Sonstiges stetige hydrostatische Füllstandsmessung mit JUMO-Regler LC300

K

Kleins

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Hallo Fachleute (insbesondere Regelungstechniker),
ich bin leider kein Regelungstechniker und habe folgendes Problem:

Eine Peltonturbine wird über eine Druckleitung mit Wasser aus einem Sammelbecken versorgt,
die vorgeschaltete Düsenverstellung soll per JUMO-PID-Regler den Wasser-Füllstand im Sammelbecken so hoch halten,
dass die Druckleitung keine Luft zieht! (etwa bei 50cm Pegelstand)

habe folgende Komponenten:

Pegelmeßsonde: JUMO MAERA S25 (4-20mA)
Regler: JUMO QUANTROL-LC300
Hubantrieb: BELIMO stetig 24VAC/DC (schließt automatisch bei Störung/Spannungsausfall)
Software: JUMO-QUANTROL setup

s.Anhang:
Anhang anzeigen DAV-CLH_TWKW.zipAnhang anzeigen Setup210417_JUMO.zip

Per HAND-Steuerung funktioniert alles wie gewünscht!

Die automatische Steuerung kapier ich nicht! (s. Parameter des JUMO-Setup-Programms)
Wie wird die zu erwartende Reaktionszeit berücksichtigt? (die Druckleitung ist etwa 500m lang, bei 50m Höhenunterschied.)

Laut Youtube-Video des Herstellers soll man eine Selbstoptimierung des Reglers starten können, wenn man 2 Bedientasten am JUMO-Regler gleichzeitig betätigt: (hab ich noch nicht hinbekommen)

Inbetriebnahme eines JUMO-Reglers
(https://www.youtube.com/watch?v=05vMADwIHPc)
Wer kann helfen und z.B. mal die Parametrierung überprüfen?

Grüße
 
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Hallo nullkommanix,

Danke für den Hinweis, aber die JUMO-Handbücher hab ich selbstverständlich zu Rate gezogen.

Ich nehme an, dass ich den Regler wg. falscher Parametrierung nicht in den AUTO-Mode schalten konnte
und das die Selbstoptimierung nicht richtig zu Ende lief!

Inzwischen hab ich im JUMO-Campus ein Webinar gefunden: "Elektronische Druckmesstechnik"
Hier wird erklärt:

- grundlegende Physik der Füllstandsmessung
- Pegelsonde, Relativdruck-Ausgleich
- Skalierung des Ausgangssignals/Messbereich+Genauigkeit
- Offset-Einstellung usw.

Ich denke, dass ich mit dieser Hilfestellung - wenn ich demnächst vor Ort bin (2034m üb. NN) - weiterkomme!

Ein Problem sehe ich noch bei der Selbstoptimierung:
Normalerweise ist die Wasserfassung immer randvoll und läuft über;
eine Selbstoptimierung kann ich also nur im Hochsommer bei Wassermangel durchführen...

Also mal abwarten, was beim nächsten Arbeitseinsatz auf der DAV-Hütte herauskommt.

Grüße
von der Ruhrhalbinsel
KHB
 
Hast du dir schon überlegt, was du (als leider kein Regelungstechniker) machst, wenn die Selbstoptimierung in diesem Fall gar nicht funktioniert? 500m Druckleitung und 50m Wassersäule ergibt eine ganz ordentliche bewegte Masse in der Regelstrecke. Ich habe zwar speziell mit so einer Regelung noch nichts zu tun gehabt, würde es allerdings auch nicht zu kompliziert angehen. Ein einfacher P-Regler mit einer starken Dämpfung der Regelgröße sollte m.E. optimal funktionieren. Bedenken sollte man nur den Regelsinn. Bei abnehmenden Füllstand muss der Durchfluss kleiner werden. Daraus ergibt sich ein negativer Regelsinn, sofern der Wirksinn der Turbine positiv ist. Die Verstärkung bzw. der P-Faktor des Reglers müsste in dem Fall also negativ sein.
 
Hallo Kleins,

es gibt merkwürdiger Weise mehrere Handbücher für diesen Regler und in einem anderen habe ich auch eine besser Beschreibung der Parameter gefunden. Jetzt leider nicht zur Hand.
Beschäftige mich zur Zeit mit dem Jumo Dicon touch daher mein eigenes Interesse an Jumo Geräten.

" Ich nehme an, dass ich den Regler wg. falscher Parametrierung nicht in den AUTO-Mode schalten konnte
und das die Selbstoptimierung nicht richtig zu Ende lief!"

Dazu Seite 20 aus dem Handbuch(Siehe Link aus #2 ) Selbstopimierung Binäreingang
[FONT=LED,LED][FONT=LED,LED]bin1 1 =starten
2=abbrechen
12=Start der Optimierung sperren[/FONT][/FONT]
[FONT=LED,LED][FONT=LED,LED][/FONT][/FONT]
 
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Kleins schrieb:
Eine Peltonturbine wird über eine Druckleitung mit Wasser aus einem Sammelbecken versorgt,
die vorgeschaltete Düsenverstellung soll per JUMO-PID-Regler den Wasser-Füllstand im Sammelbecken so hoch halten,
dass die Druckleitung keine Luft zieht! (etwa bei 50cm Pegelstand)
...
Wie wird die zu erwartende Reaktionszeit berücksichtigt? (die Druckleitung ist etwa 500m lang, bei 50m Höhenunterschied.)
Zum Vergrößern anklicken....
Onkel Dagoberts Reaktion in #4 hat mir klar gemacht, dass an Deiner Beschreibung noch gar nicht so ganz viel klar ist.
Sammelbecken vermutlich unten.
Druckleitung nach oben - wer erzeugt den Druck - doch nicht PeltonTurbine?
Könntest Du mal eine Skizze spendieren?

Gruss, Heinileini
 
Hier geht es sicher um eine Turbine.

Daher muss es oben ein "Sammelbecken" geben.

Wenn genug Wasser da ist, dann wird über die Strahlablenker (bei Pelton) oder über die Leitschaufeln die Turbine geregelt.
Gibt es wenig Wasser, dann muss bei Pelton die Düse(n) zugefahren werden. Das soll wohl der Regler machen (also Wasserstand im Sammelbecken mit Düsenöffnung oder Leitapparat regeln).

Parallel dazu muss aber auch der Stromverbrauch der Inselanlage dann zurückgefahren werden (Lastabwurf, . . .)
 
Ja Heinrich, da sind uns die Österreicher um Längen voraus :ROFLMAO: . Warst du noch nie zum Wandern in den Alpen? Das solltest du nachholen, solange du noch krauchen kannst.
 
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Der "HubAntrieb" ist vermutlich das Stellglied, das die Düsenverstellung übernimmt?
Und das ganze lässt sich so weit runterregeln bis kein Wasser mehr fliesst?
Und ausser dem Vermeiden einer PegelUnterscheitung ist rein gar nix zu berücksichtigen?
Das ist doch eine Angelegenheit, die sich mit einem Schwimmerschalter und einem Ventil erschlagen lässt.
Sofern nicht das Ventil beim Schliessen erschlagen wird durch die Masse der WasserSäule!?
Was soll denn nun wirklich geregelt werden?

@Dagobert
So wird es sein, man muss Österreicher sein, um zu verstehen, was der ganze Aufwand soll.
In Österreich war ich bisher übrigens nur, um zwei RegalMagazine in Betrieb zu nehmen.

@nullkommanix
Es scheitert nicht an den Hanbüchern und auch nicht an Parametern. Es scheitert daran, dass (ausser dem TE?) keiner weiss, was nach welchen Gesichtspunkten wie geregelt werden soll.
 
Zuletzt bearbeitet:
Das Regeln einer Peltonturbine ist nicht so einfach wie ihr euch das vorstellt:

Du hast nur ein relativ kleines Sammelbecken (meist nicht einmal das Volumen der Druckrohrleitung)
Die Düsen darfst du nur ganz langsam schließen weil es sonst durch die bewegte Wassermasse in der Druckrohrleitung zu unzulässigem Druckanstieg in der Rohrleitung kommt.
 
winnman schrieb:
Die Düsen darfst du nur ganz langsam schließen weil es sonst durch die bewegte Wassermasse in der Druckrohrleitung zu unzulässigem Druckanstieg in der Rohrleitung kommt.
Zum Vergrößern anklicken....
Das habe ich mir wohl gedacht und trotzdem etwas überspitzt formuliert.
Das Annähern an den unteren Pegelstand muss anscheinend sehr frühzeitig erkannt und der Durchfluss ganz sachte gestoppt werden. Das klingt nach herunterfahren an einer Rampe. So weit, so gut.
Ich verstehe aber nach wie vor nicht, an welcher Stelle das Regeln ins Spiel kommt und wieso bereits bestimmte Regler vorgeschlagen werden für eine Regelung, von der wir immer noch nicht erfahren haben, was sie denn regeln soll.
Wir haben bisher nur von einer einzigen "Randbedingung" gehört, die dabei unbedingt eingehalten werden soll und sonst gar nichts. Weiss denn der JUMO-Regler schon, welchen Istwert er welchem Sollwert folgen lassen soll?
​
Gibt es einen Regelkreis? Welchen? Ich finde es etwas abenteuerlich, wenn man automatisch oder manuell einen Regelkreis optimieren soll, ohne erfahren zu dürfen, worum es eigentlich geht.
Das "relativ kleine Sammelbecken" ist bisher nur von Dir genannt worden, lieber winnmann, macht aber z.B. auch deutlich, dass nicht nur ein minimaler, sondern vielleicht auch ein maximaler Pegel zu berücksichtigen sein sollte? Wenn ja, in welcher Weise? U.s.w. ...
 
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Der TE hat es in #1 doch eigentlich ganz gut erklärt:

Kleins schrieb:
.. Eine Peltonturbine wird über eine Druckleitung mit Wasser aus einem Sammelbecken versorgt,
die vorgeschaltete Düsenverstellung soll per JUMO-PID-Regler den Wasser-Füllstand im Sammelbecken so hoch halten,
dass die Druckleitung keine Luft zieht! (etwa bei 50cm Pegelstand) ..
Zum Vergrößern anklicken....

Regelgröße: Füllstand des Sammelbeckens
Stellglied: Turbine bzw. Düsenstellung, Schaufelradstellung oder was auch immer.

Der Pegel des Beckens soll nach Möglichkeit auf einen konstanten Sollwert gehalten werden.
Was ist denn daran nicht zu verstehen?


Heinileini schrieb:
@Dagobert
So wird es sein, man muss Österreicher sein, um zu verstehen, was der ganze Aufwand soll..
Zum Vergrößern anklicken....
Ja, weil man als Österreicher wie Winnman derartige Anlagen kennt. Nur sind diese dort in der Regel etwas größer. Aber selbst bei "Kleinkraftwerken", welche aus einem unscheinbaren Bach versorgt werden, sind dort Druckleitungen mit 500m Wassersäule keine Seltenheit. D.h., das Wasser kommt mit 50bar an der Turbine im Tal an. Da bekommen unsere deutschen Bauern mit ihren hungrigen Biogasanlagen Tränen in die Augen.
 
Zuletzt bearbeitet:
Onkel Dagobert schrieb:
Der Pegel des Beckens soll nach Möglichkeit auf einen konstanten Sollwert gehalten werden.
Zum Vergrößern anklicken....
Im "normalen" Betrieb, nämlich ...
Kleins schrieb:
Normalerweise ist die Wasserfassung immer randvoll und läuft über;
eine Selbstoptimierung kann ich also nur im Hochsommer bei Wassermangel durchführen...
Zum Vergrößern anklicken....
... sehe ich nicht so sehr, dass der Sollwert konstant gehalten werden soll (das tut dann schon der Überlauf am anderen Ende der Skala), nur im Hochsommer soll ein bestimmter Wert nicht unterschritten werden.
Und nur dieses NichtUnterschreiten soll also "geregelt" in den Zustand des NichtAblaufens überlaufen, pardon übergehen.
Irgendwie stelle ich mir immer noch vor, dass es für den (sinnvollen) Betrieb der Turbine weitere Aspekte geben könnte, die die Regelung des Durchflusses insbesondere in "normalen" Jahreszeiten pegelunabhängig prägen.
Vielleicht soll sogar im Hochsommer, wenn ein sehr geringer Zufluss zu verzeichnen sein sollte, dieser nicht umgehend in geregelter Form abgelassen werden, nur um mit aller Gewalt den niedrigen Pegel konstant zu halten?
Bitte verzeih mir Dagobert, bin eben nur ein "FlachlandTiroler" vom Fusse des TeutoburgerWaldes (durch den übrigens eine österreichische Firma den hiesigen Tunnel gebuddelt hat).

​
 
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Heinileini, wenn das Becken überläuft, dann greift die Regelung nicht ein. Muss sie auch nicht, da jede Menge Wasserüberschuss vorhanden ist. Der Stellgrad bleibt Null, die Leistung der Turbine bleibt auf Maximum, bzw. ist maximal verfügbar. Es geht doch letzten Endes nur darum, dass das Becken bzw. die Druckleitung nicht leer läuft. Weniger nachfließendes Wasser bedeutet weniger Leistung. Das ist das erste Grundgesetz von Wasserkraftanlagen :ROFLMAO: . Sollte gar kein Wasser mehr kommen, oder ein gewisser Mindestdurchfluss unterschritten werden, dann kann man nur noch abschalten. Aber genau das möchte der TE offensichtlich vermeiden. Bei Biogasanlagen (ist ja auch nur ein Kleinkraftwerk) fährt man die Leistung auch herunter, wenn das Gas aus irgend welchen Gründen knapp wird, um eine völlige Abschaltung zu verhindern.

Mit "FlachlandTiroler" hat das ganze nun gar nichts zu tun.
 
Zuletzt bearbeitet:
Wie der TE schon Schrieb wird es problematisch wenn am Sammelbecken Wasser in die Druckrohrleitung gezogen wird.

Es kommt dann im Bereich der Düsen der Peltonturbine zu sehr unschönen Effekten.

Man versucht also möglichst früh das absinken des Wasserstandes im Sammelbecken zu bemerken und rechtzeitig dass Schließen der Düsen zu starten.

Das ist aber eine Gratwanderung, startest du zu spät, H2O unter MIN, geht Luft ins System, solltest du eigentlich das Gesamtsystem sicherheitshalber abstellen-> unerwünscht!
 
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