Bauteil 83: Pumpe mit Kennfeld

In diesem Thema

Bauteil 83: Pumpe (mit variabler Drehzahl)

Vorgaben

Leitungsanschlüsse
1	Wassereintritt
2	Wasseraustritt
3	Erforderliche Wellenleistung

Allgemeines Vorgabewerte Kennlinien Verwendete Physik Bauteilform Beispiel

Allgemeines

Der Druck hinter der Pumpe kann u.a. wie beim Bauteil 8 (einfache Pumpe) festgelegt werden. In den meisten Fällen wird er vom Stromsystem vorgegeben, zum Beispiel bei der Kondensatpumpe vom Entgaser und bei der Speisewasserpumpe vom Kessel. Bei Bedarf kann der Druck auch mit einem Bauteil 33 (Startwert) festgelegt werden.

Alternativ kann der Druck innerhalb dieses Bauteils (83) unter Verwendung von Kennlinien festgelegt werden.

Auch für den Wirkungsgrad gibt es ein Drehzahl-abhängiges Kennfeld. Dieses Kennfeld dient nur zur Berechnung des isentropen Wirkungsgrades und hat keine Auswirkungen auf die Behandlung von Druck und Drehzahl. Je nach Einstellung des Flags FSPEC wird also die Drehzahl entweder als Spezifikationswert vorgegeben oder aus den Drücken berechnet. Diese Drehzahl wird dann als Parameter für das Wirkungsgradkennfeld verwendet.

Im Modus ”Leistungsvorgabe” wird das Wirkungsgradkennfeld nicht verwendet. In diesem Fall wird die Drehzahl aus der Druckdifferenz bestimmt (beide Drücke müssen in diesem Fall vorgegeben werden) und aufgrund der vorgegebenen Leistung der isentrope Wirkungsgrad berechnet. Das Wirkungsgradkennfeld wird dazu nicht benötigt.

Bei der Auslegung des Bauteils ist darauf zu achten, dass der zur Auslegungskennzahl gehörige Meridian des Kennfelds durch den Punkt (1, 1) läuft. Andernfalls erhält man beim Umschalten von Auslegung auf Teillast unterschiedliche Ergebnisse.

Bauteil 83 kann für flüssiges Wasser, Salzwasser, Universalfluide, benutzerdefinierte Fluide, 2-phasige flüssige Fluide, Ölströme und Thermoölströme verwendet werden.

Externe Vorgabe der Drehzahl

Die Drehzahl kann auch über eine Logikleitung (Anschluss 4) vorgegeben werden. Die Vorgabe wird als Massenstrom erwartet, was durch eine Messstelle vom
Typ „Drehzahl“ (FTYP=16) erreicht werden kann.

Die Vorgabe der Drehzahl über die Logikleitung wird durch den Schalter FSPEC=2 aktiviert. Der Rechengang ist der gleiche wie bei FSPEC=1, es wird lediglich statt des
Vorgabewerts REVG der Wert der Enthalpie der Leitung verwendet. Wenn die Logikleitung angeschlossen ist, wird im Modus FSPEC=0 und FSPEC=-1 der berechnete Wert
für die Drehzahl als Enthalpie auf diese Leitung geschrieben.

Aufgrund der Erweiterungen bei Wellen und Elektroleitungen besteht auch die Möglichkeit, die Drehzahl über die angeschlossene mechanische Welle vorzugeben.
Hierzu dient die Einstellung FSPEC=3

Implementierung eines lastunabhängigen mechanischen Verlustes (QLOSSM) (siehe dazu Release-Notes zu Release 12)

Die Reihenfolge, in der der proportionale und der konstante Anteil berücksichtigt werden, hängt von der Richtung des Energiestroms ab.

Wenn sowohl ein mechanischer Wirkungsgrad ETAMN als auch ein konstanter Verlust QLOSSM vorgegeben sind, werden beide in folgender Weise kombiniert:

Q_Brutto =( Q_Netto + QLOSSM) / ETAMN

Der Ergebniswert QLOSS umfasst den gesamten (lastunabhängigen und lastabhängigen) Verlust

QLOSS = Q_Brutto – Q_Netto

Der Ergebniswert ETAM beinhaltet beide Anteile (wie schon beim Bauteil 6), da ETAM definiert wird durch

ETAM = Q_Netto / Q_Brutto

Wenn ein QLOSSM > 0 angegeben wird, ist also ETAM nicht mehr gleich ETAMN, sondern entsprechend kleiner (um QLOSSM/Wärmezufuhr).

Hinweis : Bei diesem Bauteil gab es bis Release 11 keinen Ergebniswert ETAM, stattdessen hieß der Vorgabewert, der bei anderen Bauteilen ETAMN heißt, hier ETAM. In Release 12 wurde dies nun vereinheitlicht. Es gibt also auch beim Bauteil 83 den Vorgabewert ETAMN und den Ergebniswert ETAM. Beim Öffnen einer Schaltung, die mit Release 11 oder älter erstellt wurde, wird der bisherige Wert, der bei ETAM stand, automatisch auf ETAMN übernommen. Lediglich bei Nutzung in EbsScript oder EbsOpen ist eine manuelle Überprüfung ratsam.

Relatives Kennfeld :

Bei der drehzahlabhängigen Pumpe (Bauteil 83) gibt es für die Förderhöhe ein absolutes Kennfeld (Kennlinienschar CDPM1_1 bis CDPM1_5), d.h. es ist die absolute Förderhöhe (z.B. in Metern) über dem absoluten Volumenstrom (z.B. in m³/s) einzutragen. Das bedeutete, dass bei Verwendung dieses Bauteil das Kennfeld in jedem Fall einzeln angepasst werden musste.

Alternativ dazu gibt es ab Release 11 ein relatives Kennfeld (Kennlinienschar (CRDPM1_1 bis CRDPM1_5), bei dem auf den Nominalwert bezogene Größen eingetragen sind, also die auf den Nominalwert DHN bezogene Förderhöhe (DH/DHN) über dem auf den Nominalwert VM1N bezogenen Volumenstrom (VM1/VM1N). Der Parameter (die Drehzahl) der Kennlinienschar ist allerdings weiterhin absolut anzugeben.
Da die Nominalwerte in der Auslegungsrechnung von Ebsilon angepasst werden, kann das Bauteil in jeder Schaltung gleich verwendet werden und nur bei Bedarf Anpassungen vorgenommen werden, wenn sich beim Teillastverhalten Abweichungen zeigen. Ob das absolute oder das relative Kennfeld genutzt werden soll, wird über den Schalter FDPCHR eingestellt.
Eine Besonderheit bei diesem Bauteil besteht darin, dass hier auch im Auslegungsfall die Kennlinie verwendet wird.

Dies bedeutet, dass
• für FSPEC<=0 (P2-Vorgabe) auch im Auslegungsfall die Drehzahl ermittelt wird, also nicht vorgegeben werden kann.
• für FSPEC=1 (Drehzahl-Vorgabe) im Auslegungsfall trotzdem der Austrittsdruck vorgegeben werden muss.

Aus diesem wird dann die aktuelle Förderhöhe und aus der entsprechenden (gemäß Drehzahl) Kennlinie der Nominalwert für die Förderhöhe bestimmt, der nicht mit der aktuellen Förderhöhe übereinstimmen muss.
Üblicherweise wird in Ebsilon für dazwischen liegende Parameterwerte zwischen den Kennlinien der Schar linear interpoliert. Bei diesem Bauteil widerspricht dies allerdings der physikalischen Realität, da die Förderhöhe quadratisch mit der Drehzahl ansteigt. Aus diesem Grunde wurde ein Schalter FDPINTP eingeführt, mit der zwischen linearer und quadratischer Interpolation umgeschaltet werden kann. Der Schalter betrifft allerdings nur die Interpolation zwischen verschiedenen Kennlinien des Kennfeldes. Die Interpolation innerhalb einer Kennlinie ist bei jeder Kennlinie direkt einstellbar.
Für Release 11 wurde auch das hinterlegte Kennfeld entsprechend angepasst (unter Beibehaltung des bisherigen Auslegungspunktes).
Bei Bedarf kann jedoch auch das alte Standardkennfeld aus der Standarddatenbank geladen werden (Eintrag „Ebsilon 10“). Beim Laden vorhandener Schaltungen werden keine Änderungen vorgenommen.

Volumenstrom-Abhängigkeit für das Wirkungsgrad-Kennfelds

Bis Stand Release 11 war das Wirkungsgrad-Kennfeld vom Massenstrom abhängig, während die Förderhöhenkennfelder vom Volumenstrom abhingen. Da für eine Pumpe der Volumenstrom die geeignetere Größe ist, wurde auch für das Wirkungsgrad-Kennfeld eine Abhängigkeit vom Volumenstrom implementiert.

Damit alte Ergebnisse unverändert bleiben, wurde hierfür ein Schalter FETAIX eingebaut. Für neue Schaltungen steht dieser auf Volumenstrom (FETAIX=0), beim Laden alter Schaltung wird die Massenstrom-Variante (FETAIX=2) verwendet.

Doppel-Lookup für das Wirkungsgrad-Kennfelds

Wie schon beim Generator (Bauteil 11), wurde auch bei diesem Bauteil ein Doppel-Lookup implementiert. Das bedeutet, dass bei der Teillastrechung das Kennfeld
zweimal aufgerufen wird:

einmal mit den Auslegungswerten und
einmal mit den aktuellen Werten.

Der Quotient aus beiden Ergebnissen des Kennfelds wird dann als Kennfeld-Faktor für die Teillastrechnung verwendet. Dazu war es allerdings erforderlich, den Nominalwert für die Drehzahl im Bauteil zu hinterlegen (REVN).
Der Vorteil ist, dass man nicht mehr darauf achten muss, dass genau diejenige Kennlinie der Kennlinien-Schar durch den Punkt (1,1) geht, die dem Auslegungswert des Parameters (der Drehzahl) entspricht.
Für Schaltungen, bei denen dies beachtet wurde, ändert sich durch das Doppel-Lookup nichts, da beim Aufruf mit den Auslegungswerten sich der Wert 1 ergibt.

Hinweis: Sollte es Schaltungen geben, bei denen dies nicht beachtet wurde, gab es eine Diskrepanz zwischen der Berechnung im Auslegungsmodus und der Nachrechnung im Teillastmodus.
Diese Schaltungen rechnen jetzt richtig.

Ein Doppel-Lookup ist nur für die Wirkungsgradkennlinie erforderlich. Bei den Kennlinien für die Förderhöhe besteht dafür keine Notwendigkeit, da

bei Verwendung von absoluten Förderhöhen-Kennlinien (FDPCHR=0) kein Bezug auf Referenzwerte genommen wird,
bei Verwendung von relativen Förderhöhen-Kennlinien (FDPCHR=1) noch ein Freiheitsgrad vorhanden ist, durch den im Auslegungsfall die korrekte Parametrierung sichergestellt
werden kann:

Wird nur die Förderhöhe vorgegeben (FSPEC<=0), ermittelt Ebsilon aus dem Kennfeld die Drehzahl so, dass die entsprechende Kennlinie durch (1,1) geht.
Dies ist dann der Referenzwert für die Drehzahl.

Bei Vorgabe der Drehzahl und der Förderhöhe im Auslegungsfall (FSPEC=1), wird der Referenzwert HEADN für die Förderhöhe so angepasst, dass sich auf der der Drehzahl
entsprechenden Kennlinie für VM1/VM1N=1.0 der Wert HEAD/HEADN ergibt. Damit geht die Kennlinie zwar nicht durch (1,1), die Konsistenz zwischen Auslegung und Teillast ist aber trotzdem gegeben.

Aus diesem Grunde gab es bei den Förderhöhenkennlinien kein Risiko für eine fehlerhafte Parametrierung.

Kernelexpression für den mechanischen Wirkungsgrad

Für den mechanischen Wirkungsgrad kann ein fester Wert vorgegeben werden (ETAMN).

Um eine Teillast-Abhängigkeit modellieren zu können, steht eine Kernelexpression EETAM zur Verfügung. Die Umschaltung erfolgt über einen Schalter FETAM.
In der Kernelexpression steht die aktuelle Drehzahl als Parameter ROTSPEED zur Verfügung.

Der konstante mechanische Verlust (QLOSSM) wird in beiden Fällen noch zusätzlich berücksichtigt.

Ergebniswerte

Folgende Teillast-Verhältnisse werden als Ergebniswerte zusätzlich zur Verfügung gestellt:

das Massenstromverhältnis M1/M1N
das Volumenstromverhältnis VM1/VM1N
das Wirkungsgradverhältnis ETAI/ETAIN
das Förderhöhenverhältnis HEAD/HEADN
das Drehzahlverhältnis REV/REVN

Vorgabewerte

FMODE	Berechnungsmodus Auslegung / Teillast Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: wie global eingestellt =1: Lokale Teillast (d.h. immer Teillast-Modus, auch wenn global eine Auslegungsrechnung durchgeführt wird) =-1:Lokale Auslegung
FSPEC	Druckbehandlung P2 Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck = 0: P2 von außen gegeben, Drehzahl ermittelt aus dem Kennlinienfeld = 1: Drehzahl REVG gegeben, P2 berechnet (in Teillast oder für FDPCHR=0) = 2: Drehzahl gegeben durch Messwert auf Logikeingang 4, P2 berechnet (in Teillast oder für FDPCHR=0) = 3: Drehzahl gegeben durch Messwert am Welleneintritt 3, P2 berechnet (in Teillast oder für FDPCHR=0) = -1: Leistung und P2 von außen gegeben
REVG	Drehzahl (Vorgabe)
FDPCHR	Verwendung der Förderhöhenkennlinie Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Absolute Kennlinien CDPM1... verwenden =1: Relative Kennlinien CRDPM1... verwenden
FDPINTP	Interpolation zwischen den Drehzahlkennlinien Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =1: linear =2: quadratisch
FETAIX	X-Wert der Wirkungsgradkennlinie Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Volumenstrom =2: Massenstrom
ETAIN	Isentroper Wirkungsgrad (nominal)
FETAM	Methode zur Berechnung des mechanischen Wirkungsgrades Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: durch Vorgabewert ETAMN =1: durch Kernelexpression EETAM
ETAMN	Mechanischer Wirkungsgrad (nominal)
EETAMN	Funktion für nominalen mechanischen Wirkungsgrad
QLOSSM	Mechanischer Verlust (konstanter Anteil)
FADAPT	Schalter für Adaptionspolynom ADAPT / Anpassungsfunktion EADAPT Wie im Elternprofil (Unterprofil nur optional) Ausdruck =0: Nicht verwendet und nicht ausgewertet =1: DP= PolynomDP aus Förderhöhenkennlinie =2: DP= Polynom =1000: nicht verwendet, aber ADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit) = -1: DP= AnpassungsfunktionDP aus Förderhöhenkennlinie = -2: DP= Anpassungsfunktion = -1000: nicht verwendet, aber EADAPT ausgewertet als RADAPT (Reduzierung der Rechenzeit)
EADAPT	Anpassungsfunktion (Eingabe)
M1N	Massenstrom (nominal)
VM1N	Eintritts-Volumenstrom (nominal)
HEADN	Förderhöhe (nominal), nur für FDPCHR=1
REVN	Drehzahl (nominal)

Der blau markierte Identifikationwert ist ein Referenzwert für den Teillastmodus. Die Ist-Teillastwerte beziehen sich auf die in den Gleichungen verwendeten Werte.

Generell sind alle sichtbaren Eingaben erforderlich. Häufig werden jedoch Standardwerte zur Verfügung gestellt.

Für weitere Informationen über die Farbe der Eingabefelder und ihre Beschreibungen siehe Komponenten bearbeiten\Vorgabewerte

Für weitere Informationen über Auslegung vs. Teillast und Nominalwerte siehe Allgemeines\Nominalwerte übernehmen

Kennlinien

Kennlinie 1 (CETA_M1) , Relativer isentroper Wirkungsgrad, Parameter: Drehzahl 1 (REV 1):

ETAI/ETAIN = f (M1/M1N, REV1)

     X-Achse      1          M1/M1N         1. Punkt
                        2          M1/M1N         2. Punkt
                        .
                      N         M1/M1N         letzter Punkt

     Y-Achse      1          ETAI/ETAIN      1. Punkt
                        2          ETAI/ETAIN      2. Punkt
                        .
                        N         ETAI/ETAIN      letzter Punkt

Kennlinie 2 (CETA2_M1), Relativer isentroper Wirkungsgrad, Parameter: Drehzahl 2 (REV 2):

ETAI/ETAIN = f (M1/M1N, REV2)

Kennlinie 3 (CETA3_M1): Relativer isentroper Wirkungsgrad, Parameter: Drehzahl 3 (REV 3):

ETAI/ETAIN = f (M1/M1N, REV3)

Kennlinie 4 (CETA4_M1): Relativer isentroper Wirkungsgrad, Parameter: Drehzahl 4 (REV 4):

ETAI/ETAIN = f (M1/M1N, REV4)

Kennlinie 5 (CETA5_M1): Relativer isentroper Wirkungsgrad, Parameter: Drehzahl 5 (REV 5):

ETAI/ETAIN = f (M1/M1N, REV5)

Kennlinie 6 (CDPM1_1) : absolute Förderhöhenkennlinie , Parameter: Drehzahl 1 (REV 1):
DH = f (VM1,REV1)

     X-Achse      1          VM1               1. Punkt
                        2          VM1               2. Punkt
                        .
                      N         VM1               letzter Punkt

     Y-Achse      1          DH                 1. Punkt
                        2          DH                 2. Punkt
                        .
                        N         DH                 letzter Punkt

Kennlinie 7 (CDPM1_2): absolute Förderhöhenkennlinie , Parameter: Drehzahl 2 (REV 2):
DH = f (VM1,REV2)

     X-Achse      1         VM1               1. Punkt
                        2          VM1               2. Punkt
                        .
                      N         VM1               letzter Punkt

     Y-Achse      1          DH                 1. Punkt
                        2          DH                 2. Punkt
                        .
                        N         DH                 letzter Punkt

Kennlinie 8 (CDPM1_3): absolute Förderhöhenkennlinie , Parameter: Drehzahl 3 (REV 3):
DH = f (VM1,REV3)

     X-Achse      1          VM1               1. Punkt
                        2          VM1               2. Punkt
                        .
                      N         VM1               letzter Punkt

     Y-Achse     1          DH                1. Punkt
                       2           DH                  2. Punkt
                        .
                        N         DH                 letzter Punkt

Kennlinie 9 (CDPM1_4): absolute Förderhöhenkennlinie , Parameter: Drehzahl 4 (REV 4):
DH = f (VM1,REV4)

      X-Achse     1          VM1               1. Punkt
                        2          VM1               2. Punkt
                        .
                      N         VM1               letzter Punkt

     Y-Achse      1          DH                 1. Punkt
                        2          DH                 2. Punkt
                        .
                        N         DH                 letzter Punkt

Kennlinie 10 (CDPM1_5) : absolute Förderhöhenkennlinie , Parameter: Drehzahl 5 (REV 5):
DH = f (VM1,REV5)

      X-Achse     1          VM1               1. Punkt
                        2          VM1               2. Punkt
                        .
                      N         VM1               letzter Punkt

     Y-Achse      1          DH               1. Punkt
                        2          DH                 2. Punkt
                        .
                        N         DH                 letzter Punkt

Kennlinie 11 (CRDPM1_1) : relative Förderhöhe , Parameter: Drehzahl 1 (REV 1):
HEAD/HEADN = f (VM1/VM1N, REV1)

      X-Achse     1          VM1/VM1N               1. Punkt
                        2          VM1/VM1N               2. Punkt
                        .
                      N         VM1/VM1N               letzter Punkt

     Y-Achse      1          HEAD/HEADN             1. Punkt
                        2          HEAD/HEADN             2. Punkt
                        .
                        N         HEAD/HEADN             letzter Punkt

Kennlinie 12 (CRDPM1_2) : relative Förderhöhe , Parameter: Drehzahl 1 (REV 2):
HEAD/HEADN = f (VM1/VM1N, REV2)

Kennlinie 13 (CRDPM1_3) : relative Förderhöhe , Parameter: Drehzahl 1 (REV 3)
HEAD/HEADN = f (VM1/VM1N, REV3)

Kennlinie 14 (CRDPM1_4) : relative Förderhöhe , Parameter: Drehzahl 1 (REV 4):
HEAD/HEADN = f (VM1/VM1N, REV4)

Kennlinie 15 (CRDPM1_5) : relative Förderhöhe , Parameter: Drehzahl 1 (REV 5):
HEAD/HEADN = f (VM1/VM1N, REV5)

Verwendete Physik

Gleichungen

Auslegungsfall

(Simulationsschalter:
GLOBAL=Auslegungsfall
und
FMODE=GLOBAL)

ETAI = ETAIN

Teillast

(Simulationsschalter:
GLOBAL=Teillast
oder
FMODE=Lokale Teillast)

ETAI = ETAIN * (M1/M1N) aus Kennlinie

Alle Fälle

If FSPEC=0 then

Berechnung der Drehzahl nach Kennlinien für gegebene Druckdifferenz durch lineare Interpolation. Wenn der Gültigkeitsbereich der Kennlinien überschritten wird , wird der letzte Kennlinienwert genutzt (d.h keine Extrapolation)

else

Berechnung der Druckdifferenz nach Kennlinien für gegebene Drehzahl REVG durch lineare Interpolation. Wenn der Gültigkeitsbereich der Kennlinien überschritten wird, wird der letzte Kennlinienwert genutzt (d.h. keine Extrapolation)

end

S1 = f(P1,H1)
T2S = f(P2,S1)
H2S = f(P2,S1)
DHS = H2S - H1
DH = DHS/ETAI
H2 = H1 + DH (1)

T2 = f(P2,H2)
M2 = M1 (3)
Q2 = M2 * H2

M3*H3 = (M2*H2 - M1*H1) / ETAM (2)

Bauteilform

Form 1

Beispiel

Klicken Sie hier >> Bauteil 83 Demo << um ein Beispiel zu laden.

Siehe auch

Pumpen und Verdichter

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