Es zählt auch bei Pumpenaggregaten inzwischen zum Stand der Tech- nik, eine Vielzahl von Sensorik vorzusehen, einerseits um Betriebszustän- de zu erfassen, andererseits auch um Fehlzustände der Anlage und/oder des Pumpenaggregats zu ermitteln. Nachteilig hierbei ist je- doch, dass die in diesem Zusammenhang erforderliche Sensorik nicht nur aufwändig und teuer, sondern häufig auch störanfällig ist.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung von Fehlern beim Betrieb eines Pumpenaggre- gats zu schaffen, welches mit möglichst geringer Sensorik ausführbar ist sowie eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Anspruch 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst. Eine entsprechende Vorrichtung ist durch die Merkmale des Anspruchs 18 definiert. Vorteilhafte Ausgestal- tungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfol- genden Beschreibung und den Figuren.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, anhand in der Regel ohnehin zur Verfügung stehender oder zumindest wenig aufwändig ermittelbarer elektrischer Größen des Motors sowie mindestens einer in der Regel sensorisch zu ermittelnden veränderlichen hydraulischen Größe der Pumpe für den elektrischen Motor sowie die hydraulisch- mechanische Pumpe charakteristische Daten zu erfassen und diese ggfs. nach mathematischer Verknüpfung auszuwerten. In einfachster Form erfolgt dies durch Vergleich mit vorgegebenen Werten, wobei sowohl der Vergleich als auch das Ergebnis selbsttätig mittels elektroni- scher Datenverarbeitung erfolgt, die somit feststellt, ob ein Fehler im Betrieb der Pumpe vorliegt oder nicht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung von Fehlern beim Be- trieb eines Pumpenaggregats sieht somit vor, mindestens zwei die elekt- rische Leistung des Motors bestimmende Größen und mindestens eine veränderliche hydraulische Größe der Pumpe zu erfassen, diese erfass- ten oder davon abgeleiteten Werte mit vorgegebenen Werten zu ver- gleichen und zu ermitteln ob ein Fehler vorliegt oder nicht. Dies alles erfolgt selbsttätig durch elektronische Datenverarbeitung. Das erfin- dungsgemäße Verfahren benötigt ein Minimum an Sensorik und kann bei modernem, typischerweise frequenzumrichtergesteuerten Pumpen, die ohnehin eine digitale Datenverarbeitung aufweisen, in der Regel softwaremäßig implementiert werden. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass die die elektrische Leistung des Motors bestimmenden Größen, nämlich typischerweise die am Motor anliegende Spannung und der den Motor speisende Strom, ohnehin innerhalb der Frequenzumrichtere- lektronik zur Verfügung stehen, so dass zur Erfassung einer hydraulischen Größe, z. B. des Drucks lediglich ein Drucksensor erforderlich ist, der im Übrigen bei modernen Pumpen ebenfalls schon häufig zur Standard- ausstattung zählt. Die zum Vergleich erforderlichen vorgegebenen Wer- te können in digitaler Form in entsprechenden Speicherbausteinen der Motorelektronik abgelegt werden.

Alternativ zum Vergleich mit tabellarisch abgelegten charakteristischen Werten von Motor und Pumpe ist gemäß Anspruch 2 vorgesehen, dass einerseits die zwei die elektrische Leistung des Motors bestimmenden elektrischen Größen des Motors, vorzugsweise die am Motor anliegen- de Spannung und der dem Motor speisende Strom, zur Erzielung min- destens eines Vergleichswertes mathematisch verknüpft werden und andererseits die mindestens eine veränderliche hydraulische Größe der Pumpe sowie eine weitere die Leistung der Pumpe bestimmende me- chanische oder hydraulische Größe zur Erzielung mindestens eines wei- teren Vergleichswerts mathematisch verknüpft werden, wobei dann anhand des Ergebnisses der mathematischen Verknüpfung durch Ver- gleich mit vorgegebenen Werten ermittelt wird, ob ein Fehler vorliegt oder nicht. Die mathematische Verknüpfung erfolgt dabei für die mo- torseitigen Daten durch entsprechende für die elektrischen und/oder magnetischen Zusammenhänge im Motor bestimmende Gleichungen wohingegen für die Pumpe Gleichungen verwendet werden, welche das hydraulische und/oder mechanische System beschreiben. Die sich bei den jeweiligen Verknüpfungen ergebenden Werte werden entwe- der direkt oder mit vorgegebenen, in der Speicherelektronik abgespei- cherten Werten verglichen, wonach die elektronische Datenverarbei- tung selbsttätig feststellt ob ein Fehler vorliegt oder nicht. Bei dem direk- ten Vergleich wird die Fehlergröße als eine Abweichung zwischen einer sich aus dem Motormodell ergebenen Größe, z. B. Te oder co und einer entsprechenden aus dem mechanisch-hydraulisches Modell sich erge- benden Größe ermittelt. Das Verfahren gemäß Anspruch 2 hat gegen- über dem nach Anspruch 1 den Vorteil, dass weniger Speicherplatz für die vorgegebenen Werte erforderlich ist, jedoch benötigt dieses Ver- fahren mehr Rechenkapazität der Datenverarbeitungsanlage.

Dabei kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur festge- stellt werden ob ein Fehler vorliegt, sondern es kann darüber hinaus vor-

teilhaft auch noch der Fehler spezifiziert werden, d. h. ermittelt werden, um welchen Fehler es sich handelt.

Als zu erfassende hydraulische Größe wird vorteilhaft der von der Pum- pe erzeugte Druck bzw. Differenzdruck herangezogen, da diese Größe aggregatseitig erfasst werden kann und das Vorsehen eines solchen Druckaufnehmers bei zahlreichen Pumpenbauarten heute zum Stand der Technik zählt.

Alternativ oder zusätzlich zur Erfassung des Druckes kann als hydrauli- sche Größe vorteilhaft auch die von der Pumpe geförderte Menge he- angezogen werden. Die Erfassung der Fördermenge kann ebenfalls aggregatseitig erfolgen, auch hierfür stehen wenig aufwändige und langzeitstabile Messsysteme zur Verfügung.

Da die Absolutdruckerfassung des von der Pumpe erzeugten Drucks stets eine Differenzdruckmessung gegenüber der Außenatmosphäre darstellt ist es häufig günstiger, den zwischen Saug-und Druckseite der Pumpe gebildeten Differenzdruck statt des Absolutdruckes zu erfassen, der darüber hinaus als hydraulische Größe der Pumpe wesentlicher günstiger weiterzuverarbeiten ist.

Vorteilhaft wird für die mathematische Verknüpfung für die die elektri- sche Leistung des Motors bestimmenden Größen ein elektrisches Mo- tormodell und für die mathematische Verknüpfung der mechanisch- hydraulischen Pumpengröße ein mechanisch-hydraulisches Pumpen- /Motormodell verwendet. Dabei wird als elektrisches Motormodell be- vorzugt, ein durch die Gleichungen (1) bis (5) oder (6) bis (9) oder (10) bis (14) definiertes verwendet.

Die Gleichungen (1) bis (5) repräsentieren ein elektrisches dynamisches Motormodell für einen Asynchronmotor.

Die Gleichungen (6) bis (9) repräsentieren ein elektrisches statisches Motormodell ebenfalls für einen Asynchronmotor.

Die Gleichungen (10) bis (14) stellen ein elektrisches dynamisches Mo- tormodell dar, und zwar für einen Permanentmagnetmotor.

In den Gleichungen (1) bis (14) repräsentieren /den Motorstrom in Richtung d /den Motorstrom in Richtung q w den magnetischen Fluss des Rotors in d-Richtung

den magnetischen Fluss des Rotors in q-Richtung ru Te das Motormoment die Versorgungsspannung des Motors in d-Richtung v die Versorgungsspannung des Motors in q-Richtung die Winkelgeschwindigkeit des Rotors und Laufrades R, s den Ersatzwiderstand der Statorwicklung <BR> <BR> <BR> den Ersatzwiderstand der Rotorwicklung<BR> R r L den induktiven Kopplungswiderstand zwischen Stator-und Ro- torwicklung L's den induktiven Ersatzwiderstand der Statorwicklung Lr den induktiven Widerstand der Rotorwicklung <BR> <BR> <BR> die Polpaarzahl<BR> <BR> p<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> s den Phasenstrom Vs die Phasenspannung die Frequenz der Versorgungsspannung cj die tatsächliche Rotor-und Laufraddrehzahl s den Motorschlupf Zs (s) die Statorimpedanz Z,. (s) die Rotorimpedanz Rr den Ersatzwiderstand der Rotorwicklung Rs den Ersatzwiderstand der Statorwicklung Ls Den induktiven Widerstand der Statorwicklung, wobei d uns q zwei senkrecht zueinander stehende Richtungen senk- recht zur Motorwelle sind, Für das mechanisch-hydraulische Pumpen-/Motormodell wir die Glei- chung (15) und mindestens eine der Gleichungen (16) und (17) vorteil- haft verwendet.

Dabei repräsentiert die Gleichung (15) die mechanischen Zusammen- hänge zwischen Motor und Pumpe wohingegen die Gleichungen (16) und (17) die mechanisch-hydraulischen Zusammenhänge in der Pumpe beschreiben. Diese Gleichungen lauten : J d#/dt = Te - B# - TP (15)

und mindestens eine der Gleichungen Tp = -at2Q² + at1Q# + at0#² (17) in denen d#/dt die zeitliche Ableitung der Winkelgeschwindigkeit des Rotors, Tp das Pumpendrehmoment, J das Massenträgheitsmoment von Rotor, Laufrad und im Lauf- rad gebundener Förderflüssigkeit, B die Reibungskonstante, Q der Förderstrom der Pumpe, Hp der von der Pumpe erzeugten Differenzdruck, <BR> <BR> <BR> <BR> ah2, ah1, die Parameter, die den Zusammenhang zwischen Drehzahl<BR> <BR> des Laufrades, Förderstrom und Differenzdruck beschreiben aho und die Parameter, die den Zusammenhang zwischen Drehzahl des Laufrades, Förderstrom und Massenträgheitsmoment be- a° schreiben Anspruch 9 definiert beispielhaft, in welcher Weise mathematische Ver- knüpfungen vorgenommen werden um zu ermitteln, ob ein Fehler vor- liegt oder nicht. Auf das Abspeichern vorgegebener Werte kann hier im Prinzip völlig verzichtet werden. Grundgedanke dieses konkreten Ver- fahrens besteht darin, einerseits unter Zuhilfenahme des Motormodells, das sich aufgrund der elektrischen Größen an der Motorwelle erge- bende Motormoment sowie die Drehzahl zu ermitteln, wobei letztere auch gemessen werden kann. Mit Hilfe der Gleichungen (16) und/oder (17) wird eine Beziehung zwischen Druck und Fördermenge einerseits bzw. zwischen Leistung/Moment und Fördermenge andererseits ermit- telt. Es wird dann vorteilhaft mit Gleichung (15) überprüft, ob die mit Hilfe des Motormodells berechneten Größen mit denen mit Hilfe des Pumpenmodells nach Einsetzen der gemessenen hydraulischen Größe berechneten Größen übereinstimmen oder nicht, wobei bei mangel-

der Übereinstimmung ein Fehler registriert wird. Es wird also quasi vergli- chen, ob die sich aus den elektrischen Motormodell ergebenden An- triebsgrößen mit denen aus dem hydraulisch-mechanischen Pumpen- modell sich ergebenden Antriebsgrößen übereinstimmen oder nicht.

Wenn dies der Fall ist, arbeitet das Pumpenaggregat fehlerfrei, ande- renfalls liegt ein Fehler vor, der ggfs. noch weiter spezifiziert werden kann.

Um dem System eine gewisse Toleranz zu geben, kann es sinnvoll sein, durch Varianz mindestens einer der Größen ah0 bis ah2, a, 0 bis at2, B und J ein Toleranzband festzulegen, um nur dann einen Fehler zu registrieren, wenn dieser auch betriebsrelevant ist.

Um die Art des Fehlers näher spezifizieren zu können ist es zweckmäßig zusätzlich zu den zwei elektrischen Größen zwei hydraulische Größen vorzugsweise durch Messen zu ermitteln und die ermittelten Werte in die Gleichungen nach Anspruch 8 einzusetzen, so dass sich dann vier Feh- ! ergrößen n bis r4 ergeben. Anhand der Kombination dieser Fehlergrö- ßen wird dann die Art des Fehlers anhand vorgegebener Grenzwert- kombinationen bestimmt. Auch dies erfolgt selbsttätig durch die elekt- ronische Datenverarbeitung.

In alternativer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kön- nen zur Ermittlung der Art des Fehlers zusätzlich zu den zwei elektrischen Größen zwei hydraulische Größen vorzugsweise durch Messen ermittelt werden und die ermittelten Werte mit vorgegebenen Werten vergli- chen werden, wobei dann jeweils die vorgegebenen Werte eine Flä- che im dreidimensionalen Raum definieren und ermittelt wird, ob die ermittelten Größen auf diesen Flächen (r*1 bis r*4) liegen oder nicht und anhand der Kombination der Werte die Art des Fehlers anhand vorge- gebener Grenzwertkombinationen ermittelt werden. Die Fehlerart kann dann beispielsweise anhand der folgenden Tabelle bestimmt werden : | Fehlergröße r,, r2, r3, r4, Fehlerart Vergleichsflüche r, r2 r3 r4 Erhöhte Reibung aufgrund mechanischer Defekte Reduzierte Förderung/ fehlender Druck 0 1 1 1 Defekt im Ansaugbereich/ fehlende Fördermenge Förderausfall

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, mit einem Minimum an Sensorik nicht nur den fehlerfreien Betriebszustand des Pumpenaggregats festzustellen oder nicht festzustellen, sondern darüber hinaus im Falle eines Fehlers diesen auch noch im Einzelnen zu spezifizieren, so dass im Pumpenaggregat ein entsprechendes Fehler- signal generiert werden kann, das die Art des Fehlers anzeigt. Dieses Signal kann gegebenenfalls zu entfernten Stellen übermittelt werden, wo die Funktion des Pumpenaggregats überwacht werden soll.

Die anhand vorgegebner Werte gebildeten Flächen im dreidimensio- nalen Raum sind typischerweise raumgekrümmte Flächen, deren Werte zuvor fabrikmäßig anhand des jeweiligen Aggregats oder des Aggre- gattyps ermittelt und im digitalen Datenspeicher aggregatseitig abge- legt sind. Dabei sind die vorerwähnten Vergleichsflächen r*1 bis r*4 in einem dreidimensionalen Raum angeordnet, der bei r*l aus dem Dreh- moment, dem Durchfluss und der Rotorgeschwindigkeit, bei r*2 aus der Förderhöhe, der Fördermenge und der Rotorgeschwindigkeit, für r*3 aus dem Drehmoment, der Förderhöhe und der Rotorgeschwindigkeit so- wie für r*4 aus dem Drehmoment, der Förderhöhe und der Fördermen- ge gebildet sind.

Die in der Tabelle durch die Vergleichsflächen r*1 bis r*4 definierten Grö- ßen kennzeichnen den jeweiligen Betriebszustand, wobei die Ziffer 0 bedeutet, dass der jeweilige Wert innerhalb der durch die vorgegebe- nen Werte definierten Fläche liegt und 1 außerhalb. So kann die in der Tabelle durch erhöhte Reibung aufgrund mechanischer Defekte defi- nierte Fehlerkombination beispielsweise einen Lagerschaden oder ei- nen sonstwie verursachten erhöhten Reibwiderstand zwischen den ro- tierenden Teilen und den feststehenden Teilen des Aggregats bedeu- ten. Die unter dem Oberbegriff reduzierte Förderung/fehlender Druck gekennzeichnete Fehlerkombination kann beispielsweise durch Fehler oder Verschleiß am Pumpenlaufrad oder ein Hindernis im Pumpen Ein- oder Auslass verursacht sein. Die unter dem Oberbegriff Defekt im An- saugbereich/fehlende Fördermenge definierte Fehlerkombination kann beispielsweise durch Defekt der Ringdichtung am Saugmund der Pum- pe verursacht sein. Die unter dem Oberbegriff Förderausfall fallende Fehlerkombination kann vielfältigste Ursachen haben und ist ggfs. wei- ter zu spezifisieren. Dieser Förderausfall kann durch eine blockierte Welle oder ein blockiertes Pumpenlaufrad, durch einen Wellenbruch, durch das Lösen des Pumpenlaufrads, durch Kavitation aufgrund unzulässig niedrigen Drucks am Pumpeneinlass sowie durch Trockenlauf verursacht sein.

Die in der Tabelle durch die Größen ri bis r4 gekennzeichneten Betriebs- zustände basieren auf mathematischen Berechnungen von Fehlergrö- ßen ri bis r4 entsprechend den Gleichungen (19) bis (22), wobei die ent- sprechende Fehlergröße den Wert Null annimmt, wenn ein einwand- freier Betrieb vorliegt und den Wert 1 im Falle eines Fehlers. Die Tabelle ist hinsichtlich der Fehlerart in entsprechender Weise wie oben be- schrieben zu verstehen. Bildlich gesehen, repräsentiert jede der Fehler- größen ri bis r4 einen Abstand zu den entsprechenden Flächen r*l bis r*4. Jedoch müssen die Fehlergrößen nicht notwendigerweise mit den

Flächen r*1 bis r*4 korrespondieren. Die Fehlergrößen ri bis r4 entspre- chen den Gleichungen (19) bis (22) und korrespondieren zu den Flä- chen roi bis r*4 in den Figuren 7 bis 10.

Um die Art des Fehlers weiter zu differenzieren ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass bei Ermittlung eines Fehlers das Pum- penaggregat mit geänderter Drehzahl angesteuert wird, um dann an- hand der sich einstellenden Messergebnisse den ermittelten Fehler nä- her eingrenzen zu können.

Bevorzugt umfasst das mechanisch-hydraulische Pumpen-/Motormodell nicht nur das Pumpenaggregat selbst, sondern auch darüber hinaus zumindest Teile des von der Pumpe beaufschlagten hydraulischen Sys- tems, damit auch Fehler dieses hydraulischen Systems ermittelbar sind.

Dabei wird das hydraulische System vorteilhaft durch die Gleichung (18) definiert, welche die Änderung des Förderstromes über die Zeit darstellt. in der K KJ die Konstante ist, die Mässenträgkeit der Flüssigkeitssäule im Rohrsystem beschreibt, die Konstante, die die flowabhängigen Druckverluste im Ventil beschreibt und K die Konstante ist, die die flowabhängigen Druckverluste im Rohrsystem beschreibt, Hp den Differenzdruck der Pumpe, Pout den Druck am verbraucherseitigen Ende der Anlage, Pin den Zulaufdruck, Zout das statische Druckniveau am verbraucherseitigen Ende der Anlage, Zin das statische Druckniveau am Pumpeneingang, p die Dichte des Fördermediums g die Gravitationskonstante Sind.

Die Feh ! ergrößen n bis r4 werden vorteilhaft durch die Gleichungen (19) bis (22) definiert : in denen kl, k3, k4 Konstanten, q1,q2,q3,q4 Konstanten, Q'Die berechnete Fördermenge auf Basis von aktueller Drehzahl und gemessenem Druck, (1), die berechnete Rotordrehzahl auf Grundlage der me- chanisch-hydraulischen Gleichungen (15) und (17), t3 die berechnete Rotordrehzahl auf Grundlage der Glei- chungen (15), (16) und (17), b) 4 die berechnete Rotordrehzahl auf Grundlage der Glei- chungen (15), (16) und (17), 'die berechnete Rotordrehzahl aufgrund gemessenen Förderdrucks und gemessener Fördermenge r,-r4 Fehlergrößen und <BR> <BR> r, r4 * durch drei Variable bestimmte Flächen sind, die einen<BR> <BR> fehlerfreien Betrieb der Pumpe repräsentieren.

Um das erfindungsgemäße Verfahren zur Fehlerermittlung bei Betriebs- zuständen eines Kreise ! pumpenaggregats durchzuführen, sind dort Mit- tel zur Erfassung von zwei für den Motor leistungsbestimmenden elektri-

schen Größen sowie Mittel zur Erfassung mindestens einer veränderli- chen hydraulischen Größe der Pumpe vorzusehen sowie eine elektroni- sche Auswerteinrichtung, welche einen Fehlerzustand des Pumpenag- gregats anhand der erfassten Größen ermittelt. In einfachster Form ist hier also eine Sensorik zur Erfassung von der am Motor anliegenden Ver- sorgungsspannung und des Versorgungsstroms sowie zur Erfassung des von der Pumpe aufgebrachten Drucks vorzugsweise Differenzdrucks und der Fördermenge oder der Drehzahl vorzusehen. Darüber hinaus ist eine Auswerteinrichtung vorzusehen, die in Form einer digitalen Daten- verarbeitung, z. B. eines Mikroprozessors ausgebildet sein kann, in den das erfindungsgemäße Verfahren softwaremäßig implementiert wird.

Um den Vergleich zwischen erfassten bzw. berechneten Werten und vorgegebenen (z. B. fabrikseitig erfasst und abgespeicherten) Werten durchführen zu können ist ferner ein elektronischer Speicher vorzusehen.

Bei modernen frequenzumrichtergesteuerten Pumpenaggregaten sind sämtliche vorgenannten hardwaremäßigen Voraussetzungen bereits vorhanden, so dass lediglich für eine ausreichende Dimensionierung der elektronischen Datenverarbeitungsanlage, insbesondere der Spei- chermittel und der Auswerteinrichtung zu sorgen ist. Sämtliche Bauteile mit Ausnahme der zur Erfassung von hydraulischen Größen erforderli- chen Sensorik sind bevorzugt integraler Bestandteil der Motor-und/oder Pumpenelektronik, so dass konstruktiv insoweit keine weiteren Vorkeh- rungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu treffen sind. Eine andere Ausführungsform kann ein separater in einer Schaltta- fel oder Steuertafel vorgesehener Baustein sein, in gleicher Weise wie ein Motorschutzschalter, jedoch mit den Überwachungs-und Diagno- seeigenschaften wie oben beschrieben.

Die hier beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf Kreisel- pumpen, wie sich dies auch aus dem mechanisch-hydraulischen Pum- penmodell ergibt. Solche Pumpen können beispielsweise Industriepum- pen, Tauchpumpen für die Abwasser-oder Wasserversorgung sowie

Heizungsumwö ! zpumpen sein. Besonders vorteilhaft ist ein Diagnosesys- tem gemäß der Erfindung bei Spaltrohrpumpen, da durch frühzeitige Fehlererkennung das Durchschleifen des Spaltrohres und damit Austritt von Förderflüssigkeit, z. B. in den Wohnbereich, vorbeugend verhindert wird. Bei der Anwendung der Erfindung im Verdrängerpumpenbereich muss das mechanisch-hydraulische Pumpenmodell entsprechend den abweichenden physikalischen Zusammenhängen angepasst werden.

Entsprechendes gilt auch beim Einsatz anderer Motortypen für das e- lektrische Motormodell.

Darüber hinaus sind gemäß der Erfindung Mittel vorgesehen um min- destens eine Fehlermeldung zu erzeugen und zu übertragen an ein am Pumpenaggregat oder anderswo angeordnetes Anzeigelement, sei es in Form einer oder mehrerer Kontrollleuchten oder eines Displays mit alphanumerischer Anzeige. Dabei kann die Übertragung drahtlos, bei- spielsweise über Infrarot oder Funk erfolgen aber auch drahtgebunden, vorzugsweise in digitaler Form.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einer vereinfachten Form an- hand von Fig. 1 dargestellt. In ein elektrisches Motormodell 1 fließen die veränderlichen elektrischen leistungsbestimmenden Größen ein, hier insbesondere die Spannung Vabc und der Strom iabc-Das Produkt dieser Größen definiert die vom Motor aufgenommene elektrische Leistung.

Aus diesem Motormodell, wie es beispielsweise durch die Gleichungen (1) bis (5) oder (6) bis (9) oder (10) bis (14) gegeben ist, sind das Dreh- moment Te an der Welle des Motors sowie die Drehzahl ca des Motors ableitbar, wie sie sich rechnerisch aufgrund des Motormodells ergeben.

Diese leistungsabhängigen elektrischen Größen des Motors werden mit der ermittelten mechanischen Förderhöhe H (Druck) in einem Pum- penmodell 2, beispielsweise nach den Gleichungen (16) und (17) ver- knüpft, wobei dann das Ergebnis mit anhand definierter Betriebspunkte ermittelter vorgegebener Betriebswerte verglichen wird. Bei Überein-

stimmung dieser Eingangsgrößen mit den vorgegebenen Werten arbei- tet das Pumpenaggregat fehlerfrei. Ergibt sich hingegen über ein vor- bestimmtes Maß hinausgehende Differenz, so wird ein Fehlersignal r ge- neriert, welches eine Fehlfunktion der Pumpe signalisiert.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 2 werden in gleicher Weise wie bei Fig. 1 die Eingangsspannung Vabc und der Motorstrom iabc a ! s Eingangswerte für das Motormodell 1 verwendet, um das an der Motorwelle anste- hende Moment Te und die Drehgeschwindigkeit der Welle co zu ermit- teln. Diese aus dem Motormodell 1 abgeleiteten Werte sowie die senso- risch ermittelten Größen der Förderhöhe H (Druck) sowie der Förder- menge Q werden in einem mechanisch-hydraulischen Pumpenmodell 3 mathematisch miteinander verknüpft, das z. B. durch die Gleichungen (19) bis (22) weitergebildet ist. Hierbei werden vier Feh ! ergrößen n bis r4 generiert, wobei ein fehlerfreier Betrieb vorliegt, wenn diese alle den Wert Null annehmen und damit die Betriebspunkte in den in den Figu- ren 7 bis 10 im Einzelnen dargestellten Flächen r*, bis r*4 liegen. Diese dort dargestellten Flächen sind aus einer Vielzahl von Betriebspunkten beim ordnungsgemäßen Betrieb des Pumpenaggregats definiert und fabrikmäßig erzeugt und im Speicherbaustein der Auswertelektronik di- gital abgespeichert. Alternativ oder zusätzlich wird festgestellt, ob die anhand des mechanisch-hydraulischen Pumpenmodells ermittelten Fehlergrößen ri bis r4 Null sind oder nicht, entsprechend diesem Ergebnis erfolgt eine Auswertung gemäß der vorbeschriebenen Tabelle. Je nachdem, ob eine Fehlergröße vorliegt oder nicht, können beim Auftre- ten eines Fehlers insgesamt vier fehlerhafte Betriebszustände des Pum- penaggregats festgestellt werden, und zwar die unter die vorgenann- ten Oberbegriffe fallenden : 1. erhöhte Reibung aufgrund mechanischer Defekte, 2. reduzierte Förderung/fehlender Druck, 3. Defekt im Ansaugbereich/fehlende Fördermenge und

4. Förderausfall.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nicht nur das Pumpenag- gregat selbst, sondern es können auch Teile der Anlage überwacht werden, in der das Pumpenaggregat angeordnet ist. Dabei gliedert sich das System so, wie in Fig. 3 im Einzelnen dargestellt ist. Auch hier ist ein elektrisches Motormodell vorgesehen, dessen Eingangsgrößen Vabc und iabc sind und dem beispielsweise ein statisches Motormodell nach den Gleichungen (6) bis (9) zugrunde liegt, so, wie es hinlänglich be- kannt und anhand von Fig. 5 dargestellt ist. Die Ausgangsgröße dieses statischen Motormodells ist das Motormoment Te, das wiederum über die Gleichung (15) Eingang in den mechanischen Teil des Pumpenmo- dells 3a einfließt. Der hydraulische Teil des Pumpenmodells 3b ist durch die Gleichungen (16) und (17) definiert, über den der hydraulische Teil der Anlage 4 angekoppelt ist. Der hydraulische Teil der Anlage ist durch die Gleichung (18) definiert und anhand von Fig. 4 schematisch darge- stellt, in dem Pin der Druck Zulauf der Pumpe, Hp der Differenzdruck der Pumpe, Q der Förderstrom, Pout der Druck am verbraucherseitigen Ende der Anlage und Vi die Strömungsverluste innerhalb der Pumpe darstel- len. Zout ist das statische Druckniveau am verbraucherseitgen Ende der Anlage und Zin das am Pumpeneingang.

Fig. 3 verdeutlicht also die Zusammenhänge zwischen Motormodell, mechanischem Teil des Pumpenmodells, hydraulischen Teil des Pum- penmodells und hydraulischen Teil der Anlage. Während in den hydrau- lischen Teile des Pumpenmodells 3b und den hydraulischen Teil der An- lage Förderhöhe und Fördermenge ein-bzw. ausgehen, gehen in den hydraulischen Teil des Pumpenmodells 3b die Drehzahl car ein, die auch in das Motormodel 1 eingeht. Das aus dem hydraulischen Teil des Pum- penmodells 3b ermittelte Moment geht wiederum in den mechani- schen Teil des Pumpenmodells 3a zur Ermittlung der Drehzahl ein.

Die vorstehend beschriebenen Gleichungen zur mathematischen Be- schreibung von Pumpe und Motor sind nur beispielhaft zu verstehen und können ggfs. durch andere geeignete Gleichungen, wie sie aus der einschlägigen Fachliteratur bekannt sind, ersetzt werden. Die vor- stehend mit diesen Modellen ermittelbaren Fehler beim Betrieb eines Pumpenaggregats bzw. Differenzierung nach Fehlerarten kann weiter diversifiziert werden durch geeignete Fehleralgorithmen.

Um sicherzustellen, dass nicht schon geringe Fertigungstolleranzen oder Messfehler zur Abgabe von Fehlersignalen führen, ist es zweckmäßig, die in den Gleichungen (16) und (17) angegebenen Parameter ah und ar nicht konstant zu wählen, sondern jeweils einen unteren oder oberen Grenzwert festzusetzen, um eine gewisse Bandbreite zu erzeugen, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind. In der dort dargestellten linken Kurve ist die Leistung über der Fördermenge und in der rechten Kurve die Förderhö- he über der Fördermenge aufgetragen.

Bezugszeichenliste

-Elektrisches Motormodell 2-Vereinfachtes Pumpenmodell 3-Erweitertes Pumpenmodell 3a-Mechanischer Teil des Pumpenmodells 3b-Hydraulischer Teil des Pumpenmodells 4-Hydraulischer Teil der Anlage