WO2015022113A1 - Kennfeldregelung von kreiselpumpen - Google Patents

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WO2015022113A1
WO2015022113A1 PCT/EP2014/063657 EP2014063657W WO2015022113A1 WO 2015022113 A1 WO2015022113 A1 WO 2015022113A1 EP 2014063657 W EP2014063657 W EP 2014063657W WO 2015022113 A1 WO2015022113 A1 WO 2015022113A1
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WO
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pump
pressure
speed
map
setpoint
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PCT/EP2014/063657
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English (en)
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Jens-Patrik Springer
Andreas Grill
Richard Aumann
Andreas Schuster
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Orcan Energy Gmbh
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    • 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
    • F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
    • 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
    • F04D15/0027—Varying behaviour or the very pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a pump, in particular a centrifugal pump, during the pumping of a liquid and a corresponding device.
  • Centrifugal pumps have a strong dependence of the delivery rate on the applied pressure difference and the rotational speed. More specifically, a difference between the pump-side fluid pressure and the pump-side fluid pressure determines the flow rate (mass flow or volumetric flow).
  • Each pump has a characterizing pump map that defines a relationship between the three parameters (difference between the pump output side fluid pressure and the pump input side fluid pressure, flow rate, speed). In this way, the third can be determined from the characteristic map with knowledge of two of the parameters.
  • the map may be in the form of empirical, semi-empirical or theoretical model equations. In empirical model equations empirically recorded values can be associated with compensation functions. These empirical compensation functions can also be recorded as an illustration in a table. In the case of semi-empirical model equations, empirical values as well as physical equations are used, which are e.g. Describe correlations of physical parameters. In the case of theoretical model equations, the relationships of the parameters are fully described by physical equations.
  • Fig. 1 shows an example of such a map.
  • the delivery head H is plotted as a function of the rotational speed n via the volume flow Q.
  • the volume flow is limited by a minimum and maximum value of the map.
  • the limitation of the volume flow downwards does not have to be constant as in the drawing, but may depend on the speed.
  • FIG. 2 shows a reduction in the delivery head from H- 1 to H 2 at a constant rotational speed n.
  • the performance of the characteristic map significantly increases the flow rate from Qi to Q 2 .
  • Such changes can cause problems in process operation, which can lead to malfunctions, downtimes and defects.
  • many processes require changes in the flow, regardless of the current delivery head. This function is also affected by the influence of the map. If, for example, the flow rate is to be increased and the speed is increased, the increased flow rate in many processes can lead to an increase in pressure on the high-pressure side, which partially compensates for the increase in flow due to the influence of the field.
  • the map also shows that there are machine-specific restrictions for the pump operation (such as a minimum volume flow), the compliance of which is necessary to permanently ensure the machine function.
  • a monitoring of the operating state of a pump comprises a comparison of an actual characteristic curve with a nominal characteristic of the pump in order to predict a need for repair or replacement of the pump.
  • One area of application in which the safe delivery of a fluid stream is of particular importance is the pump control of a feed pump of an ORC (Organic Rankine Cycle) power plant process, as shown schematically in FIG.
  • ORC Organic Rankine Cycle
  • a pump (P) is controlled in the form that desired live steam parameters at the output of a heat exchanger downstream of the pump (V) can be set safely.
  • the speed of the pump is influenced by the control so that change the so changed flow, the evaporation condition such that the desired pressures and temperatures of the live steam and stabilized for a stable process operation are controlled.
  • the head of the pump depends on the live steam pressure (PFD) and on the pressure level in front of the pump (PKOND) -
  • PFD live steam pressure
  • PKOND pressure level in front of the pump
  • K the actual condensing pressure of the condenser upstream of the pump.
  • This condenser cools and liquefies the working fluid in the ORC process by releasing heat to a cooling medium.
  • This cooling medium for example water from a heating network or ambient air
  • external disturbances can affect the delivery head of the pump and therefore cause fluctuations in mass flow and live steam pressure.
  • FIG. 4 One way to counteract these influences is the use of a cascade control as shown in FIG. 4.
  • an internal control circuit regulates the flow on the basis of a comparison of the actual and setpoint values of the mass or mass flow rate. Volume flow, while an external control loop sets the flow rate setpoint for control to the actual control variable of the pump (eg process pressure) the inner circle. This allows flow deviations to be compensated and at the same time regulated to a desired process value.
  • the (inner) sub-process I can be the pumping process.
  • the outer sub-process II may be, for example, an evaporation process and the process value s may be the media pressure p after evaporation.
  • the evaporation process can thus contain all the necessary components, such as one or more heat exchangers, containers, fittings, etc.
  • the object of the invention is at least partially overcome the disadvantages described above.
  • the method according to the invention for controlling a pump, in particular a centrifugal pump, during the pumping of a liquid comprises the steps of: determining a nominal value of a flow rate of the pump; Measuring an inlet pressure of the liquid upstream of the pump and an outlet pressure the liquid downstream of the pump; Determining a desired value of a rotational speed of the pump or of a speed-determining actuating signal from a characteristic map of the pump, the specified nominal value of the flow rate and a difference between the output pressure and the input pressure being input into the characteristic map as input values; and adjusting the speed of the pump to the setpoint of the speed or supplying the speed-determining control signal to the pump.
  • control can already react when a pressure fluctuation occurs before the effects of a flow fluctuation occur (predictive control behavior), which improves the control performance.
  • the map of the pump can be used in a conventional form, that is, there is a relationship between the flow rate and the differential pressure or the delivery at different but each constant speed.
  • the map can alternatively or additionally be used in "inverted” form (hereinafter also called inverted map), in which case there is a relationship between differential pressure or delivery and the speed at different but constant flow.
  • the use of the map is such that a caused by a differential pressure change flow rate change is counteracted by a speed change to keep the flow rate as constant as possible, which is done by finding a corresponding operating point of the pump in the map or inverted map.
  • the desired value of the flow rate can in turn be determined by the control, for example based on a specified outlet pressure of the pump or based on another suitable process value.
  • the setpoint of the flow rate can be set by a user. In both cases, this can be done either by directly specifying the flow rate or indirectly by a Specification of the speed, from which then the constant flow rate can be determined, done.
  • the setting of the target value of the flow rate may comprise the following steps: determining a time average of the difference of the outlet pressure and the inlet pressure; and determining the setpoint of the flow rate from the map of the pump, wherein the time average of the difference of the output pressure and the input pressure and a current speed of the pump as input values are included in the map.
  • a setpoint value of the flow rate which is to be maintained as far as possible can be determined.
  • the setting of the target value of the flow rate can also be carried out continuously.
  • determining the pump speed setpoint may include the further steps of: checking whether a combination of pump speed, set flow rate set point, and the difference between the output pressure and the input pressure is within a map boundary; Adjusting the speed of the pump to the speed reference if the combination is within the map; and adjusting the speed of the pump to a safety value when the combination is outside the map, wherein the safety value is preferably selected so that the deviation from the desired value of the flow rate is as small as possible.
  • adjusting the rotational speed of the pump to the target value of the rotational speed may include outputting a correction signal to a control signal supplied to the pump.
  • a correction signal can be switched to the control signal.
  • a minimum control signal can be output as a correction signal in order to avoid that an operating state outside the map is set.
  • the map at different speeds defines a relationship between the flow rate and a delivery of the pump, and the head is determined from the pressure difference between the measured output pressure and the measured input pressure.
  • the delivery height h can where pi is the measured input pressure, p 2 is the measured output pressure, p is the density of the fluid, and g is the normal gravity acceleration.
  • the density of the liquid may be used as a constant predetermined value or the method may comprise the further step of measuring the temperature of the liquid and the density of the liquid may be from a functional dependence of the density on the temperature or from a table
  • measuring the temperature may include averaging the temperature over a predetermined time interval.
  • the flow rate may be defined as a volumetric flow or as a mass flow of the fluid through the pump.
  • the device according to the invention for controlling a pump, in particular a centrifugal pump, during the pumping of a liquid comprises: a first A pressure gauge for measuring an inlet pressure of the fluid upstream of the pump; a second pressure gauge for measuring an output pressure of the liquid downstream of the pump; and a controller for setting a target value of a flow rate of the pump; for determining a target value of a rotational speed of the pump from a map of the pump stored in a memory, wherein the setpoint value of the flow rate and a difference between the outlet pressure and the inlet pressure are input into the map as input values; and for adjusting the speed of the pump to the setpoint of the speed.
  • the advantages correspond to those which have been mentioned in connection with the method according to the invention.
  • the device according to the invention can be designed so that the method according to the invention or one of its developments can be carried out with it.
  • control device may furthermore be suitable for determining a time average of the difference of the outlet pressure and the inlet pressure; and for setting the target value of the flow rate from the map of the pump, wherein the time average of the difference of the output pressure and the input pressure and a current speed of the pump as input values are included in the map.
  • control device can be designed for outputting an actuating signal to the pump and setting the rotational speed of the pump to the desired value of the rotational speed can include outputting a correction signal to the actuating signal supplied to the pump.
  • the characteristic field can define a relationship between the flow rate and a delivery height of the pump at different rotational speeds, wherein the control device can furthermore be designed to produce a delivery height H.
  • the measured input pressure p 2 is the measured output pressure
  • p is the density of the fluid
  • g is the standard acceleration.
  • the device may further comprise: a temperature measuring device for measuring a temperature of the liquid and for transmitting a temperature measuring signal to the control device; wherein the control device may further be configured to determine a density of the liquid from the temperature measurement signal and to determine the density of the liquid from a functional dependence of the density on the temperature or from a table stored in the memory.
  • the device according to the invention or one of the further developments can be part of an Organic Rankine Cycle (ORC) system with a pump for pumping a working medium of the ORC system.
  • ORC Organic Rankine Cycle
  • FIG. 1 shows schematically a characteristic diagram of a pump.
  • FIG. 2 shows the change of the flow rate with pressure change and more constant
  • FIG. 3 shows the essential elements of an ORC system.
  • FIG. 4 shows a cascade controller
  • FIG. 5 shows the mode of operation of an embodiment of the invention
  • Figure 6 shows a compensation of the flow at a fluctuation of
  • FIG. 7 shows a further embodiment of the map control according to the invention.
  • FIG. 8 shows by way of example a differential pressure and a corresponding one
  • FIG. 9 shows the mass flow according to FIG. 8 and a corresponding one
  • FIG. 5 illustrates the method according to the invention according to an embodiment.
  • the knowledge of the map of a machine allows its limitation with respect to the parameters of a process (difference between the pump output side fluid pressure and the pump input side fluid pressure, flow rate, speed) and their mutual dependence in the control to implement (map control).
  • a control algorithm monitors the actual head (or differential pressure) as well as the speed and uses this to calculate the current flow rate.
  • the map is stored numerically in the algorithm.
  • the actual density can either be determined exactly via an additional measurement of the temperature of the medium, or can be assumed to be constant by an approximation in the operating range used.
  • the latter simplification is included Many media in liquid phase and limited operating range (pressure and / or temperature range) in a sufficiently good approximation for the regulation allowed.
  • a setpoint of a flow rate of the pump is set as the currently calculated flow rate; measuring an inlet pressure of the liquid upstream of the pump and an outlet pressure of the liquid downstream of the pump; determining a setpoint of a speed of the pump from the map of the pump, wherein the setpoint of the flow rate and the difference between the output pressure and the input pressure are included as input values in the map; and finally, adjusting the speed of the pump to the setpoint speed.
  • the differential pressure changes, there is a change in rotational speed to counteract a change in flow rate that would otherwise occur. At least the change in the flow rate can be reduced.
  • the limitation of the map (e.g., minimum flow) is considered in the algorithm. As a result, both a uniform process operation and compliance with the operating limits of the pump can be ensured.
  • Fig. 6 shows the operation of the compensation influence of the map control, namely the correction of the rotational speed in a differential pressure change, so as to correct the flow rate.
  • the operation of the method according to this embodiment of the map control according to the invention is shown in the map of the pump. Decreases at constant speed n- ⁇ the pressure difference or the corresponding head from the point 1 in the point 2 from, increases the flow Q. By reducing the speed to n 2 can now be the original flow at the new pressure difference or Head to be restored in the point 3.
  • the measured values p F D and PKOND flow into the regulation according to the invention (see FIG. 7).
  • the measurement signal first passes through an averaging (moving average) in a suitable averaging interval.
  • the mean value of the live steam pressure PFD_M is used with the live steam setpoint for control deviation as the input signal of a controller (eg a PI D controller).
  • the output signal and the difference of the average values flow as input values into the map KF 1 .
  • the currently expected mass flow is calculated.
  • the map KF 1 also supplies to the controller the currently required minimum control signal s min . This can be prevented by the controller below this map limit.
  • the map control allows this stabilization to be implemented.
  • the consequences of stabilization on design and process can mean higher process quality and availability, but also higher safety against breaches of process limits.
  • the safety limits are reduced as a function of the now lower peak values or the process with higher temperatures (closer to the safety limits) are operated without availability reductions.
  • this regulation requires only two relatively favorable pressure measuring points, which are already available in many processes, instead of the expensive measurement of the mass or volume flow. This results in a significant cost advantage of map control over conventional approaches.
  • the illustrated embodiments are merely exemplary and the full scope of the present invention is defined by the claims.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe, während des Pumpens einer Flüssigkeit, umfasst die Schritte: Festlegen eines Sollwerts einer Durchflussrate der Pumpe; Messen eines Eingangsdrucks der Flüssigkeit stromaufwärts der Pumpe und eines Ausgangsdrucks der Flüssigkeit stromabwärts der Pumpe; Bestimmen eines Sollwerts einer Drehzahl der Pumpe aus einem Kennfeld der Pumpe, wobei der festgelegte Sollwert der Durchflussrate und eine Differenz zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen; und Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zum Regeln einer Pumpe.

Description

KENNFELDREGELUNG VON KREISELPUMPEN
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe, während des Pumpens einer Flüssigkeit und eine entsprechende Vorrichtung.
Stand der Technik Kreiselpumpen weisen eine starke Abhängigkeit der Fördermenge von der anliegenden Druckdifferenz und der Drehzahl auf. Genauer gesagt, bestimmt eine Differenz zwischen dem pumpenausgangsseitigen Flüssigkeitsdruck und dem pumpeneingangsseitigen Flüssigkeitsdruck die Durchflussmenge (Massenstrom oder Volumenstrom). Jede Pumpe weist ein für sie kennzeichnendes Pumpenkennfeld auf, das einen Zusammenhang zwischen den drei Parametern (Differenz zwischen dem pumpenausgangsseitigen Flüssigkeitsdruck und dem pumpeneingangsseitigen Flüssigkeitsdruck, Durchflussmenge, Drehzahl) definiert. Auf diese Weise kann aus dem Kennfeld bei Kenntnis von zwei der Parameter der dritte ermittelt werden. Das Kennfeld kann in Form von empirischen, semi-empirischen oder theoretischen Modellgleichungen vorliegen. Bei empirischen Modellgleichungen können empirisch erfasste Werte mit Ausgleichfunktionen verbunden sein. Diese empirischen Ausgleichfunktionen können auch als Abbildung in einer Tabelle festgehalten sein. Im Falle von semi-empirischen Modellgleichungen gehen sowohl empirische ermittelte Werte als auch physikalische Gleichungen ein, welche z.B. Zusammenhänge von physikalischen Parametern beschreiben. Im Falle von theoretischen Modellgleichungen sind die Zusammenhänge der Parameter vollständig durch physikalische Gleichungen beschrieben.
Nachteilig ist, dass Schwankungen im Mediendruck auf Hoch- und/oder Niederdruckseite einen ungleichmäßigen Durchfluss (bei gegebener Drehzahl) verursachen, was bei massenstromkritischen Prozessen zu Beeinträchtigungen des Prozessablaufs führen kann. Weiterhin reduziert das Kennfeld den Betriebsbereich der Pumpe, was zu Prozessstörungen und Komponentenschäden bei Überschreiten der Grenzen führen kann. Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines solchen Kennfelds. Hierin ist über den Volumenstrom Q die Förderhöhe H in Abhängigkeit der Drehzahl n aufgetragen. Der Volumenstrom wird durch einen Minimal- und Maximalwert des Kennfelds limitiert. Weiter gibt es eine maximale Förderhöhe, die nur bei höchster Drehzahl und minimalem Durchfluss erreicht werden kann. Es zeigt sich, dass sich bei fester Drehzahl der Durchfluss stark in Abhängigkeit der Höhe ändert. Da die Förderhöhe proportional zur anliegenden Druckdifferenz an der Pumpe ist, bewirken Schwankungen im Druck auf Hoch- oder Niederdruckseite eine Änderung des Pumpendurchflusses. Die Begrenzung des Volumenstroms nach unten muss nicht wie in der Zeichnung konstant sein, sondern kann von der Drehzahl abhängen.
Das Beispiel in Fig. 2 zeigt eine Reduzierung der Förderhöhe von H-ι nach H2 bei konstanter Drehzahl n. Durch das Kennfeldverhalten erhöht sich der Durchfluss von Q-i nach Q2 signifikant. Solche Änderungen können Probleme im Prozessbetrieb verursachen, die zu Störungen, Stillstandzeiten und Defekten führen können. Zudem werden bei vielen Prozessen Änderungen des Durchflusses unabhängig von aktueller Förderhöhe gewünscht. Diese Funktion wird durch den Einfluss des Kennfeldes ebenfalls beeinträchtigt. Soll z.B. der Durchfluss erhöht werden und wird dazu die Drehzahl erhöht, so kann die erhöhte Fördermenge in vielen Prozessen zu einer Druckerhöhung auf der Hochdruckseite führen, die den Durchflussanstieg aufgrund des Kennfeldeinflusses zum Teil wieder kompensieren.
Weiterhin zeigt das Kennfeld auch, dass es maschinentypische Einschränkungen für den Pumpenbetrieb gibt (wie z.B. einen Mindestvolumenstrom) deren Einhaltung zur dauerhaften Sicherstellung der Maschinenfunktion notwendig sind.
Aus dem Dokument DE 10 201 1 1 15 244 A1 ist lediglich eine Überwachung des Betriebszustands einer Pumpe bekannt, die einen Vergleich einer Ist-Kennlinie mit einer Soll-Kennlinie der Pumpe umfasst, um daraus eine Reparaturbedürftigkeit oder Austauschbedürftigkeit der Pumpe zu prognostizieren. Ein Anwendungsbereich bei der das sichere Fördern eines Fluidstroms von besonderer Bedeutung ist, ist die Pumpenreglung einer Speisepumpe eines ORC- Kraftwerkprozesses (Organic-Rankine-Cycle), wie schematisch in Fig. 3 dargestellt. Darin wird eine Pumpe (P) in der Form geregelt, dass gewünschte Frischdampfparameter am Ausgang eines der Pumpe nachgeschalteten Wärmeübertragers (V) sicher eingestellt werden können. Dazu wird die Drehzahl der Pumpe durch die Regelung so beeinflusst, dass sich über den damit geänderten Durchfluss die Verdampfungsbedingung derart ändern, dass die gewünschten Drücke und Temperaturen des Frischdampfes erreicht und für einen stabilen Prozessbetrieb stabil kontrolliert werden.
In diesem Beispiel hängt die Förderhöhe der Pumpe zum einen vom Frischdampfdruck (PFD), zum anderen vom Druckniveau vor der Pumpe ab (PKOND)- Dieser Druck hängt vom aktuellen Kondensationsdruck des der Pumpe vorgeschalteten Kondensators (K) ab. Dieser Kondensator kühlt und verflüssigt im ORC-Prozess das Arbeitsmedium durch Abgabe von Wärme an ein Kühlmedium. Dieses Kühlmedium (z.B. Wasser eines Heiznetzes oder Umgebungsluft) kann in Menge und Temperatur Schwankungen unterliegen (Temperaturschwankungen in einem Heiznetz, Wind- oder sonstige Umwelteinflüsse). Diese Schwankungen beeinflussen die Wärmeübertragung im Kondensator, was Auswirkungen auf die Kondensationsbedingungen und somit den Kondensationsdruck hat. Somit können sich externe Störungen auf die Förderhöhe der Pumpe auswirken und deshalb Schwankungen in Massenstrom und Frischdampfdruck verursachen. Diese möglichen Schwankungsamplituden müssen in Sicherheitsbetrachtungen und Verfügbarkeitsanalysen berücksichtigt werden. Weiterhin handelt es sich beim ORC-Prozess um ein geschlossenes System, und somit ist eine Rückwirkung eines schwankenden Frischdampfdrucks über die Expansionsmaschine (E) auf den Kondensationsdruck nicht auszuschließen. Daher kann es zu einem selbstverstärkenden Effekt kommen, der die Prozessstabilität weiter negativ beeinflusst.
Eine Möglichkeit diesen Einflüssen zu begegnen, ist der Einsatz einer Kaskadenregelung gemäß Fig. 4. Darin regelt ein innerer Regelkreis den Durchfluss anhand eines Vergleichs aus aktuellem Ist- und Sollwert des Massen- bzw. Volumenstroms, während ein äußerer Regelkreis den Durchflusssollwert zur Regelung auf die eigentliche Regelgröße der Pumpe (z.B. Prozessdruck) dem inneren Kreis vorgibt. Dadurch können Durchflussabweichungen kompensiert werden und gleichzeitig auf einen gewünschten Prozesswert geregelt werden.
Im Kaskadenregler kann der (innere) Teilprozess I der Pumpprozess sein. Hierin finden sich alle Komponenten, die das Signal der Massenstrom-Regelung (m-Regelung) in das Fördern eines Mediums umsetzen. Dies kann eine Ansteuerung/Drehzahlregelung der Pumpe, den Pumpenmotor und die Pumpe selbst beinhalten. Der äußere Teilprozess II kann beispielsweise ein Verdampfungsprozess und der Prozesswert s kann der Mediendruck p nach der Verdampfung sein. Der Verdampfungsprozess kann damit alle notwendigen Komponenten, wie ein oder mehrere Wärmeübertrager, Behälter, Armaturen, usw. enthalten. Diese Lösung erlaubt es zwar, Durchflussabweichungen beim Auftreten zu detektieren und darauf zu reagieren, dazu muss sich der Durchfluss jedoch bereits von seinem Sollwert SSOII entfernt haben. Damit ist keine vorausschauende Kompensation vor Eintreten der Schwankungen möglich. Somit wird eine zusätzliche Störgrößenaufschaltung notwendig (nicht dargestellt). Zudem benötigt diese Lösung nach dem Stand der Technik eine aufwendige und häufig kostenintensive Messung des Massen- bzw. Volumenstroms. Eine Vermeidung dieser Messung hätte signifikante Kostenvorteile.
Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die oben beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu überwinden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Regeln einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe, während des Pumpens einer Flüssigkeit, umfasst die Schritte: Festlegen eines Sollwerts einer Durchflussrate der Pumpe; Messen eines Eingangsdrucks der Flüssigkeit stromaufwärts der Pumpe und eines Ausgangsdrucks der Flüssigkeit stromabwärts der Pumpe; Bestimmen eines Sollwerts einer Drehzahl der Pumpe bzw. eines die Drehzahl bestimmenden Stellsignals aus einem Kennfeld der Pumpe, wobei der festgelegte Sollwert der Durchflussrate und eine Differenz zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen; und Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl bzw. Zuführen des die Drehzahl bestimmenden Stellsignals an die Pumpe.
Vorteilhaft ist dabei, dass es durch die Berücksichtigung des Kennfeldes keiner Messung des Massen- bzw. Volumenstroms zur Regelung bzw. Kompensation bedarf. Weiterhin kann die Regelung bereits beim Auftreten einer Druckschwankung reagieren, bevor die Auswirkungen einer Durchflussschwankung auftreten (Vorausschauendes Regelverhalten), womit die Regelgüte verbessert wird.
Das Kennfeld der Pumpe kann dabei in üblicher Form verwendet werden, wobei also ein Zusammenhang zwischen der Durchflussrate und dem Differenzdruck bzw. der Förderhöhe bei verschiedener jedoch jeweils konstanter Drehzahl gegeben ist.
Das Kennfeld kann alternativ oder zusätzlich in„invertierter" Form (nachfolgend auch invertiertes Kennfeld genannt) verwendet werden, wobei dann ein Zusammenhang zwischen Differenzdruck bzw. Förderhöhe und der Drehzahl bei verschiedenem jedoch jeweils konstantem Durchfluss gegeben ist.
In jedem Fall erfolgt die Verwendung des Kennfelds derart, dass einer durch eine Differenzdruckänderung hervorgerufenen Durchflussratenänderung durch eine Drehzahländerung entgegengeregelt wird, um die Durchflussrate möglichst konstant zu halten, was durch Auffinden eines entsprechenden Betriebspunktes der Pumpe in deren Kennfeld bzw. invertiertem Kennfeld erfolgt.
Der Sollwert der Durchflussrate kann dabei wiederum von der Regelung festgelegt werden, z.B. basierend auf einem festgelegten Ausgangsdruck der Pumpe oder basierend auf einem anderen geeigneten Prozesswert. Andererseits kann der Sollwert der Durchflussrate von einem Nutzer festgelegt werden. In beiden Fällen kann dies entweder durch die direkte Vorgabe der Durchflussrate oder aber indirekt durch eine Vorgabe der Drehzahl, woraus sich dann die konstant zu haltende Durchflussrate ermitteln lässt, geschehen.
Vorzugsweise erfolgt nach dem Festlegen des Sollwerts der Durchflussrate ein kontinuierliches Durchführen der Schritte des Messens des Eingangsdrucks der Flüssigkeit und des Ausgangsdrucks der Flüssigkeit, des Bestimmens des Sollwerts der Drehzahl der Pumpe und des Einstellens der Drehzahl der Pumpe.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Festlegen des Sollwerts der Durchflussrate die folgenden Schritte umfassen: Bestimmen eines zeitlichen Mittelwerts der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks; und Festlegen des Sollwerts der Durchflussrate aus dem Kennfeld der Pumpe, wobei der zeitliche Mittelwert der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks sowie eine aktuelle Drehzahl der Pumpe als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen. Auf diese Weise kann im laufenden Betrieb der Pumpe ein möglichst einzuhaltender Sollwert der Durchflussrate bestimmt werden. In diesem Fall kann auch das Festlegen des Sollwerts der Durchflussrate kontinuierlich erfolgen.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass der zeitliche Mittelwert der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks aus einem ersten zeitlichen Mittelwert des Eingangsdrucks und einem zweiten zeitlichen Mittelwert des Ausgangsdrucks bestimmt werden kann. Somit ist es möglich, bei Bedarf unterschiedliche Zeitkonstanten für die Mittelung des Eingangsdrucks und des Ausgangsdrucks zu verwenden. Nach einer anderen Weiterbildung kann das Bestimmen des Sollwerts der Drehzahl der Pumpe die folgenden weiteren Schritte umfassen: Überprüfen, ob eine Kombination aus Drehzahl der Pumpe, festgelegtem Sollwert der Durchflussrate und der Differenz zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck innerhalb einer Kennfeldbegrenzung liegt; Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl, wenn die Kombination innerhalb des Kennfelds liegt; und Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf einen Sicherheitswert, wenn die Kombination außerhalb des Kennfelds liegt, wobei der Sicherheitswert vorzugsweise so gewählt wird, dass die Abweichung von dem Sollwert der Durchflussrate möglichst klein ist. Gemäß einer anderen Weiterbildung kann das Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl das Ausgeben eines Korrektursignals auf ein der Pumpe zugeführtes Stellsignals umfassen. Auf diese Weise kann ein Korrektursignal auf das Stellsignal aufgeschaltet werden. Insbesondere kann ein Mindeststellsignal als Korrektursignal ausgegeben werden, um zu vermeiden, dass ein Betriebszustand außerhalb des Kennfelds eingestellt wird.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass das Kennfeld bei verschiedenen Drehzahlen einen Zusammenhang zwischen der Durchflussrate und einer Förderhöhe der Pumpe definiert, und die Förderhöhe aus der Druckdifferenz zwischen dem gemessenen Ausgangsdruck und dem gemessenen Eingangsdruck bestimmt wird. Insbesondere kann die Förderhöhe h aus
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bestimmt werden, wobei p-i den gemessenen Eingangsdruck, p2 den gemessenen Ausgangsdruck, p die Dichte der Flüssigkeit und g die Normfallbeschleunigung bezeichnet.
Gemäß einer anderen Weiterbildung kann die Dichte der Flüssigkeit als ein konstanter vorbestimmter Wert verwendet werden, oder das Verfahren kann den weiteren Schritt des Messens der Temperatur der Flüssigkeit umfassen und die Dichte der Flüssigkeit kann aus einer funktionalen Abhängigkeit der Dichte von der Temperatur oder aus einer Tabelle ermittelt werden, wobei das Messen der Temperatur insbesondere eine Mittelung der Temperatur über ein vorbestimmtes Zeitintervall umfassen kann.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass das Messen des Eingangsdrucks und des Ausgangsdrucks der Flüssigkeit kontinuierlich erfolgen kann. Auf diese Weise ist eine ständige Korrektur der Drehzahl bei Druckschwankungen möglich.
Die Durchflussrate kann als ein Volumenstrom oder als ein Massenstrom der Flüssigkeit durch die Pumpe definiert sein. Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 10.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Regeln einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe, während des Pumpens einer Flüssigkeit umfasst: ein erstes Druckmessgerät zum Messen eines Eingangsdrucks der Flüssigkeit stromaufwärts der Pumpe; ein zweites Druckmessgerät zum Messen eines Ausgangsdrucks der Flüssigkeit stromabwärts der Pumpe; und eine Steuereinrichtung zum Festlegen eines Sollwerts einer Durchflussrate der Pumpe; zum Bestimmen eines Sollwerts einer Drehzahl der Pumpe aus einem in einem Speicher gespeicherten Kennfeld der Pumpe, wobei der festgelegte Sollwert der Durchflussrate und eine Differenz zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen; und zum Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl. Die Vorteile entsprechen jenen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannt wurden. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Vorrichtung so ausgebildet sein, dass damit das erfindungsgemäße Verfahren oder eine dessen Weiterbildungen ausgeführt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Steuereinrichtung weiterhin geeignet sein zum Bestimmen eines zeitlichen Mittelwerts der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks; und zum Festlegen des Sollwerts der Durchflussrate aus dem Kennfeld der Pumpe, wobei der zeitliche Mittelwert der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks sowie eine aktuelle Drehzahl der Pumpe als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass die Steuereinrichtung zum Ausgeben eines Stellsignals an die Pumpe ausgebildet sein kann und das Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl das Ausgeben eines Korrektursignals auf das der Pumpe zugeführte Stellsignals umfassen kann.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Kennfeld bei verschiedenen Drehzahlen einen Zusammenhang zwischen der Durchflussrate und einer Förderhöhe der Pumpe definieren, wobei die Steuereinrichtung weiterhin dazu ausgebildet sein kann, eine Förderhöhe H aus
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zu bestimmen, wobei den gemessenen Eingangsdruck, p2 den gemessenen Ausgangsdruck, p die Dichte der Flüssigkeit und g die Normfallbeschleunigung bezeichnet.
Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass die Vorrichtung weiterhin umfassen kann: ein Temperaturmessgerät zum Messen einer Temperatur der Flüssigkeit und zum Übermitteln eines Temperaturmesssignals an die Steuereinrichtung; wobei die Steuereinrichtung weiterhin dazu ausgebildet sein kann, aus dem Temperaturmesssignal eine Dichte der Flüssigkeit zu bestimmen und die Dichte der Flüssigkeit aus einer funktionalen Abhängigkeit der Dichte von der Temperatur oder aus einer im Speicher gespeicherten Tabelle zu ermitteln.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung oder einer der Weiterbildungen können Teil eines ORC-Systems (Organic-Rankine-Cycle) mit einer Pumpe zum Pumpen eines Arbeitsmediums des ORC-Systems sein.
Die Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dessen Vorteile entsprechen jenen die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannt wurden. Weitere Merkmale und beispielhafte Ausführungsformen sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es versteht sich, dass die Ausführungsformen nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung erschöpfen. Es versteht sich weiterhin, dass einige oder sämtliche der im Weiteren beschriebenen Merkmale auch auf andere Weise miteinander kombiniert werden können.
Zeichnungen Figur 1 zeigt schematisch ein Kennfeld einer Pumpe.
Figur 2 zeigt die Änderung des Durchflusses bei Druckänderung und konstanter
Drehzahl im Kennfeld der Fig. 1.
Figur 3 zeigt die wesentlichen Elemente eines ORC-Systems.
Figur 4 zeigt einen Kaskadenregler.
Figur 5 zeigt die Wirkungsweise eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kennfeldregelung.
Figur 6 zeigt eine Kompensation des Durchflusses bei einer Schwankung der
Druckdifferenz im Kennfeld der Pumpe. Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kennfeldregelung.
Figur 8 zeigt beispielhaft einen Differenzdruck und einen entsprechenden
Massenstrom in einem ORC-System.
Figur 9 zeigt den Massenstrom nach Fig. 8 und eine entsprechende
Dampftemperatur in dem ORC-System.
Ausführungsformen
Fig. 5 veranschaulicht das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer Ausführungsform. Das Wissen um das Kennfeld einer Maschine erlaubt deren Begrenzung in Bezug auf die Parameter eines Prozesses (Differenz zwischen dem pumpenausgangsseitigen Flüssigkeitsdruck und dem pumpeneingangsseitigen Flüssigkeitsdruck, Durchflussrate, Drehzahl) und deren gegenseitige Abhängigkeit in die Regelung zu implementieren (Kennfeldregelung). Dabei überwacht ein Regelalgorithmus die aktuelle Förderhöhe (bzw. den Differenzdruck) sowie die Drehzahl und berechnet daraus die aktuellen Durchflussrate. Dazu ist im Algorithmus das Kennfeld numerisch hinterlegt.
Zur Ermittlung der Förderhöhe für die Regelung ist die Kenntnis der aktuellen Drücke auf der Nieder- und Hochdruckseite (pn, Ph) der Pumpe notwendig (entsprechend: pumpeneinlassseitig und pumpenauslassseitig bzw. stromaufwärts und stromabwärts der Pumpe bzw. gemessener Eingangsdruck p-ι und gemessener Ausgangsdruck p2). Aus der Differenz Δρ= (ph - pn) dieser Drücke und der Dichte p des Mediums lässt sich die Förderhöhe H berechnen:
H = Δρ/(ρ-9) wobei g die Normfallbeschleunigung bezeichnet.
Die aktuelle Dichte kann entweder über eine zusätzliche Messung der Temperatur des Mediums exakt ermittelt werden, oder durch eine Approximation im verwendeten Betriebsbereich als konstant angenommen werden. Die letztere Vereinfachung ist bei vielen Medien in flüssiger Phase und eingeschränktem Betriebsbereich (Druck- und/oder Temperaturbereich) in einer für die Regelung ausreichend guten Näherung zulässig. Es erfolgt ein Festlegen eines Sollwerts einer Durchflussrate der Pumpe als die aktuell berechnete Durchflussrate; ein Messen eines Eingangsdrucks der Flüssigkeit stromaufwärts der Pumpe und eines Ausgangsdrucks der Flüssigkeit stromabwärts der Pumpe; ein Bestimmen eines Sollwerts einer Drehzahl der Pumpe aus dem Kennfeld der Pumpe, wobei der festgelegte Sollwert der Durchflussrate und die Differenz zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen; und schließlich erfolgt ein Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl. Wenn der Differenzdruck sich ändert, erfolgt somit eine Änderung der Drehzahl, um einer Änderung der Durchflussrate, die ansonsten eintreten würde, entgegenzuwirken. Zumindest kann die Änderung der Durchflussrate reduziert werden.
Weiter wird die Begrenzung des Kennfeldes (z.B. Minimaldurchfluss) im Algorithmus berücksichtigt. Dadurch kann sowohl ein gleichmäßiger Prozessbetrieb als auch die Einhaltung der Betriebsgrenzen der Pumpe sichergestellt werden.
Fig. 6 zeigt die Funktionsweise des Kompensationseinflusses der Kennfeldregelung, nämlich die Korrektur der Drehzahl bei einer Differenzdruckänderung, um auf diese Weise die Durchflussrate zu korrigieren. Die Wirkungsweise des Verfahrens gemäß dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kennfeldregelung ist im Kennfeld der Pumpe dargestellt. Sinkt bei konstanter Drehzahl n-ι die Druckdifferenz bzw. die entsprechende Förderhöhe von der im Punkt 1 auf die im Punkt 2 ab, erhöht sich der Durchfluss Q. Durch Reduktion der Drehzahl auf n2 kann nun der ursprüngliche Durchfluss bei der neuen Druckdifferenz bzw. Förderhöhe im Punkt 3 wieder hergestellt werden.
Betrachtet man wieder das bereits oben genannte Beispiel eines ORC-Prozesses, so fließen in die erfindungsgemäße Regelung die Messwerte pFD und PKOND (als Hochdruck- bzw. Niedrigdruck) ein (siehe Fig. 7). Zur Unterdrückung der Messung zyklischer Schwankungen durchläuft das Messsignals zunächst eine Mittelwertbildung (gleitender Mittelwert) in einem geeigneten Mittelungsintervall. Der Mittelwert des Frischdampfdrucks PFD_M wird mit dem Frischdampfsollwert zur Regelabweichung als Eingangssignal eines Reglers (z.B. eines PI D-Reglers) verwendet. Das Ausgangssignal und die Differenz der Mittelwerte fließen als Eingangswerte in das Kennfeld KF1 ein. Hierin wird der aktuell erwartete Massenstrom berechnet. Dieser Wert, sowie die Differenz der ungemittelten aktuellen Messwerte, fließen in das invertierte Kennfeld KF"1 ein. Dieses liefert das aktuell notwendige Stellsignal der Pumpe. Die Differenz dieses Wertes und des aktuelle Stellsignals des Reglers ist die gesuchte zu kompensierende Abweichung. Durch Addition dieser Abweichung auf das Stellsignal ergibt sich eine Aufschaltung der Kompensation der Störung. Durch die Verstärkung K kann der Einfluss dieser Aufschaltung an den Prozess angepasst werden.
I n diesem Beispiel liefert das Kennfeld KF1 ebenfalls an den Regler das aktuell notwendige Mindeststellsignal smin. Damit kann eine Unterschreitung dieser Kennfeldgrenze durch den Regler verhindert werden.
Einen signifikanten Vorteil dieses Vorgehens bietet das voraussehende Wirkungsprinzip dieser Regelung. Schon beim Eintreten von Druckschwankungen (die Ursache für Massenstromänderungen und daraus folgenden Störungen) wird die Durchflussschwankung kompensiert, bevor ein nachgeschaltetes Messsystem oder der nachgeschaltete Prozess die Abweichung detektieren bzw. deren Auswirkungen spüren könnte. Durch die Messung der Drücke und nicht des Durchflusses realisiert die Kennfeldregelung implizit ebenfalls die Funktion einer Störgrößenaufschaltung.
Fig. 8 zeigt beispielhaft aus einer Messung an einem ORC-System den Verlauf von Differenzdruck (PFD-PKOND) (obere Kurve in Fig. 8) und Massenstrom (untere Kurve in Fig. 8) über eine Zeit von ca. 15 Minuten. Man sieht, wie Druckschwankungen ihren Einfluss auf den Durchfluss zeigen. Bei sinkendem Differenzdruck ist unmittelbar ein höherer Durchfluss messbar, sowie umgekehrt.
Es ist zudem auch die Auswirkung auf einen Verdampfungsprozess messbar (siehe Fig. 9). Hierbei verringert sich bei steigendem Massenstrom (untere Kurve in Fig. 9) die Temperatur des Dampfes (obere Kurve in Fig. 9), da die im Wärmeübertrager übertragene Leistung nun einen höheren Massenstrom verdampfen und überhitzen muss. Die Dampftemperatur sinkt somit ab. Bei Absinken des Durchflusses erhöht sich die Temperatur wieder. Es zeigt sich damit, dass eine Reduktion der Durchflussschwankungen zu einer Stabilisierung von Prozessparametern führen kann.
Durch die Kennfeldregelung lässt sich diese Stabilisierung umsetzen. Die Folgen der Stabilisierung auf Auslegung und Prozess können höhere Prozessgüte und Verfügbarkeit, aber auch höhere Sicherheiten vor Verletzungen von Prozessgrenzwerten bedeuten. So können z.B. bei geringeren zu erwartenden Oszillationen von Temperaturen die Sicherheitsgrenzen in Abhängigkeit der nun niedrigeren Scheitelwerte reduziert werden bzw. der Prozess mit höheren Temperaturen (näher an den Sicherheitsgrenzen) ohne Verfügbarkeitsreduktionen betrieben werden. Weiterhin benötigt diese Regelung nur zwei relativ günstige Druckmessstellen, welche in vielen Prozessen bereits zur Verfügung stehen, statt der teuren Messung des Massen- bzw. Volumenstroms. Damit ergibt sich ein deutlicher Kostenvorteil der Kennfeldregelung gegenüber konventionellen Lösungsansätzen. Die dargestellten Ausführungsformen sind lediglich beispielhaft und der vollständige Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Regeln einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe, während des Pumpens einer Flüssigkeit, mit den Schritten:
Festlegen eines Sollwerts einer Durchflussrate der Pumpe;
Messen eines Eingangsdrucks der Flüssigkeit stromaufwärts der Pumpe und eines Ausgangsdrucks der Flüssigkeit stromabwärts der Pumpe;
Bestimmen eines Sollwerts einer Drehzahl der Pumpe aus einem Kennfeld der Pumpe, wobei der festgelegte Sollwert der Durchflussrate und eine Differenz zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen; und
Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Festlegen des Sollwerts der Durchflussrate die folgenden Schritte umfasst:
Bestimmen eines zeitlichen Mittelwerts der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks; und
Festlegen des Sollwerts der Durchflussrate aus dem Kennfeld der Pumpe, wobei der zeitliche Mittelwert der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks sowie eine aktuelle Drehzahl der Pumpe als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zeitliche Mittelwert der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks aus einem ersten zeitlichen Mittelwert des Eingangsdrucks und einem zweiten zeitlichen Mittelwert des Ausgangsdrucks bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bestimmen des Sollwerts der Drehzahl der Pumpe die folgenden weiteren Schritte umfasst:
Überprüfen, ob eine Kombination aus Drehzahl der Pumpe, festgelegtem Sollwert der Durchflussrate und der Differenz zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck innerhalb einer Kennfeldbegrenzung liegt;
Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl, wenn die Kombination innerhalb des Kennfelds liegt; und
Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf einen Sicherheitswert, wenn die Kombination außerhalb des Kennfelds liegt, wobei der Sicherheitswert vorzugsweise so gewählt wird, dass die Abweichung von dem Sollwert der Durchflussrate möglichst klein ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl das Ausgeben eines Korrektursignals auf ein der Pumpe zugeführtes Stellsignals umfasst, und wobei in Verbindung mit Anspruch 4 insbesondere ein Mindeststellsignal als Korrektursignal ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Kennfeld bei verschiedenen Drehzahlen einen Zusammenhang zwischen der Durchflussrate und einer Förderhöhe der Pumpe definiert, und die Förderhöhe aus der Druckdifferenz zwischen dem gemessenen Ausgangsdruck und dem gemessenen Eingangsdruck bestimmt wird, wobei die Förderhöhe H insbesondere aus
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bestimmt wird, wobei den gemessenen Eingangsdruck, p2 den gemessenen Ausgangsdruck, p die Dichte der Flüssigkeit und g die Normfallbeschleunigung bezeichnet. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Dichte der Flüssigkeit als ein konstanter vorbestimmter Wert verwendet wird, oder wobei das Verfahren den weiteren Schritt des Messens der Temperatur der Flüssigkeit umfasst und die Dichte der Flüssigkeit aus einer funktionalen Abhängigkeit der Dichte von der Temperatur oder aus einer Tabelle ermittelt wird, wobei das Messen der Temperatur insbesondere eine Mittelung der Temperatur über ein vorbestimmtes Zeitintervall umfassen kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Messen des Eingangsdrucks und des Ausgangsdrucks der Flüssigkeit kontinuierlich erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Durchflussrate als ein Volumenstrom oder als ein Massenstrom der Flüssigkeit durch die Pumpe definiert ist.
Vorrichtung zum Regeln einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe, während des Pumpens einer Flüssigkeit, wobei die Vorrichtung umfasst: ein erstes Druckmessgerät zum Messen eines Eingangsdrucks der Flüssigkeit stromaufwärts der Pumpe; ein zweites Druckmessgerät zum Messen eines Ausgangsdrucks der Flüssigkeit stromabwärts der Pumpe; und eine Steuereinrichtung zum Festlegen eines Sollwerts einer Durchflussrate der Pumpe; zum Bestimmen eines Sollwerts einer Drehzahl der Pumpe aus einem in einem Speicher gespeicherten Kennfeld der Pumpe, wobei der festgelegte Sollwert der Durchflussrate und eine Differenz zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen; und zum Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung weiterhin geeignet ist zum Bestimmen eines zeitlichen Mittelwerts der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks; und zum Festlegen des Sollwerts der Durchflussrate aus dem Kennfeld der Pumpe, wobei der zeitliche Mittelwert der Differenz des Ausgangsdrucks und des Eingangsdrucks sowie eine aktuelle Drehzahl der Pumpe als Eingangswerte in das Kennfeld eingehen.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , wobei die Steuereinrichtung zum Ausgeben eines Stellsignals an die Pumpe ausgebildet ist und das Einstellen der Drehzahl der Pumpe auf den Sollwert der Drehzahl das Ausgeben eines Korrektursignals auf das der Pumpe zugeführte Stellsignals umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Kennfeld bei verschiedenen Drehzahlen einen Zusammenhang zwischen der Durchflussrate und einer Förderhöhe der Pumpe definiert, und wobei die Steuereinrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, eine Förderhöhe h aus h=(p2-pi)/(p-g) zu bestimmen, wobei pi den gemessenen Eingangsdruck, p2 den gemessenen Ausgangsdruck, p die Dichte der Flüssigkeit und g die Normfallbeschleunigung bezeichnet.
Vorrichtung nach Anspruch 13, weiterhin umfassend: ein Temperaturmessgerät zum Messen einer Temperatur der Flüssigkeit und zum Übermitteln eines Temperaturmesssignals an die Steuereinrichtung; wobei die Steuereinrichtung weiterhin dazu ausgebildet ist, aus dem Temperaturmesssignal eine Dichte der Flüssigkeit zu bestimmen und die Dichte der Flüssigkeit aus einer funktionalen Abhängigkeit der Dichte von der Temperatur oder aus einer im Speicher gespeicherten Tabelle zu ermitteln.
15. ORC-System, umfassend:
eine Pumpe zum Pumpen eines Arbeitsmediums, und
eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14 zum Regeln der Pumpe.
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