Probleme mit PI-Regler und Frequenzumrichter

[Hacky]

Hallo liebes Forum-Team.

ich habe nun ein Problem mit der PI-Regelung des Frequenzumrichters.
Zuerst beschreibe ich euch die Anlage, damit man sich in die Logik reindenken kann:

Die Anlage ist für eine Brauchwasserförderung gedacht. Die Tauchpumpe ist eine Grundfos SP10-46 mit 15kW Leistung. Diese wird über einen Frequenzumrichter von Danfoss (Aqua Drive FC 202) angetrieben.

An der Steuereinheit soll man den Systemdruck auswählen. Aktuell stehen 2, 4, 6 und 8 Bar Druck zur Verfügung. Nach Anwahl des Solldrucks, wird dem Frequenzumrichter ein Startsignal angelegt und dieser regelt innerhalb von 3 Sekunden (Startrampe) au 30 Hz. Dies ist die Mindestfrequenz mit der die Pumpe betrieben werden muss.

Sollte der Solldruck im System mit dieser Frequenz noch nicht erreicht sein, wird über den Analogausgang mit einem PI-Regler nachgeregelt. Dies funktioniert auch prima.

Wird der Solldruck nun erreicht, regelt der PI-Regler wieder ab. Auch dies klappt wunderbar.

Nun ist es aber so, dass die Anlage so gut regelt, dass die Pumpe immer läuft, auch gegen Druck ohne Durchfluss.

Dies ist für die Pumpe schädlich und deshalb wollte ich Abhilfe schaffen. Nur leider bekomme ich es nicht hin, dass die Pumpe beim erreichen des Solldrucks abschaltet.

Habt ihr für mich einen Tipp, wie ich diese Logik realisieren kann?

Wäre für alle Tipps dankbar


Viele Grüße

Hacky

[Hacky]

Hallo,

danke für deine schnelle Antwort...
Der Istdruck wird bereits ausgelesen...

Der Durchfluss kann nicht kontrolliert werden, da kein Sensor vorhanden ist

hast du da eine Möglichkeit für mich?
Die easy ist übrigens eine 800er...

Gruß Hacky

[Hacky]

Hallo,

diese Idee hatte ich auch schon.
Das Problem ist, dass der FU auch mal bei 32 Hz steht um den Druck aufrecht zu halten.
Beim nächsten mal steht er wieder bei 37 Hz.

Kann man das so machen, dass wenn der analogausgang eine Zeit lang den gleichen Wert hat, dass dann die Pumpe abschaltet?

Gruß

hacky

[Hacky]

Hallo,

die Zeit kommt auf den Druck an.
Am besten wäre es, wenn die Pumpe dann 1-2 Bar über Solldruck geht und dann abschaltet. Dann bleibt die Pumpe ca. 30-45 Minuten aus. Dann wird der Druck wieder nachreguliert...

Ein Druckkessel ist nicht da...

Kennst du sonst Strömungssensoren zum einschrauben mit G1/4 Zoll Gewinde?
Die sollten aber halbwegs bezahlbar sein...

Kann man das sonst auch so machen, dass wenn der Analogausgang länger als zwei Minuten ein Konstantes Signal hat, dass dieser dann auf 0 Volt zurückgesetzt wird?

Oder besser noch, wenn man den PI-Regler entsprechend manipulieren kann, dass es keine lineare Regelkurve geben darf...

Gruß

Hacky

[opajan]

Hallo Hacky,
du kaannst auch einen kleinen Bypass einbauen, dann wird die Pumpe entlastet...ist allerdings keine schöne Lösung.....besser wäre ein Strömungspaddel wie du schon geschrieben hast.....z.B. von Honsberg Typ UR1 allerdings nicht ganz billig, aber gut...werkelt bei mir schon seit nen paar Jahren im Keller...

[Hacky]

Hallo,

die Rohre und auch die Pumpe vertragen einen Druck von knapp 15 Bar. Erst dann wird es kritisch.
Druckschwankungen machen der Anlage nichts aus.

Von 0-4 Bar benötigt die Pumpe ca. 3 Minuten, dann sollte sie eigentlich abschalten. Nur das tut sie nicht, da der PI-Regler seine Arbeit besonders gut macht.

Wieviel kostet denn so ein Strömungspaddel?

Gruß Hacky

[emstr]

Hallo zusammen,
entschuldigung wenn ich mich einmische.

Aber sollte nicht einfach über eine einfache Druckauswertung nachgedacht werden ?
Der Istdruck wird ja schon ausgelesen, wird der auch in einer EASY verarbeitet oder geht dieser Druck nur auf den FU der Pumpe?
Damit könnte man den START Befehl für den Umformer zurücksetzen und dieser würde bei erreichen des Solldrucks abschalten.
Ist dies nicht der Fall kann man mit einem analogen Druckaufnehmer (Prozessanschluß ist ja vorhanden) dies realisieren.

Gruß EMSTR

[Hacky]

Hallo emstr,

auch diese Lösung habe ich schon versucht.
Allerdings funktioniert das auch nicht.

Denn:

Wenn der PI-Regler auf 4 Bar eingepegelt ist, dann läuft der FU bpsw. auf 34 Hz. Setzte ich nun einen Überdruckschalter und stelle ich diesen auf 4 Bar mit 1 Bar Hysterese ein, erreicht das Rohrsystem keine 5 Bar, da der PI-Regler automatisch wieder abregelt.

Während eine Maschine am Rohrsystem ist, ist diese Regelungart ja auch gewünscht. Es sollen immer 4 Bar Druck im System sein.

Wird der Schieber geschlossen fließt kein Wasser mehr, somit wird der gewünschte Druck von der Pumpe aufgebaut bzw. aufrechtgehalten und die Pumpe fördert kein Wasser mehr.

Was jetzt passiert kann sich jeder denken, die Pumpe läuft und läuft und läuft und läuft, und irgendwann geht sie kaputt...

Dazu kommt auch noch, dass ich die Pumpe nur maximal 120 Mal am Tag einschalten darf, dies ist vom Hersteller vorgeschrieben...

So wie es jetzt aussieht, führt wohl kein Weg an einen Strömungssensor vorbei...

Dann kann man es ganz einfach machen:

Ist der gewünschte Druck im Rohrsystem, wird der Strömungssensor aktiviert. Erkennt dieser das kein Wasser mehr fließt, wird das Start-Signal unterbrochen. Erst wenn der Druck fällt bzw. wenn Wasser fließt, wird die Pumpe wieder hinzugeschaltet.

Ich habe mich im Internet auf die Suche gemacht. Folgenden Sensor würde ich nehmen:

http://www.seikom-electronic.de/epages/62242494.sf/de_DE/?ObjectPath=/Shops/62242494/Products/75104L

Kennt einer diesen Sensor und hat Erfahrungen?


Gruß

Hacky

[opajan]

Hallo Hacky,

ich denke so ein Paddel kostet ca. 80 €....
Allerdings gehts da glaub ich erst ab 3/8" los, aber da kann man ja runterreduzieren, ich befürchte nur, daß du mit dem max. Druck probleme bekommen könntest


mfg
Jan

[boppel]

Hallo Hacky,

sieh Dir mal den Parametersatz 22-2 des Umrichters an. Dort kann NoFlow und Trockenlauf für die jeweilige Anwendung programmiert werden. Soweit ich das dort verstanden habe müßte das also genau Dein Problem lösen können.

Andere Möglichkeit wäre noch, den Motorstrom auf einen der Analogausgänge zu geben und auszuwerten (der Strom steigt nämlich, wenn die Pumpe gegen einen geschlossenen Schieber fährt - vermutlich wird dieser Umstand auch in der NoFlow-Funktion genutzt).

Dritte Möglichkeit: Einsatz eines Rückschlagventils hinter der Pumpe (aber noch vor dem Drucksensor), damit bei Stillstand der Pumpe der Druck nicht sofort abfällt.

Gruß

Boppel

[Hacky]

Hallo Bobbel,

danke für Deinen Tipp!
Diesen hab ich gleich ausprobiert.

Der Umrichter erkennt das NoFlow nur, wenn er mit der Mindestfrequenz fährt. Dann wird eine Warnung ausgegeben, die ich dann in der SPS umsetzen kann.

Dies ist z.B. der Fall, wenn der Druck auf 2 oder 4 Bar eingestellt ist. Sollte dann keine Entnahme sein, regelt der PI-Regler den Umrichter auf die Mindestfrequenz runter und gibt dann nach 10 Sek. die Meldung "k. Durchfluss" aus.

Wird die Anlage aber auf 6 bzw. 8 Bar gefahren, reichen 30 Hz nicht aus. Je nach Druckstufe sind dann 34 bzw. 38 Hz nötig um den Druck aufrecht zu halten.

Hier spricht die NoFlow-Erkennung nicht an und die Pumpe läuft wieder non-stop durch.

Ich werde morgen mal mit dem Hersteller des FU kontakt aufnehmen und den mal zu der NoFlow-Erkennung befragen. Vielleicht mache ich auch ein Fehler bei der Parametierung.

Wahrscheinlich kommen wir aber doch nicht um den ext. Störmungsmesser rum...

Wie sieht es da eigentlich mit den kalorimetrischen Sensoren aus? Die messen den Durchfluss ja anhand des Temperaturunterschieds.

Wenn die Anlage nun auf 8 Bar Druck läuft und keine Entnahme stattfindet, kann doch theoretisch auch kein Wasser fließen oder???


Gruß

Hacky

PS: Übrigens geht meine Pumpe mit der Stromaufnahme runter, wenn keine Entnahme stattfindet.

[boppel]

PS: Übrigens geht meine Pumpe mit der Stromaufnahme runter, wenn keine Entnahme stattfindet.

Richtig, da Du ja den Druck konstant hälst (P=p * q   -  Leistung = Druck * Fördermenge) - bleibt p konstant und q sinkt. Habe ich nicht bedacht.
Dennoch bleibt damit eine Auswertemöglichkeit für die Durchflußüberwachung!.

Wie sieht es da eigentlich mit den kalorimetrischen Sensoren aus? Die messen den Durchfluss ja anhand des Temperaturunterschieds

Die werden in der Industrie oft eingesetzt zur Durchflußüberwachung. Die Sensoren kosten nicht einmal sooo viel, aber die Auswerteelektronik. Da ist das "Paddel" doch noch billiger.
Aber bei Deiner 15kW-Pumpe muß sich der Zustand des NoFlow auch über den Motorstrom erkennen lassen (das kostet dann nichts!)

Oder denk mal nochmal über die Möglichkeit mit dem Rückschlagventil nach (am Besten in Zusammenhang mit einem Druckspeicher, der prinzipiell über eine geschlossene Stichleitung realisiert werden kann).

Gruß

Boppel