EP1961963B1 - Niveauabhängige Steuerung von Pumpen - Google Patents
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- EP1961963B1 EP1961963B1 EP07024706.9A EP07024706A EP1961963B1 EP 1961963 B1 EP1961963 B1 EP 1961963B1 EP 07024706 A EP07024706 A EP 07024706A EP 1961963 B1 EP1961963 B1 EP 1961963B1
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Classifications
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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
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
- F04D15/0209—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid
- F04D15/0218—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions responsive to a condition of the working fluid the condition being a liquid level or a lack of liquid supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/02—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions
- F04D15/029—Stopping of pumps, or operating valves, on occurrence of unwanted conditions for pumps operating in parallel
Definitions
- the invention relates to a device having a liquid container with one or more pumps, a control device which switches on or off one or more pumps in dependence on the height of the liquid level in the container, and one or more sensors connected to the control device for detecting or a plurality of fluid levels, in particular pump on and off levels, and a method of operating such devices or systems equipped therewith.
- Such devices are used in sewage lifting plants, which have to promote below the backflow level of a sewer system accumulating water and are usually located in residential buildings. Above all, they serve to extract sewage-containing wastewater, which accumulates in the cellars of such residential buildings. Therefore, they are often referred to as Hurkalienhebeanlagen.
- a wastewater collection well and a method for its installation and / or operation are known in which a time period between the detection of two different heights of the wastewater level is measured by means of a time measuring device. Since the desired switch-off level of the pump is outside the detection range of the sensor, the required delivery time of the pump is determined as a function of the measured time duration. From this time measured with the pump on, the delivery time is calculated by means of a time multiplier, after which a certain predetermined switch-off level of the pump is reached. Such extrapolation of the required delivery time of the pump is fraught with uncertainties and there is a risk that is lowered below the predetermined Ausschaltility. For applications with small container volumes, as is usual in sewage lifting systems, such a method is not usable.
- a sewage lifting plant which should have the largest possible switching volume in terms of optimal operation. Since the base area of the waste water tank and the highest possible switch-on level are generally predetermined or limited by the dimensions of the installation, a very low switch-off level is provided structurally.
- a flexible bendable pipe section is sealed with its first end attached to the suction port of the pump and the second or free end is located closer to the bottom of the wastewater tank than the suction port.
- the flexible bendable material of the pipe section has the disadvantage that it folds in a pumping of solid admixtures liquids during Abpumpvorgang due to the negative pressure or bending over by solids and it can lead to clogging of the suction port.
- the EP 0 580 558 A1 shows a device for controlling lift pumps in a dewatering plant with a pressure-operated switch which generates a control signal for the pumps in accordance with the liquid level in the plant, and a dense, flexible chamber containing a fluid and below the level of the liquid to be lifted should be arranged.
- the invention is therefore based on the problem to provide a device of the type mentioned above, which brings about a safe switch-off level for the pumps with little use of resources with better utilization of the available container volume and changing operating conditions.
- the solution to the problem provides that during operation the device adapts the switch-off level of at least one of the pumps as a function of the feed quantity of the liquid to be absorbed by the container.
- the flexible, on-the-fly adjustment of the turn-off levels of one or more pumps enables the device to meet changing operating conditions.
- the switching levels also referred to below as switching points, are adapted. These may be displaced towards or away from the container bottom during operation. A given, available container volume is thereby better utilized.
- one and the same device or a device equipped with the device can be used for various applications.
- the device adapts switch-off levels of the pumps as a function of the feed quantity of the liquid to be absorbed by the container.
- the feed rate ie the volume per unit time
- the device is also suitable for large inflow quantities. It is possible that the device raises the Ausschaltlements the pump with a large inflow and / or lowers the shutdown levels of the pumps at a low feed rate.
- a reliable operation of a device according to the invention or a system equipped with it is ensured even when turbulence in the container and consequent air pockets in the pumped liquid.
- a device according to the invention with its control device during its operation, is able to lower the switch-off points of the pumps with small feed quantities and thereby optimally utilize the container volume. With large supply quantities, pre-set switch-off levels are maintained and / or the switch-off levels of the pumps are raised.
- the control device and / or stored in this algorithm are designed to be parameterized accordingly.
- the device is able to determine the flow of the incoming liquid. This is done constantly during operation of the device, wherein a determination of the flow is carried out continuously, at pre-definable intervals or to certain events.
- the device determines the inflow quantity by measuring the rise time of the fluid level between at least two measurement levels. As a result of the rise time measured in a time measuring device of the control device and the known container volume, the feed quantity is calculated as feed volume per unit time. Depending on the determined feed rate, the switch-off points are adjusted.
- a switch-on point of a pump is selected as a first measurement level and a second measurement level is arranged below it.
- the inflow quantity is advantageously determined when the pumps are at a standstill and before each pump is switched on. As a result, the inflow amount is immediately before a pumping operation with increasing liquid level determines what can be used in a timely manner, the conditions before a pumpdown for a direct adjustment of the switching levels.
- the controller is able to select the switch-off levels of the pumps from several different switching levels depending on the feed quantity. It is advantageous if the switching and / or measuring levels are given by sensors with one or more individual switching positions. Thus, depending on the feed quantity, a controller can use the appropriate sensor for evaluation in accordance with the desired switch-off level and determine a switching condition based on its switching signals. As sensors, different level sensors of different measuring principles are suitable. The sensors can be arranged in the container or outside the container.
- the controller is connected to a sensor for detecting a plurality of liquid levels.
- a sensor for detecting a plurality of liquid levels.
- Such a sensor allows the detection of individual or all required levels, ie pump startup levels, liquid level rise time measurement in the tank, and all pump off levels.
- a solution allows a more flexible and finer gradation of switching and / or measurement levels.
- a sensor with a continuous output signal has proven itself. This can continuously detect the liquid level in the container and provide the control device with an output signal corresponding to the liquid level. This may be a standardized industrial grade output signal. This means that both raising and / or lowering of switch-off levels as well as a determination of the measurement levels or measuring points for measuring the rise time can be realized steplessly.
- the controller simply forms one or more switching and / or measuring levels.
- the limit values of individual and / or all switching or measuring levels are defined in the control device.
- various switching or Measurement levels stored and / or configurable, which are used depending on the plant condition. An assignment can be made by means of a stored table. For example, different alternative switch-off levels are stored in a table depending on the inflow quantity. A determination of the desired switching levels can equally well be done by means of deposited formulas.
- the measured values recorded by the sensor and transmitted in the form of a sensor output signal are constantly monitored in the control for an overshoot or undershoot in order to control the required switching on and off of the pumps and to detect the start and stop level of measurements.
- the measurement of the feed rate is effected by a meter arranged on the inlet pipe.
- the feed rate is constantly measurable. It has proven to be an advantage to carry out the measurement of the inflow quantity at any time and independently of pumping operations which may possibly take place at the moment. Constant consideration of the feed quantity leads to an even more exact adaptability of the switch-off levels to the currently existing conditions.
- ultrasonic measuring devices or magnetic-inductive flow measuring devices are suitable as measuring devices arranged on the inlet pipe.
- the measuring signals allow conclusions on the container level.
- the invention is not fixed to a specific measuring principle.
- detection of the fluid level by means of a hydrostatic pressure measurement, an ultrasound measurement, by means of optical or capacitive principles or by means of a guided microwave may be mentioned.
- the sensors can be arranged wholly or partly in the container.
- the measurement of the liquid level can also be effected by one or more, arranged outside of the container sensors.
- Has proven to be a measurement of the liquid level by a float arranged in the container the lifting movement is converted into an output signal corresponding to the liquid level.
- Such level sensors in which a float depending on the liquid level In the container performs a detectable stroke, also represent a cost-effective solution.
- the device according to the invention has means for detecting impermissibly large inflow quantities and / or means for generating alarms.
- a method for operating a device according to the invention or a system equipped therewith provides for the shut-off level of at least one of the pumps to be adjusted during operation. This is done in dependence on the feed rate of the liquid to be absorbed by the container.
- the flow of the incoming liquid is determined.
- the feed rate is advantageously determined by measuring the rise time of the liquid level between at least two measurement levels.
- a switch-on point of a pump is selected and a second measurement level is arranged below it.
- the feed quantity is calculated as feed volume per unit time.
- the switch-off points are adjusted.
- An advantageous method allows the determination of the feed rate at standstill of the pump and before each switching on a pump.
- the switch-off levels of the pumps can be selected from several different switching levels.
- a plurality of liquid levels be detected by a sensor connected to a control device.
- a method has proven useful in which a sensor with a continuous output signal is used.
- Particularly flexible is a method according to which one or more switching and / or measuring levels are formed by the controller.
- the limit values of individual to all required levels can be defined depending on the plant and operating conditions.
- An alternative method uses for measuring the feed quantity arranged on the inlet pipe meter.
- the measurement of the liquid level can be effected by one or more sensors arranged on the outside of the container and / or by a float arranged in the container, the lifting movement of which is converted into an output signal corresponding to the liquid level.
- the device according to the invention is recommended for lifting installations, in particular for liquids permeated with solid admixtures, that is to say, for example, for wastewater lifting installations.
- a method for monitoring the operation and output of a sewage pumping station is disclosed, wherein a monitoring device carries out a continuous monitoring of the pump output values and compares the values with measured reference values at a specific, predetermined time.
- the determination of the container inflow serves only one of the container flow taking into account determination of the flow rate of the pump.
- the current pump values are compared with those of a new pump and a value degradation is an indicator of pump wear. An adjustment of the switch-off points as a function of the measured feed quantity is not provided.
- the in the Fig. 1 shown system is located below the backflow level 1, which is characterized here by a triangle.
- the plant comprises a liquid or collecting container 2, which is connected to a sewer line 3, and a delivery line 4, which opens into a sewer 5.
- a - not shown - centrifugal pump is arranged, which promotes the sewer 3 flowing fäkalalien Vietnameses and fäkalientransports wastewater via a check valve 6 in the sewer 5.
- the Fig. 2 shows a lifting system according to the prior art. This is equipped with a centrifugal pump 7, the electric motor 8 is provided with a control device 9. The centrifugal pump 7 with electric motor 8 can be switched on and off by the control device 9. The centrifugal pump 7 is followed by a non-return valve 10.
- the lifting system has a collecting container 11 with a feed pipe 12 through which liquid can flow into the container.
- a float switch 13 which responds to three different preset fluid levels: at a minimum fluid level, it gives the signal to stop a Abpump surges “pump OFF”, at a normal high water level, he gives the signal to start a Abpump surges “pump ON”, and at a water level exceeding the latter level, it reports "high water ALARM”.
- the position of the minimum fluid level "pump OFF” must take into account all supply conditions and provide a correspondingly high safety margin to prevent the centrifugal pump 7 sucking air and no longer delivers.
- Fig. 3 shows a lifting system, which is equipped with a device according to the invention.
- This lifting system also has a centrifugal pump 14 with electric motor 15, as well as a collecting container 16 and a feed pipe 17.
- the centrifugal pump 14 can be switched on or off by a programmable controller 18 connected to the electric motor 15.
- the control device 18 is equipped with a timing device 19 and a memory device 20.
- the control device 18 is provided with display and / or operating means, which are not shown here.
- a plurality of sensors 21, 22, 23 and 24 for detecting a respective liquid level are arranged at different heights on the outside of the container wall.
- the sensors 21, 22, 23 and 24 are connected to the control device 18. Compared to the one from the Fig.
- the pump 14 is switched off, a liquid level in the container 16 rises.
- the measurement of the rise time of the liquid level in the container 16 is started in the control device 18 with the time measuring device 19.
- the feed rate can be determined as the feed volume per unit time.
- the centrifugal pump 14 is switched on by the control device 18. The pumping process causes a drop in the liquid level in the container 16.
- the control device 18 selects the switch-off level of the pump from the various switching levels as a function of the inflow quantity. In the case of not so large inflow quantities, the shutdown level will correspond to the liquid level "Pump OFF 1". At high feed rates, a greater safety margin to the container bottom is required so that turbulence and associated air pockets resulting in the container do not lead to an intake of air in the centrifugal pump 14.
- the control device 18 can use the appropriate sensor 21 or 22 for evaluation depending on the feed amount corresponding to the desired cut-off level and determine a switching condition based on its switching signal, whereupon the centrifugal pump 14 is turned off.
- the measurement of the feed quantity is effected by a measuring device arranged on the feed pipe 17 and not shown here.
- a measuring device such as a Ultraschall beflußmess réelle or a magnetic inductive Druchflußmess réelle
- the feed rate is constantly measurable.
- the measurement of the feed rate is thus at any time and independently of any possibly taking place Abpumpvor réellen the pump 14 feasible. Constant consideration of the feed quantity leads to an even more exact adaptability of the switch-off levels to the currently existing conditions.
- Fig. 4 shows a further system, which is equipped with an alternative, also according to the invention device.
- a controller 18 is connected to only one level sensor 25 for detecting the liquid level.
- the sensor 25 is capable of detecting a plurality of different liquid levels in the sump 16.
- the sensor 25 thereby enables the detection of all required levels for controlling the centrifugal pump 14.
- a switch-on level of the pump 14 "pump ON”, several different OFF levels "pump OFF 1", “pump OFF 2", “pump OFF 3" and “Pump OFF 4" and two measurement levels “Measurement END" and "Measurement START" for measuring a rise time of the liquid level in the tank 16.
- the level sensor 25 consists of a float 26 whose - caused by a change in the liquid level in the container 16 - lifting movement via a rod 27 causes a rotational movement on a shaft 28, and a sensor electronics unit 29, which converts the rotational movement of the shaft 28 into an output signal. This can be done for example by means of a shaft connected to the potentiometer 28.
- the sensor electronics unit 29 is connected to the control device 18 and provides this - optionally standardized - output signal available.
- the measured values detected by the level sensor 25 and transmitted to the control device 18 in the form of a sensor output signal are constantly monitored in the control device 18 for overshoots or undershoots of specific, predefinable limit values in order to control the required switching on and off actions of the centrifugal pump 14 and to Detect start and stop level of a rise time measurement.
- the measurement of the rise time of the level in the container 16 is started in the control device 18 with the time measuring device 19.
- the centrifugal pump 14 is switched on by the control device 18. The pumping process causes then a drop in the liquid level in the reservoir 16.
- the control device decides depending on the determined feed amount, which is the default off levels “pump OFF 1" to "pump OFF 4" and its reaching or falling below leads to shutdown of the centrifugal pump 14th
- the solution shown allows a more flexible and finer gradation of switching and / or measurement levels.
- An increase and / or a lowering of switch-off levels or a determination of measurement levels for measuring the rise time can - as shown here for clarity - done due to several individual concrete liquid levels, but is also infinitely realized with such a level sensor.
- the control device 18 is in fact able to form arbitrary switching and / or measuring levels with its algorithms. In this case, the limit values of individual and / or all switching or measuring levels are defined in the control device 18.
- 20 different switching or measuring levels are stored and / or configurable in the controller 18 and its memory device, which are used depending on the system condition.
- An assignment can be made by means of a stored table, wherein, for example, depending on the feed quantity different alternative turn-off levels are stored in a table.
- Another determination of the desired switching levels by means of deposited formulas. Particularly easy is a Ausschaltrise as a function of the measured rise time.
- a polynomial is stored ex works in the control device 18 in the memory device 20, which allows a determination of a switch-off level by means of the stored formula context or polynomial during operation of the device according to the invention.
- a large measured rise time results in a relatively lower, closer to the container bottom, a small rise time to a relatively higher shutdown level.
- the realization of a "flood ALARM" is also feasible with the level sensor 25.
- combinations are provided with sensors with one or more individual switching positions.
- sensors As a sensor for detecting the liquid level also sensors other measuring principles, such as other floating body sensors, hydrostatic pressure sensors, ultrasonic sensors, optical, capacitive or microwave sensors are. If the centrifugal pump 14 connected to the speed control with a frequency converter, the controller 18 may be integrated in this.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Flüssigkeitsbehälter mit ein oder mehreren Pumpen, einer Steuereinrichtung, welche eine oder mehrere Pumpen in Abhängigkeit von der Höhe des Flüssigkeitsstandes in dem Behälter ein- oder ausschaltet, und ein oder mehreren mit der Steuereinrichtung verbundenen Sensoren zur Erfassung ein oder mehrerer Flüssigkeitsniveaus, insbesondere Einschalt- und Ausschaltniveaus der Pumpen, und ein Verfahren zum Betrieb solcher Vorrichtungen oder damit ausgestatteter Anlagen.
- Solche Vorrichtungen finden Verwendung bei Abwasserhebeanlagen, die unterhalb der Rückstauebene eines Kanalsystems anfallendes Wasser zu fördern haben und meist in Wohngebäuden angeordnet sind. Sie dienen vor allem der Förderung von fäkalienhaltigem Abwasser, das in den Kellern solcher Wohngebäude anfällt. Daher werden sie auch vielfach als Fäkalienhebeanlagen bezeichnet.
- Durch die
DE 199 13 530 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt. In Abhängigkeit von der Höhe des Flüssigkeitsstandes in einem Behälter werden eine oder mehrere Pumpen ein- oder ausgeschaltet. Zur Detektion der Flüssigkeitsniveaus dienen mit der Steuereinrichtung verbundene Sensormodule, die an der Außenseite einer Behälterwand angeordnet sind. Dabei sind die Sensormodule bezüglich ihrer Auswertung auf ein oder mehrere vorgegebene Flüssigkeitsniveaus festgelegt. Ein Sensormodul, welches auf der Oberfläche des Sammelbehälters angeordnet ist, sendet Wellen aus, die von der Oberfläche der im Sammelbehälter befindlichen Flüssigkeit reflektiert werden. Aus der Laufzeit der Wellen wird der Abstand des Flüssigkeitsstandes vom Sensormodul errechnet. Alternativ finden in unterschiedlichen Höhen an der Seitenwand des Sammelbehälters angeordnete Sensormodule Verwendung. Bei großen Zuläufen entstehen Verwirbelungen in dem Behälter. Damit die Pumpen keine Luft ansaugen, müssen die Ausschaltpunkte entsprechend hoch ausgelegt werden. Dadurch geht Nutzvolumen verloren. - Aus der
EP 1 559 841 A2 ist ein Abwassersammelschacht und ein Verfahren zu dessen Installation und/oder zu dessen Betrieb bekannt, bei dem mittels einer Zeitmessvorrichtung eine Zeitdauer zwischen der Erfassung von zwei unterschiedlichen Höhen des Abwasserspiegels gemessen wird. Da sich das gewünschte Ausschaltniveau der Pumpe außerhalb des Erfassungsbereichs des Sensors befindet, wird in Abhängigkeit der gemessenen Zeitdauer die erforderliche Förderzeit der Pumpe ermittelt. Aus dieser bei eingeschalteter Pumpe gemessenen Zeitdauer wird mittels eines Zeitmultiplikators die Förderzeit errechnet, nach der ein bestimmtes vorgegebenes Ausschaltniveau der Pumpe erreicht ist. Eine derartige Hochrechnung der erforderlichen Förderzeit der Pumpe ist mit Unsicherheiten behaftet und es besteht die Gefahr, dass unter das vorgegebene Ausschaltniveau abgesenkt wird. Bei Anwendungen mit kleinen Behältervolumina, wie bei Abwasserhebeanlagen üblich, ist ein solches Verfahren nicht verwendbar. - Aus der
DE 101 32 084 A1 ist eine Abwasserhebeanlage bekannt, die im Sinne einer optimalen Betriebsweise ein möglichst großes Schaltvolumen besitzen soll. Da die Grundfläche des Abwasserbehälters und das höchst mögliche Einschaltniveau allgemein durch die Abmessungen der Anlage vorgegeben bzw. begrenzt sind, wird konstruktiv ein sehr niedriges Ausschaltniveau vorgesehen. Dazu ist ein flexibel biegbares Rohrstück mit dessen erstem Ende abgedichtet an der Saugöffnung der Pumpe befestigt und dessen zweites bzw. freies Ende befindet sich näher an dem Boden des Abwasserbehälters als die Saugöffnung. Das flexibel biegbare Material des Rohrstückes hat den Nachteil, dass es bei einer Förderung von mit festen Beimengungen versetzten Flüssigkeiten beim Abpumpvorgang aufgrund des Unterdrucks oder eines Umbiegens durch Feststoffe einklappt und es zu einer Verstopfung der Saugöffnung kommen kann. DieEP 0 580 558 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Steuerung von Hebepumpen in einer Entwässerungsanlage mit einem druckbetätigten Schalter, der ein Steuersignal für die Pumpen in Übereinstimmung mit dem Flüssigkeitspegel in der Anlage erzeugt, und einer dichten, flexiblen Kammer, die ein Fluid enthält und die unterhalb des Pegels der anzuhebenden Flüssigkeit angeordnet sein soll. Durch ein zeitlich periodisches, vollständiges Leeren der Pumpenwanne wird ein periodisches Entfernen der in der Wanne gebildeten Ablagerungen bewirkt. - Der Erfindung liegt somit das Problem zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit wenig aufwendigen Mitteln unter besserer Ausnutzung des verfügbaren Behältervolumens und bei wechselnden Betriebsbedingungen ein sicheres Ausschaltniveau für die Pumpen herbeiführt.
- Die Lösung des Problems sieht vor, dass die Vorrichtung während eines Betriebs das Ausschaltniveau mindestens einer der Pumpen in Abhängigkeit der Zulaufmenge der vom Behälter aufzunehmenden Flüssigkeit anpasst. Durch die flexible, während des Betriebs erfolgende Anpassung der Ausschaltniveaus einer oder mehrerer Pumpen wird die Vorrichtung wechselnden Betriebsbedingungen gerecht. Abhängig von Bedingungen in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder in einer mit der Vorrichtung ausgestatteten Anlage werden die Schaltniveaus, nachfolgend auch Schaltpunkte genannt, angepasst. Diese werden während des Betriebs gegebenenfalls zum Behälterboden hin oder von diesem weg verschoben. Ein vorgegebenes, verfügbares Behältervolumen wird dadurch besser ausgenutzt. Als zusätzlicher Vorteil kann ein und dieselbe Vorrichtung oder eine mit der Vorrichtung ausgestattete Anlage für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Vorrichtung Ausschaltniveaus der Pumpen in Abhängigkeit der Zulaufmenge der vom Behälter aufzunehmenden Flüssigkeit anpasst. Durch die Berücksichtigung der Zulaufmenge, also des Volumens pro Zeiteinheit, ist die Vorrichtung auch für große Zulaufmengen geeignet. Dabei ist es möglich, dass die Vorrichtung bei großer Zulaufmenge die Ausschaltniveaus der Pumpen anhebt und/oder bei kleiner Zulaufmenge die Ausschaltniveaus der Pumpen absenkt. Somit ist ein zuverlässiger Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer damit ausgestatteten Anlage auch bei zulaufbedingten Verwirbelungen im Behälter und dadurch bedingten Lufteinschlüssen in der Förderflüssigkeit sichergestellt. Während Betriebsphasen oder bei Anwendungen, in denen überwiegend kleine Zulaufmengen auftreten, muss keine zu große Sicherheitsreserve in der Auslegung des Ausschaltpunkts einer Pumpe vorgehalten werden. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit ihrer Steuereinrichtung während ihres Betriebs in der Lage, bei kleinen Zulaufmengen die Ausschaltpunkte der Pumpen abzusenken und dadurch das Behältervolumen optimal auszunutzen. Bei großen Zulaufmengen werden voreingestellte Ausschaltniveaus beibehalten und/oder die Ausschaltniveaus der Pumpen werden angehoben. Die Steuereinrichtung und/oder in dieser hinterlegte Algorithmen sind dazu entsprechend parametrierbar gestaltet.
- Die Vorrichtung ist in der Lage, den Durchfluss der zulaufenden Flüssigkeit zu ermitteln. Dies erfolgt ständig während eines Betriebs der Vorrichtung, wobei eine Ermittlung des Durchflusses kontinuierlich, in vorher festlegbaren Intervallen oder zu bestimmten Ereignissen erfolgt.
- Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, dass die Vorrichtung die Zulaufmenge durch Messen der Anstiegszeit des Flüssigkeitsniveaus zwischen mindestens zwei Messniveaus ermittelt. Durch die in einer Zeitmessvorrichtung der Steuereinrichtung gemessene Anstiegszeit und dem bekannten Behältervolumen wird die Zulaufmenge als Zulaufvolumen pro Zeiteinheit berechnet. In Abhängigkeit der ermittelten Zulaufmenge werden die Ausschaltpunkte angepasst.
- Idealerweise ist als ein erstes Messniveau ein Einschaltpunkt einer Pumpe gewählt und ein zweites Messniveau ist darunter angeordnet. Die Ermittlung der Zulaufmenge erfolgt mit Vorteil bei Stillstand der Pumpen und vor jedem Einschalten einer Pumpe. Dadurch wird die Zulaufmenge bei steigendem Flüssigkeitsniveau unmittelbar vor einem Pumpvorgang ermittelt, womit zeitnah die Bedingungen vor einem Abpumpvorgang für eine direkte Anpassung der Schaltniveaus herangezogen werden können.
- Die Steuerung ist in der Lage, in Abhängigkeit der Zulaufmenge die Ausschaltniveaus der Pumpen aus mehreren verschiedenen Schaltniveaus auszuwählen. Es ist von Vorteil, wenn die Schalt- und/oder Messniveaus durch Sensoren mit ein oder mehreren einzelnen Schaltpositionen gegeben sind. Somit kann in Abhängigkeit der Zulaufmenge eine Steuerung entsprechend dem gewünschten Ausschaltniveau den geeigneten Sensor zur Auswertung heranziehen und aufgrund von dessen Schaltsignalen eine Schaltbedingung feststellen. Als Sensoren sind dabei verschiedene Niveausensoren unterschiedlicher Messprinzipien geeignet. Die Sensoren können im Behälter oder außerhalb des Behälters angeordnet sein.
- Alternativ ist die Steuereinrichtung mit einem Sensor zur Erfassung mehrerer Flüssigkeitsniveaus verbunden. Ein solcher Sensor ermöglicht die Erfassung einzelner oder aller erforderlicher Niveaus, also Einschaltniveaus der Pumpen, Niveaus zur Messung der Anstiegszeit der Flüssigkeit im Behälter sowie sämtliche Ausschaltniveaus der Pumpen. Neben eines geringeren Anschlussaufwands erlaubt eine solche Lösung eine flexiblere und feinere Abstufung von Schalt- und/oder Messniveaus.
- Dabei hat sich die Verwendung eines Sensors mit kontinuierlichem Ausgangssignal bewährt. Dieser kann das Flüssigkeitsniveau im Behälter stufenlos erfassen und der Steuereinrichtung durch ein dem Flüssigkeitsniveau entsprechendes Ausgangssignal zur Verfügung stellen. Dieses ist gegebenenfalls ein standardisiertes, industrietaugliches Ausgangssignal. Dies bedeutet, dass sowohl ein Anheben und/oder ein Absenken von Ausschaltniveaus als auch eine Festlegung der Messniveaus bzw. Messpunkte zur Messung der Anstiegszeit stufenlos realisiert werden kann.
- Die Steuereinrichtung bildet dabei einfach ein oder mehrere Schalt- und/oder Messniveaus. Die Grenzwerte einzelner und/oder aller Schalt- bzw. Messniveaus werden in der Steuereinrichtung definiert. Dazu sind in der Steuerung verschiedene Schalt- bzw. Messniveaus gespeichert und/oder konfigurierbar, die je nach Anlagenbedingung Verwendung finden. Eine Zuordnung kann mittels einer hinterlegten Tabelle erfolgen. So sind beispielsweise in Abhängigkeit der Zulaufmenge verschiedene alternative Ausschaltniveaus in einer Tabelle hinterlegt. Eine Ermittlung der gewünschten Schaltniveaus kann ebenso gut mittels hinterlegter Formeln erfolgen. Die vom Sensor erfassten und in Form eines Sensorausgangssignals übermittelten Messwerte werden in der Steuerung ständig auf eine Über- oder Unterschreitung überwacht, um die erforderlichen Ein- bzw. Ausschaltungen der Pumpen zu steuern sowie um Start- und Stoppniveau von Messungen zu erkennen.
- Alternativ ist vorgesehen, dass die Messung der Zulaufmenge durch ein am Zulaufrohr angeordnetes Messgerät erfolgt. Durch ein solches Messgerät ist die Zulaufmenge ständig messbar. Als Vorteil hat sich erwiesen, die Messung der Zulaufmenge jederzeit und unabhängig von eventuell gerade stattfindenden Abpumpvorgängen der Pumpen durchzuführen. Eine ständige Berücksichtigung der Zulaufmenge führt zu einer noch exakteren Anpassbarkeit der Ausschaltniveaus an die gerade vorhandenen Bedingungen. Als am Zulaufrohr angeordnete Messgeräte eignen sich beispielsweise Ultraschallmessgeräte oder magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte.
- Als Sensoren zur Erfassung des Flüssigkeitsniveaus sind Sensoren unterschiedlicher Messprinzipien geeignet, deren Messsignale Rückschlüsse auf das Behälterniveau erlauben. Die Erfindung ist nicht auf ein bestimmtes Messprinzip festgelegt. Exemplarisch seien eine Erfassung des Flüssigkeitsniveaus mittels einer hydrostatischen Druckmessung, einer Ultraschallmessung, mittels optischer oder kapazitiver Prinzipien oder mittels geführter Mikrowelle genannt. Die Sensoren können ganz oder teilweise im Behälter angeordnet sein. Die Messung des Flüssigkeitsniveaus kann auch durch ein oder mehrere, außen am Behälter angeordnete Sensoren erfolgen. Bewährt hat sich eine Messung des Flüssigkeitsniveaus durch einen im Behälter angeordneten Schwimmer, dessen Hubbewegung in ein dem Flüssigkeitsniveau entsprechendes Ausgangssignal gewandelt ist. Solche Niveausensoren, bei denen ein Schwimmkörper je nach Flüssigkeitsstand im Behälter einen detektierbaren Hub durchführt, stellen zudem eine kostengünstige Lösung dar.
- Vorteilhafterweise verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung über Mittel zur Erkennung unzulässig großer Zulaufmengen und/oder Mittel zur Erzeugung von Alarmen.
- Ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung oder einer damit ausgestatteten Anlage sieht vor, dass während eines Betriebs das Ausschaltniveau mindestens einer der Pumpen angepasst wird. Dies erfolgt in Abhängigkeit der Zulaufmenge der vom Behälter aufzunehmenden Flüssigkeit.
- Es ist vorgesehen, dass bei großer Zulaufmenge Ausschaltniveaus der Pumpen angehoben werden und/oder bei kleiner Zulaufmenge Ausschaltniveaus der Pumpen abgesenkt werden.
- Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, dass der Durchfluss der zulaufenden Flüssigkeit ermittelt wird. Die Zulaufmenge wird vorteilhaft durch Messen der Anstiegszeit des Flüssigkeitsniveaus zwischen mindestens zwei Messniveaus ermittelt.
- Dabei ist es von Vorteil, wenn als ein erstes Messniveau ein Einschaltpunkt einer Pumpe gewählt wird und ein zweites Messniveau darunter angeordnet wird. Durch die in einer Zeitmessvorrichtung der Steuereinrichtung gemessene Anstiegszeit und dem bekannten Behältervolumen wird die Zulaufmenge als Zulaufvolumen pro Zeiteinheit berechnet. Je nach aktuell ermittelter Zulaufmenge werden die Ausschaltpunkte angepasst.
- Dabei kann eine Anpassung der Schaltpunkte aufgrund einer vorangegangen Messung zu einer vollständigen und größtmöglichen Anpassung der Schaltpunkte bereits für den nächsten Abpumpvorgang führen, was zu einer schnellen Verfügbarkeit des optimalen Behältervolumens führt. Ebenso ist vorgesehen, dass mehrere vorangegangene Messungen entsprechend gewichtet in die Anpassung der Schaltpunkte eingehen und beispielsweise erst ein nachhaltig anhaltender Trend zu geringeren Zulaufmengen ein Absenken der Ausschaltpunkte bewirkt bzw. ein Trend zu größeren Zulaufmengen erkannt wird und erst dann eine dementsprechende Reaktion eingeleitet wird.
- Ein vorteilhaftes Verfahren ermöglicht die Ermittlung der Zulaufmenge bei Stillstand der Pumpen und vor jedem Einschalten einer Pumpe. In Abhängigkeit der Zulaufmenge können die Ausschaltniveaus der Pumpen aus mehreren verschiedenen Schaltniveaus ausgewählt werden.
- Dabei ist es von Vorteil, wenn die Schalt- und/oder Messniveaus durch Sensoren mit ein oder mehreren einzelnen Schaltpositionen gegeben sind.
- Außerdem wird vorgeschlagen, dass mehrere Flüssigkeitsniveaus durch einen mit einer Steuereinrichtung verbundenen Sensor erfasst werden. Bewährt hat sich ein Verfahren, bei dem ein Sensor mit kontinuierlichem Ausgangssignal verwendet wird.
- Besonders flexibel ist ein Verfahren, wonach ein oder mehrere Schalt- und/oder Messniveaus von der Steuerung gebildet werden. So sind die Grenzwerte einzelner bis aller erforderlicher Niveaus je nach Anlagen- und Betriebsbedingungen definierbar.
- Ein alternatives Verfahren nutzt zur Messung der Zulaufmenge ein am Zulaufrohr angeordnetes Messgerät.
- Die Messung des Flüssigkeitsniveaus kann durch ein oder mehrere außen am Behälter angeordnete Sensoren und/oder durch einen im Behälter angeordneten Schwimmer erfolgen, dessen Hubbewegung in ein dem Flüssigkeitsniveau entsprechendes Ausgangssignal gewandelt wird.
- Bei Anwendungen, für die eine Überwachung vorgesehen ist, hat sich ein Verfahren bewährt, wonach unzulässig große Zulaufmengen erkannt werden und/oder Alarme erzeugt werden. Es sind zusätzliche Überwachungs- und Diagnosefunktionen wie beispielsweise Pumpenlaufzeitüberwachungen vorgesehen.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird für Hebeanlagen insbesondere für mit festen Beimengungen durchsetzte Flüssigkeiten, also beispielsweise für Abwasserhebeanlagen, empfohlen.
- Es ist zwar prinzipiell aus der
DE 39 18 294 A1 bekannt, eine Ermittlung eines Behälterzustromes durch Messung der Fülldauer während einer Stillstandszeit einer Pumpe durchzuführen. Dazu wird ein Verfahren zum Überwachen der Arbeitsweise und des Ausganges einer Abwasser-Pumpstation offenbart, wobei ein Überwachungsgerät eine ständige Überwachung der Pumpenausgangswerte ausführt und zu einem bestimmten, vorgegebenen Zeitpunkt die Werte mit gemessenen Bezugswerten vergleicht. Die Bestimmung des Behälterzustromes dient dabei nur einer den Behälterzustrom berücksichtigenden Bestimmung des Durchsatzes der Pumpe. Die aktuellen Pumpenwerte werden mit denjenigen Werten einer neuen Pumpe verglichen, und eine Werteverschlechterung ist ein Indikator für einen Pumpenverschleiß. Eine Anpassung der Ausschaltpunkte in Abhängigkeit der gemessenen Zulaufmenge ist nicht vorgesehen. - Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen die
- Fig. 1
- eine übliche Aufbauanordnung einer Hebeanlage für verschmutzte Flüssigkeiten,
- Fig. 2
- eine Hebeanlage gemäß dem Stand der Technik,
- Fig. 3
- eine Hebeanlage, welche mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist und mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird,
- Fig. 4
- eine weitere Anlage, die mit einer alternativen, ebenfalls der Erfindung entsprechenden Vorrichtung ausgestattet ist und zum Betrieb mit einem erfindungsgemäßen Verfahren.
- Die in der
Fig. 1 dargestellte Anlage ist unterhalb der Rückstauebene 1 angeordnet, die hier durch ein Dreieck gekennzeichnet wird. Die Anlage umfasst einen Flüssigkeits- oder Sammelbehälter 2, der an eine Abwasserleitung 3 angeschlossen ist, und eine Förderleitung 4, die in einen Abwasserkanal 5 mündet. Im Sammelbehälter 2 ist eine - nicht dargestellte - Kreiselpumpe angeordnet, die aus der Abwasserleitung 3 zufließendes fäkalienhaltiges und fäkalienfreies Abwasser über eine Rückschlagklappe 6 in den Abwasserkanal 5 fördert. - Die
Fig. 2 zeigt eine Hebeanlage gemäß dem Stand der Technik. Diese ist mit einer Kreiselpumpe 7 ausgestattet, deren Elektromotor 8 mit einer Steuereinrichtung 9 versehen ist. Die Kreiselpumpe 7 mit Elektromotor 8 kann von der Steuereinrichtung 9 ein- und ausgeschaltet werden. Der Kreiselpumpe 7 ist eine Rückschlagklappe 10 nachgeschaltet. Die Hebeanlage besitzt einen Sammelbehälter 11 mit einem Zulaufrohr 12, durch das Flüssigkeit in den Behälter fließen kann. Im Sammelbehälter 11 ist ein Schwimmerschalter 13 vorgesehen, der auf drei verschiedene voreingestellte Flüssigkeitsstände anspricht: bei einem Mindestflüssigkeitsstand gibt er das Signal zum Stoppen eines Abpumpbetriebs "Pumpe AUS", bei einem normalen Höchstwasserstand gibt er das Signal zum Starten eines Abpumpbetriebs "Pumpe EIN", und bei einem den letztgenannten Pegel übersteigenden Wasserstand meldet er "Hochwasser ALARM". Die Lage des Mindestflüssigkeitsniveaus "Pumpe AUS" muss sämtliche Zulaufbedingungen berücksichtigen und eine entsprechend hohe Sicherheitsreserve bieten, um zu verhindern, dass die Kreiselpumpe 7 Luft ansaugt und nicht mehr fördert. - Bei einem Betrieb der Hebeanlage fließt durch das Zulaufrohr 12 Flüssigkeit in den Sammelbehälter 11. Bei einem entsprechend hohen Flüssigkeitsstand im Sammelbehälter 11 erhält die Steuereinrichtung 9 vom Schwimmerschalter 13 durch ein Schaltsignal den Befehl "Abpumpbetrieb EIN". Die Kreiselpumpe 7 wird nun durch die Steuereinrichtung 9 eingeschaltet. Infolgedessen sinkt der Flüssigkeitsstand im Sammelbehälter 11. Sobald der Mindestflüssigkeitsstand erreicht ist, wird die Kreiselpumpe 7 abgeschaltet.
-
Fig. 3 zeigt eine Hebeanlage, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist. Auch diese Hebeanlage besitzt eine Kreiselpumpe 14 mit Elektromotor 15, sowie einen Sammelbehälter 16 und ein Zulaufrohr 17. Die Kreiselpumpe 14 kann von einer mit dem Elektromotor 15 verbundenen, programmierbaren Steuereinrichtung 18 ein- oder ausgeschaltet werden. Die Steuereinrichtung 18 ist mit einer Zeitmessvorrichtung 19 und einer Speichervorrichtung 20 ausgestattet. Die Steuereinrichtung 18 ist mit Anzeige- und/oder Bedienmitteln versehen, die hier nicht dargestellt sind. Am Sammelbehälter 16 sind in unterschiedlichen Höhen außen an der Behälterwand mehrere Sensoren 21, 22, 23 und 24 zur Detektion jeweils eines Flüssigkeitsstandes angeordnet. Die Sensoren 21, 22, 23 und 24 sind mit der Steuereinrichtung 18 verbunden. Im Vergleich zu der aus derFig. 2 bekannten Hebeanlage sind nun mehrere, hier zwei, Ausschaltniveaus für die Kreiselpumpe 14 vorgesehen, die mit "Pumpe AUS 1" und mit "Pumpe AUS 2" gekennzeichnet sind. Der Sensor 22 detektiert das Flüssigkeitsniveau "Pumpe AUS 2" und der darunter angeordnete Sensor 21 das Flüssigkeitsniveau "Pumpe AUS 1". Die Sensoren 23 bzw. 24 detektieren ein Messniveau "Messung START" bzw. ein Messniveau "Messung ENDE" zur Messung einer Anstiegszeit des Flüssigkeitsniveaus im Sammelbehälter 16. Der Sensor 24 wird gleichzeitig zur Messung eines Flüssigkeitsniveaus "Pumpe EIN", also dem Einschaltniveau der Kreiselpumpe 14, verwendet, das in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Flüssigkeitsniveau "Messung ENDE" zusammenfällt Es sind aber auch andere Lagen der gewählten Messniveaus möglich. - Während eines Betriebes der mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten Hebeanlage fließt durch das Zulaufrohr 17 Flüssigkeit in den Sammelbehälter 16. Bei ausgeschalteter Pumpe 14 steigt ein Flüssigkeitspegel im Behälter 16 an. Sobald das Flüssigkeitsniveau "Messung START" erreicht ist, wird in der Steuereinrichtung 18 mit der Zeitmessvorrichtung 19 die Messung der Anstiegszeit des Flüssigkeitsstands im Behälter 16 gestartet. Sobald das Flüssigkeitsniveau "Messung ENDE" erreicht ist, wird die Messung der Anstiegszeit beendet. Aus der Anstiegszeit und dem bekannten Behältervolumen ist die Zulaufmenge als Zulaufvolumen pro Zeiteinheit bestimmbar. Sobald das Flüssigkeitsniveau "Pumpe ein" erreicht ist, wird die Kreiselpumpe 14 von der Steuereinrichtung 18 eingeschaltet. Der Abpumpvorgang bewirkt ein Absinken des Flüssigkeitsniveaus im Behälter 16. Je nach ermittelter Zulaufmenge wird bis zum Flüssigkeitsniveau "Pumpe AUS 2" oder bis zum Niveau "Pumpe AUS 1" abgepumpt. Die Steuereinrichtung 18 wählt dabei in Abhängigkeit der Zulaufmenge das Ausschaltniveau der Pumpe aus den verschiedenen Schaltniveaus aus. Im Falle nicht so großer Zulaufmengen wird das Ausschaltniveau dem Flüssigkeitsniveau "Pumpe AUS 1" entsprechen. Bei hohen Zulaufmengen ist eine größere Sicherheitsreserve zum Behälterboden erforderlich, damit im Behälter entstandene Verwirbelungen und damit verbundene Lufteinschlüsse nicht zu einem Ansaugen von Luft bei der Kreiselpumpe 14 führen. Die Steuereinrichtung 18 kann in Abhängigkeit der Zulaufmenge entsprechend dem gewünschten Ausschaltniveau den geeigneten Sensor 21 oder 22 zur Auswertung heranziehen und aufgrund von dessen Schaltsignal eine Schaltbedingung feststellen, woraufhin die Kreiselpumpe 14 ausgeschaltet wird.
- Durch einen solchen Betrieb nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist ein zuverlässiger Betrieb der Vorrichtung und der damit ausgestatteten Hebeanlage auch bei zulaufbedingten Verwirbelungen im Behälter 16 und dadurch bedingten Lufteinschlüssen in der Förderflüssigkeit sichergestellt.
- Alternativ ist vorgesehen, dass die Messung der Zulaufmenge durch ein am Zulaufrohr 17 angeordnetes, hier nicht dargestelltes Messgerät erfolgt. Durch ein solches Messgerät, wie beispielsweise ein Ultraschalldurchflußmessgerät oder ein magnetischinduktives Druchflußmessgerät, ist die Zulaufmenge ständig messbar. Die Messung der Zulaufmenge ist damit jederzeit und unabhängig von eventuell gerade stattfindenden Abpumpvorgängen der Pumpe 14 durchführbar. Eine ständige Berücksichtigung der Zulaufmenge führt zu einer noch exakteren Anpassbarkeit der Ausschaltniveaus an die gerade vorhandenen Bedingungen.
-
Fig. 4 zeigt eine weitere Anlage, die mit einer alternativen, ebenfalls der Erfindung entsprechenden Vorrichtung, ausgestattet ist. Hier ist eine Steuereinrichtung 18 mit nur einem Niveausensor 25 zur Erfassung des Flüssigkeitsniveaus verbunden. Der Sensor 25 ist in der Lage, mehrere verschiedene Flüssigkeitsniveaus im Sammelbehälter 16 zu detektieren. Der Sensor 25 ermöglicht dadurch die Erfassung aller erforderlicher Niveaus zur Steuerung der Kreiselpumpe 14. In der Darstellung sind ein Einschaltniveau der Pumpe 14 "Pumpe EIN", mehrere verschiedene Ausschaltniveaus "Pumpe AUS 1", "Pumpe AUS 2", "Pumpe AUS 3" und "Pumpe AUS 4" sowie zwei Messniveaus "Messung ENDE" und "Messung START" zur Messung einer Anstiegszeit des Flüssigkeitsniveaus im Behälter 16 gezeigt. Der Niveausensor 25 besteht aus einem Schwimmer 26, dessen - durch eine Veränderung des Flüssigkeitsstands im Behälter 16 hervorgerufene - Hubbewegung über eine Stange 27 eine Drehbewegung an einer Welle 28 hervorruft, und einer Sensorelektronikeinheit 29, die die Drehbewegung der Welle 28 in ein Ausgangssignal wandelt. Dies kann beispielsweise mittels eines mit der Welle 28 verbundenen Potentiometers erfolgen. Die Sensorelektronikeinheit 29 ist mit der Steuereinrichtung 18 verbunden und stellt dieser ein - gegebenenfalls standardisiertes - Ausgangssignal zur Verfügung. - Während eines Betriebes fließt durch das Zulaufrohr 17 Flüssigkeit in den Sammelbehälter 16, woraufhin bei ausgeschalteter Kreiselpumpe 14 das Flüssigkeitsniveau im Sammelbehälter 16 ansteigt. Die vom Niveausensor 25 erfassten und in Form eines Sensorausgangssignals an die Steuereinrichtung 18 übermittelten Messwerte werden in der Steuereinrichtung 18 ständig auf eine Über- oder Unterschreitung von bestimmten, vorgebbaren Grenzwerten überwacht, um die erforderlichen Ein- bzw. Ausschalthandlungen der Kreiselpumpe 14 zu steuern sowie um Start- und Stoppniveau einer Anstiegszeitmessung zu erkennen. Sobald das Flüssigkeitsniveau "Messung START" erreicht ist, wird in der Steuereinrichtung 18 mit der Zeitmessvorrichtung 19 die Messung der Anstiegszeit des Pegels im Behälter 16 gestartet. Sobald das Flüssigkeitsniveau "Messung ENDE" erreicht ist, wird die Messung der Anstiegszeit beendet. Da im gezeigten Ausführungsbeispiel gleichzeitig das Flüssigkeitsniveau "Pumpe EIN" erreicht ist, wird die Kreiselpumpe 14 von der Steuereinrichtung 18 eingeschaltet. Der Abpumpvorgang bewirkt daraufhin ein Absinken des Flüssigkeitsstands im Sammelbehälter 16. Die Steuereinrichtung entscheidet in Abhängigkeit der ermittelten Zulaufmenge, welches der vorgegebenen Ausschaltniveaus "Pumpe AUS 1" bis "Pumpe AUS 4" massgeblich ist und dessen Erreichen bzw. Unterschreiten führt zur Abschaltung der Kreiselpumpe 14.
- Neben eines geringeren Anschlussaufwands erlaubt die dargestellte Lösung eine flexiblere und feinere Abstufung von Schalt- und/oder Messniveaus. Ein Anheben und/oder ein Absenken von Ausschaltniveaus oder auch eine Festlegung von Messniveaus zur Messung der Anstiegszeit kann - wie hier der Deutlichkeit halber dargestellt - aufgrund von mehreren einzelnen konkreten Flüssigkeitsniveaus erfolgen, ist aber mit einem solchen Niveausensor auch stufenlos realisierbar. Die Steuereinrichtung 18 ist nämlich mit ihren Algorithmen in der Lage, beliebige Schalt- und/oder Messniveaus zu bilden. Dabei werden in der Steuereinrichtung 18 die Grenzwerte einzelner und/oder aller Schalt- bzw. Messniveaus definiert. Dazu sind in der Steuerung 18 und deren Speichervorrichtung 20 verschiedene Schalt- bzw. Messniveaus gespeichert und/oder konfigurierbar, die je nach Anlagenbedingung Verwendung finden. Eine Zuordnung kann mittels einer hinterlegten Tabelle erfolgen, wobei beispielsweise in Abhängigkeit der Zulaufmenge verschiedene alternative Ausschaltniveaus in einer Tabelle hinterlegt sind. Eine andere Ermittlung der gewünschten Schaltniveaus erfolgt mittels hinterlegter Formeln. Besonders einfach ergibt sich ein Ausschaltniveau als Funktion der gemessenen Anstiegszeit. Dazu ist ab Werk in der Steuereinrichtung 18 in der Speichervorrichtung 20 ein Polynom gespeichert, das während eines Betriebs der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Bestimmung eines Ausschaltniveaus mittels des hinterlegten Formelzusammenhangs oder Polynoms erlaubt. Eine große gemessene Anstiegszeit führt zu einem relativ niedrigeren, näher am Behälterboden befindlichen, eine kleine Anstiegszeit zu einem relativ höheren Ausschaltniveau. Die Realisierung eines "Hochwasser ALARM" ist ebenfalls mit dem Niveausensor 25 realisierbar. Darüber hinaus sind Kombinationen mit Sensoren mit ein oder mehreren einzelnen Schaltpositionen vorgesehen.
- Als Sensor zur Erfassung des Flüssigkeitsniveaus eignen sich auch Sensoren anderer Messprinzipien, wie beispielsweise andere Schwimmkörpersensoren, hydrostatische Drucksensoren, Ultraschallsensoren, optische, kapazitive oder Mikrowellensensoren. Ist die Kreiselpumpe 14 zur Drehzahlregelung mit einem Frequenzumformer verbunden, kann die Steuereinrichtung 18 in diesen integriert sein.
- Die in
Fig. 3 undFig. 4 beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren sind auch bei Behältern einsetzbar, in denen mehr als eine Kreiselpumpe angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass das Ausschaltniveau bei nur einer, bei mehreren oder bei allen Pumpen angepasst wird.
Claims (31)
- Vorrichtung mit einem Flüssigkeitsbehälter (16) mit ein oder mehreren Pumpen (14), einer Steuereinrichtung (18), welche eine oder mehrere Pumpen (14) in Abhängigkeit von der Höhe des Flüssigkeitsstandes in dem Behälter (16) ein- oder ausschaltet, und ein oder mehreren mit der Steuereinrichtung (18) verbundenen Sensoren (21, 22, 23, 24, 25) zur Erfassung ein oder mehrerer Flüssigkeitsniveaus, insbesondere Einschalt- und Ausschaltniveaus der Pumpen (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung während eines Betriebs das Ausschaltniveau mindestens einer der Pumpen (14) in Abhängigkeit der Zulaufmenge der vom Behälter (16) aufzunehmenden Flüssigkeit anpasst.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung bei großer Zulaufmenge Ausschaltniveaus der Pumpen (14) anhebt und/oder bei kleiner Zulaufmenge Ausschaltniveaus der Pumpen (14) absenkt.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung den Durchfluss der zulaufenden Flüssigkeit ermittelt.
- Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung die Zulaufmenge durch Messen der Anstiegszeit des Flüssigkeitsniveaus zwischen mindestens zwei Messniveaus ermittelt.
- Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als ein erstes Messniveau ein Einschaltniveau einer Pumpe (14) gewählt ist und ein zweites Messniveau darunter angeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Zulaufmenge bei Stillstand der Pumpen (14) und vor jedem Einschalten einer Pumpe (14) erfolgt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) in Abhängigkeit der Zulaufmenge die Ausschaltniveaus der Pumpen (14) aus mehreren verschiedenen Schaltniveaus auswählt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt- und/oder Messniveaus durch Sensoren (21, 22, 23, 24) mit ein oder mehreren einzelnen Schaltpositionen gegeben sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) mit einem Sensor (25) zur Erfassung mehrerer Flüssigkeitsniveaus verbunden ist.
- Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Sensor (25) mit kontinuierlichem Ausgangssignal.
- Vorrichtung, nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (18) ein oder mehrere Schalt- und/oder Messniveaus bildet.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Zulaufmenge durch ein am Zulaufrohr (17) angeordnetes Messgerät erfolgt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Flüssigkeitsniveaus durch ein oder mehrere außen am Behälter (16) angeordnete Sensoren (21, 22, 23, 24) erfolgt.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Flüssigkeitsniveaus durch einen im Behälter (16) angeordneten Schwimmer (26) erfolgt, dessen Hubbewegung in ein dem Flüssigkeitsniveau entsprechendes Ausgangssignal gewandelt ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch Mittel zur Erkennung unzulässig großer Zulaufmengen und/oder Mittel zur Erzeugung von Alarmen.
- Verfahren, insbesondere zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 oder einer damit ausgestatteten Anlage, bei dem eine oder mehrere Pumpen (14) in Abhängigkeit von der Höhe des Flüssigkeitsstandes in einem Flüssigkeitsbehälter (16) ein- oder ausgeschaltet werden und ein oder mehrere Flüssigkeitsniveaus, insbesondere Einschalt- und Ausschaltniveaus der Pumpen (14), von ein oder mehreren mit einer Steuereinrichtung (18) verbundenen Sensoren (21, 22, 23, 24, 25) erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Betriebs das Ausschaltniveau mindestens einer der Pumpen (14) in Abhängigkeit der Zulaufmenge der vom Behälter (16) aufzunehmenden Flüssigkeit angepasst wird.
- Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei großer Zulaufmenge Ausschaltniveaus der Pumpen (14) angehoben werden und/oder bei kleiner Zulaufmenge Ausschaltniveaus der Pumpen (14) abgesenkt werden.
- Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchfluss der zulaufenden Flüssigkeit ermittelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufmenge durch Messen der Anstiegszeit des Flüssigkeitsniveaus zwischen mindestens zwei Messniveaus ermittelt wird.
- Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als ein erstes Messniveau ein Einschaltpunkt einer Pumpe (22) gewählt wird und ein zweites Messniveau darunter angeordnet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Zulaufmenge bei Stillstand der Pumpen (14) und vor jedem Einschalten einer Pumpe (14) erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit der Zulaufmenge die Ausschaltniveaus der Pumpen (14) aus mehreren verschiedenen Schaltniveaus ausgewählt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalt- und/oder Messniveaus durch Sensoren (21, 22, 23, 24) mit ein oder mehreren einzelnen Schaltpositionen gegeben sind.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Flüssigkeitsniveaus durch einen mit einer Steuereinrichtung (18) verbundenen Sensor (25) erfasst werden.
- Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (25) mit kontinuierlichem Ausgangssignal verwendet wird.
- Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Schalt- und/oder Messniveaus von der Steuereinrichtung (18) gebildet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Zulaufmenge durch ein am Zulaufrohr (17) angeordnetes Messgerät erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Flüssigkeitsniveaus durch ein oder mehrere außen am Behälter (16) angeordnete Sensoren (21, 22, 23, 24) erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung des Flüssigkeitsniveaus durch einen im Behälter (16) angeordneten Schwimmer (26) erfolgt, dessen Hubbewegung in ein dem Flüssigkeitsniveau entsprechendes Ausgangssignal gewandelt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass unzulässig große Zulaufmengen erkannt werden und/oder Alarme erzeugt werden.
- Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für eine Hebeanlage.
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