Regelungs- und Steuerungssystem, insbesondere für Wasserring-Vakuumpumpen

Abstract

 Ein geschlossener Regelkreis steuert Druck und/oder Temperatur in einem Regelungs- und Steuerungssystem für Wasserring-Vakuumpumpen. Die Ansaugfähigkeit der Pumpen wird entweder durch Geschwindigskeitskontrolle, durch die Operationswassertemperatur, durch Ein- Ausschalten der Pumpen oder durch Nebenluft gesteuert. Die elektronische Steuervorrichtung (Mikrocomputer) kann einer dieser Steuermöglichkeiten die Priorität geben.

Beschreibung

[0001] Die Regelung physikalischer Größen wie Förderströme, Förderdrücke und dergl. bei Prozessen, in denen Pumpen verwendet werden,geschieht heute in der Regel noch überwiegend durch Ein- und Ausschaltbefehle an die Pumpen und insbesondere durch Verstellung von Drosselventilen oder sonstigen Regelorganen. Da diese Art von Regelung in vielen Fällen mit hohem Wartungs- und Energieaufwand verbunden ist, wurde bei modernen Anlagen mit Kreisel- und Kolbenpumpen auch schon vorgeschlagen, die Regelaufgaben mittels stufenloser Anpassung der Pumpendrehzahl bei minimiertem Energieverbrauch vorzunehmen.

[0002] Durch die vorliegende Erfindung soll nun die Aufgabe gelöst weraen, eine umfassende Regelung für Vakuumsysteme unter Einbeziehung der vorgenannten Drehzahlverstellung zu schaffen, angepaßt an die spezifischen Verhältnisse bei Wasserring-Vakuumpumpen.

[0003] Zur Lösung dieser Aufgabe wird dazu erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einem Regelungs- und Steuerungssystem der eingangs genannten Art, die Sensoren für die Regelung zur Minimierung des Frischwasserverbrauchs, zur Regelung auf konstanten oder zeitlich veränderlichen Ansaugdruck, zur Verhinderung von Kavitation, zur Regelung auf maximale Motorleistung oder zur Regelung der Zu- und Abschaltung von mehreren Pumpen über ein Steuergerät, welches einen oder mehrere Ein- und Ausgänge sowie zeitliche und logische Verknüpfungen für eine speicherprogrammierbare Steuerung aufweist, durch die ein Drehzahl- und Leistungsveränderung für den oder die Antriebsmotore der Pumpe oder Pumpen erfolgt, mit den Stellgliedern zu verbinden.

[0004] Bei einer Regelung zur Minimierung des Frischwasserverbrauchs der Pumpe oder Pumpen soll dabei in der Abluftleitung bzw. im Abscheidebehälter der Pumpen oder Pumpen oder in der Betriebswasserleitung ein Temperaturmeßwertaufnehmer angeordnet sein, der über das Steuergerät mit einem Stellventil in der Frischwasserleitung verbunden ist. Bei einem Betrieb ohne Abscheidebehälter in der Frischwasserleitung soll ein das Stellventil umgehender Bypass mit einem auf eine Mindestfrischwassermenge einstellbaren Ventil vorgesehen sein.

[0005] Bei der Regelung auf konstanten oder zeitlich veränderlichen Ansaugedruck soll die Wasserringtemperatur in dem Betrieb angepaßten Grenzen variiert werden. Dabei kann in der Ansaugeleitung (Vakuumleitung) der Pumpe oder Pumpen ein auf konstanten Ansaugedruck einstellbarer Druckaufnehmer angeordnet sein, der über das Steuergerät mit den Elektromotoren der Pumpen in Verbindung steht. Im Steuergerät soll dann ein Drehzahlsteller für eine die Stabilität des Wasserringes sichernde Mindestdrehzahl des Elektromotors vorgesehen sein und das Steuergerät soll eine die mechanische überlastung der Pumpe verhindernde Frequenzbegrenzung aufweisen.

[0006] In der Ansaugeleitung der Pumpen kann weiterhin ein Lufteinlaß mit einem Stellventil vorgesehen sein, welches zur Verhinderung von Kavitation, abhängig von der Temperatur in der Abluftleitung bzw. im Abscheidebehälter sowie dem Druck in der Ansaugeleitung über das Steuergerät nach einer vorgegeoenen Grenzdruckkurve auf eine geregelte Luftzugabe in die Ansaugeleitung einregelbar ist.

[0007] In die Stromzuführungsleitung für den Antriebsmotor der Vakuumpumpe kann ferner ein Leistungsaufnehmer eingeschaltet sein, durch den über das Steuergerät und den Drehzahlsteller eine dauernde Einregelung des Antriebsmotors auf seine Nennleistung erfolgt.

[0008] Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß die genannten verschiedenen Regelungen einzeln, in Gruppen oder auch alle gleichzeitig zur Anwendung kommen.

[0009] An Hand der beiliegenden Zeichnungen, auf denen

Fig. 1 ein Vakuumsystem mit Wasserring-Vakuumpumpen ohne Wasserabscheider und

Fig. 2 ein solches Vakuumsystem mit Wasserabscheider zeigen, soll die Erfindung nachfolgend noch näher erläutert werden.

[0010] Die in den Figuren beispielsweise dargestellten Systeme be - stehen im wesentlichen aus den Vakuumleitungen und den Ab- luftleitungen, die durch die von Elektromotoren 5 angetriebenen Vakuumpumpen 6 verbunden sind. Zur Ergänzung des Wasserringes in den Pumpen, stehen diese noch mit einer Frischwasserleitung, in die ein Absperrventil 13 und ein Schmutzfilter 10 eingebaut sind, in Verbindung.

[0011] Man erkennt, daß die verschiedenen Sensoren, wie der Druckaufnehmer 3 in der Vakuumleitung, der Temperaturmeßwertaufnehmer 7 in der Abluftleitung bzw. im Abscheidebehälter 8 und der elektrische Leistungsaufnehmer 15 in der Stromleitung zu dem Elektromotoren und die verschiedenen Regelorgane über ein Steuergerät 12, welches meh-rere Ein- und Ausgänge sowie zeitliche und logische Verknüpfungen über eine speicherprogrammierbare Steuerung aufweist, untereinander verbunden sind.

[0012] Es lassen sich nun die verschiedensten Regelungen und Steuerungen einzeln oder auch in unterschiedlichen Kombinationen oder auch alle gemeinsam durchführen, wie beispiels-weise

1 Regelung zur Minimierung des Frischwasserverbrauchs a Betrieb ohne Abscheider Die Frischwasser-Zufuhr in Fig. 1 zu der oder den Vakuumpumpen 6 ist durch ein Bypassventil 14 so eingestellt, daß eine Mindestmenge zur Aufrechterhaltung des Wasserringes gewährleitst ist. Durch den Regelkreis Temperaturmeßwertaufnehmer 7 in der Abluftleitung, welcher proportional zur Wasserringtemperatur ist, das Steuergerät 12 sowie das Stellventil 9 wird die Frischwassermenge so gesteuert, daß eine einstellbare Ablufttemperatur geregelt wird. Je höher die Ablufttemperatur eingestellt ist, um so weniger Frischwasser wird verbraucht.

b Betrieb mit Abscheider In der Fig. 2 wird die Wassertemperatur im AbscheideBehälter 8 dadurch konstant gehalten, daß über den Temperaturmeßwertaufnehmer 7 das Steuergerät 12 sowie das Stellventil 9 auf konstante Temperatur geregelt wird.

[0013] In beiden Beispielen kann auf zusätzliche Armaturen bei Mehr-Pumpen-Betrieb in der Wasservorlage-Sammelleitung verz-ichtet werden.

[0014] 2 Regelung auf konstanten oder zeitlich veränderlichen Ansaugdruck

[0015] In der Vakuumleitung der Fig. 1 und 2 ist ein Druckaufnehmer 3 im Regelkreis (bestehend aus dem Steuergerät 12, den Elektromotoren 5 und den Flüssigkeitsvakuumpumpen 6 eingebaut. Dieser Regelkreis sorgt dafür, daß unabhängig vom Gasanfall über die Vakuumleitung ein konstanter Ansaugdruck gehalten wird. Durch eine zeitliche Ansaugdruckvorgabe können beliebige Druck-/Zeit-Diagramme gefahren werden. Durch Einstellung einer minimalen Drehzahl des Drehzahlstellers 11 wird gewährleistet, daß der Wassering stabil bleibt. Durch die Einstellung einer maximalen Frequenz wird sichergestellt, daß die mechanische Belastung der Vakuumpumpe nicht überfahren wird.

3 Verhindern von Kavitation

[0016] In den Fig. 1 und 2 wird in Abhängigkeit von der Temperatur in der Abluftleitung 7 sowie dem Druck in der Vakuumleitung 3 über das Steuergerät 12 das Ventil 1 geregelt, damit eine vorgegebene Grenzkurve P Druck in Abhängigkeit von der Temperatur erreicht wird.

4 Regelung auf maximale Motorleistungsaufnehme

[0017] Der elektrische Leistungsaufnehmer 15 in Fig. 1 und 2 sorgt in Verbindung mit dem Steuergerät 12 dafür, daß über den Drehzahlsteller 11 der Motor 5 immer mit seiner Nennleistung angetrieben wird.

[0018] Darüberhinaus läßt sich auch das Zu- und Abschalten von Pumpen automatisch steuern, also ein Pumpensteuerungsprogramm, um z. B. für Leistungsspitzen Pumpen zuzuschalten oder zum gleichmäßigen Betrieben mehrerer Pumpen von einer Pumpe zur anderen umzuschalten, durchführen.

Ansprüche

1. Regelungs- und Steue-rungssystem insbes. für Wasserring-Vakuumpumpen oder dergl. dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (3, 7, 15) für die Regelung zur Minimierung des Frischwasserverbrauchs, zur Regelung auf konstanten oder zeitlich veränderlichen Ansaugdruck, zur Verhinderung von Kavitation, zur Regelung auf maximale Motorleistungsaufnahme oder zur Regelung der Zu- und Abschaltung von mehreren Pumpen über ein Steuergerät (12), welches einen oder mehrere Ein- und Ausgänge sowie zeitliche und logische Verknüpfungen für eine speicherprogrammierbare Steuerung aufweist, durch die eine Drehzahl- und Leistungsveränderung für den oder die Antriebsmotore (5) der Pumpe (6) erfolgt, mit den Stellgliedern verbunden sind.

2. Regelungs- und Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Regelung zur Minimierung des Frischwasserverbrauchs der Pumpe oder Pumpen (6) in der Abluftleitung bzw. im Abscheidebehälter (8) der Pumpe oder der Pumpen oder in der Betriebswasserleitung ein Temperaturmeßwertaufnehmer (7) angeordnet ist, der über das Steuergerät (12) mit einem Stellventil (9) in der Frischwasserleitung verbunden ist.

3. Regelungs- und Steuerungssystem nach ANspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Betrieb ohne Abscheidebehäl-, ter (8) in der Frischwasserleitung ein das Stellventil (9) umgehender Bypass mit einem auf eine Mindestfrischwassermenge einstellbaren Ventil (14) vorgesehen ist.

4. Regelungs- und Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung auf konstanten oder zeitlich veränderlichen Ansaugedruck die Wasserringtemperatur in dem Betrieb angepaßten Grenzen variiert wird.

5. Regelungs- un Steuerungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansaugeleitung (Vakuumleitung) der Pumpe oder Pumpen (6) ein Druckaufnehmer (3) angeordnet ist, der über das Steuergerät (12) mit den Elektromotoren (5) der Pumpe in Verbindung steht.

6. Regelungs- und Steuerungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuergerät (12) ein Drehzahlsteller (11) für eine die Stabilität des Wasserringes sichernde Mindestdrehzahl des Elektromotors vorgesehen ist.

7. Regelungs- und Steuerungssystem nach Anspruch 5 und 6, dadurh gekennzeichnet, daß das Steuergerät (12) eine die mechanische überlastung der Pumpe (6) verhindernde Frequenzbegrenzung aufweist.

8. Regeiungs- und Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ansaugeleitung der Pumpe (6) ein Lufteinlaß mit einem Stellventil (1) vorgesehen ist, welches zur Verhinderung von Kavitation, abhängig von der Temperatur in der Abluftleitung bzw. im Abscheidebehälter (8) sowie dem Druck in der Ansaugeleitung über das Steuergerät (12) nach einer vorgegebenen Grenzdruckkurve auf eine geregelte Luftzugabe in die Ansaugeleitung einregelbar ist.

9. Regelungs- und Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stromzuführungsleitung für den Antriebsmotor (5) der Vakuumpumpe (6) ein Leistungsaufnehmer(15) eingeschaltet ist, durch den über das Steuergerät (12) und den Drehzahlsteller (11) eine dauernde Einregelung des Antriebsmotors auf seine Nennleistung erfolgt.

10. Regelungs- und Steuerungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungen nach Anspruch 2 bis 9,einzeln, in Gruppen oder alle gleichzeitig zur Anwendung kommen.

Zeichnung