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Energieeinsparung durch Frequenzregelung von Pumpen
Grundsätzlicher Gedanke der Frequenzregelung von Pumpen ist die Drehzahlanpassung. Hierdurch resultiert,
1. eine Energieeinsparung im Fall wechselnder Betriebspunkte und / oder
2. eine Reduktion des Förderstroms bzw. Anpassung an die Anlagenerfordernisse.
Punkt 2 ist eine Alternative zur Möglichkeit Pumpen an die wechselnden Betriebsverhältnisse von Anlagen anzupassen. Bisher wurde hierfür zumeist eine sogenannte Drosselregelung verwendet, die mittels Schieber oder Blende Einfluß auf die Widerstandsparabel der Anlage nimmt. Hierbei ändert sich die Widerstandsparabel 1 z.B. in die geänderte Widerstandsparabel 2 (siehe Diagramm). Akzeptiert wird die damit einhergehende Energievernichtung.
Zum Vergleich bei Ansteuerung der Pumpen durch Frequenzumformer wandert der Betriebspunkt der Pumpe bei Frequenzregelung entlang der ursprünglichen Widerstandsparabel 1. Die daraus resultierende Energieeinsparung zeigt sich im Leistungsdiagramm (Q-P- Kennfeld) in der Differenz von Punkt II zu Punkt III.
Vorrangig findet Frequenzregelung jedoch Einsatz zur Energieeinsparung bei wechselnden (meist zwei) Betriebspunkten. Unter Verwendung 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 Größe bei der keine akzeptable Ausbildung der Strömung mehr stattfindet (bei etwa 30 Hz), 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 Messungen. Hierdurch sind der Frequenzregelung Grenzen gesetzt.
Letztendlich gilt es bei genauer Betrachtung der Systemoptimierung auch den optimalen Wirkungsgradverlauf (Eta optimal) der Pumpe zu berücksichtigen. Dieser besitzt ebenfalls Einfluß auf die bestmögliche Abstimmung der Pumpe zur Anlage.
Die Energieeinsparung durch Frequenzsteuerung läßt sich mit Hilfe der Ähnlichkeitsgesetze für Kreiselpumpen berechnen (siehe Bilder). |
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