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Pumpensteuerung

Die Pumpe als Aktor

27.05.2009 | Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bittermann / Gerd Kielburger

Wenn Mechanik und Elektronik zusammen wachsen: Prozesspumpen verfügen über immer mehr elektronische Komponenten. Bild: Grundfos; [M]-S.Rau
Wenn Mechanik und Elektronik zusammen wachsen: Prozesspumpen verfügen über immer mehr elektronische Komponenten. Bild: Grundfos; [M]-S.Rau

Es ist vielfach die Pumpe, die einen Großteil der Energie in einen Prozess einträgt, ihn im Wortsinne zum Laufen bringt. Im Grunde liegt es deshalb nahe, die Pumpe auf diese Weise zum Steuern und Regeln bestimmter Prozessabläufe zu nutzen. Nachdem heute standardisierte Schnittstellen und Bus-Systeme zur Verfügung stehen, um die Pumpe als Feldgerät mit dem Prozessleitsystem zu verbinden, nutzen Betreiber Pumpen in der Tat verstärkt als aktiven Baustein der Prozessautomatisierung.

Dass die Pumpe ein Sensor ist, dabei zum „Opfer“ der Prozessverhältnisse werden kann und nicht selten aufgrund ungeplanter Anlagenverhältnisse ausfällt, das ist dem Praktiker bekannt. Eher Neuland ist für manchen Betreiber, dass die Pumpe auch als Aktor zur Verfügung steht, sozusagen handelnd auftreten und den Prozessverlauf mit zu bestimmen vermag. Über die dezentrale Intelligenz im integrierten Mikroprozessor und eine entsprechend parametrierte Software stellt die Pumpe dann sicher, dass ein Medium mit dem gewünschten Druck oder dem erforderlichen Volumenstrom zu einem bestimmten Zeitpunkt im Reaktor zur Verfügung steht. Oder dass zwei Komponenten exakt vermischt zur richtigen Zeit präzise eindosiert werden.

Die Pumpe als interaktionsfähiges System

Im Begriff Mechatronik verschmelzen Mechanik, Elektronik und Informatik zu einer neuen Einheit. Nachdem moderne Pumpen heute umfänglich mit Steuerungs- und Regelungstechniken ausgerüstet werden, bei Bedarf per Bus-Ankopplung eine Verbindung zur zentralen Leitwarte möglich ist und darüber hinaus die im Mikrochip der Steuerung hinterlegte Software sogar noch vor Ort beim Kunden adaptiert werden kann, haben sich Pumpen in der Tat zu einem mechatronischen System entwickelt. Der Nutzen elektronischer Komponenten in Pumpen ist erheblich: Vom „dummen“ Aggregat, das nur ein- bzw. ausgeschaltet werden kann, hat sich die Pumpe zum interaktionsfähigen System gemausert (siehe Kastentext). Anhand von Praxis-Beispielen zeigt PROCESS im Folgenden, wie einfach und vorteilhaft eine Pumpe zum Steuern und Regeln von einzelnen Prozessabläufen eingesetzt werden kann.

Flexible Fördermengen per Drehzahlregelung

Im Vergleich zu mechanischen Regelkonzepten wie dem Drosseln lässt sich die Durchflussmenge mit einem drehzahlvariablen Antrieb wesentlich genauer steuern – bei kürzeren Reaktionszeiten. Das Pumpensystem kann also bei Bedarfsschwankungen die Fördermenge wesentlich schneller und exakter an den aktuellen Bedarf anpassen. Drehzahlregelbare Pumpen arbeiten deshalb nicht nur energieeffizienter, sie helfen auch, Prozesse zu stabilisieren – beispielsweise bei der Filtration. Pumpen liefern den zum Filtern erforderlichen hohen Volumenstrom und passen sich per Drehzahlregelung in ihrer Leistung variabel den gewünschten Leistungsstufen an, wie Hersteller Grundfos berichtet. Das ist unter anderem deshalb erforderlich, weil Filteranlagen mit zunehmender Standzeit eine größere Druckdifferenz aufweisen – ein Indikator für die Filtererschöpfung. Besteht die Forderung nach gleich bleibender Mengenleistung, liefert ein Durchflussmesser den aktuellen

 

Was „smarte“ Pumpen leisten

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