WO2013143702A1 - Verfahren zum betreiben eines pumpenaggregats - Google Patents

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WO2013143702A1
WO2013143702A1 PCT/EP2013/000945 EP2013000945W WO2013143702A1 WO 2013143702 A1 WO2013143702 A1 WO 2013143702A1 EP 2013000945 W EP2013000945 W EP 2013000945W WO 2013143702 A1 WO2013143702 A1 WO 2013143702A1
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WO
WIPO (PCT)
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speed
pump unit
value
volume flow
qsoii
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/000945
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Diekmann
Olaf Klare
Original Assignee
Wilo Se
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wilo Se filed Critical Wilo Se
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Publication of WO2013143702A1 publication Critical patent/WO2013143702A1/de

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/22—Adaptations of pumping plants for lifting sewage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
    • F04D15/0209—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid
    • F04D15/0218—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid the condition being a liquid level or a lack of liquid supply
    • F04D15/0236—Lack of liquid level being detected by analysing the parameters of the electric drive, e.g. current or power consumption

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a
  • the invention relates to a pump unit for a
  • Lifting plant which is set up to carry out the method, and a
  • the lifting system comprises a collecting container for collecting liquids and a pump unit, by means of which in the
  • Container located liquid is lifted via a pressure line in the manifold, and wherein at least the highest point of the pressure line geodetically higher than the sump.
  • the invention relates to a
  • Such sewage lifting systems are known, for example from DE 10 2005 027 091 A1. They are used to collect wastewater, which is created below the so-called backwater level or can not be directed with a slope into the sewer system, first to collect and then raise in the sewage manifold on the so-called backflow loop and dissipate it into the sewer. The wastewater is then discharged safely backflow.
  • Wastewater lifting plant constructed at the lowest point in the basement of a building or in a pit in the property area close to the building. Also, it can be housed in a shaft. The waste water and / or rainwater is collected in a collecting tank and pumped by means of a conveyor from this into the public sewer, the geodetic height difference is overcome to the backwater loop.
  • the lifting system works automatically depending on the degree of filling of the collecting container, in which case a level detection, for example with a float, can activate the system and optionally also deactivate it. This means that the pump unit of the lifting system is turned on now and then and operated for a comparatively short time, namely, until the collecting tank is emptied to a structurally related, remaining residual volume.
  • Asynchronous motors used the structurally have only a single speed and thus a certain set characteristic given in accordance with the performance of the engine and the driven hydraulics. Depending on the total head to be overcome in the lifting of the liquid from the sump into the manifold, i. E. what delivery height that
  • Pump unit must have at least the power unit is selected according to its performance and installed in the system.
  • the geodetic head and the length of the cable are the geodetic head and the length of the cable.
  • pump units are known whose differential pressure is regulated, with a desired differential pressure corresponding to a specific delivery height of the pump, which can be specified at the electronic control of the pump.
  • the delivery head is adjusted in these pump units due to the differential pressure, which is determined by means of a differential pressure sensor or a plurality of pressure sensors or mathematically from other sizes of the pump unit.
  • Such pumps are used in closed hydraulic systems, such as in heating or cooling circuits. These pumps can be used in closed hydraulic systems, such as in heating or cooling circuits. These pumps can be used in closed hydraulic systems, such as in heating or cooling circuits. These pumps can be used in closed hydraulic systems, such as in heating or cooling circuits. These pumps can be used in closed hydraulic systems, such as in heating or cooling circuits. These pumps can be used in closed hydraulic systems, such as in heating or cooling circuits. These pumps can be used in
  • Wastewater lifting plants are not used because the waste water collection line, in which the wastewater is to be pumped, part of an open system and thus is pressureless.
  • the pump unit should be suitable for use in a lifting plant or be set up for it.
  • Pressure line proposed in a manifold, in which the pump unit a set volume flow predetermined from a plurality of predefinable nominal volume flows on the basis of a physical size of the pump unit automatically sets, wherein the size of the electrical power absorbed by the pump unit and / or a size dependent thereon, and in the
  • a table is stored, in each of which a value of the size is assigned to each predetermined setpoint volume flow to a plurality of discrete speeds, the one by the corresponding speed and the
  • Pump unit corresponds, wherein the flow rate of the pump set is set by means of this table by the speed is set so that the size substantially corresponds to a certain, the predetermined target volume flow associated value.
  • a dependent on the absorbed electric current quantity is, for example, the electrical or mechanical power of the pump unit, the
  • Winding temperature or the gradient of the winding temperature Due to one of the aforementioned sizes or a combination of these sizes, according to the invention, the volume flow is set in the pump unit. From the current value of the size can be closed to the operating point of the pump set. Preferably, however, the recorded electrical current and / or the electrical power, because these variables provide immediate and clear, delay-free and with high precision information about the current operating state of the pump unit.
  • the pump unit according to the invention is set up for carrying out the method according to the invention.
  • a pump unit comprises a pump unit, a drive unit and a control unit, which can structurally form a unit or functionally cooperate.
  • the pump set set up in a certain way and / or a carries out certain process step it is related in the corresponding context to one of the three components mentioned, in particular to the control unit.
  • the pump unit is preferably intended for use in a lifting plant, but can also be in any other
  • the pump unit sets a predetermined setpoint volume flow independently of that required at its installation location
  • the pump unit is part of a lifting system in which it is to convey liquid from a collecting container via the pressure line into the collecting line, it automatically sets its volume flow independently of the difference in height between the collecting container and the highest point of the pressure line.
  • the controlled maintenance of a preset volume flow prevents the pump unit enters inadmissible operating ranges, in particular reaches impermissibly high volume flows, which could be achieved in uncontrolled or unregulated operation, but especially in a differential pressure-controlled pump. It is thereby an optimal, safe operation of the
  • Wastewater lifting plant entrusted expert accordingly needs no design of the system, in particular to make the lifting more, but only without him the head is known manually on the pump set a desired standard flow rate, for example, 12 m 3 / h, adjust the diameter of the pressure line accordingly an optimal
  • Flow rate results.
  • the diameter is the expert in the Installation known.
  • the pump set then keeps the given volume flow constant. Problems caused by incorrect operating points, such as cavitating operation, flap impacts, flow noise and / or premature failure of the system, are thereby effectively avoided.
  • Differential pressure sensors are installed in the pump unit.
  • the pump unit according to the invention also has no such sensors or, as far as they can be present, it uses these at best only for information purposes without their measurement data in the context of flow control.
  • the pump unit preferably has means for determining the current value of the quantity, which are connected to the controller and deliver the value of the current size.
  • this or these means are formed by at least one sensor, eg a current sensor, a power measuring device, a temperature sensor and / or a device for detecting the mechanical power, in particular the torque, which measures the value of the corresponding variable either directly or calculated.
  • the current consumption can be determined mathematically from the measured voltage and the absorbed power, the electrical power in turn from the measured current and the measured voltage.
  • the mechanical power can be determined, for example, from the measurement of the torque output by the electric motor and the set speed, which knows the electronic control of the pump unit, because it adjusts the speed.
  • the torque also from the measured current and / or
  • volume flow setpoint value may be carried out by a person skilled in the art preferably via an input means on the pump unit, for example via a
  • Rotary potentiometer a pulse generator and / or one or more
  • the pump unit may have a control to which the desired volume flow is then predefinable or predetermined, and which adjusts the target volume flow accordingly.
  • the input means may then be correspondingly present on this controller.
  • the control can structurally form a unit with the pump unit, in particular with the electric motor of the
  • Pump unit controlling and energizing electronics.
  • it can be arranged far away from the pump unit and connected to it via a control line.
  • the control and pump unit belong together functionally.
  • the pump unit or the control of the volume flow to be set is set in discrete stages, the stages can be so fine that a quasi-continuous setpoint target flow rate is possible.
  • Pump unit or dependent on the current consumption size is based on the finding that during operation of a pump at a certain speed, a certain volume flow of a certain power consumption, a certain power and / or a certain temperature or a certain
  • the pump unit can automatically adjust its speed such that the said size of the pump unit substantially a certain, the target volume flow associated value of this size, in particular one
  • a table is stored in the pump unit, in particular in the controller, in each of which a predetermined value of the volume flow is assigned to a plurality of discrete speeds, a value of the size of a determined by the corresponding speed and the corresponding desired flow rate operating point of the pump set corresponds.
  • the current volume flow of the pump set can then be adjusted using this table.
  • each desired volume flow is assigned to a plurality of discrete rotational speeds each having a value of the size, so that a more accurate adjustment of the desired volume flow is achieved.
  • the assignment in the table to a plurality of volume flows preferably including to a flow rate zero.
  • not every one of these volume flows also has to be an adjustable nominal volume flow. It is sufficient if a few or every second volume flow in the table is an adjustable nominal volume flow.
  • volume flow setpoint can be specified, this volume flow setpoint is therefore one of several
  • the table according to the invention can then mentally include in one dimension, for example in the direction of the rows, the various predetermined volume flows, in the other dimension, for example in the direction of the columns, the different speeds, wherein at each intersection of a row and a column, a table element is at least a value of size.
  • volumetric flow adjustment used for example, the power consumption and the electrical power, two values are each speed-volumetric flow pair
  • a value of the total conveying height present at this operating point can also be assigned in the table.
  • the geodetic head H geo corresponds to the height difference between the pump unit and the highest point of the pressure line. It thus forms the static part of the delivery height.
  • the total conveying height is formed not only by the static portion but also by a dynamic portion which results from the conveyance of the liquid. Does not flow medium, the geodetic head equal to the
  • Each value of said pump unit size together with the respective speed value defines a specific operating point of the pump unit in the HQ diagram.
  • the table according to the invention is factory in the
  • the absorbed current and / or the value of the variable dependent on the current is measured for each speed characteristic at each volume flow and stored in the table.
  • determination of the current value of the magnitude and knowledge of the present pump speed may be based on the currently delivered volume flow, i. be closed the actual volume flow. So it is then possible to set a certain volume flow, in particular the predetermined target volume flow by the speed of the
  • Pump unit is set so that the size substantially corresponds to a certain, the predetermined target volume flow associated value.
  • the speed of the pump set is increased to a second speed if the current value of the magnitude is not substantially equal to the associated value, wherein steps a, b and c are then repeated on the proviso that the value of the first speed is equal to the value corresponds to the second speed, or
  • the set speed of the pump set is maintained if the value of the magnitude is substantially equal to said associated value of the magnitude.
  • the method according to the invention is designed as follows: a The pump unit is operated at a first speed,
  • steps a, b and c are then repeated provided that the value of the first speed is the value of the second speed corresponds to, or
  • the winding temperature or its gradient is used instead of the current consumption, is in the
  • the pump unit in particular the controller thus compares the determined, in particular measured value of the size with the value expected at the set speed and increases the speed of the pump set, if this value is less than the expected, ie assigned value. Operation of the
  • the Pump unit can therefore be divided into at least two operating phases.
  • the first phase corresponds to a start-up phase in which the speed is successively increased until that speed is found at which the value of the variable, in particular the current consumption, corresponds to the value assigned to the desired volume flow. From this speed, the holding phase begins, in which the liquid is transported out of the sump with the specified volume flow out.
  • the run-up phase thus goes into the hold phase when the correct speed is found above the value of the size.
  • steps a, b and c means that every next
  • Loop step the first speed after the speed increase program technically corresponds to the value of the second speed and at this speed again the current value of the size is determined and compared with a target volume flow at this second, higher speed value associated value of the size.
  • the assigned value essentially corresponds to the current value, the desired setpoint flow rate has been reached. Otherwise, the value, for example, the current consumption, will continue to be too low, so that again an increase in the speed to a third speed, or a third speed value is necessary.
  • this third speed value is then considered to be the "first speed value".
  • the current value of the variable is again determined and compared with a value of the variable associated with the desired volume flow at this second, higher speed value. The repetition takes place as long as and until the value of the variable, that is to say, for example, the current consumption, is substantially equal to an assigned value, that is to say for example equal to the said current value. Then, an operating point is reached at which the delivered volume flow of the pump set to the predetermined target volume flow
  • the pump set can maintain the set desired volumetric flow rate during each operation, i. every time you turn on, based on the described
  • the absolute minimum speed may, for example, be in the range between 5-200 rpm.
  • This variant of the method represents a "plug-and-play" solution that is universally suitable for every operating case.
  • the pump unit has a certain intelligence and in particular is self-learning.
  • various embodiments are possible, which can be used alternatively or cumulatively.
  • a first embodiment is based on the knowledge that the predetermined target volume flow, regardless of a specific installation situation of the
  • Pump unit especially in a lifting system, can not be achieved with any speed in the lower speed range.
  • a certain minimum speed is required even at a minimum delivery height of, for example, 0.1 m. This means that below this minimum speed no speed can be assigned a value of the size, in particular no current value, because there is no such operating point in the HQ diagram.
  • Size values in the table are nothing, 0 or "nan" (not a number).
  • this query can be done before step a, but at least in any case before step b or step c.
  • a "plausible value” is to be understood as meaning a value which is numerically present in the table, that is to say is not a nan value, and which is neither zero nor negative, nor comparatively large.
  • the determination of the minimum speed can be carried out in a simple manner by a query such that first the first speed to be approached, in particular the absolute minimum speed of
  • Pump unit is adjusted accordingly and in which a first determination of the current value of the size, for example, a first current measurement is made.
  • This procedure can basically be carried out during each operation, ie every time the pump set is switched on again.
  • the minimum speed as
  • Start reference value is stored and that at one or even everyone
  • the pump unit is self-learning, wherein
  • Target reference value to be stored if the current value of the size in
  • Target reference value to be approached This has the advantage that the target volume flow can be set directly. A time-consuming and computational comparison of values can then be completely eliminated. Furthermore, this variant has the advantage that the set target operating point in each operation is the same, regardless of the media consistency or density of the liquid to be pumped, which can vary considerably, especially in domestic wastewater in a lifting plant. The pump unit is therefore also capable of learning in this respect and optimizes its operation automatically.
  • Pump unit may be configured such that the speed of the pump set is reduced to a second speed when the current value of the size is greater than said associated value, and that the speed of the pump set is increased to a second speed when the current value of the size is less than the said assigned value. Subsequently, the steps a, b and c may be repeated with the proviso that the value of the first speed corresponds to the value of the second speed, which is then the increased or the reduced speed. In the case of power consumption as a quantity, this means that the speed of the pump set is reduced to a second speed when the power consumption is greater than said current value, and that the speed of the pump set is increased to a second speed when the power consumption is less than said current value is.
  • the set speed of the pump unit can be maintained , because the desired flow rate is reached.
  • the value of the total delivery height H g es (nj, Qsoii) of the pump unit is additionally allocated to each value of the size in the table. This makes it possible to determine from the determined current value of the size of the current total delivery of the pump set. This can be done by checking at the currently approached speed, which target volume flow the determined current value is assigned to the size or can be assigned most likely. Because with the currently set
  • Embodiment variants can be stored to the approached speeds, in particular to each approached speed of the corresponding corresponding current value of the size of the pump unit. This means that support points of a curve are recorded as a function of the speed. This is characteristic of the course or the change in the operating point as a function of the speed. Storing the values has the advantage that they can also be analyzed later, for example, by the pump set itself, when an installer or maintenance technician analyzes the pump set or wishes to be displayed on the pump set. Alternatively, the stored values can also be transmitted to an external device, for example a computer, a control and monitoring device or a mobile handheld device, for example via cable or wirelessly via one of the
  • the geodetic height of the highest point of the pressure line can be determined on the basis of the table from the current value of the variable or from the speed-related stored size values and the rotational speed. This determination can therefore be instantaneous based on the current value of the size and / or subsequently on the basis of the recorded values. Because the
  • the determination can be carried out, for example, by determining that speed, referred to below as corner speed, at which the current value of the variable no longer substantially corresponds to a value stored in the table at the volume flow 0.
  • the corner speed can thus be determined at a startup of the pump unit such that it is checked at each set speed, whether the value of the size corresponds to that value at the set speed the Volume flow zero is assigned, that should be present at a flow rate of zero. This is the case below the corner speed. Will be the first one
  • Switching off the pump unit in conventional lifting systems is usually level controlled, i. depending on the level of in the
  • the pump unit according to the present invention is turned off level-controlled at least during a first operation, wherein an operating time T B , TSB of the pump unit is stored. This can then be used in a next operation, as explained below.
  • the pump unit after a predetermined period of time to perform a soft spout, in which the speed is gradually reduced.
  • This has the advantage that pressure surges are avoided in the pressure line, which arise in an abrupt shutdown of the pump unit as a result of the water column located in the pressure line, which is located on the located behind the conveyor closed backflow preventer falls back.
  • the operation of the pump unit after a predetermined period of time to perform a soft spout, in which the speed is gradually reduced.
  • the beginning of the phase-out phase can be fixed, i. after a predefined time from activation of the pump set.
  • the lifting system can be turned off level controlled in a first operation when the water level in the
  • This operating time may be, for example, the total operating time from switching on to turning off the pump set, i. the duration of the run-up and hold phase. Alternatively, it may be the duration for which the unit is running at the target volumetric flow rate, i. the duration of the holding phase. The operating time depends on the volume of the collection container, but is usually less than a minute.
  • the pump unit in a subsequent operation after a period of time of 50-85%, preferably from 60% -75% of the stored operating time to perform the soft discharge, in which the speed is gradually reduced.
  • the reduction may be continuous or stepwise, and uniform, e.g. linear, or uneven, e.g. exponential or logarithmic.
  • a gradual, uniform reduction may be such that the rate of change is less than 200 rpm per second.
  • the spout would then be at least 12 seconds. Accordingly, the spout 12s should be done before the end of the stored operating time. From a given rate of change (gradient), the pump unit can determine the run-out duration according to the speed found out at the setpoint flow rate and, accordingly, the start of the run-out from the previously stored one
  • the speed of the pump unit does not necessarily have to be reduced to zero before it is switched off. Rather, the pump unit can already be turned off when a minimum volume flow Q Off is reached or fallen below. This development is based on the knowledge that below a certain speed only such a small volume flow exists that the one lying behind the pump
  • Non-return valve covers only a small closing path and the water column in the pressure line when closing only slightly sagging. The pressure surge and the associated noise emission and the mechanical stress on the parts when switching off the pump unit are then low.
  • the minimum volume flow can, for example, via the value of the size, so for example on the absorbed power, the power and / or the
  • the minimum volume flow is determined numerically, the current volume flow can be determined, for example, from the current value of the variable and the set speed using the table and compared with this minimum volume flow. For the shutdown criterion then only the thus determined actual flow rate with a predetermined
  • the switch-off can also be determined only on the size or only about the speed. If the size or the speed reaches a predetermined numerical value, it is switched off. As already stated, the volume flow in the pump unit below the corner speed is zero. This means that slightly above this corner speed there is a speed at which the minimum volume flow is present. If, in accordance with the above explanation, the corner speed is determined, then, for example, the minimum volume flow can have a
  • Off speed which is in the range 10% -60% of the corner speed. According to this variant, therefore, no fixed numerical value is specified, but rather the pump set itself determines a meaningful switch-off speed due to the corner speed.
  • the minimum speed described above can be selected, ie the speed at which the first volume flow is assigned a plausible current value for the first time. Also, based on the discrete speed levels used, the next or the next below it
  • Minimum speed lying speed can be used.
  • Volume flow can be determined.
  • the determined volume flow over time can be integrated.
  • Pump control are stored and stored, it is possible, on the basis of the operating points, which run through the pump unit, and are covered by the integrated measurement of the size, in particular the integrated current measurement, and based on the time that the pump unit in this
  • Costly volume measurement technology can be dispensed with. Furthermore, it is possible to detect delivery volumes of media which, due to their specific nature (e.g., consistency), are difficult to detect by conventional volume measurement techniques.
  • a program in the control unit which integrates the course function of the volume flow, which is determined from the stored table based on the known speed and the known electric current over the pump running time and thus determines the volume delivered.
  • a temperature measurement of the delivery volume may preferably also be a heat quantity count, for example, for heating or solar technology.
  • the determined current volume flow, the determined geodetic height of the highest point of the pressure line and / or the determined total lifting height on a display, in particular of the pump unit, are displayed. As a result, a user directly the
  • the representation on the display can be done as a numeric numerical value and / or as a graphic.
  • the display may be part of the controller, in particular part of the housing of the control electronics of the pump unit or part of an external control and display device.
  • the correspondingly run operating points of the pump set are determined from the table and from this a system curve is determined, which is displayed on a display.
  • the display can also be the aforementioned display. This idea is based on the knowledge that the system loss curve is determined by a quadratic mathematical relationship between total delivery and volume flow. Already two points are enough to clearly define this curve, however, several operating points, i. corresponding size values are used for the determination of the system loss curve,
  • a pump unit for conveying a fluid via a pressure line into a collecting line is furthermore proposed, which is set up to carry out the method according to the invention.
  • the pump unit can be specified by him to be conveyed desired volume flow. It is arranged to automatically adjust its volume flow according to the specification on the basis of a physical size of the pump set, the size being the current taken up by the pump set or a variable dependent thereon. Again, a dependent of the absorbed electric current size as explained above, for example, the electrical or mechanical power of the pump unit, the winding temperature or the gradient of
  • the invention also proposes a lifting system with a pump unit of the type described above.
  • the lifting system includes one
  • Collecting container for collecting liquid and the pump unit by means of which the liquid in the collecting container can be raised via the pressure line into the manifold, wherein at least the highest point of the pressure line is higher in geodetical than the collecting container.
  • the lifting plant may be a sewage lifting plant for buildings or building-related land for lifting domestic wastewater or precipitation water, in which case the collecting line is a sewage collecting line.
  • the wastewater lifting plant according to the invention is particularly suitable for buildings and land close to buildings according to DIN EN 12050 (-1).
  • the pump unit may have a control to which the setpoint volume flow can be predetermined and which adjusts the setpoint volume flow.
  • a table is stored in the control, in each of which a value of the size assigned to the predetermined desired volume flow or the predetermined desired volume flows to a plurality of discrete rotational speeds, the one determined by the corresponding speed and the corresponding desired flow rate operating point of the
  • the pump unit may further comprise a frequency converter to which the controller for setting a certain speed, a specific frequency can be predetermined. Furthermore, the pump unit can have a pump and an electronically commutated synchronous motor or an asynchronous motor that drives the pump. Electric motor and pumps form structurally a unit.
  • the electronically commutated Synchronmotbr has a permanent magnetic rotor. It can also be powered by a frequency converter. In this
  • Variant are the speed of the electric motor and thus the Volume flow of the pump set adjusted by the frequency of the frequency converter. Accordingly, the controller may specify the frequency converter to set a particular volume flow a certain frequency.
  • the controller can be set up in such a way that it increases the frequency if the current consumed is less than the current assigned to the predetermined volume flow according to the control characteristic or according to the table. Further, the controller may be configured to reduce the frequency when the current consumed is greater than that
  • predetermined volume flow according to the table associated current value.
  • the frequency of the frequency converter is in this embodiment according to the manipulated variable in the context of the control according to the invention.
  • FIG. 1 Illustration of a wastewater lifting plant
  • FIG. 1 Block diagram of the pump control according to the invention
  • Figure 4 characteristic field as HQ diagram of a lifting plant
  • FIG. 6a-6d flowcharts according to variants of the invention
  • the lifting plant 1 shows a schematic representation of a wastewater lifting plant 1 in a building for transporting domestic wastewater 3 into a waste water collecting line 6.
  • the lifting plant 1 comprises a collecting container 2 for collecting domestic Wastewater 3 and a pump unit 4, 7 by means of which the wastewater in the collecting container 2 liquid is liftable via a substantially vertical pressure line 5 in the manifold 6.
  • the manifold 6 is connected to the sump 2.
  • the pressure line 5 is at its upper end in a backflow loop, to which the manifold 6 connects. The highest point of the pressure line 5 is therefore geodetically higher than the sump 2.
  • the pressure line 5 is connected to the
  • Wastewater 3 passes through a sewer line 1 1, which opens into the sump 2, in this.
  • the pump unit 4, 7 comprises an electric motor 7 and a pump 4 driven by it.
  • the electric motor 7 is commutated electronically
  • Synchronous motor designed with permanent magnetic rotor.
  • the electric motor 7 is powered by a frequency converter 9, which is part of the engine electronics.
  • the pump unit 4, 7 has an integrated control 8, the part of
  • Engine electronics can be.
  • an external control unit 10 is provided, which is connected via a line with the pump unit 4, 7 and over which the controller 8 can be programmed, ie predetermined set values can be specified and settings can be made.
  • the control unit 10 is further connected to a sensor in the reservoir, which measures the level.
  • the connection between controller 8 and external control unit 10 may be bidirectional, so that also the pump unit 4, 7 can transmit data to the external control unit 10.
  • the external control unit has a display on which the current volume flow Qi s t. the geodetic height of the backwater loop, the
  • Total head and / or the system loss curve can be displayed.
  • the pump unit 4, 7, in particular the controller 8 is manually set by him to be conveyed desired volume flow QSOLL. Exceeds the
  • the pump unit 4, 7 is activated and promotes the wastewater 3 through the pressure line 5 in the sewer manifold 6, which opens into the public sewer. According to the invention, it automatically sets the desired volume flow QSOLL on the basis of the electric current Ijst received by it. In this case, the pump unit 4, 7 its speed n such that the current consumption Ijst of the pump unit 4, 7 im Essentially a specific, the target volume flow QSOLL assigned
  • the current I is measured by a current sensor 12 integrated in the engine electronics or outside of the
  • Pump unit can be integrated in a power supply line, see Figure 2.
  • Winding temperature or the gradient of the winding temperature is illustrated by the use of the power consumption of the pump unit as a physical quantity.
  • FIG. 2 shows a block diagram of the pump control according to the invention.
  • the controller 8 is as an input to one of the predetermined or
  • the controller 8 controls the frequency converter 9. She gives in
  • Pulse width modulated (PWM) signal of a certain frequency f the electronic switches, such as transistors or thyristors, of the
  • pulse width modulated signal gives the frequency converter 9 a three-phase
  • the output variable and thus manipulated variable for the pump 4 is the following
  • a table is deposited, as shown in FIG.
  • Pump unit 4, 7 corresponds.
  • speed and thus current values for a volume flow zero are also stored in the table.
  • the volume flow QIST of the pump unit 4, 7 is set using this table.
  • the target volume flow Qsoii is set at Q in the table.
  • FIG. 4 shows a characteristic field in the HQ diagram of the invention
  • Lifting plant 1 Shown are 21 exemplary speed characteristics on which the speed ni to n 2 i is constant.
  • the speed differences An n_i + 1 - n_i are equidistant.
  • n_1 is identical to that used in FIG.
  • This rotational speed n_1 represents an absolute minimum rotational speed of the pump unit 4, 7. At this rotational speed n_1 there is a delivery head of approximately 1 m, but still no volume flow Qjst.
  • the first speed n_1 is held short time, so that the current of the
  • FIGS. 5a and 5b which are to be considered side by side, the general table according to FIG. 3 is filled with concrete values for the volumetric flow Q, the rotational speed n and the current consumption I, the current values being fictitious and serving only as an illustration.
  • This table depicts the family of characteristics of FIG. 4. Furthermore, the course of the operating points is also illustrated in the table.
  • the table is approximately a kind of triangular matrix that only has current values above the diagonal.
  • the HQ diagram in Fig. 4 this is explained by the fact that with a certain speed always only a certain maximum flow can be promoted.
  • the speed n_1 only volume flows Q between 0 and 2 m 3 / h are possible
  • the speed n_2 volume flows Q between 0 and 4 m 3 / h, etc.
  • the speed n_7 is required. Since this volume flow can not be achieved with an underlying speed n, there are correspondingly no operating points with one
  • Speed steps selected at intervals of 160 rpm are selected at intervals of 160 rpm.
  • any other choice of speed levels and flow rates is possible, especially a non-equidistant choice.
  • the current values in the table are displayed for each speed characteristic between the minimum and maximum characteristics, i. for each defined by the volume flow Q and the speed n operating point factory determined and stored in the table.
  • the current values can be averaged, in particular effective current values. It should be noted that current values between two discrete speeds can also be interpolated.
  • the stored current values form support points. The interpolation values help to set the target volume flow Qsoii more accurately. It is then recommended, not just a query
  • the rotational speed assigned to the current value exceeds an intermediate rotational speed between the set and the last rotational speed
  • the pump 4 of the pump unit 4, 7 has in the embodiment according to Figures 5a, 5b a radial impeller or diagonal impeller. These have the effect that the current increases both with increasing speed and with increasing volume flow. In the o.g. Electricity comparison can therefore be checked if the
  • n_1 160 U / min
  • the current power consumption which is about 1, 40 A
  • the current consumption is about 1.45 A.
  • This value is compared with the current value l (n_2, Q S0 n) at Q so n. Since this also does not exist, or there is no match, the speed is further increased. This is constantly repeated.
  • n_7 960 rpm
  • a plausible current value I (n_7, Q SO II) is present for the first time.
  • FIG. 6a in which the sequence of the method according to the invention is shown graphically.
  • the method with block 20.
  • a count variable i which corresponds to the later speed index, set to zero, block 21.
  • this count variable is increased by one and the first speed n_1 set in the pump unit 4, 7.
  • the electric current consumption Ijst of the pump set is measured, step 23, and the current value
  • Pump unit 4, 7 be specified differently in the table. If no current value is specified, this can be regarded as "nan" (not a number). Alternatively, negative current values, for example -1, may be included. In this way, it can be determined by a simple If query whether a current value at Qs 0 ii at the set speed nj is present. If not, the count variable i is incremented by one. For the case according to the table in FIG. 5a, a plausible current value is present only at the speed with the index 7. This is also understood with reference to FIG. 4, from which it is clear that at least this speed would have to be set in order to achieve a volume flow of 12 m 3 / h at a delivery height of 0 m. Then, this minimum speed n_7 is used as the first speed and set in the pump unit 4, 7, see step 28.
  • Start reference value can be used as the first speed, as shown in Figure 6c, step 30. Only to display the logical step sequence here the start reference value n_m1 first in Fig. 6c reduced by one in the next step 22 then increased again. The storage and use of the
  • Start reference value i_m1 occurs during a soft start of the pump set.
  • the sequence according to FIG. 6c differs from the sequence in FIG. 6b in that the check as of which rotational speed a plausible current value is present is not carried out again, since this has already been determined and stored in the earlier operation according to FIG. 6b, Steps 27, 29, and then available.
  • the pump unit 4, 7 of the lifting system 1 is thus self-learning.
  • a further intelligence is additionally integrated into the pump unit 4, 7, or into the control 8.
  • the current consumption Mst is substantially equal to the current value I (n_i, Qsoii) assigned to the nominal volume flow Qsoii, ie in which the
  • step 30 Current consumption corresponds to the stored in the table current value for the target volume flow Qsoii, these stored in the form of their index value as a target reference value i_m2, see step 35. This is then available at subsequent operations and can be approached at a next operation of the pump set directly.
  • the storage in step 30 can also take place in the variant according to FIGS. 6a and / or 6b.
  • the target reference value i_m2 is used as the starting value, this being first reduced by one in step 31 and then being increased again by one in step 22. Because with this variant a certain
  • the current comparison comprises a step 34, according to which the set first rotational speed n_i of the pump unit 4, 7 is reduced to a second rotational speed n_i-1 if the current consumption Mst is greater than the said current value 1 (n_i, Qsoii), see step 33, and a second step 22, wherein the rotational speed nj of the pump unit 4, 7 is increased to a second rotational speed n_i + 1 when the current consumption Mst is smaller than the said current value I (n_i, Qsoii).
  • volume flow setpoint QSOLL is.
  • the speed n of the electric motor 7 is therefore reduced, so that correspondingly the volume flow decreases. This is done by
  • volume flow setpoint QSOLL is.
  • the speed n of the electric motor 7 is therefore increased, so that correspondingly the volume flow Q increases. This is done by
  • the current Mst is measured again and compared. If it then agrees with the stored current value at Q SO II at the set rotational speed, the desired nominal volume flow Qs 0 n is found, block 25. This rotational speed is then held and the method is terminated in terms of control technology, block 26.
  • the associated actual current consumption value Mst of the approached rotational speeds nj in particular for each approached rotational speed nj
  • the current consumption at the speed n1 is 1.41 A, which essentially corresponds to the table value 1.4 A.
  • the speed n2 for example, there is a current of 1.455 A, which essentially corresponds to the value 1.45 A.
  • the assignment is made for the remaining values.
  • the measured current consumption for the first five rotational speed values corresponds to a volume flow rate of 0 m 3 / h.
  • a current value is present, which is no longer associated with a current value at zero flow, ie, which is associated with a volume flow Q greater than zero.
  • the point at which the volume flow is for the first time greater than zero is thus between n5 and n6 (corner speed).
  • the delivery height at this point corresponds to the geodetic head.
  • the speed n6 can be taken as the corner speed, because the system loss curve at low volume flows is flat. At this operating point corresponds to the
  • the geodetic table With the identification of the speed n6 as the first speed at which a volume flow greater than zero exists, the geodetic table can be found in the table
  • volume flow zero associated total delivery height The corner speed can be determined the more accurate, the smaller the distance between the speed levels.
  • the lifting system 1 from the table to a specific current consumption value Ijst and a certain speed, the currently promoted volume flow Qjst, the geodetic height of the highest point of the pressure line 5 and the current total head on a display of the controller 8 and / or external control unit 10 is displayed. Due to the speed-related storage of the current consumption values and the assignment to the appropriate values in the stored table can continue to run through operating points, consisting of volume flow Q and
  • Pressure line is determined and can be displayed.
  • FIGS. 7a to 7d show profiles of the rotational speed n of the pump unit 4, 7 over the time t.
  • the operating time of the pump unit 4 7 over the time t.
  • a run-up phase of duration THL and a holding phase of duration T SB During the startup phase, the inventive method is carried out. It is thus set one speed after another and checked whether the power consumption corresponds to a stored current value. This is the case with respect to FIGS. 4 and 5b at n_15.
  • the run-up phase goes into the holding phase.
  • the pump unit 4, 7 At the end of the holding phase, the pump unit 4, 7 is turned off as soon as the water level in the collecting container 2 falls below a certain level. The speed n then drops rapidly to zero. In the case of FIG. 7b, this method is the same, whereby the start-up of the pump unit 4, 7 takes place more rapidly, so that the ramp-up time T H L is lower.
  • the duration T H L of the run-up is determined by the speed of the electronics, which must measure the current and compare it with the stored current value. If this happens quickly, the next speed levels can be set quickly one after the other.
  • the shorter ramp-up time in FIG. 7b is due to the fact that the
  • the pump unit 4, 7 executes a soft discharge after a predetermined period of time has elapsed, in which the rotational speed n_i is gradually reduced.
  • the discharge takes place for the duration TAL of a phase-out phase, which is directly connected to the holding phase.
  • the duration T A L can either be specified directly or predetermined or result from a preset or presettable speed gradient.
  • the speed gradient should be between a predefinable maximum value and a minimum value. A maximum value should therefore be provided, because the physically limited delays of the water column, ie its inertia, which depend on the pipeline installation, can not be exceeded.
  • the run-up is based on the absolute minimum speed of the pump unit 4, 7, but can also be done by the minimum speed, or omitted completely, so that immediately
  • the lifting system 1 in a first operation as shown in Figures 7a or 7b, level controlled
  • Start-up phase and holding phase can correspond. If this operating time is known, the start of the phase-out phase can be determined in dependence on it.
  • the pump unit 4, 7 in a subsequent operation after a period of 3/4 of the stored operating time T B , TSB), the soft spout, in which the speed nj is gradually reduced.
  • FIG. 7 c shows the dashed line the speed curve when the pump unit 4, 7 is turned off hard, starting from the target speed n_ 5.
  • Pump unit 4, 7 is turned off when a minimum flow Q Off reached or fallen below.
  • This minimum volume flow is given in FIG. 4 by way of example at approximately 3.5 m 3 / h, which is present at a rotational speed n_7. At this speed, respectively, this volume flow, the check valve behind the pump unit 4, 7 is only slightly open, so that only a small
  • the minimum volume flow Q out or the switch-off speed n_7 can be specified manually or be determined on the basis of the known og corner speed, for example, as the 1, 1 to 1, 5 times this corner speed.
  • the known og corner speed for example, as the 1, 1 to 1, 5 times this corner speed.
  • Phasing-out phase is illustrated by an arrow at the intersection of the
  • Speed characteristic of speed n 7 ends with the system loss curve. At the latest, however, the pump set can start at or after reaching the corner speed be turned off, because then no flow is present anyway and the closing member of the backflow preventer, ie the check valve is closed.
  • the pump unit 4, 7 set a predetermined volume flow QSOLL regardless of the height difference between the sump 2 and the sewer manifold 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Pumpenaggregats, insbesondere für eine Hebeanlage (1), zur Förderung von einer Flüssigkeit über eine Druckleitung (5) in eine Sammelleitung (6), bei dem das Pumpenaggregat (4, 7) einen ihm aus einer Mehrzahl vorgebbarer Soll-Volumenströme vorgegebenen Soll-Volumenstrom (QSOLL) auf der Grundlage einer physikalischen Größe (I_ist) des Pumpenaggregat (4, 7) selbsttätig einstellt, wobei die Größe (I_ist) der von dem Pumpenaggregat (4, 7) aufgenommene Strom (I_ist) und/ oder eine von diesem abhängige Größe ist. In dem Pumpenaggregat (4, 7) ist eine Tabelle hinterlegt, in der für jeden vorgebbaren Soll-Volumenstrom (Qsoll) zu einer Mehrzahl diskreter Drehzahlen (n_i) jeweils ein Wert (l(n_i, Q)) der Größe zugeordnet ist, der einem durch die entsprechende Drehzahl (n_i) und den entsprechenden Soll-Volumenstrom (Qsoll) bestimmten Betriebspunkt (HIST, QIST) des Pumpenaggregats (4, 7) entspricht. Der Volumenstrom (QIST) des Pumpenaggregats (4, 7) wird anhand dieser Tabelle eingestellt, indem die Drehzahl so eingestellt wird, dass die Größe (I_ist) im Wesentlichen einem bestimmten, dem vorgegebenen Soll-Volumenstrom (QSOLL) zugeordneten Wert (l(n_i, Qsoll)) entspricht. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Pumpenaggregat und eine Hebeanlage, die jeweils zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet sind.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Pumpenaggregats
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines
Pumpenaggregats, insbesondere für eine Hebeanlage, zur Förderung einer
Flüssigkeit über eine Druckleitung in eine Sammelleitung, bei dem das
Pumpenaggregat einen ihm aus einer Mehrzahl vorgebbarer Soll-Volumenströme vorgegebenen Soll-Volumenstrom auf der Grundlage einer physikalischen Größe des Pumpenaggregat selbsttätig einstellt, wobei die Größe der von dem
Pumpenaggregat aufgenommene Strom und/ oder eine von diesem abhängige Größe ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Pumpenaggregat für eine
Hebeanlage, das zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet ist, sowie eine
Hebeanlage, wobei die Hebeanlage einen Sammelbehälter zum Sammeln von Flüssigkeiten und ein Pumpenaggregat umfasst, mittels welchem das in dem
Sammelbehälter befindliche Flüssigkeit über eine Druckleitung in die Sammelleitung gehoben wird, und wobei zumindest der höchste Punkt der Druckleitung geodätisch höher liegt als der Sammelbehälter. Insbesondere betrifft die Erfindung eine
Abwasserhebeanlage für Gebäude oder gebäudenahe Grundstücke zum Heben von häuslichem Ab- oder Niederschlagswasser aus dem Sammelbehälter, wobei die Sammelleitung eine Abwassersammelleitung ist.
Derartige Abwasserhebeanlagen sind bekannt, beispielsweise aus der DE 10 2005 027 091 A1. Sie werden dazu verwendet, Abwasser, das unterhalb der sogenannten Rückstauebene entsteht oder nicht mit Gefälle in die Kanalisation geleitet werden kann, zunächst zu sammeln und sodann in die Abwassersammelleitung über die sogenannte Rückstauschleife anzuheben und in die Kanalisation abzuführen. Das Abwasser wird dann rückstausicher abgeleitet.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Auch bei Regenwasser, das unterhalb der Rückstauebene anfällt und nicht versickert, werden derartige Hebeanlagen eingesetzt. In der Regel wird eine
Abwasserhebeanlage am tiefsten Punkt im Keller eines Gebäudes oder in einer Grube im gebäudenahen Grundstücksbereich aufgebaut. Auch kann sie in einem Schacht untergebracht werden. Das Ab- und/ oder Niederschlagswasser wird in einem Sammelbehälter gesammelt und mittels einer Fördereinrichtung aus diesem in die öffentliche Kanalisation gepumpt, wobei die geodätische Höhendifferenz zur Rückstauschleife überwunden wird.
Die Hebeanlage arbeitet automatisch je nach Befüllungsgrad des Sammelbehälters, wobei dann eine Niveauerfassung, beispielsweise mit Schwimmer, die Anlage aktivieren und gegebenenfalls auch deaktivieren kann. Dies bedeutet, dass das Pumpenaggregat der Hebeanlage lediglich ab und zu angeschaltet und für eine vergleichsweise kurze Zeit betrieben wird, nämlich solange, bis der Sammelbehälter auf ein baulich bedingtes, verbleibendes Restvolumen geleert ist.
Für die Pumpenaggregate derartiger Hebeanlagen werden ungeregelte
Asynchronmotoren verwendet, die baulich bedingt lediglich eine einzige Drehzahl und damit eine bestimmte festgelegte Kennlinie aufweisen, die entsprechend durch die Leistung des Motors und die angetriebene Hydraulik gegeben ist. Je nachdem, welche Gesamtförderhöhe bei der Hebung der Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter in die Sammelleitung zu überwinden ist, d.h. welche Förderhöhe das
Pumpenaggregat mindestens besitzen muss, wird das Pumpenaggregat seiner Leistung nach ausgewählt und in der Anlage eingebaut. Eine nachträgliche
Anpassung der Förderhöhe des Pumpenaggregats an den tatsächlichen
Anwendungsfall erfolgt nicht bzw. kann aufgrund der fehlenden Anpassbarkeit des Aggregats nicht erfolgen.
Des Weiteren sind die geodätische Förderhöhe und die Leitungslänge der
Druckleitung bis zur Rückstauschleife oftmals nicht bekannt. Die Hebeanlage wird deshalb in der Praxis zur Sicherheit mit großer, hydraulischer Leistung bei konstanter Drehzahl betrieben, um sicherzustellen, dass das Abwasser auf jeden Fall in die Sammelleitung gefördert wird. Aus diesem Grunde sind die in den heutigen Abwasserhebeanlagen verwendeten Pumpenaggregate oftmals falsch dimensioniert. Dadurch kommt es nicht selten zu kavitierendem Betrieb des Laufrads, zu
Klappenschlägen, störenden Fließgeräuschen, zu unnötig hohen Betriebskosten und/ oder Schäden an der Anlage oder Druckleitung und damit zu einem vorzeitigen Ausfall der Hebeanlage.
Es sind demgegenüber Pumpenaggregate bekannt, deren Differenzdruck geregelt ist, wobei ein gewünschter Differenzdruck einer bestimmten Förderhöhe der Pumpe entspricht, die an der elektronischen Regelung der Pumpe vorgegeben werden kann. Die Förderhöhe wird bei diesen Pumpenaggregaten aufgrund des Differenzdrucks eingestellt, der mittels eines Differenzdrucksensors oder mehrerer Drucksensoren oder rechnerisch aus anderen Größen des Pumpenaggregats ermittelt wird.
Derartige Pumpen werden in geschlossenen hydraulischen Systemen eingesetzt, wie beispielsweise in Heiz- oder Kühlkreisläufen. Diese Pumpen können in
Abwasserhebeanlagen nicht zum Einsatz kommen, weil die Abwassersammelleitung, in die das Abwasser zu fördern ist, Teil eines offenen Systems und damit drucklos ist.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verfahren zum Betreiben eines Pumpenaggregats, bereitzustellen, durch das sich das Pumpenaggregat hinsichtlich seiner Leistung optimal an die konkreten baulichen Gegebenheiten selbsttätig anpasst und bedarfsgerecht betrieben wird. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Pumpenaggregat bereitzustellen, das sich hinsichtlich seiner Leistung optimal an die konkreten baulichen Gegebenheiten selbsttätig anpasst und bedarfsgerecht betreibbar ist. Insbesondere soll sich das Pumpenaggregat für die Verwendung in einer Hebeanlage eignen bzw. dafür eingerichtet sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 , ein Pumpenaggregat nach Anspruch 20 und eine Hebeanlage nach Anspruch 21 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen wiedergegeben und werden
nachfolgend erläutert.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Pumpenaggregats, insbesondere für eine Hebeanlage, zur Förderung einer Flüssigkeit über eine
Druckleitung in eine Sammelleitung vorgeschlagen, bei dem das Pumpenaggregat einen ihm aus einer Mehrzahl vorgebbarer Soll-Volumenströme vorgegebenen Soll- Volumenstrom auf der Grundlage einer physikalischen Größe des Pumpenaggregats selbsttätig einstellt, wobei die Größe der von dem Pumpenaggregat aufgenommene elektrische Strom und/ oder eine davon abhängigen Größe ist, und in dem
Pumpenaggregat eine Tabelle hinterlegt ist, in der für jeden vorgebbaren Soll- Volumenstrom zu einer Mehrzahl diskreter Drehzahlen jeweils ein Wert der Größe zugeordnet ist, der einem durch die entsprechende Drehzahl und den
entsprechenden Soll-Volumenstrom bestimmten Betriebspunkt des
Pumpenaggregats entspricht, wobei der Volumenstrom des Pumpenaggregats anhand dieser Tabelle eingestellt wird, indem die Drehzahl so eingestellt wird, dass die Größe im Wesentlichen einem bestimmten, dem vorgegebenen Soll- Volumenstrom zugeordneten Wert entspricht.
Entgegen der nach dem Stand der Technik bei Heizungspumpen bekannten differenzdruckabhängigen Regelung der Förderhöhe, wird bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren der Volumenstrom eingestellt. Dies erfolgt
erfindungsgemäß rein gesteuert auf der Grundlage des von dem Pumpenaggregat aufgenommenen Stroms und/ oder einer davon abhängigen Größe. Eine von dem aufgenommenen elektrischen Strom abhängige Größe ist beispielsweise die elektrische oder mechanische Leistung des Pumpenaggregats, die
Wicklungstemperatur oder der Gradient der Wicklungstemperatur. Aufgrund einer der vorgenannten Größen oder einer Kombination dieser Größen, wird erfindungsgemäß der Volumenstrom bei dem Pumpenaggregat eingestellt. Aus dem aktuellen Wert der Größe kann auf den Betriebspunkt des Pumpenaggregats geschlossen werden. Bevorzugt ist jedoch der aufgenommene elektrische Strom und/ oder die elektrische Leistung, weil diese Größen unmittelbar und eindeutig, verzögerungsfrei und mit hoher Präzision Auskunft über den aktuellen Betriebszustand des Pumpenaggregats liefern.
Das erfindungsgemäße Pumpenaggregat ist zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet. Ein Pumpenaggregat umfasst eine Pumpeneinheit, eine Antriebseinheit und eine Steuerungseinheit, die baulich eine Einheit bilden können oder funktional zusammenwirken können. Soweit bei der Erfindung davon die Rede ist, dass das Pumpenaggregat in bestimmter Weise eingerichtet und/ oder einen bestimmten Verfahrensschritt ausführt, so ist dies in dem entsprechenden Zusammenhang auf eine der drei genannten Komponenten, insbesondere auf die Steuerungseinheit bezogen. Das Pumpenaggregat ist bevorzugt für die Verwendung in einer Hebeanlage vorgesehen, kann jedoch auch in beliebigen anderen
Anwendungen eingesetzt werden, in denen eine Regelung anhand des
Differenzdrucks nicht möglich oder zumindest nicht zielführend ist.
Erfindungsgemäß stellt das Pumpenaggregat einen vorgegebenen Soll- Volumenstrom unabhängig von der an seinem Einbauort benötigten
Gesamtförderhöhe ein. Ist das Pumpenaggregat Teil einer Hebeanlage, in der es Flüssigkeit aus einem Sammelbehälter über die Druckleitung in die Sammelleitung fördern soll, stellt es seinen Volumenstrom unabhängig von dem Höhenunterschied zwischen dem Sammelbehälter und dem höchsten Punkt der Druckleitung selbsttätig ein. Die gesteuerte Aufrechterhaltung eines voreingestellten Volumenstroms verhindert, dass das Pumpenaggregat in unzulässige Betriebsbereiche gelangt, insbesondere unzulässig hohe Volumenströme erreicht, die im ungesteuerten oder ungeregelten Betrieb, insbesondere aber bei einer differenzdruckgeregelten Pumpe erreicht werden könnten. Es wird dadurch ein optimaler, sicherer Betrieb des
Pumpenaggregats und damit gegebenenfalls auch der Hebeanlage erreicht.
Ein entscheidender Vorteil besteht darin, dass sich das Pumpenaggregat
selbstadaptiert, d.h. die passende Drehzahlkennlinie für die vorliegenden
Anlagenverhältnisse selbst einstellt, sodass eine Auslegung des Pumpenaggregats in einem bestimmten anwendungsspezifischen Leistungsbereich, insbesondere im Leistungsbereich der Hebeanlage nicht mehr erforderlich ist. Damit kann ferner eine Reduzierung der Variantenvielfalt erreicht werden, da nicht mehr für jeden zu überwindenden Höhenunterschied eine Hebeanlage mit einem speziellen
Pumpenaggregat angeboten werden muss. Der mit der Installation der
Abwasserhebeanlage betraute Fachmann braucht demgemäß keine Auslegung der Anlage, insbesondere der Hebeanlage mehr vorzunehmen, sondern lediglich -ohne dass ihm die Förderhöhe bekannt ist- manuell an dem Pumpenaggregat einen gewünschten standardmäßigen Volumenstrom, beispielsweise 12 m3/h, einzustellen, der dem Durchmesser der Druckleitung entsprechend eine optimale
Strömungsgeschwindigkeit ergibt. Der Durchmesser ist dem Fachmann bei der Installation bekannt. Im Betrieb hält das Pumpenaggregat dann den vorgegebenen Volumenstrom konstant. Durch falsche Betriebspunkte hervorgerufene Probleme, wie kavitierender Betrieb, Klappenschläge, Fließgeräusche und/ oder ein vorzeitiger Ausfall der Anlage, werden dadurch effektiv vermieden.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Idee, den dem Pumpenaggregat vorgegebenen Soll-Volumenstrom rein gesteuert auf der Grundlage des von dem Pumpenaggregat aufgenommenen Stroms oder einer davon abhängigen Größe einzustellen, hat des Weiteren den Vorteil, dass auf jegliche Sensoren zur Messung des Volumenstroms oder des Drucks verzichtet werden kann. Es wird folglich bei dem
erfindungsgemäßen Pumpenaggregat für die Einstellung des Volumenstroms weder ein Druck gemessen, noch ein Differenzdruck bestimmt. Vielmehr erfolgt die
Steuerung des Volumenstroms allein aufgrund des elektrischen Stroms, der von dem Pumpenaggregat aufgenommen wird, oder einer davon abhängigen Größe, wie die elektrische oder mechanische Leistung oder die Temperatur in den Wicklungen des die Pumpen antreibenden Elektromotors oder der Temperaturgradient. Auch eine Kombination dieser Größen kann zur Einstellung des Volumenstroms herangezogen werden. Es müssen daher weder Volumenstromsensoren, noch Druck- oder
Differenzdrucksensoren in dem Pumpenaggregat eingebaut werden. Das
erfindungsgemäße Pumpenaggregat weist daher auch keine derartigen Sensoren auf oder, soweit sie vorhanden sein können, verwendet es diese allenfalls nur zu Informationszwecken ohne ihre Messdaten im Rahmen der Volumenstromsteuerung zu verwenden.
Das Pumpenaggregat weist aber vorzugsweise zur Bestimmung des aktuellen Werts der Größe Mittel auf, die mit der Steuerung verbunden sind und dieser den Wert der aktuellen Größe liefern. Vorzugsweise ist dieses oder sind diese Mittel durch zumindest einen Sensor, z.B. einen Stromsensor, eine Leistungsmesseinrichtung, einen Temperatursensor und/ oder eine Einrichtung zur Erfassung der mechanischen Leistung, insbesondere des Drehmoments, gebildet, der oder die den Wert der entsprechenden Größe entweder direkt misst oder rechnerisch ermittelt. So kann die Stromaufnahme beispielsweise rechnerisch aus der gemessenen Spannung und der aufgenommenen Leistung ermittelt werden, die elektrische Leistung wiederrum aus dem gemessenen Strom und der gemessenen Spannung. Die mechanische Leistung kann beispielsweise aus der Messung des von dem Elektromotor abgegebenen Drehmoments und der eingestellten Drehzahl ermittelt werden, die die elektronische Steuerung des Pumpenaggregats kennt, weil sie die Drehzahl einstellt. Alternativ kann das Drehmoment auch aus dem gemessenen Strom und/ oder der
gemessenen Spannung berechnet werden.
Die Vorgabe des Volumenstromsollwerts kann der Fachmann vorzugsweise über ein Eingabemittel am Pumpenaggregat vornehmen, beispielsweise über ein
Drehpotentiometer, einen Impulsgeber und/ oder über einen oder mehrere
Bedienknöpfe. Vorzugsweise kann das Pumpenaggregat eine Steuerung aufweisen, der der Soll-Volumenstrom dann vorgebbar bzw. vorgegeben ist, und die den Soll- Volumenstrom entsprechend einstellt. Die Eingabemittel können dann entsprechend an dieser Steuerung vorhanden sein. Die Steuerung kann baulich eine Einheit mit dem Pumpenaggregat bilden, insbesondere mit der den Elektromotor des
Pumpenaggregats steuernden und bestromenden Elektronik. Alternativ kann sie fernab von dem Pumpenaggregat angeordnet und über eine Steuerleitung mit diesem verbunden sein. In dieser Ausführungsvariante gehören Steuerung und Pumpenaggregat funktional zusammen. Dem Pumpenaggregat oder der Steuerung wird der einzustellende Volumenstrom in diskreten Stufen vorgegeben, wobei die Stufen derart fein sein können, dass eine quasi-kontinuierliche Soll- Volumenstromvorgabe möglich ist.
Die Steuerung des Volumenstroms aufgrund der Stromaufnahme des
Pumpenaggregats oder einer von der Stromaufnahme abhängigen Größe basiert auf der Erkenntnis, dass im Betrieb einer Pumpe bei einer bestimmten Drehzahl, ein bestimmter Volumenstrom einer bestimmten Stromaufnahme, einer bestimmten Leistung und/ oder einer bestimmten Temperatur bzw. einem bestimmten
Temperaturgradienten in den Motorwicklungen entspricht. Die Drehzahl und der Wert der bei dieser Drehzahl vorliegenden Größe definieren einen bestimmten
Betriebspunkt des Aggregats. Unter entsprechender Anwendung dieser Erkenntnis kann das Pumpenaggregat selbsttätig seine Drehzahl derart einstellen, dass die besagte Größe des Pumpenaggregats im Wesentlichen einem bestimmten, dem Soll-Volumenstrom zugeordneten Wert dieser Größe , insbesondere einem
Stromaufnahmewert, einem Leistungswert oder einem Temperatur- oder Temperaturgradientenwert entspricht. Diese drehzahlbezogenen Werte können in dem Pumpenaggregat, insbesondere in der Steuerung hinterlegt sein. Die Drehzahl ist in dieser Ausführungsvariante entsprechend die Stellgröße im Rahmen der erfindungsgemäßen Steuerung des Pumpenaggregats.
Erfindungsgemäß ist in dem Pumpenaggregat, insbesondere in der Steuerung, eine Tabelle hinterlegt, in der für jeden vorgebbaren Soll-Volumenstrom zu einer Mehrzahl diskreter Drehzahlen jeweils ein Wert der Größe zugeordnet ist, der einem durch die entsprechende Drehzahl und den entsprechenden Soll-Volumenstrom bestimmten Betriebspunkt des Pumpenaggregats entspricht. Der aktuelle Volumenstrom des Pumpenaggregats kann dann anhand dieser Tabelle eingestellt werden. Dabei ist jedem Soll-Volumenstrom zu einer Vielzahl diskreter Drehzahlen jeweils ein Wert der Größe zugeordnet, damit eine genauere Einstellung des Soll-Volumenstroms erreicht wird. Damit liegt die Zuordnung in der Tabelle zu einer Vielzahl von Volumenströmen vor, vorzugsweise einschließlich zu einem Volumenstrom null. Dabei muss allerdings nicht jeder dieser Volumenströme auch ein einstellbarer Soll-Volumenstrom sein. Es genügt, wenn einige wenige oder jeder zweite Volumenstrom in der Tabelle ein einstellbarer Soll-Volumenstrom ist.
Da dem Pumpenaggregat erfindungsgemäß ein Volumenstromsollwert vorgegeben werden kann, ist dieser Volumenstromsollwert folglich einer von mehreren
auswählbaren Volumenstromsollwerten. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, bei jedem vorgebbaren Volumenstromsollwert jeweils zu einer Mehrzahl insbesondere einer Vielzahl von Drehzahlen jeweils einen Wert der Größe zuzuordnen. Die erfindungsgemäße Tabelle kann dann gedanklich in einer Dimension, beispielsweise in Richtung der Zeilen, die verschiedenen, vorgebbaren Volumenströme, in der anderen Dimension, beispielsweise in Richtung der Spalten, die verschiedenen Drehzahlen umfassen, wobei an jedem Schnittpunkt einer Zeile und einer Spalte ein Tabellenelement mit zumindest einem Wert der Größe steht.
Werden zwei physikalische Größen des Pumpenaggregats zur
Volumenstromeinstellung verwendet, beispielsweise die Stromaufnahme und die elektrische Leistung, sind jedem Drehzahl-Volumenstrom-Paar zwei Werte
zugeordnet, nämlich ein Stromwert und ein Leistungswert. Alternativ oder zusätzlich kann jedem Drehzahl-Volumenstrom-Paar auch ein Wert der in diesem Betriebspunkt vorliegenden Gesamtförderhöhe in der Tabelle zugeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass die aktuelle Gesamtförderhöhe und die geodätische Förderhöhe aus dem aktuellen Zustand anhand der Tabelle bestimmt und angezeigt werden können, beispielsweise auf einem Display des Pumpenaggregats und/ oder einer fernab liegenden Anzeigeeinrichtung. Die geodätische Förderhöhe Hgeo entspricht dem Höhenunterschied zwischen dem Pumpenaggregat und dem höchsten Punkt der Druckleitung. Sie bildet damit den statischen Anteil an der Förderhöhe.
Demgegenüber wird die Gesamtförderhöhe neben dem statischen Anteil auch aus einem dynamischen Anteil gebildet, der durch die Förderung der Flüssigkeit entsteht. Fließt kein Fördermedium, die die geodätische Förderhöhe gleich der
Gesamtförderhöhe.
Jeder Wert der besagten Größe des Pumpenaggregats definiert zusammen mit dem jeweiligen Drehzahlwert einen bestimmten Betriebspunkt des Pumpenaggregats im HQ-Diagramm. Die erfindungsgemäße Tabelle wird werkseitig in dem
Pumpenaggregat, insbesondere in der Steuerung hinterlegt, d.h. gespeichert. Hierzu wird der aufgenommene Strom und/ oder der Wert der von dem Strom abhängigen Größe für jede Drehzahlkennlinie bei jedem Volumenstrom gemessen und in der Tabelle hinterlegt. Aufgrund dieser Tabelle kann folglich aus der Bestimmung des aktuellen Werts der Größe und der Kenntnis der vorliegenden Pumpendrehzahl auf den aktuell geförderten Volumenstrom, d.h. dem Ist-Volumenstrom geschlossen werden. So ist es dann möglich, einen bestimmten Volumenstrom, insbesondere den vorgegebenen Soll-Volumenstrom einzustellen indem die Drehzahl des
Pumpenaggregats so eingestellt wird, dass die Größe im Wesentlichen einem bestimmten, dem vorgegebenen Soll-Volumenstrom zugeordneten Wert entspricht.
Es bietet sich dann das folgende Vorgehen zur Einstellung des vorgegebenen Soll- Volumenstroms an: a Das Pumpenaggregats wird bei einer ersten Drehzahl betrieben,
b Anschließend wird der aktuelle Wert der Größe des Pumpenaggregats
bestimmt und c mit einem dem Soll-Volumenstrom bei der ersten Drehzahl zugeordneten Wert der Größe verglichen. Dies kann anhand der zuvor erläuterten Tabelle erfolgen. In Abhängigkeit dieses Vergleich kann dann
i die Drehzahl des Pumpenaggregats auf eine zweite Drehzahl erhöht werden, wenn der aktuelle Wert der Größe nicht im Wesentlichen gleich dem zugeordneten Wert ist, wobei die Schritte a, b und c anschließend mit der Maßgabe wiederholt werden, dass der Wert der ersten Drehzahl dem Wert der zweiten Drehzahl entspricht, oder
ii die eingestellte Drehzahl des Pumpenaggregats beibehalten wird, wenn der Wert der Größe im Wesentlichen gleich dem besagten zugeordneten Wert der Größe ist.
Wird als Größe des Pumpenaggregats im Sinne der Erfindung seine Stromaufnahme verwendet, gestaltet sich das erfindungsgemäße Verfahren wie folgt: a Das Pumpenaggregats wird bei einer ersten Drehzahl betrieben,
b Anschließend wird der aktuell von dem Pumpenaggregat aufgenommene
elektrischen Stroms bestimmt und
c mit einem dem Soll-Volumenstrom bei der ersten Drehzahl zugeordneten
Stromwert verglichen. Dies kann anhand der zuvor erläuterten Tabelle erfolgen. In Abhängigkeit dieses Vergleich kann dann
i die Drehzahl des Pumpenaggregats auf eine zweite Drehzahl erhöht werden, wenn die Stromaufnahme nicht im Wesentlichen gleich dem besagten Stromwert ist, wobei die Schritte a, b und c anschließend mit der Maßgabe wiederholt werden, dass der Wert der ersten Drehzahl dem Wert der zweiten Drehzahl entspricht, oder
ii die eingestellte Drehzahl des Pumpenaggregats beibehalten wird, wenn die Stromaufnahme im Wesentlichen gleich dem besagten Stromwert ist.
Wird anstelle der Stromaufnahme beispielsweise die elektrische oder mechanische Leistung, die Wicklungstemperatur oder ihr Gradient verwendet, ist in den
vorgenannten Schritten entsprechend diese Größe zu verwenden. Das Pumpenaggregat, insbesondere die Steuerung vergleicht folglich den ermittelten, insbesondere gemessenen Wert der Größe mit dem bei der eingestellten Drehzahl erwarteten Wert und erhöht die Drehzahl des Pumpenaggregats, wenn dieser Wert geringer ist als der erwartete, d.h. zugeordnete Wert. Der Betrieb des
Pumpenaggregats kann folglich in zumindest zwei Betriebsphasen unterteilt werden. Die erste Phase entspricht einer Hochlaufphase, in der die Drehzahl sukzessiv erhöht wird, bis diejenige Drehzahl gefunden ist, bei der der Wert der Größe, insbesondere die Stromaufnahme, dem dem Soll-Volumenstrom zugeordneten Wert entspricht. Ab dieser Drehzahl beginnt die Haltephase, in der die Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter mit dem vorgegebenen Volumenstrom heraus befördert wird. Die Hochlaufphase geht folglich in die Haltephase über, wenn über den Wert der Größe die richtige Drehzahl gefunden ist.
Die Wiederholung der Schritte a, b und c bedeutet, dass in jedem nächsten
Schleifenschritt die erste Drehzahl nach der Drehzahlerhöhung programmtechnisch dem Wert der zweiten Drehzahl entspricht und bei dieser Drehzahl erneut der aktuelle Wert der Größe ermittelt und mit einem dem Soll-Volumenstrom bei diesem zweiten, höheren Drehzahlwert zugeordneten Wert der Größe verglichen wird.
Entspricht der zugeordnete Wert im Wesentlichen dem aktuellen Wert, ist der gewünschte Soll-Volumenstrom erreicht. Anderenfalls wird der Wert, beispielsweise die Stromaufnahme, weiterhin zu gering sein, so dass erneut eine Erhöhung der Drehzahl auf eine dritte Drehzahl, bzw. einen dritten Drehzahlwert notwendig ist. Bei der Wiederholung der Schritte a, b, c wird dann dieser dritte Drehzahlwert als "erster Drehzahlwert" betrachtet. Bei dieser Drehzahl wird erneut der aktuelle Wert der Größe ermittelt und mit einem dem Soll-Volumenstrom bei diesem zweiten, höheren Drehzahlwert zugeordneten Wert der Größe verglichen. Die Wiederholung erfolgt solange und so oft, bis der Wert der Größe, also beispielsweise die Stromaufnahme, im Wesentlichen gleich einem zugeordneten Wert ist, also beispielsweise gleich dem besagten Stromwert ist. Dann ist ein Betriebspunkt erreicht, bei dem der geförderte Volumenstrom des Pumpenaggregats dem vorgegeben Soll-Volumenstrom
entspricht.
Gemäß den vorstehenden Ausführungen bedeutet "im Wesentlichen", dass der Strom nicht exakt dem hinterlegten Wert entsprechen muss. Vielmehr genügt für die Feststellung einer Übereinstimmung, dass der Stromistwert im Bereich von beispielsweise maximal ±2%, vorzugsweise ±1 % des jeweiligen hinterlegten
Stromsollwerts ist.
Grundsätzlich kann das Pumpenaggregat den eingestellten Soll-Volumenstrom bei jedem Betrieb, d.h. bei jedem Einschalten, anhand des beschriebenen
Wertevergleichs einstellen. Dies bedeutet, dass es sich den Betriebspunkt jedes Mal erneut sucht, bei dem der gewünschte Volumenstrom vorliegt. Dies kann jedes Mal über den gesamten Drehzahlbereich erfolgen, d.h., dass das Pumpenaggregat bei einer ersten Drehzahl beginnt, die eine absolute Minimaldrehzahl des
Pumpenaggregats ist. Die absolute Minimaldrehzahl kann beispielsweise im Bereich zwischen 5-200 U/min liegen. Diese Verfahrensvariante stellt eine "Plug-and-Play" Lösung dar, die universell für jeden Betriebsfall geeignet ist.
Es ist jedoch von Vorteil, wenn das Pumpenaggregat eine gewisse Intelligenz besitzt und insbesondere selbstlernend ist. Hierbei sind verschiedene Ausführungsvarianten möglich, die alternativ oder kumulativ verwendet werden können.
Eine erste Ausführungsvariante setzt auf der Erkenntnis auf, dass der vorgegebene Soll-Volumenstrom, unabhängig von einer konkreten Einbausituation des
Pumpenaggregats, insbesondere in einer Hebeanlage, nicht mit jeder Drehzahl im unteren Drehzahlbereich erreicht werden kann. Um einen bestimmten Volumenstrom zu erreichen ist selbst bei einer minimalen Förderhöhe von beispielsweise 0,1 m eine bestimmte Mindestdrehzahl erforderlich. Dies bedeutet, dass unterhalb dieser Mindestdrehzahl keiner Drehzahl ein Wert der Größe, insbesondere kein Stromwert zugeordnet sein kann, weil es keinen solchen Betriebspunkt im HQ-Diagramm gibt.
Grundsätzlich kann daher an diesen Stellen fehlender bzw. unmöglicher
Größenwerte in der Tabelle nichts stehen, 0 oder "nan" (not a number) eingetragen sein. Damit das erfindungsgemäße Verfahren wie oben beschrieben auf einfache Weise softwareimplementiert ablaufen kann, ist es von Vorteil, den Drehzahlwerten für jeden vorgebbaren Volumenstrom unterhalb der jeweiligen Mindestdrehzahl einen Wert zuzuweisen, der nie erreicht wird, beispielsweise null oder einen betraglich besonders hohen Wert oder gar einen negativen Wert. Da bei dem Wertevergleich lediglich die Übereinstimmung des aktuellen Werts der Größe mit einem erwarteten Wert durchgeführt wird, wird dieser Vergleich bei den vorgenannten Referenzwerten (0, besonders hoch oder nan) stets dazu führen, dass keine Übereinstimmung vorliegt so dass die Drehzahl erhöht wird.
Vorzugsweise kann vorgesehen werden, dass zunächst geprüft wird, bei welcher Drehzahl dem Soll-Volumenstrom in der Tabelle erstmals ein plausibler Wert der Größe zugeordnet ist. Diese Drehzahl stellt dann die Mindestdrehzahl dar und kann als erste Drehzahl bei dem Verfahren verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass nicht erst Drehzahlen angefahren werden, bei denen physikalisch bedingt der Soll- Volumenstrom nicht liegen kann. Der Soll-Volumenstrom wird dadurch schneller erreicht. Vorzugsweise kann diese Abfrage vor Schritt a, zumindest aber jedenfalls vor Schritt b oder Schritt c erfolgen.
Unter einem "plausiblen Wert" ist in diesem Sinne ein solcher Wert zu verstehen, der numerisch in der Tabelle vorhanden ist, also kein nan-Wert ist, und der weder null noch negativ, noch betraglich unmöglich groß ist. Die Ermittlung der Mindestdrehzahl kann auf einfache Weise durch eine Abfrage derart erfolgen, dass zunächst die erste anzufahrende Drehzahl, insbesondere die absolute Minimaldrehzahl des
Pumpenaggregats, in der Steuerung verwendet wird, ohne dass diese bei dem Pumpenaggregat tatsächlich eingestellt wird, wobei dann geprüft wird, ob dem Soll- Volumenstrom bei dieser Drehzahl ein plausibler Wert der Größe zugeordnet ist, beispielsweise durch eine If-Abfrage der Gestalt {if I(n1 , Qson) == nan} oder {if I(n1 , Qsoii) < 0}. Ist dies nicht der Fall, wird die Drehzahl sofort auf die nächste höhere Drehzahl, d.h. der Drehzahlindex um eins erhöht, bei dem diese Abfrage erneut erfolgt. Dies erfolgt solange und so oft, bis die Bedingung nicht mehr erfüllt ist, d.h. ein plausibler Wert vorliegt. Die dann vorliegende Drehzahl kann bei dem aktuellen Betrieb als Startdrehzahl, d.h. erste Drehzahl, verwendet werden, die bei dem
Pumpenaggregat entsprechend eingestellt wird und bei der eine erste Ermittlung des aktuellen Werts der Größe, beispielsweise eine erste Strommessung gemacht wird. Dieses Vorgehen kann grundsätzlich bei jedem Betrieb, d.h. bei jedem erneuten Einschalten des Pumpenaggregats erfolgen. Zusätzlich kann aber vorgesehen sein, dass die Mindestdrehzahl als
Startreferenzwert gespeichert wird und dass bei einem oder auch jedem
nächstfolgenden Betrieb des Pumpenaggregats direkt dieser Startreferenzwert als erste Drehzahl verwendet wird. Die Speicherung der ermittelten Mindestdrehzahl als Startreferenzwert kann dadurch erfolgen, dass der numerische Wert dieser
Mindestdrehzahl oder ein ihr zugeordneter Indexwert abgespeichert wird. Gemäß dieser Ausführungsvariante ist das Pumpenaggregat selbstlernend, wobei
Erkenntnisse aus vorherigen Betrieben den aktuellen Betrieb des Pumpenaggregats optimieren.
Zusätzlich oder alternativ kann die Drehzahl des Pumpenaggregats als
Zielreferenzwert gespeichert werden, wenn der aktuelle Wert der Größe im
Wesentlichen gleich dem dem Soll-Volumenstrom zugeordneten Größenwert ist. Das Pumpenaggregat merkt sich folglich die gefundene Drehzahl, bei der der gewünschte Volumenstrom respektive der diesem zugeordnete Größenwert vorliegt. Bei einem nächstfolgenden Betrieb des Pumpenaggregats kann dann direkt dieser
Zielreferenzwert angefahren werden. Dies hat den Vorteil, dass der Soll- Volumenstrom direkt eingestellt werden kann. Ein zeit- und rechenaufwändiger Wertevergleich kann dann grundsätzlich vollständig entfallen. Des Weiteren hat diese Variante den Vorteil, dass der eingestellte Ziel-Betriebspunkt bei jedem Betrieb derselbe ist, unabhängig von der Medienkonsistenz bzw. Dichte der zu pumpenden Flüssigkeit, die insbesondere bei häuslichen Abwässern in einer Hebeanlage erheblich variieren kann. Das Pumpenaggregat ist damit auch in dieser Hinsicht lernfähig und optimiert seine Betriebsweise selbsttätig.
Vorzugsweise kann zusätzlich vorgesehen werden, dass bei der Verwendung des Zielreferenzwerts als anzufahrende Drehzahl eine Anpassung des sich dann einstellenenden Betriebspunktes erfolgt. Hierdurch wird vermieden, dass der
Betriebspunkt ungewollt und unbewusst deutlich von dem gewünschten Soll- Volumenstrom abweicht, beispielsweise in Folge von schleichenden
Verschleißerscheinungen oder stark unterschiedlicher Medienkonsistenz. Eine Anpassung kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Zielreferenzwert als erste Drehzahl bei den vorbeschriebenen Schritten a, b und c verwendet wird. Da sich jedoch die Änderung des Betriebspunktes in Bezug zu dem Volumenstrom und/ oder der Drehzahl sowohl nach oben als auch nach unten verändern kann, ist es von Vorteil, auch den Stromvergleich derart auszugestalten, dass die Drehzahl in Abhängigkeit des Stromvergleichs nach oben und nach unten korrigiert werden kann. Beispielsweise kann Schritt c, i in dem nächstfolgenden Betrieb des
Pumpenaggregats derart ausgebildet sein, dass die Drehzahl des Pumpenaggregats auf eine zweite Drehzahl reduziert wird, wenn der aktuelle Wert der Größe größer als der besagte zugeordnete Wert ist, und dass die Drehzahl des Pumpenaggregats auf eine zweite Drehzahl erhöht wird, wenn der aktuelle Wert der Größe kleiner als der besagte zugeordnete Wert ist. Anschließend können die Schritte a, b und c mit der Maßgabe wiederholt werden, dass der Wert der ersten Drehzahl dem Wert der zweiten Drehzahl entspricht, welche dann die erhöhte oder die reduzierte Drehzahl ist. Im Falle der Stromaufnahme als Größe bedeutet dies, dass die Drehzahl des Pumpenaggregats auf eine zweite Drehzahl reduziert wird, wenn die Stromaufnahme größer als der besagte Stromwert ist, und dass die Drehzahl des Pumpenaggregats auf eine zweite Drehzahl erhöht wird, wenn die Stromaufnahme kleiner als der besagte Stromwert ist.
Wird dann bei der Wiederholung der Schritte a, b c festgestellt, dass der aktuelle Wert der Größe, insbesondere die Stromaufnahme, im Wesentlichen gleich dem dem Soll-Volumenstrom bei der eingestellten Drehzahl zugeordneten Größenwert, insbesondere Stromwert ist, kann die eingestellte Drehzahl des Pumpenaggregats beibehalten werden, weil der gewünschte Soll-Volumenstrom erreicht ist.
Es ist des Weiteren vorteilhaft, wenn zu jedem Wert der Größe in der Tabelle zusätzlich der Wert der Gesamtförderhöhe Hges(nj, Qsoii) des Pumpenaggregats zugeordnet hinterlegt ist. Damit ist es möglich, aus dem ermittelten aktuellen Wert der Größe die aktuelle Gesamtförderhöhe des Pumpenaggregats festzustellen. Dies kann dadurch erfolgen, indem bei der aktuell angefahrenen Drehzahl geprüft wird, welchem Soll-Volumenstrom der ermittelte aktuelle Wert der Größe zugeordnet ist oder am ehesten zugeordnet werden kann. Denn mit der aktuell eingestellten
Drehzahl, dem aktuell vorliegenden Wert der Größe, beispielsweise der
Stromaufnahme, und dem sich dann ergebenden Volumenstrom, ist der Betriebspunkt des Pumpenaggregats und damit auch die Gesamtförderhöhe eindeutig festgelegt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung einer der zuvor beschriebenen
Ausführungsvarianten kann zu den angefahrenen Drehzahlen, insbesondere zu jeder angefahrenen Drehzahl der entsprechend zugehörige aktuelle Wert der Größe des Pumpenaggregats abgespeichert werden. Dies bedeutet, dass Stützstellen einer Kurve in Abhängigkeit der Drehzahl aufgezeichnet werden. Diese ist charakteristisch für den Verlauf bzw. die Veränderung des Betriebspunktes in Abhängigkeit der Drehzahl. Das Abspeichern der Werte hat den Vorteil, dass diese auch noch später analysiert werden können, beispielsweise von dem Pumpenaggregat selbst, wenn ein Installateur oder Wartungstechniker Analysen am Pumpenaggregat vornimmt, oder sich am Pumpenaggregat anzeigen lassen möchte. Alternativ können die abgespeicherten Werte auch an eine externe Einrichtung, beispielsweise einen Computer, eine Steuer- und Kontrolleinrichtung oder ein mobiles Handheld-Gerät übertragen werden, beispielsweise über Kabel oder kabellos über eine der
bekannten Nahfeldfunktechnologien wie Infrarot, Bluetooth, WLAN oder dergleichen. Dort können dann die Analysen und/ oder Auswertungen vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß kann anhand der Tabelle aus dem aktuellen Wert der Größe oder aus den drehzahlbezogen abgespeicherten Größenwerten und der Drehzahl die geodätische Höhe des höchsten Punktes der Druckleitung ermittelt werden. Diese Ermittlung kann folglich augenblicklich erfolgen anhand des aktuellen Werts der Größe und/ oder nachträglich anhand der aufgezeichneten Werte. Da die
geodätische Höhe des höchsten Punktes der Druckleitung derjenigen Förderhöhe gemäß HQ-Diagramm entspricht, ab der ein Förderstrom zu fließen beginnt, d.h. der Volumenstrom ungleich null ist, kann die Ermittlung beispielsweise dadurch erfolgen, dass diejenige Drehzahl, nachfolgend Eckdrehzahl genannt, bestimmt wird, bei der der aktuelle Wert der Größe nicht mehr im Wesentlichen einem in der Tabelle abgespeicherten Wert bei dem Volumenstrom 0 entspricht.
Die Eckdrehzahl kann also bei einem Hochfahren des Pumpenaggregats derart ermittelt werden, dass bei jeder eingestellten Drehzahl geprüft wird, ob der Wert der Größe demjenigen Wert entspricht, der bei der eingestellten Drehzahl dem Volumenstrom null zugeordnet ist, d.h. der bei einem Volumenstrom von null vorliegen sollte. Dies ist unterhalb der Eckdrehzahl der Fall. Wird nun die erste
Drehzahl eingestellt, bei der der Wert der Größe nicht mehr dem Wert entspricht, der bei Volumenstrom null vorliegen müsste, liegt auch kein Volumenstrom von null vor. Vielmehr ist der Volumenstrom größer gleich null. Erfindungsgemäß kann nun diese eingestellte Drehzahl als Eckdrehzahl verstanden werden, weil die
Anlagenverlustkurve bei den sehr niedrigen Volumenströmen im HQ-Diagramm sehr flach verläuft und daher keine gravierende Verfälschung der zu bestimmenden geodätischen Förderhöhe vorliegt. Demgegenüber könnte die Verwendung der zuletzt eingestellten Drehzahl zu einer deutlichen Verfälschung führen. Als
geodätische Höhe des höchsten Punktes der Druckleitung kann nun die
Gesamtförderhöhe verwendet werden, die ebenfalls in dem Tabellenfeld hinterlegt ist, das durch den Vergleich der Größenwerte ermittelt wurde, und bei dem der
zugeordnete Volumenstrom bei der angefahrenen Drehzahl (Eckdrehzahl) erstmalig nicht mehr 0 ist.
Ein Ausschalten des Pumpenaggregats bei herkömmlichen Hebeanlagen erfolgt in der Regel niveaugesteuert, d.h. in Abhängigkeit des Pegels der in dem
Sammelbehälter befindlichen Flüssigkeit. Fällt der Pegel unter einen bestimmten Grenzwert, d.h. ein bestimmtes Niveau, wird das Pumpenaggregat hart
ausgeschaltet. Dies kann mittels Schwimmer, über kapazitive Sensoren oder andere bekannte Niveauerfassungsverfahren erfasst werden. Erfindungsgemäß kann vorgesehen werden, dass auch das Pumpenaggregat gemäß vorliegender Erfindung zumindest bei einem ersten Betrieb niveaugesteuert abgeschaltet wird, wobei eine Betriebsdauer TB, TSB des Pumpenaggregats abgespeichert wird. Diese kann dann in einem nächsten Betrieb verwendet werden, wie nachfolgend erläutert wird.
Gemäß einer anderen oder weiteren vorteilhaften Weiterbildung einer der
vorbeschriebenen Ausführungsvarianten kann das Pumpenaggregat nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne einen Sanftauslauf ausführen, bei dem die Drehzahl allmählich reduziert wird. Dies hat den Vorteil, dass Druckstöße in der Druckleitung vermieden werden, die bei einem abrupten Ausschalten des Pumpenaggregats in Folge der sich in der Druckleitung befindlichen Wassersäule entstehen, die auf den sich hinter der Fördereinrichtung befindlichen geschlossenen Rückflussverhinderer zurück fällt. In dieser Ausführungsvariante umfasst der Betrieb des
Pumpenaggregats folglich die Anlauf-, Halte- und die besagte Sanftauslaufphase.
Grundsätzlich kann der Beginn der Auslaufphase fest vorgegeben sein, d.h. nach einer vordefinierten Zeit ab Aktivierung des Pumpenaggregats. Es ist jedoch von Vorteil, den Zeitpunkt für den Beginn der Auslaufphase abhängig von dem konkreten Verwendungsfall zu machen, d.h. automatisch aus dem konventionellen Betrieb des Pumpenaggregats zu bestimmen. So kann die Hebeanlage in einem ersten Betrieb niveaugesteuert abgeschaltet werden, wenn der Wasserstand in dem
Sammelbehälter ein bestimmtes Niveau erreicht oder unterschreitet, wobei eine Betriebsdauer des Pumpenaggregats abgespeichert wird. Diese Betriebsdauer kann beispielsweise die Gesamtbetriebsdauer vom Einschalten bis zum Ausschalten des Pumpenaggregats sein, d.h. die Dauer der Hochlauf- und Haltephase. Alternativ kann es die Dauer sein, für die das Aggregat bei erreichtem Soll-Volumenstrom läuft, d.h. die Dauer der Haltephase. Die Betriebsdauer ist abhängig von dem Volumen des Sammelbehälters, beträgt jedoch in der Regel weniger als eine Minute.
Danach kann das Pumpenaggregat in einem nachfolgenden Betrieb nach Ablauf einer Zeitspanne von 50-85%, vorzugsweise von 60%-75% der abgespeicherten Betriebsdauer den Sanftauslauf ausführen, bei dem die Drehzahl allmählich reduziert wird. Die Reduzierung kann kontinuierlich oder stufenweise, und gleichmäßig, z.B. linear, oder ungleichmäßig, z.B. exponentiell oder logarithmisch, sein.
Eine allmähliche, gleichmäßige Reduzierung kann beispielsweise derart sein, dass die Änderungsgeschwindigkeit weniger als 200 U/min pro Sekunde beträgt. Bei einer Drehzahl von 2400 U/min bei der eingestellten Soll-Förderhöhe würde dann der Auslauf wenigstens 12 Sekunden betragen. Entsprechend sollte der Auslauf 12s vor dem Ende der abgespeicherten Betriebsdauer erfolgen. Aus einer vorgegebenen Änderungsgeschwindigkeit (Gradient) kann das Pumpenaggregat nach der herausgefundenen Drehzahl bei Soll-Volumenstrom die Auslaufdauer bestimmen und entsprechend den Beginn des Auslaufs aus der zuvor abgespeicherten
Betriebsdauer durch Subtraktion der Auslaufdauer ermitteln. Es kann also entweder der Gradient der Drehzahländerung oder die Auslaufdauer vorgegeben werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung muss die Drehzahl des Pumpenaggregats nicht zwingend bis auf null reduziert werden, bevor es ausgeschaltet wird. Vielmehr kann das Pumpenaggregat bereits dann ausgeschaltet werden, wenn ein minimaler Volumenstrom QAus erreicht oder unterschritten wird. Dieser Weiterbildung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass unterhalb einer gewissen Drehzahl nur noch ein so geringer Volumenstrom existiert, dass der hinter der Pumpe liegende
Rückflussverhinderer bzw. die Rückschlagklappe schon fast geschlossen ist. Ein Abschalten des Pumpenaggregats in diesem Zustand führt dazu, dass die
Rückschlagklappe nur einen kleinen Schließweg zurücklegt und die Wassersäule in der Druckleitung beim Schließen nur wenig absackt. Der Druckstoß und die damit verbundene Geräuschemission sowie die mechanische Belastung der Teile beim Abschalten des Pumpenaggregats sind dann gering.
Der minimale Volumenstrom kann beispielsweise über den Wert der Größe, also beispielsweise über den aufgenommenen Strom, die Leistung und/ oder die
Temperatur, und zusätzlich oder alternativ auch über die Drehzahl definiert werden. Wird gemäß einer ersten Variante der minimale Volumenstrom numerisch festgelegt, so kann beispielsweise anhand der Tabelle aus dem aktuellen Wert der Größe und der eingestellten Drehzahl der aktuelle Volumenstrom ermittelt und mit diesem minimalen Volumenstrom verglichen werden. Für das Abschaltkriterium ist dann lediglich der so ermittelte Ist-Volumenstrom mit einem vorgegebenen
Minimalvolumenstrom zu vergleichen. Bei Erreichen oder unterschreiten dieses Minimalvolumenstroms wird das Pumpenaggregat dann abgeschaltet.
Alternativ kann der Ausschaltpunkt auch nur über die Größe oder nur über die Drehzahl bestimmt werden. Erreicht die Größe oder die Drehzahl einen zuvor festgelegten numerischen Wert, wird abgeschaltet. Wie bereits ausgeführt, ist der Volumenstrom bei dem Pumpenaggregat unterhalb der Eckdrehzahl null. Dies bedeutet, dass etwas oberhalb dieser Eckdrehzahl eine Drehzahl vorliegt, bei der der Minimalvolumenstrom vorliegt. Wird gemäß obiger Erläuterung die Eckdrehzahl ermittelt, kann dann beispielsweise dem Minimalvolumenstrom eine
Ausschaltdrehzahl zugeordnet werden, die im Bereich 10%-60% der Eckdrehzahl liegt. Gemäß dieser Variante wird also kein fester numerischer Wert vorgegeben, vielmehr bestimmt das Pumpenaggregat selbst eine sinnvolle Ausschaltdrehzahl aufgrund der Eckdrehzahl. Alternativ kann die zuvor beschriebene Mindestdrehzahl gewählt werden, d.h. diejenige Drehzahl, bei der dem Soll-Volumenstrom erstmals ein plausibler Stromwert zugeordnet ist. Auch kann, bezogen auf die verwendeten diskreten Drehzahlstufen, die nächste oder übernächste unter dieser
Mindestdrehzahl liegende Drehzahl verwendet werden.
Aufgrund der in der Tabelle hinterlegten Werte der Größe ist es möglich, durch
Vergleich dieser Werte mit dem zu einer eingestellten Drehzahl aktuellen Wert der Größe den aktuellen Volumenstrom zu ermitteln. Somit kann anhand der Tabelle aus dem aktuellen Wert der Größe und der eingestellten Drehzahl der aktuelle
Volumenstrom ermittelt werden.
Vorzugsweise kann der ermittelte Volumenstrom über die Zeit integriert werden.
Hierdurch ist es möglich, den Wert des geförderten Volumenstroms des
Pumpenaggregats zu bestimmten und gegebenenfalls weiter zu verarbeiten, insbesondere auszuwerten, anzuzeigen und/ oder weiterzuleiten. Bisher konnte das das geförderte Volumen allein mittels Pumpe nicht erfasst werden. Dafür waren die übliche Messtechnik wie Volumenstrom-Messgerät, Wärmemengenzähler oder alternative Messverfahren erforderlich. Aufgrund der genauen Kenntnis der
Zusammenhänge von Pumpendrehzahl, Volumenstrom und der physikalischen Größe, insbesondere dem elektrischen Strom, die in einer Tabelle in der
Pumpensteuerung hinterlegt und abgespeichert sind, ist es möglich, anhand der Betriebspunkte, die durch das Pumpenaggregat angefahren, durchlaufen und von der integrierten Messung der Größe, insbesondere der integrierten Strommessung erfasst werden, sowie anhand der Zeit, die das Pumpenaggregat in diesen
Betriebspunkten arbeitet, das geförderte Volumen zu ermitteln. Auf kostenintensive Volumen-Messtechnik kann dadurch verzichtet werden. Weiterhin ist es möglich, Fördervolumen von Medien zu ermitteln, die auf Grund ihrer Spezifik (z.B. Konsistenz) schwer mit herkömmlicher Volumenmesstechnik erfassbar sind.
Das erfolgt vorzugsweise durch ein Programm in der Steuerungseinheit, welches die Verlaufsfunktion des Volumenstroms, der aus der hinterlegten Tabelle anhand der bekannten Drehzahl und des bekannten elektrischen Stromes ermittelt wird, über die Pumpenlaufzeit integriert und so das geförderte Volumen ermittelt. Durch Einbeziehung einer Temperaturmessung des Fördervolumens kann vorzugsweise auch eine Wärmemengen-Zählung erfolgen, beispielsweise für die Heizungs- oder Solartechnik.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung einer der vorbeschriebenen
Ausführungsvarianten kann der ermittelte aktuelle Volumenstrom, die ermittelte geodätische Höhe des höchsten Punktes der Druckleitung und/ oder die ermittelte Gesamtförderhöhe auf einem Display, insbesondere des Pumpenaggregats, angezeigt werden. Hierdurch werden einem Benutzer unmittelbar der
Betriebszustand des Pumpenaggregats, und insbesondere deren Einbausituation in der Hebeanlage-angezeigt. Die Darstellung auf dem Display kann als numerischer Zahlenwert und/ oder als Grafik erfolgen. Das Display kann Teil der Steuerung, insbesondere Teil des Gehäuses der Steuerungselektronik des Pumpenaggregats oder Teil einer externen Steuer- und Anzeigeeinrichtung sein.
Darüber hinaus ist es von Vorteil, wenn aus zumindest zwei der ermittelten, insbesondere abgespeicherten Werte der Größe und den zugehörigen angefahrenen Drehzahlen anhand der Tabelle die entsprechend durchlaufenen Betriebspunkte des Pumpenaggregats ermittelt und daraus eine Anlagenkurve bestimmt wird, die auf einem Display angezeigt wird. Das Display kann auch das zuvor genannte Display sein. Dieser Idee liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Anlagenverlustkurve durch einen quadratischen mathematischen Zusammenhang von Gesamtförderhöhe und Volumenstrom bestimmt ist. Bereits zwei Punkte genügen, um diese Kurve eindeutig festzulegen, jedoch können auch mehrere Betriebspunkte d.h. entsprechende Größenwerte für die Bestimmung der Anlagenverlustkurve verwendet werden,
Erfindungsgemäß wird des Weiteren ein Pumpenaggregat zur Förderung einer Flüssigkeit über einer Druckleitung in eine Sammelleitung vorgeschlagen, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Dabei kann dem Pumpenaggregat ein von ihm zu fördernder Soll-Volumenstrom vorgegeben werden. Es ist derart eingerichtet, dass es seinen Volumenstrom entsprechend der Vorgabe auf der Grundlage einer physikalischen Größe des Pumpenaggregats selbsttätig einstellt, wobei die Größe der von dem Pumpenaggregat aufgenommene Strom oder eine von diesem abhängige Größe ist. Auch hier ist eine von dem aufgenommenen elektrischen Strom abhängige Größe wie zuvor erläutert beispielsweise die elektrische oder mechanische Leistung des Pumpenaggregats, die Wicklungstemperatur oder der Gradient der
Wicklungstemperatur.
Ferner wird erfindungsgemäß auch eine Hebeanlage mit einem Pumpenaggregat der vorbeschriebenen Art vorgeschlagen. Die Hebeanlage umfasst einen
Sammelbehälter zum Sammeln von Flüssigkeit und das Pumpenaggregat, mittels welchem die in dem Sammelbehälter befindliche Flüssigkeit über die Druckleitung in die Sammelleitung hebbar ist, wobei zumindest der höchste Punkt der Druckleitung geodätisch höher liegt als der Sammelbehälter.
Die Hebeanlage kann eine Abwasserhebeanlage für Gebäude oder gebäudenahe Grundstücke zum Heben von häuslichem Ab- oder Niederschlagswasser sein, wobei dann die Sammelleitung eine Abwassersammelleitung ist. Die Erfindungsgemäße Abwasserhebeanlage eignet sich insbesondere für Gebäude und gebäudenahe Grundstücke nach DIN EN 12050 (-1 ).
Das Pumpenaggregat kann eine Steuerung aufweisen, der der Soll-Volumenstrom vorgebbar ist und die den Soll-Volumenstrom einstellt. Vorzugsweise ist in der Steuerung eine Tabelle hinterlegt, in der für den vorgebbaren Soll-Volumenstrom oder den vorgebbaren Soll-Volumenströmen zu eine Mehrzahl diskreter Drehzahlen jeweils ein Wert der Größe zugeordnet, der einem durch die entsprechende Drehzahl und den entsprechenden Soll-Volumenstrom bestimmten Betriebspunkt des
Pumpenaggregats entspricht.
Das Pumpenaggregat kann ferner einen Frequenzumrichter aufweisen, dem von der Steuerung zur Einstellung einer bestimmten Drehzahl eine bestimmte Frequenz vorgebbar ist. Des Weiteren kann das Pumpenaggregat eine Pumpe und einen elektronisch kommutierten Synchronmotor oder einen Asynchronmotor aufweisen, der die Pumpe antreibt. Elektromotor und Pumpen bilden baulich eine Einheit. Der elektronisch kommutierte Synchronmotbr weist einen permanentmagnetischen Rotor auf. Ferner kann er von einem Frequenzumrichter gespeist werden. In dieser
Ausführungsvariante werden die Drehzahl des Elektromotors und damit der Volumenstrom des Pumpenaggregats durch die Frequenz des Frequenzumrichters eingestellt. Demgemäß kann die Steuerung dem Frequenzumrichter zur Einstellung eines bestimmten Volumenstroms eine bestimmte Frequenz vorgeben.
Dabei kann die Steuerung derart eingerichtet sein, dass sie die Frequenz erhöht, wenn der aktuell aufgenommene Strom geringer ist als der dem vorgegebenen Volumenstrom gemäß der Steuerkennlinie oder gemäß der Tabelle zugeordnete Strom. Ferner kann die Steuerung derart eingerichtet sein, dass sie die Frequenz reduziert, wenn der aktuell aufgenommene Strom größer ist als der dem
vorgegebenen Volumenstrom gemäß der Tabelle zugeordnete Stromwert.
In dieser vorgenannten Variante dient die in der Steuerung hinterlegte
Steuerkennlinie oder die hinterlegte Tabelle der Einregulierung desjenigen
Stromverbrauchs, der, bzw. derjenigen Stromaufnahme, die zum Erhalt des vorgegebenen Voiumenstroms notwendig ist, bzw. bei Vorliegen eines dem vorgegebenen Volumenstromsollwerts QSOLL entsprechenden Volumenstromistwert QIST vorliegt. Die Frequenz des Frequenzumrichters ist in dieser Ausführungsvariante entsprechend die Stellgröße im Rahmen der erfindungsgemäßen Steuerung.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : Darstellung einer Abwasserhebeanlage
Figur 2: Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Pumpensteuerung
Figur 3: allgemeine Kennfeldtabelle
Figur 4: Kennlinienfeld als HQ-Diagramm einer Hebeanlage
Figur 5a, 5b: Mit Werten ausgefüllte Kennfeldtabelle
Figur 6a-6d: Ablaufdiagramme gemäß Varianten des erfindungsgemäßen
Verfahrens
Figur 7a-7e: schematische Darstellungen von Betriebsverläufen
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Abwasserhebeanlage 1 in einem Gebäude zur Beförderung häuslicher Abwässer 3 in eine Abwassersammelleitung 6. Die Hebeanlage 1 umfasst einen Sammelbehälter 2 zum Sammeln häuslicher Abwässer 3 und ein Pumpenaggregat 4, 7 mittels welchem die in dem Sammelbehälter 2 befindliches Abwasser Flüssigkeit über eine im wesentlichen senkrecht stehende Druckleitung 5 in die Sammelleitung 6 hebbar ist. Über die Druckleitung 5 ist die Sammelleitung 6 mit dem Sammelbehälter 2 verbunden. Die Druckleitung 5 geht an ihrem oberen Ende in eine Rückstauschleife über, an die sich die Sammelleitung 6 anschließt. Der höchste Punkt der Druckleitung 5 liegt folglich geodätisch höher als der Sammelbehälter 2. Die Druckleitung 5 ist an den
Druckstutzen des Pumpenaggregats 4, 7 angeschlossen. Abwasser 3 gelangt über eine Abwasserleitung 1 1 , die in den Sammelbehälter 2 mündet, in diesen hinein.
Das Pumpenaggregat 4, 7 umfasst einen Elektromotor 7 und eine von diesem angetriebene Pumpe 4. Der Elektromotor 7 ist als elektronisch kommutierter
Synchronmotor mit permanentmagnetischem Rotor ausgebildet. Der Elektromotor 7 wird von einem Frequenzumrichter 9 gespeist, der Teil der Motorelektronik ist. Das Pumpenaggregat 4, 7 besitzt eine integrierte Steuerung 8, die Teil der
Motorelektronik sein kann. Zusätzlich ist eine externe Steuereinheit 10 vorgesehen, die über eine Leitung mit dem Pumpenaggregat 4, 7 verbunden ist und über die die Steuerung 8 programmiert werden kann, d.h. bestimmte Sollwerte vorgegeben und Einstellungen vorgenommen werden können. Die Steuereinheit 10 ist ferner mit einem Sensor in dem Sammelbehälter verbunden, der den Füllstand misst. Die Verbindung zwischen Steuerung 8 und externer Steuereinheit 10 kann bidirektional sein, so dass auch das Pumpenaggregat 4, 7 Daten an die externer Steuereinheit 10 übertragen kann. Die externer Steuereinheit besitzt ein Display, auf dem der aktuelle Volumenstrom Qist. die geodätische Höhe der Rückstauschleife, die
Gesamtförderhöhe und/ oder die Anlagenverlustkurve angezeigt werden kann.
Dem Pumpenaggregat 4, 7, insbesondere der Steuerung 8 wird manuell ein von ihm zu fördernder Soll-Volumenstrom QSOLL vorgegeben. Überschreitet der
Wasserspiegel eine bestimmte Höhe, wird das Pumpenaggregat 4, 7 aktiviert und fördert das Abwasser 3 durch die Druckleitung 5 in die Abwassersammelleitung 6, die in die öffentliche Kanalisation mündet. Erfindungsgemäß stellt es dabei auf der Grundlage des von ihm aufgenommenen elektrischen Stroms Ijst selbsttätig den Soll-Volumenstrom QSOLL ein. Dabei stellt das Pumpenaggregat 4, 7 seine Drehzahl n derart ein, dass die Stromaufnahme Ijst des Pumpenaggregats 4, 7 im Wesentlichen einem bestimmten, dem Soll-Volumenstrom QSOLL zugeordneten
Stromwert l(n, QSOII) entspricht. Der Strom I ist wird von einem Stromsensor 12 gemessen, der in der Motorelektronik integriert oder außerhalb des
Pumpenaggregats in einer Stromzuleitung integriert sein kann, siehe Figur 2.
Anstelle der Stromaufnahme kann auch eine davon abhängige Größe verwendet werden, beispielsweise die elektrische oder mechanische Leistung oder die
Wicklungstemperatur oder der Gradient der Wicklungstemperatur. Nachfolgend wird rein beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Verwendung der Stromaufnahme des Pumpenaggregats als physikalische Größe veranschaulicht.
Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Pumpensteuerung.
Dargestellt ist die in dem Pumpenaggregat 7, 4 integrierte Steuerung 8, welcher steuerungstechnisch der Frequenzumrichter 9, der Elektromotor 7 und die Pumpe 4 folgen. Der Steuerung 8 ist als Eingangsgröße zum einen der vorgebbare bzw.
vorgegebene Volumenstromsollwert QSOLL zugeführt. Des Weiteren ist ihr der Wert des aktuell von dem Elektromotor 7 aufgenommenen Stroms I ist zugeführt, der von dem Stromsensor 12 gemessen wird.
Die Steuerung 8 steuert den Frequenzumrichter 9 an. Dabei gibt sie ein
Pulsweitenmoduliertes (PWM) Signal einer bestimmten Frequenz f aus, das die elektronischen Schalter, beispielsweise Transistoren oder Thyristoren, des
Frequenzumrichters ansteuert. In Abhängigkeit der Frequenz f des
pulsweitenmodulierten Signals gibt der Frequenzumrichter 9 eine dreiphasige
Wechselspannung u aus, mit der der Elektromotor 7 gespeist wird. Die
Beaufschlagung der Spulen des Elektromotors mit dieser Spannung u führt zu einem entsprechenden Stromfluss in diesen Spulen und dem Aufbau eines
elektromagnetischen Feldes, infolgedessen der Elektromotor 7 zu drehen beginnt. Die Ausgangsgröße und damit Stellgröße für die Pumpe 4 ist folgemäßig die
Drehzahl des Elektromotors 7, in deren Abhängigkeit die Pumpe 4 einen bestimmten Volumenstrom Q einstellt.
In der Steuerung 8 ist eine Tabelle hinterlegt, wie sie in Figur 3 gezeigt ist. In dieser Tabelle ist für mehrere Volumenströme QJ, mit j = 1 ... n, zumindest aber für jeden vorgebbaren Soll-Volumenstrom QSOII zu einer Mehrzahl diskreter Drehzahlen nj, mit i = 1 ...m, jeweils ein Stromwert Ijj = I ( n i , QJ)) zugeordnet, der der Stromaufnahme
Ijst des Pumpenaggregats 4, 7 in dem durch die entsprechende Drehzahl nj und den entsprechenden Volumenstrom Qsoii bestimmten Betriebspunkt des
Pumpenaggregats 4, 7 entspricht. Insbesondere sind in der Tabelle auch Drehzahl- und damit Stromwerte für einen Volumenstrom null hinterlegt. Der Volumenstrom QIST des Pumpenaggregats 4, 7 wird anhand dieser Tabelle eingestellt. Rein beispielhaft ist in der Tabelle der Soll-Volumenstrom Qsoii bei Q eingestellt.
Zusätzlich ist zu jedem Volumenstrom-Drehzahlwert, folglich auch zu jedem
Stromwert Ijj, eine Gesamtförderhöhe Hges des Pumpenaggregats 4, 7 hinterlegt.
Figur 4 zeigt ein Kennlinienfeld im HQ-Diagramm der erfindungsgemäßen
Hebeanlage 1 . Dargestellt sind 21 beispielhafte Drehzahlkennlinien, auf denen die Drehzahl ni bis n2i jeweils konstant ist. Die Drehzahlabstände An = n_i+1 - n_i sind äquidistant. Darüber hinaus ist beispielhaft eine Anlagenverlustkurve der Hebeanlage 1 eingezeichnet. Wie erkennbar ist, beginnt die Anlagenverlustkurve bei Q = 0 bei einer Förderhöhe von ca. 5m. Dies entspricht der geodätischen Förderhöhe des höchsten Punktes der Druckleitung 5. Erst oberhalb dieser Förderhöhe kann ein Volumenstrom Q > 0 fließen. Dies bedeutet, dass erst ab der Drehzahl n_5 die Wassersäule in der Druckleitung 5 auf die Höhe der Freispiegelentwässerung gebracht wird, so dass überhaupt etwas Fließen kann. Der Soll-Volumenstrom Qsoii ist bei Q = 12m3/h vorgegeben.
Des Weiteren sind in Figur 4 die von dem Pumpenaggregat 4, 7 einzeln
angefahrenen Betriebspunkte H, Q eingezeichnet. Die Bepfeilung veranschaulicht den Pfad der Betriebspunkte. Nach dem Einschalten des Pumpenaggregats 4, 7, das beispielsweise niveaugesteuert mittels Schwimmer erfolgt, wird ausgehend von dem Punkt 0, 0 das Pumpenaggregat 4, 7 bei einer ersten Drehzahl n_1 betrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass n_1 identisch zu der in Figur 4 verwendeten
Indexschreibweise m ist. Diese Drehzahl n_1 stellt eine absolute Minimaldrehzahl des Pumpenaggregats 4, 7 dar. Bei dieser Drehzahl n_1 liegt eine Förderhöhe von ca. 1 m, jedoch noch kein Volumenstrom Qjst vor.
Die erste Drehzahl n_1 wird kurzeitig gehalten, so dass der aktuell von dem
Pumpenaggregat 4, 7 aufgenommenen elektrischen Stroms Ijst bestimmt werden kann, insbesondere gemessen werden kann. Anschließend wird dieser Ist-Strom Ijst mit dem in der Tabelle bei der Drehzahl n_1 für QSon hinterlegten Stromwert verglichen. Im Hinblick auf die Tabelle in Figur 3 wäre dies der Stromwert Ιβ,ι . In Abhängigkeit dieses Vergleichs wird dann die Drehzahl n_1 des Pumpenaggregats 4,
7 auf eine zweite Drehzahl n_2 erhöht, wenn die Stromaufnahme I ist nicht im
Wesentlichen gleich dem besagten Stromwert l(n_1 , Qsoii) ist. Anderenfalls wird die Drehzahl n_1 beibehalten. Bereits aus dem HQ-Diagramm in Figur 4 geht hervor, dass der eingestellte Betriebspunkt bei n_1 keinesfalls den gewünschten Soll- Volumenstrom bringt. Die Stromaufnahme entspricht nicht im Wesentlichen dem dem Soll-Volumenstrom zugeordneten Stromwert. Folglich wird die Drehzahl auf n_2 erhöht und die vorbeschriebene Verfahrensweise wird wiederholt.
Steuerungstechnisch gilt nun diese Drehzahl n_2 als erste Drehzahl.
Das Halten einer Drehzahl muss nur solange erfolgen, wie die Steuerungselektronik für die Strommessung und den Stromvergleich benötigt. Ist diese sehr schnell, kann die Drehzahl quasi kontinuierlich erhöht werden, ohne dass merkliche Drehzahlstufen vorhanden sind.
Bei der Drehzahl n_2 liegt eine Förderhöhe H von ca. 2m vor. Es fließt jedoch noch immer kein Volumenstrom Q. Die Stromaufnahme I ist entspricht weiterhin nicht dem dem Soll-Volumenstrom Qsoii bei der Drehzahl n_2 zugeordneten Stromwert I6.2- Die Drehzahl n wird deshalb weiter erhöht auf n_3. Dies wird nunmehr solange und so oft wiederholt, bis das Pumpenaggregat 4, 7 eine Stromaufnahme Ijst misst, die im Wesentlichen einem dem Soll-Volumenstrom Qs0n gemäß Tabelle zugeordneten Stromwert entspricht. Dies ist erst bei der Drehzahl n_15 der Fall.
In den Figuren 5a und 5b, die nebeneinander zu betrachten sind, ist die allgemeine Tabelle nach Figur 3 mit konkreten Werten für den Volumenstrom Q, die Drehzahl n und die Stromaufnahme I gefüllt, wobei die Stromwerte fiktiv sind und lediglich der Veranschaulichung dienen. Diese Tabelle bildet das Kennlinienfeld nach Figur 4 ab. Ferner ist der Verlauf der Betriebspunkte auch in der Tabelle veranschaulicht.
Besonders zu beachten ist dabei, dass die Tabelle in etwa eine Art Dreiecksmatrix bildet, die lediglich oberhalb der Diagonalen Stromwerte besitzt. Im Hinblick auf das HQ-Diagramm in Fig. 4 ist dies dadurch zu erklären, dass mit einer bestimmten Drehzahl stets nur ein bestimmter Maximalvolumenstrom gefördert werden kann. So sind bei der Drehzahl n_1 lediglich Volumenströme Q zwischen 0 und 2 m3/h möglich, bei der Drehzahl n_2 Volumenströme Q zwischen 0 und 4 m3/h, usw. Bei dem vorgegebenen Soll-Volumenstrom QSOII = 12 m3/h wird - unabhängig von der konkreten Einbausituation, d.h. der Anlagenverlustkurve - mindestens die Drehzahl n_7 benötigt. Da mit einer darunter liegenden Drehzahl n dieser Volumenstrom nicht erreicht werden kann, gibt es entsprechend keine Betriebspunkte mit einer
Stromaufnahme. Aus diesem Grunde sind in der Tabelle unterhalb der Diagonalen keine Stromwerte \itl existent.
In der Tabelle gemäß Figuren 5a, 5b sind beispielhaft 26 Volumenströme Q in
Schritten von 1 m3/h vorhanden, wobei entsprechend Figur 4 der Soll-Volumenstrom Qsoii bei 12 m3/h liegt. Bezüglich der Drehzahlen ist davon ausgegangen, dass das Pumpenaggregat eine maximale Bemessungsdrehzahl von 3360 U/min besitzt.
Entsprechend der 21 Drehzahlkennlinien in Figur 4 sind beispielhaft diskrete
Drehzahlstufen im Abstand von 160 U/min gewählt. Es braucht jedoch nicht weiter erwähnt zu werden, dass auch eine beliebige andere Wahl an Drehzahlstufen und Volumenströmen möglich ist, insbesondere auch eine nicht äquidistante Wahl. So können beispielsweise ein Volumenstromabstand von 0,2 m3/h und/oder ein
Drehzahlabstand von 10 U/min realisiert werden.
Die Stromwerte in der Tabelle werden für jede Drehzahlkennlinie zwischen der Minimal- und der Maximalkennlinie, d.h. für jeden durch den Volumenstrom Q und die Drehzahl n definierten Betriebspunkt werksseitig ermittelt und in der Tabelle hinterlegt. Dabei können die Stromwerte gemittelte, insbesondere Effektivstromwerte sein. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass auch Stromwerte zwischen zwei diskreten Drehzahlen interpoliert werden können. Die hinterlegten Stromwerte bilden dabei Stützstellen. Die Interpolationswerte helfen, den Soll-Volumenstrom Qsoii genauer einzustellen. Es ist dann empfehlenswert, nicht nur eine Abfrage
vorzunehmen, ob die Stromaufnahme einem bestimmten hinterlegten Werte entspricht, sondern festzustellen, ob die Stromaufnahme größer oder kleiner diesem Wert ist. Wird die Drehzahl infolge einer zu geringen Stromaufnahme stetig erhöht, bis sie plötzlich den dem eingestellten Soll-Volumenstrom bei der entsprechenden Drehzahl zugeordneten Stromwert überschreitet, kann erfindungsgemäß auf eine Zwischendrehzahl zwischen der eingestellten und der letzten Drehzahl
zurückgegangen werden und die dann vorliegende Stromaufnahme mit einem aus den Stromwerten der eingestellten und der letzten Drehzahl interpolierten Stromwert verglichen werden. Die Stromaufnahme sollte dann im Wesentlichen diesem
Stromwert entsprechen.
Die Pumpe 4 des Pumpenaggregats 4, 7 besitzt in der Ausführungsvariante gemäß Figuren 5a, 5b ein Radiallaufrad oder Diagonallaufrad. Diese haben den Effekt, dass der Strom sowohl mit steigender Drehzahl als auch mit steigendem Volumenstrom ansteigt. Bei dem o.g. Stromvergleich kann daher geprüft werden, ob die
Stromaufnahme bei der entsprechenden Drehzahl kleiner oder gleich dem Stromwert ist, der dem Volumenstrom bei dieser Drehzahl zugeordnet ist. Ist er kleiner, wird die Drehzahl erhöht. Besitzt die Pumpe des Pumpenaggregats ein Axial- oder
Halbaxiallaufrad, steigt der Strom ebenfalls mit steigender Drehzahl, jedoch fällt der Strom mit steigendem Volumenstrom.
Des Weiteren ist in der Tabelle gemäß den Figuren 5a, 5b mit Pfeilen der Verlauf der Betriebspunkte angegeben. Bei der ersten Drehzahl n_1 = 160 U/min wird die aktuelle Stromaufnahme, die etwa bei 1 ,40 A liegt, mit dem Stromwert l(n_1 , Qson) bei Qsoii verglichen. Da dieser nicht existiert, also keine Übereinstimmung vorliegt, wird auf die nächste Drehzahl n_2 = 320 U/min erhöht. Hier beträgt die Stromaufnahme etwa 1 ,45 A. Dieser Wert wird mit dem Stromwert l(n_2, QS0n) bei Qson verglichen. Da auch dieser nicht existiert, bzw. keine Übereinstimmung vorliegt, wird die Drehzahl weiter erhöht. Dies wird stetig widerholt.
Bei der Drehzahl n_7 = 960 U/min ist erstmals ein plausibler Stromwert l(n_7, QSOII) vorhanden. Der aufgenommene Strom beträgt in etwa 1 ,88 A und entspricht gemäß Tabelle einem Volumenstrom Q von ca. 3 m3/h. Dies stimmt mit dem Schnittpunkt der Drehzahlkurve für n_7 und der Anlagenverlustkurve in Fig. 4 überein. Aus der Tabelle gemäß Fig. 5a und 5b kann folglich der aktuelle geförderte Volumenstrom Qist bestimmt werden. Da bei n_7 die Ist-Stromaufnahme mit 1 ,88A geringer ist als der erwartete Stromwert bei Qs0n in Höhe von 2,42 A ergibt der Stromvergleich auch hier keine Übereinstimmung und die Drehzahl wird weiter erhöht. Erste bei einer Drehzahl n_15 = 2400 U/min liegt eine Stromaufnahme von ca. 2,82A vor, die auch dem bei dieser Drehzahl n_15 dem Soll-Volumenstrom Qs0n
zugeordneten Stromwert l(n_15, Qs0n) entspricht. Es liegt somit eine
Übereinstimmung vor und die eingestellte Drehzahl n_15 wird gehalten. Das
Pumpenaggregat 4, 7 hat somit den Betriebspunkt zur Förderung des eingestellten Soll-Volumenstroms Qsoii gefunden.
Es wird nun auf die Figur 6a hingewiesen, in der der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens grafisch dargestellt ist. Das Verfahren mit Block 20. es wird zunächst eine Zählvariable i, die dem späteren Drehzahlindex entspricht, auf null gesetzt, Block 21. Anschließend wird diese Zählvariable um eins erhöht und die erste Drehzahl n_1 bei dem Pumpenaggregat 4, 7 eingestellt. Danach wird die elektrische Stromaufnahme Ijst des Pumpenaggregats gemessen, Schritt 23, und mit dem Stromwert
l(n_1 ,Q_soll) verglichen, der dem eingestellten Soll-Volumenstrom QSOII bei der ersten Drehzahl n_1 gemäß Tabelle entspricht, Schritt 24. Entspricht die
Stromaufnahme I ist dem Stromwert l(n_1 ,Q_soll), wird mit der eingestellten
Drehzahl offensichtlich der gewünschte Volumenstrom Qsoii gefördert, dargestellt in Block 25. Das Verfahren ist damit beendet, Block 26, die eingestellte Drehzahl n_1 wird zunächst gehalten. Entspricht die Stromaufnahme Ijst nicht dem Stromwert l(n_1 ,Q_soll), wird die Drehzahl um eins erhöht, Block 22, und die Schritte 23, 24 werden widerholt. Dies erfolgt dann solange und so oft, bis eine Drehzahl n_i gefunden ist, bei der die Stromaufnahme I ist dem Stromwert l(n_i,Q_soll) entspricht.
Aus der charakteristischen Eigenschaft der Tabelle in den Figuren 5a und 5b unterhalb der Diagonalen keine Stromwerte zu enthalten, ergibt sich die Möglichkeit, zunächst zu ermitteln, bei welcher Drehzahl n_i dem Soll-Volumenstrom Qs0n in der Tabelle erstmals ein plausibler Stromwert l(n_i, Qsoii) zugeordnet ist. Dies ist in dem Verfahrensablauf gemäß Fig. 6b dargestellt. Bevor die erste Drehzahl, wie in Schritt 22 von Fig. 6a gezeigt, gesetzt wird, wird in Fig. 6b geprüft, ob ein plausibler
Stromwert bei dem Soll-Volumenstrom und der ersten Drehzahl n_1 existiert, siehe Schritt 27. Werksseitig können die nicht möglichen Betriebspunkte des
Pumpenaggregats 4, 7 in der Tabelle unterschiedlich angegeben sein. Sofern kein Stromwert angegeben ist, kann dies als "nan" (not a number) gewertet werden. Alternativ können negative Stromwerte, beispielsweise -1 enthalten. Auf diese Weise kann durch eine einfache If-Abfrage festgestellt werden, ob ein Stromwert bei Qs0ii bei der eingestellten Drehzahl nj vorhanden ist. Falls nicht, wird die Zählvariable i um eins erhöht. Für den Fall gemäß der Tabelle in der Figur 5a ist erst bei der Drehzahl mit dem Index 7 ein plausibler Stromwert vorhanden. Dies versteht sich auch unter Berücksichtigung der Figur 4, aus der deutlich wird, dass mindestens diese Drehzahl eingestellt werden müsste, um bei einer Förderhöhe von 0m einen Volumenstrom von 12 m3/h zu erreichen. Sodann wird diese Mindestdrehzahl n_7 als erste Drehzahl verwendet und bei dem Pumpenaggregat 4, 7 eingestellt, siehe Schritt 28.
Im Gegensatz zu Fig. 6a, bei der die absolute Minimaldrehzahl n_1 des
Pumpenaggregats als erste Drehzahl verwendet wird, wird bei der Fig. 6b folglich direkt die für den eingestellten Soll-Volumenstrom geltende Mindestdrehzahl angefahren.
Zusätzlich wird die Mindestdrehzahl n_7 in Gestalt ihres Indexwerts als
Startreferenzwert i_m1 gespeichert, siehe Schritt 29. Dies hat den Vorteil, dass bei einem nächstfolgenden Betrieb des Pumpenaggregats 4, 7 direkt dieser
Startreferenzwert als erste Drehzahl verwendet werden kann, wie dies in Figur 6c dargestellt ist, Schritt 30. Nur zur Darstellung der logischen Schrittfolge wird hier der Startreferenzwert n_m1 zunächst in Fig. 6c um eins reduziert, im nächstfolgenden Schritt 22 dann wieder erhöht. Die Abspeicherung und Verwendung des
Startreferenzwerts i_m1 erfolgt bei einem Sanftanlauf des Pumpenaggregats.
Der Ablauf gemäß Figur 6c unterscheidet sich von dem Ablauf in Figur 6b darin, dass die Überprüfung, ab welcher Drehzahl ein plausibler Stromwert vorhanden ist, nicht erneut durchgeführt wird, da dies bereits in dem früheren Betrieb nach Fig. 6b ermittelt und abgespeichert worden ist, Schritte 27, 29, und sodann zur Verfügung steht. Das Pumpenaggregat 4, 7 der Hebeanlage 1 ist somit selbstlernend.
Bei der Ausführungsvariante gemäß Figur 6c ist zudem eine weitere Intelligenz in das Pumpenaggregat 4, 7, respektive in die Steuerung 8 integriert. Gegenüber den Varianten in den Figuren 6a und 6b wird nach der Auffindung derjenigen Drehzahl, bei der die Stromaufnahme Mst im Wesentlichen gleich dem dem Soll- Volumenstrom Qsoii zugeordneten Stromwert l(n_i, Qsoii) ist, d.h. bei der die
Stromaufnahme dem in der Tabelle hinterlegten Stromwert für den Soll- Volumenstrom Qsoii entspricht, diese in Gestalt ihres Indexwerts als Zielreferenzwert i_m2 gespeichert, siehe Schritt 35. Dies steht sodann bei nachfolgenden Betrieben zur Verfügung und kann bei einem nächstfolgenden Betrieb des Pumpenaggregats direkt angefahren werden. Die Abspeicherung in Schritt 30 kann auch bei der Variante gemäß Fig. 6a und/ oder 6b erfolgen.
In der Ausführungsvariante gemäß Fig. 6d ist der Zielreferenzwert i_m2 als Startwert verwendet, wobei dieser in Schritt 31 zunächst um eins reduziert wird und sodann in Schritt 22 wieder um eins erhöht wird. Da bei dieser Variante eine bestimmte
Drehzahl n_15 angefahren wird, ist der Stromvergleich Mst == l(n_i, Qsoii) in Schritt 24 um die Prüfung in Schritt 33 ergänzt, ob die Stromaufnahme bei der eingestellten Drehzahl n_15 größer als der hinterlegte Tabellenwert ist. Der Stromvergleich umfasst dabei einen Schritt 34, wonach die eingestellte erste Drehzahl n_i des Pumpenaggregats 4, 7 auf eine zweite Drehzahl n_i-1 reduziert wird, wenn die Stromaufnahme Mst größer als der besagte Stromwert l(n_i, Qsoii) ist, siehe Schritt 33, und einen zweiten Schritt 22, wonach die Drehzahl nj des Pumpenaggregats 4, 7 auf eine zweite Drehzahl n_i+1 erhöht wird, wenn die Stromaufnahme Mst kleiner als der besagte Stromwert l(n_i, Qsoii) ist. Dies folgt aus der Nichterfüllung der beiden Bedingungen in den Schritten 24 und 33 der Figur 6d. Das Überprüfen in beide Richtungen hat den Vorteil, dass die wiederholbare Erreichbarkeit des gewünschten Betriebspunktes gegen schleichende Verschiebung gewährleistet ist.
Liegt der gemessene Stromistwert IIST über diesem Stromsollwert, ist dies ein Indiz dafür, dass der aktuell geförderte Volumenstrom QIST höher als der
Volumenstromsollwert QSOLL ist. Die Drehzahl n des Elektromotors 7 wird deshalb reduziert, so dass entsprechend der Volumenstrom sinkt. Dies erfolgt durch
Reduzierung der Frequenz f. Aufgrund der verringerten Frequenz wird weniger Strom vom Elektromotor 7 aufgenommen und die Drehzahl n reduziert sich. Folgemäßig sinkt auch der Volumenstrom Q. Liegt der gemessene Stromistwert IIST unter dem Stromsollwert, ist dies ein Indiz dafür, dass der aktuell geförderte Volumenstrom QIST geringer als der
Volumenstromsollwert QSOLL ist. Die Drehzahl n des Elektromotors 7 wird deshalb erhöht, so dass entsprechend der Volumenstrom Q steigt. Dies erfolgt durch
Erhöhung der Frequenz f. Aufgrund der erhöhten Frequenz wird mehr Strom vom Elektromotor 7 aufgenommen und die Drehzahl n steigt. Folgemäßig auch der Volumenstrom Q.
Nach der Erhöhung oder Reduzierung der Drehzahl wird der Strom Mst erneut gemessen und verglichen. Stimmt er dann mit dem hinterlegten Stromwert bei QSOII bei der eingestellten Drehzahl überein, ist der gewünschte Soll-Volumenstrom Qs0n gefunden, Block 25. Diese Drehzahl wird dann gehalten und das Verfahren ist steuerungstechnisch beendet, Block 26.
Erfindungsgemäß wird zu den angefahrenen Drehzahlen nj, insbesondere zu jeder angefahrenen Drehzahl nj der zugehörige Ist-Stromaufnahmewert Mst des
Pumpenaggregats 4, 7 abgespeichert, so dass der Verlauf der Betriebspunkte nachträglich feststellbar ist, wie dies in den Figuren 5a, 5b anhand der Bepfeilung angedeutet ist. So ist die Stromaufnahme bei der Drehzahl n1 beispielsweise 1 ,41 A, was im Wesentlichen dem Tabellenwert 1 ,4 A entspricht. Bei der Drehzahl n2 liegt beispielsweise ein Strom von 1 , 445 A vor, was im Wesentlichen dem Wert 1 ,45A entspricht. In entsprechender Weise erfolgt die Zuordnung bei den übrigen Werten.
Aus diesen drehzahlbezogen abgespeicherten Ist-Stromaufnahmewerten I ist wird dann die geodätische Höhe des höchsten Punktes der Druckleitung 5 wie folgt ermittelt.
Wie aus den Pfeilen in der Tabelle in Figur 5a hervorgeht, entspricht die gemessene Stromaufnahme für die ersten fünf Drehzahlenwerte einem Volumenstrom 0 m3/h. Erst ab der Drehzahl n_6 liegt ein Stromwert vor, der nicht mehr einem Stromwert bei Volumenstrom null zugeordnet ist, d.h. der einem Volumenstrom Q größer null zugeordnet ist. Der Punkt, an dem der Volumenstrom erstmals größer als null ist, liegt also zwischen n5 und n6 (Eckdrehzahl). Die Förderhöhe an diesem Punkt entspricht der geodätischen Förderhöhe. Mit hinreichender Genauigkeit kann die Drehzahl n6 als Eckdrehzahl angenommen werden, weil die Anlagenverlustkurve bei geringen Volumenströmen flach ist. Bei diesem Betriebspunkt entspricht die
Gesamtförderhöhe aufgrund des noch geringen Volumenstromes und damit eines geringen Strömungsverlustes nahezu genau der geodätischen Förderhöhe.
Erfindungsgemäß kann in der Tabelle 5a und 5b neben den Stromaufnahmewerten auch die Gesamtförderhöhe zu jedem Wertepaar Drehzahl / Volumenstrom
abgespeichert sein. Mit der Identifikation der Drehzahl n6 als erste Drehzahl, bei der ein Volumenstrom größer null existiert kann aus der Tabelle die geodätische
Förderhöhe ermittelt werden. Diese entspricht der der Eckdrehzahl bei
Volumenstrom null zugeordneten Gesamtförderhöhe. Die Eckdrehzahl kann umso genauer bestimmt werden, je geringer der Abstand zwischen den Drehzahlstufen ist.
Des Weiteren wird bei der erfindungsgemäßen Hebeanlage 1 aus der Tabelle zu einem bestimmten Stromaufnahmewert Ijst und einer bestimmten Drehzahl, der aktuell geförderte Volumenstrom Qjst, die geodätische Höhe des höchsten Punktes der Druckleitung 5 sowie die aktuelle Gesamtförderhöhe auf einem Display der Steuerung 8 und/ oder der externen Steuereinheit 10 angezeigt. Durch die drehzahlbezogene Abspeicherung der Stromaufnahmewerte und die Zuordnung zu den dazu passenden Werten in der hinterlegten Tabelle können weiterhin die durchlaufenen Betriebspunkte, bestehend aus Volumenstrom Q und
Gesamtförderhöhe H, ermittelt und abgespeichert werden. Erfindungsgemäß können diese durchlaufenen Betriebspunkte auf dem Display angezeigt und grafisch verbunden werden, wodurch die Anlagenverlustkurve der nachgeschalteten
Druckleitung bestimmt ist und angezeigt werden kann.
Die Figuren 7a bis 7d zeigen Verläufe der Drehzahl n des Pumpenaggregats 4, 7 über der Zeit t. In den Figuren 7a und 7b besteht die Betriebszeit des
Pumpenaggregats aus zwei Phasen, einer Hochlaufphase der Dauer THL und einer Haltephase der Dauer TSB. Während der Hochlaufphase wird das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt. Es wird folglich eine Drehzahl nach der anderen eingestellt und geprüft, ob die Stromaufnahme einem hinterlegten Stromwert entspricht. Dies ist im Hinblick auf Figuren 4 und 5b bei n_15 der Fall. Die Hochlaufphase geht in die Haltephase über. Am Ende der Haltephase wird das Pumpenaggregat 4, 7 abgeschaltet, sobald der Wasserstand im Sammelbehälter 2 unter ein bestimmtes Niveau fällt. Die Drehzahl n fällt dann rapide auf null. Im Falle der Figur 7b ist dieses Verfahren gleich, wobei der Hochlauf des Pumpenaggregats 4, 7 schneller erfolgt, so dass die Hochlaufzeit THL geringer ist. Die Dauer THL des Hochlauf ist bestimmt durch die Geschwindigkeit der Elektronik, die den Strom messen und mit dem hinterlegten Stromwert vergleichen muss. Erfolgt dies schnell, können schnell nacheinander die nächsten Drehzahlstufen eingestellt werden. Die kürzere Hochlaufzeit in Figur 7b ist dadurch begründet, dass die
Mindestdrehzahl n_5 Startdrehzahl des Verfahrens ist.
In den Figuren 7c und 7d führt das Pumpenaggregat 4, 7 nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne einen Sanftauslauf aus, bei dem die Drehzahl n_i allmählich reduziert wird. Der Auslauf erfolgt für die Dauer TAL einer Auslaufphase, die sich direkt an die Haltephase anschließt. Die Dauer TAL kann entweder direkt vorgegeben werden oder vorgegeben sein oder sich aus einem voreingestellten oder voreinstellbaren Drehzahlgradienten ergeben. Der Drehzahlgradient sollte dabei zwischen einem vorgebbaren Maximalwert und einem Minimalwert liegen. Ein Maximalwert ist deshalb vorzusehen, weil die von der Rohrleitungsinstallation abhängige, physikalisch begrenzte Verzögerungsmöglichkeit der Wassersäule, d.h. ihrer Trägheit, nicht überschritten werden kann. Der Hochlauf erfolgt ausgehend von der absoluten Minimaldrehzahl des Pumpenaggregats 4, 7, kann jedoch auch von der Mindestdrehzahl erfolgen, oder aber ganz entfallen, so dass sofort die
Zieldrehzahl angefahren wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante wird die Hebeanlage 1 in einem ersten Betrieb, wie er in den Figuren 7a oder 7b dargestellt ist, niveaugesteuert
abgeschaltet, wenn der Wasserstand in dem Sammelbehälter (2) ein bestimmtes Niveau erreicht oder unterschreitet. Es wird dann eine Betriebsdauer abgespeichert, die der Dauer der Haltephase TSB oder der Gesamtdauer TB = THL + TSB von
Hochlaufphase und Haltephase entsprechen kann. Ist diese Betriebsdauer bekannt, kann in Abhängigkeit von ihr der Beginn der Auslaufphase bestimmt werden.
Erfindungsgemäß führt das Pumpenaggregat 4, 7 dann in einem nachfolgenden Betrieb nach Ablauf einer Zeitspanne von 3/4 der abgespeicherten Betriebsdauer TB, TSB), den Sanftauslauf aus, bei dem die Drehzahl nj allmählich reduziert wird. In Figur 7c zeigt die gestrichelte Linie den Drehzahlverlauf bei einem harten Ausschalten des Pumpenaggregats 4, 7 ausgehend von der Zieldrehzahl n_ 5 an.
In Figur 7d ist eine weitere Weiterbildung dergestalt realisiert, dass das
Pumpenaggregat 4, 7 ausgeschaltet wird, wenn ein minimaler Volumenstrom QAus erreicht oder unterschritten wird. Dieser minimale Volumenstrom ist in Figur 4 beispielhaft bei etwa 3,5m3/h angegeben, der bei einer Drehzahl n_7 vorliegt. Bei dieser Drehzahl respektive diesem Volumenstrom ist die Rückschlagklappe hinter dem Pumpenaggregat 4, 7 nur noch wenig geöffnet, so dass nur ein geringer
Schließweg von beispielsweise wenigen Zentimetern beim Abschalten des
Pumpenaggregats zurückgelegt wird. Damit wird erreicht, dass im Moment des Ausschaltens des Pumpenaggregats der Volumenstrom so gering ist, dass sich das Schließorgan des integrierten oder nachgeschalteten Rückflussverhinderers schon fast in Schließstellung befindet, und das Schließorgan nur noch einen geringen Weg in kurzer Zeit bis zur Schließstellung zurücklegt. Ein starker Klappenschlag und starker Druckstoß infolge der herunterfallenden und gegen das Schließorgan schlagenden Wassersäule in der Druckleitung werden damit vermieden. Dadurch wird die mechanische Belastung der Hebeanlage und Druckleitung reduziert und die Geräuschentwicklung minimiert.
In Figur 7e ist eine weitere Weiterbildung zum Drehzahlverlauf 7d dergestalt realisiert, dass aufgrund der Kenntnis der Zieldrehzahl auf das sanfte Hochfahren verzichtet wird, so dass mehr Zeit für einen sanften Auslauf zur Verfügung steht. Das hat insbesondere dann Bedeutung, wenn die zu fördernden Volumina und damit die resultierende Pumpenlaufzeit gering sind.
Der minimale Volumenstrom QAus oder die Ausschaltdrehzahl n_7 kann manuell vorgeben werden oder anhand der bekannten o.g. Eckdrehzahl festgelegt werden, beispielsweise als das 1 ,1 bis 1 ,5-fache dieser Eckdrehzahl. In Figur 4 ist die
Auslaufphase durch einen Pfeil veranschaulicht, der in dem Schnittpunkt der
Drehzahlkennlinie der Drehzahl n 5 mit der Anlagenverlustkurve d.h. im
Betriebspunkt der Haltephase beginnt, und bei dem Schnittpunkt der
Drehzahlkennlinie der Drehzahl n7 mit der Anlagenverlustkurve endet. Spätestens aber kann das Pumpenaggregat bei oder nach Erreichen der Eckdrehzahl ausgeschaltet werden, da dann ohnehin kein Volumenstrom mehr vorliegt und das Schließorgan des Rückflussverhinderers, d.h. die Rückschlagklappe geschlossen ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Pumpenaggregat 4, 7 einen vorgegebenen Volumenstrom QSOLL unabhängig von dem Höhenunterschied zwischen dem Sammelbehälter 2 und der Abwassersammelleitung 6 einstellen.
Dabei ist es selbstlernend und kann Erkenntnisse aus einem Betrieb in einem
Folgebetrieb verwenden und diesem damit optimieren.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Pumpenaggregats, insbesondere für eine Hebeanlage (1 ), zur Förderung von einer Flüssigkeit über eine Druckleitung (5) in eine Sammelleitung (6), bei dem das Pumpenaggregat (4, 7) einen ihm aus einer Mehrzahl vorgebbarer Soll-Volumenströme vorgegebenen Soll-Volumenstrom (QSOLL) auf der Grundlage einer physikalischen Größe (Ijst) des Pumpenaggregat (4, 7) selbsttätig einstellt, wobei die Größe (Ijst) der von dem Pumpenaggregat (4, 7) aufgenommene Strom (Ijst) und/ oder eine von diesem abhängige Größe ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pumpenaggregat (4, 7) eine Tabelle hinterlegt ist, in der für jeden vorgebbaren Soll-Volumenstrom (Qsoii) zu einer Mehrzahl diskreter Drehzahlen (nj) jeweils ein Wert (l(n_i, Q)) der Größe zugeordnet ist, der einem durch die entsprechende Drehzahl (n_i) und den entsprechenden Soll-Volumenstrom (Qsoii) bestimmten Betriebspunkt (H|ST, QIST) des
Pumpenaggregats (4, 7) entspricht, wobei der Volumenstrom (QIST) des Pumpenaggregats (4, 7) anhand dieser Tabelle eingestellt wird, indem die
Drehzahl so eingestellt wird, dass die Größe (I ist) im Wesentlichen einem bestimmten, dem vorgegebenen Soll-Volumenstrom (QSOLL) zugeordneten Wert (l(n_i, Qsoii)) entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es die
folgenden Schritte umfasst:
a Betreiben des Pumpenaggregats (4, 7) bei einer ersten Drehzahl (nj), b Bestimmung des aktuellen Werts der Größe ( I ist),
c Vergleichen des Werts (Ijst) mit einem dem Soll-Volumenstrom (Qsoii) bei der ersten Drehzahl (n_i) zugeordneten Wert (l(n_i, Qsoii)) der Größe, wobei in Abhängigkeit dieses Vergleichs
i die Drehzahl (nj) des Pumpenaggregats (4, 7) auf eine zweite Drehzahl (n_i+1 ) erhöht wird, wenn der aktuelle Wert der Größe (Ijst) nicht im Wesentlichen gleich dem besagten zugeordneten Wert der Größe (l(n_i, Qsoii)) ist, und die Schritte a, b und c mit der Maßgabe wiederholt werden, dass der Wert der ersten Drehzahl (nj) dem Wert der zweiten Drehzahl (n_i+1 ) entspricht, oder
ii die eingestellte Drehzahl (nj) des Pumpenaggregats (4, 7)
beibehalten wird, wenn der aktuelle Wert der Größe (I ist) im
Wesentlichen gleich dem zugeordneten Wert der Größe (l(n_i, Qsoii)) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Drehzahl (n_i) eine absolute Minimaldrehzahl (n1 ) des Pumpenaggregats (4, 7) ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ermittelt wird, bei welcher Drehzahl (nj) dem Soll- Volumenstrom (Qsoii) in der Tabelle erstmals ein plausibler Wert der Größe (I(n7, Qsoii)) zugeordnet ist, wobei diese ermittelte Mindestdrehzahl (n7) als erste Drehzahl (nj) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Mindestdrehzahl (n7) als Startreferenzwert (i_m1 ) gespeichert wird und bei einem nächstfolgenden Betrieb des Pumpenaggregats (4, 7) direkt dieser Startreferenzwert als erste Drehzahl (nj) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (n_i) des Pumpenaggregats (4, 7) als Zielreferenzwert
(i_m2) gespeichert wird, wenn der aktuelle Wert der Größe ( I ist) im
Wesentlichen gleich dem dem Soll-Volumenstrom (Qsoii) zugeordneten Wert der Größe (l(n_i, Qsoii)) ist, und dass bei einem nächstfolgenden Betrieb des Pumpenaggregats (4, 7) direkt dieser Zielreferenzwert angefahren wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
Schritt c, i in dem nächstfolgenden Betrieb derart ausgebildet ist, dass die Drehzahl (nj) des Pumpenaggregats (4, 7) auf eine zweite Drehzahl (n_i-1 ) reduziert wird, wenn der aktuelle Wert der Größe ( I ist) größer als der besagte zugeordnete Wert der Größe (l(n_i, Qsoii)) ist, und die Drehzahl (nj) des Pumpenaggregats (4, 7) auf eine zweite Drehzahl (n_i+1 ) erhöht wird, wenn der aktuelle Wert der Größe (I ist) kleiner als der besagte
zugeordnete Wert (l(n_i, Qsoii)) ist, wobei anschließend die Schritte a, b und c mit der Maßgabe wiederholt werden, dass der Wert der ersten Drehzahl (n_i) dem Wert der zweiten Drehzahl (n_i-1 , n_i+1 ) entspricht.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zu jedem Wert der Größe (l(n_i, QSOII)) in der
Tabelle zusätzlich der Wert einer Gesamtförderhöhe (Hges(n_i, Qsoii)) des Pumpenaggregats (4, 7) zugeordnet hinterlegt ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Tabelle aus dem aktuellen Wert der Größe (l(n_i, Qsoii)) und der aktuellen Drehzahl (nj) die Gesamtförderhöhe (Hges(n_i, Qsoii)) bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass zu den angefahrenen Drehzahlen (nj),
insbesondere zu jeder angefahrenen Drehzahl (n_i) der zugehörige aktuelle Wert der Größe (l(n_i, Qsoii)) des Pumpenaggregats (4, 7) abgespeichert wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Tabelle aus dem aktuellen Wert der Größe (l(n_i, Qsoii)) oder aus den drehzahlbezogen abgespeicherten Größenwerten ( I ist) und der Drehzahl (nj) die geodätische Höhe des höchsten Punktes der
Druckleitung (5) ermittelt wird.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Pumpenaggregat (4, 7) nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne einen Sanftauslauf ausführt, bei dem die
Drehzahl (nj) allmählich reduziert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenaggregat (4, 7) zumindest in einem ersten Betrieb niveaugesteuert abgeschaltet wird, wobei eine Betriebsdauer (TB, TSB) des Pumpenaggregats (4, 7) abgespeichert wird.
14. Verfahren nach Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenaggregat (4, 7) in einem nachfolgenden Betrieb nach Ablauf einer Zeitspanne von 50-85%, vorzugsweise von 60%-75% der
abgespeicherten Betriebsdauer (TB, TSB), den Sanftauslauf ausführt, bei dem die Drehzahl (nj) allmählich reduziert wird.
1 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, dass das Pumpenaggregat (4, 7) ausgeschaltet wird, wenn ein minimaler Volumenstrom (QAUS) erreicht oder unterschritten wird.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass anhand der Tabelle aus dem aktuellen Wert der Größe (l_ist) und der eingestellten Drehzahl (nj) der aktuelle
Volumenstrom (Q_ist) ermittelt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der
ermittelte Volumenstrom (Q_ist) über die Zeit integriert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 9, 1 1 , 16 oder 17, dadurch
gekennzeichnet, dass der ermittelte aktuelle Volumenstrom (Qjst), die ermittelte geodätische Höhe (Hgeo(n_i, Qsoii)) des höchsten Punktes der Druckleitung (5), und/ oder die ermittelte Gesamtförderhöhe (HgeS(n_i, Qsoii)) auf einem Display angezeigt wird.
19. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass aus zumindest zwei der ermittelten, insbesondere abgespeicherten Werte der Größe (l(n_i, Qsoii)) und den zugehörigen angefahrenen Drehzahlen (nj) anhand der Tabelle die entsprechend durchlaufenen Betriebspunkte (Q, Hges) des Pumpenaggregats ermittelt und daraus eine Anlagenverlustkurve bestimmt wird, die auf einem Display angezeigt wird.
20. Pumpenaggregat für eine Hebeanlage ( ) zur Förderung einer Flüssigkeit über eine Druckleitung (5) in eine Sammelleitung (6), dadurch
gekennzeichnet, dass dem Pumpenaggregat (4, 7) ein von ihm zu fördernder Soll-Volumenstrom (QSOLL) aus einer Mehrzahl vorgebbarer Soll- Volumenströme vorgebbar ist, wobei es dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 auszuführen.
21 . Hebeanlage (1 ) zur Förderung einer Flüssigkeit in eine Sammelleitung (6), umfassend einen Sammelbehälter (2) zum Sammeln von Flüssigkeit (3) und ein Pumpenaggregat (4, 7) nach Anspruch 20, mittels welchem die in dem Sammelbehälter (2) befindliche Flüssigkeit (3) über eine Druckleitung (5) in die Sammelleitung (6) hebbar ist, wobei zumindest der höchste Punkt der Druckleitung (5) geodätisch höher liegt als der Sammelbehälter (2), dadurch gekennzeichnet, dass dem Pumpenaggregat (4, 7) ein von ihm zu fördernder Soll-Volumenstrom (QSOLL) aus einer Mehrzahl vorgebbarer Soll-Volumenströme vorgebbar ist, wobei es eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 auszuführen.
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