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Kategorie: > Technik > Brunnen / Quellen / Pumpen
Anlagenkennlinie bei Parallelbetrieb?
Gast (Manfred Abt)
(Gast - Daten unbestätigt)

  24.11.2006

Liebes Forum
die Berechnung einer Anlagenkennlinie bei Parallelbetrieb mehrerer Pumpen habe ich noch nicht so ganz verstanden. Wir kennen ja alle die Kennlinien, die mit steigender Fördermenge wegen der quadratisch anwachsenden Strömungsverluste immer steiler werden. Wie sieht das denn aus, wenn ich mehrere Pumpen im Parallelbetrieb habe. Und sowohl die Verluste in den Einzeldruckleitungen (1. Komponente) als auch die der Sammeldruckleitung (2. Komponente) relevant sind. Die Verluste in der Sammeldruckleitung steigen natürlich quadratisch zur Gesamtfördermenge an. Aber die Verluste in den Einzeldruckleitungen doch nur jeweils in den Förderbereichen der Einzelpumpen. D.h. dann müsste die Gesamtkennlinie doch erst einmal (nur 1 Pumpe) steil ansteigen, und dann bei Zuschalten weiterer Pumpen jeweils nur entsprechend den Verlusten der Sammeldruckleitungen ansteigen.



Anzahl der unterhalb stehenden Antworten: 14
Gast (Manfred Abt)
(Gast - Daten unbestätigt)

  08.12.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 08.12.2006!  Zum Bezugstext

Danke Ihr beide, da geht die Diskussion ja noch etwas weiter. Nur beim Pumpversuch in den Gartenpool hab ich bei meinen Fördermengen doch etwas geschmunzelt. Ich glaube auch, die RSK machen die Probleme, zu deren Beiwerte lautet die genaueste Angabe, die ich erhalten konnte: Widerstandsbeiwerte können je nach Einstellung ein Mehrfaches der Widerstansziffern von RSK ohne ohne Hebel und Gewicht betragen. Und auch dafür liegen mir Werte zwischen 0,6 und 3 vor, je nach Fließgeschwindigkeit und Dimension.

Ich hab das Problem inzwischen vereinfacht und die notwendige Aussage über eine Grenzwertbetrachtung herbeigeführt. Ich wünsche noch ein schönes Wochenende.
Liebe Grüße, Manfred Abt
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  08.12.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 06.12.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Wilfried,

"wie sicher soll’s denn sein?"

Keine Ahnung, das muss Manfred selbst wissen. ich mache hier nur Vorschläge, wie's gehen könnte. Wenn berechnete "Sicherheit" nicht ausreicht, muss er wohl oder übel messen oder sich ganz was Anderes einfallen lassen.

"vor jeder Gleichung steht „annähernd“"

U.A. deswegen macht ja "jeder gute Ing." den berühmten Sicherheitsauf- oder abschlag. ;-)

"... aber „Rückschlagklappen mit Hebel und Gewicht“, womöglich tarierbar?"

"... ERHARD ARMATUREN hat da ein Beispiel ölgedämpfter Klappen und drei Pumpen parallel, schreiben aber "Für genaue Werte, Daten und Berechnung bitten wir um Rücksprache."

Ein prima Tipp für Manfred, da hat er die Chance, mit richtigen Fachleuten für seine Frage zu sprechen. Ich weiß das alles ja auch nur so nebenbei.

Grüße
Heiner
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  06.12.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 06.12.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Heiner,

>insbesondere wenn man als guter Ingenieur einen angemessenen Sicherheitsabschlag abzieht. ;-)

tja, :-))  … wie sicher soll’s denn sein? +/- 20%? In einem normalen „Dorfnetz“ hätte ich überhaupt keine Skrupel, aber hier? Im Sammler treffen 1600 kg/s aquadynamisch aufeinander… Das die vier EDL „relativ kurz“ sind ist dabei gewiss kein Vorteil.

>Für Rohrleitungen, Krümmer etc. gibt es übrigens Methoden, mit denen sich die Druckdifferenz über dem Volumenstrom berechnen lässt (ist allerdings nicht ganz trivial).

…Strömungslehre für Freaks - ist bei mir schon ein paar Jahre her – vor jeder Gleichung steht „annähernd“…

>Für die Rückschlagklappen kann möglicherweise der Hersteller die betreffenden Werte angeben.

Bei normalen Rückschlagventilen sicher, aber „Rückschlagklappen mit Hebel und Gewicht“, womöglich tarierbar?

Ich denke ich passe an dieser Stelle mal ganz mutig.

Beste Grüße
Wilfried

habe dazu eben doch noch mal gegoogelt:
ERHARD ARMATUREN hat da ein Beispiel ölgedämpfter Klappen und drei Pumpen parallel, schreiben aber "Für genaue Werte, Daten und Berechnung bitten wir um Rücksprache."

Dieser Beitrag wurde nachträglich editiert!
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  06.12.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 04.12.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Wilfried,

dV/dt-max(Pu) (delta-h = 0) für die Pumpe ist bekannt. Ein Versuch bei delta-h = 0 mit Pumpe + EDL sollte ein dV/dt-max(Pu+EDL) < dV/dt-max(Pu) ergeben. Ist die Differenz hinreichend gering, kann man die EDL vernachlässigen, andernfalls nimmt man einen näherungsweise quadratischen Verlauf der EDL-Kennlinie an, subtrahiert diese von der Pumpenkennlinie und erhält die Kennlinie von Pumpe + EDL. Das sollte für technische Anwendungen reichen, insbesondere wenn man als guter Ingenieur einen angemessenen Sicherheitsabschlag abzieht. ;-)

Für Rohrleitungen, Krümmer etc. gibt es übrigens Methoden, mit denen sich die Druckdifferenz über dem Volumenstrom berechnen lässt (ist allerdings nicht ganz trivial). Für die Rückschlagklappen kann möglicherweise der Hersteller die betreffenden Werte angeben.

Grüße
Heiner
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  04.12.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 04.12.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Heiner,

genau da habe ich meine Bedenken. Die EDL ist von der individuellen Installation abhängig. Wer kann dafür eine einiger Maßen genaue Berechnung der Kennlinie, incl. der tarierbaren Rückschlagklappen liefern?
Und ich kann mir auch nicht vorstellen, wie das in nur einem Versuch - mit nur einer Förderhöhe - praktisch zu ermitteln wäre.

Grüße höchst interessiert
Wilfried
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  04.12.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Manfred Abt vom 02.12.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Manfred,

ich muss Wilfried insofern widersprechen, als dass das Ganze doch berechnet werden kann. Vorausgesetzt, Du hast die Kennlinien der einzelnen EDLs (inklusive Rückschlagklappen und alledem).

Wenn Du sie nicht hast, kannst Du sie evtl. messen. Z.B. eine Pumpe mit EDL an einen Gartenpool mit bekanntem Inhalt anschließen und leerpumpen. Dabei den Auslauf"rüssel" stets etwa auf Höhe des Wasserstands halten. Ich weiß, das hört sich nur einfach an. Sowas macht man nur, wenns entsprechend wichtig ist. So erhieltest Du jedenfalls dV/dt-max der Pumpe-EDL-Kennlinie und kannst daraus und aus der Pumpenkennlinie die Pu-EDL-Kennlinie ermitteln.

Falls Du also wie auch immer an die EDL-Kennlinien herankommst, mach ich Dir gern eine Zeichnung und setze sie hier ins Forum oder, falls es schiefgeht, zum Runterladen ins Internet, dann musst Du Deine sorgsam gehütete Mailadresse nicht preisgeben. (Hat aber vermutlich keinen Zweck. Die Gefahr ist weniger, dass irgendwer eine Mailadresse hier liest und Unsinn dahin mailt, sondern vielmehr, dass Viren und Würmer Deine Adresse auf dem (schlecht geschützten) PC eines Bekannten aus der Liste entnehmen und diese dann für Spams etc. verwenden.)

Grüße
Heiner
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  03.12.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Manfred Abt vom 02.12.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Manfred,

ich meine das läßt sich nicht berechnen, weil die Strömungswiderstände des Einzelwegs mit in der Pumpenkennlinie aufgenommen werden müssen - die Strömungswiderstände wirken wie eine ungünstigere Konstruktion des Pumpengehäuses auf der Saug- und Druckseite. Eine Pumpenkennlinie wird von den Herstellern durch Versuche ermittelt. Eine zusätzliche Unwägbarkeit sind die Rückschlagklappen, deren Strömumgswiderstand sich gewiss nicht liniear zur Durchflußmenge verändert. Ich denke es wird keine andere Möglichkeit geben, als für einen Einzelstrang eine Kennlinie im Versuch zu ermitteln.

Beste Grüße
Wilfried
Gast (Manfred Abt)
(Gast - Daten unbestätigt)

  02.12.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 01.12.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Heiner,
nochmals danke, aber gerade da liegt das Problem. Wenn ich die Kennlinien der EDL vernachlässigen könnte, wäre das ja alles kein Thema, dass wäre ja der klassische Weg des Parallelbetriebs.

Die vier EDL sind zwar relativ kurz, aber insbesondere wegen den installierten Rückschlagklappen mit Hebel und Gewicht (Beiwerte liegen dann schon mal bei 3 bis 4) kann ich die Kennlinien der EDL eben nicht vernachlässigen. Läuft eine Pumpe, setzt sich die GRK aus Kennlinien der EDL und SDL zusammen, alles klar! Laufen zwei Pumpen, würde ich erst mal sagen aus Kennlinie der EDL (über den Bereich von Q=dV/dt nur einer Pumpe)und Kennlinie der SDL (über den Bereich von Q zwischen einer und zwei Pumpen). Dann hätte die GRK doch einen Knick bei Qmax der ersten Pumpe, oder? Vieleicht sollten wir doch mal Skizzen austauschen, ich bin im iNet nur sehr vorsichtig mit meiner Mail-Adresse.
Gruß aus Köln, Manfred
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  01.12.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Manfred Abt vom 30.11.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Manfred,

4 gleiche Pumpen mit vermutlich relativ kurzen Einzeldruckleitungen - das vereinfacht die Sache etwas. Die Kennlinien der Einzeldruckleitungen kannst Du vermutlich vernachlässigen. Dann multiplizierst Du einfach über p die dV/dt-Werte jeder einzelnen Pumpe mit 4 oder, je nachdem welchen Einfluss Du den Einzeldruckleitungen beimisst, vorsichtshalber mit einem Faktor etwas kleiner als 4. Von dieser "Alle-Pumpen-Kennlinie" subtrahierst Du die Kennlinie der Sammeldruckleitung (jeweils p(Pu) - p(SDL)) und bekommst eine Kennlinie für die ganze Anlage einschl. Pumpen, die Dir direkt sagt, welchen Volumenstrom Du bei welcher Förderhöhe erzielen wirst. (Wenns Dir besser zusagt, kannst Du natürlich genausogut die SDL-Kennlinie je nach Förderhöhe parallel verschieben.)

Das machst Du entsprechend mit 3, 2 und 1 Pumpe(n).

Grüße
Heiner
Gast (Manfred Abt)
(Gast - Daten unbestätigt)

  30.11.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 29.11.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Heiner,
nett, dass du dir soviel Mühe gibst. Ich beschreib dann doch mal besser meine konkrete Aufgabenstellung. Es geht um ein vorhandenes Hochwasserpumpwerk für Regenwasser, für das sich die Rahmenbedingungen derart geändert haben, dass durch Neudefinition des max. Hochwassers auf der Auslaufseite (0,60 m höher) und bauliche Änderungen an der Sammeldruckleitung sowohl Änderungen der max. geodätischen Förderhöhe als auch der Rohrleitungsverluste stattfinden. Nun geht es mir darum nachzurechnen, welche Förderleistungen sich ergeben, wenn eine, zwei, drei oder maximal vier Pumpen gleichzeitig im Parallelbetrieb laufen. Pumpen sind baugleiche Kreiselpumpen mit Riemenantrieb, ohne Änderungen der Drehzahl, ungedrosselt, PKL der Pumpen liegt mir vor. Nennförderleistung 400 l/s bzw. 1.440 m3/h bei 12 m Nennförderhöhe.

Mein Ziel ist also nicht, einen bestimmten Volumenstrom einzustellen sondern nachzurechnen, wo die Förderleistung der Anlage liegt. Für verschiedene Wasserstände im Fluss, aber das ist dann ja nur noch eine Parallelverschiebung der GRK.
Viele Grüße, Manfred
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  29.11.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Manfred Abt vom 28.11.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Manfred,

jede der "Einzeldruckleitungen" (EDL) und die "Sammeldruckleitung" (SDL) hat ihre eigene Kennlinie (Druckabfall über Volumenstrom). Diese Kennlinien bleiben die gleichen, egal wie viele Pumpen gerade wie schnell laufen.

Der Knackpunkt ist der: Die von Dir gesuchte "Gesamt-Rohrleitungskennlinie" (GRK) setzt sich jeweils aus den Kennlinien der SDL und der JEWEILS VERWENDETEN EDLs zusammen (vorausgesetzt, die laufenden Pumpen fördern alle den gleichen Volumenstrom, also nicht eine Vollast, die andere gedrosselt!), ist also jeweils eine andere.

Hab ich das richtig verstanden: Förderstrom variieren: 1. Pumpe Drehzahl so einstellen, dass gewünschter Förderstrom resultiert. Wenn 1. Pumpe auf max. Drehzahl, 2. Pumpe zuschalten und auf gewü. Förderstrom einstellen, dann 3. Pumpe usw.?

In diesem Fall vergiss besser die GRK und machs so, wie in meinem ersten Beitrag beschrieben, und zwar jeweils für 1 Pumpe läuft, 2 Pumpen laufen usw. eine gesonderte "Anlagen-Kennlinie" (damit meine ich die Kennlinien aller laufenden Pumpen, deren EDLs und der SDL zusammengefasst). Dann kannst Du jeweils herauslesen, welche Förderhöhe bei welcher Fördermenge in welchem Fall realisierbar ist. Oder was willst Du sonst da herauslesen?

Grüße
Heiner
Gast (Manfred Abt)
(Gast - Daten unbestätigt)

  28.11.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Wilfried vom 27.11.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Heiner, hallo Wilfried,
ich bedanke mich schon einmal herzlich für die Hinweise, ich schau mal, ob ich damit klar komme. Unter Anlagenkennlinie habe ich bis jetzt die von Heiner als Rohrleitungskennlinie bezeichnete Kennlinie verstanden, d.h. die Verlusthöhen meiner "Weiterleitungsanlage" in Abhängigkeit von der Fördermenge. Pumpen sind bei mir alle gleich und schalten in Abhängigkeit der Zuflusssmengen nacheinander auf. Ich bin also zusammenfassend auf der Suche nach der Rohrleitungskennlinie für alle Förderbereiche zwischen 0 und max-Volumenstrom aller parallel laufenden Pumpen. Die maßgebenden Rohrleitungsverluste setzen sich für die kurzen Druckleitungen der einzelnen Pumpen aus Bögen, Schieber und insb. Rückschlagklappe zusammen. Diese Einzeldruckleitungen münden dann in eine gemeinsame Sammeldruckleitung, deren Verluste sich aus Länge, Bögen und Auslaufverlusten ergeben. Läuft also nur eine Pumpe, ist die Sache klar. Mein Problem ist, dass ich noch nicht ganz verstanden hab, was mit der Rohrleitungskennlinie passiert, wenn die zweite Pumpe hinzu läuft. Für die Einzeldruckleitungen ist die Rohrleitungskennlinie ja identisch wie wenn nur eine Pumpe läuft, Für die Sammeldruckleitung ergeben sich die Verluste ja über die aus dem Gesamtvolumenstrom resultierenden Durchflussgeschwindigkeit.
Ich versuch jetzt mal mit euren Hilfen weiterzukommen, sonst melde ich mich nochmal. Herzlichen Dank aber schon einmal
Manfred
Wilfried
wilfried.rosendahlrsdsolar.de
(gute Seele des Forums)

  27.11.2006
Dieser Text bezieht sich auf den Beitrag von Heiner Grimm vom 27.11.2006!  Zum Bezugstext

Hallo Heiner,
über Deine freundliche Hilfe freue ich mich immer wieder. Damit Du aber nun nicht noch eine Zeichnung dazu machen mußt, gebe ich mal einen Link, wo das gut im Diagramm dargestellt ist:
 www.auf.uni-rostock.de/ktsw/Ballschmiter/Wasserversorgung  Seminar pumpen.pdf

Beste Grüße
Wilfried
Heiner Grimm
(gute Seele des Forums)

  27.11.2006

Hallo Manfred,

wenn ich Dich richtig verstanden habe, geht es um mehrere, evtl. verschiedene, Pumpen, mit jeweils einer eigenen Rohrleitungsstrecke, die sich alle in einer Sammelleitung vereinigen. Für das Ganze hättest Du gern die Anlagenkennlinie.

Ich fang mal ganz von vorn an:

(X-Achse = Volumenstrom dV/dt, Y-Achse = Druckdifferenz p.)

1 Pumpe, 1 Leitung:
Pumpenkennlinie (PKL), sinkt mit zunehmendem dV/dt von p-max (bei dV/dt=0) auf 0 (bei dV/dt-max)
Rohrleitungskennlinie (RKL), beginnt im Nullpunkt, steigt zunehmend an.
--> Anlagenkennlinie (AKL) ist die Differenz p(PKL) - p(RKL).

Wird eine weitere Rohrleitung als Verlängerung an die schon vorhandene angeschlossen, ergibt sich die neue AKL als Differenz AKL(neu) = AKL - RKL(zusätzl.) zwischen der alten AKL und der RKL des zusätzlichen Rohrstücks.

Jetzt mehrere Pumpen+Leitungen:

Z.B. 3 versch. Pumpen, 3 versch. Leitungen: ergibt 3 versch. AKL (AKL1..AKL3). Diese lassen sich zu einer einzigen AKL(1..3) addieren, und zwar in Richtung X-Achse (dV/dt). Dabei beginnt man bei p-max der druckschwächsten Pumpe und weiter runter bis p=0. (Bei höheren Druckdifferenzen als p-max der druckschw. Pu. ist deren Kennlinienverlauf nicht bekannt, da gibts also nix mehr zu addieren (Das ist der Druckbereich, in dem das Wasser in Gegenrichtung durch die laufende Pumpe (zurück)gedrückt wird)).

Von der AKL(1..3) (beginnt bei dV/dt-min = Summe aller dV/dt bei p-max der druckschwächsten Pumpe, nicht bei dV/dt=0) wird noch die Kennlinie der Sammelleitung (SL) subtrahiert (p(AKL(1..3) - p(SL)), schon haben wir die AKL für das Ganze.

Falls das nicht verständlich genug ausgedrückt ist, sag's bitte, dann mach ich noch eine Skizze dazu.

Grüße
Heiner



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