DE19804330A1

DE19804330A1 - Verfahren zum Regeln eines Verdichters

Info

Publication number: DE19804330A1
Application number: DE1998104330
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr Ing Barkel; Stephan Carl
Original assignee: K Busch Druck & Vakuum Dr GmbH
Current assignee: K Busch Druck & Vakuum Dr GmbH
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-12
Also published as: WO1999040325A1; AU2722999A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des von einem Verdichter an einem Fördermedium bewirkten Drucks und/oder des Volumenstroms des Fördermediums und/oder der Temperatur des verdichteten Fördermediums, wobei wenigstens ein Druck- und/oder Volumenstromwert und/oder Temperaturwert ermittelt und mit einem Sollwert oder einem Grenzwert verglichen und bei einer Abweichung die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters verändert wird. Dabei wird unter einer Druck entweder ein Absolutdruck des Fördermediums oder eine von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkte Druckdifferenz verstanden.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einem einen Verdichter für Fördermedium und einen Antriebsmotor aufweisenden Verdichteraggregat, wobei der Antriebsmotor mit einer Leistungsansteuerung zur Einstellung dessen Drehzahl verbunden ist, welche mit einer Steuerverbindung steht, die einen Regler zum Regeln eines von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Drucks und/oder des Volumenstroms des Fördermediums und/oder der Temperatur des verdichteten Fördermediums aufweist. Auch bezüglich der Vorrichtung wird unter einem Druck entweder ein Absolutdruck des Fördermediums oder eine von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkte Druckdifferenz verstanden.

Man kennt bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei denen der Fördermedium-Volumenstrom eines von dem Verdichter verdichteten Mediums mittels eines Reglers konstant gehalten wird. Dabei werden Veränderungen in einer an den Verdichter angeschlossenen, von dem Fördermedium durchströmten Anlage dadurch kompensiert, daß der Ist-Wert des Fördermedium-Volumenstroms gemessen und bei einer Abweichung von einem Soll-Wert die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters entsprechend verändert wird. Dabei wird bei einem Rückgang des Volumenstroms die Drehzahl der Antriebswelle erhöht und bei einem Anstieg des Volumenstroms die Drehzahl entsprechend vermindert, so daß sich unabhängig vom Betriebspunkt der Anlage jeweils ein konstanter Volumenstrom ergibt. Ungünstig ist bei dem vorbekannten Verfahren und der Vorrichtung jedoch, daß der zum Messen des jeweiligen Volumenstrom- Ist-Werts benötigte Sensor noch vergleichsweise aufwendig ist.

Man kennt auch bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, bei denen der zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Verdichters auftretende Druckabfall an dem Fördermediums konstant gehalten wird. Dabei wird der Ist-Wert des Druckabfalls mit einem Differenzdruck-Sensor gemessen und die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters bei einer Abweichung des Ist-Werts von einem vorgegebenen Soll-Wert entsprechend nachgeregelt. Auch hier besteht das Problem, daß die für die Ist-Wert-Messung erforderliche Sensorik noch vergleichsweise aufwendig ist.

Es ist auch bereits bekannt, die Temperatur des Abgasstromes eines von einem Verdichter verdichteten Mediums mit einem Temperatursensor zu überwachen und beim Erreichen oder Überschreiten eines Temperatur- Grenzwertes die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters zu reduzieren, um ein Überhitzen des Verdichters oder einer dem Verdichter nachgeschalteten Anlage zu verhindern. Auch dieses Verfahren und die entsprechende Vorrichtung sind noch vergleichsweise aufwendig.

Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein einfaches Regeln des Fördermedium-Volumenstroms und/oder der Temperatur des verdichteten Fördermediums und/oder eines von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Drucks oder einer Druckdifferenz ermöglicht.

Bei dem eingangs genannten Verfahren zum Regeln des Fördermedium- Volumenstroms besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Werte kombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Druck-, Drehzahl- und Volumenstrom-Werten ermittelt und abgespeichert werden, daß der Volumenstrom-Meßwert indirekt ermittelt wird, indem Istwerte für einen von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Druck und für die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters erfaßt werden und aus diesen Istwerten mit Hilfe der abgespeicherten Kenngrößen der Volumenstrom-Meßwert ermittelt wird.

In vorteilhafter Weise ist es dadurch möglich, den Volumenstrom des Fördermediums indirekt aus einem Fördermedium-Druck oder einer -Druckdifferenz und der Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters zu ermitteln, so daß ein aufwendiger und teuerer Volumenstrom-Sensor eingespart werden kann. Dabei wird zunächst für eine Vielzahl von Druck- und Drehzahlwerten jeweils der diesen Werten zugeordnete Volumenstrom-Wert ermittelt und gespeichert. Die entsprechenden Werte-Kombinationen können beispielsweise mittels eines Versuchs standes experimentell gemessen werden. Trotz dieses scheinbar unnötigen Aufwands ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung des Verfahrens, da die verdichterspezifischen Wertekombinationen für einen bestimmten Verdichtertyp nur ein einziges Mal ermittelt werden müssen und dann immer wieder zum Berechnen des Volumenstroms aus den jeweiligen Drehzahl- und Druck-Istwerten verwendet werden können.

Die vorstehend genannte Aufgabe kann bei einem Verfahren zum Regeln des Fördermedium-Volumenstroms auch dadurch gelöst werden, daß verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Werte kombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Volumenstrom-Werten ermittelt und abgespeichert werden, daß der Volumenstrom-Meßwert indirekt ermittelt wird, indem Istwerte für die Antriebsleistung des Verdichters und die Drehzahl der Verdichter-Antriebswelle erfaßt werden und aus diesen Istwerten mit Hilfe der abgespeicherten Kenngrößen der Volumenstrom-Meßwert ermittelt wird. Der Volumenstrom kann also auch aus der in den Verdichter eingekoppelten Antriebs leistung und der Drehzahl des Verdichters ermittelt werden, wodurch ebenfalls ein Volumenstrom-Sensor eingespart werden kann.

Bei einem Verfahren zum Regeln des von einem Verdichter an einem Fördermedium bewirkten Drucks besteht die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe darin, daß verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Druck-Werten ermittelt und abgespeichert werden, daß der Druck-Meßwert indirekt ermittelt wird, indem Istwerte für die Antriebsleistung und Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters erfaßt werden und aus diesen Istwerten mit Hilfe der Kenngrößen der Druck-Meßwert ermittelt wird. Somit ist es also möglich, einen von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Druck oder eine daran bewirkte Druckdifferenz indirekt durch Messung der in den Verdichter eingekoppelten Antriebsleistung und der Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters zu ermitteln. In vorteilhafter Weise kann dadurch ein Druck-Sensor oder ein Druckdifferenz-Sensor eingespart werden.

Bei dem eingangs genannten Verfahren zum Regeln der Temperatur des verdichteten Fördermediums, nachfolgend auch kurz Abgastemperatur genannt, besteht die Lösung der oben genannten Aufgabe darin, daß verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Werte kombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Fördermediumtemperatur-Werten ermittelt und abgespeichert werden, daß der Fördermediumtemperatur- Meßwert indirekt ermittelt wird, indem Istwerte für die Antriebs leistung und die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters erfaßt werden und aus diesen Istwerten der Fördermediumtemperatur-Meßwert ermittelt wird. Die Abgastemperatur des Fördermediums wird also indirekt aus der Antriebsleistung und der Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters ermittelt, wodurch ein Fördermediumtemperatur-Sensor eingespart werden kann.

Die vorstehend genannten Verfahren können sowohl im Vakuum-, als auch im Druckbetrieb des Verdichters angewendet werden.

Bei einem Verfahren nach wenigstens zwei der Ansprüche 2 bis 4 ist vorgesehen, daß von den Regelgrößen Fördermedium-Volumenstrom, Druck bzw. Druckdifferenz und Temperatur des verdichteten Fördermediums wenigstens eine erste und eine zweite Regelgröße geregelt werden, daß während der Dauer einer Abweichung der ersten Regelgröße von einem vorgegebenen Sollwertbereich die Regelung der zweiten Regelgröße außer Funktion gesetzt wird, und daß während dieser Dauer die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters verändert wird, bis sich die erste Regelgröße wieder innerhalb des Sollwertbereiches befindet. Es ist also eine übergeordnete Regelung für eine erste Regelgröße und eine untergeordnete Regelung für eine zweite Regelgröße vorgesehen. Dieses Regelverfahren kann beispielsweise in Förderanlagen, in denen in einem Gasstrom ein Pulvermedium gefördert wird, vorteilhaft angewendet werden. Solche Förderanlagen werden üblicherweise mit konstantem Förderdruck betrieben. Bei einer Verstopfung in der Förderanlage kann es jedoch zweckmäßig sein, den Förderdruck kurzzeitig zu erhöhen, um einen an einer Verstopfungsstelle befindlichen Pulvermedium-Pfropfen wegzublasen. Dabei kann durch einen vorgegebenen Sollwertbereich für den Druck oder den Differenzdruck sichergestellt werden, daß der Druck bzw. der Differenzdruck einen Maximalwert nicht überschreitet und somit die Anlage nicht überlastet wird.

Damit die maximal zulässige Temperatur des auslaßseitigen Fördermediums und/oder die des Verdichters bei keiner der oben genannten Regelungsarten überschritten wird, ist es vorteilhaft, wenn die Temperatur des verdichteten Fördermediums ermittelt und mit einem Temperatur-Grenzwert verglichen wird und wenn beim Überschreitendes Temperatur-Grenzwertes die Leistung des Verdichters zum Begrenzen der Temperatur des verdichteten Fördermediums auf den Temperatur-Grenzwert reduziert wird.

Dabei ist es sogar möglich, daß der Temperatur-Grenzwert von einem oberen auf einen unteren Grenzwert reduziert wird, wenn die Temperatur des verdichteten Fördermediums den oberen Grenzwert für eine vorgegebene oder vorgebbare erste Zeitdauer überschreitet und daß der Temperatur-Grenzwert von dem unteren auf den oberen Grenzwert erhöht wird, wenn die Temperatur den unteren Temperatur- Grenzwert für eine vorgegebene oder vorgebbare zweite Zeitdauer unterschreitet. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Temperatur des verdichteten Fördermediums kurzzeitig über die maximal zulässige Dauertemperatur erhöht werden kann, ohne daß der Verdichter Schaden erleidet.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, daß die Antriebswelle des Verdichters von einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben wird und daß die Antriebsleistung der Antriebswelle indirekt durch Erfassung des Motorstroms und der Drehzahl des Antriebsmotors ermittelt wird. Die Antriebsleistung kann dadurch besonders einfach beispielsweise mittels eines Shunts oder eines induktiven Stromwandlers gemessen werden.

Besonders vorteilhaft ist, wenn als Antriebsmotor ein frequenz gesteuerter Elektromotor verwendet wird und wenn die Drehzahl der Antriebswelle indirekt aus der Betriebsfrequenz des Elektromotors ermittelt wird. Bei einem Asynchronmotor kann die Drehzahl der Antriebswelle beispielsweise aus Betriebsfrequenz und dem Schlupf des Asynchronmotors abgeleitet werden. Bei einem Synchronmotor ist die Drehzahl der Antriebswelle proportional zur Betriebsfrequenz des Synchronmotors. Somit kann die Drehzahl auf besonders einfache Weise aus der Betriebsfrequenz ermittelt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß für unterschiedliche Temperaturen eines einlaßseitigen Fördermediums und/oder unterschiedliche Umgebungstemperaturen unterschiedliche verdichterspezifische Kenngrößen vorgesehen sind und daß zur Auswahl der der jeweiligen Temperatur zugeordneten Kenngröße die Temperatur des einlaßseitigen Fördermediums gemessen und/oder vorgegeben wird. Dadurch können die thermodynamischen Eigenschaften des Fördermediums besser berücksichtigt werden, wodurch die Regelgenauigkeit des Verfahrens bei unterschiedlichen Fördermedium- Temperaturen und/oder Umgebungstemperaturen verbessert wird. Die Temperatur des einlaßseitigen Fördermediums kann beispielsweise gemessen oder aufgrund von Erfahrungswerten vorgegeben werden.

Vorteilhaft ist, wenn die verdichterspezifischen Kenngrößen als Kennlinienschar abgespeichert werden. Dadurch können die physika lischen Eigenschaften des Verdichters auf einfache Weise nachgebildet werden. Außerdem wird zum Speichern der Kennlinienschar nur eine vergleichsweise geringe Datenmenge benötigt.

Ein besonders einfach aufgebautes Kennlinien-Feld kann dadurch erreicht werden, daß wenigstens eine Kennlinie durch eine Gerade angenähert wird. Bei nichtlinearen Verdichterkenngrößen kann es dagegen vorteilhaft sein, wenn wenigstens eine Kennlinie der Kennlinienschar durch ein Polynom, insbesondere durch ein Polynom zweiten Grades angenähert wird.

Vorteilhaft ist, wenn für einen ermittelten Istwert durch Interpolation aus benachbarten Wertekombinationen und/oder Kennlinien ein Zwischenwert oder eine Zwischenkennlinie bestimmt wird. Die Genauigkeit der Regelung kann dadurch erhöht werden, ohne daß zusätzliche Wertekombinationen beziehungsweise Verdichter-Kennlinien gemessen und abgespeichert werden müssen.

Damit die maximal zulässige Motorleistung bei keiner der oben genannten Regelungsarten überschritten wird, ist es vorteilhaft, wenn die Leistungsaufnahme des Motors begrenzt wird. Dabei ist es sogar möglich, daß unmittelbar vor Erreichen der maximal zulässigen Motorleistung die Drehzahl des Motors solange abgesenkt wird, bis ein bestimmter Sicherheitsabstand zu der maximal zulässigen Motorleistung vorliegt. Durch die Begrenzung der Motorleistung wird insbesondere verhindert, daß der Verdichter einen Betriebspunkt erreicht, bei dem eine Überlastsicherung des Motors aktiviert und somit der Motor abgeschaltet wird.

Bezüglich der eingangs genannten Vorrichtung mit einem Regler zum Regeln des Fördermediums-Volumenstroms besteht die Lösung der vorstehend genannten Aufgabe darin, daß als Sensor zur indirekten Messung des Fördermedium-Volumenstroms ein Druck-Sensor vorgesehen ist, der zur Messung eines von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Drucks angeordnet ist, daß die Steuereinrichtung einen Datenspeicher hat, in dem verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Druck-, Drehzahl- sowie Volumenstrom-Werten und/oder Antriebsleistungs-Werten abgelegt sind, und daß die Steuerein richtung zum indirekten Ermitteln des Volumenstromes aus dem gemessenen Druck, der Drehzahl und den verdichterspezifischen Kenngrößen mit dem Datenspeicher verbunden ist. In vorteilhafter Weise kann dadurch ein Fördermittel-Volumenstrom-Sensor eingespart werden.

Bezüglich der eingangs genannten Vorrichtung mit einem Regler zum Regeln des Fördermedium-Volumenstroms kann die vorstehend genannte Aufgabe auch dadurch gelöst werden, daß als Sensor zur indirekten Messung des Fördermedium-Volumenstroms ein Antriebsleistungs- Sensor vorgesehen ist, daß die Steuereinrichtung einen Daten speicher hat, in dem verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Volumenstrom-Werten abgelegt sind, und daß die Steuereinrichtung zum indirekten Ermitteln des Volumenstromes aus der gemessenen Antriebsleistung, der Drehzahl und den verdichterspezifischen Kenngrößen mit dem Datenspeicher verbunden ist. Der Fördermedium-Volumenstrom wird also indirekt aus der Antriebsleistung und Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters ermittelt, so daß ein aufwendiger und teuerer Volumenstrom-Sensor eingespart werden kann.

Bei der eingangs genannten Vorrichtung mit einem Regler zum Regeln eines von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Drucks wird die vorstehend genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß das als Sensor zur indirekten Messung des Drucks ein Antriebsleistungs-Sensor vorgesehen ist, daß die Steuereinrichtung einen Datenspeicher hat, in dem verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Druck-Werten abgelegt sind, und daß die Steuereinrichtung zum indirekten Ermitteln des Drucks aus der gemessenen Antriebsleistung, der Drehzahl und den verdichter spezifischen Kenngrößen mit dem Datenspeicher verbunden ist. Somit kann ein Druck- oder Druckdifferenz-Sensor eingespart werden.

Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einem Regler zum Regeln der Temperatur des verdichteten Fördermediums wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß als Sensor zur indirekten Messung der der Fördermediumtemperatur des verdichteten Fördermediums ein Antriebsleistungs-Sensor vorgesehen ist, daß die Steuerein richtung einen Datenspeicher hat, in dem verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Fördermediumtemperatur-Werten abgelegt sind, und daß die Steuerein richtung zum indirekten Ermitteln der Fördermediumtemperatur aus der gemessenen Antriebsleistung, der Drehzahl und den verdichter spezifischen Kenngrößen mit dem Datenspeicher verbunden ist. Dadurch kann ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur des verdichteten Fördermediums eingespart werden.

Besonders vorteilhaft ist eine Vorrichtung nach wenigstens zwei der Ansprüche 17 bis 19, insbesondere nach Anspruch 17 und 18 und 19. Mit einer solchen Vorrichtung kann beispielsweise eine der Regelgrößen entsprechend einer vorgegebenen Führungsgröße geregelt werden, während die übrigen Regelgrößen mittels einer übergeordneten Regelung in einem Fenster gehalten werden, um das Über- oder Unterschreiten von diesen Regelgrößen zugeordneten Grenzwerten und somit eine Überlastung des Verdichteraggregats und/oder einer daran angeschlossenen Anlage zu vermeiden.

Vorteilhaft ist, wenn der Antriebsmotor ein Elektromotor ist und wenn der Antriebsleistungs-Sensor einen Stromsensor zur Messung des Motorstromes aufweist. Die Drehzahl des Rotors des Elektromotors kann dann beispielsweise mittels eines Tachogenerators gemessen werden, so daß aus der Drehzahl und dem Motorstrom auf einfache Weise die in den Verdichter eingekoppelte Antriebsleistung ermittelt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Leistungsansteuerung einen Frequenzumrichter zum Ansteuern des Elektromotors aufweist. Die Drehzahl des Elektromotors kann dann sensorlos aus der Betriebsfrequenz des Frequenzumrichters ermittelt werden.

Vorteilhaft ist, wenn für unterschiedliche Temperaturen des einlaßseitigen Fördermediums verschiedliche verdichterspezifische Kenngrößen in dem Datenspeicher abgelegt sind. Die Vorrichtung kann dann noch besser an unterschiedliche Anlagen und/oder Betriebsweisen angepaßt werden, indem je nach Temperaturbereich der jeweiligen Anwendung die entsprechenden verdichterspezifischen Kenngrößen, beispielsweise aufgrund von Erfahrungswerten ausgewählt werden.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Steuereinrichtung zur Auswahl der der jeweiligen Temperatur des einlaßseitigen Fördermediums zugeordneten verdichterspezifische Kenngrößen mit einem Fördermedium- Temperatursensor verbunden ist. Die verdichterspezifischen Kenngrößen können dann je nach Fördermedium-Temperatur automatisch ausgewählt werden.

Vorteilhaft ist, wenn die Wertekombinationen der verdichterspezi fischen Kenngrößen als Kennlinienschar in dem Datenspeicher abgelegt sind. In dem Datenspeicher können dann beispielsweise Stützstellen für die einzelnen Kennlinien abgespeichert sein, welche in Kombination mit einer entsprechenden Rechenvorschrift die Kennlinien definieren. Selbstverständlich können die Kennlinien aber auch auf andere Weise beispielsweise mittels in dem Datenspeicher abgelegter Koeffizienten eines Polynoms oder einer Geradengleichung definiert sein.

Besonders vorteilhaft ist, wenn wenigstens eine Kennlinie der Kennlinienschar durch in dem Datenspeicher abgelegte Stützstellen definiert ist und wenn wenigstens eine dieser Stützstellen den nutzbaren Kennlinienbereich der Kennlinie begrenzt. Aus den Stützstellen können dann mittels einer entsprechenden Rechenvor schrift beliebige auf der Kennlinie befindliche Punkte ermittelt werden. Gleichzeitig dienen die Stützstellen dazu, den nutzbaren Kennlinienbereich zu begrenzen, so daß eine Überlastung der Vorrichtung und/oder ein Übersteuern von Betriebsparametern vermieden ist.

Vorteilhaft ist, wenn der Datenspeicher wenigstens zwei Daten speicherbereiche aufweist, in denen verdichterspezifische Kenngrößen für unterschiedliche Verdichtertypen abgelegt sind, und wenn die Datenspeicherbereiche zur Anpassung des Datenspeichers an den jeweils verwendeten Verdichtertyp umschaltbar sind. Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Verdichtertypen mit der gleichen Steuereinrichtung zu betreiben, so daß sich die Herstellungs- und Ersatzteil-Lagerkosten für die Vorrichtung entsprechend reduzieren. Die Umschaltung der Datenspeicherbereiche kann beispielsweise hardwaremäßig mittels Mikroschalter, entfernbarer Brücken oder dergleichen Codiervorrichtung erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Vorrichtung eine Schnittstelle zum Einspeichern von verdichterspezifischen Kenngrößen in den Datenspeicher und/oder zur Auswahl eines einem Verdichtertyp zugeordneten Datenspeicherbereichs mit verdichterspezifischen Kenngrößen aufweist. Mittels der Schnittstelle können also verdichterspezifische Kenngrößen in den Datenspeicher geschrieben werden, so daß unterschiedliche Verdichtertypen mit der gleichen Steuereinrichtung betrieben werden können. Die verdichterspezi fischen Kenngrößen können beispielsweise auf einem Datenträger gespeichert sein und mittels eines mit der Schnittstelle zu verbindenden Mikrocomputers in den Datenspeicher geschrieben werden. Die Steuereinrichtung kann dadurch vor Ort an einen jeweils mit ihr zu kombinierenden Verdichter individuell angepaßt werden. Außerdem kann der Verdichter bei einer Reparatur aufeinfache Weise ausgetauscht und gegebenenfalls durch einen Verdichter anderen Typs ersetzt werden.

Bei einer Vorrichtung mit programmierbarem Regler kann die Schnittstelle auch zur Auswahl eines Regelprogramms verwendet werden. Dadurch kann die Regelcharakteristik der Steuereinrichtung an die jeweiligen Eigenschaften einer an die Vorrichtung angeschlossenen Anlage individuell angepaßt werden.

Insgesamt ergibt sich somit eine Vorrichtung, die sowohl in einem geschlossenen, als auch in einem offenen Fördermedium-Kreislauf verwendet werden kann. Dabei ermöglicht die Vorrichtung in einem geschlossenen Fördermedium-Kreislauf eine Regelung oder eine Begrenzung des Fördermedium-Volumenstroms, des von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Drucks oder einer daran bewirkten Druckdifferenz und/oder der Temperatur des auslaßseitigen Fördermediums. Bei einem offenen Fördermedium-Kreislauf ermöglicht die Vorrichtung eine Regelung oder eine Begrenzung des Fördermedium- Volumenstroms, eines von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Differenzdrucks oder des absoluten Fördermedium-Drucks und/oder der Temperatur des auslaßseitigen Fördermediums. Dabei kann sowohl bei einem offenen, als auch bei einem geschlossenen Fördermedium- Kreislauf eine jeweils gewünschte Regelungscharakteristik eingestellt werden, wobei auch Anwendungsgrenzwerte berücksichtigt werden können.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die ein als System bezeichnetes Verdichteraggregat und einen Regler zum Regeln dessen Fördermedium-Volumenstrom aufweist, der indirekt aus der Betriebsfrequenz des elektrischen Antriebsmotors des Verdichteraggregats und dem Motorstrom ermittelt wird,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die ein als System bezeichnetes Verdichteraggregat und einen Regler zum Regeln des Fördermedium-Absolutdrucks aufweist, der indirekt aus der Betriebsfrequenz des elektrischen Antriebsmotors des Verdichteraggregats, dem Motorstrom und dem gemessenen Umgebungsdruck ermittelt wird,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung, die ein als System bezeichnetes, an einem offenen Fördermedium-Kreislauf angeschlossenes Verdichteraggregat und einen Regler zum Regeln dessen Fördermedium-Volumenstrom aufweist, der indirekt aus der Betriebsfrequenz des elektrischen Antriebsmotors des Verdichteraggregats und der an dem Fördermedium bewirkten Druckdifferenz ermittelt wird,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung ähnlich Fig. 3, wobei jedoch das Verdichteraggregat an einem geschlossenen Fördermedium-Kreislauf angeschlossen ist,

Fig. 5 eine graphische Darstellung einer Kennlinienschar mit mehreren, jeweils unterschiedlichen Verdichter-An triebsdrehzahlen zugeordneten Kennlinien, wobei auf der Abszisse der Fördermedium-Volumenstrom und auf der Ordinate die Druckdifferenz an dem Fördermedium aufgetra gen ist,

Fig. 6 eine Darstellung ähnlich Fig. 5, wobei jedoch auf der Abszisse die Antriebsleistung und auf der Ordinate der Fördermedium-Volumenstrom aufgetragen ist,

Fig. 7 eine Darstellung ähnlich Fig. 6, wobei jedoch auf der Ordinate die Druckdifferenz auftragen ist,

Fig. 8 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung ähnlich Fig. 1, wobei zum Begrenzen der an dem Fördermedium bewirkten Druckdifferenz diese indirekt aus der Betriebsfrequenz des elektrischen Antriebsmotors des Verdichteraggregats und dem Motorstrom ermittelt wird und mit einem Grenzwert verglichen wird, welcher die Regelung des Fördermedium- Volumenstromes einschränkt,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung ähnlich Fig. 1, wobei jedoch das Verdichteraggregat an einem offenen Fördermedium-Kreislauf angeschlossen ist und zum Begrenzen des Fördermedium-Drucks dieser mit einem Drucksensor gemessen und mit einem Grenzwert verglichen wird,

Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung ähnlich Fig. 9, wobei jedoch das Verdichteraggregat an einem geschlossenen Fördermedium-Kreislauf angeschlossen ist,

Fig. 11 eine Darstellung ähnlich Fig. 6, wobei jedoch zusätzlich ein Mindestwert Q_min für den Fördermedium-Volumenstrom vorgesehen ist,

Fig. 12 eine Darstellung ähnlich Fig. 7, wobei jedoch zusätzlich ein Maximalwert Δp_max für den Differenzdruck vorgesehen ist,

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung ähnlich Fig. 1, wobei jedoch Grenzwerte für die Abgastemperatur des von dem Verdichter geförderten Mediums vorgegeben sind, welche die Regelung des Fördermedium-Volumenstroms einschränken,

Fig. 14 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung ähnlich Fig. 3, wobei jedoch Grenzwerte für die Abgastemperatur des von dem Verdichter geförderten Mediums vorgegeben sind, welche die Regelung des Fördermedium-Volumenstroms einschränken,

Fig. 15 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung ähnlich Fig. 4, wobei jedoch Grenzwerte für die Abgastemperatur des von dem Verdichter geförderten Mediums vorgegeben sind, welche die Regelung des Fördermedium-Volumenstroms einschränken,

Fig. 16 eine Darstellung ähnlich Fig. 5, wobei jedoch zusätzlich eine Temperaturkennlinie für die maximale Abgastemperatur vorgegeben ist, welche die Volumenstrom-Druckdifferenz- Kennlinien begrenzt,

Fig. 17 eine graphische Darstellung einer Kennlinienschar mit mehreren, durch Geraden angenäherten, jeweils unter schiedlichen Verdichter-Antriebsdrehzahlen zugeordneten Kennlinien, wobei auf der Abszisse der Fördermedium- Volumenstrom und auf der Ordinate die Druckdifferenz an dem Fördermedium aufgetragen ist,

Fig. 18 eine Darstellung ähnlich wie Fig. 17, wobei jedoch auf der Abszisse die Antriebsleistung und auf der Ordinate der Fördermedium-Volumenstrom aufgetragen ist,

Fig. 19 eine Darstellung ähnlich Fig. 18, wobei jedoch auf der Ordinate die Druckdifferenz aufgetragen ist,

Fig. 20 eine Darstellung ähnlich Fig. 17, wobei jedoch die Kennlinien durch ein Polynom zweiten Grades angenähert sind,

Fig. 21 eine Darstellung ähnlich Fig. 18, wobei jedoch die Kennlinien durch ein Polynom zweiten Grades angenähert sind und

Fig. 22 eine Darstellung ähnlich Fig. 19, wobei jedoch die Kennlinien durch ein Polynom zweiten Grades angenähert sind.

Die in Fig. 3 und 4 gezeigten, im ganzen mit 10 bezeichneten Vorrichtungen weist ein Verdichteraggregat 11 mit einem Verdichter und einem Antriebsmotor auf, der mit einer Leistungsansteuerung zur Einstellung dessen Antriebs-Drehzahl verbunden ist. Die Leistungsansteuerung steht mit einer Steuereinrichtung in Steuerverbindung, die einen Regler 12 zum Regeln des Fördermedium- Volumenstroms aufweist. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbei spiel ist der Verdichter mit einem offenen Fördermedium-Kreislauf und bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 mit einem geschlossenen Fördermedium-Kreislauf verbunden.

Zum Regeln des Fördermedium-Volumenstroms des Verdichters wird ein Volumenstrom-Meßwert Q mit einem Volumenstrom-Sollwert Q_v verglichen und bei einer Abweichung die Drehzahl n der Antriebswelle des Verdichters verändert. Dabei wird, wenn der Volumenstrom-Meßwert Q größer als der Sollwert Q_v ist, die Drehzahl vermindert und wenn der Meßwert Q kleiner als der Sollwert Q_v ist, die Antriebsdrehzahl n erhöht. Wenn der Meßwert Q mit dem Sollwert Q_v übereinstimmt, wird die Drehzahl beibehalten.

Der Volumenstrom-Meßwert wird indirekt aus einer mittels eines Druck- oder Druckdifferenz-Sensors 13 an dem Fördermedium gemessenen Druckdifferenz und der Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters ermittelt, wodurch ein Volumenstrom-Sensor eingespart wird. Die Steuereinrichtung weist dazu einen Datenspeicher 14 auf, in dem verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Werte kombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Druckdifferenz-, Drehzahl- und Volumenstrom-Werten abgelegt sind.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, sind die in dem Datenspeicher 14 abgelegten verdichterspezifischen Kenngrößen durch eine Kenn linienschar mit Verdichter-Kennlinien 3 angenähert. Mit Hilfe dieser Kennlinie 3 ordnet die Steuereinrichtung jeweils einem einen Druckdifferenz- und einen Drehzahlwert aufweisenden Wertepaar einen Volumenstromwert zu.

Nachfolgend ist der Ablauf der Volumenstrom-Regelung am Beispiel der Arbeitspunkte P1, P2 und P3 in Fig. 2 für die in Fig. 3 und 4 gezeigte Vorrichtung 10 erläutert. Diese speist eine Anlage, welche die Anlagenkennlinien 1 und 2 aufweist. P1 ist der Betriebspunkt auf der Anlagenkennlinie 1 und einer der Drehzahl n_o zugeordneten Verdichter-Kennlinie 3. Im Betriebspunkt P1 entspricht der Fördermedium-Volumenstrom einem vorgegebenen Volumenstrom-Sollwert Q_v. Durch Veränderungen in der Anlage stellt sich die Anlagenkenn linie 2 ein. Der Betriebspunkt wandert dann auf der Verdichter- Kennlinie 3 für die Drehzahl n_o bis zum Punkt P2. Im Punkt P2 ermittelt die Steuereinrichtung aus der Verdichter-Kennlinie 3 einen zu kleinen Volumenstrom-Meßwert, woraufhin die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters so lange erhöht wird, bis der Volumenstrom-Sollwert Q_v wieder erreicht ist. Der Betriebspunkt bewegt sich dann auf der Anlagenkennlinie 2 von P2 nach P3.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel hat die Vorrichtung 10 ein Verdichteraggregat 11 mit einem von einem elektrischen Synchronmotor angetriebenen Verdichter. Zum Einstellen der Antriebs- Drehzahl ist der Synchronmotor mit einer einen Frequenzumrichter aufweisenden Leistungsansteuerung verbunden. Die Leistungs ansteuerung steht mit einer Steuereinrichtung in Steuerverbindung, die einen Regler 12 zum Regeln des Fördermedium-Volumenstroms aufweist.

Zum Regeln des Fördermedium-Volumenstroms des Verdichters wird ein Volumenstrom-Meßwert mit einem Volumenstrom-Sollwert verglichen und bei einer Abweichung die Drehzahl des Synchronmotors bzw. der Antriebswelle des Verdichters verändert. Der Volumenstrom-Meßwert wird indirekt aus der aus der Betriebsfrequenz des Synchronmotors abgeleiteten Antriebsdrehzahl der Verdichter-Antriebswelle und der mittels einer Motorstrom-Meßvorrichtung gemessenen Antriebs- Leistung des Synchronmotors ermittelt. Dadurch wird ein Volumenstrom- Sensor eingespart.

Die Steuereinrichtung weist einen Datenspeicher 14 auf, in dem verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Werte kombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Volumenstrom-Werten abgelegt sind. Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, sind die in dem Datenspeicher 14 abgelegten verdichterspezifischen Kenngrößen durch eine Kennlinienschar mit Verdichter-Kennlinien 4 angenähert. Mit Hilfe dieser Kennlinien 4 ordnet die Steuereinrichtung jeweils einem einen einen Motor-Drehzahl- und einen Motor-Leistungswert aufweisenden Wertepaar einen Volumenstromwert zu.

Nachfolgend ist der Ablauf der Volumenstrom-Regelung am Beispiel der Arbeitspunkte P1, P2 und P3 in Fig. 6 für eine mit der Vorrichtung 10 betriebene Anlage erläutert, welche die Anlagenkenn linien 1 und 2 aufweist. Der Punkt P1 ist der Betriebspunkt auf der Anlagenkennlinie 1 und einer der Drehzahl n_o zugeordneten Verdichter-Kennlinie 4. Im Betriebspunkt P1 entspricht der Fördermedium-Volumenstrom einem vorgegebenen Sollwert Q_v. Durch Veränderungen in der Anlage stellt sich die Anlagenkennlinie 2 ein. Der Betriebspunkt wandert dann auf der Verdichter-Kennlinie 4 für die Drehzahl n_o bis zum Punkt P2. Die Steuereinrichtung ermittelt den dem Punkt P2 zugeordneten Volumenstrom Q und vergleicht diesen mit dem Sollwert Q_v. Da der ermittelte Volumenstrom Q kleiner als der Sollwert Q_v ist, wird die Drehzahl solange erhöht, bis der Volumenstrom wieder den Sollwert Q_v erreicht hat. Der Betriebspunkt bewegt sich dabei auf der Anlagenkennlinie 2 von P2 nach P3.

Die den Regler 12 aufweisende Steuereinrichtung hat eine serielle Schnittstelle, mit der die Regelcharakteristik des Reglers 12 softwaremäßig umgeschaltet werden kann. Dabei können verschiedene Regelvarianten, wie beispielsweise eine Volumenstromregelung, eine Druckregelung und/oder eine Abgastemperatur-Regelung eingestellt werden.

Für die Druckregelung sind in dem Datenspeicher 14 die in Fig. 4 gezeigten Verdichter-Kennlinien 5 abgespeichert, die einer Vielzahl von Wertekombinationen, bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Druckdifferenz-Werten aufweist. Die Verdichter-Kennlinien 5 sind durch Geradenabschnitte angenähert.

Nachfolgend ist der Ablauf der Druckregelung anhand der Punkte P1, P2 und P4 in Fig. 7 näher erläutert. Der Punkt P1 ist der Betriebspunkt auf der Anlagenkennlinie 1 und der der Drehzahl n_o zugeordneten Verdichter-Kennlinie 5. Im Betriebspunkt P1 entspricht der Differenzdruck des Fördermediums einem vorgegebenen Differenz druck-Sollwert Δp_v. Durch Veränderungen in der Anlage stellt sich die Anlagenkennlinie 2 ein. Der Betriebspunkt wandert dann auf der Verdichter-Kennlinie 5 für die Drehzahl n_o bis zum Punkt P2. Im Punkt P2 ermittelt die Steuereinrichtung aus der Verdichter-Kennlinie 5 die dem Punkt P2 zugeordnete Druckdifferenz und vergleicht diese mit dem Sollwert Δp_v. Da der Differenzdruck im Betriebspunkt P2 größer ist als der Sollwert Δp_v, wird die Drehzahl des Antriebsmotors so lange vermindert, bis der Differenzdruck-Sollwert Δp_v wieder erreicht ist. Dabei wandert der Betriebspunkt auf der Anlagenkenn linie 2 von P2 nach P4.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren beziehungsweise der Vorrichtung 10 kann der Fördermedium-Druck ohne die Verwendung eines Drucksensors unabhängig von der jeweils vorliegenden Anlagenkennlinie auf einen konstanten Sollwert Δp_v geregelt werden. Die Druckregelung kann sowohl bei einem geschlossenen (Fig. 1), als auch bei einem offenen (Fig. 2) Fördermedium-Kreislauf verwendet werden. Dabei kann der Differenzdruck bei einem geschlossenen Kreislauf beispielsweise dem Unterschied zwischen dem Fördermedium-Druck an der Druckseite und demjenigen an der Saugseite des Verdichters entsprechen. Bei einem offenen Fördermedium-Kreislauf kann die Druckdifferenz beispielsweise bei Druckbetrieb dem Unterschied zwischen dem Fördermedium-Druck an der Verdichterdruckseite und dem Umgebungsdruck entsprechen.

Die Regelcharakteristik der Vorrichtung 10 kann auch so eingestellt werden, daß für den Differenzdruck oder den Volumenstrom ein oder mehrere Grenzwerte vorgegeben sind, die den Kennlinienbereich für eine bestimmte Regelvariante einschränken. Sollte der (die) Grenzwert(e) dennoch über- bzw. unterschritten werden, wird der Verdichter, basierend auf den Kennlinien 3, 4, 5 durch eine Drehzahländerung in den durch den (die) Grenzwert(e) definierten Bereich zurückgeführt. Erst dann wird die alte Regelvariante wieder aktiviert (Fig. 8, 9, 10).

Nachfolgend ist dies am Beispiel einer Differenzdruck-Regelung mit vorgegebenem minimalem Volumenstrom Q_min anhand der Arbeitspunkte P1, P2, P3 in Fig. 10 erläutert. Der Punkt P1 ist der Betriebspunkt auf der Anlagenkennlinie 1 und der Verdichter-Kennlinie 4 für die Drehzahl n_o. Im Betriebspunkt P1 entspricht der Volumenstrom einem vorgegebenen Volumenstrom-Sollwert Q_v. Durch Veränderungen in der Anlage stellt sich die Anlagenkennlinie 2 ein. Der Betriebspunkt wandert dann auf der Verdichter-Kennlinie 4 für die Drehzahl n_o bis zum Punkt P2. Die Steuereinrichtung ermittelt aus der Motordrehzahl und der Motorleistung bei P2 einen zu kleinen Volumenstrom (Fig. 7) und eine zu große Druckdifferenz (Fig. 4). Da die Volumenstromregelung der Druckregelung überlagert ist und somit der Volumenstromgrenzwert Q_min Priorität gegenüber dem Druckdifferenz-Sollwert Δp_v hat, erhöht die Steuereinheit die Drehzahl solange, bis der Volumenstromgrenzwert Q_min erreicht ist. Dabei wandert der Betriebspunkt auf der Anlagenkennlinie 2 von P2 nach P3. Erst wenn der Volumenstromgrenzwert Q_min erreicht ist, wird die Druckregelung wieder aktiviert.

Die Regelcharakteristik der Vorrichtung 10 kann auch so eingestellt werden, daß bei einer Volumenstromregelung für den Differenzdruck ein oder mehrere Grenzwerte vorgegeben sind, was nachfolgend am Beispiel der Betriebspunkte P1, P2 und P3 in Fig. 8 erläutert ist. Der Punkt P1 ist ein Betriebspunkt auf der Anlagenkennlinie 1 und der Verdichter-Kennlinie 5 für die Drehzahl n_o. Im Betriebspunkt P1 entspricht der Fördermedium-Volumenstrom einem vorgegebenen Sollwert Q_v. Durch Veränderungen in der Anlage stellt sich die Anlagenkennlinie 2 ein. Der Betriebspunkt wandert dann auf der Verdichter-Kennlinie 5 für die Drehzahl n_o bis zum Punkt P2. Dort ermittelt die Steuereinrichtung aus der Motordrehzahl und der Motorleistung eine zu große Druckdifferenz (Fig. 12) und einen zu kleinen Volumenstrom (Fig. 6). Da der Druckdifferenzgrenzwert Δp_max Vorrang gegenüber der unterlagerten Volumenstromregelung hat, verringert die Steuereinheit die Drehzahl solange, bis der Druckdifferenzgrenzwert Δp_max erreicht ist. Dabei wandert der Betriebspunkt auf der Anlagenkennlinie 2 von P2 nach P3. Bei Erreichen des Druckdifferenzgrenzwertes Δp_max wird die Volumenstrom regelung wieder aktiviert.

Ein maximal zulässiger Grenzwert der Abgastemperatur T_max darf bei keiner Regelvariante oder fest eingestellten Drehzahl über schritten werden. Sollte der Grenzwert dennoch überschritten werden, wird der Verdichter, basierend auf den Verdichter-Kennlinien 3, 4, 5 durch eine Drehzahländerung in den zugelassenen Temperatur bereich zurückgeführt. Erst dann wird die alte Regelvariante (z. B. Druckdifferenz- und/oder Volumenstromregelung) wieder aktiviert (Fig. 13, 14, 15).

Nachfolgend ist der Ablauf der Regelung bei der Begrenzung der Abgastemperatur des Fördermediums anhand der Betriebspunkte P1, P2 und P3 in Fig. 16 näher erläutert. Der zugelassene Kennlinien bereich der einzelnen Kennlinien 5 ist durch eine Temperaturgrenzwert-Kennlinie 6 begrenzt, die jeweils einen Kennlinienendpunkt 7 der einzelnen Kennlinie 5 schneidet. Der Punkt P1 ist ein Betriebspunkt auf der Anlagenkennlinie 1 und der Verdichter-Kennlinie 5 für die Drehzahl n_o. Durch Veränderungen in der Anlage stellt sich die Anlagenkennlinie 2 ein. Der Betriebspunkt wandert dann auf der Verdichter-Kennlinie 5 für die Drehzahl N₀ bis zum Punkt P2. Die Steuereinrichtung ermittelt aus der Motordrehzahl und der Motorleistung bzw. dem Druck oder der Druckdifferenz bei P2 eine zu große Abgastemperatur. Da die Regelung des Temperaturgrenzwerts T_max Vorrang gegenüber einer Volumenstrom- und/oder Druckregelung und/oder Drehzahlregelung hat, verringert die Steuereinrichtung die Drehzahl solange, bis der Temperaturgrenz wert T_max wieder erreicht ist. Der Betriebspunkt wandert dabei auf der Anlagenkennlinie 2 von P2 nach P3. Erst danach wird die Volumenstrom- und/oder Druck- und/oder Drehzahlregelung wieder aktiviert.

Der Datenspeicher 14 der Steuereinheit weist mehrere Speicher bereiche auf, in denen Kennlinienscharen für unterschiedliche Verdichtertypen abgelegt sind. Zur Anpassung des Datenspeichers 14 an den diesem jeweils zugeordneten Verdichtertyp sind die Datenspeicherbereiche über die serielle Schnittstelle softwaremäßig umschaltbar. Dadurch kann für eine Vielzahl unterschiedlicher Verdichter dieselbe Steuereinrichtung verwendet werden, was die Produktion und Lagerhaltung der Steuereinrichtung vereinfacht.

In dem Datenspeicher 14 sind die Verdichter-Kennlinien 3, 4, 5 als Verdichter-Kennlinienschar mit Wertekombinationen, jeweils bestehend aus einem Druckdifferenz-, einem Volumenstrom-, einem Drehzahl- und einem Antriebsleistungswert abgelegt. Jede der Kennlinienscharen weist jeweils getrennte Verdichter-Kennlinien 3, 4, 5 für Vakuum- und Druckbetrieb des Verdichters, für unterschiedliche Fördermedium-Ansaugtemperaturen sowie für unterschiedliche Antriebs-Drehzahlen auf.

Je nach Verdichtertyp werden die Kennlinien entweder durch Geraden (Fig. 17, 18, 19) oder durch Polynome zweiten Grades (Fig. 20, 21, 22) angenähert. Die Gleichungen für die Verdichter-Kennlinien sowie verschiedene Lösungsalgorithmen dafür sind in der Steuereinrichtung gespeichert. In dem Datenspeicher 14 sind jeweils bei einer geraden Verdichter-Kennlinie der Anfangspunkt A_n und der Endpunkt C_n der Kennlinie und bei einem Polynom zweiten Grades zusätzlich ein Zwischenpunkt B_n gespeichert. Aus diesen Punkten werden die Wertekombinationen der Verdichter-Kennlinien 3, 4, 5 mittels der Verdichtergleichungen online von der Steuereinrichtung ermittelt. Der zu einer Verdichter-Kennlinienschar in dem Datenspeicher gespeicherten Kennlinienpunkte ergeben sich aus nachfolgender Tabelle, in der die Temperaturwerte des Fördermediums an der Ansaugseite mit T, die Drehzahlwerte mit n, die Antriebsleistungs werte mit P und die Druckdifferenzwerte mit Δp abgekürzt sind:

Um die Anzahl der gespeicherten Verdichter-Kennlinien 3, 4, 5 zu begrenzen und dennoch eine genaue Regelung der Größen Druckdifferenz, Drehzahl, Volumenstrom und/oder Abgastemperatur zu ermöglichen, werden von der Steuereinrichtung für Druckdifferenz-, Drehzahl-, Volumenstrom- und/oder Antriebsleistungs-Istwerte-Kombinationen, die nicht auf einer gespeicherten Kennlinie liegen, durch Interpolation Zwischenkennlinien 3', 4', 5' (Fig. 5, 7, und 11) ermittelt. Dabei werden die Anfangs- und Endwerte der Zwischenkenn linien sowie gegebenenfalls die Zwischenwerte aus den Anfangswerten A_n, den Endwerten C_n sowie gegebenenfalls den Zwischenwerten B_n der zu der Zwischenkennlinie benachbarten Verdichter-Kennlinien 3, 4, 5 ermittelt. Aus den ermittelten Anfangs-, End- und Zwischenwerten werden dann die der Zwischenkennlinie zugeordneten Wertekombinationen errechnet.

Insgesamt ergibt sich also ein Verfahren und eine Vorrichtung 10 zum Regeln wenigstens einer Regelgröße eines Verdichteraggregats, wie beispielsweise dem Volumenstrom, der Druckdifferenz und/oder der Abgastemperatur eines von dem Verdichteraggregat verdichteten Mediums. Für die Regelgröße wird wenigstens ein Meßwert ermittelt und mit einem Soll- oder -Grenzwert verglichen und bei einer Abweichung wird die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters verändert. Dabei wird der Meßwert indirekt ermittelt, indem Istwerte wenigstens zweier Ersatzgrößen ermittelt werden, wie beispielsweise die Drehzahl der Verdichter-Antriebswelle und deren Antriebsleistung, und aus den Ersatzgrößen mittels in einem Datenspeicher 14 ab gespeicherter verdichterspezifischer Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einem Wert für die Regelgröße und jeweils einem Wert für jede der Ersatzgrößen der Meßwert bestimmt wird. Somit kann ein Sensor für die Messung der Regelgröße eingespart werden.

Claims

1. Verfahren zum Regeln des Fördermedium-Volumenstroms eines Verdichters, wobei wenigstens ein Volumenstrom-Meßwert ermittelt und mit einem Volumenstrom-Sollwert oder -Grenzwert verglichen und bei einer Abweichung die Drehzahl der Antriebs welle des Verdichters verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zu geordneten Druck-, Drehzahl- und Volumenstrom-Werten ermittelt und abgespeichert werden, daß der Volumenstrom-Meßwert indirekt ermittelt wird, indem Istwerte für einen von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Druck und für die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters erfaßt werden und aus diesen Istwerten mit Hilfe der abgespeicherten Kenngrößen der Volumenstrom-Meßwert ermittelt wird.

2. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Volumenstrom-Werten ermittelt und abgespeichert werden, daß der Volumenstrom-Meßwert indirekt ermittelt wird, indem Istwerte für die Antriebsleistung des Verdichters und die Drehzahl der Verdichter-Antriebswelle erfaßt werden und aus diesen Istwerten mit Hilfe der abgespeicherten Kenngrößen der Volumenstrom-Meßwert ermittelt wird.

3. Verfahren zum Regeln des von einem Verdichter an einem Fördermedium bewirkten Drucks, wobei wenigstens ein Druck- Meßwert ermittelt und mit einem Druck-Sollwert oder -Grenzwert verglichen und bei einer Abweichung die Drehzahl der Antriebs welle des Verdichters verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Druck-Werten ermittelt und abgespeichert werden, daß der Druck-Meßwert indirekt ermittelt wird, indem Istwerte für die Antriebsleistung und die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters erfaßt werden und aus diesen Istwerten mit Hilfe der Kenngrößen der Druck-Meßwert ermittelt wird.

4. Verfahren zum Regeln der Temperatur des von einem Verdichter verdichteten Fördermediums, wobei wenigstens ein Förder mediumtemperatur-Meßwert ermittelt und mit einem Fördermedium temperatur-Sollwert oder -Grenzwert verglichen und bei einer Abweichung die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß verdichter spezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Werte kombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Fördermediumtemperatur-Werten ermittelt und abgespeichert werden, daß der Fördermedium temperatur-Meßwert indirekt ermittelt wird, indem Istwerte für die Antriebsleistung und die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters erfaßt werden und aus diesen Istwerten der Fördermediumtemperatur-Meßwert ermittelt wird.

5. Verfahren nach wenigstens zwei der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den Regelgrößen Fördermedium-Volumen strom, Fördermedium-Druck und Temperatur des verdichteten Fördermediums wenigstens eine erste und eine zweite Regelgröße geregelt werden, daß während der Dauer einer Abweichung der ersten Regelgröße von einem vorgegebenen Sollwertbereich die Regelung der zweiten Regelgröße außer Funktion gesetzt wird, und daß während dieser Dauer die Drehzahl der Antriebswelle des Verdichters verändert wird, bis sich die erste Regelgröße wieder innerhalb des Sollwertbereiches befindet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Temperatur des verdichteten Fördermediums ermittelt und mit einem Temperatur-Grenzwert verglichen wird und daß beim Überschreiten des Temperatur-Grenzwertes die Leistung des Verdichters zum Begrenzen der Temperatur des verdichteten Fördermediums auf den Temperatur-Grenzwert reduziert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatur-Grenzwert von einem oberen auf einen unteren Grenzwert reduziert wird, wenn die Temperatur des verdichteten Fördermediums den oberen Grenzwert für eine vorgegebene oder vorgebbare erste Zeitdauer überschreitet und daß der Temperatur-Grenzwert von dem unteren auf den oberen Grenzwert erhöht wird, wenn die Temperatur den unteren Temperatur- Grenzwert für eine vorgegebene oder vorgebbare zweite Zeitdauer unterschreitet.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Antriebswelle des Verdichters von einem elektrischen Antriebsmotor angetrieben wird und daß die Antriebsleistung der Antriebswelle indirekt durch Erfassung des Motorstroms und der Drehzahl des Antriebsmotors ermittelt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß als Antriebsmotor ein frequenzgesteuerter Elektromotor verwendet wird und daß die Drehzahl der Antriebs welle indirekt aus der Betriebsfrequenz des Elektromotors ermittelt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, daß für unterschiedliche Temperaturen des ein laßseitigen Fördermediums und/oder unterschiedliche Umgebungs temperaturen unterschiedliche verdichterspezifische Kenngrößen vorgesehen sind und daß zur Auswahl der der jeweiligen Temperatur zugeordneten Kenngrößen die Temperatur des einlaßseitigen Fördermediums gemessen und/oder vorgegeben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die verdichterspezifischen Kenngrößen als Kennlinienschar abgespeichert werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens eine Kennlinie (3, 4, 5) der Kennlinienschar durch eine Gerade angenähert wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn zeichnet, daß wenigstens eine Kennlinie (3, 4, 5) der Kennlinienschar durch ein Polynom, insbesondere durch ein Polynom zweiten Gerades angenähert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß für einen ermittelten Istwert durch Interpolation aus benachbarten Wertekombinationen und/oder Kennlinien (3, 4, 5) ein Zwischenwert oder eine Zwischenkennlinie (3', 4', 5') bestimmt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die Leistungsaufnahme des Motors begrenzt wird.

16. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem einen Verdichter für Fördermedium und einen Antriebsmotor aufweisenden Verdichteraggregat, wobei der Antriebsmotor mit einer Leistungsansteuerung zur Einstellung dessen Drehzahl verbunden ist, welche mit einer einen Regler (12) zum Regeln des Fördermedium-Volumenstroms aufweisenden Steuereinrichtung in Steuerverbindung steht, dadurch gekenn zeichnet, daß als Sensor zur indirekten Messung des Fördermedi um-Volumenstroms ein Druck-Sensor (13) vorgesehen ist, der zur Messung eines von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Drucks angeordnet ist, daß die Steuereinrichtung einen Datenspeicher (14) hat, in dem verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Druck-, Drehzahl- und Volumenstrom-Werten abgelegt sind, und daß die Steuerein richtung zum indirekten Ermitteln des Volumenstromes aus dem gemessenen Druck, der Drehzahl und den verdichterspezifischen Kenngrößen mit dem Datenspeicher (14) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 16, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß als Sensor zur indirekten Messung des Fördermedi um-Volumenstroms ein Antriebsleistungs-Sensor vorgesehen ist, daß die Steuereinrichtung einen Datenspeicher (14) hat, in dem verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Volumenstrom-Werten abgelegt sind, und daß die Steuereinrichtung zum indirekten Ermitteln des Volumenstromes aus der gemessenen Antriebsleistung, der Drehzahl und den verdichterspezifischen Kenngrößen mit dem Datenspeicher (14) verbunden ist.

18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, mit einem einen Verdichter für Fördermedium und einen Antriebsmotor aufweisenden Verdichteraggregat, wobei der Antriebsmotor mit einer Leistungsansteuerung zur Einstellung dessen Drehzahl verbunden ist, welche mit einer einen Regler (12) zum Regeln des von dem Verdichter an dem Fördermedium bewirkten Drucks aufweisenden Steuereinrichtung in Steuer verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor zur indirekten Messung des Drucks ein Antriebsleistungs-Sensor vorgesehen ist, daß die Steuereinrichtung einen Datenspeicher (14) hat, in dem verdichterspezifische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Druck-Werten abgelegt sind, und daß die Steuereinrichtung zum indirekten Ermitteln des Drucks aus der gemessenen Antriebsleistung, der Drehzahl und den verdichterspezifischen Kenngrößen mit dem Datenspeicher (14) verbunden ist.

19. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, mit einem einen Verdichter für Fördermedium und einen Antriebsmotor aufweisenden Verdichteraggregat, wobei der Antriebsmotor mit einer Leistungsansteuerung zur Einstellung dessen Drehzahl verbunden ist, welche mit einer einen Regler (12) zum Regeln der Temperatur des von dem Verdichter verdichteten Fördermediums in Steuerverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor zur indirekten Messung der Fördermediumtemperatur des verdichteten Fördermediums ein Antriebsleistungs-Sensor vorgesehen ist, daß die Steuerein richtung einen Datenspeicher (14) hat, in dem verdichterspezi fische Kenngrößen mit einer Vielzahl von Wertekombinationen bestehend aus jeweils einander zugeordneten Antriebsleistungs-, Drehzahl- und Fördermediumtemperatur-Werten abgelegt sind, und daß die Steuereinrichtung zum indirekten Ermitteln der Fördermediumtemperatur aus der gemessenen Antriebsleistung, der Drehzahl und den verdichterspezifischen Kenngrößen mit dem Datenspeicher (14) verbunden ist.

20. Vorrichtung nach wenigstens zwei der Ansprüche 17 bis 19, insbesondere nach Anspruch 17 und 18 und 19.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Elektromotor ist und daß der Antriebsleistungs-Sensor einen Stromsensor zur Messung des Motorstroms aufweist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsansteuerung einen Frequenzum richter zum Ansteuern des Elektromotors aufweist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß für unterschiedliche Temperaturen des einlaßseitigen Fördermediums verschiedliche verdichterspezi fische Kenngrößen in dem Datenspeicher (14) abgelegt sind.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zur Auswahl der der jeweiligen Temperatur des einlaßseitigen Fördermediums zugeordneten verdichterspezifische Kenngrößen mit einem Fördermedium-Temperatursensor verbunden ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Wertekombinationen als Kennlinienschar in dem Datenspeicher (14) abgelegt sind.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kennlinie (3, 4, 5) der Kennlinienschar eine Gerade ist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kennlinie (3, 4, 5) der Kennlinienschar ein Polynom, insbesondere ein Polynom zweiten Gerades ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kennlinie (3, 4, 5) der Kennlinienschar durch in dem Datenspeicher abgelegte Stütz stellen definiert ist und daß wenigstens eine dieser Stütz stellen den nutzbaren Kennlinienbereich der Kennlinie (3, 4, 5) begrenzt.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Datenspeicher (14) wenigstens zwei Datenspeicherbereiche aufweist, in denen verdichterspezifische Kenngrößen für unterschiedliche Verdichtertypen abgelegt sind, und daß die Datenspeicherbereiche zur Anpassung des Datenspeichers (14) an den jeweils verwendeten Verdichtertyp umschaltbar sind.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Schnittstelle zum Einspeichern von verdichterspezifischen Kenngrößen in den Datenspeicher (14) und/oder zur Auswahl eines einem Verdichter typ zugeordneten Datenspeicherbereichs mit verdichterspezi fischen Kenngrößen aufweist.