VERFAHREN ZUR FEHLERDETEKTION IN EINER FLUIDFÜHRUNGSVORRICHTUNG

Abstract

 Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Fehlerdetektion in einer Fluidführungsvorrichtung, insbesondere einer Verbrennungsanlage (14), wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Betriebsparameter (16) einer Fluidfördereinheit (18) der Fluidführungsvorrichtung erfasst wird.
Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein Änderungsparameter des Betriebsparameters (16) erfasst wird.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] In US 2009/0009967 A1 ist bereits ein Verfahren zur Fehlerdetektion in einer Fluidführungsvorrichtung vorgeschlagen worden, bei welchem in zumindest einem Verfahrensschritt ein Betriebsparameter einer Fluidfördereinheit der Fluidführungsvorrichtung erfasst wird.

Offenbarung der Erfindung

[0002] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Fehlerdetektion in einer Fluidführungsvorrichtung, insbesondere einer Verbrennungsanlage, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Betriebsparameter einer Fluidfördereinheit der Fluidführungsvorrichtung erfasst wird.

[0003] Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein Änderungsparameter des Betriebsparameters erfasst wird. Vorzugsweise umfasst die Fluidführungsvorrichtung zumindest ein Fluidführungselement zu einer Führung des Fluids, beispielsweise einen Kanal, einen Schlauch, einen Schacht, ein Rohr oder dergleichen. Vorzugsweise umfasst die Fluidführungsvorrichtung die zumindest eine Fluidfördereinheit, insbesondere ein Gebläse, vorzugsweise ein Lüfter oder Ventilator, und/oder eine Pumpe, zu einer Förderung des Fluids durch das Fluidführungselement hindurch. Es ist denkbar, dass die Fluidführungsvorrichtung als integraler oder modularer Bestandteil einer technischen Anlage ausgebildet ist, welche insbesondere zumindest eine Funktionseinheit umfasst, die dazu vorgesehen ist, mit dem Fluid zu interagieren. Beispielsweise ist die technische Anlage als Verbrennungsanlage, als Kühlanlage, als Lüftungsanlage oder dergleichen ausgebildet. Vorzugsweise weist das Fluid Luft auf, welche insbesondere mit Brennstoff zu einem Brenngas vermischt ist. Vorzugsweise ist die technische Anlage als Verbrennungsanlage ausgebildet, welche insbesondere dazu vorgesehen ist, ein als Brennstoff, insbesondere als Brenngas, ausgebildetes Fluid zu verbrennen. Zusätzlich oder alternativ umfasst die technische Anlage eine Funktionseinheit, die als Wärmetauscher ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Fluidführungsvorrichtung dazu vorgesehen, das Fluid zu der Funktionseinheit hinzuführen und/oder aus der Funktionseinheit auszulassen. Unter "vorgesehen" soll insbesondere speziell eingerichtet, speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.

[0004] Vorzugsweise ist das Verfahren dazu vorgesehen, einen Zustand der Fluidführungsvorrichtung zu ermitteln und insbesondere einen fehlerhaften Zustand zu detektieren. Ein fehlerhafter Zustand ist insbesondere bei einem zumindest teilweisen Verschluss der Fluidführungsvorrichtung und/oder durch eine Änderung, insbesondere Erhöhung, eines Strömungswiderstands der Fluidführungsvorrichtung gegeben. Ein fehlerhafter Zustand kann insbesondere durch Verschleiß und/oder Beschädigung von Bauteilen der Fluidführungsvorrichtung und/oder der technischen Anlage verursacht werden, beispielsweise durch verbogene Bauteile der Fluidfördereinheit und/oder durch eine Verschmutzung der Funktionseinheit, insbesondere der als Wärmeübertrager ausgebildeten Funktionseinheit. Ein fehlerhafter Zustand kann insbesondere durch das Vorhandensein von Fremdobjekten, beispielsweise Staub, Vogelmist, Laub, Ablagerungen oder dergleichen, innerhalb der Fluidführungsvorrichtung verursacht werden. Ein fehlerhafter Zustand kann insbesondere durch Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Druckschwankungen, insbesondere Windattacken, und/oder Feuchtigkeit innerhalb der Fluidführungsvorrichtung verursacht werden.

[0005] Vorzugsweise beschreibt und/oder charakterisiert der Betriebsparameter einen Durchfluss eines Fluids durch die Fluidführungsvorrichtung während eines Betriebs der Fluidführungsvorrichtung, und insbesondere während eines Betriebs der technischen Anlage. Beispielsweise ist der Betriebsparameter als Volumenstrom, als Massenstrom und/oder als Strömungsgeschwindigkeit des mit der Fluidfördereinheit geförderten Fluids, als Druckdifferenz des Fluids über der Fluidfördereinheit, als elektrische Leistungsaufnahme der Fluidfördereinheit oder dergleichen ausgebildet. Bevorzugt ist der Betriebsparameter als Rotationsgeschwindigkeit, Umlaufdauer und/oder Drehzahl der Fluidfördereinheit ausgebildet. Vorzugsweise wird der Betriebsparameter von einem Sensorelement der Fluidführungsvorrichtung erfasst, insbesondere zu einer Regelung des Betriebsparameters. Es ist insbesondere denkbar, dass der Betriebsparameter aufgrund der Regelung bei einem fehlerhaften Zustand, den gleichen aktuellen Wert annimmt wie bei einem regulären Zustand der Fluidführungsvorrichtung.

[0006] Unter einem "Änderungsparameter" des Betriebsparameters soll insbesondere eine Größe und/oder Kennzahl verstanden werden, welche eine Zeitdauer für eine Änderung eines aktuellen Werts des Betriebsparameters beschreibt und/oder charakterisiert. Insbesondere beschreibt oder charakterisiert der Änderungsparameter eine Zeitdauer, welche die Fluidfördereinheit benötigt, um eine, insbesondere vorgegebene, Änderung für einen Wert des Betriebsparameters umzusetzen. Vorzugsweise ist der Änderungsparameter als Zeitdauer zwischen einem Ausgangswert des Betriebsparameters und einem Endwert des Betriebsparameters ausgebildet. Alternativ ist der Änderungsparameter als Anzahl an, insbesondere regelmäßig durchgeführten, Messschritten zwischen einem Ausgangswert des Betriebsparameters und einem Endwert des Betriebsparameters ausgebildet. In einer alternativen Ausgestaltung ist der Änderungsparameter als Wert des Betriebsparameters, insbesondere als Differenz zu einem Sollwert für den Betriebsparameter, ausgebildet, der nach einer vorgegebenen Zeitdauer erreicht wird. Es ist auch denkbar, dass der Änderungsparameter als aktuelle, mittlere oder extremale zeitliche Ableitung des Betriebsparameters, als zeitlicher Differenzenquotient des Betriebsparameters, als charakteristischer Exponent eines exponentiellen Kurvenverlaufs des Betriebsparameters oder dergleichen ausgebildet ist. Vorzugsweise wird der Änderungsparameter mittels eines Zeitgebers der Fluidführungsvorrichtung erfasst. Es ist aber auch denkbar, dass der Änderungsparameter aus dem erfassten Betriebsparameter, insbesondere aus einem Verlauf des Betriebsparameters, ermittelt wird und/oder mittels eines Sensorelements der Fluidführungsvorrichtung erfasst wird.

[0007] Vorzugsweise schließt eine Steuer- und/oder Regeleinheit der Fluidführungsvorrichtung in zumindest einem Verfahrensschritt von dem Änderungsparameter auf einen Zustand der Fluidführungsvorrichtung. Insbesondere detektiert die Steuer- und/oder Regeleinheit einen fehlerhaften Zustand in Abhängigkeit von dem Änderungsparameter. Vorzugsweise vergleicht die Steuer- und/oder Regeleinheit den Änderungsparameter mit einem Referenzwert für den Änderungsparameter. Vorzugsweise schließt die Steuer- und/oder Regeleinheit bei einer Abweichung des Änderungsparameters um mehr als einen Toleranzwert von dem Referenzwert auf einen fehlerhaften Zustand. Insbesondere schließt die Steuer- und/oder Regeleinheit bei einem Überschreiten des Referenzwerts durch den, beispielsweise als Zeitdauer oder als charakteristischer Exponent ausgebildeten, Änderungsparameter um mehr als den Toleranzwert auf eine Blockade der Fluidführungsvorrichtung, insbesondere des Fluidführungselements. Alternativ oder zusätzlich schließt die Steuer- und/oder Regeleinheit bei einem Unterschreiten des Referenzwerts durch den, beispielsweise als Ableitung oder Differenzenquotient ausgebildeten, Änderungsparameter um mehr als den Toleranzwert auf eine Blockade der Fluidführungsvorrichtung, insbesondere des Fluidführungselements.

[0008] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein fehlerhafter Zustand der Fluidführungsvorrichtung vorteilhaft erkannt werden. Insbesondere kann vorteilhaft auf zusätzliche, kostspielige Sensoren, beispielsweise zur Durchflussmessung, verzichtet werden. Insbesondere kann eine bereits bestehende Vorrichtung vorteilhaft einfach nachgerüstet werden.

[0009] Weiter wird vorgeschlagen, dass der Änderungsparameter als Reaktion auf eine Änderung eines Steuersignals für die Fluidfördereinheit erfasst wird. Insbesondere löst eine Änderung des Steuersignals eine Erfassung des Änderungsparameters, insbesondere einen Start einer Zeitmessung, aus. Alternativ oder zusätzlich markiert die Änderung des Steuersignals einen Zeitpunkt in einem Verlauf des Betriebsparameters, aus welchem der Änderungsparameter ermittelt wird. Es ist denkbar, dass zwischen der Änderung des Steuersignals und vor einem Start der Erfassung des Änderungsparameters eine Verzögerungszeit verwendet wird. Vorzugsweise wird der Änderungsparameter nach einer wesentlichen Änderung des Steuersignals erfasst. Insbesondere ist es denkbar, dass bei einer, insbesondere unwesentlichen, Änderung des Steuersignals, insbesondere im Zuge einer Regelung, die Erfassung des Änderungsparameters unterdrückt wird. Unter einer "wesentlichen Änderung" soll insbesondere eine Änderung von einem Ausgangswert auf einen Endwert verstanden werden, bei welcher eine Differenz zwischen dem Ausgangswert und dem Endwert betragsmäßig größer als 20 %, bevorzugt größer als 35 %, besonders bevorzugt größer als 50 %, des Ausgangswerts und/oder des Endwerts ist. Es ist denkbar, dass das Steuersignal mit einer Modulation, insbesondere einer Pulsweitenmodulation, einer Amplitudenmodulation und/oder einer Frequenzmodulation, versehen wird. Vorzugsweise bezieht sich "eine Änderung des Steuersignals" bei Verwendung einer Modulation auf eine Änderung eines zu dem Steuersignal äquivalenten, demodulierten Signals, beispielsweise auf einen zeitlichen Mittelwert bei einer Pulsweitenmodulation, einer Einhüllenden bei einer Amplitudenmodulation oder dergleichen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Zeitpunkt für eine Erfassung des Änderungsparameters festgelegt werden. Insbesondere kann die Erfassung des Änderungsparameters unter vorteilhaft kontrollierten Rahmenbedingungen durchgeführt werden.

[0010] Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Änderungsparameter nach einem zeitweisen Abschalten eines Steuersignals für die Fluidfördereinheit erfasst wird. Vorzugsweise wird das Steuersignal in zumindest einem Verfahrensschritt zu einem Abschalten unterbrochen und/oder auf einen Nullwert gestellt. Unter einem "Nullwert" soll insbesondere ein Signallevel verstanden werden, bei welchem die Fluidfördereinheit nicht angetrieben wird. Abhängig von der verwendeten Schaltungslogik kann der Nullwert als niedriger oder als hoher und/oder als positiver oder als negativer Spannungslevel ausgebildet sein. Insbesondere entspricht eine Differenz zwischen dem Ausgangswert und dem Endwert der Änderung des Steuersignals betragsmäßig zumindest im Wesentlichen dem Startwert oder dem Endwert. Darunter, dass "sich zwei Größen im Wesentlichen entsprechen", soll insbesondere verstanden werden, dass ein kleinstes bildbares Verhältnis der Größen größer ist 0,4, bevorzugt größer als 0,7, besonders bevorzugt größer als 0,9. Insbesondere strebt der Betriebsparameter bei abgeschaltetem Steuersignal gegen einen Ruhewert, welcher insbesondere einem Stillstand der Fluidfördereinheit entspricht. Vorzugsweise beschreibt und/oder charakterisiert der Änderungsparameter die Zeitdauer von einem Abschalten des Steuersignals bis zu einem Erreichen des Ruhewerts durch den Betriebsparameter. Die Flurfördereinheit befindet sich im Freilauf. Vorzugsweise wird eine Erfassung des Änderungsparameters vor einem Erreichen des Ruhewerts beendet, insbesondere bei einem Unterschreiten oder Überschreiten eines Schwellenwerts, beispielsweise bei ½, bei 1/e, bei 1/e², bei 1/10 des Ausgangswerts des Betriebsparameters oder bei ½, bei 1-1/e, 1-1/e², bei 9/10 des Endwerts des Betriebsparameters oder dergleichen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Einfluss von elektrischen Schwankungen des Steuersignals auf den Betriebsparameter vorteilhaft gering gehalten werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft präzise Erfassung des Änderungsparameters erreicht werden.

[0011] Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Kalibrierungsschritt ein Referenzwert für den Änderungsparameter erfasst wird. Vorzugsweise wird in dem Kalibrierungsschritt der Änderungsparameter von der Steuer- oder Regeleinheit zumindest einmal ermittelt. Vorzugsweise speichert die Steuer- oder Regeleinheit den Änderungsparameter als Referenzwert ab. Es ist denkbar, dass in dem Kalibrierungsschritt der Änderungsparameter mehrfach ermittelt wird, insbesondere zu einer Mittelwertbildung und/oder zu einer Bestimmung einer Schwankungsbreite des Änderungsparameters. Vorzugsweise wird der Kalibrierungsschritt zumindest einmal nach einer Montage der Fluidführungsvorrichtung, insbesondere nach einer Montage der Fluidführungsvorrichtung in der technischen Anlage, durchgeführt. Vorzugsweise wird der Kalibrierungsschritt an einem Betriebsort der Fluidführungsvorrichtung, insbesondere der technischen Anlage, durchgeführt. Es ist denkbar, dass der Kalibrierungsschritt nach einer Inbetriebnahme der Fluidführungsvorrichtung durchgeführt wird, insbesondere zu einer Aktualisierung des Referenzwerts erneut durchgeführt wird. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit den Referenzwert anhand eines Modells und/oder anhand statistischer Vergleichswerte, insbesondere in Abhängigkeit geleisteten Betriebsstunden, anpasst. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann insbesondere ein vorteilhaft vorrichtungsspezifischer Referenzwert erstellt werden. Insbesondere kann ein Referenzwert dynamisch an einen aktuellen Zustand der Fluidführungsvorrichtung angepasst werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft präzise und/oder vorteilhaft zuverlässige Auswertung des Änderungsparameters erreicht werden.

[0012] Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in einem Initiierungsschritt vor einer Erfassung des Änderungsparameters der Betriebsparameter auf einen Ausgangswert eingestellt wird, der zumindest im Wesentlichen einem Extremwert des Betriebsparameters entspricht. Vorzugsweise wird der Initiierungsschritt nur durchgeführt, wenn die technische Anlage nicht in Betrieb ist. Alternativ generiert die Steuer- und/oder Regeleinheit in dem Initiierungsschritt ein Steuersignal zu einem Abschalten der technischen Anlage. Vorzugsweise entspricht der Extremwert einer maximalen Förderleistung oder einer Nennförderleistung der Fluidfördereinheit. Insbesondere kann der Extremwert, abhängig von der Ausgestaltung des Betriebsparameters, als Minimalwert und/oder als Maximalwert ausgebildet sein. Insbesondere liegen der Extremwert und der Ruhewert an entgegengesetzten Enden einer vorgesehenen Wertespanne für den Betriebsparameter. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Streuung des Änderungsparameters aufgrund einer Fertigungstoleranz der Fluidführungsvorrichtung und/oder aufgrund einer Messungenauigkeit vorteilhaft gering gehalten werden.

[0013] Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in einem Initiierungsschritt vor einer Erfassung des Änderungsparameters der Betriebsparameter auf einen Ausgangswert mittels einer Regelung stabilisiert wird. Vorzugsweise wird der Betriebsparameter in dem Initiierungsschritt auf einen Wert eingestellt, der von dem Extremwert unterschiedlich ausgebildet ist. Vorzugsweise wird in dem Initiierungsschritt ein Wert des Betriebsparameters erfasst. Vorzugsweise korrigiert die Steuer-und/oder Regeleinheit in dem Initiierungsschritt eine Abweichung des erfassten Werts von dem eingestellten Wert. Vorzugsweise wird der Initiierungsschritt, insbesondere erst dann, beendet, wenn sich der erfasste Wert innerhalb eines Toleranzbandes um den eingestellten Wert befindet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Erfassung des Änderungsparameters unter kontrollierten Rahmenbedingungen durchgeführt werden. Insbesondere sind mehrere Erfassungen zu verschieden Zeitpunkten vorteilhaft zuverlässig vergleichbar.

[0014] Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Kalibrierungsschritt ein Vorrichtungsparameter ermittelt wird. Insbesondere verwendet die Steuer-oder Regeleinheit den Vorrichtungsparameter als Referenzwert. Insbesondere ermittelt die Steuer- oder Regeleinheit in dem Kalibrierungsschritt einen für die Fluidführungsvorrichtung spezifischen Vorrichtungsparameter, insbesondere in einem in der technischen Anlage montierten Zustand. Vorzugsweise beschreibt oder charakterisiert der Vorrichtungsparameter eine von Umgebungsparametern und/oder verwendeten Betriebsparametern unabhängige Eigenschaft der Fluidführungsvorrichtung. Beispielsweise ist der Vorrichtungsparameter als Strömungswiderstand oder als effektiver Strömungsquerschnitt ausgebildet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft hohe Vergleichbarkeit des Referenzwerts erreicht werden.

[0015] Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Drehzahl als Betriebsparameter erfasst wird. Vorzugsweise wird als Änderungsparameter eine Zeitdauer einer Veränderung der Drehzahl erfasst. Insbesondere beschreibt oder charakterisiert der Änderungsparameter eine Zeitdauer für eine Reduktion der Drehzahl von einer Nenndrehzahl oder einer Maximaldrehzahl der Fluidfördereinheit zu einem Stillstand der Fluidfördereinheit. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann insbesondere auf vorteilhaft weit verbreitete Komponenten in eine bereits vorhandene Fluidführungsvorrichtung zurückgegriffen werden. Insbesondere kann ein Funktionsumfang von einer bereits vorhandenen Fluidführungsvorrichtung erweitert werden.

[0016] Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Ausgabeschritt ein Fehlersignal abhängig von dem Änderungsparameter ausgegeben wird. Vorzugsweise vergleicht die Steuer- oder Regeleinheit einen aktuellen Wert des Änderungsparameters mit dem Referenzwert. Vorzugsweise erzeugt die Steuer-oder Regeleinheit ein Fehlersignal, wenn der aktuelle Wert um mehr als einen Toleranzwert von dem Referenzwert abweicht. Vorzugsweise wird das Fehlersignal an einen Benutzer und/oder Wartungsdienst der Fluidführungsvorrichtung und/oder der technischen Anlage ausgegeben. Eine Ausgabe des Fehlersignals kann optisch, akustisch und/oder haptisch erfolgen. Es ist denkbar, dass das Fehlersignal an ein externes Gerät und/oder Netzwerk übermittelt wird. Zusätzlich oder alternativ, wird das Fehlersignal in einem Speicherelement der Steuer-oder Regeleinheit hinterlegt, insbesondere zu einem aktiven Abrufen durch einen Benutzer und/oder Wartungsdienst. Es ist auch denkbar, dass ein Signal ausgeben wird, wenn der aktuelle Wert des Änderungsparameters um weniger als den Toleranzwert von dem Referenzwert abweicht, insbesondere zu einer aktiven Bestätigung eines regulären Betriebs der Fluidführungsvorrichtung. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft ein fehlerhafter Zustand der Fluidführungsvorrichtung protokolliert und/oder durch einen Benutzer erfasst werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine Gegenmaßnahme eingeleitet werden. Insbesondere kann ein Umfang an erkennbaren fehlerhaften Zuständen vorteilhaft groß gestaltet werden. Insbesondere kann eine Fehlerdiagnose vorteilhaft präzise gestaltet werden.

[0017] Darüber hinaus wird eine Fluidführungsvorrichtung, insbesondere einer Verbrennungsanlage, mit zumindest einer Steuer- oder Regeleinheit zu einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Unter einer "Steuer- und/oder Regeleinheit" soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer "Steuerelektronik" soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einem Speicherelement sowie mit einem in dem Speicherelement gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Vorzugsweise umfasst die Fluidführungseinheit zumindest ein Fluidführungselement, vorzugsweise eine Mehrzahl von Fluidführungselementen. Vorzugsweise umfasst die Fluidführungseinheit zumindest ein als Venturielement ausgebildetes Fluidführungselement, beispielsweise ein als Venturirohr ausgebildetes Fluidführungselement zu einer Durchflussmessung und/oder ein als Venturidüse ausgebildetes Fluidführungselement zu einer Einspritzung eines Brennstoffs in ein Luftgemisch. Vorzugsweise umfasst die Fluidführungsvorrichtung zumindest die Fluidfördereinheit. Vorzugsweise ist die Fluidfördereinheit zu einem zyklischen Betrieb ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Fluidfördereinheit zumindest ein drehbar gelagertes Förderelement, insbesondere zu einer Energie- und/oder Impulsübertragung auf ein in dem Fluidführungselement befindliches Fluid. Vorzugsweise umfasst die Fluidfördereinheit zumindest ein Antriebselement zu einem Antrieb des Förderelements. Beispielsweise ist die Fluidfördereinheit als Pumpe, Kompressor, Gebläse oder dergleichen ausgebildet. Vorzugsweise ist zumindest das Förderelement innerhalb des Fluidführungselements angeordnet. Vorzugsweise umfasst die Fluidfördereinheit zumindest ein Sensorelement zu einer Erfassung des Betriebsparameters, beispielsweise einen Drehzahlsensor, einen Winkelgeber oder dergleichen. Vorzugsweise umfasst die Steuer- oder Regeleinheit zumindest einen Zeitgeber zu einer unmittelbaren Erfassung des Änderungsparameters und/oder ein regelungstechnisches Differentialglied zu einer Erfassung des Änderungsparameters über ein Betriebsparametersignal. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine vorteilhaft kostengünstige Fluidführungsvorrichtung, mit vorteilhaft wenigen Komponenten bereitgestellt werden, die einen fehlerhaften Zustand vorteilhaft zuverlässig erkennt.

[0018] Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Fluidführungsvorrichtung sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Fluidführungsvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.

Zeichnungen

[0019] Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

[0020] Es zeigen:

Fig. 1

eine schematische Darstellung einer Verbrennungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Fluidführungsvorrichtung,

Fig. 2

eine schematische Darstellung eines Regelprozesses zu einem Betrieb der erfindungsgemäßen Fluidführungsvorrichtung,

Fig. 3

eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fehlerdetektion in der erfindungsgemäßen Fluidführungsvorrichtung und

Fig. 4

eine schematische Darstellung eines Werteverlaufs eines Betriebsparameters der erfindungsgemäßen Fluidführungsvorrichtung im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0021] Figur 1 zeigt eine Fluidführungsvorrichtung 12. Vorzugsweise ist die Fluidführungsvorrichtung 12 Teil einer technischen Anlage, welche insbesondere als Verbrennungsanlage 14 ausgebildet ist. Insbesondere umfasst die technische Anlage eine Funktionseinheit 38. Vorzugsweise ist die Funktionseinheit 38 als Verbrennungseinheit, insbesondere als Gastherme, ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Fluidführungsvorrichtung 12 zumindest ein als Fluidzufuhr 40 ausgebildetes Fluidführungselement. Insbesondere ist die Fluidzufuhr 40 zu einer Zufuhr eines Fluids, insbesondere eines brennbaren Gasgemischs, zu der Funktionseinheit 38 ausgebildet. Insbesondere umfasst die Fluidzufuhr 40 zumindest einen als Luftzufuhr 44 und/oder einen als Brennstoffzufuhr 46 ausgebildeten Teilabschnitt. Vorzugsweise umfasst die Fluidführungsvorrichtung 12 zumindest ein als Fluidauslass 42 ausgebildetes Fluidführungselement. Insbesondere ist der Fluidauslass 42 zu einem Auslass eines Fluids, insbesondere eines Abgases, aus der Funktionseinheit 38 vorgesehen. Vorzugsweise sind/ist die Fluidzufuhr 40 und/oder der Fluidauslass 42 an der Funktionseinheit 38 angeordnet und insbesondere durch diese hindurch fluidtechnisch miteinander verbunden. Vorzugsweise umfasst die Fluidführungsvorrichtung 12 zumindest eine Fluidfördereinheit 18, insbesondere zu einer Förderung eines Fluids durch die Fluidführungsvorrichtung 12, und insbesondere durch die Funktionseinheit 38, hindurch. Vorzugsweise umfasst die Fluidfördereinheit 18 zumindest ein Förderelement 47, insbesondere zu einem Energie- und/oder Impulsübertrag auf das in der Fluidführungsvorrichtung 12 befindliche Fluid. Vorzugsweise ist das Förderelement 47 in der Fluidzufuhr 40 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist ein weiteres Förderelement der Fluidfördereinheit 18 in dem Fluidauslass 42 angeordnet (hier nicht dargestellt). Vorzugsweise ist das Förderelement 47 drehbar gelagert. Vorzugsweise umfasst die Fluidfördereinheit 18 zumindest ein Antriebselement 48, insbesondere zu einem Antrieb des Förderelements 47, insbesondere zur Erzeugung einer Drehbewegung des Förderelements 47. Die Fluidführungsvorrichtung 12 umfasst zumindest eine Steuer- oder Regeleinheit 36. Die Steuer- oder Regeleinheit 36 ist zu einer Durchführung eines Verfahrens 10 vorgesehen, welches in Figur 3 dargestellt ist. Vorzugsweise ist die Steuer- oder Regeleinheit 36 zu einer Steuerung und/oder Regelung 32 zumindest der Fluidfördereinheit 18 vorgesehen (vgl. Figur 2). Es ist denkbar, dass die Steuer- oder Regeleinheit 36 zumindest teilweise in eine Steuereinheit oder Regeleinheit der Verbrennungsanlage 14 integriert ist. Alternativ umfasst die Steuer- oder Regeleinheit 36 zumindest ein Kommunikationselement zu einem Informationsaustausch mit der Steuereinheit oder Regeleinheit der Verbrennungsanlage 14.

[0022] Figur 2 zeigt die Regelung 32. Vorzugsweise wird die Fluidfördereinheit 18 zumindest während eines Anlagenbetriebs 49 geregelt (vgl. Figur 3). Vorzugsweise wird während der Regelung 32 zumindest ein Betriebsparameter 16 der Fluidfördereinheit 18 geregelt. In zumindest einem Verfahrensschritt wird eine Drehzahl als Betriebsparameter 16 erfasst, vorzugsweise mittels eines Drehzahlsensors der Fluidfördereinheit 18. Vorzugsweise wird der erfasste Betriebsparameter 16 in einer Rückkopplung 52 mit einem Sollwert 50 für den Betriebsparameter 16 verglichen. Vorzugsweise berechnet die Steuer- oder Regeleinheit 36 aus einer Abweichung des erfassten Betriebsparameters 16 von dem Sollwert 50 ein Steuersignal 22. Vorzugsweise übermittelt die Steuer- oder Regeleinheit 36 das Steuersignal 22 an das Antriebselement 48. Vorzugsweise übermittelt die Steuer-oder Regeleinheit 36 das Steuersignal 22 pulsweitenmoduliert. Vorzugsweise passt das Antriebselement 48 den Betriebsparameter 16 anhand des Steuersignals 22 an.

[0023] Figur 3 zeigt das Verfahren 10. Das Verfahren 10 ist zu einer Fehlerdetektion in der Fluidführungsvorrichtung 12 vorgesehen. In zumindest einem Verfahrensschritt wird ein Betriebsparameter 16 der Fluidfördereinheit 18 der Fluidführungsvorrichtung 12 erfasst. Insbesondere wird der Betriebsparameter 16 während des Anlagenbetriebs 49 erfasst, insbesondere zu der Regelung 32. In zumindest einem Verfahrensschritt wird ein Änderungsparameter des Betriebsparameters 16 erfasst. Insbesondere wird der Änderungsparameter erfasst, während die Regelung 32 ausgeschaltet ist. Vorzugsweise wird der Änderungsparameter erfasst, während die Verbrennungsanlage 14 ausgeschaltet ist. Es ist insbesondere denkbar, dass ein Ausschalten der Verbrennungsanlage 14 automatisch eine Erfassung 28 des Änderungsparameters, insbesondere um eine Nachlaufzeit für die Fluidfördereinheit 18 verzögert, auslöst.

[0024] In einem Initiierungsschritt 26 vor der Erfassung 28 des Änderungsparameters wird der Betriebsparameter 16 auf einen Ausgangswert 30 eingestellt. Der Ausgangswert 30 entspricht zumindest im Wesentlichen einem Extremwert des Betriebsparameters 16. In dem Initiierungsschritt 26 vor der Erfassung 28 des Änderungsparameters wird der Betriebsparameter 16 auf den Ausgangswert 30 mittels der Regelung 32 stabilisiert. Vorzugsweise schaltet die Steuer- oder Regeleinheit 36 das Steuersignal 22 aus, wenn sich ein aktueller Wert des Betriebsparameters 16, insbesondere für eine Mindestzeitdauer, in einem Toleranzintervall um den Ausgangswert 30 befindet.

[0025] Der Änderungsparameter wird als Reaktion auf eine Änderung eines Steuersignals 22 für die Fluidfördereinheit 18 erfasst. Insbesondere löst ein Abschalten 20 des Steuersignals 22 die Erfassung 28 aus. Insbesondere markiert der Zeitpunkt des Abschaltens 20 einen Startpunkt einer Zeiterfassung. Vorzugsweise nähert sich der Betriebsparameter 16 ohne Steuersignal 22 einem Ruhewert 58 des Betriebsparameters 16. Insbesondere fällt der als Drehzahl ausgebildete Betriebsparameter 16 während der Erfassung 28 gegen Null. Vorzugsweise markiert ein Unterschreiten und/oder ein Überschreiten eines Schwellenwerts für den Betriebsparameter 16 den Endpunkt der Zeiterfassung. Vorzugsweise liegt der Schwellenwert zwischen dem Ausgangswert 30 und dem Ruhewert 58. Vorzugsweise ist der Änderungsparameter als Zeitdauer zwischen dem Startpunkt und dem Endwert der Zeiterfassung ausgebildet. Insbesondere ist der Änderungsparameter als Zeitdauer für die Fluidfördereinheit 18 von dem Ausgangswert 30 der Drehzahl, insbesondere von einer Nenndrehzahl und/oder von einer Maximaldrehzahl, im Wesentlichen zum Stillstand zukommen.

[0026] Vorzugsweise vergleicht die Steuer- oder Regeleinheit 36 in der Erfassung 28 den erfassten Änderungsparameter mit einem Referenzwert. Der Referenzwert wird in zumindest einem Kalibrierungsschritt 24 für den Änderungsparameter erfasst. Vorzugsweise wird der Kalibrierungsschritt 24 zumindest einmal ausgeführt. Vorzugsweise wird der Kalibrierungsschritt 24 nach einer Erstmontage, nach einer Reparatur und/oder nach einer Wartung durchgeführt. Vorzugsweise wird in dem Kalibrierungsschritt 24 der Änderungsparameter erfasst. Insbesondere wird in dem Kalibrierungsschritt 24 der Änderungsparameter als Referenzwert abgespeichert. In dem zumindest einem Kalibrierungsschritt 24 wird ein Vorrichtungsparameter ermittelt. Vorzugsweise wird ein Strömungswiderstand durch die Fluidführungsvorrichtung 12 als Vorrichtungsparameter ermittelt. Vorzugsweise wird der Vorrichtungsparameter aus dem Änderungsparameter ermittelt. Insbesondere wird in dem Kalibrierungsschritt 24 der Vorrichtungsparameter als Referenzwert abgespeichert, insbesondere zusätzlich oder alternativ zu dem Änderungsparameter.

[0027] In zumindest einem Ausgabeschritt 34 wird ein Fehlersignal abhängig von dem Änderungsparameter ausgegeben. Insbesondere wird das Fehlersignal ausgeben, wenn ein aktueller Änderungsparameter um mehr als einen Toleranzwert von dem Referenzwert abweicht. Insbesondere wird das Fehlersignal ausgegeben, wenn während der Erfassung 28 die Dauer für einen Abfall 54 der Drehzahl größer ist als während des Kalibrierungsschritts 24.

[0028] Figur 4 zeigt beispielhaft einen Verlauf des Betriebsparameters 16 gegen die Zeit t. Insbesondere wird während des Anlagenbetriebs 49 der Betriebsparameter 16 über das Steuersignal 22 geregelt. Vorzugsweise wird in dem Initiierungsschritt 26, 26' der Betriebsparameter 16 auf den Ausgangswert 30 gebracht und stabilisiert. Am Ende des Initiierungsschritts 26, 26' findet ein Abschalten 20, 20' des Steuersignals 22 statt. Der Änderungsparameter wird nach dem zeitweisen Abschalten 20, 20' des Steuersignals 22 für die Fluidfördereinheit 18 erfasst. Insbesondere kommt es nach dem Abschalten 20, 20' zu dem Abfall 54, 54' des Betriebsparameters 16, insbesondere von dem Ausgangswert 30 zu dem Ruhewert 58. Vorzugsweise wird die Dauer des Abfalls 54, 54' des Betriebsparameters 16 erfasst. Insbesondere befindet sich die Verbrennungsanlage 14 nach der Erfassung 28, 28' in einem Standbybetrieb 56, 56'. Es ist denkbar, dass die Fehlerdetektion, insbesondere der Initiierungsschritt 26', direkt aus dem Standbybetrieb 56' aktivierbar ist.

Ansprüche

1. Verfahren zur Fehlerdetektion in einer Fluidführungsvorrichtung, insbesondere einer Verbrennungsanlage (14), wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Betriebsparameter (16) einer Fluidfördereinheit (18) der Fluidführungsvorrichtung erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt ein Änderungsparameter des Betriebsparameters (16) erfasst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Änderungsparameter als Reaktion auf eine Änderung eines Steuersignals (22) für die Fluidfördereinheit (18) erfasst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Änderungsparameter nach einem zeitweisen Abschalten (20) eines Steuersignals (22) für die Fluidfördereinheit (18) erfasst wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Kalibrierungsschritt (24) ein Referenzwert für den Änderungsparameter erfasst wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Initiierungsschritt (26) vor einer Erfassung (28) des Änderungsparameters der Betriebsparameter (16) auf einen Ausgangswert (30) eingestellt wird, der zumindest im Wesentlichen einem Extremwert des Betriebsparameters (16) entspricht.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Initiierungsschritt (26) vor einer Erfassung (28) des Änderungsparameters der Betriebsparameter (16) auf einen Ausgangswert (30) mittels einer Regelung (32) stabilisiert wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Kalibrierungsschritt (24) ein Vorrichtungsparameter ermittelt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt eine Drehzahl als Betriebsparameter (16) erfasst wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Ausgabeschritt (34) ein Fehlersignal abhängig von dem Änderungsparameter ausgegeben wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Änderungsparameter beschreibt die Zeitdauer von einem Abschalten (20, 20') des Steuersignals bis zu einem Erreichen des Ruhewerts (58) durch den Betriebsparameter, wobei insbesondere der Ruhewert (58) einem Stillstand der Fluidfördereinheit (18) entspricht.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuer- oder Regeleinheit (36) das Steuersignal (22) an das Antriebselement (48) übermittelt, und wobei vorzugsweise das Antriebselement (48) den Betriebsparameter (16) anhand des Steuersignals (22) anpasst, und wobei vorzugsweise ein drehbar gelagert Förderelement (47) vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die Fluidfördereinheit (18) zumindest ein Antriebselement (48) umfasst, insbesondere zu einem Antrieb des Förderelements (47), insbesondere zur Erzeugung einer Drehbewegung des Förderelements (47).

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassung des Änderungsparameters vor einem Erreichen des Ruhewerts (58) beendet wird, insbesondere bei einem Unterschreiten oder Überschreiten eines Schwellenwerts.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es nach dem Abschalten (20, 20') des Steuersignals zu dem Abfall (54, 54') des Betriebsparameters (16), insbesondere von dem Ausgangswert (30) zu dem Ruhewert (58) kommt, wobei vorzugsweise die Dauer des Abfalls (54, 54') des Betriebsparameters (16) erfasst wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidfördereinheit (18) als Gebläse, Lüfter, Kompressor, oder dergleichen ausgebildet ist.

15. Fluidführungsvorrichtung, insbesondere einer Verbrennungsanlage (14), mit zumindest einer Steuer- oder Regeleinheit (36) zu einer Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15.

Zeichnung