EP4705641A1 - Verfahren zur detektion von kavitation und/oder einer lufteinperlung bzw. lufteinströmung innerhalb eines hydraulischen systems - Google Patents

Verfahren zur detektion von kavitation und/oder einer lufteinperlung bzw. lufteinströmung innerhalb eines hydraulischen systems

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EP4705641A1
EP4705641A1 EP24724167.2A EP24724167A EP4705641A1 EP 4705641 A1 EP4705641 A1 EP 4705641A1 EP 24724167 A EP24724167 A EP 24724167A EP 4705641 A1 EP4705641 A1 EP 4705641A1
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EP
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EP24724167.2A
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Christoph Dropmann
Tobias Weber
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Abstract

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Kavitation und/oder einer Lufteinperlung bzw. Lufteinströmung innerhalb eines hydraulischen Systems umfassend wenigstens eine elektromotorisch angetriebene Pumpe zur Förderung eines flüssigen Fördermediums, mit den Schritten: - Erfassen wenigstens eines, das Drehmoment des Pumpenantriebs beeinflussenden Betriebsparameters des Antriebsmotors, - Bestimmen der Varianz des erfassten Betriebsparameters in einem definierten Beobachtungszeitraum, - Detektion einer Kavitation und/oder einer Lufteinperlung bzw. Lufteinströmung im hydraulischen System, wenn der bestimmte Varianzwert einen definierten Schwellwert überschreitet.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Detektion von Kavitation und/oder einer Lufteinperlung bzw.
Lufteinströmung innerhalb eines hydraulischen Systems
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Detektion von Kavitation und/oder einer Lufteinperlung bzw. Lufteinströmung innerhalb eines hydraulischen Systems umfassend wenigstens eine elektromotorisch angetriebene Pumpe zur Förderung eines flüssigen Fördermediums innerhalb des hydraulischen Systems.
Moderne Pumpen werden zunehmend mit umfangreichen Funktionen zur Überwachung der aktuellen Pumpenbetriebsweise sowie weitergehenden Funktionen zur Überwachung des gesamten Hydrauliksystems ausgestattet. Mögliche Anomalien der Pumpe bzw. innerhalb des Hydrauliksystems sollen so effizient und schnellstmöglich erkannt werden, um gegebenenfalls Alarmmeldungen zu generieren bzw. Gegenmaßnahmen ergreifen zu können.
Eine mögliche Anomalie ist beispielsweise das Auftreten von Kavitation, die im Bereich des Pumpenlaufrades von Kreiselpumpen entstehen kann. Bei Kavitation handelt es sich um die Bildung und Auflösung von mit Dampf gefüllten Hohlräumen im Fördermedium, das zu hochfrequenten Stößen am Pumpenlaufrad führen kann. Das dauerhafte Vorliegen von Kavitation kann zur mechanischen Beschädigung der Pumpe, insbesondere des Laufrades führen, sodass der Wunsch besteht, ein solches Phänomen frühzeitig zu erkennen, um für Abhilfe schaffen zu können. Auch Lufteinperlungen bzw. Lufteinströmungen in das hydraulische System können zu Stößen am Laufrad und zu einer mechanischen Schädigung führen. Das Auftreten von Kavitation in hydraulischen Systemen, insbesondere in geschlossenen hydraulischen Systemen, wird vorwiegend dadurch gefördert, dass der Druck am Saugstutzen der Pumpe abfällt. Vor diesem Hintergrund besteht die Idee, anhand detektierter Kavitation auch auf eine mögliche Unterdrucksituation im Saugbereich der Pumpe schließen zu können, was im Endergebnis auch die Erkennung einer Leckage innerhalb des geschlossenen Systems ermöglicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorstehend beschriebenen Anomalien durch ein neuartiges Verfahren zuverlässig und effektiv detektieren zu können.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass während des Pumpenbetriebs innerhalb des hydraulischen Systems kontinuierlich bzw. zyklisch ein geeigneter Betriebsparameter der elektromotorisch betriebenen Pumpe erfasst wird. Bei dem zu erfassenden Betriebsparameter handelt es um einen Betriebsparameter, der entweder das Drehmoment des Pumpenantriebs charakterisiert oder zumindest eine maßgebliche Abhängigkeit oder maßgeblichen Einfluss auf das sich einstellende Drehmoment des Pumpenantriebs hat.
Für den erfassten Betriebsparameter wird dann über einen definierten Beobachtungszeitraum eine mögliche Varianz des Betriebsparameters ermittelt. Mit anderen Worten wird über die Varianzbestimmung der Grad einer möglichen Signalschwankung bzw. ein Rauschen des erfassten Betriebsparameters ermittelt. Der ermittelte Varianzwert dient als Indikator für das Auftreten von Kavitation der Pumpe und/oder von Luftein- perlungen/Lufteinströmungen in das hydraulische System. Da die Kavitation durch Unterdrück oder die einperlende Luft hochfrequenten Stöße zu Varianzen des resultierenden Drehmomentes und damit zu einer verstärkten und feststellbaren Signalschwankung führen, kann der Anstieg des Varianzwertes über einen definierbaren Schwellwert als Vorliegen von Kavitation bzw. Lufteinper- lungen/Lufteinström ungen gewertet werden.
Die Zeitdauer für den Beobachtungszeitraum für die Bestimmung des Varianzwertes kann im Bereich zwischen 1 - 10 Minuten, bevorzugt zwischen 1 - 5 Minuten und besonders bevorzugt zwischen 1 - 2 Minuten liegen.
Ein möglicher Betriebsparameter, dessen Varianzwert bestimmt wird, kann bspw. das Drehmoment selbst sein. Denkbar ist auch die Messung oder Berechnung einer elektrischen Größe des Antriebsmotors, die charakteristisch für das resultierende Motordrehmoment ist. So sind als Betriebsparameter, bspw. die aufgenommene elektrische Motorleistung und/oder der Motorstrom, insbesondere eine das Motordrehmoment bildende Strom kom ponente denkbar, wie z. Bsp. die Quadratur- Komponente iq des Statorstroms.
Der Betriebsparameter wird über einen definierbaren Zeitraum erfasst und mittels statistischer Methoden die Varianz des Betriebsparameters bestimmt. Durch Abgleich mit einem definierbaren Schwellwert bzw. Referenzwert lässt sich abschätzen, ob die berechnete Varianz im üblichen Wertebereich liegt oder stattdessen davon abweicht, d.h. die Streuung des Betriebsparameters stattdessen zugenommen hat. Eine Zunahme der Streuung ist ein Hinweis auf eine Anomalie im Pumpenbetrieb, die insbesondere durch Kavitation und/oder Lufteinperlung/Lufteinströmung im geschlossenen Kreislauf hervorgerufen werden kann. Der jeweilige Betriebsparameter kann entweder direkt gemessen, aus anderen Größen abgeleitet und mittels eines Motormodells auf Grundlage von Messgrößen geschätzt werden.
Alternativ zu den vorgenannten Betriebsparametern könnte auch die Ist-Drehzahl der Pumpe erfasst und ausgewertet werden. Die Ist-Drehzahl kann mittels Drehzahlgeber gemessen oder alternativ über ein Motormodell geschätzt werden. Bei einer Pumpensteuerung mit Drehzahlregelung kann Kavitation bzw. eine Lufteinperlung/Lufteinströmung Auslöser für Drehzahlschwankungen sein, so dass durch eine Erfassung der Motordrehzahl und insbesondere die Bestimmung der Drehzahlvarianz eine Kavitationsdetektion möglich ist.
Das Auftreten sowie der Grad von Kavitation kann durch äußere Umstände beeinflusst sein. Vor diesem Hintergrund ist die Verwendung eines dynamischen, an die äußeren Umstände adaptierten Schwellwert für den Abgleich der Varianz sinnvoll. Vor diesem Hintergrund wird allgemein die Verwendung eines adaptiven, von der aktuellen Betriebsart und/oder dem aktuellen Pumpenbetriebspunkt abhängigen Schwellwertes vorgeschlagen. Insbesondere kann der adaptive Schwellwert vom aktuellen Systemdruck in der hydraulischen Anlage und/oder von der aktuell gefahrenen Pumpendrehzahl und/oder der aktuellen Ist-Temperatur des Fördermediums abhängig sein. Gerade die Mediumtemperatur hat großen Einfluss auf die Kavitationsbildung, denn mit zunehmender Temperatur des Fördermediums erhöht sich auch die Wahrscheinlichkeit auftretender Kavitation.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn parallel zur Varianzbestimmung auch der Mittelwert des Betriebsparameters oder der Mittelwert einer aus dem Betriebsparameter abgeleiteten Größe bestimmt wird. Bevorzugt ist hier eine gleitende Mittelwertberechnung, die folglich den Mittelwert für ein kontinuierlich gleitendes Zeitfenster bestimmt. Bspw. wird aus dem Betriebsparameter, insbesondere dem Motorstrom, und der Ist-Drehzahl des Motors die elektrische Leistungsaufnahme des Motors abgeleitet. Durch die Beobachtung des Mittelwertes insbesondere der Leistungsaufnahme lässt sich ein etwaiger Leistungsabfall der Pumpe detektieren, der bspw. charakteristisch für einen möglichen Druckverlust in der Anlage, bspw. bedingt durch eine Leckage innerhalb des Systems sein kann. Da ein Leistungsabfall jedoch ebenso durch einen regulären Lastwechsel ausgelöst werden könnte, kann durch die kombinierte Überwachung des Mittelwertes sowie des Varianzwertes zwischen einem Leistungsabfall, der nur durch einen Lastwechsel ausgelöst wird, und einem Leistungsabfall der durch Leckagen hervorgerufen wird, zuverlässig unterschieden werden. Ein Leistungsabfall wird bspw. dann detektiert, wenn der Mittelwert eine Änderung, insbesondere sprunghafte Änderung, um einen bestimmten Differenzbetrag erfährt.
Erkennt das System demzufolge einen Leistungsabfall und tritt zeitgleiche eine erhöhte Varianz des erfassten Betriebsparameters auf, kann auf einen Druckverlust einhergehend mit auftretender Kavitation geschlossen werden, was ein belastbares Indiz für das Auftreten möglicher Leckagen im Hydrauliksystem darstellt.
Zur Vermeidung von etwaigen Fehleinschätzungen und zur Verifikation einer Leckage kann es zweckmäßig sein, der Motorregelung der Pumpe kurzzeitig eine angepasste Soll-Drehzahl vorzugeben, um den Motor temporär an der oberen Stromgrenze zu betreiben, sofern der Motor im regulären Betrieb noch nicht an der Stromgrenze betrieben worden ist. Dadurch kann die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Erfassung des Varianzwertes nochmals optimiert werden. Es wird also bei temporär angepasster Drehzahl der Betriebsparameter erneut erfasst und die Varianz bestimmt. Kommt es in diesem Betriebszustand zu einer nochmals erhöhten Streuung des Betriebsparameters und der Überschreitung des Schwellwertes, so kann ein regulärer Lastwechsel ausgeschlossen und stattdessen eine Leckage im System verifiziert werden.
Beispielsweise wird die Soll-Drehzahl des Drehzahlreglers der Motorsteuerung für den Betrieb an der Stromgrenze für ein definiertes Zeitintervall, insbesondere für einen Zeitraum von 1 - 5 Minuten, insbesondere für einen Zeitraum von 1 - 4 Minuten, bevorzugt für einen Zeitraum von ca. 3 Minuten, angepasst bzw. erhöht.
Wie bereits vorstehend erläutert worden ist, handelt es sich bei dem hydraulischen System vorzugsweise um ein geschlossenes System.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung ebenfalls eine Pumpe, bevorzugt eine Kreiselpumpe, besonders bevorzugt eine Heizungsumwälzpumpe, bspw. für eine Solarthermie, mit einer Pumpensteuerung bzw.
Pumpenregelung, die konfiguriert ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei der Pumpensteuerung bzw. Pumpenregelung kann es sich um einen Frequenzumrichter handeln Für die Pumpe ergeben sich dieselben Vorteile und Eigenschaften, wie sie bereits vorstehend anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung kann aus diesem Grund verzichtet werden. Die Pumpensteuerung bzw. Pumpenüberwachung kann integraler Bestandteil der Pumpe sein, alternativ kann diese jedoch auch als externer Baustein ausgestaltet sein.
Zuletzt betrifft die Erfindung ein Hydrauliksystem bestehend aus wenigstens einer, in einem geschlossenen Kreislauf ein Fördermedium umwälzenden Pumpe, sowie einer Pumpensteuerung bzw. Pumpenüberwachung konfiguriert zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die Pumpensteuerung bzw. Pumpenüberwachung kann integraler Bestandteil der Pumpe sein, alternativ kann diese jedoch auch als externer Baustein ausgestaltet sein, der lediglich kommunikativ mit einer integralen Pumpensteuerung in Verbindung steht und die notwendigen Betriebsparameter zur Auswertung von der Pumpensteuerung abruft.
Weitere Vorteile und Eigenschaften des Verfahrens sollen nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungen näher erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 : eine vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems,
Figur 2: ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Leckage-
Erkennung und
Figur 3: eine beispielhafte Zeitdiagrammdarstellung der erfassten
Strom kom ponente iq des Statorstroms des Pumpenantriebs.
Grundlage für die Erfindung ist die Erkenntnis, dass Kavitation und/oder Luftein- perlungen/Lufteinströmungen zu hochfrequenten und heftigen Stößen am Laufrad einer Pumpe führt, die wiederrum starke Signalschwankungen in der Strommessung und in der nachgelagerten Drehzahlregelung der Pumpe verursachen können. Diese Signalschwankungen lassen sich durch eine neuartige Logik gemäß der Erfindung in der Motorregelung detektieren, wodurch Kavitation zuverlässig erkannt werden kann.
Weiterhin kann auf diese Weise bei geschlossenen hydraulischen Systemen eine Leckage bzw. ein Abfall des Systemdrucks des Hydrauliksystems, insbesondere bei hohen Mediumtemperaturen, zuverlässig erkannt werden.
Figur 1 zeigt schematisch den möglichen Aufbau eines solchen hydraulischen Systems. Dargestellt ist ein geschlossener hydraulischer Kreislauf 1 , beispielsweise ein normaler Heizkreislauf für ein zu beheizendes Wohngebäude. Mögliche Verbraucher innerhalb des Heizkreislaufes sind vereinfacht mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet, die verbaute Umwälzpumpe ist durch das Bezugszeichen 10 markiert. Zum Antrieb der als Kreiselpumpe ausgeführten Pumpe 10 dient ein Elektromotor 11 , insbesondere ein Synchronmotor, besonders bevorzugt ein Permanentmagnetmotor, der mittels des Frequenzumrichters 12 und der im Controller des Frequenzumrichters implementierten Drehzahlregelung energieeffizient angesteuert wird.
Ein die Verfahrensschritte zur Leckage-Erkennung bei geschlossenen Kreisläufen abbildendes Ablaufdiagramm ist in Figur 2 dargestellt. Der gesamte Verfahrensprozess ist in der Pumpensteuerung bzw. dem integralen Frequenzumrichter 12 der Pumpe 2 implementiert, grundsätzlich könnte das Verfahren jedoch auch extern von der Pumpe ausgeführt werden und der oder die benötigten Betriebsparameter stattdessen von der Pumpe 2 an eine externe Einheit zur Verfahrensausführung kommuniziert werden.
In Block 15 des Diagramms der Figur 2 erfolgt zunächst die Bestimmung des Betriebsparameters, wobei hier im Frequenzumrichter der Motorregelung durch eine Dreiphasen-Strommessung der vom Motor 11 aufgenommene Motorstrom bestimmt wird. Mittels des im Mikroprozessor hinterlegten Motormodells 20 kann basierend auf dem Messergebnis die Quadraturkomponente iq(t) des Statorstroms, die mit ursächlich für das Motordrehmoment ist, berechnet werden. Die Strom kom ponente iq(t) wird dem Block 30 zur Varianzberechnung zusammen mit dem Sollwert iq_set(t) des integralen Stromreglers zur Verfügung gestellt. Im Block 30 kann dann mittels statistischer Methoden die Streuung um den Sollwert iq_set(t) berechnet werden. Als Beobachtungszeitraum für die Strom kom ponente iq(t) wird üblicherweise ein Zeitintervall von 1 bis 2 Minuten angesetzt. Die berechnete Varianz wird dann im Block 40 gegen einen adaptiv anpassbaren Schwellwert verglichen, wobei bei einer Schwellwertüberschreitung von auftretender Kavitation bzw. einer Lufteinper- lung/Lufteinströmung ausgegangen und das Verfahren im Block 70 bzw. 80 fortgesetzt wird. Wird der Schwellwert nicht überschritten, so wird keine Anomalie angenommen und der Pumpenbetrieb normal mit der kontinuierlichen Strommessung im Block 15 fortgesetzt.
Sofern mittels des Verfahrens neben den Kavitationseffekten auch ein Unterdruckszenario bzw. eine Leckage im geschlossenen Kreislauf erkannt werden soll, ist die parallel zur Varianzbestimmung notwendige Detektion 50 eines Leistungsabfalls sinnvoll. Hierfür wird die aktuelle elektrische Leistungsaufnahme des Pumpenmotors 11 bestimmt und der Mittelwert über ein begrenztes Zeitfenster berechnet (Block 51 ). Hierfür erhält der Block 51 vom Motormodell 20 neben dem aktuellen Motorstrom iq auch die geschätzte Drehzahl n des Motors zur Berechnung der elektrischen Leistungsaufnahme. Das Zeitfenster ist gleitend, so dass es zu einer ständigen Aktualisierung des Leistungswertes kommt. Im Block 52 wird dann untersucht, ob es zu einer starken Änderung des Mittelwertes, insbesondere zu einer Abnahme der Leistungsaufnahme um einen bestimmten Mindestwert gekommen ist. Liegt eine solche Leistungsabnahme vor und liegt parallel die im Block 30 berechnete Varianz über dem Schwellwert, so wird vorliegend von einem Vordruckverlust und einem dadurch bedingten Auftreten von Kavitation bzw. Lufteinperlung/Lufteinströmung im Saugbereich der Pumpe 10 ausgegangen. Zur Verifikation wird eine Vordruck-Verlust-Verdacht- Prüfung im Block 80 ausgeführt.
Wird andernfalls zwar eine Leistungsabnahme erkannt, der berechnete Varianzwert überschreitet jedoch nicht den Schwellwert, so wird angenommen, dass der Leistungsabfall lediglich durch einen regulären Lastwechsel verursacht wurde und kein leckagebedingter Druckverlust vorliegt. Das Verfahren kehrt dann zurück zur Strommessung im Block 15.
Die Verdachtsprüfung im Block 80 dient zur Verifikation der Kavitation bzw. einer möglichen Leckage. Für die Verdachtsprüfung wird die Soll-Drehzahl im Drehzahlregler der Pumpe 10 temporär für einen kurzen Zeitraum, bspw. von ca. 3-5 Minuten so eingestellt, dass der Motor an der Stromgrenze betrieben wird. Durch diese Maßnahme werden die durch Lufteinperlung/Lufteinströmung oder Kavitation hervorgerufene Signalschwankungen nochmals verstärkt und lassen sich so genauer und zuverlässiger erfassen. Je höher die Stromstärke desto stärker sind die auftretenden Stromvarianzen und die Detektion lässt sich auf diese Weise verifizieren.
Kommt es bei dieser Vordruckverlust Verdacht-Prüfung 80 erneut zu einer Schwellwertüberschreitung der Varianz, so lässt sich der Verdacht von Kavitation als auch einer auftretenden Leckage im System bestätigen und es kann eine entsprechende Alarmmeldung 100 generiert werden. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass die Varianz im Betrieb an der Stromgrenze nochmals ansteigt.
Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der berechneten, das Drehmoment bildenden Strom kom ponente iq(t). Im Zeitraum 0 - 100 Sekunden liegt die Stromstärke der Komponente iq(t) bei 5 A, wobei der Signalverlauf geringe Messschwankungen zeigt. Zum Zeitpunkt 100 Sekunden kommt es zu einem massiven Leistungsabfall und die mittlere Stromstärke sackt sprungartig auf etwa 3,75 A ab, der durch einen Druckabfall im System von 4 bar auf 2 bar bedingt ist. Auch kommt es in der Folge zu ersichtlich stärkeren Signalschwankungen der Strom kom ponente und die berechnete Stromvarianz liegt ggf. über einem vorgegebenen Schwellwert, sodass in diesem Fall auf eine Leckage im System geschlossen werden kann, die nicht nur den Leistungsabfall erzwingt, sondern gleichzeitig zu Kavitation und den entsprechenden Stromsignalschwankungen führt. Zum Zeitpunkt 200 Sekunden kommt es zu einem weiteren Leistungsabfall bedingt durch einen Abfall des Systemdrucks von 2 Bar auf 0,5 Bar. Im Ergebnis nehmen auch hier die Stromvarianzen nochmals deutlich zu. Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens kann zuverlässig bei geschlossenen Hydrauliksystemen auf eine mögliche Leckage im System geschlossen werden, was zum einen anhand eines Leistungsabfalls des Pumpenmotors als auch anhand des Auftretens von übermäßigen Stromsignalschwankungen festgemacht wird. Da die verwendeten Betriebsparameter für die Überwachungslogik ohnehin in den meisten Regelbausteinen für Pumpenanriebe erfasst werden, kann das Verfahren ohne zusätzliche Hardware und ohne umfangreiche Neukonfigurationen der Pumpenregelug nachgerüstet und so der Schutz bestehender Pumpensysteme kostengünstig nachgerüstet werden.

Claims

1. Verfahren zur Detektion von Kavitation und/oder einer Lufteinperlung bzw. Lufteinströmung innerhalb eines hydraulischen Systems (1) umfassend wenigstens eine elektromotorisch angetriebene Pumpe (10) zur Förderung eines flüssigen Fördermediums, mit den Schritten:
- Erfassen wenigstens eines, das Drehmoment des Pumpenantriebs (11 ) beeinflussenden Betriebsparameters des Antriebsmotors (11),
- Bestimmen der Varianz des erfassten Betriebsparameters in einem definierten Beobachtungszeitraum ,
- Detektion einer Kavitation und/oder einer Lufteinperlung bzw. Lufteinströmung im hydraulischen System (1 ), wenn der bestimmte Varianzwert einen definierten Schwellwert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Betriebsparameter um das Motordrehmoment und/oder die aufgenommene elektrische Leistung des Motors (11 ) und/oder den Motorstrom, insbesondere um die das Motordrehmoment bildende Strom kom ponente iq, handelt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Betriebsparameter um die Ist-Drehzahl der Pumpe (10) bzw. des Motors (11 ) handelt, insbesondere um die geschätzte Ist-Drehzahl.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Schwellwert für den Vergleich mit der bestimmten Varianz betriebsart- und/oder betriebspunktabhängig gewählt wird, insbesondere abhängig vom aktuellen Systemdruck und/oder der Drehzahl der Pumpe (10) und/oder der Temperatur des Fördermediums.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Varianzbestimmung der Mittelwert des Betriebsparameters bzw. der Mittelwert einer aus dem Betriebsparameter abgeleiteten Größe ermittelt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert über einen definierten Zeitraum gebildet oder für ein gleitendes Zeitfenster bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Mittelwertes ein Leistungsabfall der Pumpe erkannt wird, insbesondere wenn der Mittelwert eine Änderung um einen bestimmten Differenzbetrag erfährt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leckage im System (1 ) erkannt wird, wenn ein Leistungsabfall sowie eine Kavitation und/oder eine Lufteinperlung bzw. Lufteinströmung detektiert worden ist, insbesondere wenn der Varianzwert den Schwellwert überschreitet und der Mittelwert eine sprunghafte Änderung um einen Differenzbetrag zeigt.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Überschreitung des definierten Schwellwertes und/oder bei einem erkannten Leistungsabfall der Pumpenmotor (11 ) zum Betrieb an der Stromgrenze angesteuert wird, insbesondere durch Anpassen bzw. Anheben der Solldrehzahl eines Drehzahlreglers der Motorsteuerung (12), wobei der Betrieb an der Stromgrenze vorzugsweise über ein Zeitintervall von 1 bis 5 Minuten, insbesondere von ca. 3 Minuten ausgeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Pumpe (10) an der Stromgrenze der Varianzwert erneut ermittelt wird, um einen Vordruckverlust der Pumpe (10) bzw. Unterdrück im Saugbereich der Pumpe (10) zu verifizieren.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs an der Stromgrenze der bestimmte Varianzwert gegen den zuvor bestimmten Varianzwert verglichen wird und insbesondere ein Vordruckverlust festgestellt wird, wenn der im Betrieb an der Stromgrenze ermittelte Varianzwert größer ist.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeitdauer für die Varianzwertbestimmung im Bereich von 1 bis 10 min, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5min, besonders bevorzugt im Bereich von 1 -2min liegt.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem hydraulischen System (1 ) um ein geschlossenes System handelt.
14. Pumpe (10, 11 ), bevorzugt Kreiselpumpe, besonders bevorzugt Heizungsumwälzpumpe, mit einer PumpensteuerungZ-regelung (12) konfiguriert zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche.
15. Hydrauliksystem (1 ) bestehend aus wenigstens einer, in einem geschlossenen Kreislauf ein Fördermedium umwälzenden Pumpe (10, 11 ) sowie einer PumpensteuerungZ-überwachung (12) konfiguriert zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
EP24724167.2A 2023-05-05 2024-05-03 Verfahren zur detektion von kavitation und/oder einer lufteinperlung bzw. lufteinströmung innerhalb eines hydraulischen systems Pending EP4705641A1 (de)

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