Wirtschaftliche Aspekte des Einsatzes von Frequenzumrichtern bei ...

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Förderstrom erbringt, aber weiterhin Strom verbraucht. In Abb. 14 ist die Gesamtleistung als gestrichelte Linie gezeichnet. Mit Ausnahme eines kleinen Bereichs - für einen Förderstrom um 400 l/s – ist die Leistung eines Systems mit konstanter Drehzahl höher. Die spezifische Energie (durchgehende Linie) ist in dem Beispiel mit konstanter Drehzahl bei fast allen Förderströmen etwa gleich groß oder geringer. Nur zwischen 200 und 500 l/s ist das FU-System besser als das Einzelpumpensystem. Eine geringere spezifische Energie kann in einigen Fällen durch Ausrüstung aller Pumpen mit Frequenzregelung erreicht werden. In diesem Fall ist das System gleichwertig zu einem System mit nur einer Betriebspumpe. Die spezifische Energie eines solchen Systems ist in der Abbildung mit gepunkteter Linie eingezeichnet. Diese Kurve geht davon aus, dass der Bestpunkt günstig liegt, und dass eine Pumpe, die den gesamten Förderstrom allein bewältigen kann, normalerweise eine bessere Leistung erbringt, als mehrere kleinere Pumpen. Trotzdem wird die Kurve für die spezifische Energie im allgemeinen höher als die anderen beiden Kurven verlaufen. Generell ist der Nutzeffekt einer gleichzeitigen Steuerung aller Pumpen größer, wenn die Verluste relativ hoch sind. Da sich jedoch alle übrigen Kosten erhöhen, ist eine solche Lösung vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nur schwer zu rechtfertigen. Selbst wenn die Verluste überwiegen, ist der Unterschied zwischen frequenzgeregelten Systemen und Parallelpumpensystemen mit konstanter Drehzahl nicht groß. Daher sind die Kosten, auf die Gesamtlebensdauer des FU-Systems gerechnet, nur dann niedriger, wenn sich die Verteilung der Förderströme sehr stark auf den Bereich konzentriert, in dem die spezifische Energie niedriger ist. Sonstige Betrachtungen Steuerung: Normalerweise steuern FU-Systeme in Pumpstationen die Frequenz so, dass sie sich proportional zum Zuflussniveau verhält. Dadurch erhöht sich die Pumpenförderung bei steigendem Niveau infolge erhöhten Zuflusses. Ist die zulässige Niveauabweichung (das Aktivvolumen) zu niedrig, führt das zu Instabilität. In solchen Fällen sind hochentwickelte Steuerungssysteme erforderlich. Die meisten mit der Steuerung von FU-Systemen verbundenen Probleme stehen jedoch mit der Umschaltung zwischen verschiedenen Seite 16 von 22
Abb. 15: erforderliche Niveau- und Förderstromstufen für ein frequenzgeregeltes System mit vier Pumpen. Kombinationen in Parallelpumpensystemen in Zusammenhang. Wegen der begrenzten Genauigkeit der Steuerungssysteme arbeiten die Pumpen bei Ausschalt-Druckhöhe, sobald der Förderstrom in die Nähe der Umschaltmenge gerät. Da so kein sinnvoller Pumpenbetrieb möglich ist und sich darüber hinaus das Medium innerhalb der Pumpe erwärmen und der Motor sich überhitzen kann, muss dies unbedingt vermieden werden. Der zu vermeidende Bereich beim Förderstrom hängt von folgenden Fragen ab: - Wie steil ist die Q/H-Kennlinie im Bereich der Ausschalt-Druckhöhe? - Wie groß sind die herstellungsbedingten Toleranzen der Pumpe? - Wie steil ist die Anlagenkennlinie im Bereich des Umschaltförderstroms? - Wie groß ist die Frequenztoleranz des FU- Systems? - Wie groß ist die Genauigkeit der Sensoren in Kombination mit den Oberflächenbewegungen im Pumpensumpf? Zur Vermeidung von zu häufigen An- und Abschaltungen ist ein Verzögerungsmechanismus bei der Ein-Aus- Umschaltung vorzusehen. Normalerweise wird die erforderliche Verzögerung durch Schaffung eines Pufferspeichers zwischen den entsprechenden Niveauständen für die An- und Abschaltung erreicht. Das Volumen dieses Puffers hängt einerseits von dem zu vermeidenden Bereich beim Förderstrom und andererseits vom Mindestintervall zwischen aufeinanderfolgenden Pumpenstarts (Einschalthäufigkeit) ab. Pumpen mit hoher spezifischer Drehzahl (wie z. B. Propellerpumpen) haben oftmals Betriebsbereiche, bei denen die Druckhöhe mit zunehmendem Förderstrom steigt, was sich dann links vom normalen Betriebsbereich der Pumpe abzeichnet. Ist die Frequenz für eine Funktionsfähigkeit der Pumpe in diesem Bereich niedrig genug, kann der Betriebspunkt instabil werden, was zu vermeiden ist. Manchmal ist ein "sanfter" Übergang beim Förderstrom erwünscht. Das kann durch langsame Änderungen der Frequenz zwischen dem Nullbereich und dem Förderstrom beim Umschaltpunkt erreicht werden. Normalerweise erfolgt die Änderung innerhalb von 10 bis 30 Sekunden. Seite 17 von 22
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Seite 3 und 4: Frequenzregelung Frequenzumrichter
Seite 5 und 6: Motorleistung Um die Pumpenleistung
Seite 7 und 8: In einem System ohne statische Druc
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Seite 19 und 20: zusetzen könnte, oder zu verhinder
Seite 21 und 22: Fachwörterverzeichnis Begriffsdefi

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