Energieoptimaler Betrieb gekoppelter Mehrpumpensysteme
Sebastian Caba
In dieser Arbeit wird der energieoptimale Betrieb gekoppelter Mehrpumpensysteme und die dafür benötigte Regelung untersucht.
Einleitend erfolgt die schrittweise Modellierung eines Einpumpensystems und anschließend die Erweiterung auf ein Mehrpumpensystem. Bei letzterem wird insbesondere die dynamische Kopplung des hydraulischen Teils analysiert und modelliert.
Auf dieser Grundlage wird ein Regler und Zustandsschätzer für die nichtlinearen Systeme entworfen. Durch die Regelung wird eine Entkopplung des Mehrpumpensystems erreicht und der parallele Betrieb unterschiedlich dimensionierter Pumpen ermöglicht. In beiden Fällen basiert die Schätzung ausschließlich auf den vom Frequenzumrichter bereitgestellten mechanischen Größen Drehzahl und Drehmoment. In ausführlichen Versuchsreihen an Prüfständen werden die Methoden zur Regelung und Schätzung validiert und die Vorteile gegenüber bestehenden Methoden demonstriert.
Abschließend werden die erarbeiteten Regelungsmethoden als Grundlage für den energieoptimalen Betrieb genutzt. Der Beitrag teilt sich in zwei Bereiche auf. Durch die Regelung werden die hohen Anforderungen bestehender Optimierungen im statischen Betrieb erfüllt. Für den dynamischen Betrieb werden optimale Trajektorien ermittelt, die dann durch die Regelung verfolgt werden.
