Способ эксплуатации циркуляционного насоса с переменной скоростью, а также циркуляционный насос для осуществления этого способа

Группа изобретений касается способа эксплуатации циркуляционного насоса с переменной скоростью, в частности, в системе отопления. Система управления насосом в способе эксплуатации, по меньшей мере, сенсорно определяет физический эксплуатационный параметр насоса и непосредственно или опосредованно сравнивает, по меньшей мере, с одним сохраненным контрольным значением, чтобы оценить данный вариант установки насоса. Контрольное значение или контрольные значения зависят от текущей рабочей точки насоса, и в системе управления насосом для множества рабочих точек сохраняются соответствующие им индивидуальные контрольные значения. Система управления насосом в зависимости от текущей рабочей точки использует подходящее контрольное значение для синхронизации с измеренным значением. Изобретения направлены на автоматическое распознавание неблагоприятного варианта установки внутри системы отопления, приводящего к повышенному шумовыделению. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Данное изобретение касается способа эксплуатации циркуляционного насоса с переменной скоростью, в частности, циркуляционного насоса в системе отопления.

Акустические свойства циркуляционного насоса в системе отопления играют большую роль при покупке. В самом неблагоприятном случае слишком высокое шумообразование может через сеть трубопроводов передаваться в жилые помещения, что в таком случае воспринимается конечным потребителем как помеха. К тому же, слишком сильное шумовыделение циркуляционного насоса означает существенный недостаток по сравнению с конкурентами.

В заявке DE 102009005154 А1 описано устройство для соединения приводного узла, содержащего электродвигатель, с насосным узлом и фонарем, который охватывает механические соединительные средства для приведения в действие насосного узла посредством приводного узла, и к которому на одной торцевой стороне по меньшей мере опосредованно подключен приводной узел, а на аксиально противоположной торцевой стороне - насосный узел, причем на фонаре или в нем установлена контрольная электроника для определения рабочего состояния насосного узла и/или приводного узла.

В европейской заявке ЕР 2927501 А1 раскрыт способ определения и оценки ориентации установки устройства, при котором определяется актуальная ориентация установки устройства посредством по меньшей мере одного связанного с этим устройством детектора положения и с помощью блока управления и/или оценки проверяют, может ли указанное устройство эксплуатироваться в этой определенной ориентации положения.

В европейской заявке ЕР 2918836 А1 описан способ предоставления по меньшей мере одной информации с одного насосного агрегата на управляемом дисплее электроники этого насосного агрегата, причем эта информация представляет собой по меньшей мере один графический код и/или закодирована в виде цепочки символов, причем этот графический код представляет собой матричный код или мерцающий штрих-код.

Причина слишком высокого уровня шума во время работы насоса может лежать в самом насосе, но может быть обусловлена также выбранным вариантом установки насоса внутри системы отопления. Типичные циркуляционные насосы допускают множество различных вариантов установки для того, чтобы добиться лучшей гибкости с учетом существующих условий и габаритных условий на месте монтажа. Однако, монтажник вряд ли может заранее определить, какой вариант установки будет наилучшим в плане интенсивности шума при работе. В самом неблагоприятном случае колебания при эксплуатации насоса накладываются на собственную частоту системы, состоящей из насоса и трубопроводов, что приводит к значительному повышению шумовыделения. Помощь в таком случае может оказать изменение варианта установки.

В связи с этим желательно автоматическое распознавание не оптимального варианта установки. Следовательно, задача данного изобретения заключается в том, чтобы предложить способ распознавания неблагоприятного варианта установки.

Эта задача решается посредством способа с признаками независимого пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления этого способа являются предметом зависимых пунктов формулы.

Согласно изобретению для циркуляционного насоса с переменной скоростью, в частности, для циркуляционного насоса в системе отопления предлагается дополнительно снабдить систему управления насосом соответствующей программой для распознавания неблагоприятного варианта установки, согласно которой по меньшей мере один физический эксплуатационный параметр насоса определяется сенсорно и непосредственно или опосредованно сравнивается с по меньшей мере одним сохраненным контрольным значением. Результат сравнения может использоваться для оценки варианта установки, в частности, в том отношении, обладает ли этот вариант установки недостатками в плане шумовыделения при работе насоса. Под таким циркуляционным насосом обычно понимается центробежный насос.

При этом имеется возможность непосредственного сравнения, при котором измеренный физический эксплуатационный параметр насоса непосредственно сравнивается с соответствующей контрольной величиной. Опосредованное сравнение включает в себя пример выполнения, при котором измеренная величина сначала дополнительно обрабатывается, и по меньшей мере одна выведенная из нее величина сравнивается с подходящей контрольной величиной.

В качестве подходящего эксплуатационного параметра насоса пригодна любая физическая величина, которая обеспечивает определение характеристики насоса, т.е. шумовыделения. Во вводной части уже указывались те негативные эффекты, которые могут привести к непредвиденному росту шумовыделения, в частности, к наложению собственной частоты системы, состоящей из насоса и трубопровода, на колебания при эксплуатации насоса. Особенно подходящими вследствие этого являются физические величины, которые позволяют сделать заключение в отношении колебания при эксплуатации насоса. В качестве конкретного примера предлагается определение значения ускорения, в частности, ускорения перекачиваемой рабочей среды и/или ускорения приводного рабочего колеса насоса, и/или ускорения корпуса насоса. Значение ускорения должно определяться в самой непосредственной близости к рабочему колесу. Значения ускорения могут измеряться посредством интегрированного датчика ускорения циркуляционного насоса, который установлен предпочтительно на корпусе насоса в непосредственной близости к рабочему колесу.

Метрологическое определение используемых физических эксплуатационных параметров насоса может происходить либо непрерывно во время работы насоса, либо ограничиваться, однако, задаваемыми измерительными интервалами, при необходимости с повторными измерениями через случайные или периодические промежутки.

При отклонении измеренного эксплуатационного параметра насоса от соответствующего приданного ему контрольного значения, в частности, на задаваемую величину, система управления может произвести визуальную и/или акустическую сигнализацию, чтобы привлечь внимание конечного потребителя или монтажника к проблематике данного варианта установки, в идеале в комбинации с предложением альтернативного, лучшего варианта установки.

Возможно также, что установленное значение эксплуатационного параметра насоса сначала дополнительно обрабатывается. В частности, возможно, что с помощью измеренного физического эксплуатационного параметра насоса определяется характер колебаний физического эксплуатационного параметра. Для этого необходимо определять указанный эксплуатационный параметр насоса через определенные промежутки времени, чтобы в итоге можно было сделать вывод о характере колебаний этой величины. Характер колебаний получается, например, с помощью быстрого преобразования Фурье (Fast Fourier Transformation - FFT) из изменения во времени измеренного значения ускорения.

В связи с этим возможно также, что по меньшей мере одна, определяющая установленный характер колебаний величина сравнивается с подходящим, сохраненным в системе управления насосом контрольным значением этой характеристической величины, чтобы провести оценку варианта установки. В качестве характеристической величины целесообразно использовать амплитуду и/или частоту определяемого колебания. Особенно предпочтительно в связи с этим, если амплитуда колебания сравнивается с контрольным значением амплитуды, и затем производится выдача сигнализации конечному потребителю относительно не оптимального варианта установки, если измеренная амплитуда на определенную величину выше, чем контрольное значение амплитуды.

Согласно изобретению, контрольное значение или контрольные значения зависят от текущей рабочей точки насоса. Эта текущая рабочая точка циркуляционного насоса определяется точкой пересечения характеристической кривой установки и регулировочной характеристики. Поскольку шумообразование насоса в значительной мере зависит от выбранной рабочей точки, то, согласно изобретению, предлагается определять для множества рабочих точек соответствующие индивидуальные контрольные значения и сохранять их в системе управления насосом. Эта система управления насосом затем в зависимости от текущей установленной рабочей точки выбирает подходящее контрольное значение и сравнивает текущие измеренные значения опосредованно или непосредственно с выбранным контрольным значением.

Одно или несколько подходящих контрольных значений создаются заранее, в идеале во время конструирования насоса. Для этого контрольный насос устанавливается внутри тестовой площадки в различных вариантах установки. Для каждого варианта установки измеряется и запоминается контрольная величина для различных рабочих точек. В дополнение выбираются в качестве окончательных контрольных значений указанные контрольные значения того варианта установки, который на испытательном стенде обнаруживает наименьшее шумовыделение.

Помимо предлагаемого изобретением способа данная задача решается также посредством циркуляционного насоса, в частности, циркуляционного насоса в системе отопления с приводом насоса с переменной скоростью и с системой управления насосом, который пригоден для осуществления способа согласно данному изобретению. Вследствие этого для циркуляционного насоса получаются те же преимущества и свойства, которые уже были заранее подробно представлены на примере предлагаемого изобретением способа. По этой причине заявитель здесь отказался от повтора описания. Под таким циркуляционным насосом обычно понимается центробежный насос.

Согласно одному предпочтительному варианту выполнения указанный насос может содержать предпочтительно по меньшей мере один датчик ускорения; возможен и иной сенсор, который позволяет опосредованное определение значения ускорения.

Другие преимущества и свойства изобретения будут подробнее рассмотрены в дальнейшем на конкретном примере выполнения. На чертежах представлено следующее.

Фиг. 1: схематичное изображение установочного положения циркуляционного насоса, и

Фиг. 2: диаграмма сигналов определяемого значения ускорения.

Данное изобретение описывает способ распознавания неблагоприятного варианта установки циркуляционного насоса 10 в системе отопления. Этот способ реализуется в системе управления насосом и предусматривает, что насос 10 располагает датчиком 11 ускорения, который определяет ускорение корпуса насоса максимально близко к рабочему колесу наоса. Конструкция насоса схематично показана на Фиг. 1.

Далее, на Фиг. 1 схематично показано подсоединение циркуляционного насоса 10 на стене 1 здания. Здесь место установки представлено как система 12 с пружиной и демпфером. Вид установки оказывает влияние на параметры жесткости и демпфирования, и вследствие этого изменяется собственная частота, а также соответствующая амплитуда.

Собственно реализация способа базируется на двух подготовительных этапах.

На первом подготовительном этапе определяется оптимальный вариант установки. Для этого на этапе конструирования на испытательной площадке реализуются различные варианты установки, каждый раз определяется характер колебаний и акустика в нескольких рабочих точках.

На втором подготовительном этапе на основе данных измерений один из вариантов оценивается как оптимальный. Для этого варианта определяемые датчиком 11 ускорения характеристические значения для описания колебательного состояния (например, амплитуда, частота) для нескольких рабочих точек сохраняются в матрице. Это колебательное состояние, т.е. диаграмма амплитуда/частота колебаний получается посредством быстрого преобразования Фурье из изменений во времени измеренного значения ускорения.

Эти данные в итоге сохраняются в локальном запоминающем устройстве системы управления насосом. Осуществление предлагаемого изобретением способа реализуется во время работы насоса. Насос 10 своим датчиком 11 ускорения в течение этого времени определяет ускорение корпуса насоса. С помощью быстрого преобразования Фурье определяются характеристические значения колебаний и сравниваются с выявленными перед этим в качестве оптимальных контрольными значениями. Если амплитуда колебания в процессе значительно выше, чем значение амплитуды, выявленное перед этим в качестве оптимального, то насос 10 это распознает и сообщает пользователю. Пользователь может затем использовать эту информацию для того, чтобы при необходимости оптимизировать вариант установки насоса 10.

Один пример характера колебаний для различных вариантов установки показан на Фиг. 2, на котором представлена полученная с помощью FFT из характера изменения сигнала датчика 11 ускорения диаграмма частота/амплитуда для двух различных вариантов установки. Вариант 2 установки при определенных частотах обнаруживает значительно меньшую амплитуду колебания, чем вариант 1 установки. Здесь можно увидеть влияние представленных на Фиг. 1 параметров жесткости и демпфирования соответствующего варианта установки (по Фиг. 1) на частотную характеристику измеренного значения, определяемого датчиком ускорения во время работы.

1. Способ эксплуатации циркуляционного насоса с переменной скоростью, в частности циркуляционного насоса в системе отопления,

отличающийся тем, что система управления насосом по меньшей мере сенсорно определяет физический эксплуатационный параметр насоса и непосредственно или опосредованно сравнивает по меньшей мере с одним сохраненным контрольным значением, чтобы оценить данный вариант установки насоса, причем контрольное значение или контрольные значения зависят от текущей рабочей точки насоса, и в системе управления насосом для множества рабочих точек сохраняются соответствующие им индивидуальные контрольные значения, причем система управления насосом в зависимости от текущей рабочей точки использует подходящее контрольное значение для синхронизации с измеренным значением.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве физического эксплуатационного параметра используется определенное ускорение перекачиваемой рабочей среды, и/или приводного рабочего колеса насоса, и/или корпуса насоса, причем это ускорение в идеале определяется посредством по меньшей мере одного интегрированного датчика ускорения циркуляционного насоса во время работы насоса.

3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что физические эксплуатационные параметры насоса определяют непрерывно, или периодически, или в пределах задаваемого измерительного интервала.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что при отклонении измеренных эксплуатационных параметров насоса от по меньшей мере одного контрольного значения осуществляют визуальную или акустическую сигнализацию посредством системы управления насосом, чтобы указать пользователю на не оптимальный вариант установки.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что система управления насосом по измеренному физическому эксплуатационному параметру насоса определяет характер колебаний физических эксплуатационных параметров насоса, в частности, с помощью быстрого преобразования Фурье.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что по меньшей мере одну характеризующую изменение колебаний величину сравнивают с соответствующим, сохраненным в системе управления насосом контрольным значением этой характеристической величины для оценки варианта установки.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что под характеризующей колебание величиной понимается амплитуда и/или частота колебания.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что амплитуда колебания сравнивается с контрольным значением амплитуды, и выдается сигнализация, если измеренная амплитуда на определенную величину выше, чем контрольное значение амплитуды.

9. Циркуляционный насос, в частности циркуляционный насос в системе отопления, содержащий привод насоса с переменной скоростью и систему управления насосом для осуществления способа согласно любому из предыдущих пунктов, причем этот насос предпочтительно содержит по меньшей мере один датчик ускорения.