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DE102011079732A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln eines Fluidförderers zum Fördern eines Fluides innerhalb einer Fluidleitung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln eines Fluidförderers zum Fördern eines Fluides innerhalb einer Fluidleitung Download PDF

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DE102011079732A1
DE102011079732A1 DE102011079732A DE102011079732A DE102011079732A1 DE 102011079732 A1 DE102011079732 A1 DE 102011079732A1 DE 102011079732 A DE102011079732 A DE 102011079732A DE 102011079732 A DE102011079732 A DE 102011079732A DE 102011079732 A1 DE102011079732 A1 DE 102011079732A1
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Konrad Drebinger
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Siemens AG
Siemens Corp
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Abstract

Es wird beschrieben ein Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers (112) zum Fördern eines Fluides (118) innerhalb einer Fluidleitung (114, 116), wobei das Verfahren aufweist: Erhalten von Information (128) über eine Sollflussmenge des Fluids innerhalb der Fluidleitung; Bestimmen eines Energieverbrauchs des Fluidförderers bei Betrieb innerhalb eines Arbeitsbereiches (240) des Fluidförderers; Steuern des Fluidförderers (112) hinsichtlich eines erzeugten Flusses des Fluids (118) basierend auf der Information (128) über die Sollflussmenge des Fluids (118) innerhalb der Fluidleitung (114, 116) derart, dass die Sollflussmenge des Fluids erreicht wird und der dafür erforderliche Energieverbrauch minimiert wird, wobei berücksichtigt wird, dass der Arbeitsbereich (240) des Fluidförderers durch eine nichtlineare Begrenzung (246, 248, 250, 252) beschränkt ist. Ferner wird eine entsprechende Vorrichtung beschrieben.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers zum Fördern eines Fluides innerhalb einer Fluidleitung, wobei das Fluid insbesondere Gas oder Öl sein kann und der Fluidförderer ein Verdichter oder eine Pumpe sein kann.
  • Durch die Deregulierung des Gasmarktes in vielen Ländern ist ein reger und dynamischer Gashandel entstanden. Gas wird heute ähnlich wie ein Wertpapier gehandelt. Diese Dynamik des Gashandels hat (neben den Wettereinflüssen) unter anderem dazu geführt, dass oft täglich der Gasdurchfluss für den unmittelbar nächsten Tag vom Pipelinebetreiber neu geplant werden muss (sogenanntes Dispatching). Als weitere Konsequenz der Deregulierung konkurrieren jetzt die Gasnetzbetreiber miteinander. Um seine Kosten und gleichzeitig den Profit zu optimieren sind die Gasnetzbetreiber bestrebt die Pipelinekapazität so hoch wie möglich auszulasten, die vertraglich zugesagten Brennwerte und Gasdurchflussmengen einzuhalten, die Begrenzungen der Verdichterarbeitsfelder einzuhalten und gleichzeitig die Transportkosten für das Gas möglichst niedrig zu halten.
  • US 7,676,283 B2 offenbart ein Verfahren zum Optimieren der Funktionalität einer Mehrzahl von Kompressoreinheiten, wobei die Kompressoreinheiten separat an- und abgeschaltet werden können, wobei ein Energieverbrauch optimiert wird.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern bzw. Regeln eines Fluidförderers, insbesondere eines Verdichters oder einer Pumpe, zum Fördern oder Befördern eines Fluides, insbesondere eines Gases oder eines Öls, bereitzustellen, wobei ein Betrieb eines Fluidleitungsystems insbesondere hinsichtlich eines Energieverbrauchs verbessert ist und insbesondere unter sich ändernden Anforderungen zuverlässig arbeitet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern (was insbesondere Regeln aufweisen kann, wobei eine Stellgröße ausgegeben werden kann, etwa zur Steuerung des Förderers, und ein den Fluss des Fluids betreffendes Signal eingelesen (rückgekoppelt) werden kann) eines Fluidförderers oder Fluidbeförderers (insbesondere einer Pumpe oder eines Verdichters) zum Fördern oder Befördern oder Transportieren (insbesondere zum Verdichten bzw. Transportieren) eines Fluids (insbesondere eines Gases oder eines Öles) innerhalb einer Fluidleitung (insbesondere einer Gasleitung oder einer Ölleitung bzw. eines Gasleitungssystems bzw. eines Ölleitungssystems) bereitgestellt. Dabei weist das Verfahren auf Erhalten (beispielsweise über ein elektrisches Signal, welches mit einer Informationsquelle verbunden ist) von Information (insbesondere in elektronischer Form) über eine Sollflussmenge (insbesondere eine zu erzielende Flussmenge oder Flussrate und optional über einen zu erreichenden Solldruck) des Fluids innerhalb der Fluidleitung auf, wobei diese Information insbesondere eine Sollflussmenge des Fluids an mehreren Stellen (und/oder zu mehreren Zeitpunkten) innerhalb der Fluidleitung definieren kann. Ferner weist das Verfahren Bestimmen (insbesondere aufweisend Modellieren, Berechnen oder Abschätzen) eines Energieverbrauchs des Fluidförderers bei Betrieb des Fluidförderers innerhalb eines Arbeitsbereiches des Fluidförderers auf, wobei der Arbeitsbereich des Fluidförderers mittels verschiedener Betriebsparameter des Fluidförderers definierbar sein kann. Ferner weist das Verfahren Steuern oder Regeln (insbesondere über Zuführen eines elektrischen Signals, insbesondere einer oder mehrerer Stellgrößen, wie etwa einer Drehzahl) des Fluidförderers hinsichtlich eines Flusses (und insbesondere optional eines erzeugten Druckes) des Fluids (wobei der Fluidförderer bei Betrieb das Fluid unter Aufbau eines Druckes oder eines Impulsübertrages gemäß einem Fluidfluss transportiert) basierend auf der Information über die Sollflussmenge des Fluids innerhalb der Fluidleitung derart auf, dass die Sollflussmenge des Fluids (insbesondere an den mehreren Stellen, an denen die Sollflussmenge vorgegeben sind) erreicht werden und der dafür erforderliche Energieverbrauch (der von dem Fluidförderer erfordert ist) minimiert wird, wobei berücksichtigt wird (insbesondere bei der Regelung), dass der Arbeitsbereich des Fluidförderers durch nichtlineare Begrenzungen beschränkt ist.
  • Das Verfahren kann somit Steueranteile zum Ausgeben von Stellgrößen sowie Regelanteile zum Erzeugen der Stellgrößen unter Verwendung von Rückkopplung aufweisen.
  • Insbesondere kann die Information auch über einen Solldruck Aufschluss geben.
  • Die Flussmenge kann z.B. in Normkubikmeter ausgedrückt werden, wobei die Gasqualität berücksichtigt, um einem Normkubikmeter einen bestimmten Energiegehalt zuordnen zu können. Die Flussmenge kann z.B. in einer Energieflussmenge ausgedrückt sein, wodurch eine Lieferung einer definierte Energiemenge durch Lieferung einer bestimmten Menge von Normkubikmetern erreicht wird, wobei die Menge von der Gasqualität abhängt. Je nach Gasqualität schwankt der Energieinhalt eines Normkubikmeters. Der Energieinhalt kann in Btu(British Thermal Unit) angegeben werden. Für eine bestimmte Energiemenge in Form von Gas müssen bei einem niedrigeren Energieinhalt mehr Normkubikmeter geliefert werden als bei höherem Energieinhalt.
  • Dabei kann eine nichtlineare Begrenzung eine Begrenzung durch eine gekrümmte Kurve, welche somit keine Gerade ist, definiert sein. Durch die Berücksichtigung der nichtlinearen Begrenzungen des Arbeitsbereiches des Fluidförderers (insbesondere eines Verdichters, in dem Falle, in welchem das Fluid ein Gas ist) kann eine Regelung des Fluidförderers verbessert werden, insbesondere hinsichtlich eines Energieverbrauchs. Ferner kann die Sollflussmenge (insbesondere auch ein Solldruck) mit höherer Genauigkeit erreicht werden, da die Modellierung des Verhaltens des Fluids innerhalb des Fluidförderers mit höherer Genauigkeit modelliert werden kann. Dadurch ist somit eine genauere oder zuverlässigere Ermittlung von einer oder mehreren Stellgrößen ermöglicht, welche an dem Fluidförderer zum Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers ausgegeben werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren ferner Erhalten von Information über einen tatsächlichen Druck (einen zu einer bestimmten Zeit tatsächlich vorliegenden Druck) und eine tatsächliche Flussmenge (eine zu einer bestimmten Zeit tatsächlich vorliegende Flussmenge) des Fluids innerhalb der Fluidleitung auf, wobei das Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers ferner auf der Information über den tatsächlichen Druck und die tatsächliche Flussmenge des Fluids innerhalb der Fluidleitung basiert.
  • Dabei kann die Information über den tatsächlichen Druck und die tatsächliche Flussmenge des Fluids beispielsweise über eine oder mehrere Messungen an einer oder mehreren Stellen entlang oder innerhalb der Fluidleitung ermittelt worden sein. Insbesondere kann die Information über den tatsächlichen Druck und die tatsächliche Flussmenge kontinuierlich oder in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen (etwa jede Sekunde, jede Minute, jede Stunde) erhalten werden.
  • Insbesondere kann die Information über die Sollflussmenge als auch die Information über einen tatsächlichen Druck und die tatsächliche Flussmenge über ein Netzwerk (kabelgebunden oder kabellos) erhalten werden. Mittels der Information über den tatsächlichen Druck und die tatsächliche Flussmenge des Fluids kann das Steuerverfahren weiter verbessert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren ferner auf Modellieren (insbesondere aufweisend Simulieren unter Aufstellung von physikalischen Gleichungen einer Flussdynamik, insbesondere von Differentialgleichungen, insbesondere unter Berücksichtigen der Temperatur des Fluids, der Wandbeschaffenheit der Fluidleitung, der Dichte des Fluids und Ähnliches) des Flusses (insbesondere der Bewegung) des Fluids durch die Fluidleitung und des Druckes des Fluids innerhalb der Fluidleitung, wobei das Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers ferner auf dem Modellieren des Flusses des Fluids durch die Fluidleitung (und insbesondere des Druckes des Fluids innerhalb der Fluidleitung) basiert.
  • Insbesondere kann das Modellieren des Flusses des Fluids durch die Fluidleitung (und insbesondere des Druckes des Fluids innerhalb der Fluidleitung) ein Berücksichtigen der Reibung zwischen einer Innenwand der Fluidleitung und dem Fluid umfassen, welche insbesondere durch eine Nichtlinearität beschrieben sein kann. Die Reibung zwischen dem Fluid und der Fluidleitung bzw. die Reibung zwischen einzelnen Fluidbestandteilen führt zu einer Verminderung des Flusses und/oder zu einer Verminderung des Druckes des Fluids innerhalb der Fluidleitung. Insbesondere kann ein Fluss des Fluids und/oder ein Druck des Fluids umso mehr vermindert sein, je weiter das Fluid innerhalb der Fluidleitung von dem Fluidförderer entfernt ist. Berücksichtigung der Reibung des Fluids mit der Wand der Fluidleitung und Berücksichtigung der Reibung des Fluids in wechselseitiger Interaktion kann das Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers derart verbessern, dass die Sollflussmenge an einer oder mehreren Stellen innerhalb der Flussleitung erreicht werden können unter gleichzeitiger Energieminimierung.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Fluss des Fluids durch die Flussleitung und der Druck des Fluids innerhalb der Fluidleitung unter Benutzung eines partiellen nichtlinearen Differenzialgleichungssystems modelliert. Mit den partiellen Differentialgleichungen kann die gesamte Pipeline inkl. Reibung modelliert werden. Somit kann insbesondere eine Reibung des Fluids mit einer Wandfläche der Fluidleitung beschrieben oder modelliert bzw. simuliert werden, um ein Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers zu verbessern.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Arbeitsbereich des Fluidförderers durch eine Menge von Paaren (insbesondere Tupeln) von einer Flussmenge und einem Verhältnis eines Druckes an einem Eingang und einem Ausgang des Fluidförderers definierbar, wobei die Menge von Paaren durch mindestens eine gekrümmte Kurve begrenzt ist.
  • Insbesondere kann der zulässige Arbeitsbereich des Fluidförderers den Bereich des Fluidförderers angeben, in welchem der Fluidförderer betrieben werden kann, ohne Schaden zu nehmen. Insbesondere kann ein Betreiben des Fluidförderers außerhalb des Arbeitsbereiches vermieden werden, um den Fluidförderer vor einer Beschädigung oder gar Zerstörung zu schützen. Je nach Ausführungsform kann der Arbeitsbereich auch auf andere Weise durch eine Menge von Punkten definiert werden, beispielsweise durch Angabe einer Drehzahl, einer Fördermenge, lediglich des Druckes an dem Eingang oder/und lediglich eines Druckes an dem Ausgang des Fluidförderers. Jedenfalls ist der Arbeitsbereich durch gekrümmte Kurven begrenzt, welche somit nicht ausschließlich durch eine oder mehrere Geraden darstellbar ist. Dabei wird die Form der Kurven bei dem Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers berücksichtigt. Damit kann die Regelung des Fluidförderers weiter verbessert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basiert das Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers ferner einer Flussmengedifferenz zwischen der Sollflussmenge und der tatsächlichen Flussmenge (insbesondere an mehreren Stellen der Fluidleitung). Die Flussmengedifferenz kann ein Fehlersignal der Flussmenge darstellen, wobei das Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers derart ausgeführt wird, dass die Fehlersignale minimiert werden. Damit kann die Regelung des Fluidförderers vereinfacht und verbessert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Information über die Sollflussmenge über einen Zeitraum (etwa 0 Sek.–10 Sek., 0 Sek.–1 Min., 0 Sek.–10 Min.) erhalten und die Information über die tatsächliche Flussmenge wird über den (selben) Zeitraum erhalten (insbesondere gemessen oder ermittelt), wobei die Flussmengedifferenz über den Zeitraum aufsummiert (insbesondere integriert) wird, um eine Flussmengedifferenzsumme zu erhalten, wobei das Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers ferner auf der Flussmengedifferenzsumme basiert.
  • Zur Durchführung der Summenbildung bzw. Integration der Flussmengedifferenz kann ein Integrationsglied (insbesondere ein elektronisches Modul) eines konventionellen PI-Reglers zur Anwendung kommen. Damit kann das Steuerverfahren des Fluidförderers vereinfacht und/oder verbessert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Bestimmen des Energieverbrauchs des Fluidförderers ein Bestimmen (oder Berücksichtigen) des Energieverbrauchs des Fluidförderers bei Einschalten und/oder Ausschalten auf.
  • Insbesondere wird der Energieverbrauch des Fluidförderers bei Einschalten und/oder Ausschalten bei dem Minimieren des erforderlichen Energieverbrauchs berücksichtigt. Dabei kann somit ein tatsächlicher oder momentaner Zustand des Fluidförderers (eingeschaltet oder ausgeschaltet) berücksichtigt werden. Falls sich zum Beispiel herausstellen sollte, dass ein Ausschalten und späteres Einschalten einen höheren Energieverbrauch hat als ein Laufenlassen des Fluidförderers bei geringerem Durchsatz oder geringerer Leistung, kann der Fluidförderer bei der geringeren Leistung betrieben werden, ohne ihn abzuschalten und später wieder einzuschalten. Damit kann das Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers insbesondere hinsichtlich einer Minimierung des Energieverbrauchs weiter verbessert werden, wobei gleichzeitig die Einhaltung der Sollflussmenge gewährleistet sein kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Abstand zwischen dem Fluidförderer und einer Stelle entlang der Fluidleitung, an der die Sollflussmenge zu erzielen ist, berücksichtigt, um den Fluidförderer zu steuern/regeln. Je größer der Abstand ist, umso größere Totzeiten (z. B. Zeitdifferenz zwischen dem Ausgeben einer Stellgröße an den Förderer und entsprechendes Einstellen eines veränderten Fluidflusses) können auftreten. Berücksichtigen dieser Totzeiten, welche auftreten können, kann das Steuerverfahren/Regelverfahren verbessern, um insbesondere Sollflussmenge tatsächlich zu erreichen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mindestens eine Nebenbedingung einer Menge von Nebenbedingungen beim Steuern/Regeln des Fluidförderers berücksichtigt, wobei die Menge von Nebenbedingungen umfasst: Vermeiden eines Druckes in der Fluidleitung, der oberhalb eines Maximalleitungsdruckes liegt (um insbesondere eine Beschädigung der Fluidleitung zu verhindern); Vermeiden eines Druckes in dem Fluidförderer, der oberhalb eines Maximalförderdruckes liegt (um insbesondere eine Beschädigung des Fluidförderers zu verhindern); und Abstandhalten des Arbeitspunktes (des Betriebspunktes, an welchem der Fluidförderer betrieben wird, insbesondere definierbar durch Drehzahl, Durchflussrate oder aufgebautes Druckverhältnis am Eingang bzw. am Ausgang des Fluidförderers) von einer Begrenzungslinie des Arbeitsbereiches, die insbesondere den Arbeitsbereich von Flussmengen abgrenzt, die unterhalb des Arbeitsbereichs liegen (d.h. kleinere Flussmengen aufweisen als der Arbeitsbereich).
  • Damit wird insbesondere ein sich Annähern an eine Begrenzungslinie vermieden, welche den Übergang zu einem Surge-Bereich definiert. Ein Surge kann auftreten, falls der Verdichterauslassdruck bezüglich des Flusses durch den Verdichter oder Kompressor zu hoch ist. Der Fluss kann sich rapide schnell ändern, wenn eine plötzliche Änderung in der Belastung auftritt, welche von dem Kompressor zu bewältigen ist. Wenn der Surge nicht verhindert wird, kann der Kompressor oder Verdichter zerstört werden. Konventionellerweise wurden bei drohendem Surge automatisch Ventile geöffnet. Durch die Regelung des Fluidförderers gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung können kritische Arbeitsbedingungen des Fluidförderers dadurch vermieden werden, dass der Fluidförderer lediglich in dem zulässigen Arbeitsbereich betrieben wird. Damit kann die Regelung des Fluidförderers verbessert werden und vereinfacht werden, ohne die Gefahr einer Beschädigung des Fluidförderers mit sich zu bringen.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren ferner auf Erhalten von weiterer Information über eine weitere Sollflussmenge des Fluids auf, wobei die Sollflussmenge von der weiteren Sollflussmenge verschieden ist, wobei das Steuern/Regeln des Fluidförderers ferner auf der weiteren Sollflussmenge basiert.
  • Insbesondere kann die Sollflussmenge einen ersten Sollzustand definieren und die weitere Sollflussmenge kann einen zweiten Sollzustand definieren. Damit ist eine Regelung des Fluidförderers ermöglicht, von einem ersten Sollzustand zu einem zweiten Sollzustand überzugehen. Der erste Sollzustand und der zweite Sollzustand können dabei jeweils über bestimmte Sollflussmengen an einer Mehrzahl von Lieferpunkten des Fluids definiert sein. Damit kann eine sich dynamisch ändernde Flusskonfiguration und Druckkonfiguration innerhalb der Fluidleitung durch entsprechendes Steuern bzw. Regeln des Fluidförderers (oder insbesondere einer Mehrzahl von Fluidförderern) erreicht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Fluid ein Gas und ist der Fluidförderer ein Verdichter. Der Verdichter kann dabei z.B. von einem Elektromotor oder insbesondere von einer Gasturbine (welche zum Beispiel durch das Fluid angetrieben werden kann, wobei der Antrieb durch das Fluid bei dem Energieverbrauch des Fluidförderers berücksichtigt wird) angetrieben werden. Damit kann ein Regelungsverfahren zum Steuern/Regeln einer oder mehrerer Verdichter eines Gasleitungssystems bereitgestellt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Fluid ein Öl und ist der Fluidförderer eine Pumpe, insbesondere eine Elektropumpe, wodurch ein Verfahren zum Steuern/Regeln einer Pumpe eines Ölleitungssystems bereitgestellt ist.
  • Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Erhalten von Information über die Sollflussmenge des Fluids innerhalb der Fluidleitung Erhalten (insbesondere über ein elektrisches Signal, etwa über ein drahtloses oder drahtgebundenes Netzwerk) von Information über eine Sollflussmenge des Fluids an einer Mehrzahl von Stellen innerhalb oder bei der Fluidleitung auf, insbesondere zu einer Mehrzahl von verschiedenen Zeiten.
  • Damit kann ein Sollzustand genauer spezifiziert werden. Dabei weist das Verfahren ferner auf Bestimmen eines Energieverbrauchs mindestens eines weiteren Fluidförderers (oder einer Mehrzahl weiterer Fluidförderer) bei Betrieb innerhalb eines weiteren Arbeitsbereiches (oder einer Mehrzahl von weiteren Arbeitsbereichen) des weiteren Fluidförderers; und Steuern/Regeln des Fluidförderers und/oder des mindestens einen weiteren Fluidförderers (oder der Mehrzahl der weiteren Fluidförderer) hinsichtlich eines erzeugten Drucks und Flusses des Fluids basierend auf der Information über die Sollflussmenge des Fluids an der Mehrzahl von Stellen der Fluidleitung derart, Sollflussmenge des Fluids an der Mehrzahl von Stellen erreicht werden und der dafür erforderliche Energieverbrauch, welcher durch den Fluidförderer, den mindestens einen weiteren Fluidförderer verursacht wird, minimiert wird. Damit kann ein komplexes Fluidleitungssystem durch Steuern/Regeln einer Mehrzahl von Fluidförderern hinsichtlich eines Gesamtenergieverbrauchs optimal betrieben werden.
  • Für den Fachmann ist ersichtlich, dass Merkmale, die individuell oder in irgendeiner Kombination im Zusammenhang mit einem Verfahren zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers offenbart, beschrieben oder eingesetzt wurden, ebenso (individuell oder in irgendeiner Kombination) für eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können und umgekehrt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers zum Fördern eines Fluids innerhalb einer Fluidleitung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Eingang zum Erhalten von Information über eine Sollflussmenge des Fluids innerhalb der Fluidleitung; ein Bestimmungsmodul zum Bestimmen eines Energieverbrauchs des Fluidförderers bei Betrieb innerhalb eines Arbeitsbereiches des Fluidförderers; und ein Steuermodul zum Steuern/Regeln des Fluidförderers hinsichtlich eines erzeugten Druckes und Flusses des Fluids basierend auf der Information über die Sollflussmenge des Fluids innerhalb der Fluidleitung derart, dass Sollflussmenge des Fluids erreicht werden und der dafür erforderliche Energieverbrauch minimiert wird, wobei berücksichtigt wird, dass der Arbeitsbereich des Fluidförderers durch eine nichtlineare Begrenzungen beschränkt ist (siehe 2).
  • Ferner kann ein Fluidfördersystem bereitgestellt sein, was eine Fluidleitung, einen Fluidförderer und die Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Fluidförderers aufweist. Dabei kann die Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Fluidförderers entfernt von der Fluidleitung und dem Fluidförderer angeordnet sein, wobei eine Kommunikation zwischen der Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Fluidförderers und dem Fluidförderer über ein Netzwerk erfolgen kann und ebenfalls Messwerte von Messsensoren an der Fluidleitung über ein Netzwerk zu der Vorrichtung zum Steuern/Regeln des Fluidförderers übermittelt werden können.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Erfindungsgegenstände beschrieben wurden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung dieser Anmeldung sind lediglich als schematisch und als nicht maßstabsgetreu anzusehen.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die illustrierten oder beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
  • 1 illustriert schematisch ein Fluidfördersystem, welches eine Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers gemäß einer Ausführungsform aufweist, sowie ein Fluidleitungssystem mit einer Mehrzahl von Fluidförderern und Messsensoren;
  • 2 illustriert einen Graphen zum Definieren eines Arbeitsbereiches eines Fluidförderers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 1 illustriert ein Fluidfördersystem, insbesondere ein Gasfördersystem, welches eine Vorrichtung 100 zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sowie ein Gasleitungssystem 110 mit einer Mehrzahl von Verdichtern 112 aufweist, welche von der Vorrichtung 100 zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers gesteuert werden. Die Vorrichtung 100 zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers kann auch als ein nichtlinearer modellbasierter prädiktiver Regler mit vorgeschaltetem I-Anteil bezeichnet werden.
  • Das Gasleitungssystem 110 umfasst eine Mehrzahl von Fluidleitungsabschnitten 114 und Abzweigungen 116, welche von den Leitungsabschnitten 114 abzweigen, um in dem Gasleitungssystem 110 fließendes Fluid oder Gas 118 bestimmten Lieferpunkten 120 zuzuführen. Insbesondere ist das Fluid 118, insbesondere ein Gas, bei den Lieferpunkten 120 zu bestimmten Zeiten mit bestimmten Flussmengen oder Flussraten zu liefern.
  • Um die Sollflussmengen an den Lieferstellen 120 zu den vorgegebenen Zeitpunkten zu erreichen, ist das Gasleitungssystem 110 mit einer Mehrzahl von Verdichtern 112 ausgestattet, welche das Gas 118 durch Druckbeaufschlagung durch die Leitungsabschnitte 114 bzw. Verzweigungen 116 transportieren, um zu den Lieferpunkten 120 zu gelangen. Dabei werden die Verdichter 112 über Datenleitungen 122 von dem nichtlinearen modellbasierten prädiktiven Regler 100 gesteuert.
  • Am Ende der Gasleitungen 114, 116 (d.h. kurz vor den Lieferpunkten 120) brauchen nicht oder können nicht Verdichter oder Pumpen platziert sein.
  • Der Verdichter 112 ist hingegen (unmittelbar oder nahe) an einem Einspeisepunkt 112 (an dem Gas eingespeist wird) angeordnet, da das mit Druck an Einspeisepunkten anfänglich mit Druck beaufschlagt werden muss.
  • Das Gasleitungssystem 110 umfasst ferner eine Mehrzahl von Flusssensoren, Drucksensoren und Temperatursensoren 124, welche den tatsächlichen Druck, die tatsächliche Flussmenge bzw. Flussrate und die tatsächliche Temperatur des Gases 118 an den Lieferpunkten 120 oder auch an anderen Punkten oder Stellen entlang oder in der Gasleitung 114, 116 messen und elektrische Signale über Signalleitungen 126 ausgeben.
  • Über die Datenleitung 126 wird dem prädiktiven Regler 100, welcher in 1 illustriert ist, Information über eine tatsächliche Flussmenge, einen tatsächlichen Druck und tatsächliche Temperatur an der Mehrzahl von Lieferpunkten 120 zugeführt. Ferner wird dem prädiktiven Regler 100 über eine Datenleitung 129 bzw. einen Eingang 129 Information 128 über eine Sollflussmenge (optional auch über einen Solldruck) des Gases 118 an der Mehrzahl der Lieferstellen 120 zugeführt.
  • Basierend auf der über die Eingänge 128, 126 zugeführten Information bildet der prädiktive Regler 100 ein Flussmengedifferenzsignal zwischen der Sollflussmenge und der tatsächlichen Flussmenge und führt diese Differenzen einem Integrationselement 130 zu. Die Integralanteile (einer pro Lieferpunkt) können im Model des prädiktiven Reglers 100 als zusätzliche Zustände eingeführt werden. Das Integrationselement 130 kann auch an einer anderen Stelle in der Signalprozessierung angeordnet sein. Das Integrationselement 130 integriert bzw. summiert das Druckdifferenzsignal und/oder das Flussdifferenzsignal über einen gewissen Zeitraum auf, um eine Druckdifferenzsumme und/oder eine Flussmengedifferenzmengesumme zu erhalten. Diese Summensignale werden sodann einem mathematischen Pipeline-Modellprozessor 132 zugeführt, welcher auf einen dynamischen Optimierungsalgorithmus (zur Minimierung des Energieverbrauchs und Definition des Arbeitsbereiches der Verdichter 112) 134 zugreifen kann.
  • Ferner greift der Prozessor 132 auf verschiedene Optimierungskriterien und Nebenbedingungen zu, welche in einer Datenstruktur 136 abrufbar sind, welche insbesondere Verdichterkennlinien inklusive Surgelinien, maximale Betriebsdrücke, vertragliche Lieferbedingungen, Gewichtungsfaktore und anderes umfassen können.
  • Insbesondere können die Nebenbedingungen 136 einen Arbeitsbereich 240 definieren, wie in dem Graph in 2 illustriert ist und wie unten im Detail erläutert wird.
  • Der prädiktive Regler 100 errechnet daraufhin eine oder mehrere Stellgrößen, wie etwa Drehzahl des Verdichters 112, und gibt sie über den Ausgang 138 aus, welcher mit den Dateneingangsleitungen 122 der Verdichter 112 verbunden ist. Die Stellgrößen Steuern/Regeln somit über die Datenleitungen 122 die Mehrzahl von Verdichtern 112, um einen Betrieb des Gasleitungssystems 110 zum Erreichen von Sollzuständen an den Lieferpunkten 120 unter Minimierung des Energieverbrauchs zu betreiben.
  • Das Fluidfördersystem der 1 kann zum Fördern bzw. Befördern von Öl oder Gas ausgebildet sein. Im Falle von Öl sind die Verdichter 112 durch Pumpen zu ersetzen.
  • 2 zeigt einen Graph mit einer Abszisse 242, welche die Flussmenge des Gases 118 in einem Verdichter 112 bezeichnet, und einer Ordinate 244, welche das Druckverhältnis (Verhältnis eines Druckes an einem Eingang und einem Ausgang) des Verdichters 112 kennzeichnet. Ein Arbeitsbereich 240, welcher einen zulässigen Bereich eines Betriebs des Verdichters 112 definiert, ist mittels Begrenzungslinien 246, 248, 250 und 252 beschränkt. Insbesondere verläuft die Begrenzungslinie 252 entlang einer maximalen Drehzahl des Verdichters 112. Eine weitere Linie 253 verläuft entlang einer kleineren Drehzahl des Verdichters, Linie 254 verläuft entlang einer noch kleineren Drehzahl des Verdichters 112 und die Begrenzungslinie 248 des Arbeitsbereichs 240 verläuft entlang einer minimalen Drehzahl des Verdichters 112.
  • Ein Bereich 256 jenseits der Begrenzungslinie 246 stellt einen instabilen Bereich eines Betriebs des Verdichters 112 dar (oder Surge-Bereich) und muss vermieden werden. Der Punkt 258 stellt einen optimalen Arbeitspunkt mit bestem Wirkungsgrad des Verdichters 112 dar. Die Linien 260 und 262 stellen Linien gleichen Wirkungsgrades dar, wobei der Wirkungsgrad, welcher zur Linie 260 gehört, höher ist als der Wirkungsgrad, welcher zur Linie 262 gehört. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Abstand Δ von den Begrenzungslinien 246, 248, 250, 252 eingehalten, um den Verdichter 112 zu betreiben. Insbesondere wird somit der Verdichter 112 lediglich in einem Unterbereich 264 des Arbeitsbereiches 240 betrieben, um das Risiko einer Beschädigung des Verdichters zu vermindern. Ein Verhältnis einer Fläche des Unterbereich 264 und des Arbeitsbereiches 240 kann zwischen 0,8 und 0,99 liegen.
  • Die Verdichter 112 (inklusive der Begrenzungen des Arbeitsbereiches 240) und die Pipelinerohrreibung selbst haben ein nichtlineares Verhalten und die Pipeline kann bezüglich des Druckes und des Durchflusses ein Totzeitverhalten aufweisen. auf. Um einerseits den Energieverbrauch der Verdichter 112 bei gleichzeitiger Berücksichtung der nichtlinearen Begrenzungen des Arbeitsbereiches 240 zu regeln ist ein Mehrgrößenregler 100 bereitgestellt, der den Energieverbrauch bei Berücksichtigung der Begrenzung des Verdichterarbeitsbereiches (und des maximalen Betriebsdruckes) optimiert und effektiv mit Totzeiten umgehen kann. Nichtlineare MPC (ein modellprädiktiver Ansatz, engl. MPC, Modell Predictive Control) Regelungen sind in der Lage diese Aufgabe effektiv zu lösen.
  • Im Gegensatz zu konventionellen linearen MPC Reglern kann durch die Verwendung der nichtlinearen Variante des MPC die Pipeline exakter und näher an gewünschten Grenzwerten betrieben werden.
  • Das hier vorgestellte nichtlineare MPC Konzept 100 basiert auf dem nichtlinearen Modell der Pipeline 114, 116 und des Verdichters 112. Die Begrenzungen des Verdichters 112 werden nicht linearisiert sondern durch nichtlineare Funktionen nachgebildet. Die Pipeline 114, 116 kann durch nichtlineare partielle Differentialgleichungen beschrieben werden (z. B. Weimann: Modellierung und Simulation der Dynamik von Gasverteilnetzen im Hinblick auf Gasnetzführung und Gasnetzüberwachung, Dissertation TU München, Fachbereich Elektrotechnik, 1978) oder in Kombination mit dem Verdichter als Wiener-Hammersteinmodell (z. B. Wellers: Nichtlineare Modellgestützte Prädiktive Regelung auf Basis von Wiener- und Hammerstein-Modellen, VDI Verlag, Fortschrittsberichte, Reihe 8, Nr. 742, 1998) modelliert werden.
  • Das eigentliche Optimierungskriterium beinhaltet im Wesentlichen den Energieverbrauch der einzelnen Verdichter. Nebenbedingungen 136 können sein:
    • • der Abstand Δ der Verdichter zur Pumpgrenzen (engl. Surge line). Damit können die „anti-surge“ Regelungen durch Sicherheitsschalter und -ventile ersetzt werden
    • • der maximale Betriebsdruck (engl. MAOP = MAximum Operating Pressure) der Pipeline und
    • • die vertraglichen Drücke und Durchflüsse an den Lieferpunkten 120 mit in den Reglerentwurf integriert.
  • Um den Rechenaufwand in Grenzen zu halten, kann mit endlichen Prädiktionshorizonten gearbeitet werden. Um Stabiltätsprobleme bei dieser Methode zu verhindern, wird ein Verfahren mit garantierter Stabilität eingesetzt. Um Regelabweichungen an den Lieferpunkten zu vermeiden, wird der hier beschriebene MPC Regler 100 mit I-Anteilen 130 ausgestattet.
  • Um den Energieverbrauch der Verdichter 112 zu erzielen, müssen die einzelnen Verdichter an den Betriebspunkten mit dem höchsten Wirkungsgrad betrieben werden. Da normalerweise mehrere Verdichter in einer Verdichterstation implementiert sind, muss zudem noch entschieden werden in welcher Konfiguration die Verdichter betrieben werden (d.h. welche Verdichter werden ein- bzw. ausgeschaltet). Für den stationären Zustand und transienten Zustand (d.h. in der Transition von einem Betriebspunkt zum nächsten) kann der nichtlinearen MPC 100 eingesetzt werden. Der hier beschriebene nichtlineare MPC 100 schließt diese Lücke, in dem er in jedem Abtastschritt die optimale Verdichterkonstellation (d.h. welche Verdichter sind ein- und ausgeschaltet) und die optimalen Betriebspunkte der eingeschalteten Verdichter bestimmt. Solche Systeme können als hybrid genannt werden, da sie sowohl binäre als analoge Variablen bzw. Zustände haben. Dabei wird berücksichtigt, dass das Ein- und Ausschalten von Verdichtern 112 mehr Energie benötigt als der eigentliche Betrieb. Die Energie für das Ein- und Ausschalten der Verdichter werden als zusätzliche Terme in das Optimierungskriterium aufgenommen.
  • Um Modellungenauigkeiten und Alterungserscheinungen zu kompensieren, ist der nichtlineare MPC Regler 100 adaptiv aufgebaut.
  • Verdichter für Gas werden in der Regel entweder mit Elektromotoren oder Gasturbinen angetrieben. Das vorgestellte Prinzip lässt sich auf beide Antriebsvarianten anwenden. Beim Antrieb durch Gasturbinen muss lediglich bei der Modellbildung und der Optimierung berücksichtigt werden, dass ein Teil des über die Pipeline transportierten Gases für den Antrieb genutzt wird.
  • Der hier beschriebene modellprädiktive Regler berechnet die Sollwerte für die einzelnen Antriebe und schickt diese an lokalen Stationsregelungen weiter. Lokale Stations- und Antriebsregelungen inklusive Steuerungs- und Regelungslogik sind notwendig um auf schnelle Ereignisse wie z.B. den Ausfall zu reagieren. Aufgrund des hohen Rechenaufwandes können modellprädiktive Regler nicht oder nur eingeschränkt geeignet sein, schnelle Prozesse zu regeln oder auf schnelle Ereignisse zu reagieren.
  • Eine Anwendung eines hybriden nichtlinearen modellprädiktiven Reglers 100 mit I-Anteilen und integrierter Anti-Surge Regelung auf eine Öl- oder Gaspipeline kann folgende Vorteile bereitstellen:
    • • Durch die Berücksichtigung von Nichtlinearitäten wird ein besseres Optimum erzielt und dadurch der Energieverbrauch unter den gegebenen Begrenzungen noch weiter reduziert als bei linearen MPC Verfahren. Da die nichtlinearen Begrenzungen ohne Linearisierung im Reglerentwurf berücksichtigt werden, können die Sicherheitsabstände zu den Begrenzungen reduziert und damit unter Umständen bessere Optimierungsergebnisse erzielt werden.
    • • Mit der Einführung von I-Anteilen werden Regelabweichungen an den Lieferpunkten vermieden.
    • • Die Integration von „Anti-Surge“ in das MPC Verfahren kann die Anti-Surge Regelung eingespart und durch Sicherheitsventile und Sicherheitsschalter ersetzt werden.
    • • Die Verdichterkonstellation wird nicht nur im stationären Zustand sondern auch im transienten Zustand optimiert. Dadurch wird der Energieverbrauch der Verdichterstation weiter reduziert.
    • • Ein separater externer Optimierer für die Verdichterkonstellation wird überflüssig.
  • Bisher wurde nur die Anwendbarkeit der Erfindung auf Gaspipelines beschrieben. Im Grundsatz gilt das gleiche auch für Ölpipelines. Anstelle von Verdichtern treten hier Ölpumpen. Deshalb kann der oben beschriebene Regler 100 auch auf Ölpipelines angewendet werden, wenn die Verdichtereigenschaften durch die Pumpencharakteristiken ersetzt werden. Bei Ölpipelines ist im Gegensatz zu Gaspipelines nicht nur die Ölpumpencharakteristik sondern auch die unterschiedlichen Eigenschaften des Fluids zu berücksichtigen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • US 7676283 B2 [0003]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Weimann: Modellierung und Simulation der Dynamik von Gasverteilnetzen im Hinblick auf Gasnetzführung und Gasnetzüberwachung, Dissertation TU München, Fachbereich Elektrotechnik, 1978 [0057]
    • Wellers: Nichtlineare Modellgestützte Prädiktive Regelung auf Basis von Wiener- und Hammerstein-Modellen, VDI Verlag, Fortschrittsberichte, Reihe 8, Nr. 742, 1998 [0057]

Claims (14)

  1. Verfahren zum Steuern eines Fluidförderers (112) zum Fördern eines Fluides (118) innerhalb einer Fluidleitung (114, 116), wobei das Verfahren aufweist: Erhalten von Information (128) über eine Sollflussmenge des Fluids (118) innerhalb der Fluidleitung (114, 116); Bestimmen eines Energieverbrauchs des Fluidförderers (112) bei Betrieb innerhalb eines Arbeitsbereiches (240) des Fluidförderers; Steuern des Fluidförderers (112) hinsichtlich eines erzeugten Flusses des Fluids (118) basierend auf der Information (128) über die Sollflussmenge des Fluids (118) innerhalb der Fluidleitung (114, 116) derart, dass die Sollflussmenge des Fluids erreicht wird und der dafür erforderliche Energieverbrauch minimiert wird, wobei berücksichtigt wird, dass der Arbeitsbereich (240) des Fluidförderers durch eine nichtlineare Begrenzung (246, 248, 250, 252) beschränkt ist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: Erhalten von Information (126) über eine tatsächliche Flussmenge des Fluids (118) innerhalb der Fluidleitung (114, 116), wobei das Steuern des Fluidförderers ferner auf der Information (126) über die tatsächliche Flussmenge des Fluids an den Lieferpunkten innerhalb der Fluidleitung basiert.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, ferner aufweisend: Modellieren (132) des Flusses des Fluids durch die Fluidleitung und des Druckes des Fluids innerhalb der Fluidleitung, wobei das Steuern des Fluidförderers ferner auf dem Modellieren des Flusses des Fluids durch die Fluidleitung basiert.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Fluss des Fluids durch die Fluidleitung unter Benutzung einer nichtlineare Differenzialgleichung modelliert wird.
  5. Verfahren gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Arbeitsbereich (240) durch eine Menge von Paaren von einer Flussmenge und einem Verhältnis eines Druckes an einem Eingang und einem Ausgang des Fluidförderers definierbar ist, wobei die Menge von Paaren durch mindestens eine gekrümmte Kurve (246, 248, 250, 252) begrenzt ist.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei wobei das Steuern des Fluidförderers (112) ferner auf einer Flussmengedifferenz zwischen der Sollflussmenge und der tatsächlichen Flussmenge basiert.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Information die Sollflussmenge über einen Zeitraum erhalten wird und die Information über den tatsächlichen Druck und die tatsächliche Flussmenge über den Zeitraum erhalten wird, wobei die Druckdifferenz und/oder die Flussmengedifferenz über den Zeitraum aufsummiert (130) wird, um eine Druckdifferenzsumme und/oder eine Flussmengedifferenzsumme zu erhalten, wobei das Steuern des Fluidförderers ferner auf der Druckdifferenzsumme und/oder der Flussmengedifferenzsumme basiert.
  8. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Bestimmen des Energieverbrauchs des Fluidförderers ein Bestimmen des Energieverbrauchs des Fluidförderers bei Einschalten und/oder Ausschalten aufweist.
  9. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (d) zwischen dem Fluidförderers und einer Stelle entlang der Fluidleitung, an der die Sollflussmenge zu erzielen ist, berücksichtigt wird.
  10. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Nebenbedingung einer Menge von Nebenbedingungen berücksichtigt wird, wobei die Menge von Nebenbedingungen umfasst: Vermeiden eines Druck in der Fluidleitung, der oberhalb eines Maximalleitungsdruckes liegt; Vermeiden eines Druck in dem Fluidförderer, der oberhalb eines Maximalfördererdruckes liegt; Abstandhalten (Δ) des Arbeitspunktes des Fluidförderers von einer Begrenzungslinie der Arbeitsbereichs (240), die insbesondere den Arbeitsbereich von Flussmengen abgrenzt, die unterhalb des Arbeitsbereiches liegen.
  11. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner aufweisend: Erhalten von weiterer Information über eine weitere Sollflussmenge des Fluids, wobei die Sollflussmenge von der weiteren Sollflussmenge verschieden ist, wobei das Steuern des Fluidförderers ferner auf der weiteren Sollflussmenge basiert.
  12. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Fluid ein Gas (118) ist und der Fluidförderer ein Verdichter (112), insbesondere eine Gasturbine oder ein Elektromotor ist, oder wobei das Fluid ein Öl ist und der Fluidförderer eine Pumpe, insbesondere eine Elektropumpe, ist.
  13. Verfahren gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Erhalten von Information über die Sollflussmenge des Fluids innerhalb der Fluidleitung Erhalten von Information über eine Sollflussmenge des Fluids an einer Mehrzahl von Stellen (120) innerhalb der Fluidleitung, insbesondere zu einer Mehrzahl von Zeiten umfasst, wobei das Verfahren ferner aufweist: Bestimmen eines Energieverbrauchs mindestens eines weiteren Fluidförderers bei Betrieb innerhalb eines weiteren Arbeitsbereiches des weiteren Fluidförderers; Steuern des Fluidförderers und/oder des mindestens einen weiteren Fluidförderers hinsichtlich eines erzeugten Flusses des Fluids basierend auf der Information über die Sollflussmenge des Fluids an der Mehrzahl von Stellen (120) der Fluidleitung derart, dass Sollflussmenge des Fluids an der Mehrzahl von Stellen erreicht werden und der dafür erforderliche Energieverbrauch minimiert wird.
  14. Vorrichtung zum Steuern/Regeln eines Fluidförderers zum Fördern eines Fluides innerhalb einer Fluidleitung, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Eingang (129) zum Erhalten von Information (128) über eine Sollflussmenge des Fluids innerhalb der Fluidleitung; ein Bestimmungsmodul (134) zum Bestimmen eines Energieverbrauchs des Fluidförderers bei Betrieb innerhalb eines Arbeitsbereiches des Fluidförderers; und ein Steuermodul (132) zum Steuern des Fluidförderers hinsichtlich eines erzeugten Flusses des Fluids basierend auf der Information (128) über die Sollflussmenge des Fluids (118) innerhalb der Fluidleitung (114, 116) derart, dass die Sollflussmenge des Fluids erreicht wird und der dafür erforderliche Energieverbrauch minimiert wird, wobei berücksichtigt wird, dass der Arbeitsbereich (240) des Fluidförderers durch eine nichtlineare Begrenzung beschränkt ist.
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