用于调节循环泵的方法与流程

1.本发明涉及用于调节液压的设备中、尤其是加热设备中的带有可变的转速的循环泵的方法以及涉及一种用于执行所述方法的循环泵，尤其是加热循环泵。


背景技术：

2.较老的加热循环泵、尤其是用于小功率或中间功率的加热设备的加热循环泵通常是不受调节的，即所述加热设备的功率必须手动地根据加热设备的相应的功率要求来调整。泵提供为此不同的功率级以用于手动选取。如果在加热设备内不进行功率级的手动适配，则必须选取足够高的功率级，所述足够高的功率级即使在出现功率峰值的时间上也能够提供足够的输送流量。因为所述功率峰值仅短时间地出现，因此泵主要在能量上不利的运行下运转。
3.由于变得更严格的能量效率要求，现代的循环泵配备有变流器和转速调节器，所述变流器和转速调节器实现根据调节曲线调整转速。泵在此根据估计算法来确定其当前存在的输送流量及其输送高度，并且这样调整转速，使得运行点只能沿着相应的调节曲线移动。
4.在图1中示出针对泵的三个不同的调节策略的调节曲线3、4、5。在根据调节曲线3的恒定压力调节的情况下泵独立于输送流量这样调节转速，使得始终存在恒定的输送高度。在根据调节曲线4的比例压力调节的情况下，沿着直线始终相对于输送流量成比例地调整输送高度。在带有调节曲线5的eco模式中类似像在比例压力调节的情况下那样表现，在此调节曲线仅示出二次幂函数(抛物线)。曲线1表明泵的最大运行范围。
5.为了泵运行所选取的调节曲线的曲线特性和终值通常必须由应用者在开始运行之前调整。为了能量方面适宜的运行，调节曲线应始终处于根据图1的最小设备特征线2上方不远处。设备特征线相应于液压系统的管路阻力并且随着各个加热体的恒温阀的打开度而改变，其中，当所有恒温阀完全打开时，则调整最小设备特征线。当前的泵的运行点通过在所应用的泵调节曲线与当前的真实的设备特征线之间的交点得出。如果调节曲线处于真实的最小设备特征线下方，则加热体不能给空间供应足够的热。而如果调节曲线明显处于真实的最小设备特征线上方，则恒温阀闭合并且泵比实际所需要的消耗更多能量。
6.在所述做法方面的困难在于，真实的最小设备特征线通常是未知的或只能粗略估算。因此在实践中通常要采用成比例的或抛物形的调节特征线，所述调节特征线隔开足够的或明显的间距地处于由装配工估计的最小设备特征线上方，以便总是具有足够的功率垫。但在设备特征线与调节特征线之间的所述间距是针对泵的多余的功率的特征值并且由此是针对这种泵的存在的节能潜力的特征值。


技术实现要素：

7.因此，根据用于调节循环泵的方法试图充分考虑上文提及的问题并且尽管如此仍优化泵的能量效率。
8.所述任务通过根据权利要求1的特征所述的用于调节循环泵、尤其是加热循环泵的方法解决。本发明的有利的设计方案是从属权利要求的技术方案。
9.根据本发明提出，基于存储在泵控制装置中的调节曲线实施泵的转速，即根据所述选取的调节曲线调整泵驱动器的经历的泵转速。为了泵的初始的开始运行，为此在泵控制装置中调整或存储初始地估计的最小设备特征线。对于进一步的泵运行现在根据本发明提出，泵在正常的泵运行期间独立地确定新的预期的最小设备特征线，所述预期的最小设备特征线理想地比初始的或先前使用的预期的最小设备特征线更好地形成真实的/实际的最小设备特征线。如果预期的最小设备特征线通过泵本身在泵运行期间确定，则下文始终说到“预期的最小设备特征线”。取而代之，在阀完全打开的情况下实际的在物理上存在的设备阻力应理解为“真实的最小设备特征线”。
10.如果新确定的预期的最小设备特征线主要处于初始地估计的最小设备特征线下方，则其作为新的预期的最小设备特征线由泵控制装置使用并且所经历的调节曲线根据所述新的预期的最小设备特征线适配。而如果新的预期的最小设备特征线处于迄今的预期的最小设备特征线上方，则优选不采纳所述新的预期的最小设备特征线，并且调节曲线保持不变。但不是必须一定是后者这种情况。当新的预期的最小设备特征线处于最后使用的预期的最小设备特征线之上时，可能为了修正目的则有时也能够采用新的预期的最小设备特征线用于适配调节曲线。
11.如开头已经描述的，为了能量高效的调节总是设置成，使调节曲线尽可能近地与真实的最小设备特征线相适配。通过根据本发明的方法现在应在连续的运行中一次或多次重新确定预期的最小设备特征线，带有如下背景，所述预期的最小设备特征线尽可能近地靠近真实的最小设备特征线。
12.根据一种有利的实施方式，新的预期的最小设备特征线能够借助下面要阐述的方法步骤来确定。首先，应通过泵识别循环泵的固定的运行点。这种固定的运行点的特征在于在特定的持续时间上基本上恒定的输送流量。当在被加热的空间中的室温基本上保持恒定并且与此相应地也调整恒定的设备阻力时，则假设固定的运行点。在这种情况下，泵应以恒定的输送流量工作。但因为在实践中在这种固定的运行状态下也无法排除输送流量发生一定的波动的可能性，因此优选针对输送流量定义带有上极限和下极限的窄的公差范围。如果由泵所确定的输送流量处于所述公差范围内，则假设几乎保持恒定的输送流量，并且泵从固定的运行点出发。
13.如下持续时间优选是能可变地调整的，输送流量在所述持续时间上是几乎恒定的或必定处于公差范围内。可设想在一小时与三小时之间的时间段、例如约两小时的时间段。
14.如果泵控制装置识别出固定的运行点，则开始连续地降低泵转速，同时监控泵的输送流量。在固定的设备的情况下，转速降低原则上引起泵输送流量的减小。但在具有可变的设备阻力的设备的情况下，尤其是在具有恒温阀的加热设备的情况下，所述措施导致：各个加热体的所安装的恒温阀尝试通过连续增大阀开度来补偿减小的输送流量以及随之而来的较少的热输送，以便由此使室内温度保持在期望的设定值上。出于该原因，输送流量首先保持恒定。
15.但由于转速进一步下降，要强制地完全或尽可能打开恒温阀，由此设备的管路阻力最终减小到最小值，并且存在的设备状态相应于最小设备特征线。如果在该状态下泵转
速进一步下降，则由此引起的减小输送流量不再能通过阀的打开度来平衡，并且由泵提供的输送流量实际地下降。通过输送流量的所述下降，泵的运行点由此在最小设备特征线上向下游移。该效应被利用，以便在数学上计算预期的最小设备特征线。一旦泵确定输送流量的显著的下降，则同时记录输送流量和输送高度在特定的时间上的时间走向。由两个参数的所记录的走向则能够通过计算来算得预期的最小设备特征线，尤其是在考虑到所述预期的最小设备特征线根据性质能够通过二次幂函数来描述这一事实的情况下。利用该认知，能够根据所记录的针对输送流量和输送高度的测量值或估计值来确定液压的阻力系数。如果泵具有相应的用于测量输送量和/或输送高度的传感器，则所述输送量和/或输送高度能够针对所述方法被直接测量。备选地，无传感器的泵也能够间接地由系统参数估计，例如由所经历的马达转速或功率消耗等来估计其输送高度和/或输送量。但对于方法实施不重要的是，所述值是被测量还是备选地被估计或计算。
16.理想地，转速仅一直下降，直至输送流量下降到可预限定的极限值下方，以便由此避免室温的过强的降低。一旦输送流量处于上文已经阐释过的公差范围之外，例如转速减小发生逆行。
17.如果现在借助于所提出的方法步骤确定新的预期的最小设备特征线，所述新的预期的最小设备特征线处于最近使用的预期的最小设备特征线下方，则所述新确定的最小设备特征线现在被考虑用于，使相应所经历的调节曲线与新的预期的最小设备特征线相适配。而如果新确定的设备特征线处于先前使用的最小设备特征线上方，则所述新确定的设备特征线取而代之不能被采纳，并且迄今所应用的调节曲线保持不变。但不是必须一定是后者这种情况。
18.根据一种有利的实施方式，在正常的泵运行期间发生预期的最小设备特征线的重复确定。这能够例如周期性地进行，但也能够随机地进行。也可设想预期的最小设备特征线的由情况引发的确定，由此例如对于控制装置探测到泵的实际的运行条件并且所述实际的运行条件对于最小设备特征线的确定而言被判断为适合的这一情况，例如最小设备特征线的有意义的确定仅在加热周期期间实现。泵能够例如根据介质温度识别加热周期的存在，因为所述介质温度已知根据外部温度通过加热设备适当调整。泵能够独立地探测所述温度或从设备控制装置调用所述温度。
19.根据本发明的一种进一步有利的实施方式，调节曲线的适配或调整根据预期的最小设备特征线以及预期的最大设备特征线来实现。预期的最大设备特征线也能够通过泵本身确定。为此，泵将其转速提高到其最大转速或非常高的转速，并且在此期间观察调整的输送流量。根据性质，所述输送流量首先升高并且最终占据几乎恒定的值。如果所述值在特定的时间段基本上保持稳定，则由此能够得出，加热设备的全部的加热阀闭合，并且设备通过最大设备特征线来表征。在该状态下，泵确定当前的输送流量和与此相配的输送高度。在采用所述值对的情况下并且在最大设备特征线也通过二次幂函数来表述的认知下，现在能够足够准确地确定预期的最大设备特征线。
20.确定或适配调节曲线基于特定的曲线参数以及预期的最小设备特征线和如有可能预期的最大设备特征线。曲线参数要么能够固定存储在泵控制装置中要么能选择性地通过使用者适配。
21.曲线参数优选涉及运行类型、即调节策略。所述运行类型描述作为基础的曲线特
性，例如调节曲线是具有带有成比例的斜率的直线走向还是备选地具有二次幂或指数升高的走向。
22.作为另外的曲线参数，能够定义调节曲线的起点和/或终点。调节曲线的终点优选通过在最大转速下的泵曲线与可由用户调整的理论的设备特征线的交点定义。因此，调节曲线以该理论的设备特征线为导向。理论的设备特征线又根据预期的最小设备特征线和如有可能预期的最大设备特征线确定。通过使用用于泵调节的理论的设备特征线，由此能够实现与预期的最小设备特征线或预期的最大设备特征线的可调整的偏差。尤其是，能够定义如下间距并且能通过用户调整如下间距，理论的设备特征线应与预期的最小设备特征线和/或预期的最大设备特征线具有所述间距。如果用户例如定义相对于预期的最小设备特征线的最小间距，则将所确定的预期的最小设备特征线考虑作为理论的设备特征线，并且调节曲线与所述预期的最小设备特征线相适配。泵因此以可能最小的调节曲线运转。这虽然提供可能最大的泵效率，但带来供应不足的高风险。
23.如果选择相对于最小设备特征线的可能最大的间距，则调整到最大调节曲线和供应不足的风险几乎被排除，这当然以能量效率为代价。
24.可设想的是，用户能够给出关于预期的最小设备曲线和预期的最大设备曲线的比例情况下的间距，即在50%的情况下，理论的设备特征线处于在所确定的预期的最小设备特征线与预期的最大设备特征线之间的中心处，而理论的设备特征线在0%的情况下落到预期的最小设备特征线上。
25.在所述方法的一种有利的改进方案中，终点不通过上文提及的两个曲线的交点确定，而是终点取而代之通过可由用户调整的理论的设备特征线的特定的曲线点定义。更确切地说，在此将在输送流量的特定的值范围中的曲线点、即在最大输送流量的范围中的曲线点假设作为终点，该最大输送流量能够在液压的设备中达到。在此，用户也能够借助于理论的设备特征线调整相对于所确定的预期的最小设备特征线和/或预期的最大设备特征线的期望的间距。但如果对于泵已知设备内的可能最大的输送流量，适宜的是将所述可能最大的输送流量考虑用于定义终点而不是在此从泵特征线出发。这实现调节曲线与经调整的理论的设备特征线的更好的适配。可能最大的输送流量能够对于泵而言例如通过先前实施的加热设备的液压的平衡已知。
26.调节曲线的起点的定义要么能够自由地由用户定义要么通过泵根据先前限定的终点来确定。可设想的是，起点相应于终点的限定的一部分。例如，起点对于带有成比例的斜率的直线的调节曲线为终点的约0.5，并且在调节曲线的二次幂曲线函数的情况下为终点的约0.25。
27.本发明的另一方面除了根据本发明的方法以外还涉及一种循环泵，尤其是加热循环泵，该循环泵具有泵控制装置，其配置用于执行根据本发明的方法。由此，对于泵而言得到和上文已经依据根据本发明的方法所讨论的优点和特性一样的优点和特性。因此下面不用重复地描述所述优点并且取而代之参考上述内容。
附图说明
28.下面根据实施例并且借助于附图详细阐释本发明的其他优点和特性。附图中：图1示出带有所绘制的示例性的泵曲线、设备特征线以及不同的调节曲线的一个
q
‑
h
‑
图表；图2示出用于根据最小设备特征线和最大设备特征线表明理论的设备特征线的选取的两个q
‑
h
‑
图表；图3示出输送流量、泵转速以及恒温阀的阀位置在用于确定最小设备特征线的过程期间的时间上的示意性图表；图4示出用于表明最小设备特征线的计算的另外的q
‑
h
‑
图表；图5示出用于表明调节曲线的调整的另外的q
‑
h
‑
图表；以及图6示出在真实的建筑中实施所述方法期间的时间上的所测量的q
‑
h
‑
走向(标准)的图表。
具体实施方式
29.本发明的新颖的方式在于，应用者不直接调整调节曲线，而是确定，调节曲线与最小设备特征线(r
min
)或最大设备特征线r
max
相距多远(参见图2a,2b)。曲线r
th
在此表征由用户选取的理论的设备特征线，所述理论的设备特征线应用于定义调节曲线。在图2a的实施例中在此作为运行类型选择eco模式，在该eco模式中，调节曲线具有抛物形的走向。但原理能够相同地用于比例压力调节(图2b)亦或用于恒定压力调节。
30.详细地，图2a示出最小设备特征线r
min
以及最大设备特征线r
max
。在最大设备特征线中，所有加热体阀是闭合的，而最小设备特征线描述具有完全打开的加热体阀的设备。使用者能够根据该构思在0%与100%之间调整设定值，即理论的设备特征线r
th
。如果应用者选择0%，则理论的设备特征线处于最小设备特征线r
min
上，并且选取可能最小的调节曲线，该可能最小的调节曲线从不落到低于最小设备特征线r
min
。由此，能量消耗理论上最小，但存在出现供应不足的提高的风险。
31.如果应用者选择100%，则理论的设备特征线落到最大设备特征线r
max
上，并且选择可能最小的调节曲线10，所述可能最小的调节曲线从不落到低于最大设备特征线r
max
。由此，供应不足的风险最小，但同时能量消耗是非常高的。
32.在图2a中示出如下情况：使用者将设定值调整到50%。在这种情况下选择可能最小的调节曲线10，所述可能最小的调节曲线从不落到低于50%
‑
理论的设备特征线r
th
，即这样的设备特征线，该设备特征线准确地处于最小设备特征线r
min
与最大设备特征线r
max
之间。具体而言，调节曲线通过终值定义，该终值通过50%
‑
理论的设备特征线r
th
与在此未示出的泵特征线的交点得到。调节曲线的初值(输送流量=0)大致为终值的0.25并且从抛物形的曲线走向出发。
33.在图2b的变型方案中，不同于图2a中，取而代之假设带有成比例的斜率的直线的调节曲线，该调节曲线的终值与图2a相同地定义，但该调节曲线的初值为终值的0.5(输送流量=0)。
34.在实践中，泵控制装置能够初始地例如从针对理论的设备特征线r
th
的有意义的初值、例如20%出发。如果应用者想要节省能量，应用者则能够独立地调整到较低的设定值。如果应用者确定供应不足，则应用者能够将设定值再次设置得高。
35.与迄今的方法（在迄今的方法中直接调整调节曲线）的区别是，利用所述构思不预设对于泵而言特定的设定值，而是预设对于建筑而言特定的设定值。为了能够实现所述构
思，泵必须独立地确定最小设备特征线和最大设备特征线r
min
，r
max
。预期的最大设备特征线r
max
能够通过使泵在限制的时间上切换到高的泵转速或切换到其最大泵转速来确定。结果是输送流量q的升高。为了不使室温升高到需求以上，将加热设备的恒温阀闭合并且减少输送流量q。当所有恒温阀闭合时，存在最大设备特征线r
max
并且输送流量达到(einpendeln，有时称为平稳到)几乎恒定的值。泵因此连续地观察输送流量走向。如果所述值在特定的时间段基本上保持稳定，则泵控制装置从如下出发，即，现在存在最大设备特征线。通过同时探测当前的输送流量和与此相配的输送高度，泵现在能够计算预期的最大设备特征线r
max
。
36.设备特征线r始终具有二次幂的走向并且能够在数学上如下定义：输送高度=ζ
·
输送流量2。
37.曲线能够由此利用参数ζ来描述，该参数表示设备的液压的阻力系数。泵根据其所确定的针对输送流量和输送高度的值按照以下来计算所述参数ζ：理论上足够的是，所述方法为了确定预期的最大设备特征线r
max
在泵开始运行之后一次实施。但也能够重复地在连续的泵运行中执行。
38.此外，为了确定调节曲线需要足够准确地确定最小设备特征线r
min
。能够设置成，泵在开始运行时首先从初始的最小设备特征线出发，所述初始的最小设备特征线要么通过装配工输入要么在制造商侧存储在泵控制装置中。但在连续的运行中应通过用于确定预期的最小设备特征线的特定的程序通过泵确定更准确的针对运行的设备的设备特征线。为此实施的程序能够良好地根据图3a
‑
3c阐释。
39.在时间点t0接通泵之后，首先使用典型的调节曲线(例如根据图1的调节曲线3，4，5)。同时，泵观察其输送流量q并且检查，该输送流量是否保留在恒定的极限内。在实践中，输送流量q从不稳定地处于恒定的值上，而是经历一定的波动，从而在此取而代之限定公差走廊q
公差
。如果输送流量q在特定的持续时间delaytime(延迟时间)上保持恒定，即保持在走廊q
公差
内，则运行点由泵分析评价为“稳定”的。针对delaytime的有意义的值为约2小时。该决定在此在时间点t1实现。
40.泵则开始非常缓慢地但持久地降低其转速(参见图3b)。由此，将设备的加热体的恒温阀打开(参照图3c)，以便由此尽管泵转速减小仍防止室温下降。由此，输送流量首先基本上保持恒定或稳定。但一旦恒温阀完全打开，如这在时间点t2出现的，则通流量q减小(参见图3a)。泵识别到这个并且现在记录输送流量q以及输送高度h的时间走向。在时间点t3，当前的输送流量从公差范围q
公差
掉出来，并且泵控制装置将其转速提高到其起始的值并且又有规则地根据调节曲线工作。以这种方式确保，在空间中不会出现供应不足。
41.如果尤其是观察图3c，则变得清楚的是，在时间点t2存在最小设备特征线r
min
，因为从该时间点起所有恒温阀完全打开或尽可能打开。也清楚的是，泵的运行点从时间点t2起在最小设备特征线上运动。这在图4中可更好看到，所述图示出和图3中一样的历程，但不作为时间次序，而是在输送流量
‑
输送高度(q
‑
h)
‑
图表中示出。附加地，在图4中绘制最小设备特征线r
min
。算法在点1开始。一旦识别到稳定的运行点，则泵在其转速减小的情况下开始。由此，强制地要再次打开恒温阀。由此，虽然输送流量q保持恒定，但所产生的泵的输送高度h下降。如果恒温阀到达其最大打开度，则在转速进一步减小的情况下输送量q也减少。
泵的运行点由此在最小设备特征线r
min
上在区段2中向左游移直至输送量q从公差范围q
公差
掉落出。
42.泵因此能够在该状态下借助于所记录的针对输送高度h和输送量q的值在区段2中执行如下计算：以便由此获得液压的阻力系数，利用该液压的阻力系数能够完全描述预期的最小设备特征线r
min
。
43.图6示出所述方法在真实的建筑处的函数。对于所述研究将方法集成在示例性的泵中并且由此借助自有的加热回路给真实的建筑中的空间进行供应。图6的图表（该图表示出相对于时间的标准的输送高度h和标准的输送流量q）示出：输送高度h通过减小转速非常缓慢地下降并且输送流量q仍保持恒定，直至在约350分钟之后，恒温阀完全打开。在输送高度h进一步下降的情况下，输送流量q也下降。算法识别这个并且能够根据输送高度h和输送流量q的走向确定预期的最小设备特征线。在470分钟之后，转速跳回到其起始的值。
44.在图5中示出所述方法的变更。预期的最小设备特征线和最大设备特征线r
min
，r
max
的确定在此以模拟的方式实现，但在此与对图2a,2b的阐述内容相反，调节曲线的终点不通过理论的设备特征线与泵特征线的交点定义，而是通过最大所需要的输送流量q
max,1
，q
max,2
定义，该输送流量对于泵而言已知。
45.在新的建筑中通常执行液压的平衡。如果已执行了为此所需的计算，则对于建筑用户而言已知的是，可出现哪个最大输送流量q
max
。利用该认知，可实现调节曲线的进一步下降。图5示出由用户调整的理论的设备特征线1。曲线2示出泵曲线，即表明泵的最大运行范围。
46.如果调节曲线根据带有比例压力调节的运行类型的传统类型(根据图2b)来定义，即其终点通过理论的设备特征线1与泵特征线2的交点得到，则获得调节曲线3。但如果对于泵已知：通过加热设备的可能最大的输送流量为q
max,2
，则该值取而代之能够用于定义调节曲线的终点。调节曲线由此在理论的设备曲线1上在值q
max,2
的情况下结束并且获得调节曲线4，该调节曲线显然处于调节曲线3下方并且因此接近设备特征线1。如果最大输送流量为q
max,1
，则这引起调节曲线5。所示出的变更由此实现进一步的节能。
47.根据本发明的方法借助加热回路的示例来阐释，但该方法同样能够用于制冷应用。此外，应提到的是，本技术总是说到最小设备特征线和最大设备特征线。但在实践中，泵从不精确地看出真实的最小或最大特征线，因为恒温阀从不完全打开或闭合。但这对于所述方法而言并不是重要的。足够的是，能够看出并且确定相对而言非常高的或非常低的设备阻力。