WO2011039166A1

WO2011039166A1 - Kreiselpumpenaggregat mit schaltvorrichtung

Info

Publication number: WO2011039166A1
Application number: PCT/EP2010/064337
Authority: WO
Inventors: Marjan Silovic
Original assignee: Ksb Aktiengesellschaft
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2011-04-07
Also published as: BR112012006426A2; EP2483564B1; DE102009043556B3; EP2483564A1; BR112012006426A8

Abstract

Die Erfindung betrifft eine an einem Kreiselpumpenaggregat angeordnete Schaltvorrichtung, wobei die Schaltvorrichtung mit mindestens einem durch einen Mikrorechner gesteuerten Schaltmittel einen Antriebsmotor schaltet und mit einem Anschluss für ein erstes Spannungsnetz und mit einem Anschluss für ein zweites Spannungsnetz versehen ist, wobei der Mikrorechner in die Schaltvorrichtung integriert ist, wobei die Schaltvorrichtung mit mindestens einem Signaleingang versehen ist und der Mikrorechner mit dem Signaleingang verbunden ist. wobei die Schaltvorrichtung den Stromfluss für einen an der Schaltvorrichtung angeordneten Antriebsmotoranschluss und/oder den Antriebsmotor derart schaltet, dass der Antriebsmotoranschluss und/oder der Antriebsmotor mit dem Anschluss für das erste Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss für das zweite Spannungsnetz verbindbar ist. Die Schaltvorrichtung (10) weist mindestens einen weiteren Anschluss (18) für einen weiteren Antriebsmotor (7) und mindestens ein zusätzliches Schaltmittel (32, 34) auf. Das zusätzliche Schaltmittel (32, 34) schaltet den Stromfluss für den weiteren Antriebsmotoranschluss (18) und/oder für den weiteren Antriebsmotor (7) derart, dass der weitere Antriebsmotoranschluss (18) und/oder der weitere Antriebsmotor (7) mit dem Anschluss für das erste Spannungsnetz (12) und/oder mit dem Anschluss für das zweite Spannungsnetz (13) verbindbar ist.

Description

Beschreibung

Kreiselpumpenaggregat mit Schaltvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine an einem Kreiselpumpenaggregat angeordnete Schaltvorrichtung, wobei die Schaltvorrichtung mit mindestens einem durch einen Mikrorechner gesteuerten Schaltmittel einen Antriebsmotor schaltet und mit einem Anschluss für ein erstes Spannungsnetz und mit einem Anschluss für ein zweites Spannungsnetz versehen ist, wobei der Mikrorechner in die Schaltvorrichtung integriert ist, die Schaltvorrichtung mit mindestens einem Signaleingang versehen ist und der Mikrorechner mit dem Signaleingang verbunden ist, wobei die Schaltvorrichtung den Stromfluss für einen an der Schaltvorrichtung angeordneten Antriebsmotoranschluss und/oder den Antriebsmo- tor derart schaltet, dass der Antriebsmotoranschluss und/oder der Antriebsmotor mit dem Anschluss für das erste Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss für das zweite Spannungsnetz verbindbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Kreiselpumpenanordnung mit einer solchen Schaltvorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb einer Kreiselpumpenanordnung.

Durch die WO 2007/1 18706 A1 ist eine an einem Kreiselpumpenaggregat angeordnete Schaltvorrichtung und eine Anordnung parallel betriebener Kreiselpumpenaggregate mit mehreren solcher Schaltvorrichtungen bekannt. Solche Anordnungen von Kreiselpumpenaggregaten finden sich in den verschiedensten Rohrleitungssystemen, bei denen ein bestimmter Förderdruck aufrechterhalten werden soll. Der Mikrorechner ist in die Schaltvorrichtung integriert, die Schaltvorrichtung mit mindestens einem Signaleingang und Anschlüssen für mindestens ein serielles Bussystem versehen, der Mikrorechner mit dem Signaleingang und den Anschlüssen des Bussystems verbunden und im Antriebsmotor und/oder der Schaltvorrichtung sind Mittel zum Durchleiten von Signalen vorhanden. Die Schaltvorrichtung ist mit einem Anschluss für ein zweites Spannungsnetz versehen und das Schaltmittel schaltet den Stromfluss für einen an der Schaltvor- richtung angeordneten Antriebsmotoranschluss und/oder den Antriebsmotor derart, dass der Antriebsmotoranschluss und/oder der Antriebsmotor mit dem Anschluss für das erste Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss für das zweite Spannungsnetz verbindbar ist. Die Verwendung der in der WO 2007/1 18706 A1 beschriebenen Schaltvorrichtung bei einer Mehrpumpenanordnung, beispielsweise einer Doppelpumpenan- Ordnung, bei der jede Pumpe wahlweise mit einer ersten Spannung oder mit einer zweiten Spannung betrieben werden soll, bedingt eine Schaltvorrichtung pro Kreiselpumpenaggregat. Für manche, in der Praxis häufig anzutreffende Standardkonfigurationen, wie eine Doppelpumpenanordnung, scheint dies zu aufwändig. Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine kostengünstige Schaltvorrichtung für eine Kreiselpumpenanordnung zu entwickeln, die bei bestimmten Mehrpumpenanordnungen, insbesondere bei einer Doppelpumpenanordnung, einen drehzahlfesten oder drehzahlgeregelten Betrieb der Kreiselpumpenaggregate bei geringem Verdrahtungsaufwand ermöglicht und einen ausfallsicheren Betrieb der Kreiselpumpenanordnung unterstützt.

Die Lösung dieses Problems sieht vor, dass die Schaltvorrichtung mindestens einen weiteren Anschluss für einen weiteren Antriebsmotor und mindestens ein zusätzliches Schaltmittel aufweist, das den Stromfluss für den weiteren Antriebsmotoranschluss und/oder für den mindestens einen weiteren Antriebsmotor derart schaltet, dass der weitere Antriebsmotoranschluss und/oder der weitere Antriebsmotor mit dem Anschluss für das erste Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss für das zweite Spannungsnetz verbindbar ist. Erfindungsgemäß sind die Antriebsmotoranschlüsse und/oder die Antriebsmotoren je nach Anlagenerfordernissen individuell mit einem der Spannungs- netze verbindbar. Die Schaltvorrichtung ist an einen Antriebsmotor und/oder eine Kreiselpumpe eines Kreiselpumpenaggregates montierbar. Erfindungsgemäß kann eine Schaltvorrichtung nicht nur den Antriebsmotor, an dem die Schaltvorrichtung angeord- net ist, zwischen zwei Spannungsnetzen umschalten, sondern eine Umschaltung kann auch für weitere an die Schaltvorrichtung anschließbare Antriebsmotoren erfolgen. Eine an ein Kreiselpumpenaggregat montierte Schaltvorrichtung ist somit in der Lage, eine komplette Mehrpumpenanordnung zu steuern. Da die Schaltvorrichtung mit einem An- schluss für ein zweites Spannungsnetz versehen ist, sind die Kreiselpumpenaggregate einer mit einer solchen Schaltvorrichtung versehenen Kreiselpumpenanordnung mit verschiedenen Spannungsnetzen verbindbar.

Die Anordnung der Schaltvorrichtung an den Antriebsmotor spart Schaltschrankplatz ein und durch den integrierten Mikrorechner wird die Abhängigkeit von einer zentralen, übergeordneten Steuerung verhindert. Dies verbessert die Ausfallsicherheit einer solchen Kreiselpumpenanordnung.

Nach einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung Mittel zum Durch- leiten des ersten Spannungsnetzes und einen Anschluss zur elektrischen Versorgung eines Gerätes zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes aufweist. Damit ist eine elektrische Versorgung eines externen Gerätes, das zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes dient, direkt aus der Schaltvorrichtung vorgesehen. Somit ist ein an die Schaltvorrichtung angeschlossener Frequenzumrichter direkt aus der Schaltvorrichtung elektrisch versorgbar. Ein separat zur Verfügung zu stellender Versorgungsabzweig für das Gerät zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes entfällt. Es genügt eine Netzzuleitung an die Schaltvorrichtung.

Nach einer weiteren Ausgestaltung schaltet das Schaltmittel den Antriebsmotor zwi- sehen verschiedenen Spannungsnetzen oder zwischen Spannungsnetzen mit fester und variabler Frequenz um. Durch die Umschaltung auf ein alternatives Spannungsnetz wird die Funktion der Kreiselpumpenaggregate auch bei Ausfall eines Spannungsnetzes gewährleistet. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Anschluss der Schaltvorrichtung für ein zweites Spannungsnetz mit einem Frequenzumrichter zu verbinden, wobei der Frequenzumrichter über den Anschluss zur elektrischen Versorgung des Gerätes zur Erzeugung der zweiten Spannung elektrisch versorgt ist, mit jeweils zwei Schaltmitteln einen Antriebsmotor zwischen den Spannungsnetzen umzuschalten und den Mikrorechner, vorzugsweise mittels ein oder mehrerer Steuerleitungen oder eines Bussystems, mit dem Frequenzumrichter zu verbinden. Bei Verwendung von einem Schaltmittel, welches auch nach Art eines Wechselschalters wirken kann, ist nur ein unmittelbares Schalten möglich. Mit zwei Schaltmitteln kann der zeitliche Verlauf des Schaltvorganges individuell über den Mikrorechner an die jeweilige Situation angepasst werden. Eine Zu- oder Abschaltanforderung für ein Kreiselpumpenaggregat oder auch eine Umschaltanforderung zwischen verschiedenen Spannungsnetzen ist über eine Signalleitung oder ein Bussys- tem von einem Frequenzumrichter an die Schaltvorrichtung der Kreiselpumpenanordnung übertragbar. Dies ermöglicht den Aufbau einer Mehrpumpenanordnung mit temporärer Zuordnung der Frequenzumrichterspannung zu einzelnen Antriebsmotoren, die dadurch drehzahlgeregelt zu- oder abgeschaltet werden, bei gleichzeitig kurzen An- schlussleitungslängen.

Ein Vorteil ergibt sich dadurch, dass bei einem Ausfall des Frequenzumrichters oder auch bei einem Fehler in der Signal- und/oder der Busverbindung der Mikrorechner ein oder mehrere Kreiselpumpenaggregate auf ein Spannungsnetz fester Frequenz schalten kann. Ein solcher, den Frequenzumrichter umgehender Betriebszustand, wird auch als Bypassbetrieb bezeichnet.

Eine für eine Doppelpumpenanordnung, insbesondere Zwillingspumpenanordnung, vorgesehene Ausgestaltung sieht vor, dass an die Schaltvorrichtung zwei Antriebsmotoren angeschlossen sind und vier Schaltmittel die Antriebsmotoren zwischen den Span- nungsnetzen umschalten. An eine Schaltvorrichtung sind dadurch zwei Antriebsmotoren anschließbar. Die Antriebsmotoren können dabei je nach Anlagenerfordernissen individuell mit der Spannung fester Frequenz oder mit der Frequenzumrichterspannung verbunden werden. In entsprechender Art und Weise sind erfindungsgemäß Schaltvorrichtungen für weitere Mehrpumpenanordnungen vorgesehen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung besitzt die Schaltvorrichtung Mittel zur Erfassung und/oder Speicherung von Motorstrom-, Motorspannungs- und/oder von Leistungsfak- torwerten. Durch eine Aufzeichnung und/oder Überwachung von Leistungsdaten ist eine zusätzliche Motorüberwachung möglich.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung Mittel für Überwachungs- und/oder Diagnosefunktionen aufweist. So können verschiedene pumpen- und/oder antriebsrelevante Größen erfasst, ermittelt und überwacht werden. Insbesondere ist eine Überwachung der Spannungsamplituden der Frequenzumrichterspannung vorgesehen, womit eine Fehlfunktion des Frequenzumrichters erkannt wird. Dazu dient ein in der Schaltvorrichtung vorgesehenes Pulsweitenmodulationsüberwachungsmodul. Des- sen Signal signalisiert das Fehlen einer oder mehrerer Spannungsphasen und wird vom Mikrorechner ausgewertet, wodurch ein zusätzlicher Motorschutz erreicht ist. Darüber hinaus kann die Schaltvorrichtung Bedien-/Eingabemittel und/oder Anzeige- /Ausgabem ittel aufweisen. Als Beispiele für Bedien-/Eingabemittel seien Eingabetasten, Dip-Switches, Signaleingänge, als Beispiele für Anzeige-/Ausgabemittel Display, mehr- farbige LED^'s, Signal- und Relaisausgänge genannt.

Gemäß einer Ausgestaltung ermittelt eine Synchronisationseinheit zwischen zwei Spannungsnetzen mit fester und/oder variabler Frequenz die jeweiligen Phasen- und Frequenzlagen und bei einer Gleichheit von Phasen- und Frequenzlagen fließt ein Syn- chronisationssignal an einen Mikrorechner und schaltet ein Kreiselpumpenaggregat um. Dadurch kann eine Umschaltung von einem Spannungsnetz auf ein anderes Spannungsnetz erfolgen, wobei die Bildung von unerwünschten Druckstößen oder Pulsationen im Rohrleitungssystem vermieden wird. Weiterhin kann die Schaltvorrichtung Mittel zur Steuerung eines Frequenzumrichters aufweisen. Damit kann eine Schaltvorrichtung Start, Stopp und/oder die Frequenz eines Frequenzumrichters steuern.

Nach der Erfindung ist eine Kreiselpumpenanordnung mit mindestens zwei Kreiselpum- penaggregaten, jeweils bestehend aus Pumpe und Motor, mit einer erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung ausgestattet. Die Schaltvorrichtung ist mit den Antriebsmotoren, ins- besondere über einen jeweils an einem Antriebsmotor befindlichen Klemmenkasten, elektrisch verbunden.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, dass die Schaltvorrichtung an einem der An- triebsmotoren angeordnet ist. Die motormontierte Schaltvorrichtung kann dazu mittels einer Haltevorrichtung an dem Antriebsmotor befestigt sein. Alternativ ist die Schaltvorrichtung als Bestandteil eines der Antriebsmotoren ausgebildet.

Eine Ausgestaltung betrifft eine Kreiselpumpenanordnung mit einem an der Schaltvor- richtung angeschlossenen, insbesondere an der Schaltvorrichtung und/oder an einem Antriebsmotor angeordneten, Frequenzumrichter.

Besonders erwähnt sei eine Doppelpumpenanordnung mit zwei Kreiselpumpenaggregaten mit einer Schaltvorrichtung, an die zwei Antriebsmotoren angeschlossen sind und vier Schaltmittel die Antriebsmotoren zwischen den Spannungsnetzen umschalten, wobei die Schaltvorrichtung an einem der beiden Antriebsmotoren und der Frequenzumrichter an der Schaltvorrichtung und/oder am anderen der beiden Antriebsmotoren angeordnet ist. Als eine spezielle Doppelpumpenanordnung liegt insbesondere eine Zwillingspumpenanordnung, bei der die Pumpen ein gemeinsames Pumpengehäuse mit einem gemeinsamen Saug- und/oder Druckstutzen aufweisen, im Rahmen der Erfindung.

Ebenfalls ist vorgesehen, mehrere, gegebenenfalls verschiedene, solcher Kreiselpumpenanordnungen miteinander und/oder mit anderen Kreiselpumpenanordnungen zu kombinieren.

In einer Mehrpumpenanordnung können mehrere Schaltvorrichtungen Verwendung finden, die jeweils mindestens zwei Kreiselpumpenaggregate an die Spannungsnetze schalten. Auch eine Kombination mit Kreiselpumpenaggregaten, die mit einer anderen Schaltvorrichtung, die eine oder mehrere Kreiselpumpenaggregate schaltet, ausgestattet sind, ist vorgesehen. Insbesondere ist eine Kombination vorgesehen mit Kreiselpumpenaggregaten, die mit einer Schaltvorrichtung gemäß der WO 2007/1 18706 A1 , die für jeweils ein Kreiselpumpenaggregat Schalthandlungen durchführen kann, ausgestattet sind. Diese Einzelpumpen-Schaltvorrichtungen sind jeweils in der Lage, das Spannungsnetz fester Frequenz oder das Spannungsnetz variabler Frequenz an die Antriebsmotoren zu schalten, an denen sie angeordnet sind. Ein Bussystem verbindet die Schaltvorrichtungen in vorteilhafter Weise, wodurch die Mikrorechner untereinander in Wirkverbindung stehen. Vorzugsweise ist eine der Schaltvorrichtungen als eine vorrangige Schaltvorrichtung ausgebildet. Die Kreiselpumpenaggregate können dadurch in flexibler Weise zu einer Mehrpumpenanlage angeordnet werden, wie beispielsweise zu einer Druckerhöhungsanlage, in der die Pumpen - gesteuert durch die vorrangige Schaltvorrichtung - bedarfsweise zu- oder abgeschaltet werden. Beispielhaft genannt sei eine Anordnung von mehreren Kreiselpumpenaggregaten mit einer Doppelpumpen- schaltvorrichtung, die zwei Kreiselpumpenaggregate an die Spannungsnetze schaltet, und jeweils an den weiteren Kreiselpumpenaggregaten angeordneten Schaltvorrichtungen zum Schalten nur dieser Aggregate. Die Doppelpumpenschaltvorrichtung kann da- bei als vorrangige Schaltvorrichtung ausgebildet sein und die weiteren Schaltvorrichtungen steuern. Es liegen eine Vielzahl von weiteren Kreiselpumpenanordnungen mit ein oder mehreren Schaltvorrichtungen im Rahmen der Erfindung, die hier nicht alle einzeln genannt werden können. Ein vorteilhaftes Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpenanordnung sieht vor, dass der Mikrorechner ein oder mehrere Eingangssignale auswertet und die Zu- oder Abschaltung der Kreiselpumpenaggregate steuert. So kann der Mikrorechner der Schaltvorrichtung die Zu- und Abschaltung der Kreiselpumpenaggregate steuern. Der Mikrorechner kann auch den Wechsel von einem mit einem Antriebsmotor verbundenen Spannungsnetz auf ein anderes Spannungsnetz steuern. Erfindungsgemäß werden die Antriebsmotoranschlüsse und/oder die Antriebsmotoren je nach Anlagenerfordernissen individuell mit einem der Spannungsnetze verbunden.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Mikrorechner mit Signalen eines Gerätes zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes, insbesondere eines Frequenzumrichters, den Betrieb von einem oder mehreren Kreiselpumpenaggregaten steuert. Dies können beispielsweise ein Anforderungssignal für ein weiteres Kreiselpumpenaggregat, ein Be- reitschaftssignal oder ein Alarmsignal sein. Zusätzlich ist vorgesehen, dass der Mikrorechner ein Gerät zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes, insbesondere einen Frequenzumrichter steuert. Es ist vorgesehen, dass der Mikrorechner das Gerät zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes oder den Frequenzumrichter mit einem Start- oder Stoppsignal steuert.

Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Schaltvorrichtung pumpen- und/oder antriebsrelevante Überwachungs- und/oder Diagnosefunktionen durchführt. Der Mikrorechner ist dazu in der Lage, Messwerte zu erfassen, zu verarbeiten und zu speichern.

Bei Anwendungen, für die eine Leistungsüberwachung der Antriebsmotoren erforderlich ist, hat sich ein Verfahren bewährt, wonach der Mikrorechner eine Leistungsaufzeichnung und/oder -Überwachung durchführt. Dies erfolgt durch Auswertung der in der Schaltvorrichtung fließenden Ströme und Spannungen der Motoren.

Als Basis für eine Überwachung und/oder eine Diagnose eines Kreiselpumpenaggregates sind Histogramme mit über die Laufzeit eines Kreiselpumpenaggregates kumulierten Leistungs- und/oder Durchflusswerten vorgesehen. Durch die Erfindung sind so relevante Daten mehrerer Kreiselpumpenaggregate jederzeit und direkt an einer Kreiselpumpenanordnung verfügbar.

Ein vorteilhaftes Verfahren sieht vor, dass die Ausgangsspannung des Geräts zur Erzeugung der zweiten Spannung, insbesondere des Frequenzumrichters, überwacht wird. Vorzugsweise wird eine Pulsweitenmodulationsüberwachung durchgeführt. Da- durch wird das Fehlen einer oder mehrerer Spannungsphasen der Ausgangsspannung des Frequenzumrichters detektiert. Idealerweise wertet der Mikrorechner ein Ergebnis dieser Überwachung, das beispielsweise in Form eines binären Pulsweitenmodulati- onssignals vorliegt, aus und berücksichtigt es bei der Ansteuerung der Schaltmittel. Dadurch wird beispielsweise vermieden, dass ein Antriebsmotor mit einer Frequenzum- richterspannung mit einer fehlenden Phase betrieben wird. Neben einer Überwachung der Spannung des zweiten Spannungsnetzes ist somit ein wirksamer Motorschutz realisiert. Bei einer Mehrpumpenanordnung mit mehreren Schaltvorrichtungen kann eine der Schaltvorrichtungen als eine vorrangige Schaltvorrichtung ausgebildet sein. Der Mikrorechner einer Schaltvorrichtung kann die Zu- und Abschaltung von weiteren Kreisel- pumpenaggregaten steuern und/oder über das Bussystem deren Zu- oder Abschaltung anfordern.

Vorzugsweise schaltet der Mikrorechner mit einem Synchronisationssignal die Antriebsmotoren zwischen verschiedenen Spannungsnetzen bei gleichen Phasen- und Frequenzlagen der Spannungsnetze um. Umschaltbedingte Spannungsdifferenzen, Stromspitzen und daraus resultierende Druckstöße im Rohrleitungssystem werden dadurch verhindert. Eine Umschaltung der Antriebsmotoren auf ein anderes Spannungsnetz kann derartig erfolgen, dass in der Schaltvorrichtung das mit einem Antriebsmotor verbundene Spannungsnetz erst nach erfolgter Zuschaltung des anderen Spannungs- netzes abgetrennt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen die Fig. 1 eine Doppelpumpenanordnung mit zwei Kreiselpumpenaggregaten, einer

Schaltvorrichtung und einem Frequenzumrichter, die

Fig. 2 eine Doppelpumpenanordnung mit einer alternativen Anordnung von

Schaltvorrichtung und Frequenzumrichter, die

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild einer Schaltvorrichtung, und die

Fig. 4 den schaltungstechnischen Aufbau einer Schaltvorrichtung. Die Fig. 1 zeigt eine Doppelpumpenanordnung 1 mit zwei Kreiselpumpenaggregaten 2, 3 bestehend aus Kreiselpumpen 4, 5 und Antriebsmotoren 6, 7. Die Antriebsmotoren 6, 7 sind mit Klemmenkästen 8, 9 ausgestattet. An dem Antriebsmotor 6 ist eine Schaltvorrichtung 10 angeordnet oder befestigt. Die Schaltvorrichtung 10 weist einen Anschluss 12 für ein erstes Spannungsnetz und einen Anschluss 13 für ein zweites Spannungsnetz auf. Die Anschlüsse 12 und 13 sind für den Anschluss von mehrphasigen Spannungsnetzen, insbesondere dreiphasigen Spannungsnetzen, mehrpolig, insbesondere dreipolig, ausgeführt. An die Anschlüsse 12 und 13 sind zur Verbindung mit den Spannungsnetzen dementsprechend gestaltete Leitungen 14 und 15 angeschlossen. In ih- rem Innern und hier nicht gezeigt weist die Schaltvorrichtung 10 einen Mikrorechner und Schaltmittel auf, die derart schalten, dass der Antriebsmotor 6 mit dem Anschluss 12 für das erste Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss 13 für das zweite Spannungsnetz verbindbar ist. Die Schaltvorrichtung 10 weist dazu einen Anschluss 16 auf. Über eine daran und am Klemmenkasten 8 angeschlossene Leitung 17 ist die Schaltvorrich- tung 10 mit dem Antriebsmotor 6 elektrisch verbunden.

Die Schaltvorrichtung 10 weist einen weiteren Anschluss 18 für einen weiteren Antriebsmotor 7 auf, der mittels einer an dessen Klemmenkasten 9 angeschlossenen Leitung 19 mit der Schaltvorrichtung 10 verbunden ist. Durch in der Schaltvorrichtung 10 angeordnete, zusätzliche Schaltmittel ist diese in der Lage, den Stromfluss für den weiteren Antriebsmotor 7 derart zu schalten, dass der weitere Antriebsmotor 7 mit dem Anschluss 12 für das erste Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss 13 für das zweite Spannungsnetz verbindbar ist. An der Schaltvorrichtung 10 ist ein Frequenzumrichter 20 angeordnet oder befestigt. Mittels eines Anschlusses 21 an der Schaltvorrichtung 10, einem Anschluss 22 am Frequenzumrichter 20 und einer Leitung 23 wird der Frequenzumrichter 20 aus der Schaltvorrichtung 10 elektrisch versorgt. Der Frequenzumrichter 20 erzeugt ein zweites Spannungsnetz mit einer variablen Frequenz. Die Ausgangsspannung des Frequenzumrichters 20 ist mittels eines Anschlusses 24 und einer Leitung 15 auf den Anschluss 13 der Schaltvorrichtung 10 geführt.

Über einen hier nicht dargestellten Signaleingang an der Schaltvorrichtung 1 0 erhält die Schaltvorrichtung 10 ein Schaltsignal oder auch ein kontinuierliches Eingangssignal, womit der in der Schaltvorrichtung 10 integrierte Mikrorechner eine Schaltanforderung einer Anlage erhält. Es kann sich dabei beispielsweise um einen Druckschalter handeln, der eine Über- oder Unterschreitung eines bestimmten Druckwertes einer Druckerhöhungsanlage signalisiert. Der Signaleingang eignet sich sowohl für ein Schaltsignal als auch für ein kontinuierliches Eingangssignal. Dies ist durch eine entsprechende Ein- gangsbeschaltung innerhalb der Schaltvorrichtung 10 realisiert. Die Eingangsbelegung ist durch ein Bedienmittel parametrierbar und/oder per Dip-Switches auswählbar gestaltet. Die Schaltvorrichtung 10 besitzt weitere Signalein- und/oder -ausgänge, beispielsweise zur Kommunikation mit dem Frequenzumrichter 20.

Die Fig. 2 zeigt eine Doppelpumpenanordnung 1 mit den Kreiselpumpenaggregaten 2, 3 der Fig. 1 mit den Pumpen 4, 5 und den Antriebsmotoren 6, 7. Wie in Fig. 1 sind die Antriebsmotoren 6, 7 über an den Klemmenkästen 8 bzw. 9 und den Anschlüssen 16 bzw. 18 angeschlossene Leitungen 17 bzw. 19 mit der an dem Antriebsmotor 6 ange- ordneten Schaltvorrichtung 10 verbunden. Die Schaltvorrichtung 10 besitzt wiederum einen Anschluss 12 für ein erstes, mehrphasiges Spannungsnetz und einen Anschluss 13 für ein zweites, mehrphasiges Spannungsnetz. An die Anschlüsse 12 und 13 sind zur Verbindung mit den Spannungsnetzen dementsprechend gestaltete Leitungen 14 und 15 angeschlossen.

Bei dieser Doppelpumpenanordnung ist der Frequenzumrichter 20 am Antriebsmotor 7 angeordnet. Die Ausgangsspannung des Frequenzumrichters 20 ist mittels Anschluss 24 am Frequenzumrichter 20 und der Leitung 15 auf den Anschluss 13 der Schaltvorrichtung 10 geführt. Der Frequenzumrichter 20 wird mittels Leitung 23, die an Anschluss 21 der Schaltvorrichtung 10 und an Anschluss 22 des Frequenzumrichters 20 angeschlossen ist, elektrisch versorgt. Die Anordnung von Schaltvorrichtung und Frequenzumrichter an verschiedenen Aggregaten weist konstruktive Vorteile auf. Darüber hinaus wird durch eine solche Anordnung ein für die Anordnung verfügbarer oder notwendiger Bauraum optimiert.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Anordnungen finden ebenfalls bei einer Zwillingspumpenanordnung Verwendung, bei der zwei Kreiselpumpen ein gemeinsames Pum- pengehäuse mit einem gemeinsamen Saug- und/oder Druckstutzen aufweisen. In den gezeigten Ausführungsbeispielen der Figuren 1 und 2 ist die Schaltvorrichtung 10 an einem der Antriebsmotoren angeordnet, befestigt oder angebaut. Nach der Erfindung kann die Schaltvorrichtung ebenso als Bestandteil eines der Antriebsmotoren ausgebil- det sein. Es versteht sich, dass nach der Erfindung anstelle eines Frequenzumrichters ein anderes Drehzahlregelgerät oder ein anderes Gerät zur Erzeugung eines zweiten Spannungsnetzes, wie eine Netzersatzanlage, Verwendung finden kann.

Fig. 3 zeigt ein Prinzipschaltbild einer Schaltvorrichtung 10. Aus Gründen der Übersicht- lichkeit sind darin mehrphasige Leitungen gebündelt als eine Linie dargestellt. In entsprechender Weise sind mehrpolige Schaltmittel vereinfacht dargestellt. Über Anschluss 12 ist die Schaltvorrichtung 10 mit einem mehrphasigen, hier dreiphasigen Spannungsnetz fester Frequenz verbunden. An der Schaltvorrichtung 10 sind an Anschlüssen 16 und 18 zwei Antriebsmotoren 6 und 7 angeschlossen. Über Anschlüsse 13 und 21 ist die Schaltvorrichtung 10 mit einem Frequenzumrichter 20 verbunden, der Anschlüsse 22 und 24 aufweist. Jeweils zwei in der Schaltvorrichtung 10 befindliche und getrennt schaltbare Schaltmittel 31 , 33 bzw. 32, 34 schalten den Stromfluss an die Antriebsmotoren 6 bzw. 7 derart, dass entweder die Spannung des ersten Spannungsnetzes oder die Spannung des Frequenzumrichters 20 an dem Antriebsmotor 6 bzw. 7 anliegt. Die Schaltmittel 31 und 33 sind dem Antriebsmotor 6, die Schaltmittel 32 und 34 dem Antriebsmotor 7 zugeordnet. Statt der vier getrennt schaltbaren Schaltmittel 31 , 32, 33, 34 ist pro Antriebsmotor 6, 7 auch ein Schaltmittel nach Art eines Wechselschalters einsetzbar. Innerhalb der Schaltvorrichtung 10 verbindet das Schaltmittel 31 in dessen geschlossenem Zustand über eine Leitung 35 den Anschluss 12 für das Spannungsnetz fester Frequenz mit dem Antriebsmotoranschluss 16 und führt so die Spannung fester Frequenz zum Antriebsmotor 6. Das Schaltmittel 33 verbindet in geschlossenem Zustand über eine Leitung 37 den Anschluss 13 für das zweite Spannungsnetz mit dem Antriebsmotoranschluss 16. Auf diese Weise ist die Spannung variabler Frequenz, also die Ausgangsspannung des Frequenzumrichters 20, mit dem Antriebsmotor 6 verbind- bar. Der Antriebsmotor 6 ist wahlweise mit einer der beiden Spannungen verbindbar. In entsprechender Weise verbindet das Schaltmittel 32 in geschlossenem Zustand über eine Leitung 36 den Anschluss 12 für das Spannungsnetz fester Frequenz mit dem wei- teren Antriebsmotoranschluss 18 und führt das Spannungsnetz fester Frequenz zum weiteren Antriebsmotor 7. Und die Ausgangsspannung des Frequenzumrichters 20 ist über das Schaltmittel 34 an den weiteren Antriebsmotor 7 geführt, indem das geschlossene Schaltmittel 34 den Anschluss 13 über die Leitung 38 mit dem Anschluss 18 ver- bindet. Somit ist auch der Antriebsmotor 7 wahlweise mit einem der beiden Spannungen verbindbar.

Als Schaltmittel 31 , 32 können mechanische Schütze oder Halbleiterschütze zum Einsatz kommen. Es sind aber auch andere in Motorabzweigen verwendete Komponenten und deren Kombinationen möglich, so auch Anordnungen mit Motorschutzschaltern, Überlastrelais und/oder Schützkombinationen für Stern-Dreieck-Anlauf oder Softstar- tern. Als Schaltmittel 33, 34 kommen vorzugsweise mechanische Schütze zum Einsatz.

Die Schaltmittel 31 , 32, 33, 34 werden von einem in die Schaltvorrichtung 10 integrier- ten Mikrorechner gesteuert. Dies erfolgt mittels durch Pfeile angedeuteten Steuerleitungen. Jeder der Antriebsmotoren 6, 7 ist somit bedarfsweise mit dem Spannungsnetz fester Frequenz oder mit dem Spannungsnetz variabler Frequenz verbindbar.

Die Schaltvorrichtung 10 besitzt Mittel zum Durchleiten der Spannung fester Frequenz. Über eine Leitung 39 ist diese Spannung an den Anschluss 21 geführt. Der Anschluss 21 dient der elektrischen Versorgung des Frequenzumrichters 20 aus der Schaltvorrichtung 10 heraus. Dadurch wird eine separate, ansonsten anlagenseitig zur Verfügung zu stellende Versorgungsleitung eingespart. Die Fig. 4 zeigt etwas detaillierter den schaltungstechnischen Aufbau einer Schaltvorrichtung 10. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind auch hier die mehrphasigen Leitungen gebündelt und die Schaltmittel vereinfacht dargestellt. Die Schaltvorrichtung 10 weist einen Mikrorechner 40 auf. Der Mikrorechner 40 ist durch ein Netzteil elektrisch versorgt. Ein Signaleingang 46 ist mit dem Mikrorechner 40 verbunden. Der Signalein- gang 46 dient dem Anschluss eines Mittels zur Signalisierung einer Schaltanforderung. An den Signaleingang 46 kann beispielsweise ein Druckschalter angeschlossen sein, der ein Schaltsignal bei Unter- oder Überschreiten eines bestimmten Druckwertes an dessen Einbauort, beispielsweise in einer Druckerhöhungsanlage, liefert. Mittels Steuerleitungen 41 , 42, 43, 44 sind die vier Schaltmittel 31 , 32, 33, 34 mit dem Mikrorechner verbunden und werden von diesem angesteuert. Über den Signaleingang 46 wird dem Mikrorechner 40 eine Schaltanforderung wie beispielsweise eine Pumpenstartanforde- rung übermittelt. Der Mikrorechner 40 der Schaltvorrichtung 10 steuert die Zu- und Abschaltung der Antriebsmotoren 6 und 7 der Kreiselpumpenaggregate, indem er die Antriebsmotoren 6 und 7 mit den Spannungsnetzen verbindet oder von diesen trennt. Der Mikrorechner 40 kann auch den Wechsel von einem mit einem Antriebsmotor verbundenen Spannungsnetz auf ein anderes Spannungsnetz steuern.

Weiterhin steuert der Mikrorechner 40 den Frequenzumrichter 20 mittels einer Kommunikationsleitung 47 an. Die Schaltvorrichtung 10 ist damit in der Lage, mittels Start- oder Stoppbefehl den Frequenzumrichter 20 zu steuern. Über die Kommunikationsleitung 47 wird ein Bereitschafts- und/oder Alarmsignal vom Frequenzumrichter 20 zum Mikro- rechner 40 geführt. Mittels der Kommunikationsleitung 47 kann der Frequenzumrichter 20 bei dem Mikrorechner 40 in Abhängigkeit von Anlagenbedingungen die Zuschaltung eines weiteren Kreiselpumpenaggregates anfordern. Die Schaltvorrichtung weist zum Anschluss der Kommunikationsleitung 47 einen Anschluss 50 auf. Bei der Kommunikationsleitung 47 kann es sich um mehrere Steuerleitungen oder um ein Bussystem han- dein. Die Schaltvorrichtung 10 enthält ein Mittel 51 zur Detektion der Ausgangsspannung des Frequenzumrichters 20. Bei dem Mittel 51 kann es sich um einen Pulswei- tenmodulationsdetektor handeln, der ständig die Amplituden der drei Spannungsphasen überwacht und dem Mikrorechner 40 ein binäres Signal, entsprechend einem Gut- oder Fehlerzustand, zur Verfügung stellt. Mit dem Pulsweitenmodulationsdetektor 51 kann beispielsweise ein Phasenausfall am Ausgang 13 des Frequenzumrichters 20 festgestellt werden.

Die Schaltvorrichtung 10 weist eine Anzeige- und Bedieneinheit 53 auf, die mit dem Mikrorechner 40 verbunden ist. Durch die Anzeige- und Bedieneinheit 53 sind an der Schaltvorrichtung 10 verschiedene Motorbetriebsarten der Antriebmotoren 6 und 7 einstellbar. Die Anzeige- und Bedieneinheit 53 weist dazu pro Antriebsmotor 6, 7 ein Ein- steNmittel auf. Die eingestellten Motorbetriebsarten werden vom Mikrorechner 40 durch Ansteuern der Schaltmittel 31 , 32, 33, 34 in entsprechende Schalthandlungen umgesetzt. Zur Anzeige des Betriebszustands der an die Schaltvorrichtung 10 angeschlossenen Antriebsmotoren 6 und 7 dienen beispielsweise als LED 's ausgeführte Anzeigemit- tel pro Antriebsmotor. Durch drei verschiedene Farben und/oder Blinkhäufigkeiten der Anzeigemittel werden die verschiedenen Betriebszustände der Antriebsmotoren 6 und 7, wie„Motor aus",„Motor am Frequenzumrichter", oder„Motor am Netz" angezeigt. Die Schaltvorrichtung 10 kann darüber hinaus einen Betriebsartschalter aufweisen, mit dem weitere Betriebsarten wählbar sind. Damit können beispielsweise Schaltverzögerungs- zeiten und/oder verschiedene Pumpenwechselmodi gewählt werden. Ebenso ist die Wahl der Betriebsweise auch durch entsprechende Programmparameter im Mikrorechner 40 einstellbar.

Claims

Patentansprüche

1 . An einem Kreiselpumpenaggregat angeordnete Schaltvorrichtung, wobei die Schaltvorrichtung mit mindestens einem durch einen Mikrorechner gesteuerten Schaltmittel einen Antriebsmotor schaltet und mit einem Anschluss für ein erstes Spannungsnetz und mit einem Anschluss für ein zweites Spannungsnetz versehen ist, wobei der Mikrorechner in die Schaltvorrichtung integriert ist, die Schaltvorrichtung mit mindestens einem Signaleingang versehen ist und der Mikrorechner mit dem Signaleingang verbunden ist, wobei die Schaltvorrichtung den Stromfluss für einen an der Schaltvorrichtung angeordneten Antnebsmotoranschluss und/oder den Antriebsmotor derart schaltet, dass der Antnebsmotoranschluss und/oder der Antriebsmotor mit dem Anschluss für das erste Spannungsnetz und/oder mit dem Anschluss für das zweite Spannungsnetz verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet dass, die Schaltvorrichtung (10) mindestens einen weiteren Anschluss (18) für einen weiteren Antriebsmotor (7) und mindestens ein zusätzliches Schaltmittel (32, 34) aufweist, das den Stromfluss für den weiteren Antnebsmotoranschluss (18) und/oder für den weiteren Antriebsmotor (7) derart schaltet, dass der weitere Antnebsmotoranschluss (18) und/oder der weitere Antriebsmotor (7) mit dem Anschluss für das erste Spannungsnetz (12) und/oder mit dem Anschluss für das zweite Spannungsnetz (13) verbindbar ist.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (10) Mittel zum Durchleiten des ersten Spannungsnetzes und einen Anschluss zur elektrischen Versorgung eines Gerätes zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes (21 ) aufweist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltmit- tel (31 , 32, 33, 34) die Antnebsmotoren (6, 7) zwischen Spannungsnetzen mit fester und variabler Frequenz umschalten.

4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (10) am Anschluss für das zweite Spannungsnetz (13) und am Anschluss zur elektrischen Versorgung des Gerätes zur Erzeugung der zweiten Spannung (21 ) mit einem Frequenzumrichter (20) verbunden ist, dass jeweils zwei Schaltmittel (31 , 32, 33, 34) einen Antriebsmotor (6, 7) zwischen den Spannungsnetzen umschalten und dass der Mikrorechner (40) mit dem Frequenzumrichter (20) verbunden ist.

5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an die Schaltvorrichtung (10) zwei Antriebsmotoren (6, 7) angeschlossen sind und vier Schaltmittel (31 , 32, 33, 34) die Antriebsmotoren (6, 7) zwischen den Spannungsnetzen umschalten.

6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (10) Mittel für Überwachungs- und/oder Diagnosefunktionen aufweist.

7. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (10) Mittel zur Steuerung eines Frequenzumrichters (20) aufweist.

8. Kreiselpumpenanordnung mit mindestens zwei Kreiselpumpenaggregaten (2, 3) bestehend aus Pumpe (4, 5) und Antriebsmotor (6, 7), gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schaltvorrichtung (10) mit den Antriebsmotoren (6, 7), insbesondere über einen jeweils an einem Antriebsmotor (6, 7) befindlichen Klemmenkasten (8, 9), elektrisch verbunden ist.

9. Kreiselpumpenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (10) an einem der Antriebsmotoren (6, 7) angeordnet ist und/oder als Bestandteil eines der Antriebsmotoren (6, 7) ausgebildet ist.

10. Kreiselpumpenanordnung nach Anspruch 8 oder 9 gekennzeichnet durch einen an der Schaltvorrichtung (10) angeschlossenen, insbesondere an der Schaltvorrichtung (10) und/oder an einem Antriebsmotor (6, 7) angeordneten, Frequenzumrichter (20).

1 1 . Doppelpumpenanordnung mit zwei Kreiselpumpenaggregaten (2, 3) bestehend aus Pumpe (4, 5) und Antriebsmotor (6, 7), gekennzeichnet durch eine Schaltvorrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei die Schaltvorrichtung (10) an einem der beiden Antriebsmotoren (6, 7) und der Frequenzumrichter (20) an der Schaltvorrichtung (10) oder am anderen der beiden Antriebsmotoren (6, 7) angeordnet ist.

12. Doppelpumpenanordnung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpen (4, 5) ein gemeinsames Pumpengehäuse mit einem gemeinsamen Saug- und/oder Druckstutzen aufweisen.

13. Verfahren zum Betrieb einer Kreiselpumpenanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrorechner (10) ein oder mehrere Eingangssignale auswertet und die Zu- oder Abschaltung der Kreiselpumpenaggregate (2, 3) steuert.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrorechner (10) den Wechsel von einem mit einem Antriebsmotor (6, 7) verbundenen Spannungsnetz auf ein anderes Spannungsnetz steuert.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrorechner (10) mit Signalen eines Gerätes zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes, insbesondere eines Frequenzumrichters (20), den Betrieb von einem oder mehreren Kreiselpumpenaggregaten (2, 3) steuert.

16. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrorechner (10) ein Gerät zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes, insbesondere einen Frequenzumrichter (20), steuert.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (10) pumpen- und/oder antriebsrelevante Überwachungsund/oder Diagnosefunktionen durchführt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrorechner (10) eine Leistungsüberwachung durchführt.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung des Geräts zur Erzeugung des zweiten Spannungsnetzes, insbesondere des Frequenzumrichters (20), überwacht wird.