RU2553630C2

RU2553630C2 - Method for optimized output operation of the motor-driven pump at low volume flow rate

Info

Publication number: RU2553630C2
Application number: RU2013137441/06A
Authority: RU
Inventors: Франк АЛЬБЕРС; Эдгар ГРОССЕ-ВЕСТХОФФ
Original assignee: Вило Се
Priority date: 2011-01-10
Filing date: 2012-01-02
Publication date: 2015-06-20
Also published as: DE102011008165A1; WO2012095274A3; RU2013137441A; CN103299076B; EP2663774B1; EP2663774A2; WO2012095274A2; CN103299076A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to operation power optimisation of motor-driven pump at very low volume flow rate Q. Note here that preset pump head H is adjusted subject to volume flow rate Q in compliance with preset characteristic curve K. Preset heat H is decreased relative to preset characteristic curve K if volume flow rate Q drops below reference value Q_ref making maximum one tenth, preferable, one twentieth of maximum volume flow rate Q_max on characteristic curve K. Decreased proceeds unless volume flow rate Q is lower than reference value Q_ref and minimum head H_min is reached. Besides, invention relates to motor-driven pump with control electronics implemented to this end. Besides, it relates to program product with instructions for motor-driven pump control implementation process.

EFFECT: power-optimized ump operation.

16 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способу для оптимизированной по мощности эксплуатации насоса, приводимого в действие электродвигателем, в гидравлической системе при очень малых объемных расходах, причем заданный напор насоса регулируется в зависимости от объемного расхода в соответствии с характеристической кривой. Изобретение также относится к насосу, приводимому в действие электродвигателем, c управляющей и регулирующей электроникой, которая выполнена с возможностью осуществления способа, соответствующего изобретению. Кроме того, изобретение относится к компьютерному программному продукту с инструкциями для выполнения способа согласно изобретению, когда он выполняется в управляющей и регулирующей электронике насоса.The invention relates to a method for optimized operation power of a pump driven by an electric motor in a hydraulic system at very low volumetric flows, moreover, the target pump head is regulated depending on the volumetric flow rate in accordance with the characteristic curve. The invention also relates to a pump driven by an electric motor, with control and regulation electronics, which is configured to implement the method according to the invention. In addition, the invention relates to a computer program product with instructions for performing the method according to the invention, when it is performed in the control and regulation electronics of the pump.

Регулирование насосов согласно заданной характеристической кривой является известным. При этом применяются так называемые Δр-с характеристики, при которых заданный напор насоса для объемного расхода поддерживается постоянным. Кроме того, известны так называемые Δр-v характеристики, при которых регулирование насоса осуществляется согласно линейной зависимости заданного напора от объемного расхода. Δр-v характеристики адаптируют гидравлическую мощность насоса в зависимости от потребности гидравлической системы в объемном напоре. Regulation of pumps according to a given characteristic curve is known. In this case, the so-called Δр-с characteristics are applied, in which the set pump head for the volumetric flow rate is kept constant. In addition, the so-called Δp-v characteristics are known in which the pump is regulated according to the linear dependence of the set pressure on the volumetric flow rate. Δp-v characteristics adapt the hydraulic power of the pump depending on the demand of the hydraulic system for the volumetric pressure.

Недостатком подобного регулирования по характеристической кривой является то, заданный напор насоса при закрытых клапанах в системе, то есть при объемном расходе, равном нулю, не согласуется с фактической гидравлической потребностью установки. Регулировочная характеристика, напротив, определена в основном для объемных расходов больше нуля и применима только в этих случаях. Если, кроме того, рассмотреть регулировочную характеристику на H/Q-диаграмме, то при геометрическом продолжении регулировочной характеристики относительно Н-оси диаграммы образуется точка пересечения с этой осью, которая приводит в результате при объемном расходе, равном нулю, к сравнительно высокому заданному напору для насоса. Как следствие, насос осуществляет подачу против закрытых клапанов в установке, из-за чего происходит излишнее потребление мощности. The disadvantage of such regulation according to the characteristic curve is that the set pump head with the valves in the system closed, that is, with a volume flow equal to zero, is not consistent with the actual hydraulic demand of the installation. The control characteristic, on the contrary, is determined mainly for volumetric expenses greater than zero and is applicable only in these cases. If, in addition, we consider the adjustment characteristic in the H / Q diagram, then when the adjustment characteristic is geometrically continued with respect to the H-axis of the diagram, a point of intersection with this axis is formed, which results in a relatively high set head for a volume flow of zero pump. As a result, the pump delivers against closed valves in the installation, due to which excessive power consumption occurs.

Поэтому задачей настоящего изобретения является предложить способ эксплуатации насоса, приводимого в действие электродвигателем, в гидравлической системе, чтобы при очень малых объемных расходах насоса обеспечивался оптимизированный по мощности, эффективный по энергии режим эксплуатации насоса. Therefore, it is an object of the present invention to provide a method of operating a pump driven by an electric motor in a hydraulic system such that, at very low volumetric flow rates of the pump, a pump-optimized power-efficient, energy-efficient operation is provided.

Эта задача решается способом с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения. This problem is solved by a method with the characteristics of paragraph 1 of the claims. Preferred embodiments of the invention are presented in the dependent claims.

В соответствии с изобретением для оптимизированного по мощности насоса, приводимого в действие электродвигателем, в гидравлической системе при очень малых объемных расходах, причем заданный напор регулируется в зависимости от объемного расхода согласно предварительно установленной характеристической кривой, предложено снижать заданный напор по отношению к предварительно установленной характеристической кривой, если объемный расход опускается ниже опорного значения, которое составляет максимально десятую часть максимального объемного расхода на характеристической кривой, предпочтительно двадцатую часть этого максимального значения, причем снижение осуществляется до тех пор, пока объемный расход лежит ниже опорного значения объемного расхода, и минимальное значение напора еще не достигнуто. In accordance with the invention, for a power-optimized pump driven by an electric motor in a hydraulic system at very low volumetric flow rates, the set pressure head being regulated depending on the volumetric flow rate according to a predetermined characteristic curve, it is proposed to reduce the set pressure in relation to a preset characteristic curve if the volumetric flow falls below the reference value, which is at most a tenth of the maximum volume many flow on the characteristic curve, preferably a twentieth of this maximum value, wherein the reduction is carried out as long as the volume flow rate is below the reference value of the volume flow, and the minimum value of pressure is not yet attained.

Идея, лежащая в основе способа согласно изобретению, заключается в том, чтобы осуществлять сокращение заданного напора насоса при очень малых объемных расходах, то есть при этих малых объемных расходах осуществлять регулирование не по первоначально заданной характеристической кривой, а вместо этого производительность насоса целенаправленно снижать регулируемым образом, причем основополагающее регулирование согласно характеристической кривой далее снова может стать активным. Снижение заданного напора насоса может осуществляться посредством сокращения заданного значения напора, непосредственно задаваемого насосу. Это может, например, осуществляться посредством сокращения числа оборотов насоса или электрической мощности привода. Двигателю насоса в этом случае непосредственно задается определенный заданный напор от средства управления насосом. В качестве альтернативы, снижение заданного напора насоса может осуществляться путем уменьшения характеристического заданного напора, определяющего характеристическую кривую. Характеристический заданный напор задает положение характеристической кривой в семействе характеристических кривых насоса. Например, характеристический заданный напор может задаваться точкой пересечения характеристической кривой с кривой, описывающей максимальное число оборотов. Это означает, что в соответствии с изобретением снижение заданного напора насоса может также достигаться за счет того, что положение предварительно установленной характеристической кривой при опускании ниже опорного значения объемного расхода сдвигается вниз. Двигателю насоса в этом случае опосредованно задается определенный заданный напор от средства управления насосом, причем заданное значение напора для насоса непосредственно выводится из основополагающего регулирования по характеристической кривой. The idea underlying the method according to the invention is to reduce the target pump head at very low volumetric flow rates, that is, at these low volumetric flows, to regulate not according to the initially specified characteristic curve, but instead to deliberately reduce the pump performance in a controlled manner moreover, the fundamental regulation according to the characteristic curve can again become active again. Reducing the set pressure of the pump can be achieved by reducing the set value of the pressure directly set to the pump. This can, for example, be achieved by reducing the speed of the pump or the electric power of the drive. In this case, the pump motor is directly assigned a certain predetermined pressure from the pump control means. Alternatively, a reduction in a predetermined pump head can be accomplished by decreasing a characteristic target head defining a characteristic curve. The characteristic set pressure sets the position of the characteristic curve in the pump characteristic curve family. For example, the characteristic set pressure can be set by the intersection point of the characteristic curve with a curve describing the maximum number of revolutions. This means that in accordance with the invention, a reduction in a predetermined pump head can also be achieved due to the fact that the position of the pre-set characteristic curve when it falls below the reference value of the volume flow is shifted down. In this case, the pump motor is indirectly set a certain predetermined pressure from the pump control means, moreover, the set pressure value for the pump is directly derived from the fundamental regulation by the characteristic curve.

При этом, в соответствии с основным аспектом изобретения, снижение мощности насоса необходимо осуществлять тогда, когда объемный расход равен нулю, так как в этом случае собственно не требуется производительность насоса. Однако если насос полностью отключается, то систему более невозможно контролировать и более невозможно реагировать на изменяющуюся потребность в объемном расходе. Кроме того, ввиду неточностей измерения при определении объемного расхода, а также ввиду непредусмотренных утечек в клапанах гидравлической системы, целесообразно учитывать не только случай режима эксплуатации при объемном расходе, равном нулю, а напротив, определить область снижения, в пределах которой выполняется соответствующий изобретению способ. At the same time, in accordance with the main aspect of the invention, the reduction of the pump power must be carried out when the volumetric flow rate is zero, since in this case the pump performance is not actually required. However, if the pump is completely turned off, the system is no longer possible to control and it is no longer possible to respond to the changing need for volumetric flow. In addition, due to inaccuracies in the measurement of the volumetric flow rate, as well as due to unforeseen leaks in the valves of the hydraulic system, it is advisable to take into account not only the case of the operating mode at a volumetric flow rate equal to zero, but, on the contrary, determine the area of decline within which the method according to the invention is performed.

Эта область снижения ограничена верхним опорным значением объемного расхода, который составляет максимально десятую часть от максимального объемного расхода, который достижим согласно предварительно установленной характеристической кривой. Предпочтительным образом может применяться и меньшее опорное значение объемного расхода, например опорное значение, которое составляет двадцатую часть от максимального объемного расхода, определяемого посредством характеристической кривой. Путем установления опорного значения объемного расхода напор снижается не исключительно при Q=0 л/час, а в определенной области объемного расхода 0<Q<=Q_ref. Эта область далее упоминается как область снижения. Предпочтительным образом опорное значение находится между 10 л/час и 250 л/час. Так как типовой расчетный массовый расход отопительного элемента находится в пределах от 30 до 50 л/час, то при нижнем предельном значении опорного значения, составляющем примерно 10 л/час, обеспечивается достаточный режим эксплуатации отдельного нагревательного контура в малых системах. В больших системах целесообразным является более высокое предельное значение для опорного значения, так как одновременная эксплуатация нескольких потребителей приводит к повышенному минимальному режиму эксплуатации, составляющему примерно 250 л/час, то есть к повышенному минимальному объемному расходу, обеспечивающему минимальное снабжение одновременно находящихся в эксплуатации потребителей.This reduction region is limited by the upper reference value of the volumetric flow rate, which is at most a tenth of the maximum volumetric flow rate, which is achievable according to a predetermined characteristic curve. Preferably, a lower reference value of the volumetric flow rate can be used, for example, a reference value that is one-twentieth of the maximum volumetric flow rate determined by the characteristic curve. By establishing the reference value of the volumetric flow rate, the pressure decreases not only at Q = 0 l / h, but in a certain area of the volumetric flow rate 0 <Q <= Q _ref . This area is hereinafter referred to as a decline area. The preferred reference value is between 10 l / h and 250 l / h. Since the typical calculated mass flow rate of the heating element is in the range from 30 to 50 l / h, with a lower limit value of the reference value of approximately 10 l / h, a sufficient operating mode of a separate heating circuit in small systems is ensured. In large systems, it is advisable to have a higher limit value for the reference value, since the simultaneous operation of several consumers leads to an increased minimum operating mode of about 250 l / h, that is, to an increased minimum volumetric flow rate, providing a minimum supply to consumers at the same time in operation.

Если требуемый гидравлической системой объемный расход снижается до значения ниже опорного значения, то в соответствии с изобретением снижается заданный напор насоса. Это происходит до тех пор, пока объемный расход лежит ниже опорного значения, и минимальное значение напора еще не достигнуто. В области снижения может снижаться либо заданное значение основополагающего регулирования в соответствии с характеристической кривой, либо может непосредственно снижаться число оборотов насоса. В последнем случае насос эксплуатируют полностью управляемым образом. If the volumetric flow rate required by the hydraulic system is reduced to a value below the reference value, then in accordance with the invention the predetermined pump head is reduced. This occurs as long as the volume flow is below the reference value and the minimum pressure value has not yet been reached. In the area of reduction, either the predetermined value of the fundamental regulation in accordance with the characteristic curve may decrease, or the pump speed may be directly reduced. In the latter case, the pump is operated in a completely controlled manner.

Минимальное значение напора определяется согласно разности давлений, которая требуется на клапанах гидравлической системы, чтобы вообще в системе протекал объемный расход. При этом следует учитывать, что в гидравлической системе могут применяться обратные клапаны, в частности клапаны обратного течения, которые требуют определенного давления открытия, чтобы протекала среда. Только когда это давление открытия превышено, обратный клапан допускает соответствующий объемный расход. Поэтому предпочтительно ориентировать минимальное значение напора на то, насколько высоким должен быть по меньшей мере напор насоса, чтобы достичь давления открытия клапанов в гидравлической системе. Например, минимальное значение напора в зависимости от конструкции установки, в частности применяемого в зависимости от клапана обратного течения, находится в пределах от 60 см до 200 см.The minimum pressure value is determined according to the pressure difference, which is required on the valves of the hydraulic system, so that the flow rate generally flows in the system. It should be borne in mind that check valves can be used in the hydraulic system, in particular backflow valves, which require a certain opening pressure for the medium to flow. Only when this opening pressure is exceeded does the check valve allow an appropriate volumetric flow. Therefore, it is preferable to orient the minimum pressure value to how high the pump pressure must be at least in order to reach the opening pressure of the valves in the hydraulic system. For example, the minimum pressure value depending on the design of the installation, in particular used depending on the backflow valve, is in the range from 60 cm to 200 cm.

Определение подобного минимального значения напора является необходимым, чтобы объемный расход в гидравлической системе оставался контролируемым. Так как, если напор насоса лежит ниже этого минимального значения, давление открытия клапана в системе не достигается, и, ввиду гидравлического сопротивления, в соответствии с принципом действия объемный расход не протекает, так что при подобном режиме эксплуатации насоса невозможно установить, открыт ли регулирующий клапан системы и когда он открывается. Если система образована, например, установкой отопления, то за счет открытия клапана, например термостатного клапана, не вызывалось бы никакого изменения управления насосом, потому что это открытие клапана оставалось бы нераспознанным. То же самое происходит, если система является системой микроклимата для охлаждения.The determination of such a minimum pressure value is necessary so that the volumetric flow rate in the hydraulic system remains controlled. Since, if the pump head is below this minimum value, the valve opening pressure in the system is not reached, and, due to hydraulic resistance, the volume flow does not flow in accordance with the principle of operation, so it is impossible to determine if the control valve is open in this operating mode of the pump system and when it opens. If the system is formed, for example, by a heating installation, then by opening a valve, such as a thermostat valve, no change in pump control would be caused, because this valve opening would remain unrecognized. The same thing happens if the system is a microclimate system for cooling.

Если заданный напор остается выше минимального значения напора, то обеспечивается, что открытие по меньшей мере одного клапана в системе может вызвать то, что объемный расход соответственно возрастает и вновь превышает опорное значение объемного расхода. В соответствии с изобретением затем заданный напор может снова увеличиваться и переходить на регулирование согласно характеристической кривой, если объемный расход возрастает или превышает опорное значение объемного расхода. Вне области снижения заданный напор насоса, следовательно, вновь повышается, в частности, непрерывно, пока не будет достигнута первоначальная регулировочная характеристическая кривая. If the set pressure remains above the minimum pressure value, it is ensured that opening of at least one valve in the system can cause the volume flow to increase accordingly and again to exceed the reference value of the volume flow. According to the invention, then the predetermined head can again increase and go over to regulation according to the characteristic curve if the volume flow increases or exceeds the reference value of the volume flow. Outside the reduction region, the target pump head, therefore, again rises, in particular continuously, until the initial control characteristic curve is reached.

Характеристическая кривая, по которой регулируется насос, может быть чисто Δр-с характеристикой, чисто Δр-v характеристикой или такой Δр-с или Δр-v характеристикой, которая изменяется во времени, например, в зависимости от температуры. То есть характеристика может описывать линейную, квадратичную или постоянную взаимосвязь между объемным расходом и напором и/или быть изменяемой во времени. The characteristic curve by which the pump is controlled can be purely Δp-with characteristic, purely Δp-v characteristic or such Δp-s or Δp-v characteristic that varies over time, for example, depending on temperature. That is, the characteristic can describe a linear, quadratic or constant relationship between the volumetric flow rate and pressure and / or be variable over time.

Снижение заданного напора может осуществляться в непрерывном режиме эксплуатации с постоянной скоростью снижения. Также после снижения может осуществляться повышение заданного напора в непрерывном режиме эксплуатации с постоянной скоростью повышения. Предпочтительным образом, скорость снижения и скорость повышения могут быть выбраны для заданного значения напора разными. При этом, в частности, является предпочтительным устанавливать скорость снижения меньшей, чем скорость повышения. Тогда при возрастающей потребности в объемном расходе последняя может быть максимально быстро удовлетворена. The set pressure can be reduced in continuous operation with a constant rate of decline. Also, after reduction, an increase in the set pressure can be carried out in continuous operation with a constant rate of increase. In a preferred manner, the rate of decline and rate of increase can be selected for a different head value. In this case, in particular, it is preferable to set the rate of decline lower than the rate of increase. Then, with increasing demand for volumetric flow, the latter can be satisfied as quickly as possible.

Если объемный расход остается ниже опорного значения, то заданный напор снижается все больше. Это осуществляется предпочтительно не путем переключения, а непрерывно, так что в гидравлической системе не могут возникнуть нелинейные эффекты, в частности срыв подачи. If the volume flow remains below the reference value, then the set pressure decreases more and more. This is preferably done not by switching, but continuously, so that non-linear effects, in particular a feed cut, cannot occur in the hydraulic system.

Предпочтительным образом снижение осуществляется с постоянной скоростью снижения. Это означает, что заданный напор понижается тем больше, чем дольше рабочая точка системы находится в области снижения семейства характеристических кривых. Показано, что рабочая точка перемещается на H/Q-диаграмме вниз по соответствующей текущей параболе для трубопроводной сети, до тех пор пока спустя определенное время не будет достигнут минимальный напор. Preferably, the reduction is carried out at a constant rate of decline. This means that the set pressure decreases the more, the longer the operating point of the system is in the area of reduction of the family of characteristic curves. It is shown that the operating point moves down the H / Q diagram along the corresponding current parabola for the pipeline network, until after a certain time the minimum pressure is reached.

В предпочтительном усовершенствованном варианте осуществления способа согласно изобретению насос после достижения минимального значения напора управляется тактируемым образом. При этом попеременно выполняется переключение между первым значением напора и вторым значением напора, которое лежит ниже первого значения напора. Посредством переключения между первым и вторым значениями напора в среднем значение напора устанавливается ниже первого значения напора.In a preferred improved embodiment of the method according to the invention, the pump, after reaching the minimum pressure value, is controlled in a clocked manner. This alternately switches between the first pressure value and the second pressure value, which lies below the first pressure value. By switching between the first and second head values, the average head value is set below the first head value.

Переключение между обоими значениями напора осуществляется предпочтительно с равномерным тактом. При этом насос в течение первого интервала времени работает с первым значением напора в качестве заданного значения. А в течение второго временного интервала насос урегулируется, напротив, по второму значению напора. Switching between the two pressure values is preferably carried out with a uniform beat. In this case, the pump during the first time interval works with the first pressure value as the set value. And during the second time interval, the pump settles, on the contrary, according to the second pressure value.

Второе значение напора предпочтительно может соответствовать напору, равному нулю. Это означает, что насос в течение второго временного интервала выключается. В этом случае, исходя из первого значения напора, осуществляется периодическое выключение (на нулевые такты) или циклическое включение насоса, за счет чего достигается прерывистый, но оптимизированный по отношению к энергопотреблению режим эксплуатации. Альтернативно этому второе значение напора может составлять любое значение напора между минимальным значением напора и нулевым значением.The second head value may preferably correspond to a head equal to zero. This means that the pump switches off during the second time interval. In this case, based on the first pressure value, the pump is periodically turned off (at zero cycles) or cyclic switched on, due to which an intermittent, but optimized with respect to power consumption, operation mode is achieved. Alternatively, the second head value may be any head value between the minimum head value and the zero value.

Циклическое выключение насоса имеет преимущество, состоящее в том, что может достигаться максимальная экономия энергии в насосе. В противоположность этому, второе значение напора на уровне выше нулевого напора имеет преимущество, состоящее в том, что обеспечивается, что во всей трубопроводной сети имеется достаточное давление, чтобы обеспечивать объемный расход. Тем самым система остается и во время минимальных значений напора полностью контролируемой. Тогда при тактировании между первым и вторым значениями напора выше нулевого значения напора может предотвращаться то, что массовый расход в частях системы вследствие очень низких давлений и возможных нелинейных эффектов, таких как термическая нестабильность или закрытие заслонки клапанов в случае обратных клапанов, приводит к срыву подачи.Cycling the pump has the advantage that maximum energy savings can be achieved in the pump. In contrast, the second head value above zero head has the advantage of ensuring that there is sufficient pressure in the entire pipeline network to provide volumetric flow. Thus, the system remains fully controlled during the minimum pressure values. Then, when clocking between the first and second pressure values above the zero pressure value, the mass flow in parts of the system due to very low pressures and possible non-linear effects, such as thermal instability or closing the valve flap in the case of check valves, can prevent the flow from flowing.

Альтернативно установленному второму значению напора также второе значение напора может быть переменным. Поэтому в соответствии с изобретением напор насоса после достижения минимального значения напора предпочтительно может в среднем далее снижаться за счет того, что насос тактируется между минимальным значением напора в качестве первого значения напора и вторым значением напора, причем второе значение напора постепенно снижается.Alternative to the set second pressure value, the second pressure value can also be variable. Therefore, in accordance with the invention, the pump head after reaching the minimum head value can preferably be further reduced on average due to the fact that the pump is clocked between the minimum head value as the first head value and the second head value, the second head value gradually decreasing.

Особенно предпочтительным является применять в качестве первого значения напора минимальное значение напора, так как выключение насоса от этого минимального значения напора или переключение с этого минимального значения напора на второе значение напора вызывает минимальное шумообразование. В противном случае шумы, возникающие при включении и выключении или при переключении, воспринимались бы и приводили к соответствующим рекламациям конечного потребителя.It is particularly preferable to use the minimum pressure value as the first pressure value, since switching off the pump from this minimum pressure value or switching from this minimum pressure value to the second pressure value causes minimal noise generation. Otherwise, the noise that occurs when switching on and off or when switching, would be perceived and lead to the corresponding complaints of the end user.

В течение второго интервала времени, то есть когда насос либо эксплуатируется с вторым значением напора или выключен, гидравлическая система не является надежно контролируемой. Это означает, что релевантная для системы информация об объемном расходе не может быть получена. Повторное включение насоса на минимальное значение напора или переключение насоса на это значение обеспечивает, что система вновь становится контролируемой, и может быть установлена повышенная потребность в объемном расходе. Поэтому является предпочтительным, по меньшей мере в течение временного интервала, в котором насос эксплуатируют с первым значением напора, проверять, превышает ли или превысил объемный расход опорное значение объемного расхода. During the second time interval, that is, when the pump is either operated with a second pressure value or turned off, the hydraulic system is not reliably controlled. This means that system-specific volume flow information cannot be obtained. Turning the pump on again to the minimum pressure value or switching the pump to this value ensures that the system becomes controllable again and an increased demand for volume flow can be set. Therefore, it is preferable, at least during the time interval in which the pump is operated with the first pressure value, to check whether the reference value of the volume flow exceeds or exceeds the volume flow.

Если при проверке объемного расхода устанавливается, что он превышает или превысил опорное значение объемного расхода, то заданный напор вновь повышается, и переходят к регулированию в соответствии с характеристической кривой. Предпочтительно, при этом выполняется непрерывный, то есть плавный переход к регулировочной характеристике, чтобы плавно согласовать мощность с фактической потребностью установки. If when checking the volumetric flow rate, it is established that it exceeds or exceeded the reference value of the volumetric flow rate, then the set pressure rises again, and proceed to regulation in accordance with the characteristic curve. Preferably, a continuous, that is, a smooth transition to the control characteristic is performed in order to smoothly coordinate the power with the actual installation requirement.

Предпочтительным образом переключение между первым значением напора и вторым значением напора происходит с равномерным тактом, причем насос во временном интервале от 10 до 120 секунд эксплуатируется со вторым значением напора или выключается.Advantageously, the switching between the first pressure value and the second pressure value takes place with a uniform cycle, the pump being operated with the second pressure value in the time interval from 10 to 120 seconds or turned off.

За счет активирования снижения напора, по сравнению с продолжительным выключением насоса, в гидравлической системе всегда подается небольшое количество жидкости, в частности горячей воды. За счет этого при восстановлении регулярного режима эксплуатации имеет место состояние, из которого возможен непрерывный переход в режим нормальной эксплуатации в соответствии с характеристической кривой.By activating the pressure reduction, compared with a long shutdown of the pump, a small amount of liquid, in particular hot water, is always supplied in the hydraulic system. Due to this, when restoring the regular operating mode, a state occurs from which a continuous transition to normal operation is possible in accordance with the characteristic curve.

За счет снижения заданного напора насоса и циклического переключения на самое низкое значение напора, в частности за счет периодического отключения насоса, система, с одной стороны, остается контролируемой и находится в состоянии, в котором исполнительные элементы гидравлической системы могут самостоятельно реагировать, например, на температуру воды, повышаемую при подготовке питьевой воды. Избыточная мощность, введенная в систему из-за повышенной температуры воды, своевременно компенсируется снижением до минимального значения напора.By reducing the set pressure of the pump and cyclic switching to the lowest pressure value, in particular due to periodic shutdown of the pump, the system, on the one hand, remains controlled and is in a state in which the actuating elements of the hydraulic system can independently respond, for example, to temperature water increased in the preparation of drinking water. The excess power introduced into the system due to the increased temperature of the water is timely compensated by a decrease to a minimum pressure value.

Кроме того, предложен насос, приводимый в действие электродвигателем, с управляющей и регулирующей электроникой, который выполнен с возможностью осуществления соответствующего изобретению способа. А также предложен компьютерный программный продукт с инструкциями для осуществления соответствующего изобретению способа, когда он выполняется в управляющей и регулирующей электронике насоса.In addition, there is provided a pump driven by an electric motor with control and regulation electronics, which is configured to implement the method of the invention. A computer program product with instructions for implementing the method according to the invention is also proposed when it is carried out in the control and regulation electronics of the pump.

Другие преимущества, признаки и свойства соответствующего изобретению способа поясняются ниже со ссылками на приложенные чертежи, на которых показано:Other advantages, features and properties of the method according to the invention are explained below with reference to the attached drawings, which show:

фиг. 1 - H/Q-диаграмма с Δр-v характеристикой и маркированной областью снижения при уменьшении заданного напора,FIG. 1 - H / Q diagram with Δp-v characteristic and a marked area of decrease with a decrease in the set pressure,

фиг. 2 - H/Q-диаграмма для перехода из области снижения к Δр-v характеристике,FIG. 2 - H / Q diagram for the transition from the region of decline to Δp-v characteristic,

Фиг. 3 - представление перехода от непрерывного к тактируемому режиму эксплуатации насоса с увеличивающимся снижением второго значения напора.FIG. 3 is a representation of the transition from continuous to clocked operation of the pump with an increasing decrease in the second pressure value.

На фиг. 1 показана H/Q-диаграмма 1 для гидравлической системы, в данном случае установки отопления с насосом, приводимым в действие электродвигателем. Ссылочной позицией 2 обозначены рабочие точки, лежащие на характеристической кривой, при максимальном числе оборотов насоса. Насос в нормальном режиме эксплуатации регулируется по Δр-v характеристике К, согласно которой заданный напор Н устанавливается в линейной зависимости от потребности системы в объемном расходе Q. При максимальном числе оборотов насоса на характеристической кривой К достигается максимальный объемный расход Q_max. Соответствующий заданный напор Н обозначен как H_soll и соответствует характеристическому заданному напору.In FIG. 1 shows the H / Q diagram 1 for a hydraulic system, in this case a heating installation with a pump driven by an electric motor. Reference numeral 2 denotes operating points lying on the characteristic curve at the maximum number of revolutions of the pump. The pump in normal operation is controlled by Δp-v characteristic K, according to which the set pressure H is set linearly depending on the system demand for volume flow Q. At the maximum number of revolutions of the pump, the maximum volume flow Q_max is achieved on the characteristic curve K. The corresponding target pressure H is designated as H_soll and corresponds to the characteristic target pressure.

Если рабочая точка установки отопления перемещается согласно характеристической кривой К в направлении меньших объемных расходов Q, и объемный расход Q достигает опорного значения Q_ref, которое составляет примерно 5% максимального объемного расхода Q_max, например, 150 л/час, то заданный напор Н насоса по отношению к характеристической кривой снижается. Рабочая точка перемещается тогда в заштрихованную на фиг. 1 область 3 снижения. Снижение продолжается так долго, пока объемный расход Q находится ниже опорного значения Q_ref объемного расхода, и минимальное значение H_min напора еще не достигнуто. If the operating point of the heating installation moves according to the characteristic curve K in the direction of lower volumetric flow rates Q, and the volumetric flow Q reaches the reference value Q_ref, which is about 5% of the maximum volumetric flow rate Q_max, for example, 150 l / h, then the set pump head N with respect to to the characteristic curve is reduced. The operating point then moves to the hatched in FIG. 1 area 3 drops. The decrease continues as long as the volumetric flow rate Q is below the reference value Q_ref of the volumetric flow rate and the minimum pressure value H_min has not yet been reached.

Минимальное значение H_min напора рассчитано таким образом, что при его применении как раз преодолевается давление открывания имеющихся в гидравлической системе клапанов и обратных клапанов, то есть при открытых термостатических клапанах возможен объемный расход. Например, минимальный напор H_min составляет в типовом случае примерно 70 см в случае насосов для одно- или двухквартирного дома и примерно 1 м в случае насосов для больших зданий.The minimum pressure value H_min is calculated in such a way that when it is used, the opening pressure of the valves and check valves available in the hydraulic system is just overcome, that is, with thermostatic valves open, volumetric flow is possible. For example, the minimum head H_min is typically about 70 cm for pumps for a single or semi-detached house and about 1 m for pumps for large buildings.

После опускания ниже опорного значения Q_ref объемного расхода рабочая точка системы отопления перемещается за счет снижения заданного напора Н вдоль не изображенной параболы для трубопроводной сети дальше в направлении меньших объемных расходов Q до достижения минимального значения H_min напора. Снижение осуществляется непрерывно с постоянной скоростью снижения, так что заданный напор Н тем больше снижается, чем дольше рабочая точка находится в области 3 снижения. After dropping below the reference value Q_ref of the volume flow, the operating point of the heating system moves by reducing the set pressure H along the parabola for the pipe network not shown further in the direction of lower volume flows Q until the minimum value H_min of the pressure is reached. The decrease is carried out continuously with a constant rate of decline, so that the set head H decreases the more, the longer the operating point is in the region of decrease 3.

То, что в непрерывном режиме снижение происходит не ниже минимального напора H_min, имеет преимущество, состоящее в том, что система отопления остается контролируемой, потому что всегда возможен по меньшей мере минимальный объемный расход Q при не полностью закрытых клапанах. Скорость снижения может, например, составлять 10 об/мин.The fact that in continuous operation a decrease occurs not lower than the minimum pressure H_min has the advantage that the heating system remains controlled, because at least the minimum volume flow Q is always possible with valves not fully closed. The reduction rate may, for example, be 10 rpm.

Если заданный напор Н понижается настолько, что достигается минимальное значение H_min напора, то в соответствии с изобретением переходят к тактируемому управлению циркуляционным насосом системы отопления, то есть к прерывистому режиму эксплуатации, причем попеременно выполняют переключение между минимальным значением H_min напора и лежащим ниже него вторым значением напора. If the set pressure H decreases so that the minimum value H_min of pressure is reached, then in accordance with the invention, they switch to the clockwise control of the circulation pump of the heating system, that is, to intermittent operation, moreover, they alternate between the minimum value of H_min of pressure and the second value lying below it pressure.

В зависимости от тактового режима, то есть временного интервала, в течение которого применяется минимальное значение H_min напора, с одной стороны, и второе значение напора, с другой стороны, может в среднем устанавливаться любое значение Н напора между минимальным значением H_min напора и меньшим вторым значением напора. При сравнительно инерционных системах отопления, как, например, системах обогреваемых полов, выключение насоса может осуществляться также и во втором временном интервале. При этом система отопления как при переключении между минимальным значением H_min напора и лежащим ниже него значением напора, так и при периодическом отключении насоса остается контролируемой, если по меньшей мере в течение временного интервала, в котором насос эксплуатируется с минимальным значением H_min напора, проверяется, превышает ли или превысил ли объемный расход Q опорное значение Q_ref объемного расхода.Depending on the clock mode, that is, the time interval during which the minimum pressure value H_min is applied, on the one hand, and the second pressure value, on the other hand, any pressure value H can be set on average between the minimum pressure value H_min and a smaller second value pressure. With relatively inertial heating systems, such as underfloor heating systems, the pump can also be switched off in the second time interval. In this case, the heating system, both when switching between the minimum head value H_min and the head value lying below it, and when the pump is periodically turned off, remains monitored if, at least during the time interval in which the pump is operated with the minimum head value H_min, is checked, exceeds whether or has the volume flow Q exceeded the reference value Q_ref of the volume flow.

Как показано на фиг. 2, в этом случае заданный напор Н непрерывно повышается, причем выполняется переход к регулированию в соответствии с характеристической кривой К. При этом скорость повышения выбрана выше, чем скорость снижения, чтобы мощность насоса плавно согласовывалась с требуемым объемным расходом Q. As shown in FIG. 2, in this case, the set head H continuously increases, and the transition to regulation is performed in accordance with the characteristic curve K. Moreover, the increase rate is selected higher than the decrease rate so that the pump power smoothly matches the required volumetric flow rate Q.

На Фиг. 3 показан временной переход от непрерывного к тактируемому режиму эксплуатации насоса с увеличивающимся снижением второго значения напора. Достижение опорного значения Q_ref объемного расхода принимается в момент времени t=0. Напор Н насоса затем непрерывно снижается до минимального значения Н_min напора. Если минимальное значение H_min напора достигается к моменту времен t1, то переходят в прерывистый режим эксплуатации и выполняют тактирование между первым значением напора и вторым значением напора, то есть периодическое переключение. При этом периоды переключения выбраны идентичными. In FIG. Figure 3 shows the temporary transition from continuous to clocked operation of the pump with an increasing decrease in the second pressure value. The achievement of the reference value Q_ref of the volumetric flow rate is taken at time t = 0. The pump head H is then continuously reduced to a minimum head value H_min. If the minimum head value H_min is reached at time t1, then they go into intermittent operation and clock between the first head value and the second head value, that is, periodic switching. In this case, the switching periods are selected identical.

Первое значение напора соответствует достигнутому перед этим минимальному значению H_min напора. Второе значение напора лежит ниже этого минимального значения напора и постепенно снижается, пока не будет достигнуто второе минимальное значение H_min2 напора. В примере согласно фиг. 3 при каждом новом такте второе значение напора снижается, пока не будет достигнуто второе минимальное значение напора. В качестве альтернативы, определенное второе значение напора может также поддерживаться на протяжении нескольких тактов. Вариант выполнения согласно фиг. 3 имеет преимущество, состоящее в том, что гидравлическая система остается постоянно контролируемой, независимо от того, имеются ли в системе клапаны обратного течения.The first head value corresponds to the minimum head value H_min achieved before this. The second pressure value lies below this minimum pressure value and gradually decreases until the second minimum pressure value H_min2 is reached. In the example of FIG. 3, with each new cycle, the second pressure value decreases until a second minimum pressure value is reached. Alternatively, a certain second head value may also be maintained for several cycles. The embodiment of FIG. 3 has the advantage that the hydraulic system remains continuously monitored, regardless of whether there are backflow valves in the system.

Claims

1. A method of optimized operation power of a pump driven by an electric motor in a hydraulic system at very low volumetric flow rates (Q), moreover, the set pressure (H) of the pump is regulated depending on the volumetric flow rate (Q) in accordance with a preset characteristic curve K), characterized in that the predetermined head (H) is reduced with respect to the pre-set characteristic curve (K) if the volumetric flow (Q) falls below the reference value (Q_ref), which is maximally a tenth, preferably a twentieth, of the maximum volumetric flow rate (Q_max) on the characteristic curve (K), and reduction is carried out while the volumetric flow rate (Q) lies below the reference value (Q_ref) of the volumetric flow rate and the minimum value (H_min) of the head has not yet been reached.

2. The method according to p. 1, characterized in that the reduction is carried out continuously.

3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the reduction is carried out at a constant rate of decline.

4. The method according to p. 1, characterized in that the pump after reaching the minimum pressure value is controlled in a clockwise manner, and alternately switch between the first pressure value and the second pressure value, which lies below the first pressure value.

5. The method according to p. 4, characterized in that the first pressure value corresponds to the minimum pressure value (H_min).

6. The method according to p. 4 or 5, characterized in that the second pressure value is zero.

7. The method according to p. 4 or 5, characterized in that the second pressure value is gradually reduced.

8. The method according to p. 4 or 5, characterized in that at least during the time interval in which the pump operates with the first pressure value, check whether or not the volumetric flow rate (Q) exceeds the reference value (Q_ref) of the volumetric flow rate.

9. The method according to p. 4 or 5, characterized in that they switch between the first pressure value and the second pressure value with a uniform cycle, and the pump is operated with a second pressure value for an interval of 10 to 120 seconds.

10. The method according to p. 1, characterized in that the predetermined pressure (H) is again increased and switched to regulation by the characteristic curve (K) if the volumetric duct (Q) exceeds or exceeds the reference value (Q_ref) of the volumetric flow rate.

11. The method according to p. 10, characterized in that the continuously increase the desired pressure (N).

12. The method according to p. 10 or 11, characterized in that the rate of increase is greater than the rate of decline.

13. The method according to p. 1 or 10, characterized in that the characteristic curve (K) is variable in time.

14. The method according to p. 1, characterized in that it is used to control the circulation pump of the heating system.

15. The method according to p. 1, characterized in that the reduction of the set pressure of the pump is carried out by reducing the set value
the pressure directly set to the pump, or by reducing the characteristic set pressure determining the characteristic curve.

16. A pump driven by an electric motor, with control and regulation electronics, which is configured to implement the method according to claim 1.