Danfoss APP-Pumpen und iSave Design guide [de]

Konstruktionsanleitung

Konstruktionsanleitung

Parallel gekoppelte APP-Pumpen

Parallel gekoppelte APP-Pumpen

und iSave®-Geräte zur

und iSave®-Geräte zur

Energierückgewinnung

Energierückgewinnung

hpp.danfoss.com

Konstruktionsanleitung Parallel gekoppelte APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur Energierückgewinnung

Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis

1. Einführung..............................................................................3

2. Bevorzugtes R&I-Fließschema ...........................................................3

2.1 Erklärung des R&I-Fließschemas .........................................................4

3. Sammelrohrkonstruktion................................................................5

3.1 Sammelrohrkonstruktion mit mehreren iSave®-Geräten ..................................5

3.2 Sammelrohrkonstruktion mit mehrerenPumpen ........................................6

4. Einschalten mehrerer parallel gekoppelter Pumpen oder iSave®-Geräte ..................7

4.1 Einschalten mehrerer iSave®-Geräte .....................................................7

4.2 Einschalten mehrerer Pumpen ..........................................................7

5. Wasserschläge .........................................................................10

6. Bemessung von elektrischen Motoren

und Frequenzumrichtern ............................11

6.1 Bemessung von elektrischen Motoren und Frequenzumrichtern

für die APP-Pumpen und die iSave®-Geräte .............................................11

6.2 Maximales Anlaufmoment für iSave®-Geräte............................................11

6.3 Anlaufmoment für APP-Pumpen .......................................................12

7. Überlastschutz für die APP-Pumpen und iSave®-Geräte .................................12

7.1 Motorschutz ...........................................................................12

7.2 Schutz des iSave® und der APP-Pumpe .................................................13

7.3 Mehrere Frequenzumrichter vs. ein einziger Frequenzumrichter.........................13

8. Durchussregelung ....................................................................14

8.1 Durchussregelung – APP-Pumpen.....................................................14

8.2 Durchussregelung – iSave®-Geräte ....................................................15

9. Geräuschpegel.........................................................................15

9.1 Geräuschpegel bei mehreren Quellen ..................................................15

10. Haftungsausschluss ....................................................................15

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Konstruktionsanleitung Parallel gekoppelte APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur Energierückgewinnung

1. Einführung

2. Bevorzugtes
R&I-Fließschema

Danfoss arbeitet bereits seit vielen Jahren mit parallel
gekoppelten Pumpen und iSave®-Geräten. Mit
dieser Lösung kann in vielen Fällen eine sehr exible
Systemkonstruktion erzielt werden.

Die APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur
Energierückgewinnung arbeiten hervorragend in
parallel gekoppelten Kongurationen, wenn Sie Ihr
Meerwasserentsalzungssystem entsprechend dem
empfohlenen Rohr- und Instrumentenießschema
(R&I-Fließschema) auslegen.

Wenn Sie Ihr System entsprechend unserem
bevorzugten R&I-Fließschema und den in diesem
Dokument genannten Empfehlungen auslegen,
stellenSie Folgendes sicher:

• dass die EG-Konformitätserklärung von Danfoss
gemäß der Richtlinie 2006/42/EG gültig ist.

• dass jede APP-Pumpe und jedes iSave®-Gerät vor
Überlast geschützt wird.

• dass die Pumpen und iSave® überwacht werden,
damit sie gemäß den Spezikationen laufen.

In diesem Dokument wird beschrieben, was berücksichtigt
werden muss, wenn APP-Pumpen und iSave®-Geräte
parallel gekoppelt werden. Spezische Informationen zu
den einzelnen APP oder iSave® nden Sie im jeweiligen
Datenblatt oder in der jeweiligen Anleitung.

• dass eine Störungssuche mühelos durchgeführt
werden kann, falls das Entsalzungssystem nicht
ordnungsgemäß arbeitet.

• dass das System mit weniger Ausfallzeiten
betrieben werden kann.

Siehe auch die Datenblätter und Anleitungen der APP­Pumpen und iSave®-Geräte.

Danfoss bietet eine Überprüfung des R&I-Fließschemas
sowie Leitfäden dazu an, wie die Regellogik der Pumpen
und iSave®-Geräte ausgelegt wird.

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Konstruktionsanleitung Parallel gekoppelte APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur Energierückgewinnung

2.1 Erklärung des R&I-Fließschemas

Die absolute High-End-Filtration, über die Partikel
mit einer Mindestgröße von 10µm entfernt werden,
schützt die Pumpen vor Schmutz. Es wird nachdrücklich
empfohlen, immer Präzisionstiefen-Filterpatronen
einzusetzen, die über eine Maschenweite von 10µm
abs., β10 ≥ 5000 verfügen.
Die nominale High-End-Filtration, über die Partikel mit
einer Mindestgröße von 3µm entfernt werden, schützt
die iSave®-Geräte vor Schmutz. Für die Filtration wird
eine Meltblown-Tiefenlterpatrone empfohlen, die
eine zur Reinseite hin abgestufte Filterfeinheit und eine
Maschenweite von 3μm aufweist.

• Erfahrungen zeigen, dass eine große Menge
Schmutz in der Regel bei der Inbetriebnahme des
Systems und nach einem Filteraustausch auftritt.

• Falls Sie das empfohlene Gehäuse und die
empfohlenen Patronen nicht verwenden, ist ein
zweistuges Filter erforderlich.

Der Durchusszähler (2) im Eintritt des gemeinsamen
Saugrohrs ermöglicht eine Überwachung des
gesamten Förderstroms.

Der Durchusszähler (12) im gemeinsamen Eintritt
der iSave®-Geräte ermöglicht es, den Durchuss mit
demjenigen auf der Hochdruckseite auszugleichen.

Der Durchusszähler (20) im gemeinsamen Soleaustritt
der iSave®-Geräte kann erfassen, ob in den iSave® eine
interne Leckage auftritt.

Der Messaufnehmer (3) im gemeinsamen Saugrohr
ermöglicht eine Überwachung des Eingangsdrucks.
Der Druckschalter kann erfassen, ob der
Eingangsdruck inner-/außerhalb des zulässigen
Wertebereichs liegt. Siehe auch Abschnitt 3.2
„Sammelrohrkonstruktion mit mehreren Pumpen“.

Der Druckschalter (13) am gemeinsamen Austritt der
iSave®-Geräte ermöglicht eine Überwachung des
Ausgangsdrucks.

Das HD-Rückschlagventil (18) schützt die Pumpe vor
Folgendem:

• HD-Rückuss bei Unterbrechung der
Spannungsversorgung

• HD-Rückuss bei Einschaltung der Pumpen
nacheinander

Das HD-Sicherheitsventil (6) schützt das System vor
Überdruck.

Das ND-Sicherheitsventil (19) schützt das System
vor Überdruck. Dies gilt vor allem, wenn das System
Wasserschlägen ausgesetzt ist oder das Ventil (15) aus
Versehen geschlossen wurde.

Das Ventil (19) kann nur durch Wasserschläge
hervorgerufene Druckspitzen im Pumpeneintritt
reduzieren, wenn das Ventil sehr nah am Eintritt der
Pumpen montiert wird.

Die Regelung mit Frequenzumrichter ermöglicht
Folgendes:

• Regeln des Durchusses durch die Pumpe oder
das iSave®

• Langsames Erhöhen und Reduzieren der Drehzahl

• Schützen der Pumpe, des iSave® und des Motors
vor Überlast

• Überwachen von Veränderungen des
Drehmoments oder der Stromstärke

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3. Sammelrohr­konstruktion

3.1 Sammelrohrkonstruktion mit mehreren
iSave®-Geräten

Der Zweck des Sammelrohrs ist es, den Durchuss zu
jedem iSave® zu leiten.

• Ohne Kavitation, Erosion und Luftblasen im

Wasser zu erzeugen

• Mit minimalem Druckabfall

• Für einen identischen Druck an jedem iSave®-Eintritt

Jedes iSave® verfügt über eine integrierte
HD-Zirkulationspumpe. Das bedeutet:

• Der Durchuss durch die HD-Seite des iSave® wird

von der HD-Zirkulationspumpe geregelt. Somit ist
ein identischer Druckabfall an jedem iSave® nicht
entscheidend. Die Geschwindigkeit in den
HD-Sammelrohren kann bis zu 5m/s betragen.

• Der Durchuss durch die ND-Seite des iSave® wird

durch die Druckdierenz zwischen dem
ND-Eintritt (LP

) und -austritt (LP

feed

) geregelt.

out

Z-Form
max. 2,1m/s

Somit ist der Druckabfall an jedem iSave®
entscheidend, um eine gleichmäßige Verteilung
des Durchusses sicherzustellen.

• Bei einem Rohrverlauf in Z-Form tritt der
Durchuss an einem Ende ein und am anderen
Ende wieder aus.

• Bei einem Rohrverlauf in U-Form tritt der
Durchuss auf der gleichen Seite ein und wieder
aus. Bei gleichen Durchmessern bietet eine
U-Form immer eine gleichmäßigere
Durchussverteilung zu den iSave®-Geräten als
eine Z-Form.

• Markterfahrungen zeigen, dass die
Eintrittsgeschwindigkeit bei einer U-Form auf
weniger als 3,7m/s und bei einer Z-Form auf
weniger als 2,1m/s begrenzt ist.

U-Form
max. 3,7m/s

Sammelrohrausrichtung und Endlast

In der Regel wird ein Sammelrohr für mehrere iSave®
starr ausgeführt. Als Verbindung zum Ein- und Austritt
des iSave® werden exible Kupplungen genutzt.
Markterfahrungen zeigen, dass das präzise Schweißen
eines Stahlsammelrohrs mit mehreren Anschlüssen
schwierig ist. Die Flexibilität der einzelnen exiblen
Kupplungen reicht ggf. nicht für die einzelnen
Positionen der Sammelrohranschlüsse aus.
Um die auf den Ein- und Austritt des iSave® wirkenden
Belastungen zu verringern, empehlt es sich, exible
Schläuche oder mindestens zwei exible Kupplungen
einzusetzen, die zusammen an einem Rohranschluss
montiert werden, der die Verbindung zum Ein- und
Austritt des iSave® herstellt.

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• Verwenden Sie nicht die Ein- oder
Austrittsanschlüsse des iSave® als
Rohrhalterungen. Die Rohre müssen über eine
separate Halterung verfügen.

• Wenden Sie keine Kraft auf, um falsch
ausgerichtete Rohre mit dem Ein- oder Austritt
des iSave® zu verbinden.

Befolgen Sie die Anweisungen des Herstellers der
exiblen Kupplungen
oder ziehen Sie die Anleitung 180R9367 „Pipe
connections“ zurate.

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3.2 Sammelrohrkonstruktion mit

• Die Saugrohre sollten so ausgelegt werden,

mehrerenPumpen

Der Zweck des Sammelrohrs ist es, den Durchuss zu
jeder Pumpe zu leiten.

• Ohne Kavitation, Erosion und Luftblasen im
Wasser zu erzeugen

• Die empfohlene Maximalgeschwindigkeit für die

• Mit minimalem Druckabfall

• Für einen identischen Druck an jedem
Pumpeneintritt

• Zum Vermeiden einer Vorverwirbelung im

Im Folgenden wird auf einige Empfehlungen
eingegangen, die eine ordnungsgemäße
Rohrkonstruktion betreen.

• Das Hydraulic Institute veröentlichte die
Richtlinie „ANSI/HI9.8-1998 Pump Intake Design“,

Vor dem Befüllen der Pumpe sollte ein gerader Rohr-

abschnitt, der fünfmal so lang ist wie der Pumpe­neintritt (5D) oder ein Schlauch installiert werden.

• Wenn der Eingangsdruckfühler nicht in der Nähe

die Informationen und Empfehlungen zur
Auslegung von Saugrohren enthält. „Im Idealfall
ist der Durchuss am Pumpeneintritt gleichmäßig
sowie frei von Wirbeln und mitgeführter Luft.“

Sammelrohrkonstruktion mit mehreren Pumpen

Hauptstrom:
Durchussgeschwin­digkeit
unter 2,4m/s

dass die Übergänge zwischen verschiedenen
Rohrdurchmessern allmählich verlaufen.
Übergänge, die zu einer Verlangsamung des
Durchusses an der Pumpe führen, sollten nicht
eingesetzt werden.

Saugrohre beträgt 2,4m/s. Am Saugansch der
Pumpe kann ggf. eine höhere Geschwindigkeit
auftreten, wenn ein Reduzierstück eingesetzt wird.

Pumpeneintritt:

des Pumpeneintritts montiert wird, muss über die
Druckeinstellung des Fühlers ein korrekter Druck
an jedem Pumpeneintritt sichergestellt werden.

Prüfpunkt:
Eingangsdruck

Prüfpunkt:
Eingangsdruck

Prüfpunkt:
Eingangsdruck

Durchuss: Geschwindig­keit [m/ s]

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4. Einschalten mehrerer
parallel gekoppelter
Pumpen oder iSave®­Geräte

4.1 Einschalten mehrerer iSave®-Geräte

Für das Einschalten der iSave® gibt es grundsätzlich
zwei Möglichkeiten:

• Langsames Anlaufenlassen aller iSave® zur
gleichen Zeit

• Langsames Anlaufenlassen der iSave® nacheinander

Startsequenz – nacheinander:

1. Schalten Sie die ND-Förderpumpe ein.

2. Lassen Sie Luft aus den HD-Rohren (8) ab.

3. Wenn der Eingangsdruck (3) ordnungsgemäß ist:

a. Schalten Sie das iSave® Nr.1 ein.
b. Schalten Sie nach 5s das iSave® Nr.2 ein.
c. Schalten Sie die übrigen iSave® jeweils im

Abstand von 5s ein.

Hinweise:

• Siehe bezüglich der Ziern in Klammer das

R&I-Fließschema auf Seite3.

• Die Anlaufzeit der iSave® wird gemäß der

Anleitung auf 3 bis 15s eingestellt.

• Durch das Einschalten der iSave® in der genann-

ten Reihenfolge wird der Gesamtstartstrom aus
dem Netz auf ein Minimum reduziert.

• Der Frequenzumrichter muss ein konstantes

Drehmoment liefern können.

• Siehe auch die Anleitung der iSave®.

Startsequenz – alle iSave® gleichzeitig:

1. Schalten Sie die ND-Förderpumpe ein.

2. Lassen Sie Luft aus den HD-Rohren (8) ab.

3. Wenn der Eingangsdruck (3) ordnungsgemäß ist:

- Schalten Sie alle iSave® gleichzeitig ein.

Hinweise:

• Die Anlaufzeit der iSave® wird gemäß der
Anleitung auf 3 bis 15s eingestellt.

• Der Frequenzumrichter muss ein konstantes
Drehmoment liefern können.

• Siehe auch die Anleitung der iSave®.

4.2 Einschalten mehrerer Pumpen

4.2.1 Zu berücksichtigende Aspekte

Bei der Meerwasserentsalzung werden häug mehrere
parallel gekoppelte APP-Pumpen eingesetzt.

Folgendes gilt es zu berücksichtigen:

• Anlaufmoment jeder Pumpe bei der Einschaltung
der Pumpen nacheinander

• Akzeptable Stromaufnahme aus dem Netz durch
Einschalten der Pumpen zur gleichenZeit

• Akzeptabler Druckaufbau an den
Umkehrosmose-Membranen

1)

Für das Einschalten der Pumpen gibt es grundsätzlich
fünf Möglichkeiten:

• Anlaufenlassen der Pumpen nacheinander mit
voller Drehzahl

• Zweistuger Anlauf

• Anlaufenlassen aller Pumpen zur gleichenZeit

• Direktanlauf (Direct On Line, DOL)

• Mit Direktanlauf kombinierte Einschaltung

Hinweis:

• Alle APP-Pumpen sind für den Direktanlauf
gegen einen Enddruck von Null geeignet.

• Die meisten APP-Pumpen können gegen den
maximal zulässigen Betriebsüberdruck direkt
anlaufen.

• Wenden Sie sich bezüglich des Direktanlaufs
gegen Druck an Danfoss.

• Für die Regelung des Durchusses sollte
mindestens eine APP-Pumpe mit einem
Frequenzumrichter ausgerüstet sein.

1)

Empfehlung der Membranhersteller:

• LGNanoH2O: Ke ine Empfehlung

• DOW Chemi cal: Der Druckan stieg sollte et wa 1bar/s betragen.

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4.2.2 Druckaufbau an den Umkehrosmose-Membranen

Beispiel: Es wird davon ausgegangen, dass drei
parallel gekoppelte Pumpen nacheinander mit
vollerDrehzahl anlaufen.

• Die erste Pumpe erzeugt etwa 74% des
endgültigen Drucks von 58bar, jedoch nur
1/3des endgültigen Förderstroms.

• Die zweite Pumpe erzeugt einen Druck von
10bar.

• Die dritte Pumpe erzeugt einen Druck von 10bar.

Meerwasserentsalzung mit nacheinander eingeschalteten APP-Pumpen

4.2.3 Startsequenz – nacheinander mit voller Drehzahl

1. Schalten Sie die ND-Förderpumpe ein.

2. Lassen Sie Luft aus den HD-Rohren (8) ab.

3. Schalten Sie das iSave® ein.

4. Wenn der Eingangsdruck (3) ordnungsgemäß ist:

- Schalten Sie die Pumpe Nr.1 ein.

- Schalten Sie nach 10s die Pumpe Nr.2 ein.

- Schalten Sie nach den nächsten 10s die übrigen
Pumpen ein.

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Hinweise:

• Siehe bezüglich der Ziern in Klammer das
R&I-Fließschema auf Seite3.

• Die Anlaufzeit der HD-Pumpen wird auf 10bis
60s oder gemäß den Empfehlungen des
Membranherstellers eingestellt.

• Der Frequenzumrichter muss ein konstantes
Drehmoment liefern können. Durch ihn gelten
ggf. Beschränkungen in Bezug darauf, wie
schnell die Pumpen anlaufen können.

• Das Anlaufmoment und die Stromaufnahme
des Motors müssen berechnet werden, um am
Frequenzumrichter die richtigen Grenzwerte
einzustellen.

• Siehe auch die Anleitung der APP-Pumpen.

Konstruktionsanleitung Parallel gekoppelte APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur Energierückgewinnung

4.2.4 Startsequenz – zweistuger Anlauf

Beispiel: Es wird davon ausgegangen, dass drei parallel
gekoppelte Pumpen nacheinander mit Mindestdreh­zahl anlaufen.

• Die erste Pumpe erzeugt 55% des endgültigen
Drucks von 58bar, jedoch nur 17% des
endgültigen Förderstroms.

Meerwasserentsalzung mit nacheinander eingeschalteten APP-Pumpen

• Die zweite Pumpe erzeugt einen Druck von 6bar.

• Die dritte Pumpe erzeugt einen Druck von 6bar.

• Danach werden alle drei Pumpen mit voller
Drehzahl betrieben.

Startsequenz:

1. Schalten Sie die ND-Förderpumpe ein.

2. Lassen Sie Luft aus den HD-Rohren (8) ab.

3. Schalten Sie das iSave® ein.

4. Wenn der Eingangsdruck (3) ordnungsgemäß ist:

- Lassen Sie Pumpe Nr.1 mit 700Upm anlaufen.

- Lassen Sie Pumpe Nr.2 mit 700Upm anlaufen.

- Lassen Sie Pumpe Nr.3 mit 700Upm anlaufen.

- Betreiben Sie alle drei Pumpen mit der Enddrehzahl.

Hinweise:

• Siehe bezüglich der Ziern in Klammer das R&I­Fließschema auf Seite3.

• Die Anlaufzeit der HD-Pumpen wird auf 10
bis 60s oder gemäß den Empfehlungen des
Membranherstellers eingestellt.

4.2.5 Startsequenz – alle Pumpen gleichzeitig:

1. Schalten Sie die ND-Förderpumpe ein.

2. Lassen Sie Luft aus den HD-Rohren (8) ab.

3. Schalten Sie das iSave® ein.

4. Wenn der Eingangsdruck (3) ordnungsgemäß ist:

- Schalten Sie alle Pumpen gleichzeitig ein.

• Durch das Einschalten der Pumpen in
der genannten Reihenfolge wird der
Gesamtstartstrom aus dem Netz auf ein
Minimum reduziert.

• Der Frequenzumrichter muss ein konstantes
Drehmoment liefern können. Durch ihn gelten
ggf. Beschränkungen in Bezug darauf, wie
schnell die Pumpen anlaufen können.

• Das Anlaufmoment und die Stromaufnahme
des Motors müssen berechnet werden, um am
Frequenzumrichter die richtigen Grenzwerte
einzustellen.

• Siehe auch die Anleitung der APP-Pumpen.

Hinweise:

• Siehe bezüglich der Ziern in Klammer das R&I­Fließschema auf Seite3.

• Die Anlaufzeit wird auf 10 bis 60s oder gemäß den
Empfehlungen des Membranherstellers eingestellt.

• Durch das Einschalten der Pumpen in der genannten
Reihenfolge wird der Startstrom pro Motor auf ein
Minimum reduziert. Die Gesamtstromaufnahme aus
dem Netz ist jedoch maximal.

• Der Frequenzumrichter muss ein konstantes
Drehmoment liefern können. Durch ihn gelten
ggf. Beschränkungen in Bezug darauf, wie schnell
die Pumpen anlaufen können.

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4.2.6 Startsequenz – Direktanlauf (DOL)

Für den nacheinander aktivierten Direktanlauf aller
Pumpen ist ein bestimmter Druck an den Membranen
erforderlich (siehe Abschnitt 4.2.2).

1. Schalten Sie die ND-Förderpumpe ein.

2. Lassen Sie Luft aus den HD-Rohren (8) ab.

3. Schalten Sie das iSave® ein.

4. Wenn der Eingangsdruck (3) ordnungsgemäß ist:

- Schalten Sie die Pumpen nacheinander ein.

4.2.7 Startsequenz – mit Direktanlauf kombinierte
Einschaltung

Damit der Gesamtdurchuss zu den Membranen
geregelt werden kann, muss mindestens eine Pumpe
am elektrischen Motor mit einem Frequenzumrichter
ausgerüstet sein.
Für einen sanften Druckaufbau an den Membranen
und eine minimale Stromaufnahme der Pumpen
mit Direktanlauf sollte die Startsequenz wie folgt
aussehen:

1. Schalten Sie die ND-Förderpumpe ein.

2. Lassen Sie Luft aus den HD-Rohren (8) ab.

3. Schalten Sie das iSave® ein.

4. Wenn der Eingangsdruck (3) ordnungsgemäß ist:

- Lassen Sie Pumpe Nr.1 mit 700Upm anlaufen.

- Schalten Sie die Pumpe Nr.2 per DOL ein.

- Schalten Sie die Pumpe Nr.3 per DOL ein.

- Betreiben Sie Pumpe Nr.1 mit der Enddrehzahl.

Hinweise:

• Siehe bezüglich der Ziern in Klammer das
R&I-Fließschema auf Seite3.

• Durch das Einschalten der Pumpen in der
genannten Reihenfolge ist der Startstrom
pro Motor maximal. Das gilt auch für die
Stromaufnahme aus dem Netz.

Hinweise:

• Siehe bezüglich der Ziern in Klammer das
R&I-Fließschema auf Seite3.

• Die Anlaufzeit der HD-Pumpen wird auf 10 bis
60s oder gemäß den Empfehlungen des Mem­branherstellers eingestellt.

• Der Frequenzumrichter muss ein konstantes
Drehmoment liefern können. Durch ihn gelten
ggf. Beschränkungen in Bezug darauf, wie schnell
die Pumpen anlaufen können.

• Das Anlaufmoment und die Stromaufnahme
des Motors müssen berechnet werden, um am
Frequenzumrichter die richtigen Grenzwerte
einzustellen.

• Siehe auch die Anleitung der APP-Pumpen.

5. Wasserschläge

4.2.8 Stoppsequenz

Beim Ausschalten parallel gekoppelter APP-Pumpen
ist es besonders wichtig, am Eintritt der Pumpen
Wasserschläge zu verhindern.
Es wird empfohlen, die Pumpen langsam auslaufen zu
lassen: entweder nacheinander oder alle zur gleichen Zeit.

Wasserschläge sind Druckstöße oder -wellen, die
entstehen, wenn eine Flüssigkeit abrupt in ihrer
Bewegung gestoppt wird oder ihre Richtung ändern
muss. Dies ist im Allgemeinen der Fall, wenn ein Ventil
am Ende eines Rohrsystems plötzlich geschlossen oder
eine Pumpe schlagartig ausgeschaltet wird. Im Rohr
entsteht dann eine Druckwelle, die möglicherweise die
Pumpen oder die iSave®-Geräte beschädigen kann.
Diese Druckwelle kann erhebliche Probleme
verursachen, u.a. Geräusche, Schwingungen und
Versagen der Rohre/Geräte.
Wasserschläge führen in der Regel zu sehr hohen
Druckspitzen am Eintritt der Pumpe und somit auch im
Inneren der Pumpe.

Wenn eine Pumpe über einen Softstarter geregelt
wird, beachten Sie bitte, dass die Drehzahl nicht
langsam reduziert werden kann. Der Softstarter
verringert die am Motor ankommende Leistung und
nicht die Drehzahl.
Da die APP-Pumpe ein konstantes Drehmoment
benötigt, schaltet sie sich sofort aus, wenn die
Leistungsaufnahme zu gering ist. Zudem erzeugt sie
möglicherweise Wasserschläge.

Diese Druckspitzen können ggf. die Pumpe
beschädigen. Weiter unten nden Sie ein Beispiel zu
Wasserschlägen im Rohrsystem. Die Druckspitze wird
zum auftretenden statischen Eingangsdruck in den
Rohren addiert, wodurch in der Regel der Grenzwert
für den Pumpeneingangsdruck überschritten wird.

Wenn mehrere Rohrstränge an ein gemeinsames Saugrohr
angeschlossen werden, wirkt sich eine Veränderung in
einem Rohrstrang ggf. auf den Förderstrom und -druck
in einem anderen Rohrstrang aus. Dadurch entstehen
Wasserschläge. Durch die Druckspitzen kann auch der
maximale Betriebsüberdruck der ND-Förderpumpe
überschritten werden.

Der OEM ist dafür verantwortlich, das Umkehrosmose­System so auszulegen, dass der maximal zulässige
Eingangsdruck an der Pumpe nicht überschritten wird.

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Konstruktionsanleitung Parallel gekoppelte APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur Energierückgewinnung

Rohr: ø200m m x 100m
Rohr: ø200m m x 50m
Rohr: ø200m m x 10m

6. Bemessung von
elektrischen Motoren
und Frequenzumrichtern

6.1 Bemessung von elektrischen Motoren
und Frequenzumrichtern für die
APP-Pumpen und die iSave®-Geräte

Die APP-Pumpe und das iSave® sind
Verdrängermaschinen:

• Das Drehmoment ist proportional zur Dierenz
zwischen Eingangs- und Enddruck. Das
bedeutet, dass z.B. für eine Verdoppelung des
Dierenzdrucks ein doppelt so hohes Drehmoment
erforderlich ist.

• Bei gleichem Dierenzdruck benötigen die Pum­pe oder das iSave® das gleiche Drehmoment über
den gesamten Drehzahlbereich – KO NSTA NTES

DREHMOMENT.

• Wenn die Pumpe oder das iSave® gegen einen
auftretenden Druck anläuft, wird sofort das Pum­pendrehmoment übernommen, da die Pumpe
mit dem Drehen beginnt und das Drehmoment
dem auftretenden Dierenzdruck entspricht.

6.2 Maximales Anlaufmoment für iSave®-Geräte

180

180

160

160

• Die APP-Pumpe und das iSave® verfügen über
wassergeschmierte Lager. Diese Lager erzeugen
bei der Einschaltung einen Stick-Slip-Eekt.

• Für die Bemessung des elektrischen Motors
und des Frequenzumrichters muss das Anlauf­moment, das durch den Stick-Slip-Eekt und
Enddruck erzeugt wird, berechnet werden. Siehe
nächste Seite.

• Sowohl der elektrische Motor als auch der
Frequenzumrichter müssen über ausreichend
Leistung verfügen, um die Pumpe oder das iSave®
einzuschalten. Siehe die Anleitung der APP­Pumpe oder des iSave®.

Der Frequenzumrichter muss für die

Einschaltung von Pumpe oder iSave® ein
KONSTANTES DREHMOMENT und genug
Leistung liefern können.

• Es wird empfohlen, dass der elektrische
Motor und der Frequenzumrichter über eine
Überkapazität von mindestens 10% über dem
Betriebsdrehmoment verfügen.

140

140

120

120

100

100

Nm

Nm

80

80

60

60

40

40

20

20

0

0

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Konstruktionsanleitung Parallel gekoppelte APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur Energierückgewinnung

6.3 Anlaufmoment für APP-Pumpen

Beispiel: Startsequenz mit drei parallel gekoppelten
Pumpen APP43

• Die erste Pumpe läuft nicht gegen Druck an.
DasAnlaufmoment beträgt ca. 160Nm.

• Die zweite Pumpe läuft gegen einen Startdruck
von 38bar an. Das Anlaufmoment beträgt ca.
480Nm.

• Die dritte Pumpe läuft gegen einen Startdruck
von 47bar an. Das Anlaufmoment beträgt ca.
680Nm.

7. Überlastschutz für
die APP-Pumpen und
iSave®-Geräte

Alle Zahlen sind lediglich Richtwerte und sollten für
jedes Projekt berechnet werden.

Das iSave® und der elektrische Motor müssen vor
Überlast geschützt werden.

7.1 Motorschutz

Der elektrische Motor kann geschützt werden, indem
ein Thermorelais, elektronisches Relais, PTC-Fühler
oder ein Frequenzumrichter eingesetzt wird.

• Über einen Frequenzumrichter an jedem
elektrischen Motor kann der entsprechende
Motor immer geschützt werden. Diese Lösung
wird empfohlen.

• Ein einziger Frequenzumrichter für mehrere
Motoren: Der Frequenzumrichter ist in der Regel
nicht in der Lage, die einzelnen Motoren zu
schützen.

• Thermorelais: Danfoss Power Electronics hat
die Erfahrung gemacht, dass ein Thermorelais
(Bimetallrelais) in Kombination mit einem
Frequenzumrichter gut funktioniert.

• Elektronisches Relais: Da der Frequenzumrichter
eine harmonische Spannung erzeugt, wird
nicht empfohlen, ein elektronisches Relais in
Kombination mit einem Frequenzumrichter zu
verwenden.

• PTC-Fühler: Vergewissern Sie sich, dass der PTC­Fühler im Motor der harmonischen Spannung
vom Frequenzumrichter standhalten kann.

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Konstruktionsanleitung Parallel gekoppelte APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur Energierückgewinnung

7.2 Schutz des iSave® und der APP-Pumpe

Wenn die Pumpe oder das iSave® vor Überlast geschützt
werden soll, müssen das maximale Drehmoment und
der maximale Druck berücksichtigt werden.

• Siehe für den maximal zulässigen
Betriebsüberdruck die entsprechende Anleitung.

• Siehe für das maximal zulässige
Betriebsdrehmoment die entsprechende
Anleitung. Weitere Informationen zum Lastschutz
nden Sie auch im Diagramm unten.

Lastschutz

160%

140%

120%

100%

80%

60%

40%

Max. Startlast (Nm)

Max. Last: 120% (Nm)

30s

Lasten

• Bei Verwendung eines Thermorelais
(Bimetallrelais):

Die Stromaufnahme des elektrischen Motors kann

in Abhängigkeit vom Drehmoment berechnet
werden. Da die Ansprechzeit viel zu langsam ist,
ist ein Thermorelais oftmals NICHT in der Lage,
dieAPP-Pumpe oder das iSave® zu schützen.

• Bei Verwendung eines Frequenzumrichters mit
einem einzigen Motor: Befolgenden Sie die
Empfehlungen in der entsprechenden Anleitung.

30s

Last

Last

Max. La st

20%

0%

Einschaltung (Regulierung des Stick-Slip-Eekts):

• Anlaufdrehzahl von 0 bis Sollwert

• Das Anlaufmoment darf nicht mehr als 140% des
maximal zulässigen Betriebsdrehmoments (siehe
entsprechende Anleitung) betragen.

Laufender Betrieb:

• Das Drehmoment darf nicht länger als 30s
mehr als 120% des maximal zulässigen
Betriebsdrehmoments betragen.

• Es ist in Ordnung, wenn das Drehmoment in
regelmäßigen Abständen 140% des maximal
zulässigen Betriebsdrehmoments beträgt,
soferndies nicht länger als 5s lang der Fall ist.

0

150 300

600

450 750

900

Upm

7.3 Mehrere Frequenzumrichter vs. ein

einziger Frequenzumrichter

In einer Anwendung werden häug mehrere Motoren
betrieben.
Das Einsetzen eines einzigen Frequenzumrichters für
die Regelung der Motoren bietet mehrere Vorteile,
aufdie im Folgenden kurz eingegangen wird.

• Geld kann eingespart werden, da ein
Frequenzumrichter mit hoher Leistung günstiger
ist als mehrere Frequenzumrichter mit niedrigerer
Leistung. Für jeden Frequenzumrichter ist ein
eigener Schaltkreisschutz erforderlich. Daher
können bei nur einem Frequenzumrichter hier
ebenfalls Kosten eingespart werden.

120 0 120 0

120 0

1050

• Ein großer Frequenzumrichter benötigt im
Schaltschrank weniger Platz als mehrere
kleinere Einheiten. Dadurch können Platz und
Geld (Auslegungskosten) eingespart und eine
geringere Komplexität erzielt werden.

• Die Wartungszeit und -kosten werden
reduziert, da im Vergleich zu mehreren
kleineren Frequenzumrichtern nur ein einziger
Frequenzumrichter gewartet werden muss.

• Die Komplexität des gesamten Steuerungssystems
wird verringert. Anstatt viele Frequenzumrichter
an die Hauptsteuerung anzuschließen (in der
Regel eine speicherprogrammierbare Steuerung,
SPS) und deren Betrieb aufeinander abzustimmen,
ist nur ein Anschluss erforderlich. Bei der
Programmierung der SPS muss im Vergleich zu
mehreren Frequenzumrichtern nur ein einziger
Drehzahlregelkreis konguriert werden.

120 0

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Konstruktionsanleitung Parallel gekoppelte APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur Energierückgewinnung

Trotz dieser genannten Vorteile wird bei Systemen mit
mehreren Motoren häug ein Frequenzumrichter pro
Motor eingesetzt. Warum ist das so?

• Der Frequenzumrichter ist ein Single Point of
Failure. Die Betriebssicherheit von Motor und
anderen angeschlossenen Geräten verbessert
sich tatsächlich in vielen Anwendungen, da im
Vergleich zu einem großen Motor nun mehrere
kompaktere Motoren vorhanden sind. Wenn ein
Motor ausfällt, ist es oftmals möglich, den Betrieb
mit den restlichen Motoren fortzusetzen.

• Um den Frequenzumrichter möglichst klein
zu halten, müssen alle Motoren gleichzeitig
eingeschaltet werden. Der Frequenzumrichter
erhöht bei allen Motoren die Drehzahl auf
einen kontrollierten Wert und minimiert den
Startstrom, den jeder Motor bei der Einschaltung
benötigt.

• JEDER Motor muss einzeln geschützt werden.
Für den Schutz muss die Last, die Drehzahl, das
Drehmoment usw. berücksichtigt werden.

• Da eine vom Motor angetriebene Pumpe oft we­niger Last standhalten kann als der Motor, muss
JEDE Pumpe geschützt werden. Dafür muss das
Drehmoment berücksichtigt werden. Der Schutz
kann realisiert werden, indem an jeden Motor ein
Frequenzumrichter montiert wird.

• Ein Frequenzumrichter erfasst nur die an ihn
angeschlossene Gesamtlast. Er liefert bis zum
Nennstrom einen so hohen Strom wie nötig.
Wenn ein einziger Frequenzumrichter mehrere
Motoren regelt, kann er nicht erfassen, welcher
Motor eine hohe Stromaufnahme hat. Daher
kann er nicht jeden Motor und jede Pumpe vor
Überlast und Überstrom schützen.

Aus diesem Grund muss jeder Motor über einen eige­nen Kurzschluss- und Überlastschutz verfügen.

Bei Verwendung eines einzigen Frequenzumrichters für
mehrere Motoren:

• Ein einziger Frequenzumrichter für jeden Motor
kostet oftmals genauso viel oder weniger als
ein großer gemeinsamer Frequenzumrichter
und eine Überwachungslösung mit Relais,
die der harmonischen Spannung vom
Frequenzumrichter standhalten kann. Von Fall zu
Fall müssen Berechnungen durchgeführt werden.

• Durch die gemachten Erfahrungen weiß
DanfossPowerElectronics inzwischen, dass

das Schützen der einzelnen iSave®-Geräte, die
über einen gemeinsamen Frequenzumrichter
geregelt werden, kompliziert ist und hohe Kosten
verursacht.

8. Durchussregelung 8.1 Durchussregelung – APP-Pumpen

Die APP-Pumpe ist eine Verdrängerpumpe.
Das bedeutet:

• Der Durchuss ist proportional zur
Pumpendrehzahl. Somit führt z.B. das Erhöhen
der Drehzahl um 10% zu einer Erhöhung des
Durchusses um 10% – unabhängig vom
Dierenzdruck der Pumpe.

Beispiel: Pumpenkennlinien einer Kreiselpumpe und
einer APP-Pumpe

900

800

700

600

500

400

300

Förderhöhe (Druck) – m

200

100

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

• Der ND-Durchuss in die APP-Pumpe entspricht

• Die H-Q-Kennlinie verläuft nahezu senkrecht.

Wirkungsgrad APP

Durchuss APP

Leistung – m³/h

immer dem HD-Durchuss aus der Pumpe.

Wenn die Q-Werte für jede Pumpe addiert wer­den, ergeben sie den kombinierten Durchuss.

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

Förderhöhe CF

Wirkungsgrad CF

10%

0%

c110

Wirkungsgrad

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Konstruktionsanleitung Parallel gekoppelte APP-Pumpen und iSave®-Geräte zur Energierückgewinnung

8.2 Durchussregelung – iSave®-Geräte

8.2.1 HD-Zirkulationsströmung

Die Drehschieberpumpe im iSave® ist eine
Verdrängerpumpe. Das bedeutet:

• Der HD-Durchuss des iSave® ist proportional zur
iSave®-Drehzahl. Somit führt z.B. das Erhöhen
der Drehzahl um 10% zu einer Erhöhung des
Durchusses um 10% – unabhängig vom
Dierenzdruck des iSave®.

• Die H-Q-Kennlinie verläuft nahezu senkrecht.
Wenn die Q-Werte für jedes iSave® addiert
werden, ergeben sie den kombinierten
Durchuss.

9. Geräuschpegel 9.1 Geräuschpegel bei mehreren Quellen

Wenn mehrere Schallquellen nebeneinander betrieben
werden, ist der Gesamtschallpegel (Druck) aller Quellen
höher als der Schallpegel jeder einzelnen Quelle.

Beispiel: Das nachstehende Diagramm zeigt den kom­binierten Schallpegel bei mehreren iSave®-Geräten
oder Pumpen (mit 85dB).

8.2.2 ND-Spülstrom

Der Durchuss durch die ND-Seite des iSave® wird
durch die Druckdierenz zwischen dem ND­Eintritt (LP
Druckabfälle identisch sind, sind auch die Durchüsse

) und -austritt (LP

in

) geregelt. Wenn die

out

identisch.

• Die Druckdierenz verändert sich mit der
Drehzahl des iSave®.

• Wenn mehrere parallel gekoppelte iSave®
betrieben werden, wird empfohlen, alle iSave®
mit der gleichen Drehzahl laufen zu lassen.

10. Haftungsausschluss

Obwohl die Informationen und Empfehlungen in
diesem Dokument (elektronisch oder gedruckt) nach
bestem Wissen und Gewissen präsentiert und für
korrekt angesehen werden, gibt DanfossA/S bzw.
DanfossHighPressurePumps keine Zusicherungen
oder Garantien für die Vollständigkeit oder
Genauigkeit der Informationen.
Die Informationen werden unter der Bedingung
bereitgestellt, dass die Personen, die diese
Informationen erhalten, vor der Verwendung selbst
über deren Eignung für die jeweiligen Zwecke
entscheiden. In keinem Fall haftet DanfossA/S bzw.
DanfossHighPressurePumps für Schäden jeglicher
Art, die aus dem Verwenden oder dem Vertrauen auf
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