Pumpen sind neben Ventilatoren eine der grossen Anwendungen von elektrischen Antrieben. Wenn man die Aufgabenstellung einer Pumpe verstanden hat, dann gibt meistens erhebliche Energiesparmöglichkeiten (Stichworte: Dimensionierung, Pumpenauswahl, Frequenzumrichter und Regelung).
Grundlagen
| Name | Beziehung |
|---|---|
| Kontinuitätgleichung | v1 A1 = v2 A2 |
| Bernoullische Gleichung | ρ v1² / 2 + p1 + ρ g z1 = ρ v2² / 2 + p2 + ρ g z2 |
| Druckhöhe | p = ρ g z |
| Volumenstrom | Q = A v |
| Hydraulische Leistung | PQ = Q Δp |
Einheiten
| Name | Symbol | Einheit |
|---|---|---|
| Strömungsgeschwindigkeit | v | m/s |
| Querschnittsfläche | A | m² |
| Dichte | ρ | kg/m³ |
| Druck | p | Pa |
| Erdbeschleunigung | g | m/s² |
| Höhe | z | m |
| Hydraulische Leistung | PQ | W |
| Volumenstrom | Q | m³/s |
| Druckdifferenz | Δp | Pa |
Pumpenkennlinie
Eine Pumpe hat den höchsten Druck, wenn keine Flüssigkeit gefördert wird. Man sagt, sie läuft dann gegen die Wand. Da die Pumpe dann nicht gekühlt wird, muss dieser Betriebspunkt über die Steuerung oder einen Bypass vermieden werden. Wenn die Pumpe ohne Gegendruck betreiben wird (leer läuft), hat sie die höchste Fördermenge. Der optimale Betriebspunkt mit dem höchsten Wirkungsgrad liegt meistens in der Mitte.
Beim Betrieb mit einer geringeren Drehzahl (mit einem drehzahlvariablen Antrieb) nimmt der Staudruck quadratisch zur Drehzahl ab, die maximale Fördermenge proportional.
Da bei Pumpenanwendungen turbulente Strömungsverhältnisse herrschen, nicht der erforderliche Druck quadratisch mit der Geschwindigkeit (Fördermenge) zu. Bei den Lastkennlinien unterscheidet man zwischen Umwälzpumpen, bei denen kein Grunddruck vorhanden ist und Föderpumpen, welche gegen einen Grunddruck wirken. Bei den Umwälzpumpen nimmt die erforderliche hydraulische Leistung mit der Drehzahl kubisch zu.
Bei der Parallelschaltung von 2 gleichen Pumpen verdoppelt sich die Fördermenge, bei der Serieschaltung verdoppelt sich der Druck.
