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Frequenzregelung von Pumpen · Frequency regulation of pumps
Grundsätzlicher Gedanke der Frequenz-
regelung von Pumpen ist die Drehzahlan-
passung. Hierdurch resultiert,
1. eine Energieeinsparung im Fall wechseln-
der Betriebspunkte und / oder
2. eine Reduktion des Förderstroms bzw. An-
passung an die Anlagenerfordernisse.
Punkt 2 ist eine Alternative zur Möglichkeit
Pumpen an die wechselnden Betriebs-
verhältnisse von Anlagen anzupassen. Bisher
wurde hierfür zumeist eine sogenannte
Drosselregelung verwendet, die mittels Schie-
ber oder Blende Einfluß auf die Widerstands-
parabel der Anlage nimmt. Hierbei ändert sich
die Widerstandsparabel A z.B. in die geänder-
te Widerstandsparabel B (s. Diagramm).
Akzeptiert wird die damit einhergehende
Energievernichtung.
Zum Vergleich bei Ansteuerung der Pumpen
durch Frequenzumformer wandert der Be-
triebspunkt der Pumpe bei Frequenzregelung
entlang der ursprünglichen Widerstands-
parabel A. Die daraus resultierende Energie-
einsparung zeigt sich im Leistungsdiagramm
(Q-P- Kennfeld) in der Differenz von Punkt II
zu Punkt III.
Vorrangig findet Frequenzregelung jedoch Ein-
satz zur Energieeinsparung bei wechselnden
(meist zwei) Betriebspunkten. Unter Verwen-
dung des vorgenannten Beispiels reduziert
sich der Leistungsbedarf der Pumpe hierbei
im Q-P- Kennfeld von Punkt I auf Punkt III.
Unterschreitet die Drehzahl jedoch eine Grö-
ße bei der keine akzeptable Ausbildung der
Strömung mehr stattfindet (bei etwa 20Hz),
können die Gesetze nicht mehr angewandt
werden. Zwar stimmen die Werte Q, H, P und
Eta zueinander, doch führen Verwirbelungen
und Luft im Medium zu ungenauen Messun-
gen. Hierdurch sind der Frequenzregelung
Grenzen gesetzt.
Letztendlich gilt es bei genauer Betrachtung
der Systemoptimierung auch den optimalen
Wirkungsgradverlauf (Eta opt.) der Pumpe zu
berücksichtigen. Dieser besitzt ebenfalls Ein-
fluß auf die bestmögliche Abstimmung der
Pumpe zur Anlage.
Régulation de fréquence des pompes
The basic concept of frequency regulation of
pumps is speed adjustment. As a result of this:
1. There are energy savings if there is a chan-
ge in the operating points and/or
2. There is a reduction in the delivery flow or an
adjustment to the requirements of the system.
Point 2 is an alternative to the possibility of
adapting pumps to the changing operating
circumstances of the systems concerned. Up
to now, in most cases a technique referred to
as choke regulation has been used, with which
an influence is exerted on the resistance para-
bola of the system by means of slide valves or
diaphragms. In this case, the resistance
parabola A, for example, changes into the al-
tered resistance parabola B (see diagram).
The energy loss which this involves is accep-
ted.
By way of comparison, when actuating the
pumps by frequency converters, the operating
point of the pump under frequency regulation
migrates along the original resistance parabola
A. The energy saving which results from this
is shown in the performance diagram (Q-P
characteristic range) in the difference between
Point II and Point III.
Frequency regulation is used predominantly,
however, for saving energy with changing
operating points (in most cases, two points).
By applying the example described earlier, the
power requirement for the pump is reduced in
the Q-P characteristic range from Point I to
Point III.
If the speed falls below a value at which no
acceptable establishment of the flow can take
place, however (at about 20 Hz), the laws can
no longer be applied. While it is true that the
values Q, H, P and Eta match one another,
turbulence and air in the medium lead to im-
precise measurements, and, as a result, there
are limits imposed on frequency regulation.
In the final analysis, it is important, when ma-
king a precise consideration of system optimi-
sation, for the optimum curve for the degree
of efficiency (Eta opt.) of the pump to be taken
into account. This likewise has an effect on
the best possible matching of the pump to the
system.
L'idée fondamentale de la régulation de fré-
quence des pompes est représentée par
l'adaptation de la vitesse. Il en résulte,
1. une économie d'énergie en cas de points
d'exploitation changeants et/ou
2. une réduction du débit, resp. une adaptati-
on aux exigences de l'installation.
Le point 2 est une alternative permettant
d'adapter les pompes aux conditions
d'exploitation changeantes des installations.
Jusqu'ici, l'on utilisait à cet effet le plus sou-
vent une régulation par étranglement exerçant
une influence sur la parabole de résistance de
l'installation au moyen d'un tiroir ou d'un dia-
phragme. La parabole de résistance A vers B
change pour devenir la parabole de résistance
modifiée B (voir diagramme), la destruction
d'énergie qui l'accompagne étant acceptée.
Par comparaison, lorsque les pompes sont pilo-
tées par un convertisseur de fréquence, le point
d'exploitation de la pompe se déplace le long
de la parabole de résistance d'origine A en cas
de régulation de fréquence. L'économie
d'énergie qui en résulte apparaît dans le diagram-
me de performance (cartographie Q-P) dans la
différence du point II par rapport au point III.
Toutefois, la régulation de fréquence est utili-
sée en priorité pour économiser l'énergie en
présence de points d'exploitation changeants
(le plus souvent deux). Lorsque l'exemple
susmentionné est appliqué, le besoin de per-
formance de la pompe est réduit dans la car-
tographie Q-P du point I au point III.
Die Energieeinsparung durch Frequenzsteuerung läßt sich mit Hilfe der Ähnlichkeits-
gesetze für Kreiselpumpen berechnen.
The energy saving thanks to frequency control can be calculated with the aid of the
similarity laws for centrifugal pumps.
L'économie d'énergie par commande de fréquence peut être calculée à l'aide des
lois de similitude pour les pompes centrifuges.
Der Förderstrom (Q) ändert sich linear zur Drehzahl:
The delivery flow (Q) changes in linear fashion in relation to the speed:
Le débit (Q) change d'une façon linéaire par rapport à la vitesse :
Die Förderhöhe (H) ändert sich mit der 2. Potenz der Drehzahl:
The delivery height (H) changes with the second power of the speed:
La hauteur de refoulement (H) change avec la 2
Die Antriebsleistung (P) ändert sich mit der 3. Potenz der Drehzahl:
The drive output (P) changes with the third power of the speed:
La puissance motrice (P) change avec la 3
Lorsque la vitesse de rotation descend cepen-
dant en dessous d'une valeur ne permettant
plus la formation d'un débit acceptable (à
environ 20Hz), les lois ne peuvent plus être
appliquées. Certes, les valeurs Q, H, P et Eta
sont adaptées entre elles, mais les turbulences
et l'air dans le fluide entraînent des mesures
imprécises. De ce fait, la régulation de fré-
quence est soumise à des limites.
Finalement, si l'on considère plus exactement
l'optimisation du système, il convient de tenir
compte également de la courbe de rendement
optimale (Eta opt.) de la pompe. Celle-ci influe
également sur le meilleur réglage possible de
la pompe par rapport à l'installation.
puissance de la vitesse :
ème
ème
puissance de la vitesse :
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