EP-3592978-B1 - METHOD FOR OPERATING A CIRCULATION PUMP IN A TWIN PUMP CONSTRUCTION

Inventors

• Eckl, Martin
• LAUE, STEFAN
• SCHULLERER, JOACHIM

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20180307

Claims (6)

1. Method for operating a circulating pump in a twin design, wherein the circulating pump comprises at least two separate individual pumps, the pressure nozzles of which converge to form a common outlet pressure nozzle, and at least one switchover flap arranged in the pressure nozzle for changing between single and multiple pump operation is provided, wherein a closed-loop control means for the circulating pump generates individual actuating variables for the pump drives of the at least two individual pumps, in order to stabilize the flap position in multiple pump operation, wherein the individual actuating variables are defined such that the flap position is stabilized in multiple pump operation, characterized in that the individual pumps are controlled by the individual closed-loop control means in twin operation to identical flow rates and/or delivery heads in order to stabilize the switchover flap in its central position, wherein the closed-loop control means controls the circulating pump as a multi-variable system with the respective pump speeds as actuating variables and their delivery heads or flow rates as control variables, and decoupling control takes place between the respective actuating and/or control variables.
2. Method according to Claim 1, characterized in that the decoupling control is based on a structure p-canonique.
3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the individual control variables of the multi-variable system are stabilized by means of individual and mutually independent single-variable closed-loop controllers.
4. Closed-loop control unit, in particular system controller for a heater, for the closed-loop control of at least one circulating pump in twin design according to the method according to any one of the preceding claims.
5. Circulating pump, in particular heating circulating pump, in a twin design, wherein the circulating pump is suitable for receiving individual actuating variables via an external interface for actuating its at least two electric pump drives, with at least one closed-loop control unit according to Claim 4.
6. Hydraulic system, in particular heating, with at least one closed-loop control unit according to Claim 4 and/or a circulating pump according to Claim 5.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise. Eine Zwillingspumpe bzw. eine Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise besteht aus wenigstens zwei voneinander getrennten Einzelpumpen, insbesondere Kreiselpumpen, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Die Druckstutzen der Einzelpumpen laufen zu einem gemeinsamen Ausgangsdruckstutzen der Zwillingspumpe zusammen. Diese Bauform bietet zum Einen einen Redundanzbetrieb, bei dem die redundante Pumpe übernimmt, falls die laufende Pumpe aufgrund eines Defektes ausfällt (Einzelpumpenbetrieb). Zum anderen lassen sich beide Pumpen im Zweipumpenbetrieb synchron betreiben, was unter gewissen Voraussetzungen einen energieeffizienteren Betrieb sowie eine erhöhte Förderleistung beider Einzelpumpen gestattet. Um im Einpumpenbetrieb eine Rückwärtsdurchströmung der nichtlaufenden Pumpe zu vermeiden, wird eine sogenannte Umschaltklappe an der Stelle des Druckstutzens installiert, an der die Einzelstutzen der beiden Pumpen zusammenlaufen. Im Einzelpumpenbetrieb verschließt diese druckbedingt den Austrittsstutzen der stillgelegten Pumpe. Im Zweipumpenbetrieb soll die Umschaltklappe idealerweise mittig stehen, so dass das geförderte Medium beider Pumpen möglichst ungehindert in den gemeinsamen Druckstutzen strömen kann. Die Funktion der Umschaltklappe ist schematisch in Figur 1 angedeutet, wobei die linke Darstellung 1a einen Einpumpenbetrieb zeigt, bei dem der Druckstutzen der stillstehenden Pumpe 2 mittels der Klappe 3 verschlossen ist, und die Darstellung 1b den Zweipumpenbetrieb mit einer möglichst exakten Mittelstellung der Umschaltklappe 3 wiedergibt. Die konventionelle Regelung der Zwillingspumpe erfolgt durch die Anlagensteuerung, bei einer Heizungsumwälzpumpe durch die Anlagensteuerung der Heizungsanlage. Diese regelt beide Pumpen in Abhängigkeit eines zu erzielenden Solldruckes (Sollförderhöhe) der Zwillingspumpe. Um diese Sollförderhöhe zu erreichen, erhalten beide Pumpen eine gemeinsame Stellgröße in Form der Solldrehzahl ihrer Antriebsaggregate. Das zugehörige Blockschaltbild lässt sich der Figur 2 entnehmen. Die konventionelle Regelung unterstellt dabei, dass beide Einzelpumpen bei identischer Solldrehzahl denselben Ausgangsdruck liefern, der dann der Gesamtförderhöhe des Systems entspricht. Tatsächlich liefern beide Einzelpumpen aufgrund bauraumbedingter unterschiedlicher Strömungsführungen bei identischer Solldrehzahl einen leicht unterschiedlichen Ausgangsdruck. Aufgrund der identischen Drehrichtungen beider Pumpen kann beispielsweise nur die Strömung einer Pumpe ideal geführt sein. Die zweite Pumpe hat dann eine längere Strömungsführung, insbesondere mit einem höheren Kurvenanteil. Auch können Fertigungstoleranzen diese Unterschiede noch verstärken. Diese Abweichung der Förderhöhen führt dazu, dass die Umschaltklappe mit unterschiedlichen Kraftvektoren belastet wird, wodurch die Klappe aus ihrer Mittelstellung geschwenkt wird. Unter Umständen wird die Klappenposition ähnlich einem inversen Pendel instabil. Geringste Auslenkungen der Klappe aus der Mittelposition, die zum Beispiel durch Turbulenzballen verursacht werden können, führen zum Umschlagen der Klappe auf eine Seite. Ohne geeignete Gegenmaßnahmen wird in diesem Fall eine der beiden Pumpe stets hydraulisch blockiert und eine parallele Förderung mit beiden Pumpen ist nicht mehr möglich. Aus dem Stand der Technik sind mechanische Lösungen bekannt. Ein Ansatz sieht eine Modifikation der Klappe mit einem Spoiler vor, der durch den daran entstehenden Staudruck die Klappenstellung stabilisieren soll. Ein alternativer Lösungsansatz basiert auf einer als Schmetterlingsklappe ausgeführten Umschaltklappe, die ein Federelement zwischen beiden Flügeln umfasst. Diese Lösungen erfordern jedoch konstruktive Maßnahmen an der Umschaltklappe, wodurch nicht nur höhere Produktionskosten in Kauf genommen werden müssen, sondern sich auch Nachteile hinsichtlich des Verschleißes der Klappe ergeben können. Die EP 2 940 309 A1 zeigt ein Verfahren zur Regelung eines Pumpensystems mit einer elektrischen Leistungssymmetrierung. Die EP 0 735 273 A1 zeigt eine Doppelpumpe mit übergeordneter Steuerung. Gesucht wird daher nach einer Lösung, die die oben genannten Probleme zu überwinden weiß. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betrieb einer Umwälzpumpe in Zwillingsbauweise vorgeschlagen. Grundlage für das Verfahren ist eine Umwälzpumpe mit wenigstens zwei getrennten Einzelpumpen, deren Druckstutzen zu einem gemeinsamen Ausdruckstutzen zusammenlaufen. Auch wenn die Erfindung ausdrücklich von Zwillingsbauweise spricht, können innerhalb der Pumpe theoretisch auch mehr als zwei Einzelpumpen zusammenwirken. Nachfolgend wird der Einfachheit halber von Zwillingsbauweise bzw. zwei Einzelpumpen gesprochen. Die erfindungsgemäßen Ausf