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WO2009039934A1 - Verfahren zur überwachung einer energieumwandlungseinrichtung - Google Patents

Verfahren zur überwachung einer energieumwandlungseinrichtung Download PDF

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WO2009039934A1
WO2009039934A1 PCT/EP2008/007041 EP2008007041W WO2009039934A1 WO 2009039934 A1 WO2009039934 A1 WO 2009039934A1 EP 2008007041 W EP2008007041 W EP 2008007041W WO 2009039934 A1 WO2009039934 A1 WO 2009039934A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
variables
unit
pump
monitoring
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2008/007041
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Pierre Vadstrup
Carsten Skovmose Kallesøe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grundfos Management AS
Original Assignee
Grundfos Management AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=39144574&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=WO2009039934(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Grundfos Management AS filed Critical Grundfos Management AS
Priority to JP2010525224A priority Critical patent/JP5439378B2/ja
Priority to CN200880108089.6A priority patent/CN101802413B/zh
Priority to US12/679,054 priority patent/US20100300220A1/en
Publication of WO2009039934A1 publication Critical patent/WO2009039934A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B51/00—Testing machines, pumps, or pumping installations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0088—Testing machines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/80—Diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/335—Output power or torque

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring an energy conversion device, which consists of several functionally linked functional units.
  • energy conversion devices in the sense of the invention can be, for example, electro-magnetically driven centrifugal pump units, electric motor-driven compressors, systems equipped therewith or the like. They consist of several functionally linked functional units, such as electric motor and centrifugal pump or electric motor and positive displacement pump or combustion engine and electric generator.
  • Such energy conversion devices are used today in almost all technical but also domestic applications.
  • the solution according to the invention provides for a method for monitoring an energy conversion device, which consists of a plurality of functionally linked functional units, in which power-dependent variables of at least one functional unit are automatically detected and / or calculated at time intervals and with each other or with them derived values and / or are compared with predetermined values and a corresponding signal is generated depending on this comparison. Based on this signal can then be determined whether the device is still working with the desired effectiveness, possibly provide one or more functional units insufficient performance or work with a reduced efficiency and thus determined whether the device is repair or replace.
  • the basic idea of the method according to the invention is to monitor at least one functional unit at intervals with regard to its efficiency and to display the result by means of a signal or to make it automatically evaluable.
  • power-dependent variables of a functional unit are automatically detected at intervals over time and compared with predetermined values determined beforehand or derived therefrom.
  • predetermined values determined beforehand or derived therefrom.
  • an energy conversion device ie in particular an aggregate, a machine or a system can self-learning determine and display its individual performance characteristics, the resulting operating behavior, life expectancy and the like.
  • Performance-dependent variables in the sense of the present invention are those which stand in some connection with the performance characteristic of a functional unit.
  • discontinuously operating units such as the compressor of a refrigerator, and the timing of the switching on and off a performance-dependent size in the sense of the present invention.
  • performance-dependent variables of at least two functionally linked functional units are automatically recorded and / or calculated at intervals, wherein the power-dependent output variables or variables derived therefrom of one functional unit form the power-dependent input variables of the function unit downstream of this functionally.
  • the efficiency monitoring according to the invention of the device or at least individual functional units of the device can be performed comparatively easily if the functional units always run at the same operating point, since then typically one measured value is sufficient to determine the intended or declined power / efficiency of the respective unit.
  • an energy conversion device such as a heating circulation pump is to be monitored.
  • Such aggregates typically consist of the functional units engine and centrifugal pump, wherein the centrifugal pump typically constantly changes its operating point, since the pipe network resistance of the heating system changes due to external influences.
  • the determination can also take place in that two hydraulic variables of the pump, typically the flow rate and the delivery head, are determined and equated with the mechanical output delivered by the engine via a corresponding model calculation.
  • the method according to the invention is carried out during the normal operation of the device, that is to say in the case of a pump unit during the intended conveying operation, the time interval for detecting the quasi-simultaneous operating points for determining the course of the area being in the region of, for example, minutes, whereas the time interval, after a comparative measurement is performed, can be in the daily, weekly or monthly range, depending on the device type. Comparatively long intervals are z. As result in heating circulation pumps, whereas short intervals in compressors, especially for cooling systems may be appropriate because with such a monitoring method not only a deterioration in efficiency, but also a possible expected failure of the device can be detected.
  • the time interval in which the performance-dependent variables to be compared are thus determined depends both on the type of machine and on the intended use. However, the comparison is expediently carried out on the basis of the previously recorded variables or predefined values, the latter method having the advantage of has part that thus already a malfunction is detectable at startup.
  • the method according to the invention can be carried out when first an electrical motor size determining the power consumption of the motor and at least one size determining the hydraulic operating point of the pump are recorded and stored and is maintained for the later comparison measurement, until the previously detected hydraulic operating point is reached again and then the power consumption of the engine determining quantities of the engine are detected and compared with the first stored. Then, a direct comparison can be made without operating point deviations and thus the aforementioned surface curves must be determined.
  • the variables acquired later for the comparative measurement can also be detected at any operating point of the installation if the acquired variables are transferred on the basis of a mathematical electrical engine model and / or a mathematical-hydraulic pump model, i. be converted to operating point independent variables and then compared with the stored variables or vice versa, so that a comparison of the power-determining variables is possible regardless of the operating point.
  • the method is advantageously used only after a predetermined time has elapsed, this predetermined time corresponding at least to the running-in time of the unit, in particular of the pump unit.
  • This is useful so that the mechanical parts of the unit set, any Einfahrwidernot be overcome in the camps and then after the break-in a first quasi stationary operating state can be achieved, which forms a basis for the normal performance-determining properties of the device, so that only deviations from this state are detected later.
  • the break-in time automatically detected at least one operating profile and determines the expected energy consumption taking into account the possibly determined efficiency change and displayed by suitable means.
  • a surface course having a multidimensional model character and dependent on the performance of a functional unit can be determined and stored again at temporal intervals and stored and compared with the or a previously determined one, in which case the spacing of the surface curves in FIG a predetermined operating point or operating range or the volume spanned between the surface curves are used as a measure of the change in efficiency.
  • Such an evaluation is particularly advantageous because it can be done during continuous operation without any intervention in the performance of the machine.
  • Such a method is particularly advantageous in centrifugal pump units, such as those used as Bankungsummaschinelz- pumps, which usually run on constantly changing operating points.
  • This iteration method makes it possible to determine the course of the area with sufficient accuracy with only a comparatively small number of measured operating points in order to be able to detect the deviations in question and to be able to determine them quantitatively.
  • the method according to the invention can be used for monitoring in the case of any energy conversion devices which comprise a plurality of functionally linked functional units.
  • any energy conversion devices which comprise a plurality of functionally linked functional units.
  • Particularly advantageous is the use of centrifugal pump units, compressors, heating systems, refrigerators, freezers and the like, which are typically operated over years and decades, without a decrease in efficiency would notice or announces a failure.
  • the monitoring method according to the invention is both suitable for detecting and displaying a poor running, ie a deterioration in efficiency, which makes early replacement of the unit or at least one functional unit of the unit appear economically sensible, as well as, for example, in freezers or freezers of particular
  • the advantage is to be able to display the expected failure of the unit in order to ensure timely replacement.
  • the method according to the invention can be used effectively to indicate an imminent failure in good time in advance. It goes without saying that corresponding characteristic values are then suitably specified which were previously determined in the laboratory test, so that the downtime can at least roughly be determined on the basis of the change in efficiency or the change in performance of the machine.
  • the method according to the invention can be advantageously implemented in the form of a software program in the already present in modern units. ne digital control electronics are implemented. In the case of pump units and compressors, such control and regulating electronics can be provided both in the unit itself and in the terminal box of the unit.
  • the method according to the invention is applied to a centrifugal pump unit with an electric motor and a centrifugal pump driven by it in a device provided there for monitoring the power characteristic of at least one functional unit of the unit.
  • a compressor unit with an electric motor and a positive displacement pump driven therefrom such a device according to the invention for monitoring the performance characteristics, in particular for the efficiency detection and monitoring can be provided.
  • a cooling unit can be provided with an electric motor, with a positive displacement pump driven therefrom, with an evaporator and with a capacitor with a device for monitoring the performance, which operates according to the inventive method, wherein the monitoring of the performance characteristics not only on engine and Positive displacement pump limited, but advantageous evaporator and condenser included.
  • a reduction in the efficiency must be determined by monitoring the running time of the compressor after installation of the device. This can be done, for example, by determining the running time within 24 hours and then comparing it later, for example after six months, with the resulting runtime within 24 hours. It can be assumed in the simplest form that due to constant environmental conditions and user behavior an increasing duty cycle by a deterioration in efficiency the system is conditional. More precise conclusions can be determined by an analysis of the time course of the compressor runtime.
  • a device for monitoring the power characteristic of the burner and at least one water circuit which can be heated by it can be provided in a heating system in order to be able to detect, for example, combustion residues on the primary heat exchanger and concomitant deterioration in efficiency.
  • a corresponding signal lamp thus also an indication of the required cleaning service will be given, which can thus be determined as needed.
  • the device is designed such that it starts automatically after a predetermined time after the unit or system has been put into operation with the acquisition and storage of the quantities relevant for monitoring the performance characteristic, in particular for determining and monitoring the efficiency of the activity and at appropriate intervals Recognized sizes and compared with the pre-stored and / or the originally stored sizes and displays a possibly unacceptably high deviation.
  • the device therefore advantageously has a measured value memory in which at least the variables detected at the beginning of the measurement or variables derived therefrom are stored.
  • the machine is monitored as far as possible in its entirety by the method according to the invention. However, it may also be sufficient to monitor only one functional unit of the machine. This will be particularly useful if the machine has a functional unit, which typically significantly before all other functional units due to wear or otherwise fails.
  • FIG. 2 a shows the monitoring method according to FIG. 1, illustrated by means of a centrifugal pump assembly
  • 2 c shows a further variant of a monitoring method for a centrifugal pump
  • FIG. 3 shows a monitoring method, illustrated by means of a compressor, 4 shows a supervisor, represented by a
  • FIG. 5 shows a monitoring method, illustrated by means of a heating system.
  • an energy conversion device consisting of the functional units 1 and 2 is exemplified for a variety of machines, systems and units.
  • the functional units 1 and 2 are monitored independently of each other. Initially, the power Pi received by the functional unit 1 is dependent on one or more
  • the variables x i are formed by ⁇ i and y i, so that the surface shown in FIG. 3 corresponds to the energy balance of the functional unit 1 at the input. Accordingly, a power P2 sets in at the output, which in turn depends on the variables x1.
  • This area is shown in FIG.
  • the functional units 1 and 2 are functional, z.
  • the representation 4 corresponds to the representation 5, which defines the power P2 here as a function of X2 in accordance with the energy balance at the input of the functional unit 2 as a function of the variables U2 and Yi.
  • At the output of the functional unit 2 adjusts a power P3, as shown in FIG. 6, which is dependent on X2.
  • the surfaces marked by hatching in FIGS. 3 to 6 are determined at the beginning of the method. This can be factory-made or only after some time in operation. This can be done as an initialization process or during operation. In any case, it takes place at a time ti, which, if several operating points are to be detected, can also represent a time range.
  • ti which, if several operating points are to be detected, can also represent a time range.
  • an energy balance at the input of the functional unit 1, at the output of the functional unit 1, at the input of the functional unit 2 and at the output of the functional unit 2 is then created in the same way.
  • the corresponding representations are marked 3 ', 4', 5 'and 6'.
  • different signals may be generated, for example, a first warning signal indicative of a certain level of reduced efficiency and a second warning signal indicative of such a reduction in efficiency requiring replacement or repair. Since the functional units 1 and 2 are monitored separately from one another, it can furthermore be determined which of the functional units is wholly or partially responsible for the reduction in efficiency.
  • FIGS. 2 a, b and c Shown there is a device consisting of an electric motor I a and a pump 2a, which feeds a consumer 7.
  • the electrical power consumed by the motor I a is indicated by Pi.
  • the motor converts the electrical power into a torque Te at a speed a *.
  • This am Output of the motor I a pending mechanical power P2 also represents the pending at the entrance of the pump 2a mechanical power P2, which is converted within the pump into a hydraulic power P3, by the generated by the pump between the suction and pressure side pressure difference 40 and the flow rate through the pump q is determined.
  • the three-dimensional surfaces represented by the representations 8, 9 and 10 in FIG. 2a which respectively describe the power at the interfaces in front, between and behind the functional units 1a and 2a, are detected and stored at a time ti.
  • the detection typically occurs during normal operation for a short period of time, which is negligibly small with respect to the monitoring interval (time from Ti to h), after which, after a longer period of time, namely at time h, this process is repeated so that the Surfaces according to the representations 8 ', 9' and 10 'result.
  • the surfaces 8 and 8 'as well as 9 and 9' and finally 10 and 10 ' are compared with one another at the time ti and h. If the surfaces match, the unit will work unchanged.
  • FIG. 2c A further possibility of monitoring such a pump unit consisting of the functional units 1a and 2a is illustrated with reference to FIG. 2c.
  • the power Pi is detected as a function of ⁇ e and Q according to FIG. 8 a and is compared with the corresponding power as shown in FIG. 8 a 'at a time interval between t 1 and h.
  • the power P2 is determined there as a function of ⁇ p o and how the representation according illustrates 9a or 9a '.
  • FIG. 2c monitoring concept of the efficiency of the motor ⁇ m and the efficiency of the pump ⁇ p directly monitored, as the representations II a and II b and II a 'and II b' illustrate.
  • the efficiency of the motor ⁇ m is the quotient of P 2 and Pi and is dependent on ⁇ e (the supply frequency) and s, the slip of the motor.
  • the motor efficiency is shown in Fig. 2c in the representation 1 I a represented by the area in the diagram at each operating point.
  • the power P2 is shown as a function of ⁇ p and q.
  • the power Pi of the motor Ia is also represented in the form of a surface as a function of the supply frequency and the flow rate of the pump.
  • the outputs or efficiencies shown on the basis of the surfaces 8a, 9a, IIa and 1Ib have been determined and stored at the time ti, whereas corresponding comparison surfaces have been determined at the time h, wherein as a measure of the change in efficiency of the Distance of the surfaces in the representations 1 I a and 1 I a 'and 1 I b and II b' are used.
  • FIG. 3 shows by way of example how a compressor can be monitored with the method according to the invention.
  • the compressor has a functional unit 1b in the form of a motor and a functional unit 2b driven in the form of a positive displacement pump which feeds a consumer 7b.
  • a surface representing the engine power according to illustration 12 and a surface representing the pump power are determined and stored at a time ti and stored at a time interval, for example at time h according to the representations 12 'and 13' on the basis of current values for Time h determined and compare with the stored, in which case the distance of the surfaces according to the representations 12 and 12 'or 13 and 13' and the volume spanned therebetween is used as a measure of the efficiency deterioration.
  • the computational relationships are as follows:
  • the power can be specified as follows:
  • n ⁇ V n / (n-1) l [2 ⁇ ij, where n is a non-1 constant that describes heat flow during compression. If the process runs under constant temperature, then n can also be assumed to be constant.
  • n / (n-1) is given by the following equation:
  • Tout T 1n [P 0 UtJPi n ) W "
  • the inventive method for a refrigerator is shown consisting of an engine I c, a positive displacement pump 2c, the output of which acts on an evaporator 3c, which is connected via a throttle 4c to a capacitor 5c, whose output to the input the pump 2c is conductively connected.
  • the refrigerator is marked 7c.
  • Equation 15 describes the power P2 at the input of the compressor whereas equation 17 describes the power at the output of the compressor.
  • the areas to be determined here for determining the power at the interfaces of the functional units may be two-dimensional or multi-dimensional.
  • the area according to illustration 17 is two-dimensional, ie a line.
  • the other surfaces shown here are all three-dimensional. It goes without saying that these surfaces can possibly also be more than three-dimensional, depending on the type of machine to be monitored and the underlying mathematical and physical relationships.
  • the monitoring is carried out in an analogous manner by determining the power at the interfaces of the functional units surfaces according to representations 14, 15 and 17 at the time ti and after a time interval at time h (then resulting in the surfaces according to the representations 14th '15' and 17 '), to then determine by determining the distance of the surfaces or the volume spanned therebetween, which of the functional units I c, 2c, by which degree have fallen in their efficiency.
  • the heating system has a burner 20, which heats water in a combustion chamber 21 in a line 22.
  • the heated water from the burner 20 is conducted in the primary circuit of the heating system and passes after removal of its heat in a heat exchanger 23, in which the exiting the combustion chamber 21 exhaust gas gives off its heat to the water.
  • the exhaust gas passes through the outlet 24 into the open.
  • UA UA P 2 P x - m g C p J v , m - m, C "(T gJ -T w _ oul > ⁇ ⁇ » ⁇ C - + m g C pg T amb (1 6)
  • Measurement can be determined.
  • the inventive method can be used in a variety of devices such as aggregates, machines and equipment, which advantageously always the multi-dimensional surfaces are determined, each defining the power at the interfaces of the functional units to each other in any operating point and thus a reliable Measure for the performance characteristics of the functional units and with appropriate evaluation of the entire device, if they are compared at different times (eg ti and t2) with each other.
  • times ti and t2 the times ti and Expediently, the values determined at time ti are always stored in order to be able to compare them with later ones, which however does not exclude that intermediate values are also stored in order to also possibly record the speed of the change. This too can be evaluated in a corresponding evaluation device.
  • EP 1 564 41 1 A1 where comparable evaluations are described in detail.
  • two-dimensional or more-dimensional surfaces have always been used to determine the power balance at the interfaces of the functional units, since this allows an evaluation virtually independent of the respective operating point. At essentially constant operating points, these evaluations can also be simplified by comparing individual quantities at intervals with each other via which indirect or indirect measurements are made. telb ⁇ r conclusions about the efficiency can be made.
  • the two-dimensional or multidimensional surfaces in question are advantageously determined during operation, whereby it is attempted by suitable iteration methods to achieve a high accuracy of the surfaces on the basis of as few as possible different operating points. This can be achieved in particular by using the coolant filter, as has already been described above. However, other suitable iteration methods may be used. It is also conceivable that, for example in a pump aggregate, certain operating points are approached in a targeted manner in order to detect the area representing the power balance with the highest possible accuracy or to dispense with the determination of such areas by targeted approach of defined operating points.

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Abstract

Das Verfahren dient zur Überwachung einer Energieumwandlungseinrichtung wie beispielsweise eines Pumpenaggregats, eines Kompressors oder dergleichen. Die Energieumwandlungseinrichtung besteht aus mehreren funktional miteinander verknüpften Funktionseinheiten. Es werden leistungsabhängige Größen mindestens einer Funktionseinheit in zeitlichen Abständen selbsttätig erfasst und/oder errechnet und miteinander oder mit davon abgeleiteten Werten und/oder mit vorgegebenen Werten verglichen. In Abhängigkeit dieses Vergleichs wird ein entsprechendes Signal erzeugt, über das der Wirkungsgradabfall einer Funktionseinheit oder der gesamten Einrichtung angegeben werden kann.

Description

Titel: Verfahren zur Überwachung einer Energieumwandlungseinrichtung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung einer Energieumwandlungseinrichtung, die aus mehreren funktionell miteinander verknüpften Funktionseinheiten besteht. Solche Energieumwandlungseinrichtungen im Sinne der Erfindung können beispielsweise elektromoto- risch angetriebene Kreiselpumpenaggregate, elektromotorisch angetriebene Kompressoren, damit bestückte Anlagen oder dergleichen sein. Sie bestehen aus mehreren funktionell miteinander verknüpften Funktionseinheiten, wie beispielsweise Elektromotor und Kreiselpumpe oder Elektromotor und Verdrängerpumpe oder Verbrennungsmotor und elektrischer Generator. Derartige Energieumwandlungseinrichtungen finden heutzutage in nahezu allen technischen, aber auch häuslichen Bereichen Anwendung.
Zwar ist man im Zuge der knapper werdenden Ressourcen stets be- müht, Maschinen, Anlagen oder sonstige Energieumwandlungseinrichtungen so aufzubauen, dass diese mit möglichst hohem Wirkungsgrad über lange Zeit arbeiten, doch stellt sich in der Praxis häufig das Problem, dass die anfänglich hohen Wirkungsgrade nachlassen und die Einrichtung weiterbetrieben wird, obwohl sie schon lange nicht mehr den gewünschten Wirkungsgrad aufweist. Dieses Phänomen ist beispielsweise bei Heizungsumwälzpumpen oder bei Kühlschränken zu beobachten. Ein Austausch erfolgt typischerweise nur dann, wenn ein Defekt offenkundig ist oder die Einrichtung den bestimmungsgemäßen Dienst vollständig versagt. In vielen solcher Fälle wäre es jedoch wirtschaftlich sinnvoll, die Einrichtung vorher auszutauschen oder zumindest die defekte oder mangelhaft arbeitende Funktionseinheit zu ersetzen oder instandzusetzen.
Vor diesem Hintergrund sieht die erfindungsgemäße Lösung vor, ein Verfahren zur Überwachung einer Energieumwandlungseinrichtung, die aus mehreren funktionell miteinander verknüpften Funktionseinheiten besteht, zu schaffen, bei dem leistungsabhängige Größen mindestens einer Funktionseinheit in zeitlichen Abständen selbsttätig erfasst und/oder errechnet werden und miteinander oder mit davon abgeleiteten Werten und/oder mit vorgegebenen Werten verglichen werden und in Abhängigkeit dieses Vergleichs ein entsprechendes Signal erzeugt wird. Anhand dieses Signals kann dann festgestellt werden, ob die Einrichtung noch mit der gewünschten Effektivität arbeitet, ggf. eine oder auch mehrere Funktionseinheiten ungenügende Leistung erbringen bzw. mit einem verringerten Wirkungsgrad arbeiten und somit ermittelt werden, ob die Einrichtung instandzusetzen oder auszutauschen ist.
Der Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, mindestens eine Funktionseinheit in zeitlichen Abständen hinsichtlich ihres Wirkungsgrades zu überwachen und das Ergebnis mittels eines Signals anzuzeigen oder automatisch auswertbar zu machen. Dabei werden in einfachster Form in zeitlichen Abständen leistungsabhängige Größen einer Funktionseinheit selbsttätig erfasst und mit vorgegebenen, mit zuvor ermittelten oder davon abgeleiteten Werten verglichen. So kann beispielsweise durch Vergleich einer unmittelbar nach Inbetriebnahme der Einrichtung ermittelten leistungsabhängigen Größe einer ihrer Funktionseinheiten und Vergleich mit vorgegebenen Werten ermit- telt werden, ob überhaupt die fabrikmäßig vorgesehene Performance erbracht wird oder nicht. Es kann dann in weiteren, vorzugsweise größeren zeitlichen Abständen durch Vergleich mindestens einer leistungs- abhängigen Größe ermittelt werden, ob und in welchem Maße sich der Wirkungsgrad der Funktionseinheit verschlechtert hat. Dabei wird vorteilhaft gemäß der Erfindung nicht nur eine, sondern es werden zweckmäßigerweise sämtliche den Wirkungsgrad der Einrichtung wesentlich bestimmende Funktionseinheiten in der vorbeschriebenen Weise überwacht. Durch die Überwachung des Leistungsverhaltens und entsprechende Signalverarbeitung kann eine Energieumwandlungseinrichtung, also insbesondere ein Aggregat, eine Maschine oder eine Anlage selbstlernend seine individuellen Leistungseigenschaften, das daraus resultierende Betriebsverhalten, die Lebenserwartung und dergleichen ermitteln und anzeigen.
Leistungsabhängige Größen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind solche, welche in irgendeinem Zusammenhang mit der Leistungscha- rakteristik einer Funktionseinheit stehen. So kann beispielsweise bei diskontinuierlich arbeitenden Aggregaten, wie beispielsweise dem Kompressor eines Kühlschrankes, auch der zeitliche Verlauf der Ein- und Ausschaltvorgänge eine leistungsabhängige Größe im Sinne der vorliegenden Erfindung sein.
Vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Einrichtungen sind in den weiteren Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung angegeben.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden leistungsabhängige Größen mindestens zweier funktionell miteinander verknüpfter Funktionseinheiten, vorzugsweise sämtlicher Funktionseinheiten in zeitlichen Abständen selbsttätig erfasst und/oder errechnet, wobei die leistungsabhängigen Ausgangsgrößen oder davon abgeleitete Größen der einen Funktionseinheit die leistungsabhängigen Eingangsgrößen des dieser funktionell nachgeschalteten Funktionseinheit bilden. Durch diese Verknüpfung können bei der Berechnung mathematische Modelle eingesetzt werden und die vorgenannten Überwachungsaufgaben unter Zugrundelegung nur vergleichsweise weniger zu messender Größen zuverlässig gewährleistet werden.
Vergleichsweise einfach kann die erfindungsgemäße Wirkungsgradüberwachung der Einrichtung oder zumindest einzelner Funktionseinheiten der Einrichtung erfolgen, wenn die Funktionseinheiten stets im gleichen Betriebspunkt laufen, da dann typischerweise ein Messwert aus- reicht, um die bestimmungsgemäße oder abgefallene Leistung/Wirkungsgrad der jeweiligen Einheit zu bestimmen. Komplizierter ist dies jedoch, wenn eine Energieumwandlungseinrichtung wie beispielsweise eine Heizungsumwälzpumpe zu überwachen ist. Derartige Aggregate bestehen typischerweise aus den Funktionseinheiten Motor und Kreiselpumpe, wobei die Kreiselpumpe typischerweise ständig ihren Betriebspunkt ändert, da sich der Rohrnetzwiderstand der Heizungsanlage aufgrund äußerer Einflüsse ändert. Um hier vergleichbare leistungsabhängige Größen zu haben, ist es zweckmäßig, die sich anhand eines elektrisch-mechanischen Motormodells sowie die sich aufgrund eines mechanisch-hydraulischen Pumpenmodells ergebenden Größen an der Schnittstelle zwischen Motor und Pumpe anzuwenden, um auf diese Weise den Leistungsstand des Pumpenaggregats zu ermitteln. Alternativ kann die Ermittlung auch dadurch erfolgen, dass zwei hydraulische Größen der Pumpe, typischerweise die Fördermenge und die Förderhöhe ermittelt werden und über eine entsprechende Modellrechnung mit der vom Motor abgegebenen mechanischen Leistung gleichgesetzt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, bei derartigen Einrichtungen, bei denen die Betriebspunkte ständig wechseln und somit davon auszugehen ist, dass bei zeitlich mit Abstand erfolgenden Messungen aller Voraussicht nach nicht derselbe Betriebspunkt wieder erreicht wird, in zeitlich kurzem Ab- stand mehrere Messungen durchzuführen und anhand der so ermittelten Betriebspunkte leistungsabhängige, ggf. mehrdimensionale Flächenverläufe an den Schnittstellen der Funktionseinheiten zueinander zu ermitteln und mit zuvor ermittelten zu vergleichen. Dabei werden diese rechnerisch ermittelten Flächen vorteilhaft unter Verwendung eines Kάlmάn-Filters angenähert, so dass schon mit vergleichsweise wenigen Messungen die jeweilige leistungsbestimmende Fläche hinreichend genau bestimmt werden kann. Es kann dann der Abstand solcher in längerem zeitlichen Abstand ermittelten Flächen in einem be- stimmten Betriebspunkt oder das zwischen den Flächen aufgespannte Volumen als Maß für die Wirkungsgradänderung, typischerweise den Wirkungsgradabfall herangezogen werden.
Vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren während des norma- len Betriebs der Einrichtung, also bei einem Pumpenaggregat während des bestimmungsgemäßen Förderbetriebs durchgeführt, wobei der zeitliche Abstand zum Erfassen der quasi zeitgleichen Betriebspunkte zur Bestimmung des Flächenverlaufs im Bereich von beispielsweise Minuten liegen kann, wohingegen das Zeitintervall, nach dem eine Vergleichs- messung durchgeführt wird, im Tages-, Wochen- oder Monatsbereich liegen kann, je nach Gerätetyp. Vergleichsweise lange Intervalle werden sich z. B. bei Heizungsumwälzpumpen ergeben, wohingegen kurze Intervalle bei Kompressoren, insbesondere für Kühlanlagen zweckmäßig sein können, da mit einem solchen Überwachungsverfahren nicht nur eine Wirkungsgradverschlechterung, sondern auch ein möglicherweise zu erwartender Ausfall der Einrichtung detektiert werden kann.
Der zeitliche Abstand, in welchem die zum Vergleich anstehenden leistungsabhängigen Größen ermittelt werden, hängt also sowohl vom Maschinentyp, als auch vom Einsatzzweck ab. Der Vergleich erfolgt jedoch zweckmäßigerweise unter Zugrundelegung der zuvor erfassten Größen oder vorgegebener Werte, wobei letzteres Verfahren den Vor- teil hat, dass damit auch bereits eine Schlechtfunktion bei Inbetriebnahme detektierbar ist.
Mit deutlich geringerem messtechnischen und rechnerischen Aufwand kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden, wenn zunächst eine die Leistungsaufnahme des Motors bestimmende elektrische Größe des Motors und mindestens eine den hydraulischen Betriebspunkt der Pumpe bestimmende Größe erfasst und gespeichert werden und für die spätere Vergleichsmessung so lange gewartet wird, bis der zuvor erfasste hydraulische Betriebspunkt erneut erreicht ist und dann die Leistungsaufnahme des Motors bestimmende Größen des Motors erfasst und mit den zunächst gespeicherten verglichen werden. Dann kann ein direkter Vergleich erfolgen, ohne dass Betriebspunktabweichungen und damit die vorgenannten Flächenverläufe ermittelt werden müssen.
Alternativ können auch die später zur Vergleichsmessung erfassten Größen in einem beliebigen Betriebspunkt der Anlage erfasst werden, wenn die erfassten Größen unter Zugrundelegung eines mathemati- sehen, elektrischen Motormodells und/oder eines mathematischhydraulischen Pumpenmodells transferiert, d.h. auf betriebspunktunabhängige Größen umgerechnet werden und dann mit den gespeicherten Größen verglichen werden oder umgekehrt, so dass auch unabhängig vom Betriebspunkt ein Vergleich der leistungsbestimmenden Größen möglich ist.
Vorteilhaft wird gemäß der Erfindung das Verfahren erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit angewendet, wobei diese vorbestimmte Zeit mindestens der Einfahrzeit des Aggregats, insbesondere des Pumpen- aggregats entspricht. Dies ist sinnvoll, damit sich die mechanischen Teile des Aggregats einstellen, etwaige Einfahrwiderstände in den Lagern überwunden werden und dann nach der Einfahrzeit ein zunächst quasi stationärer Betriebszustand erreicht werden kann, der eine Basis für die normalen leistungsbestimmenden Eigenschaften des Gerätes bildet, so dass nur Abweichungen von diesem Zustand später detektiert werden.
Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn nach Ablauf der vorbestimmten Zeit, also typischerweise der Einfahrzeit selbsttätig mindestens ein Betriebsprofil erfasst und der zu erwartende Energieverbrauch unter Berücksichtigung der ggf. ermittelten Wirkungsgradänderung bestimmt und durch geeignete Mittel angezeigt wird. Mit diesem Verfahren ist es möglich, nach der Einfahrzeit selbsttätig zu ermitteln, ob das Aggregat die hinsichtlich Leistung/Wirkungsgrad angegebenen Werte erfüllt bzw. welcher darüber hinausgehende veränderte Energieverbrauch aufgrund einer Wirkungsgradverschlechterung zu erwarten sein wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es für eine Vergleichsmessung nicht erforderlich, denselben Betriebspunkt anzufahren. Es kann vielmehr anhand mehrerer Betriebspunkte ein von der Leistung einer Funktionseinheit abhängiger, mehrdimensionaler Modellcharakter aufweisender Flächenverlauf ermittelt und gespeichert werden und in zeitlichen Abständen erneut ein solcher Flächenverlauf ermittelt und gespeichert und mit dem oder einem zuvor ermittelten verglichen werden, wobei dann der Abstand der Flächenverläufe in einem vorbestimmten Betriebspunkt oder Betriebsbereich oder das zwischen den Flächenverläufen aufgespannte Volumen als Maß für die Wirkungsgradänderung herangezogen werden. Eine solche Auswertung ist besonders vorteilhaft, da sie während des kontinuierlichen Betriebs ohne jeglichen Eingriff in das Betriebsverhalten der Maschine erfolgen kann. Ein solches Verfahren ist insbesondere bei Kreiselpumpenaggregaten, wie sie beispielsweise als Heizungsumwälz- pumpen eingesetzt werden, von Vorteil, die üblicherweise auf sich ständig ändernden Betriebspunkten laufen. Zur Ermittlung des Flächenverlaufs anhand der Betriebspunkte wird vorteilhaft ein Kάlmάn-Filter verwendet. Dieses Iterαtionsverfαhren erlaubt es, mit nur einer vergleichsweise kleinen Anzahl von gemessenen Betriebspunkten den Flächenverlauf hinreichend genau zu bestimmen, um die hier in Rede stehenden Abweichungen zu detektieren und quantitativ bestimmen zu können.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell bei beliebigen Energieumwandlungseinrichtungen, die aus mehreren funktionell miteinander verknüpften Funktionseinheiten bestehen, zur Überwachung einge- setzt werden. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz bei Kreiselpumpenaggregaten, bei Kompressoren, bei Heizungsanlagen, bei Kühlschränken, Gefriertruhen und dergleichen, die typischerweise über Jahre und Jahrzehnte betrieben werden, ohne dass eine Wirkungsgradverschlechterung auffallen würde oder sich ein Ausfall ankündigt. So ist das erfin- dungsgemäße Überwachungsverfahren sowohl geeignet, einen Schlechtlauf, also eine Wirkungsgradverschlechterung zu detektieren und anzuzeigen, der einen vorzeitigen Austausch des Aggregats oder zumindest einer Funktionseinheit des Aggregats wirtschaftlich sinnvoll erscheinen lässt, als auch, wie dies beispielsweise bei Gefriertruhen oder Gefrierschränken von besonderem Vorteil ist, den zu erwartenden Ausfall des Aggregates anzeigen zu können, um rechtzeitig für Ersatz zu sorgen. Auch bei größeren Maschinen, deren Stillstand wirtschaftliche Konsequenzen nach sich zieht, kann das erfindungsgemäße Verfahren wirksam eingesetzt werden, um einen bevorstehenden Ausfall rechtzei- tig vorher anzuzeigen. Es versteht sich, dass dann zweckmäßigerweise entsprechende Kennwerte vorgegeben werden, welche im Laborversuch zuvor ermittelt wurden, so dass anhand der Wirkungsgradänderung bzw. des Leistungsänderungsverlaufs der Maschine die Ausfallzeit zumindest grob bestimmt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft in Form eines Softwareprogramms in die bei modernen Aggregaten ohnehin Vorhände- ne digitale Steuer- und Regelelektronik implementiert werden. Bei Pumpenaggregaten und Kompressoren kann eine solche Steuer- und Regelelektronik sowohl im Aggregat selbst als auch in dem Klemmen- o- der Anschlusskasten des Aggregats vorgesehen sein.
Vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Kreiselpumpenaggregat mit einem elektrischen Motor und einer davon angetriebenen Kreiselpumpe in einer dort vorgesehenen Einrichtung zur Ü- berwachung der Leistungscharakteristik von mindestens einer Funkti- onseinheit des Aggregats angewandt. Auch bei einem Kompressoraggregat mit einem elektrischen Motor und einer davon angetriebenen Verdrängerpumpe kann eine solche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Einrichtung zur Überwachung der Leistungscharakteristik, insbesondere zur Wirkungsgraderfassung und -Überwachung vorgesehen sein. Vorteilhaft kann ein Kühlaggregat mit einem elektrischen Motor, mit einer davon angetriebenen Verdrängerpumpe, mit einem Verdampfer und mit einem Kondensator mit einer Einrichtung zur Überwachung der Leistungscharakteristik versehen sein, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet, wobei die Überwachung der Leistungscharakteristik sich nicht nur auf Motor und Verdrängerpumpe beschränkt, sondern vorteilhaft Verdampfer und Kondensator mitum- fasst.
Insbesondere bei Kühlschränken ist eine Verminderung des Wirkungs- grades dadurch zu ermitteln, dass die Laufzeit des Kompressors nach der Installation der Einrichtung überwacht wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Laufzeit innerhalb von 24 Stunden ermittelt wird und dann später, beispielsweise nach sechs Monaten mit der sich dann ergebenden Laufzeit innerhalb von 24 Stunden verglichen wird. Es ist in einfachster Form davon auszugehen, dass aufgrund von gleichbleibenden Umgebungsverhältnissen und Benutzerverhalten eine zunehmende Einschaltdauer durch eine Wirkungsgradverschlechterung der Anlage bedingt ist. Genauere Rückschlüsse lassen sich durch eine Analyse des zeitlichen Verlaufs der Kompressorlaufzeit ermitteln.
In analoger Weise kann bei einer Heizanlage eine Einrichtung zur Über- wachung der Leistungscharakteristik vom Brenner und mindestens einem von diesem beheizbaren Wasserkreislauf vorgesehen sein, um auf diese Weise beispielsweise Verbrennungsrückstände am Primärwärmetauscher und damit einhergehende Wirkungsgradverschlechterungen erfassen zu können. Hier kann durch Anbringung einer entsprechenden Signallampe somit auch ein Hinweis auf den erforderlichen Reinigungsservice gegeben werden, der damit bedarfsabhängig bestimmt werden kann.
Zweckmäßigerweise ist die Einrichtung so ausgebildet, dass sie selbsttä- tig nach einer vorbestimmten Zeit nach Inbetriebnahme des Aggregats bzw. der Anlage mit der Erfassung und Speicherung der zur Überwachung der Leistungscharakteristik, insbesondere zur Wirkungsgradermittlung und -Überwachung relevanten Größen beginnt und in angemessenen zeitlichen Abständen diese Größen erneut erfasst und mit den vorgespeicherten und/oder den ursprünglich gespeicherten Größen vergleicht und eine ggf. unzulässig hohe Abweichung anzeigt. Die Einrichtung weist daher gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorteilhaft einen Messwertspeicher auf, in dem zumindest die zu Beginn der Messung erfassten Größen oder davon abgeleitete Größen abgespei- chert sind.
Zweckmäßigerweise wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Maschine nach Möglichkeit in ihrer Gesamtheit überwacht. Es kann jedoch auch ausreichend sein, nur eine Funktionseinheit der Maschine zu überwachen. Dies wird insbesondere dann sinnvoll sein, wenn die Maschine eine Funktionseinheit aufweist, die typischerweise deutlich vor allen anderen Funktionseinheiten durch Verschleiß oder auch anderweitig ausfällt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mehrere oder bevorzugt sämtliche Funktionseinheiten einer Energieumwandlungseinrichtung, also einer Maschine, eines Aggregats oder einer Anlage erfasst werden, um im Falle einer Wirkungsgradverschlechterung diese dann gezielt einer oder mehreren Funktionseinheiten zuordnen zu können, um dann gezielt nur diese Funktionseinheit oder Funktionseinheiten instandzusetzen oder auszutauschen. Dies wird insbesondere bei größeren Maschinen wirtschaftlich sinnvoll sein.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 anhand eines Schaubilds das grundlegende Prinzip eines mit Leistungsflächen arbeitenden erfindungsgemäßen
Überwachungsverfahrens,
Fig. 2 a das Überwachungsverfahren nach Fig. 1 , dargestellt anhand eines Kreiselpumpenaggregates,
Fig. 2 b ein alternatives Überwachungsverfahren für eine Kreiselpumpe,
Fig. 2 c eine weitere Variante eines Überwachungsverfahrens für eine Kreiselpumpe,
Fig. 3 ein Überwachungsverfahren, dargestellt anhand eines Kompressors, Fig. 4 ein Überwαchungsverfαhren, dargestellt anhand eines
Kühlgeräts und
Fig. 5 ein Überwachungsverfahren, dargestellt anhand einer Heizungsanlage.
In Fig. 1 ist eine Energieumwandlungseinrichtung bestehend aus den Funktionseinheiten 1 und 2 beispielhaft für eine Vielzahl von Maschinen, Anlagen und Aggregaten dargestellt. Im dargestellten Ausführungsbei- spiel werden die Funktionseinheiten 1 und 2 unabhängig voneinander überwacht. Dabei wird zunächst einmal die von der Funktionseinheit 1 aufgenommene Leistung Pi in Abhängigkeit von einer oder mehreren
Variablen x i erfasst und abgespeichert, wie in Fig. 1 mit 3 dargestellt.
Die Variablen x i sind durch ύ i und y i gebildet, so dass die in 3 darge- stellte Fläche der Energiebilanz der Funktionseinheit 1 am Eingang entspricht. Entsprechend stellt sich am Ausgang eine Leistung P2 ein, die wiederum abhängig von den Variablen x 1 ist. Diese Fläche ist in 4 dargestellt. Die Funktionseinheiten 1 und 2 sind funktionell, z. B. über eine Welle, miteinander verbunden, weshalb die Darstellung 4 der Darstel- lung 5 entspricht, welche die Leistung P2 hier in Abhängigkeit von X2 entsprechend der Energiebilanz am Eingang der Funktionseinheit 2 definiert und zwar im Abhängigkeit der Variablen Ü2 und yi . Am Ausgang der Funktionseinheit 2 stellt sich eine Leistung P3 ein, wie sie in 6 dargestellt ist und die abhängig von X2 ist.
Die in den Darstellungen 3 bis 6 durch Schraffur gekennzeichnete Flächen werden zu Beginn des Verfahrens ermittelt. Dies kann fabrikmäßig erfolgen oder aber auch erst nach einiger gewissen Zeit im Betrieb. Dies kann als Initialisierungsvorgang erfolgen oder auch während des Be- triebs. In jedem Fall erfolgt es zu einem Zeitpunkt ti, der, wenn mehrere Betriebspunkte zu erfassen sind, auch einen Zeitbereich darstellen kann. Zu einem Zeitpunkt h wird dann in gleicher Weise eine Energiebilanz am Eingang der Funktionseinheit 1 , am Ausgang der Funktionseinheit 1 , am Eingang der Funktionseinheit 2 und am Ausgang der Funktionseinheit 2 erstellt. Die entsprechenden Darstellungen sind mit 3', 4', 5' und 6' ge- kennzeichnet. Durch Vergleich dieser zum Zeitpunkt h, der ebenfalls ein Zeitbereich sein kann, ermittelten Größen bzw. Flächen mit den zum Zeitpunkt ti ermittelten und gespeicherten Größen bzw. Flächen können Wirkungsgradabsenkungen einzelner Funktionseinheiten 1 , 2 erfasst werden wobei der Abstand der schraffierten Flächen in 3 und 3' bzw. 4 und 4' bzw. 5 und 5' bzw. 6 und 6' in einem vorbestimmten Betriebspunkt ermittelt oder das zwischen diesen Flächen aufgespannte Volumen ermittelt wird und beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes ein Signal erzeugt wird, welches dem Benutzer kenntlich macht, dass in der Maschine eine Wirkungsgradverschlechterung stattgefunden hat, wel- che einen Austausch oder eine Reparatur oder einen alsbaldigen Austausch oder eine alsbaldige Reparatur zweckmäßig erscheinen lassen. Hier können durch Abstufung der Werte unterschiedliche Signale erzeugt werden, beispielsweise ein erstes Warnsignal, welches auf einen über einen gewissen Wert verminderten Wirkungsgrad hinweist und ein zweites Warnsignal, das auf eine solche Verminderung des Wirkungsgrades hinweist, die einen Austausch oder eine Reparatur erfordert. Da die Funktionseinheiten 1 und 2 gesondert voneinander überwacht werden, kann weiterhin festgestellt werden, welche der Funktionseinheiten für die Wirkungsgradverminderung ganz oder teilweise verantwortlich ist.
Wie dies bei einer konkreten Anwendung aussehen kann, ist beispielsweise anhand von Fig. 2 a, b und c dargestellt. Dargestellt ist dort eine Einrichtung bestehend aus einem Elektromotor I a und einer Pumpe 2a, die einen Verbraucher 7 speist. Die vom Motor I a aufgenommene e- lektrische Leistung ist mit Pi angegeben. Der Motor wandelt die elektrische Leistung in ein Drehmoment Te bei einer Drehzahl a*. Diese am Ausgang des Motors I a anstehende mechanische Leistung P2 stellt zugleich die am Eingang der Pumpe 2a anstehende mechanische Leistung P2 dar, die innerhalb der Pumpe in eine hydraulische Leistung P3 umgewandelt wird, die durch die von der Pumpe zwischen Saug- und Druckseite erzeugte Druckdifferenz 40 und den Volumenstrom durch die Pumpe q bestimmt ist. Um die anhand von Fig. 2a aus Motor I a und Pumpe 2a bestehende Einrichtung vollständig zu überwachen ist es zweckmäßig, an den jeweiligen Schnittstellen Flächen zu bestimmen, welche die Leistung der jeweiligen Funktionseinheit in jedem möglichen Betriebspunkt umfasst, und zwar jeweils am Eingang und am Ausgang derselben. Der formelmäßige Zusammenhang stellt sich dabei wie folgt dar:
Variable: • q - Volumenstrom durch die Pumpe [m3/h]
• Ap - von der Pumpe aufgebauter Differenzdruck [bar]
• CDr - Geschwindigkeit der die Pumpe antreibenden Welle [U/sec]
• Te - Drehmoment der Welle [Nm]
• V - Versorgungsspannung [V] • / - Versorgungsstrom [A]
• φ - Winkel zwischen der Versorgungsspannung V und dem Motorstrom / [U]
• COe - Versorgungsfrequenz [U/sec]
• P) - dem Motor zugeführte elektrische Leistung [W] • ?2 - mechanische Leistung an der Motorwelle [W]. Die Leistung Pz ist proportional zum Schlupf s des Motors. Dies ist Pz cc s.
• Pz - hydraulische Leistung der Pumpe [W]
• ηm ~ Motorwirkungsgrad ηP ~ Pumpenwirkungsgrαd
Diese Variablen sind wie folgt miteinander verknüpft:
COe- CA
S - cos
Figure imgf000017_0001
P3 = K q Δp
Pi ηm = Pi
P3 ηP = P2
Die mathematische Beschreibung der die Leistung des Motors in allen Betriebspunkten definierenden Fläche gemäß Darstellung 8 ergibt sich somit aus folgenden Gleichung:
Figure imgf000017_0002
(Gleichung 8)
wobei vorausgesetzt wird, dass die Versorgungsspannung durch den sd Kλωe + K0 Vektor gegeben ist. Rs (Statorwiderstand), Us (induksq tive Verluste des Stators), Lm (magnetische Induktion), U (induktive Ver¬
0 - luste des Rotors), Rr (Rotorwiderstand) und J (Matrix ) ssiind die
1 0 Konstanten des Motors.
Die Leistung am Eingang der Pumpe 2a gemäß Darstellung 9 kann bekanntermaßen durch die Pumpengleichung P2(q,ωr) = -aP2q2ωr + aP2qω2 + aPOω] + Bω2 (9)
beschrieben werden, in welcher die Konstanten 072, an, an und ß Pum- penkonstanten sind.
Die am Ausgang der Pumpe 2a anstehende Leistung gemäß Darstellung 10 kann durch folgende Gleichung beschrieben werden:
Pi(q,ωr) = -ap2q3 + ap2q2ωr + apOqω2 + pφelq (10)
In dieser Gleichung lauten die Konstanten aP2, aPι, aPo und pOffset.
Die anhand der Darstellungen 8, 9 und 10 in Fig. 2a dargestellten drei- dimensionalen Flächen, welche jeweils die Leistung an den Schnittstellen vor, zwischen und hinter den Funktionseinheiten I a und 2a beschreiben, werden zu einem Zeitpunkt ti erfasst und gespeichert. Die Erfassung erfolgt typischerweise während des normalen Betriebs während einer kurzen Zeitspanne, die bezogen auf das Überwachungsinter- vall (Zeit von Ti bis h) vernachlässigbar klein ist, wonach dann nach einer längeren Zeitspanne, nämlich zum Zeitpunkt h dieser Vorgang wiederholt wird, sodass sich die Flächen gemäß den Darstellungen 8', 9' und 10' ergeben. Dabei werden die Flächen 8 und 8' sowie 9 und 9' und schließlich 10 und 10' zum Zeitpunkt ti und h miteinander vergli- chen. Wenn die Flächen übereinstimmen, arbeitet das Aggregat unverändert. Wenn hingegen zwei dieser Flächen in einem Betriebspunkt voneinander beabstandet sind, dann hat sich eine der Funktionseinheiten in ihrer Leistungscharakteristik geändert, typischerweise verschlechtert. Wenn also beispielsweise ein Abstand zwischen den Flächen ge- maß Darstellung 10 und 10' und im Übrigen übereinstimmende Flächen festgestellt werden, dann ist davon auszugehen, dass zwar der Motor I a mit unvermindertem Wirkungsgrad arbeitet, dass jedoch innerhalb der Pumpe 2α ein den Wirkungsgrad verändernder Vorgang stattgefunden hat. Umgekehrt kann bei einer Veränderung der Flächen gemäß den Darstellungen 9 und 9' auf gleichbleibende Pumpenleistungscharakteristik jedoch veränderten Motorwirkungsgrad geschlossen werden.
Bei der Überwachung wie sie anhand von Fig. 2a dargestellt wird, erfolgt eine Leistungsüberwachung vor und hinter jeder Funktionseinheit I a, 2a. Dies kann je nach Anwendung jedoch entbehrlich sein. Auch müssen nicht zwingend die die Eingangs- oder Ausgangsleistung repräsentierenden mehrdimensionalen und Modelcharakter aufweisenden Flächenverläufe ermittelt werden, wie sie durch die Gleichungen 8, 9 und 10 definiert sind, sondern es kann, wie das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2b verdeutlicht, z.B. an Stelle der Leistung P3 gemäß Darstel- lung 10 in Fig. 2a alternativ die hydraulische Leistungscharakteristik ermittelt werden, also der von der Pumpe 2a aufgebrachte Differenzdruck in Abhängigkeit von der Antriebsdrehzahl cor und der Durchflussmenge q. Der zum Zeitpunkt ti erfasst und gespeichert wird. Die in Darstellung 10a aufgeführte mehrdimensionale Fläche sowie die zum Zeit- punkt t2 in Darstellung 10a' aufgeführte Fläche ist jeweils durch die Gleichung definiert.
Ap(q,ωr) = -ap2q2 + ap2qιωr + ap0ω2 r + pφeι ( 10a)
Anhand von Fig. 2c ist eine weitere Möglichkeit der Überwachung eines solchen Pumpenaggregates bestehend aus den Funktionseinheiten I a und 2a dargestellt. Wie die Darstellung 1 1 verdeutlicht, ist dort die Leistung Pi in Abhängigkeit von ωe und Q gemäß Darstellung 8a erfasst und wird mit der entsprechenden Leistung gemäß Darstellung 8a' im zeitli- chen Abstand zwischen ti und h verglichen. Auch die Leistung P2 wird dort in Abhängigkeit von Δp und o bestimmt, wie die Darstellung gemäß 9a bzw. 9a' verdeutlicht. Schließlich wird bei dem anhand von Fig. 2c dargestellten Überwachungskonzept der Wirkungsgrad des Motors ηm sowie der Wirkungsgrad der Pumpe ηp direkt überwacht, wie die Darstellungen I I a und I I b bzw. I I a' und I I b' verdeutlichen. Diese Unterschiede sollen lediglich verdeutlichen, dass es eine Vielzahl von Möglichkeiten der Überwachung der Leistungscharakteristik der gesamten Einrichtung aber auch der Funktionseinheiten davon gibt, wie dies vorstehend anhand des aus den Funktionseinheiten Motor I a und Pumpe 2a bestehenden Kreiselpumpenaggregats verdeutlicht worden ist.
Der Wirkungsgrad des Motors ηm ist der Quotient aus P2 und Pi und ist abhängig von ωe (der Versorgungsfrequenz) und s , dem Schlupf des Motors. Der Motorwirkungsgrad ist in Fig. 2c in der Darstellung 1 I a durch die Fläche im Diagramm in jedem Betriebspunkt dargestellt. In der Dar- Stellung 9a ist die Leistung P2 in Abhängigkeit von Δp und q gezeigt.
Daraus ergibt sich der Wirkungsgrad der Pumpe ηP in Abhängigkeit von der Pumpendrehzahl (CΛ) und der Fördermenge q , wie die in 1 I b dargestellte Fläche verdeutlicht. In 8a ist die Leistung Pi des Motors I a in Abhängigkeit der Versorgungsfrequenz und der Durchflussmenge der Pumpe ebenfalls in Form einer Fläche dargestellt. Analog zu Fig. 1 sind die anhand der Flächen 8a, 9a, I I a und 1 I b dargestellten Leistungen bzw. Wirkungsgrade zum Zeitpunkt ti ermittelt und abgespeichert worden, wohingegen zum Zeitpunkt h entsprechende Vergleichsflächen ermittelt worden sind, wobei als Maß für die Wirkungsgradveränderung der Abstand der Flächen in den Darstellungen 1 I a und 1 I a' sowie 1 I b und I I b' herangezogen werden. Wenn beispielsweise der Wirkungsgrad der Pumpe 2a im Laufe der Zeit ti bis h aufgrund eines Lagerschadens nachlässt, so werden die Flächen in den Darstellungen I I a und 1 I a' ineinander liegen, wohingegen die Flächen in den Darstellun- gen 1 1 b und 1 1 b' einen deutlichen Abstand voneinander aufweisen werden, bezogen auf einen Betriebspunkt. Anstelle dieses Abstands kann auch ein Volumen definiert werden. Anhand von Fig. 3 ist beispielhaft dargestellt, wie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Kompressor überwacht werden kann. Der Kompressor weist eine Funktionseinheit 1 b in Form eines Motors und eine davon angetriebene Funktionseinheit 2b in Form einer Verdrängerpumpe auf, welche einen Verbraucher 7b speist. Auch hier werden zu einem Zeitpunkt ti eine die Motorleistung repräsentierende Fläche gemäß Darstellung 12 sowie eine die Pumpenleistung repräsentierende Fläche gemäß Darstellung 13 ermittelt und gespeichert und in zeitli- chem Abstand, beispielsweise zum Zeitpunkt h entsprechend den Darstellungen 12' und 13' anhand aktueller Werte zum Zeitpunkt h ermittelt und mit den gespeicherten vergleichen, wobei auch hier der Abstand der Flächen gemäß den Darstellungen 12 und 12' bzw. 13 und 13' und das dazwischen aufgespannte Volumen als Maß für die Wirkungsgrad- Verschlechterung herangezogen wird. Die rechnerischen Zusammenhänge ergeben sich wie folgt:
• Pm ~ Eingangsdruck am Kompressor [bar]
• poυt - Ausgangsdruck am Kompressor [bar] • Tm ~ Eingangstemperatur am Kompressor [0K]
• Tout ~ Ausgangstemperatur am Kompressor [0K]
• cύ, ~ Drehzahl der den Kompressor antreibenden Welle [U/sec]
• Pι ~ vom Motor aufgenommene elektrische Leistung [W]
• ?2 ~ Leistung an der Antriebswelle [W]. Die Leistung ?2 ist proportional zum Schlupf des Motors s. Dies ist ?2 <χ s.
Weiterhin gelten die folgenden mathematischen Beziehungen:
Pl = Wr Je n-\= \n(Tom)- Xn(T1n) " ln(pou,)-ln(/?,J
Bei einem αdiαbαten Kompressionszyklus ergibt sich somit die Leistung P2 wie folgt:
P2 = koωrPm In Pout + k,ω' + k2ω (13)
wobei k = ΔV/(2π) ist.
Für den Fall, dass im Kompressorkreislauf kein adiabater Prozess abläuft, kann die Leistung wie folgt angegeben werden:
n-\
P2 = koωrPιn Pout -1 + kλω' + k2ω
wobei k = ΔV n/(n-l) l[2τij, wobei n eine Konstante ungleich 1 ist, die den Wärmefluss während der Kompression beschreibt. Wenn der Prozess unter konstanter Temperatur abläuft, kann somit n ebenfalls als konstant angenommen werden. Der Ausdruck n/(n-l) ergibt sich aus folgender Gleichung:
Tout = T1n[P0UtJPin)W"
Das bedeutet, dass dieser Ausdruck anhand der Temperaturen Tm und Toυt sowie der Drücke Pout und Pm wie folgt ermittelt werden kann:
n-\_ In(T0J-In(T1n)
" HPOU,)-HPJ Die Motorleistung Pi kann in analoger Weise wie oben durch die Gleichung (8) angeben überwacht werden.
Anhand von Fig. 4 ist das erfindungsgemäße Verfahren für einen Kühl- schrank dargestellt bestehend aus einem Motor I c, einer Verdrängerpumpe 2c, deren Ausgang einen Verdampfer 3c beaufschlagt, der über eine Drossel 4c mit einem Kondensator 5c verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang der Pumpe 2c leitungsverbunden ist. Der Kühlraum ist mit 7c gekennzeichnet.
In diesem System ergeben sich folgende Variablen:
• Tι ~ Temperatur am Austritt des Verdampfers 3c
• Th - Temperatur am Eintritt des Kondensators 5c • Tbox ~ Temperatur im Kühlraum 7c
• Tamb ~ Umgebungstemperatur
• Qi - Kühlleistung
• Q2 - an die Umgebung abgegebene Leistung
• W - von der Pumpe 2c abgegebene Leistung • cor - Geschwindigkeit der Motorwelle [U/sec]
• Te - Drehmoment [Nm]
• Pi - vom Motor abgegebene mechanische Leistung
Diese stehen in folgendem mathematischen Zusammenhang:
T - T
T eq = i± rr, -L . ( Vτ amb _ τ box ) I
Die die Leistung des Motors I c beschreibende Fläche gemäß Darstel- lung 14 entspricht der gemäß Darstellung 12 in Fig. 3 bzw. Darstellung 8 in Fig. 2a Für die die Leistung P2 und P3 definierenden Flächen ergeben sich folgende Zusammenhänge: Pi -Tbox)+ Kω .ω3 ( 15)
Figure imgf000024_0001
Pi = RΛ '^L ' (Tιmb -Tj) (1 7)
Die Gleichung 15 beschreibt dabei die Leistung P2am Eingang des Kompressors wohingegen die Gleichung 17 die Leistung am Ausgang des Kompressors beschreibt. Wie insbesondere die Darstellung 17 verdeutlicht, können die hier zur Ermittlung der Leistung an den Schnittstellen der Funktionseinheiten zu ermittelnden Flächen zwei- oder mehrdi- mensional sein. Die Fläche gemäß Darstellung 17 ist zweidimensional, also eine Linie. Die übrigen hier dargestellten Flächen sind sämtlichst dreidimensional. Es versteht sich, dass diese Flächen ggf. auch mehr als dreidimensional sein können, je nach Art der zu überwachenden Maschine und der dahinter stehenden mathematisch physikalischen Zu- sammenhänge.
Auch hier erfolgt die Überwachung in analoger Weise, indem die die Leistung an den Schnittstellen der Funktionseinheiten angebenden Flächen gemäß Darstellungen 14, 15 und 17 zum Zeitpunkt ti sowie nach zeitlichem Abstand zum Zeitpunkt h ermittelt werden (es ergeben sich dann die Flächen gemäß den Darstellungen 14' 15' und 17'), um dann durch Ermittlung des Abstandes der Flächen bzw. das dazwischen aufgespannte Volumen zu ermitteln, welche der Funktionseinheiten I c, 2c, um welches Maß in ihrem Wirkungsgrad abgefallen sind.
Schließlich ist anhand von Fig. 5 dargestellt, wie das erfindungsgemäße Überwachungsverfahren am Primärkreislauf einer Heizungsanlage anwendbar ist. Die Heizungsanlage weist einen Brenner 20 auf, der in einem Brennraum 21 Wasser in einer Leitung 22 erwärmt. Das vom Bren- ner 20 erwärmte Wasser wird im Primärkreislauf der Heizungsanlage geführt und gelangt nach Abfuhr seiner Wärme in einen Wärmetauscher 23, in welchem das aus dem Brennraum 21 austretende Abgas seine Wärme an das Wasser abgibt. Das Abgas tritt über den Ausgang 24 ins Freie. Die Variablen dieses Systems sind:
• q ~ Volumenstrom des durch die Leitung 22 strömenden Wassers
• mg ~ Abgasmasse
• Tw.out ~ die Temperatur des aus der Leitung 22 austretenden Wassers
• Tw.m ~ die Temperatur des in die Leitung 22 eintretenden Wassers
• Tg.oυt ~ die Temperatur des Abgases am Austritt • Tg.m ~ die Verbrennungstemperatur
• Tamb ~ die Umgebungstemperatur
• Pi ~ die durch den Brennstoff in das System eingebrachte Leistung
• P2 ~ die durch das Wasser aus dem System abgeführte Leistung
Hierbei ergeben sich folgende Zusammenhänge:
P2 = Pw Q Cpw (Tw,ou1 — Tw.in)
in der /v die Dichte des Wassers und Cpw die spezifische Wärmekapazität des Wassers darstellen. Die zu berechnenden Flächen ergeben sich hierbei wie folgt und sind zum Zeitpunkt ti durch die Darstellung 16 und zum Zeitpunkt h durch die Darstellung 16' angegeben:
UA UA P2 = Px - mgCpJv, m - m,C„ (T gJ -Tw_oul > ^ <»~C- + mgCpgTamb ( 1 6)
wobei Cp9 und CPw die spezifische Wärmekapazität des Abgases, U der Wärmeübertragungskoeffizient und A die Wärmeübertragungsfläche zwischen dem Brenner 20 und der Leitung 22 sind. Dabei werden die durch das Abgas abgeführte Leistung P1n und der Massestrom mg des Abgases als konstant angenommen, ebenso die Umgebungstemperatur Tamb . Ggf. können diese Größen auch in einfacher Weise durch
Messung ermittelt werden.
Wie die vorstehenden Ausführungsbeispiele verdeutlichen, kann das erfindungsgemäße Verfahren bei unterschiedlichsten Einrichtungen wie Aggregaten, Maschinen und Anlagen eingesetzt werden, wobei vorteilhaft stets die mehrdimensionalen Flächen ermittelt werden, welche jeweils die Leistung an den Schnittstellen der Funktionseinheiten zueinander in jedem beliebigen Betriebspunkt definieren und somit ein zuverlässiges Maß für die Leistungscharakteristik der Funktionseinheiten sowie bei entsprechender Auswertung der gesamten Einrichtung ergeben, wenn diese zu unterschiedlichen Zeitpunkten (z. B. ti und t2) miteinan- der verglichen werden. Es versteht sich, dass die Zeitpunkte ti und
Figure imgf000026_0001
hier nur beispielhaft zu verstehen sind, zweckmäßigerweise bleiben die zum Zeitpunkt ti ermittelten Werte stets abgespeichert, um sie mit späteren vergleichen zu können, was jedoch nicht ausschließt, dass auch Zwischenwerte gespeichert werden um ggf. auch die Geschwindigkeit der Änderung zu erfassen. Auch dies kann in einer entsprechenden Auswerteinrichtung ausgewertet werden. Insoweit wird insbesondere auf EP 1 564 41 1 Al verwiesen, wo vergleichbare Auswertungen im Einzelnen beschrieben sind.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass bei den vorstehend dargestellten Ausführungsbeispielen stets zwei- oder mehrdimensionale Flächen zur Ermittlung der Leistungsbilanz an den Schnittstellen der Funktionseinheiten verwendet worden sind, da dies eine Auswertung praktisch unabhängig vom jeweiligen Betriebspunkt ermöglicht. Es kön- nen bei im Wesentlichen konstanten Betriebspunkten diese Auswertungen auch vereinfacht erfolgen, indem einzelne Größen im zeitlichen Abstand miteinander verglichen werden, über die mittelbar oder unmit- telbαr Rückschlüsse über den Wirkungsgrad erfolgen können. Die in Rede stehenden zwei- oder mehrdimensionalen Flächen werden vorteilhaft während des Betriebs ermittelt, wobei durch geeignete Iterationsverfahren versucht wird, unter Zugrundelegung möglichst weniger un- terschiedlicher Betriebspunkte eine hohe Genauigkeit der Flächen zu erzielen. Dies kann insbesondere unter Verwendung des Kάlmάnfilters erreicht werden, wie weiter oben schon beschrieben worden ist. Es können jedoch auch andere geeignete Iterationsverfahren Verwendung finden. Auch ist es denkbar, dass, beispielsweise bei einem Pum- penaggregat, bestimmte Betriebspunkte gezielt angefahren werden, um die die Leistungsbilanz repräsentierende Fläche mit möglichst hoher Genauigkeit zu erfassen oder durch gezieltes Anfahren von definierten Betriebspunkten auf das Ermitteln solcher Flächen verzichten zu können.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Überwachung einer Energieumwandlungseinrichtung, die aus mehreren funktionell miteinander verknüpften Funktionseinheiten besteht, bei dem leistungsabhängige Größen mindestens ei- ner Funktionseinheit in zeitlichen Abständen selbsttätig erfasst und/oder errechnet werden und miteinander oder mit davon abgeleiteten Werten und/oder mit vorgegebenen Werten verglichen werden und in Abhängigkeit des Vergleichs ein entsprechendes Signal erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem leistungsabhängige Grö- ßen mindestens zweier funktionell miteinander verknüpfter Funktionseinheiten in zeitlichen Abständen selbsttätig erfasst und/oder errechnet werden, wobei die leistungsabhängigen Ausgangsgrößen oder davon abgeleitete Größen der einen Funktionseinheit die leistungsabhängigen Eingangsgrößen des dieser funktionell nachgeschalteten Funktionsein- heit bilden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Vergleichsgrößen oder Vergleichsfunktionen anhand der leistungsabhängigen Größen gebildet werden, welche zum betriebspunktunabhängigen Leistungsvergleich bestimmt und geeignet sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere zur Betriebsoptimierung und/oder zur Überwachung des Energieverbrauchs oder des Wirkungsgrades eines Pumpenaggregats, insbesondere eines elektromotorisch angetriebenen Kreiselpumpenaggregats, bei dem im Betrieb mindestens eine leistungsabhängige Größe des Motors und mindestens eine hydraulische Größe der Pumpe oder mindestens zwei hydraulische Größen der Pumpe in zeitlichem Abstand miteinander oder mittels einer mathematischen Verknüpfung davon oder mit vorgegebenen Werten verglichen werden, und in Abhängigkeit des Vergleichs ein den Betriebszustand des Pumpenaggregats kennzeichnendes Signal erzeugt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, welches während des bestim- mungsgemäßen Förderbetriebs durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches in zeitlichen Abständen wiederholt wird, wobei der Vergleich unter Zugrundelegung der zuvor erfassten Größen oder der vorgegebenen Werte durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zunächst die Leistungsaufnahme des Motors bestimmende elektrische Größen des Motors und mindestens eine den hydraulischen Betriebspunkt der Pumpe bestimmende Größe erfasst und gespeichert werden, und bei dem in einem zeitlichen Abstand bei Erreichen eines dem zuvor erfassten entsprechenden hydraulischen Betriebspunktes die die Leistungsaufnahme des Motors bestimmenden elektrischen Größen des Motors erfasst und mit den zunächst gespeicherten Größen verglichen werden, wonach ein entsprechendes Signal erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zunächst die Leistungsaufnahme des Motors bestimmende elektrischen Größen des Motors und den hydraulischen Betriebspunkt der Pumpe bestimmende Größen erfasst und gespeichert werden, und bei dem nach in einem zeitlichen Abstand diese Größen erneut erfasst werden, wobei die erfassten Größen unter Zugrundelegung eines ma- thematischen elektrischen Motormodells und/oder eines mathematisch hydraulischen Pumpenmodells transferriert und dann mit den gespeicherten Größen verglichen werden oder umgekehrt, wonach ein entsprechendes Signal erzeugt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Erfassen von leisfungsbestimmenden Größen von Mofor und/oder Pumpe erst nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, welche mindestens der Einfahrzeit des Pumpenaggregats entspricht, erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem nach Ablauf der vorbestimmten Zeit während der Überwachungsphase selbsttätig mindestens ein Betriebsprofil erfasst und der zu erwartende Energieverbrauch unter Berücksichtigung der gegebenenfalls ermittelten Wirkungsgradänderung bestimmt wird.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem anhand mehrer Betriebspunkte einer von der Leistung einer Funktionseinheit abhängiger mehrdimensionaler Modellcharakter aufweisender Flächenverlauf ermittelt und gespeichert wird, dass in zeitlichen Abständen solche Flächenverläufe erneut ermittelt und mit den zuvor er- mittelten verglichen werden.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , bei dem der Abstand der Flächenverläufe an einem vorbestimmten Betriebspunkt oder das zwischen den Flächen aufgespannte Volumen als Maß für die Wirkungsgradänderung, insbesondere einen Wirkungsgradabfall herangezogen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem zur Ermittlung des Flächenverlaufs anhand der Betriebspunkte ein Kaiman-Filter verwendet wird.
14. Kreiselpumpenaggregat mit einem elektrischen Motor und einer davon angetriebenen Kreiselpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Überwachung der Leistungscharakteristik von mindestens einer Funktionseinheit des Aggregats vorgesehen ist, die nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche arbeitet.
15. Kompressoraggregat mit einem elektrischen Motor und einer davon angetriebenen Verdrängerpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Überwachung der Leistungscharakteristik von mindestens einer Funktionseinheit des Aggregats vorgesehen ist, die nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche arbeitet.
16. Kühlaggregat mit einem elektrischen Motor, mit einer davon angetriebenen Verdrängerpumpe, mit einem Verdampfer und mit einem Kondensator, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Ll- berwachung der Leistungscharakteristik von mindestens einer Funktionseinheit des Aggregats vorgesehen ist, die nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche arbeitet.
17. Heizungsanlage mit einem Brenner und mindestens einem von diesem beheizbaren Wasserkreislauf, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Überwachung der Leistungscharakteristik von mindestens einer Funktionseinheit der Anlage vorgesehen ist, die nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche arbeitet.
18. Aggregat/Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung selbsttätig nach einer vorbestimmten Zeit nach Inbetriebnahme des Aggregats/der Anlage mit der Erfassung und Speicherung der zur Wirkungsgradermittlung relevanten Größen beginnt.
19. Aggregat/Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen Messwertspeicher aufweist, in dem mindes- tens die zu Beginn der Messung erfαssten Größen oder davon abgeleitete Größen abgespeichert sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4019779A1 (de) 2020-12-23 2022-06-29 Grundfos Holding A/S Pumpenüberwachungssystem und verfahren zur zuordnung eines aktuellen betriebszustandes eines pumpensystems mit einem oder mehreren fehlerszenarien

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5437687B2 (ja) * 2009-04-14 2014-03-12 ナブテスコ株式会社 アクチュエータ監視回路、制御装置、およびアクチュエータユニット
AU2010260026A1 (en) * 2009-06-12 2012-01-19 Cidra Corporate Services Inc. Method and apparatus for predicting maintenance needs of a pump based at least partly on pump performance analysis
US20130204546A1 (en) * 2012-02-02 2013-08-08 Ghd Pty Ltd. On-line pump efficiency determining system and related method for determining pump efficiency
JP2014202144A (ja) * 2013-04-05 2014-10-27 新日本造機株式会社 遠心ポンプの診断方法
JP6776078B2 (ja) * 2016-09-26 2020-10-28 朝日ライフサイエンス株式会社 フリーザ監視装置、フリーザ監視システム及びフリーザ監視方法
EP3242033B1 (de) * 2016-12-30 2024-05-01 Grundfos Holding A/S Verfahren zum betreiben eines elektronisch gesteuerten pumpenaggregates
DE102018200651A1 (de) * 2018-01-16 2019-07-18 KSB SE & Co. KGaA Verfahren zur Eigendiagnose des mechanischen und/oder hydraulischen Zustandes einer Kreiselpumpe
EP3567256B1 (de) * 2018-05-11 2025-07-02 Grundfos Holding A/S Überwachungsmodul und verfahren zur identifizierung eines betriebsszenarios in einer abwasserpumpstation
FR3094421A1 (fr) * 2019-03-29 2020-10-02 Wilo Intec Procede de maintenance predictive d’une pompe de circulation d’un fluide
CN114235271B (zh) * 2021-11-12 2024-01-12 潍柴动力股份有限公司 压差传感器的露点检测方法、装置、存储介质和设备
DE102023111782A1 (de) 2023-05-05 2024-11-07 KSB SE & Co. KGaA Verfahren zur Detektion von Kavitation und/oder einer Lufteinperlung bzw. Lufteinströmung innerhalb eines hydraulischen Systems
US20250042570A1 (en) * 2023-07-31 2025-02-06 United Airlines, Inc. Cabin air compressor failure alert system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19618462A1 (de) * 1996-05-08 1997-11-13 Status Pro Maschinenmesstechni Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines extrinsischen Leistungsparameters einer energieumwandelnden Vorrichtung
WO2000046557A1 (en) * 1999-02-05 2000-08-10 Midwest Research Institute Refrigeration system with liquid injection desuperheating
WO2005057086A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-23 Rinnai Corporation Hot water supply system
EP1564411A1 (de) * 2004-02-11 2005-08-17 Grundfos A/S Verfahren zur Ermittlung von Fehlern beim Betrieb eines Pumpenaggregates
US20050251362A1 (en) * 2004-06-05 2005-11-10 Ollre Albert G System and method for determining pump underperformance
WO2006096075A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Hot Water Innovations Investments Limited Electronic controller
DE102007009301A1 (de) * 2006-03-08 2007-09-13 ITT Manufacturing Enterprises, Inc., Wilmington Verfahren und Vorrichtung zum Pumpenschutz ohne den Einsatz traditioneller Sensoren

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4584654A (en) 1982-10-21 1986-04-22 Ultra Products Systems, Inc. Method and system for monitoring operating efficiency of pipeline system
DE3402120A1 (de) 1984-01-23 1985-07-25 Rheinhütte vorm. Ludwig Beck GmbH & Co, 6200 Wiesbaden Verfahren und vorrichtung zur regelung verschiedener betriebsparameter bei pumpen und verdichtern
JPS6163491U (de) 1984-10-02 1986-04-30
JPH07117046B2 (ja) * 1988-12-27 1995-12-18 株式会社東芝 ポンプ制御装置
US5742500A (en) 1995-08-23 1998-04-21 Irvin; William A. Pump station control system and method
US6260004B1 (en) 1997-12-31 2001-07-10 Innovation Management Group, Inc. Method and apparatus for diagnosing a pump system
CN1128930C (zh) 1998-04-03 2003-11-26 株式会社荏原制作所 流体机械的诊断系统
US20010010032A1 (en) * 1998-10-27 2001-07-26 Ehlers Gregory A. Energy management and building automation system
US6584784B2 (en) * 1999-02-05 2003-07-01 Midwest Research Institute Combined refrigeration system with a liquid pre-cooling heat exchanger
US6464464B2 (en) 1999-03-24 2002-10-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Apparatus and method for controlling a pump system
JP2003028076A (ja) * 2001-07-12 2003-01-29 Hitachi Ltd ポンプ異常診断装置
US6648606B2 (en) 2002-01-17 2003-11-18 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Centrifugal pump performance degradation detection
US7368853B2 (en) * 2002-04-22 2008-05-06 Elliptec Resonant Actuator Aktiengesellschaft Piezoelectric motors and methods for the production and operation thereof
US6709240B1 (en) * 2002-11-13 2004-03-23 Eaton Corporation Method and apparatus of detecting low flow/cavitation in a centrifugal pump
DE10359726A1 (de) 2003-12-19 2005-07-14 Ksb Aktiengesellschaft Mengenmessung
JP4265982B2 (ja) * 2004-02-25 2009-05-20 三菱電機株式会社 機器診断装置、冷凍サイクル装置、冷凍サイクル監視システム
JP4625306B2 (ja) * 2004-10-28 2011-02-02 三菱重工業株式会社 流体機械の性能診断装置及びシステム
JP2006226574A (ja) * 2005-02-16 2006-08-31 Paloma Ind Ltd 温水循環加熱装置
CN1693711A (zh) * 2005-06-03 2005-11-09 王黎明 智能水泵电机控制装置
CN1302269C (zh) * 2005-12-16 2007-02-28 陈育青 一种能够实时监测转辙机转换阻力的方法及其监测设备
DE102007022348A1 (de) 2007-05-12 2008-11-13 Ksb Aktiengesellschaft Einrichtung und Verfahren zur Störungsüberwachung

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19618462A1 (de) * 1996-05-08 1997-11-13 Status Pro Maschinenmesstechni Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen eines extrinsischen Leistungsparameters einer energieumwandelnden Vorrichtung
WO2000046557A1 (en) * 1999-02-05 2000-08-10 Midwest Research Institute Refrigeration system with liquid injection desuperheating
WO2005057086A1 (en) * 2003-12-12 2005-06-23 Rinnai Corporation Hot water supply system
EP1564411A1 (de) * 2004-02-11 2005-08-17 Grundfos A/S Verfahren zur Ermittlung von Fehlern beim Betrieb eines Pumpenaggregates
US20050251362A1 (en) * 2004-06-05 2005-11-10 Ollre Albert G System and method for determining pump underperformance
WO2006096075A1 (en) * 2005-03-10 2006-09-14 Hot Water Innovations Investments Limited Electronic controller
DE102007009301A1 (de) * 2006-03-08 2007-09-13 ITT Manufacturing Enterprises, Inc., Wilmington Verfahren und Vorrichtung zum Pumpenschutz ohne den Einsatz traditioneller Sensoren

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4019779A1 (de) 2020-12-23 2022-06-29 Grundfos Holding A/S Pumpenüberwachungssystem und verfahren zur zuordnung eines aktuellen betriebszustandes eines pumpensystems mit einem oder mehreren fehlerszenarien
WO2022135840A1 (en) 2020-12-23 2022-06-30 Grundfos Holding A/S A pump monitoring system and method for associating a current operating state of a pump system with one or more fault scenarios

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