Motorspannung beeinflusst den regulären Pumpenbetrieb nicht oder nur marginal, so dass die Pumpe weiterhin ordnungsgemäß funktioniert. Durch Erzeugung des akustischen Signals per Hochfrequenzinjektion kann die Pumpe somit bedarfsweise eine akustische Indikation ausgeben, die von einem beliebigen, mit einem akustischen Empfänger ausgestatteten Endgerät detektierbar ist.
Anstatt der Möglichkeit zur Hochfrequenzinjektion wird in vorteilhafter Ausführung der Erfindung vorgeschlagen, die Schaltfrequenz, mit der die integralen Schaltelemente des Inverterbausteins des Frequenzumrichters geschaltet werden, zu modifizieren. Die Anpassung der Schaltfrequenz hat in der Regel keinen Einfluss auf die erzeugte Ausgangspannung, führt jedoch zu einem abweichenden akustischen Betriebsgeräusch der Pumpe, was wiederrum als Informationssignal durch einen Empfänger detektierbar ist. Vorstellbar ist beispielsweise, dass die Schaltelemente originär mit einer üblicherweise konstanten Referenzschaltfrequenz geschaltet werden. Steht eine Informationsübermittlung von der Pumpe an einen Empfänger an, so wird die Schaltfrequenz bevorzugt um einen definierten Betrag erhöht oder reduziert. Diese Abweichung der aktuellen Schaltfrequenz von einer originären Referenzschaltfrequenz kann akustisch erfasst und dadurch von einem Empfänger erkannt werden. Beispielsweise könnte bei einer originären Referenzschaltfrequenz von 16kHz durch eine Verringerung der Schaltfrequenz auf 15kHz eine Information, wie bspw. ein Alarm, von der Pumpe an einen Empfänger signalisiert werden.
Die definierte Änderung der Schaltfrequenz kann gemäß einer bevorzugten Erweiterung der Erfindung auch dazu genutzt werden, eine binäre Datenfolge von der Pumpe an einen Empfänger zu übermitteln. Zu diesem Zweck muss die Änderung der Schaltfrequenz zeitlich getaktet werden, d.h. die Änderung der Schaltfrequenz muss zu definierten Zeitpunkten erfolgen. Ist der Empfänger mit der zeitlichen Änderungsrate synchronisiert, lässt sich eine binäre Datenfolge von der Pumpe an den Empfänger übermitteln.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Informationsübertragung ist für unterschiedliche Anwendungszwecke nutzbar, bei denen eine Informationsübertragung von der Pumpe an wenigstens einen Empfänger erfolgen soll. Denkbar ist es bspw., dass die Pumpe mittels des Verfahrens ihren aktuellen Zustand übermittelt. Ein Pumpenbetrieb ohne modifizierten Betriebsparameter des Frequenzumrichters signalisiert bspw. einen ordnungsgemäßen Funktionszustand der Pumpe, während ein Betrieb mit modifiziertem Betriebsparameter und folglich Generierung des akustischen Signals eine Anomalie im Pumpenverhalten anzeigen soll.
In der Praxis hat der Pumpenhersteller oftmals ein Interesse daran, dass die beim Kunden eingesetzten Pumpen registriert werden, d.h. der Pumpenhersteller die Pumpe eindeutig mit einer spezifischen Kundenkennung verknüpfen kann, um dadurch einen dedizierten Kundenservice anbieten zu können. Hierbei ist es bspw. von Vorteil, wenn durch die Modifikation des Betriebsparameters ein akustisches Signal erzeugt wird, wodurch einem Empfangsgerät angezeigt wird, ob die Pumpe bereits beim Hersteller registriert wurde oder nicht. Eine dedizierte Applikation, ausgeführt auf einem Smartphone, Tablet oder Laptop, könnte auf diese Weise im Empfangsbereich das akustische Signal detek- tieren und den Nutzer bei der Registrierung der Pumpe automatisch unterstützen. Auch könnte die Applikation dem Kunden anzeigen, ob die Pumpe ordnungsgemäß funktioniert oder gegebenenfalls ein Fehlerfall vorliegt.
Für die Erfassung und Auswertung des akustischen Signals verwendet das externe Empfangsgerät bevorzugt ein verbautes, handelsübliches Mikrophon. Mittels Audioanalyse des aufgezeichneten Audiosignals, insbesondere mittels Frequenzanalyse wie Fast Fourier Transformation (FFT) oder Diskreter Fourier Transformation (DFT), kann eine auf dem Gerät ausgeführte Applikationen die übermittelte Information aus dem aufgezeichneten Audiosignal extrahieren.
Das mittels des Verfahrens erzeugte akustische Signal kann für den Menschen hörbar sein, so dass zur Informationsübertragung prinzipiell kein technisches Gerät notwendig ist, sondern der Nutzer bereits das geänderte Betriebsgeräusch der Pumpe erkennen und idealerweise bewerten kann. Es spricht jedoch nichts dagegen, die Modifikation des Betriebsparameters so zu wählen, dass der Mensch die Änderung des Betriebsgeräusches, d.h. das generierte akustische Signal, nicht wahrnehmen kann.
Die Erfindung betrifft neben dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine Pumpe, insbesondere Kreiselpumpe, umfassend einen Elektromotor sowie einen Frequenzumrichter zur drehzahlvariablen Regelung des Elektromotors. Erfindungsgemäß ist der Frequenzumrichter, insbesondere die Steuerung des Frequenzumrichters, zur Durchführung der Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung konfiguriert. Demzufolge ergeben sich für die erfindungsgemäße Pumpe dieselben Vorteile und Eigenschaften, wie sie bereits vorstehend anhand des Verfahrens diskutiert wurden. Auf eine wiederholende Erläuterung wird der Einfachheit halber verzichtet. Die Pumpe kann eine Heizungsumwälzpumpe, eine Zirkulationspumpe für eine Druckerhöhungsanlage oder eine sonstige Kreiselpumpe sein. Der Elektromotor ist ein Umrichter-gesteuerter Wechselstrom- oder Drehstrommotor. Generell ist das Verfahren für beliebige Motortypen einsetzbar, die mittels Frequenzumrichter angesteuert werden, wie bspw. Synchron- und Asynchronmotoren, Reluktanzmotoren, Synchronreluktanzmotoren, usw..
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand der in den Figuren ausgeführten Anwendungsschritte näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Skizzierung der Verfahrensschritte gemäß eines ersten Anwendungsszenarios und
Fig. 2: eine Skizzierung der schematischen Schritte während eines zweiten Anwendungsszenarios.
Im Folgende wird ein mögliches Anwendungsszenario für das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben. Bei der hier dargestellten Pumpe 1 handelt es sich um eine Heizungsumwälzpumpe, die in der Heizungsanlage des Kunden 5 verbaut ist. Die Heizungsumwälzpumpe 1 umfasst einen Elektromotor, der mittels integriertem Frequenzumrichter energieeffizient geregelt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird hier dazu eingesetzt, um eine Statusinformation durch die Hardware der Pumpe 1 ausgeben zu lassen, die dann durch ein beliebiges Endgerät 2 detektierbar ist. Im konkreten Ausführungsbeispiel zeigt diese Statusinformation, nachfolgend als „akustische rote oder grüne Lampe“ bezeichnet, an, ob die Pumpe 1 beim Pumpenhersteller 3 registriert wurde oder nicht. Die Skizze der Figur 1 zeigt die schematischen Schritte für den Registrierungsprozess.
Schritt 1 :
Im Auslieferungszustand der Pumpe 1 sendet diese ein akustisches Signal 20 („akustische rote Lampe“) aus, welches über das Mikrophon eines Smartphones 2 erkannt wer- den kann und welches eine DevicelD der Pumpe 1 beinhaltet. Die Erzeugung des akustischen Signals 20 erfolgt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Variation eines Betriebsparameters des verbauten Frequenzumrichters der Pumpe 1.
Neben dem zum Betrieb des Motors benötigten Spannungsverlaufs in einer Grundfrequenz, besteht hier die Möglichkeit mittels einer sogenannten Hochfrequenz-Injektion einen zusätzlichen hochfrequenten Spannungsverlauf durch den Frequenzumrichter erzeugen zu lassen. Dieser hochfrequente Spannungsverlauf lässt sich derart einprägen, so dass ein akustisches Signal 20 entsteht, welches durch das Smartphone 2 und die dort installierte Applikation erfasst und ausgewertet werden kann. Insbesondere führt die Applikation eine Echtzeit FFT-Analyse des zuvor über das Mikrophon des Smartphones aufgezeichneten Signals durch.
Alternativ dazu könnte ein akustisch erfassbares oder wahrnehmbares Signal 20 durch die Variation der Schaltfrequenz des Frequenzumrichters erzeugt werden, so dass die Abweichung zu einer festgelegten Referenzfrequenz zur Übertragung von Informationen genutzt werden kann. Bei einer Referenzschaltfrequenz von 16kHz könnte beispielsweise eine Schaltfrequenz von 15kHz signalisieren, dass die Pumpe 1 nicht registriert ist („akustische rote Lampe“). Die Grundfrequenz für den eigentlichen Betrieb des Motors liegt dabei üblicherweise im Bereich 50Hz bis 300Hz und wird durch die Variation der Schaltfrequenz nicht beeinflusst. Legt man für die Variation zwischen zwei oder sogar mehr Schaltfrequenzen ein festes Zeitfenster fest, so besteht die Möglichkeit rudimentäre digitale Informationen wie die DevicelD in Form von binären ,1 ' und ,0' als „Broadcast“ zu senden.
Bei Ausführung einer entsprechenden Applikation auf dem Smartphone 2 kann das akustische Signal 20 ausgewertet und die Pumpe 1 als noch nicht registrierte Pumpe identifiziert werden. Ferner kann das akustische Signal 20 bereits die DevicelD der Pumpe 1 beinhalten, die das Smartphone 2 empfängt und im weiteren Prozess verwenden kann. Schritt 2:
Nach Empfang der DevicelD der Pumpe 1 durch das Smartphone 2 wird der Anwender 5 über die App des Smartphones 2 zu einer Online-Registrierung der Pumpe 1 geleitet. Die Verbindung zwischen Smartphone 2 und Cloud 3 kann dabei zumindest teilweise per Mobilfunkstandard, bspw. LTE, oder WLAN erfolgen. Die DevicelD wird an einen Cloud-Dienst 3 des Pumpenherstellers übertragen und dort mit einer CustomerlD in Verbindung gebracht.
Schritt 3
Nach Bereitstellung und Verknüpfung der CustomerlD mit der DevicelD wird die CustomerlD im Nachgang über eine optionale zusätzliche digitale Kommunikationsverbindung zwischen Smartphone 2 und Pumpe 1 gemäß dem Bluetooth/Bluetooth Low Energy Standard auf die Pumpe 1 gespielt. Das erzeugte akustische Signal 20 der Pumpe 1 ändert sich zur „akustischen grünen Lampe“, bspw. indem die Variation des Betriebsparameters rückgängig gemacht wird. Die Übertragung der CustomerlD an die Pumpe 1 ist jedoch nur optional, alternativ könnte der Pumpe 1 auch durch eine manuelle Eingabe am Bedienfeld der Pumpe angezeigt werden, dass die Registrierung erfolgreich war.
Schritt 4:
Die registrierte Pumpe 1 sendet eine Kennung ihres Gesundheitswertes 4 an die App des Smartphones 2, entweder ebenfalls über das akustische Signal 20 oder aber bevorzugt über die aufgebaute Bluetooth-Verbindung.
Schritt 5:
Dieser Gesundheitswert 4 wird von dem Smartphone 2 zur Cloud 3 gesendet. In der Cloud 3 wird ein Vergleich des überlieferten Gesundheitswertes 4 der Pumpe 1 mit den Gesundheitswerten 7 einer anonymen Flotte 10 vergleichbarer Pumpenmodelle angestellt. Der Kunde 5 erhält anschliessend eine Bewertung 6 seiner eigenen Pumpe 1 im Vergleich zur anonymen Flotte 10. Schritt 6:
Im Fall einer Störung oder dem Auftreten einer Anomalie wird das akustische Signal 20 wieder genutzt, um den Kunden 5 auf die Anomalie der Pumpe 1 aufmerksam zu machen. Die akustische „grüne Lampe blinkt“ und signalisiert so eine Anomalie. Der Ser- vice 11 kann nun aktiv auf den Kunden 5 mit bekannter CustomerlD zugehen und Service für die Pumpe 1 anbieten.
Fig. 2 zeigt ein modifiziertes Anwendungsszenario für das erfindungsgemäße Verfahren. Im Unterschied zum ersten Szenario gemäß Fig. 1 tritt beim Use-Case gemäß Fig. 2 bereits eine Störung bei einer noch nicht registrierten Pumpe auf („rote Lampe“). Die Pumpe 1 ist hier in der Lage, die Anomalie auch ohne Anbindung an die Cloud 3 selbsttätig zu erkennen. Nach Detektion der Anomalie durch die Pumpe 1 wird das akustische Signal genutzt, um den Kunden auf die Pumpe 1 aufmerksam zu machen. Sofern das akustische Signal durch das Smartphone 2 erkannt wird, soll auch hier der Registrie- rungsprozess ausgeführt werden, um die eindeutige DevicelD der Pumpe 1 mit einer CustomerlD zu verknüpfen und dadurch kundenspezifischen Service anbieten zu können.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Informationsaustausch zwischen einem externen Empfänger und einer Pumpe . Verfahren zum Informationsaustausch zwischen einem externen Empfänger (2) und einer Pumpe (1 ) umfassend einen Elektromotor als Pumpenantrieb sowie einen Frequenzumrichter zur drehzahlgeregelten Steuerung des Motors, wobei durch die Pumpe (1) ein akustisches Informationssignal (20) generiert wird, das durch den externen Empfänger (2) detektierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betriebsparameter des Frequenzumrichters im regulären Pumpenbetrieb derart variiert wird, so dass die Pumpe (1) im regulären Pumpenbetrieb ein akustisches Informationssignal (20) abgibt, das durch den externen Empfänger (2) detektierbar ist. . Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem wenigstens einen Betriebsparameter um die erzeugte Motorspannung am Ausgang des Frequenzumrichters handelt. . Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Frequenzumrichters auf die erzeugte Motorspannung eine höherfrequente Spannung aufmoduliert wird, die im Pumpenbetrieb ein durch den Empfänger (2) detektierbares akustisches Signal (20) erzeugt. . Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter die Schaltfrequenz des integrierten Inverters des Frequenzumrichters variiert wird, wodurch ein im regulären Pumpenbetrieb detektierbares akustisches Informationssignal (20) erzeugt wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Informationsgehalt des akustischen Signals (20) durch die Abweichung der variierten Schaltfrequenz des Frequenzumrichters zu einer originären Schaltfrequenz bestimmt ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine definierte Abweichung der Schaltfrequenz von der originären Referenzschaltfrequenz eine spezifische Information, bspw. ein Indikator oder ein binärer Wert, ausgebbar ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation der Schaltfrequenz zeitsynchronisiert erfolgt, um die Übermittlung einer binären Datenfolge zu ermöglichen. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im akustischen Informationssignal (20) enthaltene Information den Zustand der Pumpe (1 ) enthält, bspw. eine Information, ob die Pumpe (1 ) ordnungsgemäß funktioniert. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im akustischen Informationssignal (20) enthaltene Information anzeigt, ob die Pumpe (1 ) registriert wurde. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das externe Empfangsgerät (2) das Betriebsgeräusch der Pumpe (1 ) mittels Mikrophon aufnimmt und durch Audiosignalanalyse die ausgesendete Information extrahiert.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Audioanalyse eine Fast Fourier Transformation oder eine Diskrete Fourier Transformation umfasst. 12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das akustische Informationssignal (20) ein für den Menschen wahrnehmbares Signal ist.
13. Pumpe (1 ), insbesondere Kreiselpumpe, mit einem Elektromotor sowie einem Fre- quenzumrichter zur drehzahlvariablen Regelung des Elektromotors, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzumrichter zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 12 konfiguriert ist.
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