WO2020212330A1 - Method for preventing vibration in pumps - Google Patents

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WO2020212330A1
WO2020212330A1 PCT/EP2020/060432 EP2020060432W WO2020212330A1 WO 2020212330 A1 WO2020212330 A1 WO 2020212330A1 EP 2020060432 W EP2020060432 W EP 2020060432W WO 2020212330 A1 WO2020212330 A1 WO 2020212330A1
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WO
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pump
speed
frequency
vibrations
signal
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PCT/EP2020/060432
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French (fr)
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Martin Eckl
Joachim Schullerer
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KSB SE & Co. KGaA
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Priority to BR112021019522A priority patent/BR112021019522A2/en
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid 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
    • 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
    • F04D15/0088—Testing machines

Definitions

  • the invention relates to a method for avoiding or reducing mechanical vibrations during operation of a pump, in particular a centrifugal pump.
  • the causes of vibrations can be varied.
  • the cause can be externally excited vibrations, e.g. due to the rotation of the pump impeller, or free vibrations due to the natural frequencies of the built-in pump.
  • Solid pumps are centrifugal pumps for the transport of fluids with highly abrasive solid parts, for example slag, coal or ore in mining.
  • the pumping medium can also contain stones or other rigid elements which, when the pump is in operation, can generate shocks when they hit the pump structure, which lead to the free vibrations of the pump being excited. This ef fect occurs increasingly with pumps for the sewage sector.
  • a particularly unfavorable case is when the rotational frequency of the impeller, ie the set pump speed, falls to the natural frequency of the built-in pump or corresponds to an integer multiple of the natural frequency. In this case resonance oscillations occur, ie the two causes of oscillation reinforce each other. It is similarly problematic when the set rotational frequency of the impeller coincides with the pipe resonance of the conveyor system.
  • FIG. shows the frequency response of a ready-to-use centrifugal pump.
  • the natural frequencies at which the system oscillates freely have the frequency values fi, f2, f3.
  • the frequency response i.e. the position of the natural frequencies fi, f2, f3 depends on the specific pump structure, the selected installation position, the materials used and the bearings installed. If the rotational frequency of the pump wheel set by means of the frequency converter is identical to, or if instead it is an integer multiple of one of the natural frequencies fi, f2, f3 shown, the system is excited by the separately excited rotation of the impeller and an increased resonance oscillation of the pump occurs. If the rotational frequency of the impeller is instead in the range of one of the anti-resonances afi, af2 shown here, this effect is minimal and there is no or only a very small oscillation.
  • the idea of the present application builds on the above knowledge and proposes a method that reduces the risk of possible vibrations, in particular resonances, to a minimum by taking specific measures during the pump operation.
  • a frequency converter to change the speed of the pump is decisive for the execution of the procedure.
  • a frequency converter is integrated into the pump, attached to the pump housing or installed separately from the pump.
  • the solution according to the invention of the present application consists in varying the speed of a pump with a frequency converter by a pump control during the pump operation in such a way that mechanical vibrations of the pump are reduced as optimally as possible.
  • Another core aspect of the invention is that the pump independently identifies its natural frequencies during operation by means of suitable signal evaluation in order to be able to optimally adapt the set pump speed based on this knowledge.
  • the pump therefore does not need information about its frequency response that has already been generated and stored in the pump, but can instead determine this independently during operation.
  • the pump records a signal during pump operation, which characterizes a pump operating parameter that is influenced by mechanical vibrations that occur.
  • the recorded signal is then examined by the pump for the presence of any vibrations, in particular resonance vibrations. Such a vibration is subsequently reduced by changing the speed accordingly.
  • the frequency spectrum of the recorded signal is therefore considered. It is advantageous if the signal is first transformed into its frequency spectrum by means of transformation, in particular by means of Fast Fourier Transformation, in order to identify the corresponding frequency values and associated amplitudes of signal oscillations occurring.
  • the motor current or currents of the pump drive proves to be a suitable operating signal for identifying any vibrations.
  • the current values are already available to the frequency converter used, so that no further sensors are required becomes. Since mechanical vibrations in the pump system are also reflected in the motor windings of the pump drive due to magnetic induction and accordingly in the current of the motor, the motor consequently acts as an effective sensor that is available at all times. Mechanical vibrations of the pump system can then be identified with sufficient accuracy by means of a corresponding current analysis. This possibility exists regardless of the type of motor used for the electric pump drive.
  • An alternative or additional operating parameter for determining the frequency response of the pump is, for example, the pump pressure, in particular the final pressure of the pump.
  • the final pressure of the pump can be determined, for example, by means of an existing pressure sensor and transformed into its frequency spectrum by means of signal transformations, in particular Fast Fourier transformation.
  • a suitable sensor does not necessarily have to be kept ready for signal acquisition.
  • the existing pump pressure can be determined by calculation, for example by means of operating point estimation. A possible method for this is disclosed in DE102018200651, the content of which is fully included at this point.
  • the method can be carried out iteratively with a varying pump speed, for example to identify that pump speed at which the amplitude of an identified oscillation is as minimal as possible. So after the speed change has taken place, the pump again analyzes the frequency spectrum of the repeatedly recorded signal and checks whether the variation in speed has led to a decrease in the corresponding amplitude.
  • the iterative execution of the method steps can provide an arbitrary or accidental or a controlled speed change. If the amplitude increases, for example, the speed change that occurred between two iterations is reversed, otherwise retained. It is also conceivable to run through a certain speed range completely and then to set the speed with the lowest amplitude for the pump operation.
  • suitable methods and algorithms can be used to identify a local or global amplitude minimum with the associated speed.
  • An interval halving method and / or an optimization method such as an active set method and / or Newton method, are conceivable in order to determine the appropriate speed as quickly as possible, which leads to an amplitude minimum.
  • a genetic algorithm is also conceivable, which is comparatively slow, but enables a global minimum of the frequency response to be identified.
  • the setting of the speed or its variation during the process iterations also depends on the operating conditions, for example, specified by the pump operator. It is conceivable, for example, that the pump operator specifies a constant pump speed or only a small tolerance range for speed changes. During the process iterations, a speed variation then only takes place within the previously defined tolerance range. In such a case, an iterative method execution is usually sufficient, in which all or at least some of the permitted speeds are run in order to determine the corresponding amplitude minimum for this range.
  • the method can not only serve to reduce occurring vibrations, but the determination of the frequency response according to the invention is also suitable for pump monitoring in order to be able to detect wear or any damage to the pump mechanics at an early stage.
  • a key aspect of the invention is to determine the frequency response of the pump. This essentially depends on the pump design, its installation position, the materials used and the bearing components installed. A change in one of these factors, for example due to wear or material damage, leads to a change in the frequency response of the pump.
  • the pump therefore preferably saves the determined frequency response and monitors it for frequency shifts in the relevant frequencies identified by continuous repetitive measurements. If such a frequency deviation is recognized, this is an indication of wear and tear or pump damage.
  • the pump can then generate a corresponding warning message or take appropriate action.
  • the degree of change can also be included.
  • the present invention also relates to a pump, preferably a centrifugal pump, particularly preferably a waste water or solids or supply pump, with an internal or external frequency converter and an internal or external pump control for carrying out the method according to the invention.
  • a pump preferably a centrifugal pump, particularly preferably a waste water or solids or supply pump, with an internal or external frequency converter and an internal or external pump control for carrying out the method according to the invention.
  • the application proposes the use according to the invention of a pump, in particular a centrifugal pump as a waste water pump, solids pump or supply pump.
  • a pump in particular a centrifugal pump as a waste water pump, solids pump or supply pump.
  • the inventive minimization of occurring me- Mechanical vibrations are of particular importance in sewage or solids pumps, so that the application of the method according to the invention with such types of pumps has far-reaching advantages.
  • Fig. 1 a possible frequency response of an installed and operational centrifugal pump
  • Fig. 2 a timing diagram of a periodic signal
  • the invention according to the present application describes a method to specifically avoid undesirable vibration amplifications in the case of resonance when operating a pump, in particular a solid, sewage or other supply pump by means of a frequency converter.
  • the basis for the targeted avoidance of these resonance vibrations is that such cases of resonance must first be recognized by the pump control, but if possible without having to retrofit the pump with special sensors such as acceleration sensors.
  • acceleration sensors there is nothing against equipping the pump with additional sensors, for example acceleration sensors, whereby the accuracy of the method can be increased if necessary.
  • FIG. 2 shows a time diagram of a recorded signal which, for the sake of simplicity, was generated here by superimposing three sinusoidal signals with different frequencies.
  • the time signal can now be broken down into its harmonic components and the result is the frequency amplitude spectrum shown in FIG. 3, from which, as expected, the individual frequencies of the sinusoidal signals can be read.
  • the pump can detect mechanical vibrations that are reflected in the recorded motor current.
  • the pump or the pump control then tries to set the pump speed so that the resulting rotational frequency of the impeller does not fall on a natural frequency of the pump or a multiple of such a natural frequency.
  • the speed is first varied and in a further step a spectrum analysis of the currently recorded motor current is carried out again with a changed speed. If the amplitude of the current oscillation that occurs has become smaller, this is an indication that the mechanical oscillation was successfully reduced by the speed variation.
  • the method is now carried out iteratively in order to achieve the smallest possible amplitude value of the fluctuations in the current signal.
  • the ideal speed can be found according to two scenarios:
  • Scenario 1 The required rotational frequency is subject to fixed requirements.
  • the rotational frequency may only have a certain value. This can have energetic reasons or the application requires a certain (fixed) speed.
  • the pump operator defines a tolerance value in the pump control by which the rotational frequency may deviate from the setpoint, e.g. B. + 3 Hz.
  • the pump control then varies the speed within the permitted tolerance range and iteratively finds the speed at which the oscillation amplitude is minimal. Often, even very small variations are sufficient here to leave the natural frequency of the system and thus to minimize the mechanical vibrations that occur.
  • Scenario 2 There are no special requirements for the circulation frequency.
  • the pump control can change the pump speed at will. This enables a targeted search for an anti-resonance and the setting of the final operating speed of the pump to this anti-resonance.
  • the simplest way (and therefore the one with the lowest memory and process requirements) to determine the appropriate speed (anti-resonance) from the available speed range is based on bisection.
  • Mathematical optimization methods such as the "Active-Set method” or the “Newton method", are faster and more effective. A global optimum can also be reliably determined using a genetic algorithm.
  • the signal of the final pressure of the pump can also be examined by analyzing the frequency spectrum analogously to the motor current by means of Fast Fourier transformation and evaluating it for corresponding resonance frequencies.
  • the final pressure can for example be calculated with a pressure sensor of the pump or by means of operating point estimation.
  • both signals can also be merged using sensor data fusion.
  • current and pressure signals can also be evaluated individually.
  • the individual signal values can be evaluated as shown above and then combined by means of weighting. It is also conceivable to define frequency ranges in which the individual results of the separately evaluated signals are weighted differently. E.g. the result of the evaluation of the motor currents is used for frequency ranges between 10 and 200 Hz, while the result of the final pressure evaluation is taken into account for higher frequencies.
  • a particular advantage of the method presented here is that the pump can find its own natural frequencies and therefore no mathematical process model, which would be laborious to develop, is required.
  • the main application of the procedure presented here is the avoidance or reduction of vibrations, to reduce wear and noise during pump operation.
  • the method can also make a contribution to wear and damage monitoring and warn the user in the event of damage. Wear monitoring
  • the frequency response of the built-in pump is permanently monitored. However, as mentioned above, this depends on the design of the pump, the installation position, the materials and the bearings. A change in the frequency response is therefore always an indication that one or more of these variables have changed, for example due to wear and tear. This information can then be used for wear monitoring, for example also in combination with the solution from DE 10 2018 200 651, to which reference is expressly made at this point. A combination of these two approaches makes it possible to assess the state of wear more precisely.

Abstract

The invention relates to a method for preventing or reducing mechanical vibrations of a pump, in particular a centrifugal pump, during pump operation, wherein a frequency converter and a pump control are provided and the pump control detects at least one signal of a pump operation parameter and investigates signal fluctuations in order to detect mechanical vibrations occurring in the pump, and modifies the pump speed by means of the frequency converter in order to reduce a vibration detected.

Description

Beschreibung description
Verfahren zur Schwingungsvermeidung in Pumpen Process for avoiding vibrations in pumps
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung von mechani schen Schwingungen während des Betriebs einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe. The invention relates to a method for avoiding or reducing mechanical vibrations during operation of a pump, in particular a centrifugal pump.
Mechanische Schwingungen in Kreiselpumpen führen zu erhöhtem Verschleiß und un erwünschter Geräuschentwicklung im Betrieb. Die Ursachen für Schwingungen können vielfältig sein. Ursächlich können fremderregte Schwingungen, bspw. aufgrund der Rotation des Pumpenlaufrades, oder aber freie Schwingungen aufgrund der Eigenfrequenzen der eingebauten Pumpe sein. Mechanical vibrations in centrifugal pumps lead to increased wear and undesired noise development during operation. The causes of vibrations can be varied. The cause can be externally excited vibrations, e.g. due to the rotation of the pump impeller, or free vibrations due to the natural frequencies of the built-in pump.
Freie Schwingungen treten besonders bei Feststoffpumpen in Erscheinung. Feststoff pumpen sind Kreiselpumpen zum Transport von Fördermedien mit stark abrasiven Feststoffteilen, zum Beispiel Aufschwemmungen von Schlacke, Kohle oder Erz im Berg bau. Vereinzelt kann das Fördermedium auch Steine oder andere starre Elemente ent halten, die im Pumpenbetrieb beim Auftreffen auf die Pumpenstruktur Stöße erzeugen können, die zu einer Anregung der freien Schwingungen der Pumpe führen. Dieser Ef fekt tritt vermehrt auch bei Pumpen für den Abwasserbereich auf. Free vibrations are particularly evident in solid fuel pumps. Solid pumps are centrifugal pumps for the transport of fluids with highly abrasive solid parts, for example slag, coal or ore in mining. Occasionally, the pumping medium can also contain stones or other rigid elements which, when the pump is in operation, can generate shocks when they hit the pump structure, which lead to the free vibrations of the pump being excited. This ef fect occurs increasingly with pumps for the sewage sector.
Ein besonders ungünstiger Fall liegt vor, wenn die Umlauffrequenz des Laufrades, d. h. die eingestellte Pumpendrehzahl, auf die Eigenfrequenz der eingebauten Pumpe fällt oder einem ganzzahligen Vielfachen der Eigenfrequenz entspricht. In diesem Fall kommt es zu Resonanzschwingungen, d.h. die beiden Schwingungsursachen verstärken sich gegenseitig. Ähnlich problematisch ist es, wenn die eingestellte Umlauffrequenz des Laufrades mit der Rohrleitungsresonanz der Förderanlage zusammenfällt. A particularly unfavorable case is when the rotational frequency of the impeller, ie the set pump speed, falls to the natural frequency of the built-in pump or corresponds to an integer multiple of the natural frequency. In this case resonance oscillations occur, ie the two causes of oscillation reinforce each other. It is similarly problematic when the set rotational frequency of the impeller coincides with the pipe resonance of the conveyor system.
Ein solcher Resonanzfall ist exemplarisch in Figur 1 dargestellt. Diese Figur zeigt den Frequenzgang einer betriebsbereit eingebauten Kreiselpumpe. Die Eigenfrequenzen, bei denen das System frei schwingt, haben die Frequenzwerte fi, f2, f3. Der Frequenzgang, d.h. die Lage der Eigenfrequenzen fi , f2, f3 ist abhängig vom konkreten Pumpen aufbau, der gewählten Einbaulage, den verwendeten Materialien sowie verbauten La gern. Ist die mittels des Frequenzumrichters eingestellte Umlauffrequenz des Pumpen rades identisch zu oder beträgt stattdessen ein ganzzahliges Vielfaches einer der dargestellten Eigenfrequenzen fi, f2, f3, so wird das System durch die fremderregte Rotation des Laufrades angeregt und es kommt zu einer verstärkten Resonanzschwingung der Pumpe. Liegt die Umlauffrequenz des Laufrades stattdessen im Bereich einer der hier eingezeichneten Antiresonanzen afi, af2, ist dieser Effekt minimal und es kommt zu keiner oder einer nur sehr kleinen Schwingung. Such a case of resonance is shown as an example in FIG. This figure shows the frequency response of a ready-to-use centrifugal pump. The natural frequencies at which the system oscillates freely have the frequency values fi, f2, f3. The frequency response, i.e. the position of the natural frequencies fi, f2, f3 depends on the specific pump structure, the selected installation position, the materials used and the bearings installed. If the rotational frequency of the pump wheel set by means of the frequency converter is identical to, or if instead it is an integer multiple of one of the natural frequencies fi, f2, f3 shown, the system is excited by the separately excited rotation of the impeller and an increased resonance oscillation of the pump occurs. If the rotational frequency of the impeller is instead in the range of one of the anti-resonances afi, af2 shown here, this effect is minimal and there is no or only a very small oscillation.
Die Idee der vorliegenden Anmeldung baut auf der vorstehenden Erkenntnis auf und schlägt ein Verfahren vor, das durch gezielte Maßnahmen während des Pumpenbe triebs die Gefahr für das Auftreten möglicher Schwingungen, insbesondere Resonanzen auf ein Minimum reduziert. The idea of the present application builds on the above knowledge and proposes a method that reduces the risk of possible vibrations, in particular resonances, to a minimum by taking specific measures during the pump operation.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a method according to the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.
Für die Ausführung des Verfahrens ist der Einsatz eines Frequenzumrichters zur Dreh zahländerung der Pumpe maßgeblich. Es spielt dabei jedoch keine Rolle, ob ein solcher Frequenzumrichter in die Pumpe integriert, am Pumpengehäuse angebaut oder aber separat von der Pumpe installiert ist. Selbiges gilt für die Pumpensteuerung zur Verfah rensausführung, die integraler Bestandteil der Pumpe sein kann, jedoch auch als separate Einheit zur Pumpe, gegebenenfalls in Verbindung mit einem separaten Frequenzumrichter installiert sein kann. Die erfindungsgemäße Lösung der vorliegenden Anmeldung besteht darin, bei einer Pumpe mit Frequenzumrichter durch eine Pumpensteuerung die Drehzahl während des Pumpenbetriebs derart zu variieren, dass mechanische Schwingungen der Pumpe möglichst optimal reduziert werden. Ein weiterer Kernaspekt der Erfindung besteht auch darin, dass die Pumpe ihre vorhandenen Eigenfrequenzen im Betrieb durch geeignete Signalauswertung eigenständig identifiziert um basierend auf dieser Erkenntnis die eingestellte Pumpendrehzahl optimal anpassen zu können. The use of a frequency converter to change the speed of the pump is decisive for the execution of the procedure. However, it does not matter whether such a frequency converter is integrated into the pump, attached to the pump housing or installed separately from the pump. The same applies to the pump control for procedural design, which can be an integral part of the pump, but can also be installed as a separate unit for the pump, possibly in conjunction with a separate frequency converter. The solution according to the invention of the present application consists in varying the speed of a pump with a frequency converter by a pump control during the pump operation in such a way that mechanical vibrations of the pump are reduced as optimally as possible. Another core aspect of the invention is that the pump independently identifies its natural frequencies during operation by means of suitable signal evaluation in order to be able to optimally adapt the set pump speed based on this knowledge.
Die Pumpe benötigt demzufolge nicht bereits vorab erzeugte und in der Pumpe hinterlegte Informationen zu ihrem Frequenzgang, sondern kann diesen stattdessen im Betrieb selbständig ermitteln. Hierfür zeichnet die Pumpe ein Signal während des Pum penbetriebs auf, das einen Pumpenbetriebsparameter charakterisiert, der durch auftre tende mechanische Schwingungen beeinflusst wird. Das aufgezeichnete Signal wird nachfolgend durch die Pumpe auf das Vorliegen etwaiger Schwingungen, insbesondere Resonanzschwingungen untersucht. Im Nachgang wird durch geeignete Drehzahländerung eine solche Schwingung reduziert. The pump therefore does not need information about its frequency response that has already been generated and stored in the pump, but can instead determine this independently during operation. For this purpose, the pump records a signal during pump operation, which characterizes a pump operating parameter that is influenced by mechanical vibrations that occur. The recorded signal is then examined by the pump for the presence of any vibrations, in particular resonance vibrations. Such a vibration is subsequently reduced by changing the speed accordingly.
Im aufgezeichneten Signal lassen sich insbesondere Signalschwankungen identifizie ren, die durch mechanische Schwingungen der Pumpe bedingt sind. Durch eine passende Drehzahländerung wird die Amplitude der identifizierten Schwingungsfre- quenz(en) des Signals reduziert. Gemäß vorteilhafter Ausführung des Verfahrens wird daher das Frequenzspektrum des aufgezeichneten Signals betrachtet. Es ist vorteilhaft, wenn das Signal mittels Transformation, insbesondere mittels Fast-Fourier-T ransforma- tion, zunächst in sein Frequenzspektrum transformiert wird, um so die entsprechenden Frequenzwerte und zugehörigen Amplituden auftretender Signalschwingungen zu iden tifizieren. In the recorded signal, signal fluctuations in particular can be identified that are caused by mechanical vibrations of the pump. A suitable change in speed reduces the amplitude of the identified oscillation frequency (s) of the signal. According to an advantageous embodiment of the method, the frequency spectrum of the recorded signal is therefore considered. It is advantageous if the signal is first transformed into its frequency spectrum by means of transformation, in particular by means of Fast Fourier Transformation, in order to identify the corresponding frequency values and associated amplitudes of signal oscillations occurring.
Als geeignetes Betriebssignal für die Identifizierung etwaiger Schwingungen erweist sich der oder die Motorströme des Pumpenantriebs. Die Stromwerte liegen dem verwendeten Frequenzumrichter ohnehin vor, so dass keine weitere Sensorik benötigt wird. Da sich mechanische Schwingungen des Pumpensystems durch magnetische In duktion auch in den Motorwicklungen des Pumpenantriebs und dementsprechend im Strom des Motors abbilden, wirkt der Motor folglich wie ein effektiver und jederzeit verfügbarer Sensor. Durch entsprechende Stromanalyse können sodann mechanische Schwingungen des Pumpensystems hinreichend genau identifiziert werden. Diese Möglichkeit besteht unabhängig vom verwendeten Motortyp des elektrischen Pumpenan triebs. The motor current or currents of the pump drive proves to be a suitable operating signal for identifying any vibrations. The current values are already available to the frequency converter used, so that no further sensors are required becomes. Since mechanical vibrations in the pump system are also reflected in the motor windings of the pump drive due to magnetic induction and accordingly in the current of the motor, the motor consequently acts as an effective sensor that is available at all times. Mechanical vibrations of the pump system can then be identified with sufficient accuracy by means of a corresponding current analysis. This possibility exists regardless of the type of motor used for the electric pump drive.
Als alternativer oder zusätzlicher Betriebsparameter für die Ermittlung des Frequenzgangs der Pumpe eignet sich bspw. der Pumpendruck, insbesondere der Enddruck der Pumpe. Auch hier bilden sich mechanische Schwingungen im Signalverlauf ab. Der Enddruck der Pumpe kann beispielsweise mittels vorhandenen Drucksensors ermittelt werden und per Signaltransformationen, insbesondere Fast-Fourier-T ransformation in sein Frequenzspektrum transformiert werden. An alternative or additional operating parameter for determining the frequency response of the pump is, for example, the pump pressure, in particular the final pressure of the pump. Here, too, mechanical vibrations are reflected in the signal curve. The final pressure of the pump can be determined, for example, by means of an existing pressure sensor and transformed into its frequency spectrum by means of signal transformations, in particular Fast Fourier transformation.
Für die Signalerfassung muss jedoch nicht zwingend ein passender Sensor bereitgehalten werden. Alternativ kann bspw. mittels Betriebspunktschätzung der vorliegende Pumpendruck rechnerisch bestimmt werden. Ein mögliches Verfahren hierzu ist in der DE102018200651 offenbart, deren Inhalt an dieser Stelle vollumfänglich einbezogen wird. However, a suitable sensor does not necessarily have to be kept ready for signal acquisition. Alternatively, the existing pump pressure can be determined by calculation, for example by means of operating point estimation. A possible method for this is disclosed in DE102018200651, the content of which is fully included at this point.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann das Verfahren iterativ mit variierender Pumpendrehzahl ausgeführt werden, um beispielsweise diejenige Pumpendrehzahl zu identifizieren, bei der die Amplitude einer identifizierten Schwingung möglichst minimal wird. Die Pumpe analysiert also nach erfolgter Drehzahländerung erneut das Frequenzspektrum des wiederholt aufgezeichneten Signals und prüft, ob die Variation der Drehzahl zu einer Abnahme der entsprechenden Amplitude geführt hat. According to a possible embodiment, the method can be carried out iteratively with a varying pump speed, for example to identify that pump speed at which the amplitude of an identified oscillation is as minimal as possible. So after the speed change has taken place, the pump again analyzes the frequency spectrum of the repeatedly recorded signal and checks whether the variation in speed has led to a decrease in the corresponding amplitude.
Die iterative Ausführung der Verfahrensschritte kann eine willkürlich bzw. zufällige oder aber kontrollierte Drehzahländerung vorsehen. Vergrößert sich die Amplitude bspw., so wird die zwischen zwei Iterationen erfolgte Drehzahländerung rückgängig gemacht, an- dernfalls beibehalten. Denkbar ist es ebenfalls, einen bestimmten Drehzahlbereich voll ständig abzufahren und nachfolgend die Drehzahl mit der geringsten Amplitude für den Pumpenbetrieb einzustellen. The iterative execution of the method steps can provide an arbitrary or accidental or a controlled speed change. If the amplitude increases, for example, the speed change that occurred between two iterations is reversed, otherwise retained. It is also conceivable to run through a certain speed range completely and then to set the speed with the lowest amplitude for the pump operation.
Alternativ ist der Einsatz geeigneter Methoden und Algorithmen zur Identifizierung eines lokalen oder globalen Amplitudenminimums mit zugehöriger Drehzahl. Vorstellbar sind ein Intervallhalbierungsverfahren und/oder ein Optimierungsverfahren, wie bspw. ein Active-Set-Verfahren und/oder Newton-Verfahren, um möglichst schnell die passende Drehzahl zu ermitteln, die zu einem Amplitudenminimum führt. Vorstellbar ist auch ein genetischer Algorithmus, der zwar vergleichsweise langsam ist, dafür jedoch eine Iden tifizierung eines globalen Minimums des Frequenzgangs ermöglicht. Alternatively, suitable methods and algorithms can be used to identify a local or global amplitude minimum with the associated speed. An interval halving method and / or an optimization method, such as an active set method and / or Newton method, are conceivable in order to determine the appropriate speed as quickly as possible, which leads to an amplitude minimum. A genetic algorithm is also conceivable, which is comparatively slow, but enables a global minimum of the frequency response to be identified.
Die Einstellung der Drehzahl bzw. deren Variation während der Verfahrensiterationen hängt auch davon ab, welche Betriebsbedingungen beispielsweise durch den Pumpen betreiber vorgegeben sind. Denkbar ist es beispielsweise, dass der Pumpenbetreiber eine konstante Pumpendrehzahl bzw. nur einen kleinen Toleranzbereich für Drehzahländerungen vorgibt. Während der Verfahrensiterationen erfolgt eine Drehzahlvariation dann nur innerhalb des zuvor definierten Toleranzbereiches. In einem solchen Fall genügt meist eine iterative Verfahrensausführung, bei der alle oder zumindest ein Teil der erlaubten Drehzahlen gefahren werden, um das entsprechende Amplitudenminimum für diesen Bereich zu ermitteln. The setting of the speed or its variation during the process iterations also depends on the operating conditions, for example, specified by the pump operator. It is conceivable, for example, that the pump operator specifies a constant pump speed or only a small tolerance range for speed changes. During the process iterations, a speed variation then only takes place within the previously defined tolerance range. In such a case, an iterative method execution is usually sufficient, in which all or at least some of the permitted speeds are run in order to determine the corresponding amplitude minimum for this range.
Ist hingegen vom Betreiber keine Vorgabe zu einem zulässigen Drehzahlbereich ge macht worden, d.h. es kann stattdessen der volle, technisch mögliche Drehzahlbereich der Pumpe ausgeschöpft werden, ist es zweckmäßig, wenn das Verfahren auf eine der vorgenannten Methoden zur Identifizierung der passenden Drehzahl zurückgreift. If, on the other hand, the operator has not specified a permissible speed range, i.e. Instead, the full, technically possible speed range of the pump can be exhausted. It is useful if the method uses one of the aforementioned methods to identify the appropriate speed.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das Verfahren jedoch nicht nur zur Reduzierung auftretender Schwingungen dienen, sondern die erfindungsgemäße Ermittlung des Frequenzgangs eignet sich ebenfalls zur Pumpenüberwa chung, um beispielsweise Verschleiß oder etwaige Schäden an der Pumpenmechanik frühzeitig detektieren zu können. Wie bereits vorstehend ausführlich dargelegt wurde, besteht ein Kernaspekt der Erfindung darin, den Frequenzgang der Pumpe zu ermitteln. Dieser hängt im Wesentlichen von der Pumpenkonstruktion, deren Einbaulage, den ver wendeten Materialien sowie verbauter Lagerkomponenten ab. Eine Änderung einer dieser Faktoren, bspw. durch Verschleiß oder Materialschäden, führt zu einer Änderung des Frequenzgangs der Pumpe. Die Pumpe speichert daher vorzugsweise den ermittel ten Frequenzgang und überwacht diesen durch laufende wiederholende Messungen auf Frequenzverschiebungen der identifizierten maßgeblichen Frequenzen. Wird eine solche Frequenzabweichung erkannt, ist dies ein Indiz für eine Verschleißerscheinung o- der einen Pumpenschaden. Die Pumpe kann dann eine entsprechende Warnmeldung erzeugen oder eine geeignete Maßnahme ergreifen. According to a further advantageous embodiment of the invention, the method can not only serve to reduce occurring vibrations, but the determination of the frequency response according to the invention is also suitable for pump monitoring in order to be able to detect wear or any damage to the pump mechanics at an early stage. As already explained in detail above, a key aspect of the invention is to determine the frequency response of the pump. This essentially depends on the pump design, its installation position, the materials used and the bearing components installed. A change in one of these factors, for example due to wear or material damage, leads to a change in the frequency response of the pump. The pump therefore preferably saves the determined frequency response and monitors it for frequency shifts in the relevant frequencies identified by continuous repetitive measurements. If such a frequency deviation is recognized, this is an indication of wear and tear or pump damage. The pump can then generate a corresponding warning message or take appropriate action.
Durch weitere Untersuchung der Frequenzänderung lässt sich zudem zwischen Verschleiß und Schaden unterscheiden. Üblicherweise führt Verschleiß zu einer schlei chenden Änderung des Frequenzgangs, während ein Pumpenschaden, bspw. Lager schaden oder Laufradbruch eine schlagartige Änderung des Frequenzgangs nach sich zieht. Die Pumpe berücksichtigt daher bei ihrer Auswertung die zeitliche Komponente der detektierten Änderung um zwischen Verschleiß und Schaden zu differenzieren.Further investigation of the frequency change can also distinguish between wear and damage. Wear usually leads to a gradual change in the frequency response, while a pump damage, e.g. bearing damage or an impeller breakage results in a sudden change in the frequency response. The pump therefore takes into account the time component of the detected change in its evaluation in order to differentiate between wear and damage.
Auch der Grad der Änderung kann einbezogen werden. The degree of change can also be included.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung zudem eine Pumpe, bevorzugt eine Kreiselpumpe, besonders bevorzugt eine Abwasser- oder Feststoff- oder Versorgungspumpe, mit internem oder externem Frequenzumrichter und einer internen oder externen Pumpensteuerung zur Durchführung des erfindungsgemä ßen Verfahrens. Dementsprechend ist eine solche Pumpe durch dieselben Vorteile und Eigenschaften gekennzeichnet, wie sie bereits vorstehend anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführlich dargelegt wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet. In addition to the method according to the invention, the present invention also relates to a pump, preferably a centrifugal pump, particularly preferably a waste water or solids or supply pump, with an internal or external frequency converter and an internal or external pump control for carrying out the method according to the invention. Accordingly, such a pump is characterized by the same advantages and properties as have already been explained in detail above using the method according to the invention. For this reason, a repetitive description is dispensed with.
Zudem wird durch die Anmeldung die erfindungsgemäße Verwendung einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe als Abwasserpumpe, Feststoffpumpe oder Versorgungspumpe vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Minimieren von auftretenden me- chanischen Schwingungen ist gerade bei Abwasser oder Feststoffpumpen von beson derer Bedeutung, sodass die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei solchen Pumpentypen weitreichende Vorteile mit sich bringt. In addition, the application proposes the use according to the invention of a pump, in particular a centrifugal pump as a waste water pump, solids pump or supply pump. The inventive minimization of occurring me- Mechanical vibrations are of particular importance in sewage or solids pumps, so that the application of the method according to the invention with such types of pumps has far-reaching advantages.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen: Further advantages and properties of the invention are to be explained in more detail below using an exemplary embodiment shown in the figures. Show it:
Fig. 1 : einen möglichen Frequenzgang einer installierten und betriebsbereiten Kreiselpumpe, Fig. 1: a possible frequency response of an installed and operational centrifugal pump,
Fig. 2: ein Zeitdiagramm eines periodischen Signals und Fig. 2: a timing diagram of a periodic signal and
Fig. 3: das berechnete Frequenzspektrum des Zeitsignals aus Figur 2. 3: the calculated frequency spectrum of the time signal from FIG. 2.
Die Erfindung gemäß der vorliegenden Anmeldung beschreibt ein Verfahren, um uner wünschte Schwingungsverstärkungen im Resonanzfall im Betrieb einer Pumpe, insbe sondere einer Feststoff-, Abwasser oder sonstigen Versorgungspumpe mittels Frequenzumrichter gezielt zu vermeiden. Der Grundstein für die gezielte Vermeidung dieser Resonanzschwingungen ist, dass solche Resonanzfälle zunächst von der Pumpensteuerung erkannt werden müssen, möglichst jedoch ohne die Pumpe mit einer speziellen Sensorik wie Beschleunigungssensoren nachrüsten zu müssen. Es spricht jedoch nichts dagegen, die Pumpe dennoch mit zusätzlichen Sensoren, bspw. Beschleunigungssensoren auszustatten, wodurch die Genauigkeit des Verfahrens gegebenenfalls gesteigert werden kann. The invention according to the present application describes a method to specifically avoid undesirable vibration amplifications in the case of resonance when operating a pump, in particular a solid, sewage or other supply pump by means of a frequency converter. The basis for the targeted avoidance of these resonance vibrations is that such cases of resonance must first be recognized by the pump control, but if possible without having to retrofit the pump with special sensors such as acceleration sensors. However, there is nothing against equipping the pump with additional sensors, for example acceleration sensors, whereby the accuracy of the method can be increased if necessary.
Da die mechanischen Schwingungen eine Folge der Wechselwirkung aus konstruktivem Aufbau und Motorkraft sind, lassen sich diese mechanischen Schwingungen auch als Überlagerung in den Antriebsströmen des Pumpenstroms des Pumpenantriebs er kennen. Da hier die Intensität der einzelnen überlagerten Schwingungen von Interesse ist, erfolgt die Auswertung der Motorströme durch Analyse des Frequenzspektrums des aufgezeichneten Motorsignals, das die Pumpensteuerung durch Ausführung der Fast- Fourier-T ransformation (FFT) erhält. Diese Vorgehensweise lässt sich kurz anhand der Darstellungen der Figuren 2, 3 ver anschaulichen. Figur 2 zeigt ein Zeitdiagramm eines aufgezeichneten Signals, das hier der Einfachheit halber durch eine Überlagerung von drei Sinussignalen mit unterschiedlicher Frequenz generiert wurde. Durch Anwendung der FFT kann das Zeitsignal nun in seine harmonischen Anteile zerlegt werden und es ergibt sich das in Figur 3 dargestellte Frequenzamplitudenspektrum, aus dem sich erwartungsgemäß die einzelnen Frequenzen der Sinussignale herauslesen lassen. Since the mechanical vibrations are a result of the interaction between the structural design and the motor power, these mechanical vibrations can also be seen as superimpositions in the drive currents of the pump current of the pump drive. Since the intensity of the individual superimposed vibrations is of interest here, the evaluation of the motor currents is carried out by analyzing the frequency spectrum of the recorded motor signal, which the pump control receives by performing the Fast Fourier Transformation (FFT). This procedure can be briefly illustrated using the illustrations in FIGS. 2, 3. FIG. 2 shows a time diagram of a recorded signal which, for the sake of simplicity, was generated here by superimposing three sinusoidal signals with different frequencies. By using the FFT, the time signal can now be broken down into its harmonic components and the result is the frequency amplitude spectrum shown in FIG. 3, from which, as expected, the individual frequencies of the sinusoidal signals can be read.
Durch FFT der Motorströme kann die Pumpe demzufolge mechanische Schwingungen erkennen, die sich im aufgezeichneten Motorstrom abbilden. Im nachfolgenden Schritt versucht die Pumpe bzw. die Pumpensteuerung dann, die Pumpendrehzahl so einzustellen, dass die resultierende Umlauffrequenz des Laufrades nicht auf eine Eigenfrequenz der Pumpe bzw. ein Vielfaches einer solchen Eigenfrequenz fällt. Dazu wird die Drehzahl zunächst variiert und in einem weiteren Schritt erneut eine Spektrumsanalyse des aktuell aufgezeichneten Motorstroms bei geänderter Drehzahl durchgeführt. Ist die Amplitude der auftretenden Stromschwingung kleiner geworden, so ist dies ein Indiz da für, dass durch die Drehzahlvariation die mechanische Schwingung erfolgreich reduziert werden konnte. Das Verfahren wird nun iterativ ausgeführt, um einen möglichst kleinen Amplitudenwert der auftretenden Schwankungen im Stromsignal zu erzielen. Das Auffinden der idealen Drehzahl kann prinzipiell nach zwei Szenarien ausgeführt werden: Using the FFT of the motor currents, the pump can detect mechanical vibrations that are reflected in the recorded motor current. In the following step, the pump or the pump control then tries to set the pump speed so that the resulting rotational frequency of the impeller does not fall on a natural frequency of the pump or a multiple of such a natural frequency. For this purpose, the speed is first varied and in a further step a spectrum analysis of the currently recorded motor current is carried out again with a changed speed. If the amplitude of the current oscillation that occurs has become smaller, this is an indication that the mechanical oscillation was successfully reduced by the speed variation. The method is now carried out iteratively in order to achieve the smallest possible amplitude value of the fluctuations in the current signal. In principle, the ideal speed can be found according to two scenarios:
Szenario 1 : Die erforderliche Umlauffrequenz unterliegt festen Anforderungen. Scenario 1: The required rotational frequency is subject to fixed requirements.
Gemäß Szenario 1 darf die Umlauffrequenz nur einen bestimmten Wert haben. Dies kann energetische Gründe haben oder aber der Einsatzzweck erfordert eine bestimmte (feste) Drehzahl. In diesem Fall definiert der Pumpenbediener in der Pumpensteuerung einen Toleranzwert, um den die Umlauffrequenz maximal vom Sollwert abweichen darf, so z. B. + 3 Hz. Die Pumpensteuerung variiert dann die Drehzahl innerhalb des erlaubten Toleranzbereichs und findet iterativ diejenige Drehzahl heraus, bei der die Schwin gungsamplitude minimal ist. Oft reichen hier schon sehr geringe Variationen aus, um die Eigenfrequenz des Systems zu verlassen und damit die auftretenden mechanischen Schwingungen zu minimieren. Szenario 2: Es gibt keine besonderen Anforderungen an die Umlauffrequenz. According to scenario 1, the rotational frequency may only have a certain value. This can have energetic reasons or the application requires a certain (fixed) speed. In this case, the pump operator defines a tolerance value in the pump control by which the rotational frequency may deviate from the setpoint, e.g. B. + 3 Hz. The pump control then varies the speed within the permitted tolerance range and iteratively finds the speed at which the oscillation amplitude is minimal. Often, even very small variations are sufficient here to leave the natural frequency of the system and thus to minimize the mechanical vibrations that occur. Scenario 2: There are no special requirements for the circulation frequency.
Wenn es keine prozessseitigen Anforderungen an die Umlauffrequenz gibt, kann die Pumpensteuerung nach Belieben die Pumpendrehzahl ändern. Dies ermöglicht eine gezielte Suche einer Antiresonanz, und die Einstellung der finalen Betriebsdrehzahl der Pumpe auf diese Antiresonanz. Der einfachste Weg (und dadurch der mit geringsten Speicher- und Prozessanforderungen) zur Ermittlung der passenden Drehzahl (Antiresonanz) aus dem verfügbaren Drehzahlbereich basiert auf Bisektion. Schneller und ef fektiver sind mathematische Optimierungsverfahren, wie beispielsweise die„Active-Set Methode“ oder das„Newton-Verfahren“. Ein globales Optimum lässt sich auch mittels eines genetischen Algorithmus zuverlässig bestimmen. If there are no process-side requirements for the rotational frequency, the pump control can change the pump speed at will. This enables a targeted search for an anti-resonance and the setting of the final operating speed of the pump to this anti-resonance. The simplest way (and therefore the one with the lowest memory and process requirements) to determine the appropriate speed (anti-resonance) from the available speed range is based on bisection. Mathematical optimization methods, such as the "Active-Set method" or the "Newton method", are faster and more effective. A global optimum can also be reliably determined using a genetic algorithm.
Alternativ oder ergänzend zu den Motorströmen kann auch das Signal des Enddrucks der Pumpe untersucht werden, in dem analog zum Motorstrom auch hier mittels Fast Fourier-T ransformation das Frequenzspektrum analysiert und auf entsprechende Resonanzfrequenzen hin ausgewertet wird. Der Enddruck kann beispielsweise mit einem Drucksensor der Pumpe oder aber mittels Betriebspunktschätzung berechnet werden. As an alternative or in addition to the motor currents, the signal of the final pressure of the pump can also be examined by analyzing the frequency spectrum analogously to the motor current by means of Fast Fourier transformation and evaluating it for corresponding resonance frequencies. The final pressure can for example be calculated with a pressure sensor of the pump or by means of operating point estimation.
Um die Signalqualität zu erhöhen, können beide Signale (Enddruck und Motorstrom) auch mittels Sensordatenfusion zusammengeführt werden. Ist dies nicht möglich, können Strom- und Drucksignale auch einzeln ausgewertet werden. Für die Sensorfusion können beispielsweise die einzelnen Signalwerte wie oben dargestellt ausgewertet und dann mittels Gewichtung zusammengeführt werden. Vorstellbar ist es ebenso, Fre quenzbereiche zu definieren, in denen die Einzelergebnisse der separat ausgewerteten Signale unterschiedlich gewichtet werden. Bspw. wird das Ergebnis der Auswertung der Motorströme für Frequenzbereiche zwischen 10 und 200 Hz herangezogen, während das Ergebnis der Enddruckauswertung für höhere Frequenzen berücksichtigt wird. In order to increase the signal quality, both signals (final pressure and motor current) can also be merged using sensor data fusion. If this is not possible, current and pressure signals can also be evaluated individually. For the sensor fusion, for example, the individual signal values can be evaluated as shown above and then combined by means of weighting. It is also conceivable to define frequency ranges in which the individual results of the separately evaluated signals are weighted differently. E.g. the result of the evaluation of the motor currents is used for frequency ranges between 10 and 200 Hz, while the result of the final pressure evaluation is taken into account for higher frequencies.
Ein besonderer Vorteil des hier vorgestellten Verfahrens besteht darin, dass die Pumpe selbst ihre Eigenfrequenzen finden kann und daher kein mathematisches Prozessmodell, welches aufwändig zu entwickeln wäre, erforderlich ist. Die Hauptanwendung des hier vorgestellten Verfahrens ist die Vermeidung bzw. Reduzierung von Schwingungen, um Verschleiß und Geräusche während des Pumpenbetriebs zu reduzieren. Darüber hinaus kann das Verfahren aber auch einen Beitrag zur Verschleiß- sowie Schadens überwachung liefern und bei Beschädigungen den Anwender warnen. Verschleißüberwachung A particular advantage of the method presented here is that the pump can find its own natural frequencies and therefore no mathematical process model, which would be laborious to develop, is required. The main application of the procedure presented here is the avoidance or reduction of vibrations, to reduce wear and noise during pump operation. In addition, the method can also make a contribution to wear and damage monitoring and warn the user in the event of damage. Wear monitoring
Bei dem vorgestellten Verfahren wird permanent der Frequenzgang der eingebauten Pumpe überwacht. Dieser ist jedoch, wie oben erwähnt, abhängig von der Konstruktion der Pumpe, von der Einbaulage, den Materialien sowie den Lagerungen. Eine Ände rung des Frequenzgangs ist also in jedem Fall ein Flinweis darauf, dass sich eine oder mehrere dieser Größen verändert haben, beispielsweise aufgrund von Verschleiß. Diese Information kann dann für die Verschleißüberwachung eingesetzt werden, beispielsweise auch in Kombination mit der Lösung aus der DE 10 2018 200 651 , auf die an dieser Stelle ausdrücklich Bezug genommen wird. Eine Kombination dieser beiden Vorgehensweisen ermöglicht es, den Verschleißzustand präziser zu bewerten. In the procedure presented, the frequency response of the built-in pump is permanently monitored. However, as mentioned above, this depends on the design of the pump, the installation position, the materials and the bearings. A change in the frequency response is therefore always an indication that one or more of these variables have changed, for example due to wear and tear. This information can then be used for wear monitoring, for example also in combination with the solution from DE 10 2018 200 651, to which reference is expressly made at this point. A combination of these two approaches makes it possible to assess the state of wear more precisely.
Warnung vor Schäden Warning of damage
Im Gegensatz zum Verschleiß, der zu einer sehr langsamen Änderung des Frequenz gangs führt, würde ein Pumpenschaden den Frequenzgang schlagartig und deutlich verändern. Ein Schaden kann, neben vielen anderen, ein Lager- oder Laufradbruch sein. Durch die schnelle Änderung des Frequenzgangs kann die Pumpensteuerung Verschleiß und Schäden sicher separieren und im Falle eines Schadens eine Warnung an den Betreiber ausgeben. In contrast to wear, which leads to a very slow change in the frequency response, a pump damage would change the frequency response suddenly and significantly. Damage can be, among many others, a bearing or impeller breakage. By changing the frequency response quickly, the pump control can safely separate wear and damage and, in the event of damage, issue a warning to the operator.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zur Vermeidung bzw. Reduzierung von mechanischen Schwingungen einer Pumpe, insbesondere einer Kreiselpumpe, während des Pumpenbetriebs, wobei ein Frequenzumrichter sowie eine Pumpensteuerung vorgesehen sind und die Pumpensteuerung wenigstens ein Signal eines Pumpenbetriebsparameters er fasst und auf Signalschwingungen untersucht, um auftretende mechanische Schwingungen der Pumpe zu erkennen, und zur Reduzierung einer erkannten Schwingung die Pumpendrehzahl mittels des Frequenzumrichters ändert. 1. A method for avoiding or reducing mechanical vibrations of a pump, in particular a centrifugal pump, during pump operation, wherein a frequency converter and a pump control are provided and the pump control records at least one signal of a pump operating parameter and examines it for signal vibrations to avoid mechanical vibrations of the Detect pump, and to reduce a detected vibration, the pump speed changes by means of the frequency converter.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Frequenzspekt rum des erfassten Signals per Fast Fourier-T ransformation berechnet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the frequency spectrum of the detected signal is calculated by Fast Fourier transformation.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein untersuchtes Signal dem Motorstrom des Pumpenantriebs entspricht. 3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one examined signal corresponds to the motor current of the pump drive.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein untersuchtes Signal dem hydraulischen Enddruck der Pumpe entspricht, wobei der Enddruck vorzugsweise sensorisch mittels eines Druck sensors ermittelt und/oder durch Schätzung des Betriebspunktes der Pumpe be stimmt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one examined signal corresponds to the final hydraulic pressure of the pump, the final pressure preferably being determined by sensors using a pressure sensor and / or being determined by estimating the operating point of the pump.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren iterativ mit variierender Pumpendrehzahl ausgeführt wird, um diejenige Pumpendrehzahl zu identifizieren, bei der die Amplitude der erkannten mechanischen Schwingung im Frequenz-Amplitudenspektrum minimal ist. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the method is carried out iteratively with varying pump speed in order to identify that pump speed at which the amplitude of the detected mechanical oscillation in the frequency-amplitude spectrum is minimal.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpendrehzahl innerhalb eines definierbaren Toleranzbereiches variiert wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the pump speed is varied within a definable tolerance range.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren iterativ mit beliebig variierender Drehzahl durchge führt wird, um wenigstens eine Antiresonanz der Pumpe zu identifizieren und die Pumpe in dieser Antiresonanz zu betreiben. 7. The method according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterized in that the method is carried out iteratively at any speed varying in order to identify at least one anti-resonance of the pump and to operate the pump in this anti-resonance.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl per Intervallhalbierungsverfahren und/oder Optimierungsverfahren, ins besondere per Active Set Verfahren und/oder Newton-Verfahren, und/oder mittels genetischem Algorithmus variiert wird. 8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the speed is varied by the interval halving method and / or optimization method, in particular by the Active Set method and / or Newton method, and / or by means of a genetic algorithm.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Frequenzen identifizierter Resonanzschwingungen gespeichert werden und das Verfahren wiederholt ausgeführt wird, um Frequenzänderungen identifizierter Resonanzschwingungen zu erkennen. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that frequencies of identified resonance vibrations are stored and the method is carried out repeatedly in order to recognize frequency changes of identified resonance vibrations.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe anhand detektierter Frequenzänderungen ein Materialverschleiß der Pumpe und/oder etwaige Schäden an der Pumpenstruktur feststellen kann. 10. The method according to claim 9, characterized in that the pump can determine material wear of the pump and / or any damage to the pump structure on the basis of detected frequency changes.
11. Pumpenanordnung, bevorzugt in Kreiselpumpenbauweise, besonders bevorzugt eine Abwasser- oder Feststoff- oder Versorgungspumpe, mit Frequenzumrichter und einer Pumpensteuerung konfiguriert zur Ausführung des Verfahrens gemäß einem der vorstehenden Ansprüche. 11. Pump arrangement, preferably in a centrifugal pump design, particularly preferably a sewage or solids or supply pump, configured with a frequency converter and a pump control to carry out the method according to one of the preceding claims.
12. Verwendung einer Pumpenanordnung gemäß Anspruch 11 als Abwasserpumpe oder Feststoffpumpe oder Versorgungspumpe. 12. Use of a pump arrangement according to claim 11 as a waste water pump or solids pump or supply pump.
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