Verfahren zum Betrieb eines Doppelpumpen- oder Multipumpenaggregates

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Pumpenaggregates mit wenigstens einer eine Grundlast bedienenden ersten Pumpe und wenigstens einer eine Spitzenlast bedienenden zweiten Pumpe, die bedarfsweise zugeschaltet und parallel zu der zumindest einen ersten Pumpe betrieben wird, wobei das Pumpenaggregat derart auf einer vorgegebenen Regelkennlinie geregelt wird, dass die aufgenommene Leistung minimal ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Computerprogramm mit Instruktionen zur Durchführung dieses Verfahrens sowie ein Pumpenaggregat der genannten Art mit einer Steuerungselektronik, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.

[0002] Pumpenaggregate, die aus zwei parallel fördernden Pumpen bestehen, werden als Doppelpumpe bezeichnet. Demgegenüber werden Pumpen mit mehr als zwei parallel fördernden Pumpen Multipumpen oder Druckstationen genannt. Die Pumpen werden in der Regel elektromotorisch angetrieben. Die Einsatzgebiete derartiger Pumpen liegen beispielsweise in Heizungsanlagen als Umwälzpumpen oder in der Frischwasserlieferung zur Druckerzeugung. Eine Doppelpumpe und eine entsprechende Steuerung derselben ist beispielsweise aus der europäischen Patentschrift EP 0 864 755 B1 bekannt. Ferner zeigt auch die EP 2 161 455 A1 eine Doppelpumpe.

[0003] Für die Steuerung von Doppel- oder Multipumpen können zwei verschiedene Steuerungskonzepte verwendet werden. Gemäß eines ersten Steuerungskonzepts werden die Pumpen des Aggregats über den gesamten Regelungsbereich zur Deckung des benötigten Förderstroms synchron, d.h. mit gleicher Drehzahl, betrieben. Demgegenüber wird bei einem zweiten Steuerungskonzept zunächst lediglich eine der Pumpen des Pumpenaggregats zur Deckung eines geforderten Förderstroms verwendet. Diese Pumpe wird Grundlastpumpe genannt und ist für die Deckung des Förderstroms im so genannten Grundlastbereich zuständig. Wird jedoch ein Förderstrom benötigt, der außerhalb des Grundlastbereichs liegt, d.h. der einen Betriebspunkt jenseits der maximalen Förderdrehzahl der Grundlastpumpe besitzt, wird die zweite oder eine zweite Pumpe hinzugeschaltet, die dann gemeinsam mit der Grundlastpumpe den benötigten Förderstrom zu liefern. Diese zweite oder weitere Pumpe kann als Spitzenlastpumpe bezeichnet werden, die mit ihrer zusätzlichen hydraulischen Leistung ermöglicht, dass das Doppelpumpen- oder Multipumpenaggregat Betriebspunkte jenseits der Maximalkennlinie der Grundlastpumpe, d.h. im sogenannten Spitzenlastbereich erreicht. Es sei darauf hingewiesen, dass bei einem Multipumpenaggregat zwei oder mehr Pumpen gemeinsam für die Deckung der Grundlast zuständig sein können und daher zusammen eine Grundlastpumpe bilden, zu der eine Spitzenlastpumpe hinzuschaltbar ist. Nachfolgend wird daher "Grundlastpumpe" in der Einzahl verwendet, wohl wissend, dass im Sinne dieser Anmeldung auch zwei oder mehr Pumpen darunter verstanden werden können.

[0004] Bei dem genannten zweiten Regelungskonzept wird die Grundlastpumpe bei maximaler Drehzahl betrieben, wohingegen die Spitzenlastpumpe lediglich denjenigen hydraulischen Leistungsbeitrag liefert, der zum Erreichen des zusätzlich benötigten Förderstroms erforderlich ist. Kann bei einem Multipumpenaggregat auch mit der zweiten oder weiteren, hinzugeschalteten Pumpe bei maximaler Drehzahl der Betriebspunkt nicht erreicht werden, so wird eine weitere Pumpe hinzugeschaltet. Dies erfolgt so oft, bis der benötigte Förderstrom erreicht wird.

[0005] Der Spitzenlastbereich bei einem Doppelpumpen- und Multipumpenaggregat umfasst alle diejenigen Betriebspunkte im Kennlinienfeld, die von der Grundlastpumpe allein nicht erreichbar sind. Demgegenüber umfasst der Grundlastbereich alle diejenigen Betriebspunkte, die grundsätzlich von der Grundlastpumpe alleine erreicht werden können. Dabei gibt es im Grundlastbereich Betriebspunkte, bei denen ein synchroner Betrieb von Grundlast- und Spitzenlastpumpe energieeffizienter ist, als ein Betrieb der Grundlastpumpe alleine. Diese Betriebspunkte liegen bezogen auf das Kennlinienfeld der Grundlastpumpe in etwa im Bereich mittleren bis hohen Durchflusses bei geringem bis mittleren Förderdruck. Dieser Bereich wird wirkungsgradoptimierter Bereich genannt. Ein leistungsoptimierter Betrieb bei Doppelpumpen und Multipumpen wird daher dadurch erreicht, dass in dem genannten Kennlinienbereich eine Spitzenlastpumpe hinzugeschaltet wird und beide bzw. alle Pumpen synchron laufen. Ein derartiger Betrieb mit reduzierter Drehzahl ist dann energetisch günstiger als ein alleiniger Betrieb der Grundlastpumpe mit entsprechend hoher Drehzahl.

[0006] Zur Bestimmung des wirkungsgradoptimierten Bereichs ist ein hoher messtechnischer Aufwand erforderlich, der beim Hersteller der gattungsgemäßen Pumpenaggregate auf dem Prüfstand durchgeführt wird, bevor das Pumpenaggregat auf den Markt kommt. Es wird das gesamte Kennlinienfeld des Pumpenaggregats Betriebspunkt für Betriebspunkt vermessen, die entsprechenden Messdaten abgespeichert und anschließend ausgewertet. Dabei werden zumindest diejenigen Betriebspunkten, die unterhalb der Maximalkennlinie der Grundlastpumpe liegen, zum einen ausschließlich mit der Grundlastpumpe und zum anderen im synchronen Betrieb von Grundlastpumpe und Spitzenlastpumpe angefahren, wobei in jedem der beiden Fälle die jeweils aufgenommene Leistung des Pumpenaggregats bestimmt wird und die beiden Leistungen miteinander verglichen werden. Aus dem Vergleich der Leistungen kann dann festgestellt werden, ob das Pumpenaggregat energetisch günstiger betrieben wird, wenn nur die Grundlastpumpe läuft oder ob der synchrone Betrieb von Grundlast- und Spitzenlastpumpe zu einer geringeren Leistungsaufnahme führt. Das Vermessen des Kennlinienfeldes und die Durchführung der Vergleichsversuche zur Bestimmung des wirkungsgradoptimierten Bereichs innerhalb des Kennlinienfeldes benötigen erhebliche personelle und zeitliche Ressourcen und verteuern damit das Doppel- bzw. Multipumpenaggregat.

[0007] Eine Grenzlinie, die den theoretischen Übergang zwischen dem Betrieb des Pumpenaggregats im Grundlastbereich mit nur der Grundlastpumpe zum wirkungsgradoptimierten Bereich mit Grundlast- und Spitzenlastpumpe kennzeichnet, wird nach dem Stand der Technik in der Steuerungselektronik des Pumpenaggregats hinterlegt. Im Betrieb des Pumpenaggregats kann dann durch Messen des Differenzdrucks zwischen Saugseite und Druckseite und Abschätzen oder Messen des Durchflusses festgestellt werden, ob ein Betriebspunkt des Aggregats unterhalb der Grenzlinie liegt und damit nur die Grundlastpumpe betrieben werden sollte, oder ob der Betriebspunkt oberhalb der Grenzlinie liegt und das Pumpenaggregat mit Grundlast- und Spitzenlastpumpe betrieben werden sollte. Die Grenzlinie gibt daher für jeden Förderdruck an, bei welchem Volumenstrom die Spitzenlastpumpe aus energetischen Gründen hinzugeschaltet werden sollte.

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Doppelpumpen- oder Multipumpenaggregat wirkungsgradoptimiert zu betreiben, ohne dass eine vorherige messtechnische Aufnahme und Auswertung von Kennlinien des Pumpenaggregats erforderlich ist, um die Grenzlinie für die Umschaltung vom Grundlastbetrieb in den Spitzenlastbetrieb festzustellen.

[0009] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0010] Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb eines Pumpenaggregats mit wenigstens einer eine Grundlast bedienenden ersten Pumpe und wenigstens einer eine Spitzenlast bedienenden zweiten Pumpe vorgeschlagen, die bedarfsweise zugeschaltet und parallel zu der zumindest einen ersten Pumpe betrieben wird, wobei das Pumpenaggregat derart auf einer vorgegebenen Regelkennlinie geregelt wird, dass die aufgenommene Leistung minimal ist, wobei das Pumpenaggregat in Abhängigkeit eines oberen und eines unteren Grenzwertes entweder mit mindestens zwei Pumpen oder mit wenigstens einer ausgeschalteten Pumpe betrieben wird, wobei ausgehend von einem synchronen Betrieb der Pumpen in einem Betriebspunkt, in dem die Pumpen mit derselben Drehzahl und/oder Leistung betrieben werden, in einem ersten Schritt der Wert zumindest einer Betriebsgröße des Pumpenaggregates als Referenzwert abgespeichert wird, in einem zweiten Schritt der von der zweiten Pumpe geförderte Volumenstrom reduziert wird, in einem dritten Schritt in Abhängigkeit der Reaktionen der geregelten ersten Pumpe eine Zuordnung des Betriebspunktes zu einem Lastbereich erfolgt und in einem vierten Schritt der obere oder untere Grenzwert durch den Referenzwert ersetzt wird.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, ohne die Vermessung des Kennlinienbereichs des Pumpenaggregates vor dessen Inbetriebnahme auszukommen. Vielmehr wird die Grenzlinie respektive der Umschaltpunkt für eine bei dem Betrieb des Pumpenaggregates eingestellte Regelkennlinie im laufenden Betrieb als eine Art "Grenzband" ermittelt. Dies erfolgt dadurch, dass bei jedem aktuellen Betriebspunkt bestimmt wird, ob dieser Betriebspunkt im Spitzenlastbereich, im wirkungsgradoptimierten Bereich oder im Grundlastbereich des Pumpenaggregats liegt, wobei das Grenzband in seiner Breite durch den unteren und den oberen Grenzwert begrenzt ist. Eine Messung des Volumenstroms, der Förderhöhe oder des Differenzdrucks für die Bestimmung des Umschaltpunktes ist durch das vorgeschlagene Verfahren nicht mehr notwendig.

[0012] Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Lage und Breite des Grenzbandes im laufenden Betrieb des Pumpenaggregats angepasst und reduziert werden. Dies bewirkt, dass Verschleiß und Abnutzungserscheinungen am Pumpenaggregat keine Änderung der Betriebseinstellung erfordern. Auch bleiben Software und oder Firmwareaktualisierungen ohne Einfluss. Das Pumpenaggregat wird stets energieoptimiert betrieben.

[0013] Vorzugsweise wird als Betriebsgröße zur Festlegung des oberen und des unteren Grenzwertes die synchrone Drehzahl des Pumpenaggregats verwendet, und diese als Referenzdrehzahl abgespeichert. Die synchrone Drehzahl ist diejenige Drehzahl, bei der die Grundlastpumpe und die Spitzenlastpumpe synchron, d.h. mit gleicher Drehzahl betrieben werden. Die Drehzahl kann auf einfache Weise bestimmt werden, beispielsweise durch Berechnung aufgrund von Strom und Spannung, die messtechnisch ermittelt werden oder numerisch in einem Modell (Beobachter) vorliegen. Alternativ kann die Drehzahl mittels eines Drehzahlsensors bestimmt werden, die im Stand der Technik hinlänglich bekannt sind.

[0014] Alternativ zur synchronen Drehzahl kann als Betriebsgröße auch die von dem Pumpenaggregat aufgenommene elektrische Leistung verwendet werden.

[0015] Der von der zweiten Pumpe geförderte Volumenstrom kann dadurch reduziert werden, dass die Drehzahl der zweiten Pumpe verringert wird. Dies kann auf einfache Weise durch entsprechende Ansteuerung der Pumpe erfolgen. Alternativ kann der Volumenstrom der zweiten Pumpe auch dadurch reduziert werden, dass ein zwischen der zweiten Pumpe und dem Einmündungspunkt des Volumenstroms der zweiten Pumpe zum Gesamtvolumenstrom des Pumpenaggregats angeordnetes Ventil zunehmend geschlossen wird. Dies erfordert jedoch zusätzliche bauliche und steuerungstechnische Maßnahmen am Pumpenaggregat.

[0016] Zusätzlich zur synchronen Drehzahl kann die von dem Pumpenaggregat im synchronen Betrieb aufgenommene Leistung bestimmt und als Referenzleistung abgespeichert werden. Dies ermöglicht die Durchführung eines Leistungsvergleichs der aufgenommenen Leistung des Pumpenaggregates für die Zuordnung des aktuellen Betriebspunktes zu einem Lastbereich, insbesondere zum wirkungsgradoptimierten Bereich. Der Vergleich der Leistung wird dann vor der Verringerung des Volumenstroms der zweiten Pumpe und nach der Verringerung dieses Volumenstroms durchgeführt.

[0017] Vorzugsweise kann der Referenzwert, insbesondere die Referenzdrehzahl als ein oberer Grenzwert, insbesondere ein Drehzahlgrenzwert abgespeichert werden, wenn nach der Volumenstromreduzierung wenigstens eine erste Bedingung erfüllt ist, die einem der Lastenbereiche Spitzenlastbereich oder wirkungsgradoptimierter Bereich zugeordnet ist. Wenn die erste Bedingung erfüllt ist, kann somit festgestellt werden, dass der aktuelle Betriebspunkt in dem Spitzenlastbereich oder dem wirkungsgradoptimierten Bereich liegt.

[0018] Des Weiteren kann der Referenzwert, insbesondere die Referenzdrehzahl als ein unterer Grenzwert, insbesondere Drehzahlgrenzwert abgespeichert werden, wenn zumindest eine zweite Bedingung erfüllt ist, die dem Grundlastbereich zugeordnet ist. Sofern diese zweite Bedingung erfüllt ist, kann somit festgestellt werden, dass der aktuelle Betriebspunkt des Pumpenaggregats im Grundlastbereich liegt.

[0019] Nach der Auswertung der ersten und der zweiten Bedingung kann in der Regel festgestellt werden, in welchen Lastbereich der aktuelle Betriebspunkt des Pumpenaggregats fällt, d.h., ob der aktuelle Betriebspunkt im Spitzenlastbereich, im Grundlastbereich oder im wirkungsgradoptimierten Bereich liegt. Liegt er im Grundlastbereich, wird der Referenzwert als unterer Grenzwert gesetzt. Liegt er dagegen im Spitzenlastbereich oder wirkungsgradoptimierten Bereich wird der Referenzwert als oberer Grenzwert gesetzt.

[0020] Diese Vorgehensweise kann erfindungsgemäß für alle Betriebspunkte auf einer jeweils eingestellten Regelkennlinie des Pumpenaggregates, auf der das Pumpenaggregat gemäß einer übergeordneten Regelung betrieben wird, durchgeführt werden, wobei der obere und untere Grenzwert im laufenden Betrieb jeweils dynamisch angepasst wird, wenn ein neuer Betriebspunkt vorliegt, der näher an der theoretischen Grenzlinie liegt.

[0021] Bei dem oberen Grenzwert oder oberhalb dieses oberen Grenzwertes wird das Pumpenaggregat erfindungsgemäß mit mindestens zwei Pumpen, d.h. im Falle einer Doppelpumpe mit beiden Pumpen betrieben. Ferner wird das Pumpenaggregat bei dem unteren Grenzwert oder unterhalb des unteren Grenzwertes mit zumindest einer abgeschalteten Pumpe, d.h. im Falle einer Doppelpumpe mit nur einer Pumpe betrieben. Wird als zu referenzierende Betriebsgröße die synchrone Drehzahl des Pumpenaggregates verwendet, von der das erfindungsgemäße Verfahren stets startet, wenn sich ein neuer Betriebspunkt einstellt, kann aufgrund eines Vergleichs der aktuellen synchronen Drehzahl mit dem abgespeicherten oberen Drehzahlgrenzwert und dem abgespeicherten unteren Drehzahlgrenzwert auf einfache Weise festgestellt werden, ob der aktuelle Betriebspunkt gleich oder oberhalb des oberen Grenzwertes bzw. gleich oder unterhalb des unteren Grenzwertes liegt. In diesen Fällen erfolgt keine Anpassung der Grenzwerte.

[0022] Sofern das Pumpenaggregat in einem Betriebspunkt mit einer synchronen Drehzahl zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert betrieben wird, werden die oben genannten vier Schritte ausgehend vom synchronen Betrieb der laufenden Pumpen wiederholt. Dies bewirkt, dass sowohl der obere Grenzwert als auch der untere Grenzwert dynamisch im laufenden Betrieb angepasst werden, wobei sie zunehmend näher an die Grenzlinie, die den Grundlastbereich vom wirkungsgradoptimierten Bereich trennt, herangeführt werden.

[0023] Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren für jede vorgegebene Regelkennlinie separat durchgeführt. Somit wird auf jeder Regelkennlinie, auf der ein übergeordneter Druckregler das Pumpenaggregat regelt, jeweils ein oberer und ein unterer Grenzwert der Betriebsgröße, insbesondere der synchronen Drehzahl festgelegt, zwischen denen der Übergang vom Grundlastbereich zum wirkungsgradoptimierten Bereich liegt und in Abhängigkeit derer das Aggregat mit wenigstens einer abgeschalteten Pumpe oder zumindest zwei Pumpen betrieben wird.

[0024] Die Regelkennlinie kann eine solche Kennlinie sein, bei der der von dem Pumpenaggregat erzeugte Druck über den Volumenstrom konstant gehalten wird. Eine solche Regelkennlinie ist als Δp-konstant Kennlinie bekannt. Alternativ sind Regelkennlinien bekannt, bei denen der Druck des Pumpenaggregates proportional zum Volumenstrom eingestellt wird. Derartige Kennlinien sind als Δp-variabel bekannt. Da der Übergang vom Grundlastbereich zum wirkungsgradoptimierten Bereich für jede Regelkennlinie bei einem anderen Betriebspunkt liegt, ist es sinnvoll, bei einem Wechsel der aktuellen Regelkennlinie die ermittelten Grenzwerte kennlinienspezifisch, d.h. dieser letzten Kennlinie zugeordnet abzuspeichern. So können in dem Fall, dass auf eine vorherige Regelkennlinie zurückgewechselt wird, die für diese Regelkennlinie zuvor bestimmten Grenzwerte wieder verwendet werden.

[0025] Vorzugsweise werden bei einem Wechsel der Regelkennlinie neue Grenzwerte verwendet. Wie die Grenzwerte zu der vorherigen Regelkennlinie werden diese neuen Grenzwerte auf Anfangswerte gesetzt und anschließend anhand der sich einstellenden Betriebspunkte numerisch bestimmt. Dabei kann erneut die synchrone Drehzahl als Referenzgröße verwendet werden.

[0026] Besonders vorteilhaft ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass es im gewöhnlichen laufenden Betrieb des Pumpenaggregates nach seiner Inbetriebnahme ohne die Kenntnis charakteristischer Kennlinien durchgeführt werden kann, so dass auf eine werkseitige Analyse des Kennlinienfeldes des Pumpenaggregats vor seiner Inbetriebnahme verzichtet werden kann.

[0027] Wie zuvor erläutert, kann der Referenzwert der Betriebsgröße als ein oberer Grenzwert abgespeichert werden, wenn nach der Volumenstromreduzierung, insbesondere der Drehzahlreduzierung der zweiten Pumpe, wenigstens eine erste Bedingung erfüllt ist. Diese Bedingung kann beispielsweise das Erreichen oder Überschreiten der Maximaldrehzahl der ersten Pumpe sein. Ist diese Bedingung erfüllt, so folgt hieraus der Schluss, dass der aktuelle Betriebspunkt im Spitzenlastbereich liegt, bei dem ein Förderstrom benötigt wird, der von der wenigstens einen Grundlastpumpe alleine nicht geliefert werden kann. Denn durch die Reduzierung des Volumenstroms, insbesondere der Drehzahl der zweiten Pumpe, muss die Grundlastpumpe den fehlenden Volumenstrom der zweiten Pumpe aufbringen, d.h. mit höherer Förderleistung betrieben werden. Steigt bei dieser Volumenstromübernahme die Drehzahl der Grundlastpumpe auf oder über die Maximaldrehzahl, wäre die erste Bedingung erfüllt und der aktuelle Betriebspunkt liegt im Spitzenlastbereich.

[0028] Alternativ kann als erste Bedingung ein Vergleich mit der abgespeicherten Referenzleistung verwendet werden, wobei die aktuelle Leistungsaufnahme der ersten Pumpe, d.h. der Grundlastpumpe mit dieser Referenzleistung verglichen wird und als erste Bedingung ein Überschreiten dieser Referenzleistung geprüft wird. Mit dieser Bedingung kann festgestellt werden, ob der aktuelle Betriebspunkt des Pumpenaggregats im wirkungsgradoptimierten Bereich liegt.

[0029] Dieser Feststellung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die erste Pumpe im Falle eines aktuellen Betriebspunkts des Pumpenaggregats unterhalb der maximalen Drehzahlkennlinie der ersten Pumpe zwar eine Übernahme des Volumenstroms der zweiten Pumpe bewerkstelligen kann. Ist jedoch in diesem Betriebspunkt die Leistungsaufnahme der Grundlastpumpe höher als die zuvor im synchronen Betrieb des Pumpenaggregats mit Grundlastpumpe und Spitzenlastpumpe aufgenommene Leistung, ist es energetisch günstiger, für diesen Betriebspunkt die Grundlastpumpe und die Spitzenlastpumpe gleichzeitig, insbesondere synchron zu betreiben. Steigt die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe nach der Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe also über die abgespeicherte Referenzleistung, ist damit festgestellt, dass der aktuelle Betriebspunkt im wirkungsradoptimierten Bereich des Kennlinienfeldes des Pumpenaggregats liegt.

[0030] Von den beiden alternativ genannten ersten Bedingungen stellt der Vergleich der Leistungsaufnahme zur abgespeicherten Referenzleistung das strengere Kriterium dar, weil auch im Falle eines Betriebspunkts im Spitzenlastbereich die Leistung der Grundlastpumpe über den Referenzwert steigen wird.

[0031] Die beiden genannten ersten Bedingungen können jedoch auch kommulativ angewendet werden, wobei sie in einer Rangfolge geprüft werden. So kann zunächst das Überschreiten der Maximaldrehzahl der ersten Pumpe überprüft werden und, sofern diese Maximaldrehzahl nicht erreicht bzw. überschritten wird, die aktuelle Leistungsaufnahme der ersten Pumpe bestimmt und mit der abgespeicherten Referenzleistung verglichen werden. Die Drehzahl kann auf einfache Weise bestimmt werden, da der übergeordnete Druckregler, der das Pumpenaggregat auf einer vorgegebenen Regelkennlinie regelt, einen Drehzahlsollwert ausgibt, dessen Betrag leicht bestimmt werden kann. Erreicht dieser einen Maximalwert, kann die ressourcenintensive und aufwändigere messtechnische und rechnerische Bestimmung der Leistungsaufnahme der ersten Pumpe respektive ein numerischer Vergleich dieses Werts mit der abgespeicherten Referenzleistung eingespart werden.

[0032] Wie zuvor beschrieben, kann der Referenzwert der Betriebsgröße als ein unterer Grenzwert abgespeichert werden, wenn zumindest eine zweite Bedingung erfüllt ist, die dem Grundlastbereich zugeordnet ist. Als zweite Bedingung kann der Fall verwendet werden, dass sich die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe als Reaktion auf eine Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe zumindest im Mittel im Wesentlichen nicht mehr verändert, d.h. insbesondere nicht mehr erhöht. Diese Bedingung wird bei einem unveränderten Betriebspunkt im Grundlastbereich irgendwann erreicht. Hierfür sollte jedoch die Volumenstromreduzierung kontinuierlich oder sukzessiv stufenweise derart erfolgen, dass die Zeitspanne von der letzten bis zur nächsten Reduzierung kleiner als die Zeitkonstante der Systemreaktion auf die Volumenstromabsenkung ist. Dabei ist Folgendes zu berücksichtigen: ausgehend von einem synchronen Betrieb der ersten und der zweiten Pumpe tragen diese jeweils zu 50% zum Volumenstrom des Pumpenaggregats bei. Da druckseitig einer jeden Pumpe des Pumpenaggregats ein Rückschlagventil oder eine Rückschlagklappe angeordnet ist, wie dies beispielsweise bei der europäischen Patentanmeldung EP 2 161 455 A1 der Fall ist, führt bereits eine geringfügige Reduzierung des Volumenstroms der zweiten Pumpe von wenigen Prozent dazu, dass der druckseitige Auslass der zweiten Pumpe weitgehend geschlossen wird. Dadurch dominiert die erste Pumpe den Volumenstrom deutlich. Dies bedeutet, dass eine weitere Reduzierung des Volumenstroms der zweiten Pumpe ohne Einfluss auf die Leistung der ersten Pumpe bleibt. Vor diesem Hintergrund ist eine sich bei der Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe im Mittel nicht wesentlich ändernden Leistungsaufnahme der ersten Pumpe der Beweis dafür, dass der aktuelle Betriebspunkt des Pumpenaggregats im Grundlastbereich liegt.

[0033] Alternativ zu diesem Kriterium kann als zweite Bedingung der Fall verwendet werden, dass der Volumenstrom oder die Drehzahl der zweiten Pumpe infolge der Reduzierung einen Minimalwert erreicht oder unterschreitet. Dieses Kriterium kann dann verwendet werden, wenn das erstgenannte Kriterium nicht erfüllt ist, d.h. die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe, insbesondere im Mittel schwankt, so dass auf der Grundlage dieser Feststellung keine eindeutige Aussage über den Betriebspunkt erfolgen kann, sofern jedenfalls die Leistungsaufnahme nicht über die abgespeicherte Referenzleistung steigt.

[0034] Wird jedoch in diesem nicht aussagekräftigen Fall der Volumenstrom der zweiten Pumpe, insbesondere die Drehzahl der zweiten Pumpe kontinuierlich oder sukzessiv stufenweise soweit reduziert, dass der Volumenstrom und/oder die Drehzahl einen Minimalwert erreicht oder unterschreitet und die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe ist noch immer nicht über die abgespeicherte Referenzleistung gestiegen ist, so ist dies ein Beweis dafür, dass der aktuelle Betriebspunkt des Pumpenaggregats im Grundlastbereich liegt, wobei der benötigte Förderstrom von der Grundlastpumpe allein bereitgestellt werden kann und der Betrieb der Grundlastpumpe alleine eine geringere Leistungsaufnahme des Pumpenaggregats bedingt, als wenn Grundlast- und Spitzenlastpumpe synchron betrieben werden.

[0035] Es ist daher sinnvoll, wenn die zweite Bedingung nur dann geprüft wird, wenn die erste Bedingung nicht erfüllt ist.

[0036] Vorzugsweise wird bei oder unmittelbar nach der Abspeicherung des unteren Grenzwerts zusätzlich der Wert einer Betriebsgröße der ersten Pumpe als Grundlastreferenzwert abgespeichert. Dieser Grundlastreferenzwert stellt einen Vergleichswert dar, mit dem der aktuelle Wert der berücksichtigten Betriebsgröße der ersten Pumpe im Grundlastbetrieb verglichen werden kann, um eine Zustandsänderung der ersten Pumpe zu erkennen. Der Grundlastbetrieb ist hierbei derjenige Betrieb, bei dem nur die zumindest eine Grundlastpumpe arbeitet, d.h. in dem wenigstens eine Pumpe des Pumpenaggregats ausgeschaltet ist.

[0037] Vom Grundlastbetrieb kann dann wieder zurück in den Synchronbetrieb übergegangen werden, wenn der aktuelle Wert der Betriebsgröße der ersten Pumpe über den genannten Grundlastreferenzwert steigt oder gleich oder größer einem Maximalwert dieser Betriebsgröße wird.

[0038] Vorzugsweise kann als Betriebsgröße der ersten Pumpe ihre Drehzahl verwendet werden, da diese anhand der Drehzahlinformation des übergeordneten Druckreglers des Pumpenaggregats auf einfache Weise bestimmt werden kann.

[0039] Besonders vorteilhaft ist es des Weiteren, wenn dem Grundlastreferenzwert ein Offset hinzuaddiert wird. Hierdurch wird eine Hysterese beim Zurückschalten in den Synchronbetrieb erreicht und ein mehrfaches, kurzzeitig hintereinander folgendes Umschalten zwischen Grundlastbetrieb und synchronem Betrieb verhindert.

[0040] Wie bereits angesprochen, kann die Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe schrittweise oder kontinuierlich erfolgen. Dies hat gegenüber einem abrupten Ausschalten der zweiten Pumpe den Vorteil, dass der übergeordnete Druckregler in seiner Regelaufgabe nicht beeinflusst wird und ein plötzlicher Druckabfall im hydraulischen System vermieden wird. Zudem kann auf eine plötzliche Volumenstromanforderung schnell durch Wiederhochfahren der zweiten Pumpe reagiert werden.

[0041] Beispielsweise kann eine schrittweise Reduzierung mit Werten zwischen 200 U/min und 50 U/min, insbesondere etwa 75 U/min bis 150 U/min, vorzugsweise etwa 100 U/min erfolgen. Im Falle einer kontinuierlichen Reduzierung der Drehzahl kann diese beispielsweise mit einer negativen Steigung von 50-150 U/min pro Sekunde, insbesondere 100 U/min pro Sekunde erfolgen.

[0042] Zusätzlich zu den vorgenannten Maßnahmen kann nach der Volumenstromreduzierung wieder in den synchronen Betrieb des Pumpenaggregats übergegangen werden, wenn die Leistungsaufnahme der ersten Pumpe sinkt. Dies kann als eine dritte Bedingung verwendet werden, die zusätzlich zu den beiden anderen Bedingungen anwendbar ist. Sie ist dann erfüllt, wenn während der Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, insbesondere nach der Volumenstromreduzierung, die benötigte Förderleistung sinkt, d.h. sich der Betriebspunkt des Pumpenaggregats in Richtung geringer Volumenströme verändert. In diesem Fall würde die Prüfung der ersten und der zweiten Bedingung negativ sein. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, im Falle einer sinkenden Leistungsaufnahme der ersten Pumpe nach der Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe wieder in den synchronen Betrieb zurückzukehren und von diesem Betrieb das Verfahren weiterzuführen, d.h. die Zuordnung des neuen Betriebspunktes zu einem der Lastbereiche zu wiederholen. Die dritte Bedingung stellt damit eine Auffangbedingung dar.

[0043] Vorzugsweise wird erst nach einer Wartezeit geprüft, ob zumindest eine der Bedingungen erfüllt ist. Diese Verfahrensweise trägt dem Fall Rechnung, dass unmittelbar nach einer Volumenstromreduzierung noch keine Aussage über die Zuordnung des aktuellen Betriebspunktes zu einem Lastbereich durchführbar ist, weil die Systemreaktion noch nicht erfolgt oder beendet ist, insbesondere eine übergeordnete Druckregelung noch nicht ausgeregelt hat.

[0044] Des Weiteren kann vorgesehen werden, dass der Volumenstrom der zweiten Pumpe weiter reduziert wird, wenn keine der Bedingungen erfüllt ist. Dies kann jedenfalls solange erfolgen, wie noch kein Minimalwert für den Volumenstrom, insbesondere die Minimaldrehzahl der zweiten Pumpe erreicht ist.

[0045] Vorzugsweise kann in jedem Stand des erfindungsgemäßen Verfahrens in einen Synchronbetrieb übergegangen werden, wenn die erste Pumpe einen unzulässigen Betriebszustand erreicht, insbesondere wenn die Drehzahl der ersten Pumpe einen Maximalwert erreicht oder überschreitet. Diese Verfahrensweise trägt dem Umstand Rechnung, dass kurzfristig eine erhöhte Volumenstromanforderung an das Pumpenaggregat gestellt werden kann, die mit dem Betrieb einer oder mehrere Grundlastpumpen allein nicht bedient werden kann. Es werden demgemäß in diesem Fall alle Pumpen des Pumpenaggregats wieder eingeschaltet und diese synchron betrieben, so dass das Verfahren für den geänderten Betriebspunkt neu beginnen kann.

[0046] Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn bei Erfüllung der ersten Bedingung unmittelbar in den Synchronbetrieb zurückgekehrt wird und der Referenzwert nur dann als oberer Grenzwert abgespeichert wird, wenn sich nach der Rückkehr wieder der Betriebszustand vor der Volumenstromreduzierung einstellt. Diese Verfahrensweise stellt eine Plausibilitätsprüfung dar und berücksichtigt den Fall, dass sich während der Überprüfung der ersten Bedingung der Betriebspunkt des Pumpenaggregats verändert. Denn nur in dem Fall keiner Veränderung des Betriebspunktes wird das Pumpenaggregat bei der Rückgängigmachung der Volumenstromreduzierung wieder in den ursprünglichen Betriebszustand zurückkehren, in dem die synchrone Drehzahl und/oder die Leistungsaufnahme des Pumpenaggregats wieder derjenigen vor der Volumenstromreduzierung entspricht/entsprechen. Nur in diesem Fall ist der Schluss zulässig, dass der Betriebszustand im Spitzenlastbereich oder im wirkungsgradoptimierten Bereich liegt, so dass der Referenzwert korrekt als oberer Grenzwert abgespeichert werden kann.

[0047] Es ist des Weiteren vorteilhaft, wenn der untere Grenzwert auf einen Minimalwert zurückgesetzt wird und in den synchronen Betrieb zurückgekehrt wird, wenn die erste Pumpe im Grundlastbetrieb einen unzulässigen Betriebszustand erreicht, insbesondere eine maximale Drehzahl erreicht oder überschreitet. Mit dieser Verfahrensweise wird eine Sicherheitseinrichtung implementiert, die für den Fall Anwendung findet, dass der abgespeicherte untere Grenzwert nicht korrekt ist. Um eine Fehlfunktion des Pumpenaggregates zu vermeiden, wird dann ein Reset des unteren Grenzwerts durchgeführt und in den synchronen Betrieb übergegangen, wenn die erste Pumpe einen unzulässigen Betriebszustand erreicht.

[0048] Erfindungsgemäß kann das vorbeschriebene Verfahren in einem Computerprogramm implementiert sein, d.h. von einem Computerprogrammprodukt gebildet sein, das Instruktionen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält, und das durchgeführt wird, wenn es auf einem Mikrocomputer einer Steuerungselektronik ausgeführt wird. Das Verfahren kann sowohl in einer Steuerungselektronik des Pumpenaggregats als auch in einem externen Steuergerät, insbesondere in einem Steuercomputer realisiert werden.

[0049] Die Erfindung betrifft schließlich ein Pumpenaggregat mit wenigstens einer eine Grundlast bedienenden ersten Pumpe und wenigstens einer eine Spitzenlast bedienenden zweiten Pumpe, die bedarfsweise zugeschaltet und parallel zu der zumindest einen ersten Pumpe betreibbar ist, wobei das Pumpenaggregat derart auf einer vorgegebenen Regelkennlinie regelbar ist, dass die aufgenommene Leistung minimal ist, und wobei es eine Steuerungselektronik aufweist, die zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Dabei kann das vorgenannte Computerprogramm mit den Instruktionen zur Durchführung des Verfahrens auf einen Mikrocomputer der Steuerungselektronik geladen sein.

[0050] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer beispielhaften Ausführungsvariante unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1:

schematische Darstellung eines Doppelpumpenaggregats

Figur 2:

schematische Darstellung eines Multipumpenaggregates

Figur 3:

übergeordnete Schrittfolge des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs

Figur 4:

Beispielhafte Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Leistungsregelung des Pumpenaggregats mit dynamischer Grenzwertanpassung als Programmablaufplan

Figur 5:

Kennlinienfeld eines Doppelpumpenaggregats

Figur 6:

Beginn des Verfahrens mit einem beispielhaften Betriebspunkt im Grundlastbereich

Figur 7:

Darstellung des Kennlinienfeldes mit neu gesetzter unterer Grenze und neuem Betriebspunkt im Spitzenlastbereich

Figur 8:

Darstellung des Kennlinienfeldes mit gesetzter unterer und neuer obererGrenze und neuem Betriebspunkt im wirkungsgradoptimiertem Bereich

Figur 9:

Veranschaulichung der Anpassung der oberen Grenze am Kennlinienfeld

Figur 10:

Veranschaulichung der Anpassung der unteren Grenze am Kennlinienfeld

Figur 11:

Veranschaulichung des Verfahrens nach der Wahl einer neuen Regelkennlinie Δp-c im Kennlinienfeld mit neuem Betriebspunkt im Grundlastbereich

Figur 12:

Veranschaulichung einer neuen Regelkennlinie Δp-v im Kennlinienfeld

Figur 13:

Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Leistungen und der Drehzahl der Pumpen und des Pumpenaggregats bei schrittweiser Drehzahlreduzierung der zweiten Pumpe über die Zeit

[0051] Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Doppelpumpe, d.h. eines Pumpenaggregats 1 mit zwei baugleichen Pumpen 2a, 2b, die hydraulisch parallel zueinander geschaltet sind. Sie besitzen eine gemeinsame Saugleitung 4, an die die beiden Pumpen 2a, 2b mit ihrer Saugseite angeschlossen sind. Druckseitig münden die Pumpen 2a, 2b in eine gemeinsame Druckleitung 5, wobei im Übergangsbereich zur Druckleitung 5 eine Rückschlagklappe 3a angeordnet ist. Durch diese Rückschlagklappe wird verhindert, dass Fördermedium der einen Pumpe in die Druckseite der anderen Pumpe gelangt und somit ein unnötiger hydraulischer Widerstand erzeugt wird. Vielmehr lenkt die Rückschlagklappe 3a den Förderstrom der beiden Pumpen 2a, 2b in die Druckleitung 5.

[0052] Jeder Pumpe 2a, 2b ist eine Pumpenelektronik 6 zugeordnet, die die elektromotorische Antriebseinheit der Pumpe 2a, 2b steuert. Die Pumpenelektronik 6 ist an eine Betriebsspannung angeschlossen und bestromt den jeweiligen Elektromotor mittels eines Frequenzumrichters. Der Frequenzumrichter wird von einem pulsweitenmodulierten (PWM) Signal gesteuert, das von einem Mikroprozessor der Pumpenelektronik in Abhängigkeit eines Drehzahlsollwerts erzeugt wird. Dieser Drehzahlsollwert wird von einem Regler ausgegeben, der ebenfalls Teil der Pumpenelektronik ist, insbesondere in dem Mikroprozessor der Elektronik implementiert ist.

[0053] Dieser Regler ist dem erfindungsgemäßen Verfahren übergeordnet und regelt eine Pumpe 2a, 2b gemäß einer Regelkennlinie, die an der jeweiligen Pumpenelektronik 6 vorgegeben werden kann. Dabei wird jeweils der von einer Pumpe 2a, 2b erzeugte Druck geregelt, wobei die Pumpen 2a, 2b messtechnisch zur Erfassung des Differenzdrucks zwischen der Saugseite und Druckseite eingerichtet sind. Alternativ kann das Pumpenaggregat 1 auch druckgeregelt sein, wobei nur die Regelung einer der beiden Pumpen 2a, 2b benötigt wird.

[0054] In der beispielhaften Ausführungsvariante gemäß Figur 1 sind die beiden Pumpenelektroniken 6 der Pumpen 2a, 2b über eine Steuerleitung 8 parallel geschaltet. Die Pumpenelektronik 6 der zweiten Pumpe 2b kann über diese Steuerleitung 8 dasselbe Steuersignal für ihren Frequenzumrichter empfangen, das von der Pumpenelektronik 6 der ersten Pumpe 2a ausgegeben wird. Die erste Pumpe 2a fungiert damit samt ihrer Regel-/ Steuerelektronik 6 als eine Art Master, wohingegen die zweite Pumpe 2b mit ihrer Regel-/ Steuerelektronik 6 als eine Art Slave gesteuert wird. Gemäß dieser steuerungstechnischen Anordnung wird ein synchroner Betrieb der beiden elektromotorischen Antriebseinheiten der ersten Pumpe 2a und der zweiten Pumpe 2b erreicht. Die Pumpenelektronik 6 der zweiten Pumpe 2b ist jedoch vollkommen baugleich zur Pumpenelektronik 6 der ersten Pumpe 2a ausgebildet und kann bei Bedarf die zweite Pumpe 2b vollkommen autark von der Pumpenelektronik 6 der ersten Pumpe 2a steuern.

[0055] Figur 2 zeigt eine beispielhafte zweite Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Pumpenaggregats 1 mit einer Vielzahl parallel arbeitender Pumpen 2a, 2b. Von dieser Vielzahl sind jedoch nur drei Pumpen in der Figur 2 dargestellt. Dabei fungieren zwei Pumpen 2a als synchron laufende Grundlastpumpen und eine Pumpe 2b als Spitzenlastpumpe. Alle Pumpen sind an eine gemeinsame Saugleitung 4 angeschlossen und münden in eine gemeinsame Druckleitung 5. Zwischen jeder Pumpe 2a, 2b und der Druckleitung 5 ist ein Rückschlagventil 3 angeordnet, das wie die Rückschlagklappe 3a in Figur 1 jeweils verhindert, dass das unter Druck stehende Fördermedium in den druckseitigen Bereich einer geringer fördernden oder ausgeschalteten Pumpe gelangt.

[0056] Auch in dieser Ausführungsvariante gemäß Figur 2 ist jede Pumpe 2a, 2b mit einer Pumpenelektronik 6 ausgestattet, die die entsprechende Pumpe 2a, 2b vollkommen autark steuern kann, d.h. die die elektromotorische Antriebseinheit derart bestromen kann, dass die Pumpe 2a, 2b auf einer vorgegebenen Regelkennlinie geregelt wird. Die Pumpenelektroniken 6 gemäß Figur 2 sind daher identisch zu den Pumpenelektroniken 6 in Figur 1. Grundsätzlich können auch bei dieser zweiten Ausführungsvariante die Pumpenelektroniken 6 über nicht dargestellte Steuerleitungen miteinander verbunden sein und steuerungstechnisch eine Master/Slave-Anordnung realisieren. Alternativ zu dieser Variante ist in Figur 2 eine übergeordnete zentrale Steuereinheit 7 dargestellt, mit der die einzelnen Pumpenelektroniken 6 über jeweils eine Steuerleitung 9 verbunden sind. Über diese zentrale Steuereinheit 7 werden die Drehzahlen der einzelnen Pumpen 2a, 2b des Pumpenaggregats 1 in Figur 2 vorgegeben.

[0057] Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Pumpenaggregate 1 werden bevorzugt als Umwälzpumpen in Heizungsanlagen oder als Druckstationen für die Frischwasserlieferung eingesetzt.

[0058] Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Doppelpumpenaggregats 1 gemäß Figur 1 veranschaulicht. Dabei wird die erste Pumpe 2a zur Bedienung der Grundlast und die zweite Pumpe 2b zur Bedienung der Spitzenlast verwendet. Gemäß diesem Verständnis wird die erste Pumpe 2a im Sinne der Erfindung als Grundlastpumpe bezeichnet, wohingegen die zweite Pumpe 2b als Spitzenlastpumpe bezeichnet wird. Die Spitzenlastpumpe 2b wird zum einen benötigt, um einen Förderstrombedarf zu decken, der von der Grundlastpumpe allein nicht gedeckt werden kann. Sie wird zudem jedoch synchron zur Grundlastpumpe in einem Bereich des Kennlinienfeldes betrieben, in dem der synchrone Betrieb beider Pumpen energetisch günstiger ist, als der ausschließliche Betrieb der Grundlastpumpe.

[0059] Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf einfache Weise auf ein Multipumpenaggregat gemäß Figur 2 erweitert werden, indem die Grundlastpumpe 2a und eine hinzugeschaltete Spitzenlastpumpe 2a steuerungstechnisch gemeinsam als eine Grundlastpumpe 2a betrachtet werden, zu der eine weitere Pumpe 2b, nämlich die neue Spitzenlastpumpe 2b hinzugeschaltet wird.

[0060] Figur 3 zeigt den übergeordneten Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Verfahren wird sogleich bei der Inbetriebnahme des Pumpenaggregats 1 ausgeführt und lernt sich selbst an, wann es energetisch günstiger ist, nur die Grundlastpumpe zu betreiben bzw. wann ein synchroner Betrieb von Grundlast- und Spitzenlastpumpe 2a, 2b energetisch günstiger ist.

[0061] Beginn des Verfahrens ist gemäß Figur 3 bei dem mit "Start" gekennzeichneten Schritt 10. Zunächst wird ein oberer Grenzwert n_o und ein unterer Grenzwert n_u definiert und in einem mit "Reset" bezeichneten Schritt 12 diesen Grenzwerten Werte vorgegeben. Dabei wird der obere Grenzwert n_o gleich der maximalen Drehzahl n_max der Grundlastpumpe 2a und der untere Grenzwert n_u gleich der minimalen Drehzahl n_min der Grundlastpumpe 2a gesetzt. Da die beiden Pumpen 2a, 2b baugleich ausgeführt sind, entsprechen diese Grenzwerte auch denjenigen der Spitzenlastpumpe 2b respektive dem Doppelpumpenaggregat 1 im synchronen Betrieb.

[0062] Bei dem Setzen bzw. Zurücksetzen der Grenzwerte n_u, n_o wird zudem ein weiterer Grenzwert n_u_GLP gesetzt, der einen Grundlastreferenzwert der Drehzahl definiert. Dieser Referenzwert wird im Laufe des Verfahrens mit derjenigen Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a belegt, die bei der Grundlastpumpe 2a anliegt, wenn auf den Grundlastbetrieb, d.h. auf den Betrieb mit ausschließlich der Grundlastpumpe 2a übergegangen wird. Dieser Drehzahlwert dient dann als Referenz gegenüber der aktuellen Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a, mittels welcher ein abnormaler Drehzahlanstieg der Grundlastpumpe 2a festgestellt werden kann. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.

[0063] Die wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Figur 3 durch den mit APL (Adaptive Peak Load) bezeichneten Block 20 zusammengefasst, dessen Implementierung Figur 4 zeigt und nachfolgend erläutert wird. APL 20 implementiert eine Leistungsregelung des Pumpenaggregats 1 mit dynamischer Grenzwertanpassung.

[0064] Erfolgt während der Ausführung der Verfahrensschritte des APL-Blocks 20 eine neue Sollwertvorgabe 14, d.h. eine Änderung der Regelkennlinie, wird das Verfahren neu gestartet und es werden neue Grenzwerte n_u, n_o, n_u_GLP für diese Regelkennlinie gesetzt. Dabei können die zuvor ermittelten Grenzwerte bezogen auf die ursprüngliche Regelkennlinie, d.h. die ursprüngliche Sollwertvorgabe abgespeichert werden, so dass diese bei einer Rückkehr zu der vorherigen Sollwertvorgabe wieder verwendet werden können. Eine neue Sollwertvorgabe 14 bedeutet damit nicht das Löschen der zuvor ermittelten Grenzwerte. Vielmehr werden neue Grenzwerte n_u, n_o, n_u_GLP nur dann gesetzt, wenn bei dem Pumpenaggregat 1 eine Regelkennlinie eingestellt wird, die zuvor noch niemals eingestellt gewesen ist. Wird auf eine zuvor bereits eingestellte Kennlinie gewechselt, so werden die zu dieser Kennlinie bereits ermittelten Grenzwerte weiterverwendet. Erfolgt dagegen während der Ausführung der Schritte des APL-Blocks 20 keine Änderung der Regelkennlinie werden diese APL-Schritte zyklisch wiederholt.

[0065] Figur 4 veranschaulicht grafisch die einzelnen Schritte des APL-Blocks 20 in Figur 3 des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem logischen Ablaufplan. Das Verfahren beginnt mit einem synchronen Betrieb 21 des Pumpenaggregates 1, bei dem die Pumpenelektroniken 6 der Grundlastpumpe 2a und der Spitzenlastpumpe 2b diese derart regeln, dass die Drehzahl der Grundlastpumpe n_GLP und die Drehzahl der Spitzenlastpumpe n_SLP identisch sind und einer vorgegebenen synchronen Drehzahl n_sync entsprechen. Der synchrone Betrieb ist in Figur 4 durch den Block 21 gekennzeichnet. Die synchrone Drehzahl n_sync wird von dem übergeordneten Regler vorgegeben, der das Pumpenaggregat 1 derart einstellt, dass es bei einem vom hydraulischen System, in dem das Pumpenaggregat 1 integriert ist, vorgegebenen Volumenstrom Q den Differenzdruck Δp respektive die Förderhöhe H des Pumpenaggregates 1 gemäß der vorgegebenen Regelkennlinie hält.

[0066] Ausgehend von diesem synchronen Betrieb wird zunächst in einem Schritt 22 geprüft, ob die synchrone Drehzahl n_sync kleiner als der untere Grenzwert n_u ist.

[0067] Zu Beginn des Verfahrens kann diese.Bedingung ohnehin nicht erfüllt sein, weil der untere Grenzwert n_u gleich der minimalen Drehzahl n_min der Grundlastpumpe 2a in Schritt 12 gesetzt worden ist. Im Laufe des Verfahrens wird die untere Grenze n_u jedoch dynamisch angehoben und gibt dann an, dass jede synchrone Drehzahl n_sync unterhalb dieses unteren Grenzwerts n_u zu einem im Grundlastbereich 17 liegenden Betriebspunkt gehört. Tritt ein solcher Fall ein, wird in Schritt 36 die Spitzenlastpumpe ausgeschaltet, da im Grundlastbereich 17 der ausschließliche Betrieb der Grundlastpumpe 2a zur Bereitstellung des benötigten Förderstroms Q ausreicht und zudem energetisch günstiger ist als der synchrone Betrieb von Grundlast- und Spitzenlastpumpe 2a, 2b.

[0068] Sofern der untere Grenzwert n_u korrekt gewesen ist, sollte sich die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a nur geringfügig erhöhen, um den durch den Wegfall der Spitzenlastpumpe 2b verringerten Volumenstrom zu kompensieren. Sollte die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a jedoch auf die Maximaldrehzahl n_max ansteigen, was anschließend in Schritt 37 geprüft wird, ist der untere Grenzwert n_u fehlerhaft gesetzt worden. Sie wird daher in dem nachfolgenden Schritt 38 auf den Anfangswert, d.h. auf die minimale Drehzahl n_min zurückgesetzt. Die Spitzenlastpumpe 2b wird in diesem Fall unverzüglich wieder hinzugeschaltet und das Pumpenaggregat 1 im synchronen Betrieb 21 betrieben.

[0069] Die weiteren Verfahrensschritte werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 5 bis 13 erläutert.

[0070] Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung des Kennlinienfeldes einer Doppelpumpe 1 gemäß Figur 1. Das Kennlinienfeld wird durch eine Vielzahl von Kennlinien 44 konstanter Drehzahl und Rohrnetzparabeln 43 gebildet, deren Steigung durch den Rohrnetzwiderstand des hydraulischen Systems vorgegeben ist, in dem das Pumpenaggregat 1 integriert ist. Das Kennlinienfeld wird nach oben durch eine Maximalkennlinie 41 des Pumpenaggregates 1 begrenzt. Diese Kennlinie 41 entspricht den Betriebspunkten des Pumpenaggregates 1, die bei maximaler synchroner Drehzahl der beiden Einzelpumpen 2a, 2b erreichbar sind. Demgegenüber ist die mit der Bezugsziffer 18 gekennzeichnete Kennlinie die Maximalkennlinie einer der Pumpe 2a, 2b, insbesondere der Grundlastpumpe 2a.

[0071] Diese Kennlinie 18 kennzeichnet alle Betriebspunkte, die bei ausschließlichem Betrieb der Grundlastpumpe 2a mit maximaler Drehzahl n_max erreichbar sind. Zwischen der Maximalkennlinie 41 des Pumpenaggregates 1 und der Maximalkennlinie 18 der Grundlastpumpe 2a liegt der Spitzenlastbereich 15. Damit das Pumpenaggregat 1 einen Betriebspunkt innerhalb dieses Spitzenlastbereichs 15 erreichen kann, ist der Betrieb von Grundlastpumpe 2a und Spitzenlastpumpe 2b erforderlich.

[0072] Nach unten hin wird das Kennlinienfeld durch eine Minimalkennlinie 42 der Grundlastpumpe 2a begrenzt. Zwischen der Minimalkennlinie 42 und der Maximalkennlinie 18 kann jeder Betriebspunkt des Pumpenaggregats 1 ausschließlich von der Grundlastpumpe 2a erreicht werden. Dieser Zwischenbereich teilt sich in den Grundlastbereich 17, in dem es energetisch günstiger ist, nur die Grundlastpumpe 2a zu betreiben, und einen wirkungsgradoptimierten Bereich 16, in dem das Pumpenaggregat 1 weniger Leistung aufnimmt, wenn Grundlastpumpe 2a und Spitzenlastpumpe 2b gleichzeitig, insbesondere synchron betrieben werden, gegenüber einem ausschließlichen Betrieb der Grundlastpumpe 2a. Dieser wirkungsgradoptimierte Bereich 16 liegt im Wesentlichen im Bereich geringer bis mittlerer Volumenströme Q bei geringer bis mittlerer Förderhöhe H.

[0073] Der Übergang zwischen dem Grundlastbereich 17 und dem wirkungsgradoptimierten Bereich 16 ist durch eine Grenzlinie 40 gekennzeichnet, deren Lage nach dem Stand der Technik durch Vermessung des Kennlinienfelds am Prüfstand herausgefunden wurde. Erfindungsgemäß wird die Lage dieser Grenzlinie 14 jedoch mit zunehmender Genauigkeit im laufenden Betrieb des Pumpenaggregates 1 herausgefunden.

[0074] Zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte gemäß Figur 4 wird zunächst auf Figur 6 Bezug genommen. Das Pumpenaggregat 1 wird zunächst gemäß einer ersten Regelkennlinie 19 geregelt, auf der der Druck Δp des Pumpenaggregates 1 respektive die Förderhöhe H über den Volumenstrom Q konstant gehalten wird. In Figur 6 ist der untere Grenzwert n_u und der obere Grenzwert n_o eingezeichnet. Es wird zunächst angenommen, dass sich nach der Inbetriebnahme des Pumpenaggregates 1 und dem eingestellten Synchronbetrieb 21 zunächst ein Betriebspunkt 11 einstellt, der im Grundlastbereich 17 liegt. Dies wird von dem Verfahren wie folgt festgestellt.

[0075] Unter Bezugnahme auf Figur 4 wurde zunächst in Schritt 22 festgestellt, dass die aktuell anliegende synchrone Drehzahl in dem Betriebspunkt 11 nicht kleiner ist als der untere Grenzwert n_u. Es wird sodann in Schritt 23 überprüft, ob die aktuelle synchrone Drehzahl n_sync kleiner als der obere Grenzwert n_o ist. Dies ist bei dem Betriebspunkt 11 der Fall, weil der obere Grenzwert n_o gleich der maximalen Drehzahl n_max der Grundlastpumpe 2a gesetzt worden ist. In Schritt 23 wird zudem geprüft, ob die synchrone Drehzahl n_sync kleiner als die Maximaldrehzahl n_max ist. Da das erfindungsgemäße Verfahren an dieser Stelle noch keinen neuen oberen Grenzwert n_o gesetzt hat, ist die zuvor genannte zweite Bedingung identisch der Ersten. Sie wird daher nur von Bedeutung, wenn im Laufe des Verfahrens die obere Grenze n_o auf einen Wert unterhalb der Maximaldrehzahl n_max gesetzt wird.

[0076] Für den Betriebspunkt 11 in Figur 6 sind die in Schritt 23 geprüften Bedingungen erfüllt. Es folgt dann eine Abspeicherung der aktuellen synchronen Drehzahl n_sync als Referenzdrehzahl n_ref, Schritt 24a. Anschließend wird die elektrische Gesamtleistung P_Σ bestimmt und in Schritt 24b als Referenzleistung P_ref abgespeichert. Danach wird in Schritt 25 die Drehzahl n_SLP der Spitzenlastpumpe 2b reduziert, beispielsweise um 100 U/min. Hierdurch wird der Förderstrom der Spitzenlastpumpe 2b verringert. Die beiden Pumpen 2a, 2b werden nun nicht mehr synchron betrieben. Es wird nunmehr die Reaktion des Pumpenaggregates 1 auf diese Drehzahlreduzierung analysiert.

[0077] Der übergeordnete Drehzahlregler regelt nunmehr den aus der Drehzahlreduzierung der Spitzenlastpumpe resultierenden Druckabfall des Pumpenaggregats 1 dadurch aus, dass die Drehzahl der Grundlastpumpe erhöht wird. Gleichzeitig werden auch eventuell in dem hydraulischen System vorhandene Ventile, beispielsweise Thermostatventile nachregeln. Um diese Systemreaktion abzuwarten, wird in Schritt 35 eine Wartezeit t_warten abgewartet. Diese beträgt zwischen einer und 20s, vorzugsweise zwischen 5 und 15s, insbesondere ca. 10s, wobei sie insbesondere als Produkt der Ausregelzeit des Druckreglers und eines Faktors gewählt werden kann, der bevorzugt zwischen zwei und fünf liegt. Ein Zähler für die Wartezeit t_warten kann unmittelbar nach einer Drehzahlreduzierung in Schritt 25 auf null gesetzt und anschließend numerisch hoch gezählt werden. Erst nach Ablauf der Wartezeit t_warten wird geprüft, wie das Pumpenaggregat 1 auf die Drehzahlreduzierung der Spitzenlastpumpe 2b in Schritt 25 reagiert.

[0078] Dabei wird zunächst in Schritt 26 geprüft, ob durch die Drehzahlreduzierung der Spitzenlastpumpe 2b die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a ihren Maximalwert n_max erreicht oder überschreitet. Wäre dies der Fall, dann läge der aktuelle Betriebspunkt 11 im Spitzenlastbereich 15. Dies ist vorliegend jedoch nicht der Fall.

[0079] Des Weiteren wird in Schritt 26 als alternative Bedingung geprüft, ob die sich nun einstellende elektrische Leistungsaufnahme P_GLP der Grundlastpumpe 2a über den abgespeicherten Leistungsreferenzwert P_ref steigt. Wäre dies bei dem Betriebspunkt 11 der Fall, so läge er entweder im wirkungsgradoptimierten Bereich 16 oder im Spitzenlastbereich 15. Wird die Drehzahlbedingung n_GLP ≥ n_max vor der Leistungsbedingung P_GLP > P_ref abgeprüft und ist die Drehzahlbedingung nicht erfüllt, so stände nach der Überprüfung der Leistungsbedingung fest, dass der Betriebspunkt im wirkungsgradoptimierten Bereich 16 liegt.

[0080] Eine hierarchische Prüfung der beiden Bedingungen in Schritt 26 ist jedoch nicht zwingend notwendig, da sowohl im Falle der Erfüllung der Leistungsbedingung als auch im Falle der Erfüllung der Drehzahlbedingung jeweils in einen Synchronbetrieb übergegangen wird, Schritt 29. Die verfahrensgemäße Reaktion auf den Eintritt einer dieser Bedingungen ist folglich gleich.

[0081] Für den Betriebspunkt 11 in Figur 6 ergibt die Überprüfung der genannten Bedingungen in Schritt 26 ein negatives Ergebnis. Es steht daher an dieser Stelle bereits fest, dass der Betriebspunkt 11 im Grundlastbereich 17 liegt.

[0082] Es wird dann in Schritt 27 geprüft, ob die Grundlastpumpe 2a einen stationären, d.h. stabilen Zustand erreicht hat, d.h. die aufgenommene elektrische Leistung P_GLP im Wesentlichen konstant ist. Dies wird dadurch geprüft, ob die Ableitung der aufgenommenen elektrischen Leistung der Grundlastpumpe P_GLP im Wesentlichen null ist. Anstelle der Ableitung kann für die numerische Berechnung der Größen auf einem Mikroprozessor auch der Differenzenquotient ΔP_GLP/ Δt verwendet werden, mit dem die Leistungsaufnahmeänderung ΔP_GLP pro Wartezeit Δt = t_warten ermittelt wird. Des Weiteren kann eine gleitende Mittelwertbildung auf die gemessenen oder berechneten Werte angewendet werden, um Störeinflüsse aus den gemessenen Strom- und Spannungswerten zur Berechnung der Leistung herauszufiltern.

[0083] Ändert sich die Leistung P_GLP der Grundlastpumpe 2a nach der Drehzahlreduzierung noch, kann noch keine konkrete Aussage darüber getroffen werden, dass bzw. ob der Betriebspunkt 11 im Grundlastbereich 17 liegt. Es wird dann von Schritt 27 in den nächsten Schritt 28 übergegangen. Ein Sonderfall besteht dann, wenn entgegen der Erwartung einer Drehzahlerhöhung der Grundlastpumpe 2a zur Kompensation des fehlenden Volumenstromanteils der Spitzenlastpumpe 2b, die Leistungsaufnahme der Grundlastpumpe 2a sinkt. Dies kann dann der Fall sein, wenn zwischenzeitlich ein geringerer Förderstrom Q als vor der Drehzahlreduzierung der Spitzenlastpumpe 2b benötigt wird und der übergeordnete Druckregler des Pumpenaggregates 1 dieses in der Leistung herunterregelt. Da der Spitzenlastpumpe 2b durch das erfindungsgemäße Verfahren eine konkrete Drehzahl vorgegeben wird, verbleibt lediglich die Grundlastpumpe 2a unter dem geregelten Einfluss des übergeordneten Druckreglers, so dass dieser die Leistung der Grundlastpumpe 2a herunterregelt. Ob dies der Fall ist, wird in Schritt 28 geprüft. Tritt dieser Fall ein, so hat sich der Betriebspunkt 11 verändert und eine Aussage über seine ursprüngliche Lage kann an dieser Stelle nicht mehr getroffen werden. Von Schritt 28 geht daher das erfindungsgemäße Verfahren wieder über in den synchronen Betrieb 21, von wo es mit dem geänderten Betriebspunkt neu beginnt.

[0084] Ist die Bedingung in Schritt 28 jedoch nicht erfüllt, steigt die Leistung der Grundlastpumpe 2a infolge der Volumenstromübernahme entweder noch an oder schwankt, so dass keine konkrete Aussage über den Betriebspunkt getroffen werden kann.

[0085] Es wird dann eine weitere Drehzahlreduzierung der Spitzenlastpumpe 2b in Schritt 25 durchgeführt und erneut die Systemantwort abgewartet. Anschließend werden die Bedingungen 26, 27 und 28 erneut geprüft.

[0086] Im Falle des Betriebspunkts 11 in Figur 6 wird eine Zeit t_warten von ca. 10 Sekunden benötigt bis sich die Leistungsaufnahme der Grundlastpumpe 2a auf einen stationären Zustand einstellt, siehe in Figur 13 die Kurve P1_MA.

[0087] In diesem Fall wird von Schritt 27 in Figur 4 auf Schritt 32a übergegangen und die zuvor abgespeicherte Referenzdrehzahl r_ref, die dem Betriebspunkt 11 zugeordnet ist, wird als unterer Grenzwert n_u abgespeichert, da nunmehr eindeutig feststeht, dass der Betriebspunkt 11 im Grundlastbereich 17 liegt. Die Spitzenlastpumpe 2b wird anschließend ausgeschaltet, Schritt 32b. Da sich hierdurch die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a erneut verändern kann, ist es sinnvoll, hier eine weitere Wartezeit vorzusehen, die in Figur 4 jedoch nicht berücksichtigt ist. Nach Ausschalten der Spitzenlastpumpe 2b wird die aktuelle Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a samt eines hinzuaddierten Offsets als ein Grundlastreferenzwert n_u_GLP abgespeichert, Schritt 32 c.

[0088] Das Pumpenaggregat 1 wird nunmehr im Grundlastbetrieb 33 betrieben, in dem die Spitzenlastpumpe 2b ausgeschaltet ist, d. h. ihre Drehzahl n_SLP gleich null ist, wohingegen die Grundlastpumpe 2a weiterhin geregelt mit einer von null verschiedenen Drehzahl n_GLP betrieben wird. Dies ist in Block 33 in Figur 4 dargestellt.

[0089] Während des Grundlastbetriebs 33 wird permanent die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a überprüft. Sofern sie über den abgespeicherten Grundlastreferenzwert n_u_GLP steigt, wird unmittelbar in den Synchronbetrieb 21 zurückgekehrt. Aus Sicherheitsgründen wird dabei in Bedingung 34 für den Fall eines fehlerhaft gesetzten Grundlastreferenzwerts n_u_GLP auch geprüft, ob die Drehzahl der Grundlastpumpe n_GLP über ihre Maximaldrehzahl n_max steigt. Ist dies der Fall, wird ebenfalls in den Synchronbetrieb 21 übergegangen.

[0090] Fig. 7 zeigt, dass der untere Grenzwert n_u nunmehr auf den Drehzahlwert gesetzt ist, der beim ersten Betriebspunkt 11 vor der Volumenstromreduzierung der zweiten Pumpe 2b vorlag. Dies bedeutet, dass jeder andere Betriebspunkt mit einer Drehzahl unterhalb der neuen unteren Grenze n_u ebenfalls in dem Grundlastbereich 17 liegt. Der Bereich unterhalb des unteren Grenzwerts n_u ist in Figur 7 deshalb schraffiert gekennzeichnet.

[0091] Des Weiteren ist in Figur 7 angenommen, dass sich als zweiter Betriebspunkt 13 ein Betriebspunkt im Spitzenlastbereich 15 einstellt. Ausgehend von dem vorherigen Grundlastbetrieb 33 in Figur 4 wird die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe gegenüber dem Grundlastreferenzwert n_u_GLP dadurch erheblich ansteigen, insbesondere über die Maximaldrehzahl n_max steigen. Die in Schritt 34 in Figur 4 genannten und ständig überprüften Bedingungen sind demgemäß erfüllt und es wird in den Synchronbetrieb 21 übergegangen.

[0092] Die sich dann einstellende synchrone Drehzahl n_sync muss zwangsläufig oberhalb der zuvor in dem Betriebspunkt 11 abgespeicherten synchronen Drehzahl liegen, so dass die Bedingung 22 in Figur 4 nicht erfüllt ist. Da der obere Grenzwert n_o noch dem maximalen synchronen Drehzahlwert n_max entspricht, ist die in Schritt 23 geprüfte Bedingung respektive sind die beiden dort genannten Bedingungen erfüllt. Die aktuelle synchrone Drehzahl n_sync wird deshalb wieder als Drehzahlreferenzwert n_ref abgespeichert, Schritt 24a, und die von dem Pumpenaggregat aufgenommene elektrische Leistung P_Σ ermittelt und als Referenzleistung P_ref abgespeichert, Schritt 24b. Anschließend wird die Drehzahl n_SLP der Spitzenlastpumpe 2b reduziert, Schritt 25, und die Reaktion des Pumpenaggregats 1 auf diese Drehzahlreduzierung abgewartet, Schritt 35, und analysiert.

[0093] Die Reduzierung der Drehzahl n_SLP wird dazu führen, dass die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a ihren Maximalwert n_max erreicht, weil der Betriebspunkt 13 einen Volumenstrom Q bedingt, der jenseits der Maximalkennlinie 18 der Grundlastpumpe 2a liegt. Aus diesem Grund wird die Bedingung in Schritt 26 nach einer gewissen Zeit erfüllt sein, so dass in den Synchronbetrieb zurückgekehrt wird, Schritt 29 in Figur 4.

[0094] Es ist damit festgestellt, dass der neue Betriebspunkt 13 im Spitzenlastbereich 15 liegt, so dass die als Referenzdrehzahl n_ref abgespeicherte synchrone Drehzahl n_sync als oberer Grenzwert n_o gesetzt werden kann, Schritt 31. Zuvor wird jedoch geprüft, ob nach der Rückkehr in den Synchronbetrieb in Schritt 29 die Drehzahl der Grundlastpumpe n_GLP wieder auf ihren ursprünglichen Wert, nämlich auf die ursprüngliche synchrone Drehzahl n_sync zurückkehrt. Diese Bedingung wird in Schritt 30 in Figur 4 geprüft. Nur wenn dies der Fall ist, wird der Referenzwert n_ref als obere Grenze n_o gesetzt. Anderenfalls hat sich der aktuelle Betriebspunkt wieder geändert, so dass eine eindeutige Aussage über seine Lage nicht möglich ist. Das Verfahren wir dann im Synchronbetrieb 21 fortgesetzt. Für den rein beispielhaft veranschaulichten Fall bleibt der Betriebspunkt 13 jedoch unverändert, so dass der Referenzwert n_ref als obere Grenze n_o gesetzt wird. Dies ist in Figur 8 dargestellt.

[0095] In Figur 8 ist veranschaulicht weiter veranschaulicht, dass synchrone Drehzahlen oberhalb des oberen Grenzwerts n_o zu Betriebspunkten gehören, in denen sowohl die Grundlastpumpe 2a als auch die Spitzenlastpumpe 2b betrieben werden sollten, bzw. müssen. Des Weiteren ist in Figur 8 ein dritter Betriebspunkt 45 beispielhaft angenommen, der nunmehr im wirkungsgradoptimierten Bereich 16 liegt.

[0096] Ausgehend vom synchronen Betrieb 21, in dem sich das Verfahren wegen des vorherigen Betriebspunkts 13 noch befindet, wird sich mit dem neuen Betriebspunkt 45 wieder eine synchrone Drehzahl n_sync oberhalb der unteren Grenze n_u einstellen, so dass die Bedingung in Schritt 22 in Figur 4 nicht erfüllt ist. Demgegenüber sind beide in Schritt 23 zu prüfenden Bedingungen erfüllt, so dass die aktuelle synchrone Drehzahl n_sync wieder als Referenzwert n_ref abgespeichert werden kann, Schritt 24. Des Weiteren wird erneut die aktuell aufgenommene elektrische Leistung P_Σ des Pumpenaggregats 1 als Referenzleistung P_ref abgespeichert, Schritt 24b. Nach diesen Speicherschritten wird die Drehzahl n_SLP der Spitzenlastpumpe 2b erneut reduziert, Schritt 25, und abgewartet, bis der übergeordnete Druckregler ausgeregelt hat.

[0097] Die Reduzierung der Drehzahl n_SLP der Spitzenlastpumpe 2b wird zum einen dazu führen, dass die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a nicht an ihre Drehzahlgrenze n_max läuft, da der Betriebspunkt 45 unterhalb der Maximalkennlinie 18 liegt. Es wird jedoch der Fall eintreten, dass die von der Grundlastpumpe 2a aufgenommene Leistung P_GLP aufgrund der Volumenstromübernahme durch die Grundlastpumpe 2a über die abgespeicherte Referenzleistung P_ref steigt. Dies wird in Schritt 26 in Figur 4 festgestellt. Es wird dann wieder der für das Pumpenaggregat 1 energetisch bessere Synchronbetrieb 29 eingestellt. Anschließend wird wieder geprüft, ob die Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a wieder zur Referenzdrehzahl n_ref zurückkehrt. Ist dies der Fall, wird die Referenzdrehzahl als neue obere Grenze n_o abgespeichert, Schritt 31. Die Anpassung der oberen Grenze ist in Figur 9 veranschaulicht.

[0098] Gemäß Figur 10 wird nunmehr angenommen, dass sich ein vierter Betriebspunkt 47 einstellt, der wieder im Grundlastbereich 17 liegt und auf der eingestellten Regelkennlinie 19 einen Volumenstrom Q benötigt, der eine synchrone Drehzahl n_sync oberhalb des unteren Grenzwertes n_u bedingt. Daher wird die Bedingung in Schritt 22 in Figur 4 erneut nicht erfüllt. Dagegen sind beide in Schritt 23 zu prüfende Bedingungen erfüllt, so dass die aktuelle synchrone Drehzahl n_sync erneut als Referenzdrehzahl n_ref abgespeichert wird, Schritt 24a, die aktuelle Leistung P_Σ als Referenzleistung P_ref abgespeichert wird, Schritt 24b, und anschließend die Drehzahl der Spitzenlastpumpe n_SLP reduziert wird, Schritt 25.

[0099] Da der neue Betriebspunkt 47 im Grundlastbereich 17 liegt, wird keine der in Schritt 26 geprüften Bedingungen erfüllt sein. Dies bedeutet, dass die Grundlastpumpe 2a durch die Drehzahlreduzierung der Spitzenlastpumpe 2b weder ihre Maximaldrehzahl n_max erreicht noch eine Leistungsaufnahme erreicht, die über der Referenzleistung P_ref liegt. Die Drehzahlreduzierung der Spitzenlastpumpe 2b wird dazu führen, dass die von der Grundlastpumpe 2a aufgenommene Leistung P_GLP zunächst steigt, dann jedoch einen Sättigungswert erreicht, wenn die Grundlastpumpe 2a nahezu vollständig den Volumenstrom der Spitzenlastpumpe 2b übernommen hat. Da sich die Leistung P_GLP der Grundlastpumpe in diesem Fall nicht mehr wesentlich ändert, ist die Bedingung in Schritt 27 erfüllt. Die Referenzdrehzahl n_ref wird dann als neue untere Grenze n_u gesetzt, Schritt 32a, die Spitzenlastpumpe 2b ausgeschaltet, Schritt 32b und die dann anliegende aktuelle Drehzahl n_GLP der Grundlastpumpe 2a zuzüglich eines Offsets als neuer Grundlastreferenzwert n_u_GLP gesetzt, Schritt 32c.

[0100] Das Pumpenaggregat 1 wird dann im Grundlastbetrieb 33 betrieben, in dem die Spitzenlastpumpe 2a ausgeschaltet ist und das Pumpenaggregat 1 ausschließlich mit der Grundlastpumpe 2a auf der eingestellten Regelkennlinie 19 geregelt wird.

[0101] Die Heraufsetzung der unteren Grenze n_u auf den neuen Betriebspunkt 47 ist in Figur 10 veranschaulicht. Es wird deutlich, dass der Abstand zwischen der oberen Grenze n_o und der unteren Grenze n_u im laufenden Verfahren geringer wird, insbesondere dann, wenn ein neuer Betriebspunkt vorliegt, der näher an der theoretischen Grenzlinie 40 liegt.

[0102] In Figur 11 ist nunmehr der Wechsel auf eine neue konstante Regelkennlinie 40 veranschaulicht. Es werden eine neue untere Grenze n_u und eine neue obere Grenze n_o gesetzt, die mit einem Minimalwert bzw. Maximalwert für die Drehzahlen belegt werden. In Figur 11 ist erneut ein neuer, fünfter Betriebspunkt 48 eingezeichnet, der im Grundlastbereich 17 liegt. Das Verfahren wird nunmehr gemäß der vorbeschriebenen Schritte in Figur 4 wie zuvor anhand der Figuren 6-10 erläutert, durchgeführt. Anhand von Figur 11 wird noch deutlich, dass die für die vorherige Regelkennlinie 19 ermittelten Grenzwerte n_u, n_o bestehen bleiben, so dass im Falle einer Rückkehr zur ursprünglichen Regelkennlinie 19 diese Grenzwerte n_u, n_o wieder verwendet werden können.

[0103] Figur 12 veranschaulicht die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer weiteren Regelkennlinie 39, gemäß der der Förderdruck Δp des Pumpenaggregats 1 über den Volumenstrom Q linear geregelt wird. In Figur 12 sind bereits angepasste Werte für die untere Grenze n_u und die obere Grenze n_o dargestellt, die während des Betriebs ermittelt worden sind. Zwischen den beiden Grenzwerten verläuft die Grenzlinie 40.

[0104] Figur 13 veranschaulicht den grafischen Verlauf der Messwerte für die der Spitzenlastpumpe 2b vorgegebenen Drehzahl n_soll, für die Gesamtleistung P1_Sum des Pumpenaggregats, für die Leistung P1_MA der Grundlastpumpe und für die Leistung P1_SL der Spitzenlastpumpe, bei einer Förderhöhe H von 15m und einem Volumenstrom Q von 55m³/h.

[0105] Ausgehend vom stationären Zustand des Pumpenaggregats 1 wird die Drehzahl n_soll der Spitzenlastpumpe 2b um 100 U/min reduziert. In diesem Fall sinkt die Leistungsaufnahme P1_SL der Spitzenlastpumpe 2b erheblich ab, wohingegen die Leistung P1_MA der Grundlastpumpe 2a um ein höheres Maß ansteigt. Nach etwa 10 Sekunden hat die Leistung P1_MA der Grundlastpumpe 2a einen Wert von ca. 4000 Watt erreicht. Eine danach folgenden weitere Drehzahlreduzierung von 100 U/min hat zwar eine Reduzierung der von der Spitzenlastpumpe 2b aufgenommenen Leistung P1_SL zu folge, verändert jedoch nicht die Leistungsaufnahme P1_MA der Grundlastpumpe 2a. Dies liegt daran, dass die Rückschlagklappe 3a im Pumpenaggregat 1 dazu führt, dass bereits eine geringe Verschiebung der Förderleistungsbeiträge hin zur Grundlastpumpe 2a diese deutlich dominieren lässt. So führt bereits eine Drehzahlreduzierung von ca. 5% der Nennbetriebsdrehzahl der Spitzenlastpumpe 2b dazu, dass der Volumenstrom Q fast ausschließlich von der Grundlastpumpe 2a geliefert wird. Die Spitzenlastpumpe 2b kann daher bereits nach der ersten Drehzahlreduzierung ausgeschaltet werden, da sie keinen nennenswerten Beitrag liefert.

[0106] Die Betrachtung der vom Pumpenaggregat 1 aufgenommenen Gesamtleistung P1_Sum in Figur 13 zeigt, dass diese Gesamtleistung stets oberhalb der Kurve der Leistung P1_MA der Grundlastpumpe 2a liegt. Dies bedeutet, dass der Betriebspunkt, von dem in Figur 13 vor der Drehzahlreduzierung ausgegangen wird, im Grundlastbereich 17 liegt, in dem die Leistungsaufnahme der Grundlastpumpe 2a nicht über die zuvor im synchronen Betrieb 21 vor der Drehzahlreduzierung aufgenommenen Leistung P1_Sum des Gesamtaggregats steigt. Figur 13 veranschaulicht daher die physikalischen Größen am Pumpenaggregat 1, wenn ein Betriebsfall gemäß Figur 6 vorliegt.

Bezugszeichenliste

Bezugszeichenliste

[0107] 

1

Pumpenaggregat

2a

erste Pumpe, Grundlastpumpe

2b

zweite Pumpe, Spitzelastpumpe

3

Rückschlagventil

3a

Rückschlagklappe

4

Saugleitung

5

Druckleitung

6

Pumpenelektronik

7

zentrale Steuereinheit

8

Steuerleitung

9

Steuerleitungen

10

Verfahrensbeginn

11

erster Betriebspunkt

12

Zurücksetzen der Grenzwerte/ Reset

13

zweiter Betriebspunkt

14

neue Sollwertvorgabe

15

Spitzenlastbereich

16

wirkungsgradoptimierter Bereich

17

Grundlastbereich

18

Maximalkennlinie der Grundlastpumpe

19

Regelkennlinie Δp-c

20

Leistungsregelung des Pumpenaggregats mit dynamischer Grenzwertanpassung

21

Synchronbetrieb

22

Abfrage Betriebspunkt im Grundlastbereich

23

Abfrage Betriebspunkt im Spitzenlastbereich

24a

Abspeicherung Referenzdrehzahl

24b

Abspeicherung Referenzleistung

25

Drehzahlreduzierung

26

Überprüfung einer ersten Bedingung

27

Überprüfung einer zweiten Bedingung

28

Überprüfung einer dritten Bedingung

29

Synchronbetrieb

30

Betriebspunktänderungsprüfung

31

Anpassen der oberen Grenze

32a

Anpassen der unteren Grenze

32b

Übergang in Grundlastbetrieb

32c

Abspeicherung eines Grundlastreferenzwerts

33

Grundlastbetrieb

34

Überprüfung des Betriebszustands der Grundlastpumpe

35

Überprüfung eines Wartezeitablaufs

36

Übergang in Grundlastbetrieb

37

Überprüfung des Betriebszustands der Grundlastpumpe

38

Zurücksetzen des unteren Grenzwerts

39

Regelkennlinie Δp-v

40

Grenzlinie

41

Maximalkennlinie des Pumpenaggregats

42

Minimalkennlinie der Grundlastpumpe

43

Rohrnetzparabeln

44

Kennlinien konstanter Drehzahl

45

dritter Betriebspunkt

46

neue Regelkennlinie Δp-c

47

vierter Betriebspunkt

48

fünfter Betriebspunkt

Ansprüche

1. Verfahren zum Betrieb eines Pumpenaggregats (1) mit wenigstens einer eine Grundlast bedienenden ersten Pumpe (2a) und wenigstens einer eine Spitzenlast bedienenden zweiten Pumpe (2b), die bedarfsweise zugeschaltet und parallel zu der zumindest einen ersten Pumpe (2a) betrieben wird, wobei das Pumpenaggregat (1) derart auf einer vorgegebenen Regelkennlinie (19, 39) geregelt wird, dass die aufgenommene Leistung minimal ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenaggregat (1) in Abhängigkeit eines oberen und eines unteren Grenzwertes (n_o, n_u) einer Betriebsgröße (n_sync) entweder mit mindestens zwei Pumpen (2a, 2b) oder mit wenigstens einer ausgeschalteten Pumpe (2b) betrieben wird, wobei ausgehend von einem synchronen Betrieb (21) der Pumpen (2a, 2b) in einem Betriebspunkt (11, 13), in dem die Pumpen (2a, 2b) mit derselben Drehzahl (n_sync) und/ oder Leistung betrieben werden,

a. in einem ersten Schritt (24a) der Wert zumindest einer Betriebsgröße (n_sync) des Pumpenaggregats (1) als Referenzwert (n_ref) abgespeichert wird,

b. in einem zweiten Schritt (25) der von der zweiten Pumpe (2b) geförderte Volumenstrom reduziert wird,

c. in einem dritten Schritt (26, 27) in Abhängigkeit der Reaktion der geregelten ersten Pumpe (2a) eine Zuordnung des Betriebspunktes (11, 13) zu einem Lastbereich (15, 16, 17) erfolgt und

d. in einem vierten Schritt (31, 32a) der obere oder untere Grenzwert (n_o, n_u) durch den Referenzwert (n_ref) ersetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsgröße die synchrone Drehzahl (n_sync) des Pumpenaggregats (1) ist, die als Referenzdrehzahl (n_ref) abgespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem Pumpenaggregat (1) im synchronen Betrieb (21) aufgenommene Leistung (P_Σ) bestimmt und als Referenzleistung (P_ref) abgespeichert wird (24).

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert (n_ref), insbesondere die Referenzdrehzahl (n_ref), als ein oberer Grenzwert (n_o), insbesondere ein Drehzahlgrenzwert (n_o) abgespeichert wird (31), wenn nach der Volumenstromreduzierung (25) wenigstens eine erste Bedingung (26) erfüllt ist, die einem der Lastbereiche (15, 16) Spitzenlastbereich (15) oder wirkungsgradoptimierter Bereich (16) zugeordnet ist.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert (n_ref), insbesondere die Referenzdrehzahl (n_ref), als ein unterer Grenzwert (n_u), insbesondere Drehzahlgrenzwert (n_u) abgespeichert wird (32a), wenn zumindest eine zweite Bedingung (27) erfüllt ist, die dem Grundlastbereich (17) zugeordnet ist.

6. Verfahren nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenaggregat (1) in einem Betriebspunkt (11) mit einer synchronen Drehzahl (n_sync) gleich oder oberhalb des oberen Grenzwerts (n_o) mit mindestens zwei Pumpen (2a, 2b) und gleich oder unterhalb des unteren Grenzwerts (n_u) mit zumindest einer abgeschalteten Pumpe (2b) betrieben wird.

7. Verfahren nach Ansprüchen 4 und 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenaggregat (1) in einem Betriebspunkt (13) mit einer synchronen Drehzahl (n_sync) zwischen dem oberen Grenzwert (n_o) und dem unteren Grenzwert (n_u) die Schritte a. bis d. ausgehend von einem synchronen Betrieb (21) der Pumpen (2a, 2b) wiederholt werden.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwerte (n_o, n_u) bei einem Wechsel der Regelkennlinie (19, 39, 46) dieser alten Kennlinie (19, 39, 46) zugeordnet abgespeichert werden und für die neue Regelkennlinie (19, 39, 46) ein neuer oberer und unterer Grenzwert (n_o, n_u) verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bedingung (26) dann erfüllt ist, wenn die Drehzahl (n_GLP) der ersten Pumpe (2a) eine Maximaldrehzahl (n_max) erreicht oder überschreitet, oder wenn die Leistungsaufnahme (P_GLP) der ersten Pumpe (2a) die Referenzleistung (P_ref) überschreitet.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bedingung (26) dann erfüllt ist, wenn die Leistungsaufnahme (P_GLP) der ersten Pumpe (2a) im Mittel im Wesentlichen gleich bleibt, oder wenn die Drehzahl (n_SLP) der zweiten Pumpe (2b) einen Minimalwert erreicht oder unterschreitet.

11. Verfahren nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die zweite Bedingung (27) nur dann geprüft wird, wenn die erste Bedingung (26) nicht erfüllt ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abspeicherung (32a) des unteren Grenzwerts (n_u) der Wert einer Betriebsgröße (n_GLP) der ersten Pumpe (2a) als Grundlastreferenzwert (n_u_GLP) abgespeichert wird (32c).

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass vom Betrieb (33) mit wenigstens einer ausgeschalteten Pumpe (2b) in einen synchronen Betrieb (21) mit mindestens zwei Pumpen (2a, 2b) übergegangen wird (34), wenn der aktuelle Wert der Betriebsgröße (n_GLP) der ersten Pumpe (2a) über den Grundlastreferenzwert (n_u_GLP) steigt oder gleich oder größer einem Maximalwert (n_max) dieser Betriebsgröße (n_GLP) wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsgröße der ersten Pumpe (2a) ihre Drehzahl (n_GLP) verwendet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass zu dem Grundlastreferenzwert (n_u) ein Offset hinzuaddiert wird (32c).

16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Volumenstromreduzierung (25) wieder in einen synchronen Betrieb (21) übergegangen wird, wenn als eine dritte Bedingung (28) die Leistungsaufnahme (P_GLP) der ersten Pumpe (2a) sinkt.

17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass erst nach einer Wartezeit (t_warten) geprüft wird, ob zumindest eine der Bedingungen (26, 27, 28) erfüllt ist.

18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 4 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der zweiten Pumpe (2b) weiter reduziert wird (25), wenn keine der Bedingungen (26, 27, 28) erfüllt ist.

19. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einen synchronen Betrieb (21) übergegangen wird, wenn die Drehzahl (n_GLP) der ersten Pumpe (2a) einen Maximalwert (n_max) erreicht oder über überschreitet, oder dass bei Erfüllung der ersten Bedingung (26) unmittelbar in einen synchronen Betrieb (29) zurückgekehrt wird und der Referenzwert (n_ref) nur dann als oberer Grenzwert (n_o) abgespeichert wird (31), wenn sich nach der Rückkehr wieder der Betriebszustand vor der Volumenstromreduzierung einstellt (30).

20. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Grenzwert (n_u) auf einen Minimalwert zurückgesetzt wird (38) und in einen synchronen Betrieb (21) zurückgekehrt wird, wenn die erste Pumpe (2a) einen unzulässigen Betriebszustand erreicht, insbesondere eine maximale Drehzahl (n_max) erreicht oder überschreitet.

21. Computerprogramm mit Instruktionen zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, wenn es auf einem Mikrocomputer einer Steuerungselektronik (6, 6a, 6b) ausgeführt wird.

22. Pumpenaggregat (1) mit wenigstens einer eine Grundlast bedienenden ersten Pumpe (2a) und wenigstens einer eine Spitzenlast bedienenden zweiten Pumpe (2b), die bedarfsweise zugeschaltet und parallel zu der zumindest einen ersten Pumpe (2a) betreibbar ist, wobei das Pumpenaggregat (1) derart auf einer vorgegebenen Regelkennlinie (19, 39) regelbar ist, dass die aufgenommene Leistung minimal ist, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Steuerungselektronik (6, 6a, 6b) aufweist, die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 20. eingerichtet ist.

Claims

1. Method for operating a pump assembly (1) having at least one first pump (2a) serving a base load and at least one second pump (2b) serving a peak load, which is connected up as required and is operated in parallel with the at least one first pump (2a), the pump assembly (1) being controlled to a predefined control characteristic curve (19, 39) in such a way that the power consumed is minimal, characterized in that the pump assembly (1) is operated on the basis of an upper and a lower limiting value (n_o, n_u) of an operating variable (n_sync) either with at least two pumps (2a, 2b) or with at least one pump (2b) switched off, wherein, starting from synchronous operation (21) of the pumps (2a, 2b) at an operating point (11, 13) at which the pumps (2a, 2b) are operated with the same rotational speed (n_sync) and/or power,

a. in a first step (24a), the value of at least one operating variable (n_sync) of the pump assembly (1) is stored as a reference value (n_ref),

b. in a second step (25), the volume flow delivered by the second pump (2b) is reduced,

c. in a third step (26, 27), depending on the reaction of the controlled first pump (2a), the operating point (11, 13) is allocated to a load range (15, 16, 17), and

d. in a fourth step (31, 32a), the upper or lower limiting value (n_o, n_u) is replaced by the reference value (n_ref).

2. Method according to Claim 1, characterized in that the operating variable is the synchronous rotational speed (n_sync) of the pump assembly (1), which is stored as reference rotational speed (n_ref).

3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the power (P_Σ) consumed by the pump assembly (1) in synchronous operation (21) is determined and is stored (24) as reference power (P_ref).

4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reference value (n_ref), in particular the reference rotational speed (n_ref), is stored (31) as an upper limiting value (n_o), in particular a rotational speed limiting value (n_o), if, following the volume flow reduction (25), at least one first condition (26), which is associated with one of the load ranges (15, 16) comprising peak-load range (15) or optimized-efficiency range (16), is satisfied.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the reference value (n_ref), in particular the reference rotational speed (n_ref), is stored (32a) as a lower limiting value (n_u), in particular a rotational speed limiting value (n_u), if at least one second condition (27), which is associated with the base load range (17), is satisfied.

6. Method according to Claims 4 and 5, characterized in that the pump assembly (1) is operated at an operating point (11) with a synchronous rotational speed (n_sync) equal to or above the upper limiting value (n_o) with at least two pumps (2a, 2b) and equal to or below the lower limiting value (n_u) with at least one pump (2b) switched off.

7. Method according to Claims 4 and 5 or Claim 6, characterized in that the pump assembly (1) at an operating point (13) with a synchronous rotational speed (n_sync) between the upper limiting value (n_o) and the lower limiting value (n_u), the steps a. to d. are repeated, starting from synchronous operation (21) of the pumps (2a, 2b).

8. Method according to one of the preceding Claims 4 to 7, characterized in that in the event of a change to the control characteristic curve (19, 39, 46), the limiting values (n_o, n_u) associated with this old characteristic curve (19, 39, 46) are stored, and a new upper and lower limiting value (n_o, n_u) are used for the new control characteristic curve (19, 39, 46).

9. Method according to one Claims 4 to 8, characterized in that the first condition (26) is satisfied when the rotational speed (n_GLP) of the first pump (2a) reaches or exceeds a maximum rotational speed (n_max) or when the power consumption (P_GLP) of the first pump (2a) exceeds the reference power (P_ref).

10. Method according to one of Claims 5 to 9, characterized in that the second condition (26) is satisfied when the power consumption (P_GLP) of the first pump (2a) remains substantially the same on average, or when the rotational speed (n_SLP) of the second pump (2b) reaches or falls below a minimum value.

11. Method according to Claim 4 and one of Claims 5 to 10, characterized in that the second condition (27) is checked only when the first condition (26) is not satisfied.

12. Method according to one of Claims 5 to 11, characterized in that when the lower limiting value (n_u) is stored (32a), the value of an operating variable (n_GLP) of the first pump (2a) is stored (32c) as base load reference value (n_u_GLP) .

13. Method according to Claim 12, characterized in that a change is made (34) from operation (33) with at least one pump (2b) switched off to synchronous operation (21) with at least two pumps (2a, 2b) when the current value of the operating variable (n_GLP) of the first pump (2a) rises above the base load reference value (n_u_GLP) or is equal to or greater than a maximum value (n_max) of this operating variable (n_GLP).

14. Method according to Claim 12 or 13, characterized in that the operating variable of the first pump (2a) that is used is its rotational speed (n_GLP).

15. Method according to Claim 12, 13 or 14, characterized in that an offset is added (32c) to the base load reference value (n_u).

16. Method according to one of the preceding claims, characterized in that following the volume flow reduction (25), a change to synchronous operation (21) is made again if, as a third condition (28), the power consumption (P_GLP) of the first pump (2a) decreases.

17. Method according to one of the preceding Claims 4 to 16, characterized in that only after a waiting time (t_wait) is a check made to see whether at least one of the conditions (26, 27, 28) is satisfied.

18. Method according to one of the preceding Claims 4 to 17, characterized in that the volume flow from the second pump (2b) is reduced further (25) if none of the conditions (26, 27, 28) is satisfied.

19. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a change is made to synchronous operation (21) if the rotational speed (n_GLP) of the first pump (2a) reaches or exceeds a maximum value (n_max), or in that when the first condition (26) is satisfied, a return is made immediately to synchronous operation (29), and the reference value (n_ref) is stored (31) as an upper limiting value (n_o) only when, following the return, the operating state before the volume flow reduction is established again (30).

20. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the lower limiting value (n_u) is reset (38) to a minimum value and a return is made to synchronous operation (21) if the first pump (2a) reaches an inadmissible operating state, in particular reaches or exceeds a maximum rotational speed (n_max).

21. Computer program with instructions for carrying out the method according to one of the preceding claims when it is executed on a microcomputer of control electronics (6, 6a, 6b).

22. Pump assembly (1) having at least one first pump (2a) serving a base load and at least one second pump (2b) serving a peak load, which can be connected up as required and operated in parallel with the at least one first pump (2a), the pump assembly (1) being controllable to a predefined control characteristic curve (19, 39) in such a way that the power consumed is minimal, characterized in that it has control electronics (6, 6a, 6b) which are configured to carry out the method according to one of Claims 1 to 20.

Revendications

1. Procédé de fonctionnement d'un agrégat de pompes (1) avec au moins une première pompe (2a) desservant une charge de base et au moins une deuxième pompe (2b) desservant une charge de pointe, qui est au besoin connectée et utilisée en parallèle à ladite au moins une première pompe (2a), dans lequel l'agrégat de pompes (1) est régulé sur une caractéristique de réglage prédéterminée (19, 39), de telle manière que la puissance consommée soit minimale, caractérisé en ce que l'on fait fonctionner l'agrégat de pompes (1) en fonction d'une valeur limite supérieure et d'une valeur limite inférieure (n_o, n_u) d'une grandeur de fonctionnement (n_sync) soit avec au moins deux pompes (2a, 2b) soit avec au moins une pompe déconnectée (2b), dans lequel, à partir d'un fonctionnement synchrone (21) des pompes (2a, 2b) en un point de fonctionnement (11, 13) dans lequel les pompes (2a, 2b) fonctionnent avec la même vitesse de rotation (n_sync) et/ou la même puissance,

a. dans une première étape (24a), on mémorise la valeur d'au moins une grandeur de fonctionnement (n_sync) de l'agrégat de pompes (1) comme valeur de référence (n_ref),

b. dans une deuxième étape (25), on réduit le flux volumique refoulé par la deuxième pompe (2b),

c. dans une troisième étape (26, 27), on opère une association du point de fonctionnement (11, 13) à une plage de charge (15, 16, 17) en fonction de la réaction de la première pompe régulée (2a), et

d. dans une quatrième étape (31, 32a), on remplace la valeur limite supérieure ou inférieure (n_o, n_u) par la valeur de référence (n_ref).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur de fonctionnement est la vitesse de rotation synchrone (n_sync) de l'agrégat de pompes (1), que l'on mémorise comme vitesse de rotation de référence (n_ref).

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on détermine la puissance (P_Σ) consommée par l'agrégat de pompes (1) dans le fonctionnement synchrone (21) et on la mémorise comme puissance de référence (P_ref).

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on mémorise (31) la valeur de référence (n_ref), en particulier la vitesse de rotation de référence (n_ref) comme une valeur limite supérieure (n_o), en particulier une valeur limite de vitesse de rotation (n_o) , lorsqu'après la réduction du flux volumique (25), au moins une première condition (26) est remplie, qui est associée à une des plages de charge (15, 16) : plage de charge de pointe (15) ou plage à rendement optimisé (16) .

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on mémorise (32a) la valeur de référence (n_ref), en particulier la vitesse de rotation de référence (n_ref), comme une valeur limite inférieure (n_u), en particulier une valeur limite de vitesse de rotation (n_u), lorsqu'au moins une deuxième condition (27) est remplie, qui est associée à la plage de charge de base (17).

6. Procédé selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'on fait fonctionner l'agrégat de pompes (1) à un point de fonctionnement (11) avec une vitesse de rotation synchrone (n_sync) égale ou supérieure à la valeur limite supérieure (n_o) avec au moins deux pompes (2a, 2b) et égale ou inférieure à la valeur limite inférieure (n_u) avec au moins une pompe déconnectée (2b).

7. Procédé selon les revendications 4 et 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce que l'agrégat de pompes (1) en un point de fonctionnement (13) avec une vitesse de rotation synchrone (n_sync) entre la valeur limite supérieure (n_o) et la valeur limite inférieure (n_u), on répète les étapes a. à d. en partant d'un fonctionnement synchrone (21) des pompes (2a, 2b).

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 4 à 7, caractérisé en ce que l'on mémorise les valeurs limites (n_o, n_u) associées à l'ancienne caractéristique de réglage (19, 39, 46) lors d'un changement de cette caractéristique de réglage (19, 39, 46), et on utilise pour la nouvelle caractéristique de réglage (19, 39, 46) une nouvelle valeur limite supérieure et inférieure (n_o, n_u).

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la première condition (26) est remplie, lorsque la vitesse de rotation (n_GLP) de la première pompe (2a) atteint ou dépasse une vitesse de rotation maximale (n_max), ou lorsque la consommation de puissance (P_GLP) de la première pompe (2a) dépasse la puissance de référence (P_ref).

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la deuxième condition (26) est remplie, lorsque la consommation de puissance (P_GLP) de la première pompe (2a) reste en moyenne essentiellement égale, ou lorsque la vitesse de rotation (n_SLP) de la deuxième pompe (2b) atteint ou descend en dessous d'une valeur minimale.

11. Procédé selon la revendication 4 et l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que la deuxième condition (27) n'est vérifiée que lorsque la première condition (26) n'est pas remplie.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que, lors de la mémorisation (32a) de la valeur limite inférieure (n_u), on mémorise (32c) la valeur d'une grandeur de fonctionnement (n_GLP) de la première pompe (2a) comme valeur de référence de la charge de base (n_u_GLP).

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'on passe du fonctionnement (33) avec au moins une pompe déconnectée (2b) à un fonctionnement synchrone (21) avec au moins deux pompes (2a, 2b), lorsque la valeur instantanée de la grandeur de fonctionnement (n_GLP) de la première pompe (2a) grimpe au-dessus de la valeur de référence de la charge de base (n_u_GLP) ou est égale ou supérieure à une valeur maximale (n_max) de cette grandeur de fonctionnement (n_GLP).

14. Procédé selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que l'on utilise comme grandeur de fonctionnement de la première pompe (2a) sa vitesse de rotation (n_GLP).

15. Procédé selon la revendication 12, 13 ou 14, caractérisé en ce que l'on ajoute (32c) un décalage à la valeur de référence de la charge de base (n_u).

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'après la réduction de flux volumique (25), on revient à un fonctionnement synchrone (21) lorsque, comme troisième condition (28), la consommation de puissance (P_GLP) de la première pompe (2a) baisse.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 4 à 16, caractérisé en ce que l'on ne vérifie qu'après un temps d'attente (t_warten) si au moins une des conditions (26, 27, 28) est vérifiée.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 4 à 17, caractérisé en ce que l'on réduit encore (25) le flux volumique de la deuxième pompe (2b), lorsqu'aucune des conditions (26, 27, 28) n'est remplie.

19. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on passe à un fonctionnement synchrone (21), lorsque la vitesse de rotation (n_GLP) de la première pompe (2a) atteint ou dépasse une valeur maximale (n_max), ou en ce que l'on revient immédiatement à un fonctionnement synchrone (29) lorsque la première condition (26) est remplie et on ne mémorise (31) la valeur de référence (n_ref) comme valeur limite supérieure (n_o) que lorsque, après le retour, l'état de fonctionnement d'avant la réduction de flux volumique se rétablit (30).

20. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on ramène (38) la valeur limite inférieure (n_u) à une valeur minimale et on revient à un fonctionnement synchrone (21), lorsque la première pompe (2a) atteint un état de fonctionnement inacceptable, en particulier atteint ou dépasse une vitesse de rotation maximale (n_max).

21. Programme informatique contenant des instructions pour l'exécution du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, lorsqu'il est exécuté sur un micro-ordinateur d'une électronique de commande (6, 6a, 6b).

22. Agrégat de pompes (1) avec au moins une première pompe (2a) desservant une charge de base et au moins une deuxième pompe (2b) desservant une charge de pointe, qui est au besoin connectée et qui peut être utilisée en parallèle à ladite au moins une première pompe (2a), dans lequel l'agrégat de pompes (1) peut être régulé sur une caractéristique de réglage prédéterminée (19, 39), de telle manière que la puissance consommée soit minimale, caractérisé en ce qu'il présente une électronique de commande (6, 6a, 6b), qui est conçue pour l'exécution du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 20.

Zeichnung