Überwachung der Pumpenleistung
Elektrische Leistungsaufnahme des Motors, tatsächlicher Durchfluss und Druck auf beiden Seiten der Pumpe erklären eine Leistungsveränderung.
- Messgrößen
- Elektrische Leistungsaufnahme des Motors, Durchfluss, Saug- und Förderdruck, Drehzahl und Ventilstellung
- Berechnung
- Spezifischer Energieverbrauch der Pumpe in kWh pro Kubikmeter sowie differenzielle Förderhöhe
- Sensoren
- ZIO-22, zwei 4–20-mA-Stromschleifen an einem Gerät, Auflösung 0,001 mA Datenblatt: Sensor für analoge Signale
- Vor Ort
- ZGW-20 Gateway, die Berechnung, mit allen Eingangswerten daneben Datenblatt: Gateway
Hardware für das Energiemonitoring von Pumpen
Ein Stromzähler an der Motorversorgung, vorhandene Messgeräte in der Rohrleitung und der Antrieb, falls er auslesbar ist.
Die Versorgung des Motors oder Anlassers als Eingangsgröße des Verhältnisses
1 pro Motor Drehstrom, 3- oder 4-Leiter
- Stromwandlerbereich für die Motorversorgung wählen: aufklappbarer 120-A-Wandler oder Rogowski-Spulen für 300 A, 1 kA und 3 kA
Klasse 0,5S nach IEC 62053-22 mit zugehörigen Stromwandlern, 0,1 A bis 3 kA
Stromschleifeneingänge für Saugdruck, Förderdruck und Durchfluss über zwei Schnittstellen
2 für die vollständige Methode drei 4–20-mA-Signale und ein freier Kanal
0 bis 20 mA mit 0,001 mA Auflösung, bis 36 V DC, extern versorgte Stromschleifen
Berechnet spezifischen Energieverbrauch und Förderhöhe vor Ort und speichert die Rohsignale
1 pro Standort bis zu 250 drahtlose Geräte
Falls der Antrieb eine veröffentlichte Registerkarte hat
Drehzahl, geschätztes Drehmoment und Laufzustand des Frequenzumrichters
1 pro Antrieb bis zu 30 Register
Falls Temperatur zur Zustandsbewertung gehört
Temperatur am Lagergehäuse oder des Mediums neben dem elektrischen Verlauf
1 pro Messpunkt Stahlfühler mit 2 m Leitung
±0,2 °C von 0 bis 70 °C, ±0,5 °C von −40 bis 105 °C
Was eine Regeländerung von einer Störung unterscheidet
Aus der Leistung allein geht nicht hervor, warum sie gesunken ist. Diese vier Messgrößen helfen bei der Einordnung.
From field measurement to Edge
Each field signal reaches its named EpiSensor interface, reports through the site Gateway and is handled locally in Edge.
- Kabelgebunden
- Zigbee
- Edge
- Plattformen
| Messstelle | Was sich daraus ablesen lässt | Referenz | Sensor |
|---|---|---|---|
| Motorversorgung | Eingangsleistung, Energie, Anläufe und Betriebsstunden | Angeben, ob diese Versorgung noch andere Verbraucher als die Pumpe speist Datenblatt: Drahtloses Dreiphasen-Strommessgerät | ZEM-65 (auf dieser Seite) |
| Saug- und Förderdruck | Die von der Pumpe erzeugte Druckdifferenz | Messbereich, Einheit und Höhenlage für jeden Messumformer dokumentieren Datenblatt: Sensor für analoge Signale | ZIO-22 (auf dieser Seite) |
| Durchfluss | Das tatsächlich geförderte Volumen als Nenner des spezifischen Energieverbrauchs | Messbereich, Nullverhalten und Einbauanforderungen des Durchflussmessers | ZIO-22 (auf dieser Seite), zweiter Kanal |
| Drehzahl und Ventilstellung | Ob sich der Betriebspunkt durch eine Stellgröße verschoben hat | Eine vorgegebene Drehzahl beweist nicht die tatsächlich erreichte Drehzahl Datenblatt: Modbus-Schnittstelle | ZMB-31 (auf dieser Seite) |
Medium benennen, bevor Druck in Förderhöhe umgerechnet wird. Für die Umrechnung von bar in Meter braucht es die Dichte des Mediums bei Betriebstemperatur und die Höhe jedes Druckabgriffs.
Pumpe an ihrer eigenen Versorgung messen. Wenn dieselbe Versorgung eine zweite Pumpe oder Hilfsaggregate speist, fließen diese in das Verhältnis ein. Benennen Sie das oder messen Sie näher am Motor.
Spezifischen Energieverbrauch der Pumpe berechnen
Dafür braucht es eine tatsächliche Durchflussmessung im selben Zeitraum wie die Leistung. Die folgende vereinfachte Umrechnung von Druck in Förderhöhe setzt gleich hohe Druckabgriffe und eine vernachlässigbare Änderung der Geschwindigkeitshöhe voraus.
specific energy = P ÷ Q
H = (pd − ps) × 10.2 ÷ SG- P
- elektrische Eingangsleistung in kW
- Q
- geförderter Durchfluss in Kubikmetern pro Stunde
- pd, ps
- Förder- und Saugdruck in bar
- H
- Förderhöhe aus der Druckdifferenz in Metern des Mediums, wenn Höhen- und Geschwindigkeitshöhenunterschiede vernachlässigbar sind
- SG
- spezifisches Gewicht des Mediums bei Betriebstemperatur
Rechenbeispiel
Eine Pumpe nimmt 22,0 kW auf, während ein installierter Durchflussmesser 140 m³ pro Stunde anzeigt. Daraus folgen 0,157 kWh pro Kubikmeter. Bei gleich hohen Druckabgriffen, vernachlässigbarer Änderung der Geschwindigkeitshöhe, 1,2 bar Saugdruck und 4,6 bar Förderdruck in Wasser beträgt die Förderhöhe aus der Druckdifferenz (4,6 − 1,2) × 10,2 = 34,7 Meter.
In Edge
Ein berechneter Sensor teilt Leistung durch Durchfluss. Eine Schutzbedingung verhindert die Division durch null bei stillstehender Pumpe; ein zweiter Sensor bildet die Druckdifferenz. Der Laufzustand bleibt ein eigener Messpunkt, damit Stillstandszeiten bewusst ausgeschlossen werden können.
Prüfungen bei der Inbetriebnahme
Nehmen Sie zuerst die Messgeräte in Betrieb: Das Verhältnis ist nur so gut wie das Durchflusssignal.
-
Der Zähler sitzt an diesem Motor
Starten und stoppen Sie die Pumpe und beobachten Sie die elektrische Messung.
Bestanden, wenn Die Leistung folgt der Pumpe; eine Grundlast bei ausgeschalteter Pumpe ist erklärt.
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Messumformer sind genullt und skaliert
Führen Sie für jeden Messumformer dessen Nullpunkt- und Messspannenverfahren aus und vergleichen Sie Anzeige und Wert in Edge.
Bestanden, wenn Beide stimmen an zwei Punkten überein; 4 mA entsprechen dem Nullwert des Messumformers, nicht null Durchfluss.
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Zwei Drehzahlen, ein stimmiges Bild
Betreiben Sie die Pumpe bei zwei bekannten Drehzahlen oder Ventilstellungen und erfassen Sie jeweils Leistung, Durchfluss und Druck.
Bestanden, wenn Alle Signale ändern sich in Richtung und Reihenfolge, die hydraulisch zu erwarten sind.
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Ein fehlendes Signal ist kein niedriger Messwert
Trennen Sie eine Stromschleife des Messumformers.
Bestanden, wenn Der Wert wird unterdrückt oder gekennzeichnet und die Berechnung des spezifischen Energieverbrauchs stoppt, statt anzusteigen.
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Ausgangszustand ist beschrieben
Dokumentieren Sie Laufrad, Medium, Regelungsart und Anlagenzustand des Bezugszeitraums.
Bestanden, wenn Bei einem späteren Vergleich lässt sich feststellen, ob Gleiches mit Gleichem verglichen wird.
Grenzen dieser Messung
Der spezifische Energieverbrauch liefert Hinweise für eine Frage, aber nicht deren Antwort.
- Ähnlichkeitsgesetze beschreiben einen vergleichbaren Betriebspunkt. Wenn statische Förderhöhe oder Wirkungsgradänderungen wichtig werden, sagen sie den Betriebspunkt nicht mehr zuverlässig voraus.
- Monitoring ersetzt keine Beurteilung von NPSH, Kavitation, Mindestdurchfluss oder Mechanik.
- Ein verändertes Verhältnis ist Anlass zur Untersuchung, kein Beweis für eine Störung oder Einsparung.
- Ein Durchflussmesser, der entgegen seinen Einbauvorgaben installiert wurde, liefert eine überzeugend wirkende, aber falsche Zahl.
Quellen
- Leistungsfähigkeit von Pumpsystemen verbessern (öffnet in einem neuen Tab) US-Energieministerium
- Datenblatt: Drahtloses Dreiphasen-Strommessgerät (öffnet in einem neuen Tab) EpiSensor. Technische Daten, Messbereiche und Bestellcodes.
Weiterführend
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Energieüberwachung für Druckluft
Stromverbrauch des Kompressors, gelieferten Luftvolumenstrom und Netzdruck an einer festgelegten Bilanzgrenze messen; vollständige Betriebszeiträume vergleichen. -
Fernüberwachung mit 4–20 mA
Für vorhandene 4–20-mA-Messumformer liest ein netzbetriebener Analogsensor das Rohsignal. Edge skaliert es und hält Fehler- und Datenlücken getrennt.
- ÜberblickEnergieüberwachung
- RechnerSpannungsreserve einer 4–20-mA-Schleife berechnen
- LeitfadenMessgrenzen für die Anlagenleistung
Drittgeräte für diese Anwendung
Weitere Geräte im Geräteverzeichnis: Energy meters (56), Current transformers (7)
Leistungsaufnahme einer Pumpe erklären statt raten
Eine Fachperson kann die Nutzbarkeit der Signale prüfen, Zähler und Stromwandler auswählen und die Berechnung mit Ihnen dokumentieren.