DE102007022348A1 - Device and method for fault monitoring - Google Patents

Abstract

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Störungsüberwachung einer durch einen elektrischen Motor mit variabler Drehzahl angetriebenen Kreiselpumpe sowie ein Verfahren zur Störungsüberwachung mit einer solchen Einrichtung. Dabei erfasst die Einrichtung vor Aktivierung der Störungsüberwachung Betriebswerte des Motors, speichert diese, hält sie vor und vergleicht während einer Störungsüberwachung aktuelle Betriebswerte des Motors mit den gespeicherten Werten. Die Einrichtung (1) wertet einen aktuellen Motorbetriebspunkt (55) in Bezug auf einen vorgegebenen, begrenzten Betriebsbereich (52) des Motors aus und stellt bei Verlassen dieses Betriebsbereichs (52) eine Störung (36) fest. Der begrenzte Betriebsbereich (52) ist dabei durch Motorbetriebspunkte gebildet (Fig. 1).The invention relates to a device for fault monitoring of a driven by an electric motor with variable speed centrifugal pump and a method for fault monitoring with such a device. Before the fault monitoring is activated, the device detects operating values of the motor, stores them, holds them and compares actual operating values of the motor with the stored values during a fault monitoring. The device (1) evaluates a current engine operating point (55) with respect to a predetermined, limited operating range (52) of the engine and determines a fault (36) when leaving this operating range (52). The limited operating range (52) is formed by engine operating points (FIG. 1).

Description

Translated fromGerman

DieErfindung betrifft eine Einrichtung zur Störungsüberwachungeiner durch einen elektrischen Motor mit variabler Drehzahl angetriebenen Kreiselpumpe,wobei die Einrichtung vor Aktivierung der StörungsüberwachungBetriebswerte des Motors erfasst, speichert und vorhältund während einer Störungsüberwachungaktuelle Betriebswerte des Motors mit den gespeicherten Werten vergleicht,sowie ein Verfahren zur Störungsüberwachung miteiner solchen Einrichtung.TheThe invention relates to a device for fault monitoringa centrifugal pump driven by a variable speed electric motor,the facility being before activation of the fault monitoringOperating values of the motor are recorded, stored and maintainedand during a fault monitoringcomparing the current operating values of the engine with the stored values,and a method of fault monitoring withsuch a device.

BeiAntriebsmotoren mit veränderbarer Drehzahl muss sichergestelltwerden, dass bei Störungen bei Bedarf eine Abschaltungdes Antriebs erfolgt. Die Drehzahlveränderung erfolgt imallgemeinen mit sogenannten Frequenzumrichtern, die durch Veränderungder Frequenz des vom Frequenzumrichter zur Verfügung gestelltenSpannungssystems eine nahezu stufenlose Drehzahlregelung der Kreiselpumpeermöglichen. In Anlagen, in denen mit einem solchen drehzahlgeregeltenMotor ausgerüstete Kreiselpumpen integriert sind, könnendurch Anlagenstörungen unzulässige Betriebszuständeauftreten. Dies kann beispielsweise durch einen Rohrleitungsbruch,durch eine Fehlbedienung von Armaturen, durch eine zu geringe Fördermengeoder ähnliches zu einer Störung der Anlage führen.Unter anderem können dies Leerlauf, Trockenlauf oder Unterschreitungeiner vorgegebenen Mindestfördermenge sein.atDrive motors with variable speed must be ensuredbe that in case of disturbances, if necessary, a shutdownof the drive. The speed change takes place ingeneral with so-called frequency converters, by changethe frequency of the frequency converter providedVoltage system a nearly stepless speed control of the centrifugal pumpenable. In plants where with such a speed-controlledMotor equipped centrifugal pumps can be integratedOperating conditions that are not permissible due to plant malfunctionsoccur. This can be done, for example, by a pipe break,due to incorrect operation of valves due to insufficient flowor similar cause a malfunction of the system.Among other things, this can be idle, dry run or undershoota predetermined minimum delivery.

Beimit einem Fördermedium gefüllten Anlagen ist eszum Beispiel bekannt, Sensoren zu integrieren, mit deren Hilfe dieDurchflussmenge oder das Vorhandensein eines Fluides registriertwird. Bei Unterschreitung vorgegebener Werte wird dann mit Hilfeeines vom Sensor gelieferten Signals eine Abschaltung des Antriebsmotorsbewirkt. Die Verwendung solcher Sensoren stellt jedoch einen erheblichenzusätzlichen Aufwand dar.atit is with a medium filled plantsFor example, known to integrate sensors that help theFlow rate or the presence of a fluid registeredbecomes. When falling below predetermined values is then with helpa signal supplied by the sensor, a shutdown of the drive motorcauses. However, the use of such sensors represents a considerableadditional effort.

Esist ebenfalls bekannt, zur Störungsüberwachungelektrische Motorgrößen wie die Leistung und dieDrehzahl heranzuziehen. Dabei erfolgt üblicherweise eineGrenzwertüberwachung der Leistung. Eine solche Art derLeistungsüberwachung ist zwar einfach zu realisieren, weistaber den Nachteil auf, dass sie wechselnden Anlagenbedingungen,wie sie in offenen Systemen beispielsweise durch einen sich veränderndenVordruck einer Kreiselpumpe oder druckseitig variierende Abnahmemengenauftreten, nicht gerecht wird.Itis also known for fault monitoringelectric engine sizes like the power and theSpeed to use. Usually one takes placeLimit monitoring of the power. Such a kind ofPerformance monitoring is easy to realize, pointsbut the disadvantage is that they change plant conditions,as in open systems, for example, by a changingForm of a centrifugal pump or on the pressure side varying quantitiesoccur, does not do it justice.

AusderDE 100 17 861A1 sind ein Verfahren und eine Einrichtung zur Störungsüberwachungbekannt, wonach eine Einrichtung zur Störungsüberwachungvor Aktivierung der Störungsüberwachung eine Lernfunktiondurchläuft, in der Betriebswerte des Motors erfasst undgespeichert werden. Nach Speicherung der in der Lernfunktion erfasstenBetriebswerte wird die Einrichtung zur Störungsüberwachungaktiviert. Dabei erfolgt ein Vergleich der aktuellen Betriebsdatendes Motors mit den gespeicherten Werten. Bei Erreichen und/oderUnterschreiten dieser gespeicherten Werte schaltet der Motor ab. Dasbeschriebene Verfahren bedingt allerdings einen vorgegebenen Inbetriebnahmevorgang.So werden für eine Leistungsüberwachung bei einemLernprozess vor Aktivierung der Störungsüberwachungin einem eigens dazu einzustellenden Grenzzustand der Anlage, beispielsweisebei abgesperrtem Fördersystem gemäß allermöglichen Betriebszustände, mehrere verschiedeneDrehzahlbereiche angefahren und jeweils die entsprechenden Leistungsabgabendes Antriebsmotors erfasst und gespeichert.From the DE 100 17 861 A1 For example, there is known a method and apparatus for fault monitoring whereby a fault monitoring device before activation of the fault monitor undergoes a learning function in which operating values of the engine are detected and stored. After storing the operating values recorded in the learning function, the fault monitoring device is activated. In this case, a comparison of the current operating data of the engine with the stored values. When these stored values are reached and / or fallen below, the motor switches off. However, the method described requires a predetermined startup procedure. Thus, for a performance monitoring in a learning process prior to activation of the fault monitoring in a specially set limit state of the system, for example, shut off conveyor system according to all possible operating conditions, approached several different speed ranges and each detected and stored the corresponding power outputs of the drive motor.

DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung und ein Verfahrenzur Störungsüberwachung für Kreiselpumpenzu entwickeln, die bei geringem Inbetriebnahmeaufwand auch bei wechselndenAnlagenbedingungen einsetzbar ist.Of theInvention is based on the object, a device and a methodfor fault monitoring for centrifugal pumpsto develop, with low start-up effort even with changingPlant conditions can be used.

DieLösung dieses Problems sieht vor, dass die Einrichtungeinen aktuellen Motorbetriebspunkt in Bezug auf einen begrenztenBetriebsbereich des Motors auswertet und bei Verlassen des Betriebsbereichseine Störung feststellt, wobei der begrenzte Betriebsbereichdurch Motorbetriebspunkte gebildet ist. Der begrenzte Betriebsbereichist zweckmäßigerweise durch einzelne, charakteristischeMotorbetriebspunkte gebildet. Mittels dieses auf einzelnen, charakteristischenMotorbetriebspunkten basierenden Bereichs wird die Störungsüberwachungdurchgeführt. Messungen im Fördermedium sind dadurch ebensowenig durchzuführen wie die Erfassung und Speicherung vonMessreihen von elektrischen Motorgrößen währendeiner Inbetriebnahmephase. Bei drehzahlgeregelten Antrieben sinddarüber hinaus die Motorgrößen in allerRegel durch interne Messwerte eines Frequenzumrichters bekannt,so dass zusätzliche Messungen überflüssigsind.TheSolution to this problem is that the devicea current engine operating point in relation to a limitedOperating range of the engine evaluates and when leaving the operating rangedetects a fault, the limited operating rangeis formed by engine operating points. The limited operating rangeis suitably by single, characteristicEngine operating points formed. By means of this on individual, characteristicEngine operating point based area becomes fault monitoringcarried out. Measurements in the pumped medium are the sameperform little as the capture and storage ofMeasurement series of electric motor sizes duringa commissioning phase. For speed-controlled drives arebeyond that the engine sizes in allUsually known by internal measurements of a frequency converter,so that extra measurements are unnecessaryare.

Eineanschauliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Betriebsbereichin einem Motorgrößendiagramm durch mindestenseine, jeweils zwei Motorbetriebspunkte beinhaltende, insbesondereAnfangs- und Endpunkte verbindende, Begrenzungskurve begrenzt ist.Während eines Betriebs der Kreiselpumpe mit drehzahlgeregeltemAntrieb wird dann ständig oder periodisch der aktuelle Motorbetriebspunktsowie dessen Position im Motorgrößendiagramm analysiert.Bei Verlassen des begrenzten und/oder vorgegebenen Bereichs wirdeine Störung erkannt und es kann eine geeignete Reaktionerfolgen.Aillustrative embodiment of the invention provides that the operating rangein an engine size chart by at leastone, in each case two engine operating points, in particularBeginning and end points connecting boundary curve is limited.During operation of the centrifugal pump with speed-controlledDrive is then constantly or periodically the current engine operating pointas well as its position in the engine size diagram.When leaving the limited and / or predetermined area isa fault is detected and it may be a suitable reactionrespectively.

EineBegrenzungskurve kann wahlweise durch ein lineares, quadratischesoder kubisches Polynom gebildet sein. Dies ermöglicht eineeinfache Anpassung an unterschiedliche Anlagengegebenheiten.A bounding curve can optionally be a linear, square or cubic Po be formed lynom. This allows easy adaptation to different plant conditions.

DieEinrichtung weist erfindungsgemäß Mittel zum Eingebenund/oder Einlesen von Eingabe- und/oder Parameterwerten auf. Somitkönnen charakteristische Motorbetriebspunkte und Kurvenarten eingegebenwerden. Die notwendigen Parameter zur Definition des begrenztenBetriebsbereichs können unabhängig ihrer Herkunftmanuell eingegeben oder durch sonstige geeignete Mittel, die beispielsweise imRahmen einer Parameterübertragung Verwendung finden, eingelesenwerden. Die Parameterwerte sind beispielsweise manuell oder perMessvorrichtung während eines Lernvorgangs, bei dem beigeschlossenem und/oder offenem druckseitigem Ventil jeweils beiminimaler und maximaler Frequenz die elektrische Leistung des Antriebsmotorsbestimmt wird, oder mittels Berechnungen ermittelt.TheDevice according to the invention comprises means for enteringand / or reading input and / or parameter values. Consequentlycan enter characteristic engine operating points and types of curvesbecome. The parameters necessary to define the limitedOperating range can be independent of their originentered manually or by any other suitable means, for example, in theUsed for parameter transfer, read inbecome. The parameter values are for example manual or perMeasuring device during a learning process in whichclosed and / or open pressure-side valve in each caseminimum and maximum frequency the electric power of the drive motoris determined, or determined by calculations.

Nacheiner vorteilhaften Ausgestaltung sind der begrenzte Betriebsbereichdes Motors und/oder die charakteristischen Motorbetriebspunkte auseinem zulässigen Betriebsbereich der Kreiselpumpe abgeleitet.Ein zulässiger Betriebsbereich der Kreiselpumpe ist ausderen Kennlinien, aufgetragen über einer FördermengeQ der Kreiselpumpe, insbesondere der FörderhöhenkennlinienH(Q) bekannt. Daraus wird erfindungsgemäß einbegrenzter Betriebsbereich des Motors abgeleitet. Üblicherweisewird ein zulässiger Betriebsbereich einer Kreiselpumpedurch charakteristische Kennlinienpunkte, wie beispielsweise minimaleoder maximale Fördermenge einer Kreiselpumpe definiert.Erfindungsgemäß wird durch Übertragung,beispielsweise rechnerisch, in ein Motorgrößendiagrammund Verbinden der jeweiligen Anfangs- und Endpunkte durch Begrenzungskurven einbegrenzter Betriebsbereich des Motors definiert, der fürdie Störungsüberwachung herangezogen wird.Toan advantageous embodiment, the limited operating rangeof the engine and / or the characteristic engine operating pointsderived from a permissible operating range of the centrifugal pump.A permissible operating range of the centrifugal pump is offtheir characteristics, plotted over a flow rateQ of the centrifugal pump, in particular the delivery height characteristicsH (Q) known. This is according to the invention aderived limited operating range of the engine. Usuallybecomes a permissible operating range of a centrifugal pumpby characteristic characteristic points, such as minimumor maximum delivery of a centrifugal pump defined.According to the invention, by transmission,for example, mathematically, in an engine size chartand connecting the respective start and end points by limiting curveslimited operating range of the engine defined forthe fault monitoring is used.

Eshat sich als vorteilhaft erwiesen, dass zwei Kurven in einem Leistungs-Frequenz-Diagrammden begrenzten Bereich festlegen. Die Störungsüberwachungerfolgt durch Auswertung von elektrischen Leistungs- und Frequenzwerten.Ein zulässiger Leistungswert P bei einer Frequenz f, die zwischeneiner ersten, beispielsweise minimalen, Frequenz f_min undeiner zweiten, beispielsweise maximalen, Frequenz f_max liegt,muss innerhalb des durch die charakteristischen Motorbetriebspunkteund den Begrenzungskurven definierten Bereichs liegen. Zusammenmit der Ausgestaltung, wonach der begrenzte Betriebsbereich desMotors und/oder die charakteristischen Motorbetriebspunkte aus einem zulässigenBetriebsbereich der Kreiselpumpe abgeleitet sind, ergeben sich zusätzlicheVorteile. Typischerweise ist die Förderhöhenkennlinieeiner Kreiselpumpe bekannt. Durch charakteristische Kennlinienpunktewird ein zulässiger Betriebsbereich der Kreiselpumpe aufgespannt.Durch Transformation dieser Kennlinien punkte in ein Leistungs-Frequenz-Diagramm,hier als P-f-Diagramm bezeichnet, und zwei verbindende Kurven istim Leistungs-Frequenz-Diagramm ein Abbild eines zulässigenBetriebsbereichs geschaffen und damit eine einfache Störungsüberwachungdurch Auswertung von elektrischen Leistungs- und Frequenzwerten.It has proven to be advantageous for two curves in a power frequency diagram to define the limited range. The fault monitoring takes place by evaluation of electrical power and frequency values. A permissible power value P at a frequency f which is between a first, for example minimum, frequency f_min and a second, for example maximum, frequency f_max must lie within the range defined by the characteristic engine operating points and the limiting curves. Together with the configuration according to which the limited operating range of the engine and / or the characteristic engine operating points are derived from an admissible operating range of the centrifugal pump, additional advantages result. Typically, the delivery height characteristic of a centrifugal pump is known. Characteristic characteristic points define a permissible operating range of the centrifugal pump. By transforming these characteristic points into a power frequency diagram, here referred to as Pf diagram, and two connecting curves, an image of a permissible operating range is created in the power frequency diagram and thus a simple fault monitoring by evaluation of electrical power and frequency values ,

Typischerweiseverbindet im Leistungs-Frequenz-Diagramm eine erste Begrenzungskurveein Punktepaar (P_min,min; f_min),(P_min,max; f_max)und eine zweite Begrenzungskurve ein Punktepaar (P_max,min;f_min), (P_max,max,f_max). Dabei kennzeichnet bei der LeistungP der erste Index eine erste, beispielsweise minimale, oder zweite,beispielsweise maximale, Leistung bei einer Frequenz entsprechenddem zweiten Index.Typically, in the power frequency diagram, a first boundary curve connects a pair of points (P_{min, min} , f_min ), (P_{min, max} , f_max ) and a second boundary curve a pair of points (P_{max, min} , f_min ), (P_{max, max} , f_max ). In this case, in the case of the power P, the first index indicates a first, for example minimum, or second, for example maximum, power at a frequency corresponding to the second index.

DiePunkte im Leistungs-Frequenz-Diagramm sind dabei zweckmäßigerweiseaus Transformation von Kennlinienpunkten (Q_min,min;n_min), (Q_min,max, n_max), (Q_max,min,n_min), (Q_max,max;n_max) einer Förderhöhenkennlinieder Kreiselpumpe abgeleitet. Dabei kennzeichnet bei dem DurchflussQ der erste Index einen ersten oder zweiten Durchfluss bei einerDrehzahl entsprechend dem zweiten Index. So wird aus ohnehin bekannten,charakteristischen Kennlinienpunkten der Förderhöhenkennliniein dem Leistungs-Frequenz-Diagramm ein Bereich aufgespannt, derzu einer einfachen Störungsüberwachung dient. Einaktueller Leistungswert braucht während eines Betriebseiner Kreiselpumpe nur noch hinsichtlich seiner Grenzwerte bei eineraktuellen Frequenz ausgewertet werden. Dabei werden die Grenzwerteaus dem vorgegebenen, gespeicherten Begrenzungskurvenverlauf und/oderdurch Interpolation von vor einer Störungsüberwachungin einer Speichervorrichtung abgespeicherten Stützstellenermittelt.The points in the power frequency diagram are expediently from transformation of characteristic points (Q_{min, min} , n_min ), (Q_{min, max} , n_max ), (Q_{max, min} , n_min ), (Q_{max, max} ; n_max ) derived a delivery height characteristic of the centrifugal pump. In this case, in the flow Q, the first index indicates a first or second flow at a speed corresponding to the second index. Thus, from already known, characteristic characteristic points of the delivery height characteristic in the power frequency diagram spans an area which serves for a simple fault monitoring. A current power value needs to be evaluated during operation of a centrifugal pump only in terms of its limits at a current frequency. In this case, the limit values are determined from the predefined, stored boundary curve course and / or by interpolation of interpolation points stored in a memory device before a fault monitoring.

Esist ebenfalls vorgesehen, dass die Punkte im Leistungs-Frequenz-Diagrammaus Transformation von Kennlinienpunkten (Q_min;n_nenn), (Q_max; n_nenn) minimaler und maximaler Fördermengebei Nennbetrieb der Kreiselpumpe abgeleitet sind.It is also contemplated that the points in the power-frequency diagram of transformation of characteristic points (Q_min; n_nominal), (Q_max; n_nominal) minimum and maximum delivery rate at nominal operation of the centrifugal pump are derived.

ZusätzlicherNutzen wird durch eine Ausgestaltung erreicht, wonach die EinrichtungMittel zum wahlweisen Einstellen einer Aktion der Einrichtung beiFeststellen einer Störung aufweist. Bei Feststellen einerStörung wird wahlweise eine Warnungs- oder A larmmeldungerzeugt wird und/oder ein Betrieb der Kreiselpumpe fortgesetzt odergestoppt. Dabei ist ebenfalls daran gedacht, dass eine Aktion nichtunmittelbar bei einem Feststellen einer Störung erfolgt,sondern bereits im Vorfeld einer sich anbahnenden Störung.So kann beispielsweise vor einem drohenden Verlassen des begrenztenBetriebsbereich gewarnt werden.additionalBenefit is achieved by an embodiment, according to which the deviceMeans for selectively setting an action of the deviceDetecting a fault. When determining aFault will be either a warning or A alarm messageis generated and / or continued operation of the centrifugal pump orstopped. It is also thought that an action is nottakes place immediately upon detection of a fault,but already in the run-up to an impending disruption.Thus, for example, before an imminent leaving the limitedOperating area be warned.

Zweckmäßigerweiseist die Einrichtung zur Störungsüberwachung ineine auf den Motor einwirkende Steuer- oder Regeleinrichtung, eineSchaltvorrichtung, eine Anzeige- und/oder eine Diagnoseeinrichtungintegriert. Die zur Durchführung des Verfahrens notwendigenMittel wie Mikrorechner, Speichervorrichtung und/oder Anzeigemittelsowie erforderliche Anweisungen in Form von Computerprogrammen sindin bestehende Steuer-, Regel-, Anzeige-, Diagnoseeinrichtungen,Schaltvorrichtungen und/oder andere elektronische Gerätenintegrierbar oder in separaten Geräten anordenbar. Einesolche Einrichtung ist neben einer aktuellen Störungsüberwachungebenfalls in der Lage, eine Aufzeichnung von Messgrößenund berechneten Werten durchzuführen.Conveniently,is the device for fault monitoring inan acting on the engine control or regulating device, aSwitching device, a display and / or a diagnostic deviceintegrated. The necessary for carrying out the processMeans such as microcomputer, memory device and / or display meansand required instructions in the form of computer programsin existing control, regulation, display, diagnostic facilities,Switching devices and / or other electronic devicescan be integrated or arranged in separate devices. Asuch device is in addition to a current fault monitoringalso able to record a measureand calculated values.

Esist außerdem vorgesehen, dass ein Frequenzumrichter denMotor speist und/oder dieser die Einrichtung zur Störungsüberwachungdarstellt oder beinhaltet. Alle für die Störungsüberwachungerforderlichen Motorgrößen, insbesondere an denMotor abgegebene Leistung und Frequenz, sind ohnehin währendeines Betriebs des Frequenzumrichters verfügbar, so dasseine Störungsüberwachung nach der Erfindung ohnezusätzliche Messgrößen auskommt.Itis also provided that a frequency converter theMotor feeds and / or this the device for fault monitoringrepresents or includes. All for fault monitoringrequired engine sizes, in particular at theMotor output power and frequency are anyway duringan operation of the frequency converter so thata fault monitoring according to the invention withoutadditional measured quantities gets along.

Beieinem erfindungsgemäßen Verfahren zur Störungsüberwachungeiner durch einen elektrischen Motor mit variabler Drehzahl angetriebenen Kreiselpumpeist vorgesehen, dass ein aktueller Motorbetriebspunkt in Bezug aufeinen begrenzten Betriebsbereich des Motors ausgewertet und beiVerlassen des Betriebsbereichs eine Störung festgestellt wird,wobei der begrenzte Betriebsbereich durch Motorbetriebspunkte gebildetwird. Zweckmäßigerweise wird der begrenzte Betriebsbereichdurch einzelne, charakteristische Motorbetriebspunkte gebildet.ata method according to the invention for fault monitoringa driven by a variable speed electric motor rotary pumpis provided that a current engine operating point with respect toevaluated a limited operating range of the engine and atLeaving the operating area a fault is detectedwherein the limited operating range is formed by engine operating pointsbecomes. Conveniently, the limited operating rangeformed by individual, characteristic engine operating points.

Dabeiwird nach einer Ausgestaltung der Betriebsbereich in einem Motorgrößendiagrammdurch mindestens eine, jeweils zwei Motorbetriebspunkte beinhaltende,insbesondere Anfangs- und Endpunkte verbindende, Begrenzungskurvebegrenzt. Die Begrenzungskurve kann durch ein lineares, quadratischesoder kubisches Polynom gebildet werden.thereAccording to one embodiment, the operating range is in an engine size diagramby at least one, each containing two engine operating points,especially bounding start and end points, limiting curvelimited. The boundary curve can be defined by a linear, squareor cubic polynomial.

Eineinfaches Verfahren zur Störungsüberwachung erhältman, wenn zwei Kurven in einem Leistungs-Frequenz-Diagramm den begrenztenBereich festlegen. Zweckmäßigerweise verbindetdabei eine erste Begrenzungskurve im Leistungs-Frequenz-Diagrammein Punktepaar (P_min,min; f_min), (P_min,max; f_max) undeine zweite Begrenzungskurve ein Punktepaar (P_max,min;f_min), (P_max,max,f_max).A simple method of fault monitoring is obtained when two curves in a power frequency diagram define the limited range. A first limiting curve in the power frequency diagram expediently combines a pair of points (P_{min, min} , f_min ), (P_{min, max} , f_max ) and a second limiting curve, a pair of points (P_{max, min} , f_min ), ( P_{max, max} , f_max ).

Wiebereits oben ausgeführt, ist es von Vorteil, wenn der begrenzteBetriebsbereich des Motors und/oder die charakteristischen Motorbetriebspunkte auseinem zulässigen Betriebsbereich der Kreiselpumpe abgeleitetwerden und/oder die Punkte im Leistungs-Frequenz-Diagramm mittelsTransformation von Kennlinienpunkten (Q_min,min;n_min), (Q_min,max; n_max), (Q_max,min;n_min), (Q_max,max;n_max) der Förderhöhenkennlinieder Kreiselpumpe abgeleitet werden. Dabei kennzeichnet bei dem DurchflussQ der erste Index einen ersten oder zweiten Durchfluss bei einerDrehzahl entsprechend dem zweiten Index. Eine Verwendung von folgendenPunkten hat sich als zweckmäßig herausgestellt:
(Q_min,min; n_min), minimalzulässiger Durchfluss Q_min bei Minimaldrehzahln_min,
(Q_min,max;n_max), minimal zulässiger DurchflussQ_min bei Maximaldrehzahl n_max,
(Q_max,min; n_min), maximalzulässiger Durchfluss Q_max bei Minimaldrehzahln_min,
(Q_max,max;n_max) maximal zulässiger DurchflussQ_max bei Maximaldrehzahl n_min.As already stated above, it is advantageous if the limited operating range of the engine and / or the characteristic engine operating points are derived from a permissible operating range of the centrifugal pump and / or the points in the power frequency diagram by means of transformation of characteristic points (Q_{min, min} ; n_min ), (Q_{min, max} ; n_max ), (Q_{max, min} ; n_min ), (Q_{max, max} ; n_max ) of the delivery head characteristic of the centrifugal pump are derived. In this case, in the flow Q, the first index indicates a first or second flow at a speed corresponding to the second index. A use of the following points has proved to be useful:
(Q_{min, min} ; n_min ), minimum allowable flow Q_min at minimum speed n_min ,
(Q_{min, max} , n_max ), minimum allowable flow Q_min at maximum speed n_max ,
(Q_{max, min} ; n_min ), maximum permissible flow Q_max at minimum speed n_min ,
(Q_{max, max} , n_max ) maximum permissible flow Q_max at maximum speed n_min .

DiePunkte im Leistungs-Frequenz-Diagramm können auch mittelsTransformation von Kennlinienpunkten (Q_min;n_nenn), (Q_max; n_nenn) minimaler und maximaler Fördermengebei Nennbetrieb der Kreiselpumpe abgeleitet werden. Die erforderliche Umrechnungauf andere Drehzahlen oder Frequenzen kann mittels Affinitätsgesetzeerfolgen.The points in the power-frequency chart can also by means of transformation of characteristic points (Q_min; n_nominal), (Q_max; n_nominal) minimum and maximum delivery rate at nominal operation of the centrifugal pump are derived. The required conversion to other speeds or frequencies can be done by affinity laws.

Zusätzlichist vorgesehen, dass bei Feststellen einer Störung eineWarnungs- oder Alarmmeldung erzeugt wird und/oder ein Betrieb derKreiselpumpe fortgesetzt oder gestoppt wird. Ebenfalls kann eineAktion vor oder nach einem Verlassen des begrenzten Betriebsbereichserfolgen.additionallyit is envisaged that when a fault is detectedWarning or alarm message is generated and / or operation of theCentrifugal pump is continued or stopped. Also can oneAction before or after leaving the limited operating rangerespectively.

Ausführungsbeispieleder Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden imFolgenden näher beschrieben. Es zeigen dieembodimentsThe invention are illustrated in the drawings and are inDescribed in more detail below. It show the

1 eineerfindungsgemäße Einrichtung zur Störungsüberwachung,die 1 an inventive device for fault monitoring, the

2 einAblaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrensvor Aktivierung einer Störungsüberwachung, die 2 a flowchart of a method according to the invention prior to activation of a fault monitoring, the

3 einAblaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrenswährend einer Störungsüberwachung, unddie 3 a flowchart of a method according to the invention during a fault monitoring, and the

4 einerfindungsgemäßes Motorgrößendiagramm(Leistungs-Frequenz-Diagramm) und diesem zu Grunde liegende Förderhöhenkennlinie. 4 an inventive engine size diagram (power frequency diagram) and this underlying conveying height characteristic.

Die1 zeigteine erfindungsgemäße Einrichtung1 zurStörungsüberwachung, bestehend aus Mikrorechner2 mitSpeichervorrichtung3, Anzeigemittel4, sowieMittel zum Eingeben5 und Mittel zum Einlesen6 vonEingabe-, Parameter- und/oder sonstigen Werten.The 1 shows a device according to the invention 1 for fault monitoring, consisting of microcomputer 2 with storage device 3 , Display means 4 , as well as means for entering 5 and means for reading 6 of input, parameter and / or other values.

DieEinrichtung1 weist zwei Eingänge7,8 zumEinlesen aktueller Leistungs- und Frequenzdaten eines, hier nichtdargestellten, Antriebsmotors einer Kreiselpumpe auf. Die Einrichtung1 kanndazu mit ihren Eingängen7,8 beispielsweisean einen seriellen Datenbus angeschlossen sein. Die Kreiselpumpewird durch einen elektrischen Motor, der beispielsweise von einemFrequenzumrichter gespeist wird, mit variabler Drehzahl angetrieben.Darüber hinaus ist die Einrichtung1 mit Ausgängen9,12,13 ausgestattet.The device 1 has two entrances 7 . 8th for reading in current power and frequency data of a drive motor, not shown here, of a centrifugal pump. The device 1 can do this with their entrances 7 . 8th for example, be connected to a serial data bus. The centrifugal pump is driven by an electric motor, which is powered by a frequency converter, for example, with variable speed. In addition, the device is 1 with outputs 9 . 12 . 13 fitted.

VorAktivierung einer Störungsüberwachung werden Betriebswertedes Motors erfasst. Dies kann beispielsweise durch Eingabe von viereinzelnen, charakteristischen Motorbetriebspunkten ((P_min,min; f_min), (P_min,max;f_max) und (P_max,min;f_min), (P_max,max,f_max) über die Mittel zum Eingeben5 erfolgen.Before activating a fault monitoring, operating values of the motor are recorded. This can be done, for example, by inputting four individual, characteristic engine operating points (P_{min, min} , f_min ), (P_{min, max} , f_max ) and (P_{max, min} , f_min ), (P_{max, max} , f_max ) about the means for entering 5 respectively.

Weiterhinwerden über die Mittel zum Eingeben5 die Verläufeder Begrenzungskurven eingegeben. Über die Speichervorrichtung3 wirdso ein definierter, vorgegebener, begrenzter Betriebsbereich, hierder Betriebsbereich in einem P-f-Diagramm, abgespeichert und füreine Störungsüberwachung vorgehalten.Continue to be on the means for entering 5 entered the curves of the limiting curves. About the storage device 3 Thus, a defined, predetermined, limited operating range, here the operating range in a Pf diagram, stored and maintained for a fault monitoring.

Alternativist vorgesehen die charakteristischen Motorbetriebspunkte aus einemzulässigen Betriebsbereich der Kreiselpumpe abzuleiten. Über dieMittel zum Eingeben5 können zu diesem Zweck auchbeispielsweise Kennlinienpunkte (Q_min,min;n_min), (Q_min,max;n_max), (Q_max,min;n_min), (Q_max,max;n_max) einer FörderhöhenkennlinieH(Q) der Kreiselpumpe oder Kennlinienpunkte (Q_min;n_nenn), (Q_max; n_nenn) minimaler und maximaler Fördermengebei Nennbetrieb der Kreiselpumpe sowie minimale und maximale Drehzahlenoder Frequenzen eingegeben werden, woraus durch Transformation derKennlinienpunkte vier Punkte im Leistungs-Frequenz-Diagramm ermittelbarsind, mit denen die Störungsüberwachung durchgeführtwird. In der Speichereinrichtung3 sind dafür dieerforderlichen Rechenvorschriften in Form von für den Mikrorechner2 verfügbarenAlgorithmen abgelegt.Alternatively, it is provided to derive the characteristic engine operating points from an admissible operating range of the centrifugal pump. About the means of entering 5 may for this purpose also, for example, characteristic points (Q_{min, min,} n_min), (Q_{min, max,} n_max), (Q_{max, min,} n_min), (Q_{max, max;} n_max) of a flow-head characteristic H ( Q) of the centrifugal pump or characteristic points (Q_min ; n_nenn ), (Q_max ; n_nenn ) minimum and maximum flow rate at nominal operation of the centrifugal pump and minimum and maximum speeds or frequencies are entered, resulting in transformation of the characteristic points four points in the power frequency Diagram can be determined with which the fault monitoring is performed. In the storage device 3 are the necessary calculation rules in the form of for the microcomputer 2 stored algorithms.

Ebensokann über die Mittel5 eine gewünschteAktion der Einrichtung1 bei Feststellen einer Störungeingestellt werden, ob bei Feststellen einer Störung eineWarnungs- oder Alarmmeldung erzeugt wird und/oder ein Betrieb einerKreiselpumpe fortgesetzt oder gestoppt wird.Likewise can over the means 5 a desired action of the institution 1 be set upon detection of a fault, whether a warning or alarm message is generated upon detection of a fault and / or operation of a centrifugal pump is continued or stopped.

Überdie Mittel zum Einlesen6 können sämtliche,in der Einrichtung1 erforderlichen Eingabe- und/oder Parameterwertesowie Algorithmen per digitaler Datenschnittstelle übertragenwerden.About the means for reading 6 can all, in the facility 1 required input and / or parameter values and algorithms are transmitted via digital data interface.

DieEinrichtung1 wertet mit ihrem Mikrorechner2 währendeiner Störungsüberwachung einen aktuellen Motorbetriebspunkt,hier bekannt über die EingangsgrößenLeistung P und Frequenz f, in Bezug auf den begrenzten Betriebsbereichdes Motors aus.The device 1 evaluates with their microcomputer 2 during fault monitoring, a current engine operating point, known here via the input quantities power P and frequency f, with respect to the limited operating range of the engine.

Dabeiwird ein aktueller Leistungswert P nur noch hinsichtlich seinerGrenzwerte bei einer aktuellen Frequenz f ausgewertet, wobei ein Über-oder Unterschreiten eines jeweiligen Grenzwertes ein Verlassen desbegrenzten Betriebsbereichs bedeutet und zum Feststellen einer Störungführt.thereis a current power value P only in terms of hisLimits are evaluated at a current frequency f, with an over-or falling below a respective limit leaving thelimited operating range and to detect a faultleads.

Ergebnisseder Störungsüberwachung oder auch sämtlicheim Mikrorechner2 verfügbaren Daten werden überdie Anzeigemittel4, wie etwa ein Display10 odereine LED-Anzeige11, angezeigt und über die Ausgänge9,12,13 externenGeräten zur weiteren Verarbeitung zur Verfügunggestellt. Die Ausgänge12,13 sind beispielsweisefür eine Warnungs- oder Alarmmeldung durch externe Geräte nutzbar.In1 ist die Einrichtung1 zur Störungsüberwachungals separates Gerät gezeigt. Ebenso gut ist es möglich,dass die Einrichtung in eine auf den Motor einwirkende Steuer- oderRegeleinrichtung, eine Schaltvorrichtung und/oder eine Anzeige- und/oderDiagnoseeinrichtung integriert ist. Ebenfalls ist es vorgesehen,dass ein Frequenzumrichter, in dem ohnehin permanent die aktuellenLeistungs- und Frequenzwerte ermittelt werden, selbst die Einrichtungzur Störungsüberwachung darstellt oder beinhaltet.Results of fault monitoring or even all in the microcomputer 2 available data are through the display means 4 such as a display 10 or an LED indicator 11 , displayed and via the outputs 9 . 12 . 13 provided external equipment for further processing. The exits 12 . 13 can be used, for example, for a warning or alarm message from external devices. In 1 is the device 1 for fault monitoring shown as a separate device. It is equally possible that the device is integrated in a control or regulating device, a switching device and / or a display and / or diagnostic device acting on the motor. It is also provided that a frequency converter, in which the current power and frequency values are permanently determined in any case, even contains or contains the device for fault monitoring.

Inder2 ist ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßenVerfahrens vor Aktivierung einer Störungsüberwachungdargestellt. Zunächst werden in einem Schritt21 mittelsder Parameter f_min und f_max eineerste und eine zweite Motorfrequenz festgelegt. In aller Regel wirdes sich dabei um die minimal und die maximal erlaubte Motorfrequenzhandeln, so dass nachfolgende Ausführungen speziell einensolchen Fall beschreiben, ohne dass dies eine Einschränkungder Erfindung auf diesen bedeutet. Die Parameter sind in eine vorgeschlageneEinrichtung durch Bedienhandlungen eingebbar oder werden als Teileines Parametersatzes der Einrichtung während eines Parametriervorgangeszur Verfügung gestellt. In gleicher Weise werden in 22begrenzende Kennlinienpunkte eines zulässigen Betriebsbereichseiner Kreiselpumpe festgelegt. Idealerweise sind dies die folgenden,charakteristischen Kennlinienpunkte, hier mit A bis D bezeichnet,einer Förderhöhenkennlinie der Kreiselpumpe, diezusammen mit der Anlagenkennlinie deren zulässigen Betriebsbereichdefinieren:
A = (Q_min,min; n_min), minimal zulässiger DurchflussQ_min bei Minimaldrehzahl n_min,
B= (Q_min,max; n_max),minimal zulässiger Durchfluss Q_min beiMaximaldrehzahl n_max,
C = (Q_max,min; n_min), maximalzulässiger Durchfluss Q_max beiMinimaldrehzahl n_min,
D = (Q_max,max; n_max) maximalzulässiger Durchfluss Q_max beiMaximaldrehzahl n_min.In the 2 a flowchart of a method according to the invention prior to activation of a fault monitoring is shown. First, in one step 21 set by means of the parameters f_min and f_max a first and a second motor frequency. As a rule, this will be the minimum and the maximum permitted motor frequency, so that subsequent embodiments specifically describe such a case, without this being a limitation of the invention to this. The parameters can be entered into a proposed device by operator actions or are made available as part of a parameter set of the device during a parameterization process. In the same way, limiting characteristic points of a permissible operating range of a centrifugal pump are defined in FIG. Ideally, these are the following, characteristic characteristic points, here designated A to D, a delivery head characteristic of the centrifugal pump, which define the permissible operating range together with the system characteristic curve:
A = (Q_{min, min} ; n_min ), minimum allowable flow Q_min at minimum speed n_min ,
B = (Q_{min, max} , n_max ), minimum allowable flow Q_min at maximum speed n_max ,
C = (Q_{max, min} ; n_min ), maximum permissible flow Q_max at minimum speed n_min ,
D = (Q_{max, max} , n_max ) maximum permissible flow Q_max at maximum speed n_min .

Erfolgteine Störungsüberwachung hinsichtlich einer Betriebsgrenze,die beispielsweise durch einen minimal zulässigen DurchflussQ_min der Kreiselpumpe beschrieben ist, genügtselbstverständlich die Festlegung einer Teilmenge obigerKennlinienpunkte, beispielsweise A, B.If a fault monitoring with respect to an operating limit, which is described for example by a minimum allowable flow Q_{min of} the centrifugal pump, it is of course sufficient to define a subset of the above characteristic points, such as A, B.

Ineinem nächsten Schritt23 werden die Kurvenverläufeder Begrenzungskurven festgelegt. Eine Begrenzungskurve verbindetin einem Motorgrößendiagramm beispielsweise jeweilsAnfangs- und Endpunkte A'' und B'' bzw. C'' und D', die aus denzulässigen Betriebsbereich der Kreiselpumpe begrenzendenKennlinienpunkten A und B bzw. C und D abgeleitet sind. Zweckmäßigerweisesind hierzu weitere Parameter für den Kurvenverlauf einerersten Begrenzungskurve zwischen Punkt A'' und B'' und einer zweitenBegrenzungskurve zwischen C'' und D'' vorgesehen, durch die lineare,quadratische oder kubische Verläufe wählbar sind.Dabei dienen die verschiedenen Verläufe einer Anpassungder Störungsüberwachung an unterschiedliche Anlagengegebenheiten.In a next step 23 the curves of the limiting curves are defined. For example, a limiting curve connects, in an engine size diagram, start and end points A '' and B '' and C '' and D ', which are derived from the permitted operating range of the centrifugal pump defining characteristic points A and B or C and D respectively. Conveniently, this further parameters for the curve of a first boundary curve between point A '' and B '' and a second boundary curve between C '' and D '' provided by the linear, quadratic or cubic curves are selectable. The different courses serve to adapt the fault monitoring to different plant conditions.

Sinddie Parameter festgelegt, erfolgt in Schritt24 eine Transformationder Kennlinienpunkte A bis D in die entsprechenden Anfangs- undEndpunkte A'' bis D'' der Begrenzungskurven. A'' bis D'' stellenbeispielsweise Anfangs- und Endpunkte in einem Leistungs-Frequenz-Diagramm,kurz P-f-Diagramm, dar. Im Einzelnen bedeuten:
A'' = (P_min,min; f_min), minimaleLeistung bei minimaler Motorfrequenz,
B'' = (P_min,max;f_max), minimale Leistung bei maximaler Motorfrequenz,
C''= (P_max,min; f_min),maximale Leistung bei minimaler Motorfrequenz,
D'' = (P_max,max; f_max), maximaleLeistung bei maximaler Motorfrequenz.Once the parameters have been set, the process takes place in step 24 a transformation of the characteristic points A to D in the corresponding starting and ending points A '' to D '' of the limiting curves. A '' to D '' represent, for example, start and end points in a power frequency diagram, in short Pf diagram, in detail mean:
A '' = (P_{min, min} ; f_min ), minimum power at minimum motor frequency,
B '' = (P_{min, max} , f_max ), minimum power at maximum motor frequency,
C '' = (P_{max, min} ; f_min ), maximum power at minimum motor frequency,
D '' = (P_{max, max} , f_max ), maximum power at maximum motor frequency.

DieZusammenhänge einer Transformation der KennlinienpunkteA bis D in die entsprechenden Anfangs- und Endpunkte A'' bis D''der Begrenzungskurven sind später noch in4 anhandeines Leistungs-Frequenz-Diagramms und diesem zu Grunde liegendeFörderhöhenkennlinie grafisch verdeutlicht.The correlations of a transformation of the characteristic points A to D into the corresponding starting and ending points A "to D" of the limiting curves will be described later in FIG 4 graphically illustrated on the basis of a power frequency diagram and the underlying delivery height characteristic.

Erfindungsgemäß istes ebenfalls möglich, die Punkte A'' bis D'' in einem separatenGerät zu berechnen oder auf andere Weise zu gewinnen unddie Werte anschließend in eine Einrichtung1 zurStörungsüberwachung zu übertragen.According to the invention, it is also possible to calculate the points A '' to D '' in a separate device or to obtain them in another way and then the values into a device 1 to transmit for fault monitoring.

Zwischenjeweiligen Werten minimaler und maximaler Frequenz, also zwischenA'' und B'' sowie zwischen C'' und D'' werden gemäß demgewünschten Kurvenverlauf in einem weiteren Schritt25 die Begrenzungskurvenberechnet. Dies erfolgt beispielsweise, in dem in einer Art Wertetabelleeine bestimmte Anzahl von berechneten Kurvenzwischenwerten abgespeichertwird. Es genügt alternativ ein Speichern der Punkte A''bis D'' und die Art der Kurvenverläufe zwischen diesenPunkten. Durch die Anfangs- und Endpunkte und diese verbindendeBegrenzungskurven, zusammen mit deren vorgegebenen Kurvenverläufenist in jedem Fall ein begrenzter Bereich im Motorgrößendiagrammeindeutig definiert und für eine anschließendeStörungsüberwachung nutzbar.Between respective values of minimum and maximum frequency, ie between A '' and B '' and between C '' and D '' are in a further step according to the desired curve 25 the bounding curves are calculated. This is done, for example, in which a certain number of calculated curve intermediate values are stored in a kind of value table. Alternatively, it suffices to store the points A "to D" and the type of the curves between these points. In any case, a limited range in the engine size diagram is clearly defined by the start and end points and these connecting limiting curves, together with their given curve curves, and can be used for a subsequent fault monitoring.

InAbwandlung des dargestellten Verfahrens ist es gemäß derErfindung ebenfalls möglich, die vier Punkte A'' bis D''im Leistungs-Frequenz-Diagramm aus Transformation der Kennlinienpunkte(Q_min; n_nenn), (Q_max; n_nenn) minimalerund maximaler Fördermenge bei Nennbetrieb der Kreiselpumpezu erhalten. Dies kann beispielsweise mittels einer der beschriebenenTransformation vorangehenden Errechnung der Punkte A bis D aus denKennlinienpunkten (Q_min; n_nenn),(Q_max; n_nenn) erfolgen.Darüber hinaus kann der begrenzte Betriebsbereich des Motorsauch aus anderen Punkten abgeleitet und definiert sein.In a modification of the illustrated method, it is also possible according to the invention, the four points A '' to D '' in the power frequency diagram of transformation of the characteristic points (Q_min ; n_nenn ), (Q_max ; n_nenn ) minimum and Maximum flow rate to receive at rated operation of the centrifugal pump. This can be done, for example, by means of a preceding transformation of the points A to D from the characteristic points (Q_min ; n_nenn ), (Q_max ; n_nenn ). In addition, the limited operating range of the engine may also be derived and defined from other points.

Wiebereits in1 beschrieben, ist es darüberhinaus und abweichend zum hier beschriebenen Verfahren vorgesehen,die Punkte A'' bis D'' der Begrenzungskurven im Motorgrößendiagrammdirekt vorzugeben. Diese können manuell per Messvorrichtungwährend eines Lernvorgangs, mittels Berechnungen, grafischerMethoden oder durch sonstige geeignete Methoden ermittelt werden.Bei einem Lernvorgang können beispielsweise bei geschlossenemund/oder offenem druckseitigem Ventil jeweils bei minimaler undmaximaler Frequenz die elektrische Leistung des Antriebsmotors ineiner Anlage gemessen und so die Punkte A'', B'' und/oder die PunkteC'', D'' bestimmt werden.As already in 1 In addition, and deviating from the method described here, it is intended to directly specify the points A "to D" of the limiting curves in the motor size diagram. These can be determined manually by measuring device during a learning process, by means of calculations, graphic methods or by other suitable methods. During a learning process, for example, with a closed and / or open pressure-side valve, the electrical power of the drive motor can be measured at a minimum and a maximum frequency in a system and thus the points A '', B '' and / or the points C '', D ''be determined.

3 zeigteinen typischen Ablauf einer Störungsüberwachungwährend eines Betriebes einer Kreiselpumpe. Eine erfindungsgemäßeStörungsüberwachung kann nach entsprechenden Vorbereitungsschrittengemäß den in2 beschriebenen aktiviertwerden und während eines Betriebs einer Kreiselpumpe unteranderem eine Leerlauf-, Trockenlauf-, Mindestmengen- und/oder Überlastschutzfunktionrealisieren. Dabei werden in Schritt31 ständigoder periodisch aktuelle Motorbetriebswerte wie elektrische Motorleistungund Motorfrequenz bzw. Drehzahl des Antriebsmotors erfasst oderermittelt. Diese Werte werden entweder durch geeignete Sensormittelerfasst oder werden aus einem Drehzahlregelgerät, das denMotor speist, erhalten. In einem Frequenzumrichter beispielsweisewerden ohnehin permanent die aktuellen Leistungs- und Frequenzwertebestimmt und sind verfügbar. Diese werden füreine Störungsüberwachung ohne zusätzlichenMessaufwand herangezogen. Vorgesehen ist es, dass dabei der Frequenzumrichterselbst die Einrichtung zur Störungsüberwachungdarstellt oder beinhaltet. Ebenso sind andere Leistungsermittlungsgerätegeeignet. 3 shows a typical flow of fault monitoring during operation of a centrifugal pump. A fault monitoring according to the invention can, after appropriate preparation steps according to the in 2 be activated described and realize during operation of a centrifugal pump, inter alia, a no-load, dry running, minimum flow and / or overload protection function. In doing so, in step 31 constantly or periodically detects or determines current engine operating values such as electrical engine power and engine frequency or rotational speed of the drive motor. These values are either detected by suitable sensor means or are obtained from a speed controller which powers the motor. In a frequency converter, for example, the current power and frequency values are permanently determined anyway and are available. These are for a fault monitoring without additional used in measurement. It is envisaged that the frequency converter itself represents or contains the device for fault monitoring. Likewise, other Leistungsermittlungsgeräte are suitable.

Durchdie aktuell ermittelten Motorbetriebswerte ist in Schritt32 einaktueller Motorbetriebspunkt in einem Motorgrößendiagrammbestimmbar. In einem erfindungsgemäßen P-f-Diagrammmit einem zuvor ermittelten, vorgegebenen, begrenzten Bereich istein solcher Motorbetriebspunkt bereits durch die aktuelle elektrischeLeistung und die aktuelle Motorfrequenz definiert. Währendeines störungsfreien Betriebs der Kreiselpumpe oder desKreiselpumpenaggregates befindet sich der Motorbetriebspunkt innerhalbdes begrenzten Bereichs. Im Falle einer Störung unter-bzw. überschreitet der Motorbetriebspunkt die erste bzw.zweite Begrenzungskurve, befindet sich also außerhalb desbegrenzten Bereichs. Die eigentliche Störungsüberwachung33 bestehtin einer einfachen Auswertung der Position des Motorbetriebspunktesim Motorgrößendiagramm. Dazu wird der aktuelleLeistungswert hinsichtlich seiner Grenzwerte bei einer aktuellenFrequenz f ausgewertet. Dabei können die Grenzwerte beieiner konkreten Frequenz aus dem vorgegebenen, gespeicherten Begrenzungskurvenverlaufermittelt werden. Bei gespeicherten Kurvenverläufen nachArt einer Wertetabelle werden gegebenenfalls durch Interpolationsmethodendie entsprechenden Kurvenwerte zum aktuellen Frequenzwert f ermittelt. WeitereMöglichkeiten hierfür sind bekannt und brauchenhier nicht näher ausgeführt werden.Due to the currently determined engine operating values is in step 32 a current engine operating point in a motor size diagram determinable. In a Pf diagram according to the invention with a previously determined, predetermined, limited range, such an engine operating point is already defined by the current electrical power and the current engine frequency. During trouble-free operation of the centrifugal pump or centrifugal pump assembly, the engine operating point is within the limited range. In the event of a malfunction, the engine operating point under- or overshoots the first or second limiting curve, ie, is outside the limited range. The actual fault monitoring 33 consists in a simple evaluation of the position of the engine operating point in the engine size diagram. For this purpose, the current power value is evaluated with regard to its limit values at a current frequency f. The limit values for a specific frequency can be determined from the predefined, stored limiting curve course. For stored curves in the manner of a value table, the corresponding curve values for the current frequency value f are determined, if necessary, by means of interpolation methods. Other possibilities for this are known and need not be detailed here.

Eswird – wie in34,35 gezeigt – festgestellt, obsich der Motorbetriebspunkt innerhalb, oberhalb oder unterhalb einesbegrenzten Bereiches befindet. Dabei reduziert die Vorgabe von Mindestzeitdauernt_o bzw. t_u, fürdie der Motorbetriebspunkt außerhalb des empfohlenen Bereichsliegen muss, bevor auf Störung erkannt wird, die Anfälligkeitgegenüber Fehlmessungen. Außerdem werden dadurchnur kurzzeitig anstehende Störungen ignoriert. Bei Feststellen einertatsächlichen Störung36 erfolgt wahlweiseeinstellbar gegebenenfalls eine Warnungs- oder Alarmmeldung undes wird ein Betrieb der Kreiselpumpe fortgesetzt oder gestoppt.It will - as in 34 . 35 shown - determined whether the engine operating point is within, above or below a limited range. The specification of minimum time periods t_o or t_u , for which the engine operating point must be outside the recommended range, before detection of a fault, reduces the susceptibility to incorrect measurements. In addition, only briefly pending disturbances are ignored. Upon detection of an actual failure 36 Optionally, a warning or alarm message is optionally set and an operation of the centrifugal pump is continued or stopped.

4 zeigtein Leistungs-Frequenz-Diagramm (P-f-Diagramm)41 als erfindungsgemäßes Motorgrößendiagrammzusammen mit einer diesem zu Grunde liegenden FörderhöhenkennlinieH(Q) in einem H-Q-Diagramm42 einer Kreiselpumpe. Dargestelltsind eine Kennlinie für maximale Drehzahl43 undeine Kennlinie für minimale Drehzahl44 sowie Anlagenkennlinien45 bzw.46 beiminimal bzw. maximal zulässigem Pumpendurchfluss Q_min bzw. Q_max. Aufgrundeines in der Anlage vorhandenen Systemdrucks befinden sich sämtlicheKennlinien im H-Q-Diagramm42 auf einem Höhenniveau47.Die Kennlinienpunkte A bis D definieren einen zulässigenBetriebsbereich48 der Kreiselpumpe. Sind die Kennlinienpunkteim H-Q-Diagramm42 nicht verfügbar, kann auchauf entsprechende Punkte A' bis D' einer Kennlinie P(Q)49 zurückgegriffenwerden. 4 shows a power frequency diagram (Pf diagram) 41 as an engine size diagram according to the invention, together with a feed-height characteristic H (Q) on which it is based in an HQ diagram 42 a centrifugal pump. Shown are a characteristic for maximum speed 43 and a minimum speed characteristic 44 as well as plant characteristics 45 respectively. 46 at minimum or maximum permissible pump flow Q_min or Q_max . Due to a system pressure present in the system, all characteristics are in the HQ diagram 42 at a height level 47 , The characteristic points A to D define a permissible operating range 48 the centrifugal pump. Are the characteristic points in the HQ diagram 42 not available, can also be applied to corresponding points A 'to D' of a characteristic P (Q) 49 be resorted to.

Exemplarischist ein Betriebspunkt50 der Kreiselpumpe im Bereich derKennlinie51 eines wirkunggradoptimalen PumpendurchflussesQ_opt eingezeichnet.An example is an operating point 50 the centrifugal pump in the area of the characteristic curve 51 an optimal degree of pump flow Q_opt drawn.

EineTransformation der Kennlinienpunkte A bis D in die Punkte A'' bisD'' in das P-f-Diagramm41 ist grafisch veranschaulicht.Hier ist schrittweise eine Transformation aus dem H-Q-Diagramm42 indas P-Q-Diagramm49 und anschließend in das P-f-Diagramm41 gezeigt.Auch können verfügbare Punkte A' bis D' einesP-Q-Diagramms49 transformiert werden. Im Motorgrößendiagramm41 istdurch die Punkte A'' bis D'' ein begrenzter Bereich52 definiert,der zu einer Störungsüberwachung herangezogenwird. Dabei werden die Punkte A'' und B'' durch eine erste Begrenzungskurve53 verbundenund die Punkte C'' und D'' durch eine zweite Begrenzungskurve54.In dieser Darstellung verlaufen die Begrenzungskurven53,54 linear.Andere Verläufe wie quadratische oder kubische sind jenach Anlagenverhältnissen auswählbar.A transformation of the characteristic points A to D in the points A '' to D '' in the Pf diagram 41 is graphically illustrated. Here's a step-by-step transformation from the HQ diagram 42 into the PQ diagram 49 and then into the Pf chart 41 shown. Also, available points A 'to D' of a PQ diagram 49 be transformed. In engine size chart 41 is a limited range through the points A '' to D '' 52 defined, which is used for a fault monitoring. The points A '' and B '' by a first boundary curve 53 connected and the points C '' and D '' by a second boundary curve 54 , In this illustration, the boundary curves run 53 . 54 linear. Other gradients, such as square or cubic, can be selected depending on the system conditions.

DurchAuswertung eines aktuellen Motorbetriebspunktes55 sowiedessen Position im Motorgrößendiagramm41 undbei dessen Verlassen des begrenzten Bereichs52 erfolgtein Feststellen einer Störung36. Ohne weiteresist zudem ermöglicht, eine Störungsüberwachungnur bezüglich einer der beiden Begrenzungskurven53,54,also im konkreten Fall entweder eine Überlast- oder eineUnterlastüberwachung durchzuführen.By evaluation of a current engine operating point 55 as well as its position in the engine size diagram 41 and upon leaving the restricted area 52 there is a detection of a fault 36 , It is also readily possible to monitor the disturbance only with respect to one of the two limiting curves 53 . 54 In other words, to carry out either overload or underload monitoring in the specific case.

Zusätzlichist vorgesehen, dass erst bei einem Über- und/oder Unterschreitenvon aus den Begrenzungskurven abgeleiteten Kurven ein Feststelleneiner Störung und/oder eine Warnungs- und/oder Alarmmeldungerfolgt. Hier sind durch Korrekturfaktoren aus der Begrenzungskurve54 bzw.53 abgeleiteteKurven56,57 bzw.58,59 dargestellt,deren Über- und/oder Unterschreiten eine Warnungs- bzw. Alarmmeldungzur Folge hat.In addition, it is provided that a determination of a fault and / or a warning and / or alarm message only takes place if the curves derived from the limit curves are exceeded and / or undershot. Here are by correction factors from the limiting curve 54 respectively. 53 derived curves 56 . 57 respectively. 58 . 59 represented, the exceeding and / or falling below a warning or alarm message result.

Derbegrenzte Betriebsbereich muss nicht – wie hier beschrieben – durchdie Punkte A'' bis D'' berandet sein, sondern der begrenzte Betriebsbereich kannaus anderen Motorbetriebspunkten gebildet sein und/oder aus anderengeeigneten Kennlinienpunkten ei ner Kreiselpumpenkennlinie, insbesondereeinem H-Q-Diagramm oder einem P-Q-Diagramm, abgeleitet sein.Of thelimited operating range does not have to - as described here - bythe points A '' to D '' bounded, but the limited operating range canbe formed from other engine operating points and / or from otherssuitable characteristic points ei ner centrifugal pump characteristic, in particularan H-Q diagram or a P-Q diagram.

DieAusführungen in der Figurenbeschreibung beschränkensich im Wesentlichen auf ein Beispiel mit Leistungs-Frequenz-Diagramm.Das beschriebene Verfahren mit Einrichtung1 zur Störungsüberwachungist auf andere Motorgrößendiagramme übertragbar,insbesondere auf ein Leistungs-Drehzahl-Diagramm.The embodiments in the Figurenbeschrei This is essentially limited to an example with a power frequency diagram. The method described with device 1 for fault monitoring is transferable to other engine size charts, in particular to a power-speed diagram.

Auchwenn im Einzelnen nicht darauf eingegangen wird, sei darauf hingewiesen,dass in einer erfindungsgemäßen Einrichtung1 zurStörungsüberwachung sämtliche innerhalbeines Lebenszyklus der Kreiselpumpe erfassten oder berechneten Größensowie Störungszustände speicherbar, abrufbar undan periphere Geräte ausgebbar sind.Although not discussed in detail, it should be noted that in a device according to the invention 1 For disturbance monitoring, all variables detected or calculated within a life cycle of the centrifugal pump as well as fault states can be stored, retrieved and output to peripheral devices.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - DE 10017861A1[0005]- DE 10017861 A1[0005]

Claims (23)

Translated fromGerman

Einrichtung zur Störungsüberwachungeiner durch einen elektrischen Motor mit variabler Drehzahl angetriebenenKreiselpumpe, wobei die Einrichtung vor Aktivierung der StörungsüberwachungBetriebswerte des Motors erfasst, speichert und vorhält undwährend einer Störungsüberwachung aktuelle Betriebswertedes Motors mit den gespeicherten Werten vergleicht,dadurch gekennzeichnet,dass die Einrichtung (1) einen aktuellen Motorbetriebspunkt(55) in Bezug auf einen begrenzten Betriebsbereich (52)des Motors auswertet und bei Verlassen des Betriebsbereichs eineStörung (36) feststellt, wobei der begrenzte Betriebsbereich(52) durch Motorbetriebspunkte gebildet ist.A device for fault monitoring of a centrifugal pump driven by a variable speed electric motor, the device detecting, storing and maintaining operating values of the engine prior to fault monitoring and comparing current engine operating values with the stored values during fault monitoring,characterized in that the device ( 1 ) a current engine operating point ( 55 ) with regard to a limited operating range ( 52 ) of the engine and when leaving the operating range a fault ( 36 ), the limited operating range ( 52 ) is formed by engine operating points.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der begrenzte Betriebsbereich(52) durch einzelne, charakteristische Motorbetriebspunktegebildet ist.Device for fault monitoring according to claim 1, characterized in that the limited operating range ( 52 ) is formed by individual, characteristic engine operating points.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsbereich(52) in einem Motorgrößendiagramm (41)durch mindestens eine, jeweils zwei Motorbetriebspunkte beinhaltende,insbesondere Anfangs- und Endpunkte verbindende, Begrenzungskurve(53,54) begrenzt ist.Device for fault monitoring according to claim 1 or 2, characterized in that the operating range ( 52 ) in a motor size diagram ( 41 ) by at least one, in each case two engine operating points containing, in particular the beginning and end points connecting boundary curve ( 53 . 54 ) is limited.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzungskurve(53,54) durch ein lineares, quadratisches oderkubisches Polynom gebildet ist.Device for fault monitoring according to claim 3, characterized in that a limiting curve ( 53 . 54 ) is formed by a linear, quadratic or cubic polynomial.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Einrichtung (1) Mittel zum Eingeben (5) und/oderEinlesen (6) von Eingabe- und/oder Parameterwerten aufweist.Device for fault monitoring according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the device ( 1 ) Means for inputting ( 5 ) and / or reading ( 6 ) of input and / or parameter values.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass der begrenzte Betriebsbereich (52) des Motors und/oderdie charakteristischen Motorbetriebspunkte aus einem zulässigenBetriebsbereich (48) der Kreiselpumpe abgeleitet sind.Fault monitoring device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the limited operating range ( 52 ) of the engine and / or the characteristic engine operating points from a permissible operating range ( 48 ) of the centrifugal pump are derived.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass zwei Kurven in einem Leistungs-Frequenz-Diagramm den begrenztenBereich (52) festlegen.Fault monitoring device according to one of Claims 3 to 6, characterized in that two curves in a power frequency diagram represent the limited range ( 52 ) establish.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Begrenzungskurve(53) im Leistungs-Frequenz-Diagramm ein Punktepaar (P_min,min; f_min), (P_min,max; f_max) undeine zweite Begrenzungskurve (54) ein Punktepaar (P_max,min; f_min), (P_max,max, f_max) verbinden.Device for fault monitoring according to claim 7, characterized in that a first limiting curve ( 53 ) in the power frequency diagram a pair of points (P_{min, min} , f_min ), (P_{min, max} , f_max ) and a second limiting curve ( 54 ) connect a pair of points (P_{max, min} ; f_min ), (P_{max, max} , f_max ).Einrichtung zur Störungsüberwachungnach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte im Leistungs-Frequenz-Diagrammaus Transformation (24) von Kennlinienpunkten (Q_min,min; n_min), (Q_min,max; n_max), (Q_max,min; n_min), (Q_max,max; n_max) einerFörderhöhenkennlinie (42,43,44)der Kreiselpumpe abgeleitet sind.Device for fault monitoring according to Claim 8, characterized in that the points in the power frequency diagram are derived from transformation ( 24 ) of characteristic curve points (Q_{min, min} , n_min ), (Q_{min, max} , n_max ), (Q_{max, min} , n_min ), (Q_{max, max} , n_max ) of a delivery height characteristic ( 42 . 43 . 44 ) of the centrifugal pump are derived.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte im Leistungs-Frequenz-Diagrammaus Transformation (24) von Kennlinienpunkten (Q_min; n_nenn), (Q_max; n_nenn) minimalerund maximaler Fördermenge bei Nennbetrieb der Kreiselpumpeabgeleitet sind.Device for fault monitoring according to claim 9, characterized in that the points in the power-frequency diagram of transformation ( 24 ) of characteristic points (Q_min ; n_nenn ), (Q_max ; n_nenn ) minimum and maximum flow rate are derived at nominal operation of the centrifugal pump.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch Mittelzum wahlweisen Einstellen einer Aktion der Einrichtung (1)bei Feststellen einer Störung (36).Fault monitoring device according to one of Claims 1 to 10, characterized by means for selectively setting an action of the device ( 1 ) upon detection of a fault ( 36 ).Einrichtung zur Störungsüberwachungnach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet dass die Einrichtung (1)in eine auf den Motor einwirkende Steuer- oder Regelein richtung,eine Schaltvorrichtung, eine Anzeige- und/oder eine Diagnoseeinrichtungintegriert ist.Device for fault monitoring according to claim 11, characterized in that the device ( 1 ) is integrated in a force acting on the engine control or Regelein direction, a switching device, a display and / or a diagnostic device.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frequenzumrichterden Motor speist und/oder die Einrichtung (1) zur Störungsüberwachungdarstellt oder beinhaltet.Device for fault monitoring according to claim 11 or 12, characterized in that a frequency converter feeds the motor and / or the device ( 1 ) for fault monitoring or includes.Verfahren zur Störungsüberwachungeiner durch einen elektrischen Motor mit variabler Drehzahl angetriebenenKreiselpumpe, wobei vor Aktivierung der StörungsüberwachungBetriebswerte des Motors erfasst, gespeichert und vorgehalten werden undwährend einer Störungsüberwachung einVergleich von aktuellen Betriebswerten des Motors mit den gespeichertenWerten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktueller Motorbetriebspunkt(55) in Bezug auf einen begrenzten Betriebsbereich (52) desMotors ausgewertet und bei Verlassen des Betriebsbereichs (52)eine Störung (36) festgestellt wird, wobei derbegrenzte Betriebsbereich (52) durch Motorbetriebspunktegebildet wird.A method for fault monitoring of a driven by a variable speed electric motor centrifugal pump, wherein prior to activation of the fault monitoring operating values of the engine detected, stored and maintained and during a fault monitoring, a comparison of current operating values of the engine with the stored values, characterized in that a current engine operating point ( 55 ) with regard to a limited operating range ( 52 ) of the engine and when leaving the operating range ( 52 ) a fault ( 36 ), the limited operating range ( 52 ) is formed by engine operating points.Verfahren zur Störungsüberwachungnach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der begrenzte Betriebsbereich(52) durch einzelne, charakteristische Mortorbetriebspunktegebildet wird.A fault monitoring method according to claim 14, characterized in that the limited operating range ( 52 ) is formed by individual, characteristic Mortorbetriebspunkte.Verfahren zur Störungsüberwachungnach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsbereich(52) in einem Motorgrößendiagramm (41)durch mindestens eine, jeweils zwei Motorbetriebspunkte beinhaltende,insbesondere Anfangs- und Endpunkte verbindende, Begrenzungskurve(53,54) begrenzt wird.A fault monitoring method according to claim 14 or 15, characterized in that the operating range ( 52 ) in a motor size diagram ( 41 ) by at least one, in each case two engine operating points containing, in particular the beginning and end points connecting boundary curve ( 53 . 54 ) is limited.Verfahren zur Störungsüberwachungnach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzungskurve(53,54) durch ein lineares, quadratisches oderkubisches Polynom gebildet wird.A fault monitoring method according to claim 16, characterized in that a limiting curve ( 53 . 54 ) is formed by a linear, quadratic or cubic polynomial.Verfahren zur Störungsüberwachungnach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet,dass der begrenzte Betriebsbereich (52) des Motors und/oderdie charakteristischen Motorbetriebspunkte aus einem zulässigenBetriebsbereich (48) der Kreiselpumpe abgeleitet werden.Disturbance monitoring method according to one of Claims 14 to 17, characterized in that the limited operating range ( 52 ) of the engine and / or the characteristic engine operating points from a permissible operating range ( 48 ) of the centrifugal pump are derived.Verfahren zur Störungsüberwachungnach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet,dass zwei Kurven in einem Leistungs-Frequenz-Diagramm den begrenztenBereich (52) festlegen.Fault monitoring method according to one of Claims 16 to 18, characterized in that two curves in a power frequency diagram represent the limited range ( 52 ) establish.Verfahren zur Störungsüberwachungnach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Begrenzungskurve(53) im Leistungs-Frequenz-Diagramm ein Punktepaar (P_min,min; f_min), (P_min,max; f_max) undeine zweite Begrenzungskurve (54) ein Punktepaar (P_max,min; f_min), (P_max,max, f_max) verbinden.A fault monitoring method according to claim 19, characterized in that a first limiting curve ( 53 ) in the power frequency diagram a pair of points (P_{min, min} , f_min ), (P_{min, max} , f_max ) and a second limiting curve ( 54 ) connect a pair of points (P_{max, min} ; f_min ), (P_{max, max} , f_max ).Verfahren zur Störungsüberwachungnach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte im Leistungs-Frequenz-Diagrammmittels Transformation (24) von Kennlinienpunkten (Q_min,min; n_min), (Q_min,max; n_max), (Q_max,min; n_min), (Q_max,max; n_max) einerFörderhöhenkennlinie (42,43,44)der Kreiselpumpe abgeleitet werden.Disturbance monitoring method according to claim 20, characterized in that the points in the power frequency diagram are transformed by means of transformation ( 24 ) of characteristic curve points (Q_{min, min} , n_min ), (Q_{min, max} , n_max ), (Q_{max, min} , n_min ), (Q_{max, max} , n_max ) of a delivery height characteristic ( 42 . 43 . 44 ) of the centrifugal pump are derived.Einrichtung zur Störungsüberwachungnach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Punkte im Leistungs-Frequenz-Diagrammmittels Transformation (24) von Kennlinienpunkten (Q_min; n_nenn), (Q_max; n_nenn) minimalerund maximaler Fördermenge bei Nennbetrieb der Kreiselpumpeabgeleitet werden.Device for fault monitoring according to claim 20, characterized in that the points in the power-frequency diagram by means of transformation ( 24 ) of characteristic points (Q_min ; n_nenn ), (Q_max ; n_nenn ) minimum and maximum flow rate are derived at nominal operation of the centrifugal pump.Verfahren zur Störungsüberwachungnach einem der Ansprüche 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet,dass bei Feststellen einer Störung (36) eine Warnungs-oder Alarmmeldung erzeugt wird und/oder ein Betrieb der Kreiselpumpefortgesetzt oder gestoppt wird.Method for fault monitoring according to one of Claims 14 to 22, characterized in that when a fault is detected ( 36 ) a warning or alarm message is generated and / or operation of the centrifugal pump is continued or stopped.