專利名稱：可復(fù)原過濾器的費(fèi)用優(yōu)化控制的制作方法
費(fèi)用優(yōu)化地控制一種在熱交換器水回路中的可復(fù)原過濾器的方法和設(shè)備。
本發(fā)明涉及一種用于費(fèi)用優(yōu)化地控制一種可復(fù)原的機(jī)械過濾器的方法，而且尤其是用于在熱交換器之前的冷卻水流中的污垢的過濾器，它有—設(shè)在冷卻水泵與熱交換器之間處于冷卻水進(jìn)口管的流路中的過濾器，過濾器有一個過濾器殼體，至少一個覆蓋過濾器殼體橫截面的過濾元件，至少一個作用在過濾元件上并沖去污垢的凈化裝置和至少一根沖洗水管，后者與沖洗配件相連并用于排出被沖洗下來的污垢；—至少一個或多個監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的傳感器，它們的信號線輸出信號(S1，S2…Sn)，這些信號顯示由于過濾器被污染而使由冷卻水泵、過濾器和熱交換器組成的總設(shè)備惡化了的運(yùn)行狀態(tài)；—一個沖洗指令發(fā)生器，它一方面與輸出信號的信號線連接，另一方面可在其指令線上發(fā)出沖洗指令(Sa)以沖洗過濾器；—一個沖洗過程控制器，它與沖洗指令發(fā)生器的指令線連接，在指令線用信號傳遞方式接通沖洗指令的狀態(tài)下，可通過打開沖洗配件和通過操縱凈化裝置實(shí)施沖洗過程。
此類設(shè)備長期以來是眾所周知的。例如在公開出版物VGBKraftwerkstechnik 70(1990)第8卷681至688頁A.Lange著的“Kosteneinsparungen durch verbesserten Betrieb der Kuehlrohr-Reinigungsanlage，Einsatz von Kuehlwasserfiltern und einer neuartigenKondensatorueberwachung”一文中，介紹了作為冷卻水過濾器的這種已知類型的設(shè)備。過濾器位于熱交換器之前，在這種情況下在冷卻水進(jìn)口管中安裝一個用于冷凝離開渦輪的蒸汽的汽輪機(jī)冷凝器。對此過程必需的冷卻水泵設(shè)在過濾器的上游，不過沒有表示。此過濾器有一個覆蓋過濾器殼體橫截面稱為筒式濾芯的過濾元件，有一個作用在過濾元件局部區(qū)上并沖洗掉污垢稱為轉(zhuǎn)子和帶有轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置的凈化裝置，以及有一根穿過過濾器殼體壁的沖洗水管，它在熱交換器下游連接在冷卻水出口管上并可與一個稱為排水配件的沖洗配件相連，用于導(dǎo)出沖洗下來的污垢。
此過濾設(shè)備有一個稱為壓差測量系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況的傳感器，它的信號線輸出一個電信號，信號表示由于過濾器污染而提高了的；過濾器的壓差并因而表示了由冷卻水泵、過濾器和熱交換器組成的整個設(shè)備惡化了的運(yùn)行狀態(tài)。
沖洗指令發(fā)生器與沖洗過程控制器一起組合在一個稱為控制柜的部件內(nèi)，沖洗指令發(fā)生器一方面與發(fā)出信號的傳感器信號線連接，另一方面將沖洗過濾器的沖洗指令傳送給沖洗過程控制器，用以打開沖洗配件和操縱凈化裝置。
設(shè)備的控制這樣進(jìn)行，即，壓差測量系統(tǒng)監(jiān)控濾芯的污垢堵塞程度。若壓差測量系統(tǒng)測出的過濾器的壓差達(dá)到了一個調(diào)整好的極限值，沖洗指令發(fā)生器便向沖洗過程控制器發(fā)出沖洗指令，后者接通轉(zhuǎn)子驅(qū)動裝置和打開排水配件。
上述已知類型的設(shè)備的已知控制系統(tǒng)的另一種實(shí)施形式在日本專利文獻(xiàn)61-38000中作了介紹。在那里的過濾元件是圓柱形的并例如由孔板構(gòu)成。凈化裝置是直接位于過濾器進(jìn)口前的節(jié)流閥，在過濾器沖洗時它產(chǎn)生一股高速紊流的環(huán)流，因此污垢從過濾元件上脫落并輸往沖洗水管。此設(shè)備有一個壓差測量系統(tǒng)和一個冷卻水容積流量測量系統(tǒng)，作為監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況的傳感器。它們的信號線輸出電信號，這些信號表示由于過濾器的污染使得由冷卻水泵、過濾器和熱交換器組成的整個設(shè)備惡化了的運(yùn)行狀況。沖洗指令發(fā)生器由函數(shù)存儲器和比較儀組成，并與壓差測量系統(tǒng)和冷卻水容積流量測量系統(tǒng)的信號線相連。沖洗過程控制器與沖洗指令發(fā)生器的指令線連接。用于控制此設(shè)備的方法包括，在比較儀中，將過濾器的當(dāng)前壓差與在函數(shù)存儲器中的一個取決于冷卻水容積流量的預(yù)先給定的額定值進(jìn)行比較，并在超過此額定額時向沖洗過程控制器發(fā)出用于沖洗過濾器的電的沖洗指令，沖洗過程控制器本身則通過打開沖洗配件和操縱節(jié)流閥開始進(jìn)行過濾器的沖洗。
屬于先有技術(shù)已知的還有一些設(shè)備，它們的沖洗水管不是連在冷卻水出口管上，而是連接在一個開式的排水通道上或排水蓄水池上。過濾元件可以設(shè)計為完全不同的類型，例如設(shè)計為二維延伸的所謂表面濾器(例如由沖壓孔板制造成平面形狀或圓柱形或截球形)，或設(shè)計為例如由卷繞的紗線或由沙或活性炭的堆筑物制成的所謂的厚濾器(Tiefenfilter)。凈化裝置可以是如上述A.Lange的公開出版物中一樣的逆流沖洗轉(zhuǎn)子，如上述日本專利文獻(xiàn)61-38000中一樣的節(jié)流閥，或也可以由多個隔離蝶閥組成，借助于這些隔離蝶閥使部分過濾元件相繼地在流入側(cè)與冷卻水流隔開，而與沖洗水管接通，因此，對于被隔開的過濾元件部分，從過濾器的出口那里用清潔的冷卻水穿過過濾元件到?jīng)_洗水管從而形成逆流沖洗。過濾器殼體也可以由多個分殼組成，為了沖洗，它們可借助于隔離配件在過濾器的進(jìn)口相繼地與公共的冷卻水進(jìn)口管隔開，并可通過沖洗配件與公共的沖洗水管連接。本發(fā)明應(yīng)涉及所有上面提到的和沒有提到的用于液體的已知可復(fù)原的過濾器，而且應(yīng)不僅限于冷卻水設(shè)備。
除此以外還已知通過按鈕或通過定時器手操縱發(fā)出沖洗指令，這些用于控制可復(fù)原的機(jī)械過濾器的已知方法具有共同之處，即，當(dāng)由壓差測量系統(tǒng)測得的過濾器或過濾元件的壓差超出了一個固定的預(yù)給極限值(稱沖洗工作點(diǎn))，或在一種經(jīng)改進(jìn)的實(shí)施形式中超過了一個按與當(dāng)前的冷卻水容積流量的固定關(guān)系預(yù)給的極限值，便發(fā)出沖洗過濾器的沖洗指令，其中，冷卻水容積流量可用不同類型的傳感器測量。
由于濾芯被來自冷卻水流中的污物堵塞，濾芯的壓降增大。其結(jié)果是使具有非調(diào)節(jié)式驅(qū)動裝置的冷卻水泵減少了冷卻水容積流量，這種減少造成熱交換器降低熱功率。在冷卻水泵具有調(diào)節(jié)式驅(qū)動裝置或具有輪葉轉(zhuǎn)動裝置時，可通過提高泵的功率，部分補(bǔ)償冷卻水容積流量的減少?？傊捎跒V芯的污染降低了由冷卻水泵、過濾器和熱交換器組成的整個設(shè)備的效率，這一情況由作為監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀況的傳感器的壓差測量系統(tǒng)和必要時也由冷卻水容積流量測量系統(tǒng)顯示出來，并稱為“由于過濾器污染引起的功率損失”。因此，濾芯應(yīng)盡可能在只有少量堵塞的情況下便沖洗并因而應(yīng)盡可能經(jīng)常地沖洗，以達(dá)到盡可能小的過濾器污染引起的平均功率損失。
另一方面，在沖洗臟過濾器時供往熱交換器的冷卻水容積流量減少了一個相當(dāng)于沖洗水流的量。這使熱交換器損失了相應(yīng)的熱效率?？傊?，由于過濾器的沖洗降低了由冷卻水泵、過濾器和熱交換器組成的整個設(shè)備的效率，這一效率的降低稱為“由于過濾器沖洗引起的功率損失”。因此過濾器盡可能少地沖洗，以達(dá)到總體上盡可能小的因過濾器沖洗引起的功率損失。
用于控制上述用于機(jī)械地凈化液體的設(shè)備的已知方法中存在的缺點(diǎn)是—當(dāng)為了達(dá)到較少沖洗過濾器而調(diào)整為較高的沖洗工作點(diǎn)時，會使由于過濾器污染引起的功率損失提高；—但另一方面當(dāng)為了達(dá)到因過濾器污染而引起的功率損失小調(diào)整為較低的沖洗工作點(diǎn)時，則經(jīng)常沖洗過濾器會造成比較高的功率損失。
在頻繁地沖洗過濾器，比較高的操縱能量和凈化裝置以及沖洗水配件的迅速磨損也都是缺點(diǎn)。
因此，已知方法的缺點(diǎn)的基本點(diǎn)在于，沖洗工作點(diǎn)是固定的或按一個與冷卻水容積流量為固定的關(guān)系調(diào)整好的，而這樣做并沒有考慮在冷卻水流中污物的聚積隨時間的波動不定，亦即沒有考慮冷卻水流中污物濃度隨時間的變化；因此，在污物量少時形成不均衡的較高的“過濾器污染引起的功率損失”，而在污物量多時形成不均衡的較高的“過濾器沖洗引起的功率損失”?？傊?，缺點(diǎn)在于，沖洗工作點(diǎn)的確定通常著眼點(diǎn)是技術(shù)上的，而并不是按照可能變化的能量準(zhǔn)則以及按照與之相關(guān)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的準(zhǔn)則來進(jìn)行的。
因此本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一種用于費(fèi)用低廉地控制在熱交換器前冷卻水流中污染物的可復(fù)原機(jī)械過濾器的方法。尤其是，過濾器的必要的沖洗不應(yīng)在一個固定的沖洗工作點(diǎn)或按一種沖洗工作點(diǎn)與冷卻水容積流量的固定關(guān)系來進(jìn)行。確切地說，過濾器的沖洗應(yīng)當(dāng)在考慮到變換的運(yùn)行條件，從能量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的觀點(diǎn)看有利時進(jìn)行。因此，沖洗工作點(diǎn)應(yīng)自動適應(yīng)在冷卻水流中污物濃度的變化。本發(fā)明的目的還包括創(chuàng)造用于實(shí)施此方法的相應(yīng)的設(shè)備。
按權(quán)利要求1所述的方法和按權(quán)利要求15所述的設(shè)備用來達(dá)到上述目的。在從屬權(quán)利要求中說明了有利的設(shè)計。
本發(fā)明的基本特征在于，將過濾器的污染對整個設(shè)備的功率和運(yùn)行費(fèi)用的影響，包括在用來確定沖洗工作點(diǎn)的考慮因素之內(nèi)，以及權(quán)衡過濾器沖洗本身的功率消耗以及必要時還有運(yùn)行費(fèi)用，從而在總體上在功率損失和運(yùn)行費(fèi)用方面達(dá)到一個最低值。
按本發(fā)明，至少將一個可以導(dǎo)出過濾器的污染狀況的測量值輸入指令發(fā)生器內(nèi)，并由此測量值確定當(dāng)前的污染狀況。在這些測量值中，可以涉及壓差、冷卻水的流量、冷卻水泵的轉(zhuǎn)速或冷卻水泵的輪葉位置或其它的測量值。借助于在沖洗指令發(fā)生器中所儲存的數(shù)據(jù)和/或函數(shù)關(guān)系，將第一項(xiàng)由于過濾器被污染提高了壓差和由此減少了冷卻水容積流量造成的等于由冷卻水泵功率改變和熱交換器熱功率下降之和的功率損失，與第二項(xiàng)功率損失和在沖洗臟過濾器時引起的其它運(yùn)行費(fèi)用互相比較。在指令線上在下述這一時刻發(fā)出沖洗指令，即，從這一時刻起與不沖洗繼續(xù)工作相比，給過濾器沖洗總體上是節(jié)省能量和費(fèi)用的。本發(fā)明的一個重要組成部分是，在按本發(fā)明的費(fèi)用優(yōu)化地控制過濾器時考慮了由于過濾器污染和過濾器沖洗帶來的冷卻水泵的功率變化和熱交換器熱功率的減小，令人意外地導(dǎo)致比按先有技術(shù)具有固定的沖洗工作點(diǎn)運(yùn)行時一般而言更加頻繁地沖洗過濾器。比較性計算表明，這樣做可以顯著地節(jié)省能量和費(fèi)用。
權(quán)利要求1原則上說明了此方法的各個步驟，從屬權(quán)利要求包括有利的細(xì)節(jié)。
按本發(fā)明的方法可以與完全不同的傳感器和信號(S1，S2…Sn)配合工作，這些信號表示由于過濾器的污染引起由冷卻水泵、過濾器和熱交換器組成的總體設(shè)備惡化了的運(yùn)行狀況。在本發(fā)明的一種最佳實(shí)施形式中使用過濾器的壓差(PP)，或在另一種最佳實(shí)施形式中使用過濾器的壓差(DP)和冷卻水容積流量(V)。
由于過濾器污染和過濾器沖洗而取決于過濾器的壓差(DP)和冷卻水容積流量(V)的功率損失，與整個設(shè)備的許多參數(shù)有關(guān)，例如冷卻水泵特征線、熱交換器的液壓特征線和熱力學(xué)數(shù)據(jù)、過濾器和沖洗水管的液壓特征線等等，它們互相錯綜復(fù)雜。當(dāng)人們遵循下列本發(fā)明的思想時，要確定這些關(guān)系便出人意料地不那么麻煩對于各個具體的總設(shè)備，只要確定六個常數(shù)值(d；e；f；g；h；i)，它們具有足夠精度地確定第一和第二個函數(shù)ΔN1＝f(DP；V)和ΔN2＝f(DP；V)為直線。
在本發(fā)明另一種實(shí)施形式中，其中冷卻水容積流量(V)不是作為電信號存在，當(dāng)工作中引起(V)改變時，改變后的值用鍵盤手操縱輸入。在本發(fā)明另一種最佳實(shí)施形式中，通過每一次緊接在沖洗過程結(jié)束后計算潔凈過濾器壓差(DPc)的改變來確定冷卻水容積流量(V)的變化。在這種情況下此潔凈的過濾器看作是一種具有常數(shù)壓力損失系數(shù)類型的流量孔板，由它的壓差改變可以導(dǎo)出冷卻水容積流量的變化。
權(quán)利要求15及其以下的權(quán)利要求說明了一種適用于實(shí)施按本發(fā)明方法的按本發(fā)明的設(shè)備。
在

圖1至4中表示了按本發(fā)明用于控制一種機(jī)械式凈化液體的設(shè)備的方法的工作方式。圖中表示圖1用于機(jī)械式凈化液體的已知設(shè)備流程圖；圖2功率損失DN1和DN2作為壓差DP和冷卻水容積流量V的函數(shù)的變化曲線舉例；圖3表示功率損失和能量損失隨時間的變化和作為最有利沖洗時刻的最小平均功率損失ΔNm(min)；圖4示意表示用于實(shí)施按本發(fā)明方法的設(shè)備。
圖1表示一種已知的具有在熱交換器前冷卻水流中污染物可復(fù)原機(jī)械過濾器的總設(shè)備流程圖，它有熱交換器(1)、冷卻水進(jìn)口管(2)、冷卻水出口管(3)、具有驅(qū)動電機(jī)的冷卻水泵(4)以及過濾器(5)。過濾器(5)由過濾器殼體(6)、過濾元件(7)、帶驅(qū)動軸和驅(qū)動電機(jī)(9a)的凈化裝置(9)、沖洗水管(10)的沖洗配件(11)。此設(shè)備配備有壓差測量系統(tǒng)(18)和冷卻水容積流量測量系統(tǒng)(19)作為監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的傳感器(12)，它們的信號線(13)輸出電信號(S1；S2)并與沖洗指令發(fā)生器(14)連接，沖洗指令發(fā)生器另一方面通過其指令線(15)與沖洗過程控制器(16)連接，并可將沖洗指令(Sa)電接通以便沖洗過濾器(5)。此外，由圖中可看出污垢(8)，它們被過濾元件(7)滯留。冷卻水容積流量(V)和沖洗水流(Vs)用箭頭表示。在圖中沒有專門表示的是，由于沖洗弄臟了的過濾器(5)，顯然，壓差降低到潔凈過濾器(5)的壓差(DPc)，然后由于冷卻水容積流量(V)中污垢(8)的集結(jié)使壓差重新增加，直至它在總的時間范圍(ΔT1)的末尾達(dá)到調(diào)整好的固定的沖洗工作點(diǎn)(DPs)為止。為了沖洗需要沖洗時間(ΔT2)。在總的時間范圍(ΔT1)期間，第一項(xiàng)功率損失(ΔN1)由于過濾器(5)的壓力損失(DP)增加和由此減少了的冷卻水容積流量(V)作為由冷卻水泵(4)的功率變化和熱交換器(1)熱功率減小之和增加。在沖洗時間(ΔT2)的沖洗期間，由于沖洗水流(Vs)繞過熱交換器(1)形成的第二項(xiàng)功率損失(ΔN2)等于冷卻水泵(4)的功率變化和熱交換器(1)熱功率減少之和。緊接著在沖洗結(jié)束后，在潔凈過濾器(5)中第一項(xiàng)功率損失(ΔN1)重新處于低值，然后重新增加。為了減少由于過濾器(5)的壓力損失(DP)增加引起的第一項(xiàng)功率損失(ΔN1)，人們可以將沖洗工作點(diǎn)(DPs)調(diào)整為一個較低的值。然而當(dāng)沖洗工作點(diǎn)(DPs)調(diào)整為這種低值但卻出現(xiàn)污垢(8)的高濃度時，致使沖洗工作點(diǎn)提前達(dá)到，于是過濾器(5)頻繁沖洗。在污垢(8)濃度高的情況下，過濾器(5)如此經(jīng)常地沖洗，以致產(chǎn)生非常高的“由于過濾器沖洗引起的功率損失”，它對較低的“由于過濾器污染引起的功率損失”造成過補(bǔ)償。因此將沖洗工作點(diǎn)(DPs)調(diào)整為這種低值不但沒有帶來任何改善，而是造成了惡化。這種具有固定的調(diào)整好沖洗工作點(diǎn)的用于機(jī)械凈化液體的設(shè)備的已知控制方法，沒能考慮在冷卻水流中污物濃度隨時間的變動，并因而不可能是一種對于所有的運(yùn)行條件都有利的具有低的能量損失的沖洗工作點(diǎn)的設(shè)定。在圖1中表示的設(shè)備具有冷卻水容積流量測量系統(tǒng)(19)的這一配置也沒有對上述種種缺點(diǎn)帶來任何改善。它只能使沖洗工作點(diǎn)與冷卻水容積流量(V)的不同值相匹配。冷卻水容積流量(V)的這種改變由操作人員進(jìn)行，以便將設(shè)備調(diào)整為不同的負(fù)載狀態(tài)和冷卻水溫度。因此，希望沖洗工作點(diǎn)能自動與冷卻水容積流量(V)的不同值相匹配，例如為了在較小的冷卻水容積流量(V)的情況下避免過濾元件(7)被污垢(8)過分堵塞在較小的冷卻水容積流量(V)時，只有在過濾元件(7)嚴(yán)重堵塞時，才能達(dá)到與在大的冷卻水容積流量(V)時有同樣高的沖洗工作點(diǎn)(DPs)。
圖2中表示了對于本發(fā)明的一種最佳實(shí)施形式作的舉例的第一個函數(shù)(ΔN1＝f(DP；V))和第二個函數(shù)(ΔN2＝f(DP；V))隨壓差(DP)的變化曲線，其中，在此最佳實(shí)施形式中為了簡化計算和輸入以便在函數(shù)存儲器(17)中儲存，這些函數(shù)表示為具有V作為參數(shù)的直線(ΔN1＝a*DP和ΔN2＝b*DP+c)。第一和第二個函數(shù)(ΔN1；ΔN2)舉例表示為針對三個冷卻水容積流量的值(V1；V2；V3)。作為最低可能產(chǎn)生的潔凈過濾器(5)的壓差(DPc)表示了三個壓差值(DPc1；DPc2；DPc3)。作為直線儲存可使計算簡單，因?yàn)橐桓本€用2個點(diǎn)便可確定，因此為了確定只需要2個具有不同壓差的工作點(diǎn)。通過本發(fā)明另一種最佳實(shí)施形式，將常數(shù)(a；b；c)代入一個沒有表示的與冷卻水容積流量(V)的線性關(guān)系中，可以得到進(jìn)一步的簡化。總之，為了確定第一和第二項(xiàng)功率損失(ΔN1；ΔN2)，在此本發(fā)明特殊的實(shí)施形式中，只需確定6個常數(shù)值(d；e；f；g；h；i)。
在圖3中表示了按本發(fā)明方法的進(jìn)一步的步驟。其中圖的上部表示第一和第二項(xiàng)功率損失(ΔN1；ΔN2)隨時間(t)的變化曲線，圖的下部表示平均功率損失(ΔNm)隨時間(t)的變化曲線。借助于儲存的第一個函數(shù)(ΔN1＝f(S1，S2…Sn))并在由一系列接連排列的時間間隔(ΔTa)中每一個時間間隔(ΔTa)的末尾，通過測定當(dāng)前的測量信號(S1，S2…Sn)，首先計算當(dāng)前的第一功率損失，然后按公式ΔE1a＝ΔTa*(ΔN1(n)+ΔN1(n-1))/2計算在時間間隔(ΔTa)內(nèi)由于臟的過濾器引起的當(dāng)前第一項(xiàng)能量損失(ΔE1a)，等于第一項(xiàng)功率損失(DN1)沿時間(t)的變化曲線下方的面積。在這之后，通過累積所有的自上一次沖洗過程以來的全部時間范圍(ΔT1)內(nèi)多個時間間隔(ΔTa)中產(chǎn)生的總的當(dāng)時的第一項(xiàng)能量損失(ΔE1a)形成能量和(ΔE1)。然后，假定過濾器(5)在這一時刻將被沖洗，借助于儲存的第二個函數(shù)(ΔN2＝f(S1，S2…Sn))通過測定當(dāng)前的測量信號(S1，S2，…Sn)，確定沖洗時間(ΔT2)一開始時的當(dāng)前第二項(xiàng)功率損失(ΔN2(a))，并假設(shè)過濾器(5)在此沖洗時間(ΔT2)的末尾達(dá)到第二個功率損失(ΔN2)在整個時間范圍(DT1)開始時的同一個值，亦即在沖洗時間末尾時有關(guān)的當(dāng)前第二項(xiàng)功率損失(ΔN2(b))。在沖洗時間(ΔT2)內(nèi)的沖洗過程中產(chǎn)生的第二項(xiàng)能量損失(ΔE2)，在假設(shè)過濾器(5)在這一時刻將沖洗的情況下，由具有沖洗時間(ΔT2)的寬度的第二項(xiàng)功率損失(ΔN2)隨時間(t)的變化曲線下方的面積來確定。按本發(fā)明用于控制用于機(jī)械式凈化液體的設(shè)備的方法的進(jìn)一步的步驟為，按未表示的方式得出損失和(∑ΔE)，它是包括未表示的能量消耗(Ex)在內(nèi)的總的能量損失，并按公式ΔNm＝∑ΔE/(ΔT1+ΔT2)計算平均功率損失。將針對目前的總的時間范圍(ΔT1(n))確定的平均功率損失(ΔNm(n))與在前一個總的時間范圍(ΔT1(n-1))內(nèi)確定的平均功率損失(ΔNm(n-1))作比較，并在滿足條件ΔNm(n)＞ΔNm(n-1)時發(fā)出沖洗過濾器(5)的沖洗指令(Sa)。在圖中表示的舉例中恰好達(dá)到了平均功率損失(ΔNm)的最小可能值，并通過指令線(15)發(fā)出沖洗指令(Sa)。
圖4表示了用于實(shí)施此方法的僅表示為實(shí)施例的按本發(fā)明的設(shè)備。兩個設(shè)計為壓差測量系統(tǒng)(18)和冷卻水容積流量測量系統(tǒng)(19)的傳感器(12)，通過信號線(13)與沖洗指令發(fā)生器(14)的測量值入口(21)連接。測量值(DP；V)通過測量值入口(21)輸入計算裝置(23)，用于計算和用于比較當(dāng)前的第一和第二項(xiàng)功率損失(ΔN1(n)；ΔN1(n-1)；ΔN2(a)；ΔN2(b))、能量損失(ΔE1a；ΔE2)、能量和(ΔE1)、損失和(∑ΔE)和平均功率損失(ΔNm)、總時間范圍(ΔT1)，以及用于通過信號出口(26)在指令線(15)上發(fā)出沖洗指令(Sa)和控制顯示器(24)，此計算裝置(23)與非易失存儲器(22)和尤其與函數(shù)存儲器(17)相連，前者用于儲存可預(yù)給的值包括時間間隔(ΔTa)、沖洗時間(ΔT2)、能量消耗(Ex)、幣值系數(shù)(GW)、維護(hù)費(fèi)用(W)和/或參數(shù)的函數(shù)關(guān)系，后者用于儲存作為信號(S1、S2…Sn)的函數(shù)的第一和第二項(xiàng)功率損失(ΔN1；ΔN2)。數(shù)據(jù)的輸入單元(20)有用于手動輸入的鍵盤(25)。顯示器(24)用于檢查通過輸入單元(20)輸入的數(shù)據(jù)和用于表示過濾器的運(yùn)行狀態(tài)，例如表示當(dāng)前的平均功率損失(ΔNm)。
本發(fā)明重要的組成部分是，按本發(fā)明的方法評估自上一次凈化熱交換器以來直至目前這一時刻，亦即過去這一段時間內(nèi)，由于過濾器污染引起的功率損失(ΔN1)的變化，并由此推斷未來。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)是基于這樣的假設(shè)，即，過濾器沖洗結(jié)束后的工作循環(huán)，在污染過程和冷卻水容積流量隨時間的發(fā)展變化，具有與下一個在結(jié)束沖洗后的工作循環(huán)相似的特征。這是盡可能最好地接近實(shí)際情況和是本發(fā)明的重要組成部分。本發(fā)明的重要組成部分還包括，變動的運(yùn)行條件的總譜通過按本發(fā)明的積分過程和緊接著的微分，費(fèi)用低廉地納入檢驗(yàn)中加以評估，而這一點(diǎn)在按已知的先有技術(shù)一般僅監(jiān)控過濾器壓差的瞬時值的情況下是完全不可能做到的。
總之，通過使用按本發(fā)明的用于費(fèi)用低廉地控制在熱交換器前過濾冷卻水流中污物的可復(fù)原的機(jī)械過濾器的方法，在冷卻水中污物濃度低時可以是一個較低的沖洗工作點(diǎn)，在濃度較高時可以是一個較高的沖洗工作點(diǎn)，因此可以是一種與污物的沉積相對應(yīng)的沖洗方式，并在總體上具有盡可能最低的能量損失，這些能量損失一方面由于過濾器污染和另一方面由于過濾器沖洗造成的。所介紹的這種設(shè)備可以實(shí)施此方法。
此方法不限于在凈化冷卻水流中污物時使用，也不限于所介紹的這種過濾器的實(shí)施形式。確切地說，它可以使用于所有流體和所有的過濾器，只要其中積聚的污物使壓差增加以及在沖洗過程中沖洗的流體流離開了在其下游的設(shè)備并因而脫離了整個過程。
符號表1 熱交換器20輸入單元2 冷卻水進(jìn)口管21測量值入口3 冷卻水出口管22非易失存儲器4 冷卻水泵23計算裝置5 過濾器 24顯示器6 過濾器殼體 25鍵盤7 過濾元件26信號出口8 污垢9 凈化裝置10沖洗水管11沖洗配件12傳感器13信號線14沖洗指令發(fā)生器15指令線16沖洗過程控制器17函數(shù)存儲器18測量系統(tǒng)19冷卻水容積流量測量系統(tǒng)
權(quán)利要求
1.用于控制一個可借助于沖洗裝置復(fù)原的機(jī)械過濾器(5)的方法，過濾器(5)在熱交換器(1)的由冷卻水泵(4)推動的冷卻水流中，此方法有下列步驟a.至少檢測一個測量值，由它可導(dǎo)出過濾器(5)當(dāng)前的污染度并輸入沖洗指令發(fā)生器(14)；b.借助于在沖洗指令發(fā)生器(14)中儲存的數(shù)據(jù)和/或函數(shù)關(guān)系，按可預(yù)定的時間間隔，計算第一項(xiàng)(ΔN1)和第二項(xiàng)(ΔN2)功率損失，其中—第一項(xiàng)功率損失(ΔN1)包括由過濾器(5)的污染度引起的在冷卻水泵(4)中和在熱交換器(1)中的功率損失，以及—第二項(xiàng)功率損失(ΔN2)包括在當(dāng)前污染度的情況下沖洗過程引起的功率損失；c.從算出的第一項(xiàng)功率損失(DN1)隨時間的變化，確定從上一次恢復(fù)后由于過濾器的污染引起的總的能量損失(ΔE1)；d.計算每一次用于凈化過程的當(dāng)前的第二項(xiàng)能量損失(ΔE2)，它包括第二項(xiàng)功率損失乘以復(fù)原的持續(xù)時間(ΔT2)；e.將算出的當(dāng)前第二項(xiàng)能量損失(ΔE2)加在當(dāng)前的總能量損失(ΔE1)上，其和用自上一次復(fù)原以來歷經(jīng)的時間(ΔT1)再加上用于一次復(fù)原過程所需時間(ΔT2)來除；f.監(jiān)控此商(〔ΔE1+ΔE2〕/〔ΔT1+ΔT2〕)隨時間的變化，并在此商通過了一個最低值并重新增大時起動復(fù)原過程。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征為在總能量損失之和(ΔE1+ΔE2)上加上與每個復(fù)原過程的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用相應(yīng)的能量損失(Ex)進(jìn)行計算。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征為至少確定一個最好是通過過濾器(5)的壓力差和/或一個冷卻水容積流量作為測量值。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征為儲存在沖洗指令發(fā)生器(14)中的函數(shù)關(guān)系者慮過濾器(5)不同的污染狀態(tài)和當(dāng)過濾器是潔凈的情況下冷卻水容積流量，以及計算至少一個用于確定其中一種功率損失的測量值。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征為儲存近似于直線的函數(shù)關(guān)系，尤其是與壓差和/或冷卻水容積流量的關(guān)系。
6.按照權(quán)利要求4或5之一所述的方法，其特征為函數(shù)關(guān)系是變化的，尤其在冷卻水容積流量改變時。
7.按照前列諸權(quán)利要求所述的方法，其特征為沖洗過程結(jié)束后確定冷卻水容積流量，最好由至少一個當(dāng)前的測量值和一個儲存的測量值來確定。
8.按照前列諸權(quán)利要求所述的方法，其中，過濾器(5)安排在冷卻水泵(4)與熱交換器(1)之間冷卻水進(jìn)口管(2)去往熱交換器(1)的路程中，此處還有—一個過濾器殼體(6)、至少一個覆蓋過濾器殼體橫截面的過濾元件(7)、至少一個作用在過濾元件(7)上并沖洗掉污垢(8)的凈化裝置(9)和至少一根沖洗水管(10)，它與沖洗配件(11)連接并用于導(dǎo)出沖洗下來的污垢(8)，—至少一個或多個監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的傳感器(12)，它們的信號線(13)輸出信號(S1、S2…Sn)，這些信號顯示由于過濾器(5)被污染而使由冷卻水泵(4)、過濾器(5)和熱交換器(1)組成的總設(shè)備惡化了的運(yùn)行狀態(tài)，—一個沖洗指令發(fā)生器(14)，它一方面與輸出信號(S1、S2…Sn)的信號線(13)連接，另一方面可在其指令線(15)上發(fā)出沖洗指令(Sa)以沖洗過濾器(5)，—一個沖洗過程控制器(16)，它與沖洗指令發(fā)生器(14)的指令線(15)連接，在指令線(15)通過信號傳遞接通沖洗指令的狀態(tài)下，可通過打開沖洗配件(11)和通過操縱凈化裝置(9)實(shí)施沖洗過程，在這種情況下實(shí)施下列步驟a.確定第一項(xiàng)功率損失(ΔN1)，這是由于過濾器(5)被污染導(dǎo)致提高壓差(DP)并因而降低冷卻水容積流量(V)引起的并等于冷卻水泵(4)功率變化和熱交換器(1)熱功率減小的總和，它取決于作為變量的信號(S1、S2…Sn)，在過濾器(5)的多個不同的污染階段和在冷卻水容積流量(V)的至少一個工作值作為參數(shù)的情況下確定，并將第一項(xiàng)功率損失(ΔN1)作為信號(S1、S2…Sn)的第一個函數(shù)(ΔN1＝f(S1，S2…Sn))儲存在函數(shù)存儲存器(17)中；b.確定第二項(xiàng)功率損失(ΔN2)，它是在沖洗臟過濾器(5)時引起的，主要是由于從熱交換器(1)失去了沖洗水流量(Vs)，第二項(xiàng)功率損失(ΔN2)等于冷卻水泵(4)的功率變化和熱交換器(1)熱功率減小之和，取決于作為變量的信號(S1、S2…Sn)，在多個不同的污染階段和在至少一個冷卻水容積流量(V)的工作值作為參數(shù)時確定，將此第二項(xiàng)功率損失(ΔN2)作為信號(S1、S2…Sn)的第二個函數(shù)(ΔN2＝f(S1，S2…Sn))儲存在函數(shù)存儲器(17)中；c.借助于儲存的信號(S1，S2…Sn)的第一個函數(shù)(ΔN1＝f(S1，S2…Sn))，針對一系列接連排列的時間間隔(ΔTa)中最后一個時間間隔(ΔTa)，通過評估當(dāng)時的測量信號(S1、S2…Sn)確定當(dāng)時的第一項(xiàng)功率損失(ΔN1(n))，以及按照公式ΔE1a＝ΔTa*(ΔN1(n)+ΔN1(n-1))/2，計算在最后一個時間間隔(ΔTa)內(nèi)由于受污染的過濾器(5)造成的當(dāng)時第一項(xiàng)能量損失(ΔE1a)，式中當(dāng)時的第一項(xiàng)功率損失ΔN1(n-1)是最后一個時間間隔(DTa)開始時的，當(dāng)時第一項(xiàng)功率損失ΔN1(n)是最后一個時間間隔(DTa)結(jié)束時的，以及，累積全部從前一次沖洗過程以來在整個時間范圍(ΔT1)內(nèi)在多個時間間隔(ΔTa)中形成的當(dāng)時的第一項(xiàng)能量損失(ΔE1a)等于能量總和(ΔE1)；d.借助于儲存的信號(S1、S2…Sn)的第二個函數(shù)(ΔN1＝f(S1，S2…Sn)，通過評估當(dāng)時測量信號(S1、S2…Sn)確定當(dāng)時的第二項(xiàng)功率損失(ΔN2(a)；ΔN2(b))，并在假定在這一時刻過濾器(5)將沖洗的情況下，按照公式ΔE2＝ΔT2*(N2(a)+ΔN2(b))/2計算在沖洗過程中在沖洗時間期間(DT2)內(nèi)由于當(dāng)時沖洗受污染的過濾器(5)引起的第二項(xiàng)能量損失(ΔE2)；e.按照公式∑ΔE＝ΔE1+ΔE2+Ex得出損失總和(∑ΔE)，它等于過濾器(5)在這一時刻將被沖洗的狀況下總的能量損失，其中Ex表示用于操縱沖洗配件(11)和凈化裝置(9)的能量耗費(fèi)的總量，以及，表示由于沖洗循環(huán)造成的用于過濾器(5)的維護(hù)費(fèi)用(W)，這一維護(hù)費(fèi)用(W)作為能量損失通過幣值系數(shù)(GW)來表示；f.按照公式ΔNm＝∑ΔE/(ΔT1+ΔT2)計算對于由整個時間范圍(ΔT1)和沖洗時間期間(ΔT2)的和得出的時間范圍的平均功率損失(ΔNm)；g.比較在這時的整個時間范圍(ΔT1(n))確定的平均功率損失(ΔNm(n))與在前面的整個時間范圍(ΔT1(n-1))中確定的平均功率損失(ΔNm(n-1))，當(dāng)滿足條件ΔNm(n)＞ΔNm(n-1)時在指令線(15)上發(fā)出沖洗過濾器(5)的沖洗指令，否則，目前不沖洗，對下一個總的時間范圍(ΔT1(n+1))重新檢驗(yàn)條件ΔNm(n)＞ΔNm(n-1)。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征為a.借助于壓差測量系統(tǒng)(18)確定的過濾器(5)的壓差(DP)用作為信號(S1)，它表示由冷卻水泵(4)、過濾器(5)和熱交換器(1)組成的整個設(shè)備惡化了的工作狀態(tài)，b.第一項(xiàng)功率損失(ΔN1)和第二項(xiàng)功率損失(ΔN2)根據(jù)作為變量的過濾器(5)的壓差(DP)，在多個不同的污染階段和至少冷卻水容只流量(V)的一個工作值作為參數(shù)的情況下確定，以及，作為第一個和第二個函數(shù)(ΔN1＝f(DP；V)；ΔN2＝f(DP；V))和以V作為參數(shù)，儲存在函數(shù)存儲器(17)中，其中參數(shù)V的值表示在過濾器(5)是潔凈的情況下的冷卻水容積流量，以及c.用當(dāng)前的壓差(DPa)借助于儲存的第一和第二個函數(shù)(ΔN1＝f(DP；V)；ΔN2＝f(DP；V))計算當(dāng)前的第一項(xiàng)功率損失(ΔN1(n)；ΔN1(n-1))和當(dāng)前的第二項(xiàng)功率損失(ΔN2(a)；ΔN2(b))。
10.按照權(quán)利要求8或9之一所述的方法，其特征為a.借助于壓差測量系統(tǒng)(18)確定的過濾器(5)的壓差(DP)和借助于冷卻水容積流量測量系統(tǒng)(19)確定的冷卻水容積流量(V)用作為信號(S1；S2)，它們表示由冷卻水泵(4)、過濾器(5)和熱交換器(1)組成的整個設(shè)備惡化了的工作狀態(tài)；b.第一項(xiàng)功率損失(ΔN1)和第二項(xiàng)功率損失(ΔN2)根據(jù)作為變量的過濾器(5)的壓差(DP)和冷卻水容積流量(V)，并在多個不同的污染階段和在至少一個冷卻水容積流量(V)的工作值作為參數(shù)的情況下確定，以及，作為第一個和第二個函數(shù)(ΔN1＝f(DP，V)；ΔN2＝f(DP，V))儲存在函數(shù)存儲器(17)中；以及c.用當(dāng)前的壓差(DPa)和當(dāng)前的冷卻水容積泫量(Va)，借助于儲存的第一和第二個函數(shù)(N1＝f(DP；V)；ΔN2＝f(DP；V))，計算當(dāng)前的第一項(xiàng)功率損失(ΔN1(n)；ΔN1(n-1))和當(dāng)前的第二項(xiàng)功率損失(ΔN2(a)；ΔN2(b))。
11.按照權(quán)利要求8至10之一所述的方法，其特征為第一個和第二個函數(shù)(ΔN1＝f(DP，V)；ΔN2＝f(DP，V))近似于按公式ΔN1＝a*DP和ΔN2＝b*DP+c的直線進(jìn)行儲存，其中，常數(shù)a、b和c可以用一個與冷卻水容積流量(V)的線性關(guān)系置換，它們有公式a＝d-e*V和b＝f-g*V和c＝h-i*V，其中d，e，f，g，h和i都是常數(shù)值。
12.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為潔凈過濾器的冷卻水容積流量的變化通過輸入單元(20)輸入。
13.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為冷卻水容積流量(V)的變化通過在沖洗過程結(jié)束后立即測定潔凈過濾器壓差(DPc)的變化按下式確定V當(dāng)前/V基準(zhǔn)＝(DPc當(dāng)前/DPc基準(zhǔn))∧0.5式中的下標(biāo)“基準(zhǔn)”表示一種具有已知的潔凈過濾器壓差(DPc)工作值和冷卻水容積流量(V)工作值的基準(zhǔn)狀態(tài)，下標(biāo)“當(dāng)前”表示具有測得的潔凈過濾器壓差(DPc)和未知的冷卻水容積流量(V)的當(dāng)前狀態(tài)。
14.按照前列諸權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為此方法用于控制的范疇。
15.用于控制一個可借助于沖洗裝置可復(fù)原的機(jī)械過濾器(5)的設(shè)備，過濾器(5)在熱交換器(1)的由冷卻水泵(4)推動的冷卻水流中，此設(shè)備有下列組成部分—沖洗指令發(fā)生器(14)，它有一個輸入單元(20)和非易失的存儲器(22)用于儲存可預(yù)給的值和/或參數(shù)的函數(shù)關(guān)系，—至少一個接收測量值的傳感器(12；18；19)，由這些測量值按預(yù)定的時間間隔可以計算出因過濾器污染引起的等于冷卻水泵(4)功率變化和等于熱交換器(1)功率變化的第一項(xiàng)功率損失(DN1)，—用于計算從上一次復(fù)原過濾器(5)以來由算出的第一項(xiàng)功率損失(ΔN1)隨時間的變化得出的總的能量損失(DE1)的裝置(23)，—用于計算當(dāng)前預(yù)期的能量損失(DE2)的裝置(23)，它由復(fù)原過程引起的，并等于冷卻水泵(4)的功率變化和作為熱交換器(1)的功率變化，可能還包括換算成能量損失(Ex)的過濾器(5)的運(yùn)行費(fèi)用，—用于判別的裝置(23)，判別當(dāng)前的總的能量損失(ΔE1)和復(fù)原時預(yù)期的能量損失(DE2)之和，除以從上一次復(fù)原以來的時間加上預(yù)期的復(fù)原時間(ΔT1+ΔT2)何時達(dá)到或超過一個最小值，并由此導(dǎo)致起動一個復(fù)原過程。
16.按照權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征為至少有一個裝置(12；18；19)用來接受壓力和/或容積流量的測量值。
17.按照權(quán)利要求15或16所述的設(shè)備，其特征為時間間隔、沖洗時間、能量消耗、幣值系數(shù)、維護(hù)費(fèi)用和/或能量費(fèi)用可作為值和/或參數(shù)輸入。
18.按照權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其特征為輸入單元有鍵盤，用于輸入至少一個值和/或參數(shù)。
19.按照權(quán)利要求15至18之一所述的設(shè)備，其中，此設(shè)備至少具有—用于產(chǎn)生測量值(S1、S2…Sn)的傳感器(12；18；19)，根據(jù)這些測量值可以在沖洗指令發(fā)生器(14)中確定當(dāng)前的第一和第二項(xiàng)功率損失(ΔN1(n)；ΔN1(n-1)；ΔN2(a)；ΔN2(b))，—沖洗指令發(fā)生器(14)，它有一個數(shù)據(jù)輸入單元(20)和至少一個測量值入口(21)，其中—在沖洗指令發(fā)生器(14)中有非易失的存儲器(22)，用于儲存時間間隔(ΔTa)、沖洗時間(ΔT2)、能量消耗(Ex)、幣值系數(shù)(GW)、維護(hù)費(fèi)用(W)和/或參數(shù)的函數(shù)關(guān)系的預(yù)定值，以及尤其有一個函數(shù)存儲器(17)，用于儲存作為信號(S1、S2…Sn)的函數(shù)的第一和第二項(xiàng)功率損失(ΔN1；ΔN2)，以及—沖洗指令發(fā)生器(14)有一個計算裝置(23)，用于計算和用于比較當(dāng)前的第一和第二項(xiàng)功率損失(ΔN1(n)；ΔN1(n-1)；ΔN2(a)；ΔN2(b))、能量損失(ΔE1a；ΔE2)、能量和(ΔE1)、損失和(SDE)和總的時間范圍(ΔT1)的平均功率損失(ΔNm)，以及用于在指令線(15)上生成沖洗指令(Sa)和控制顯示器(24)，—指令線(15)，用于將沖洗指令(Sa)傳遞給沖洗過程控制器(16)，—顯示器(24)，用于顯示設(shè)備的運(yùn)行狀況以便費(fèi)用最低地控制可復(fù)原的機(jī)械過濾器，以及用于檢驗(yàn)輸入的數(shù)據(jù)和顯示當(dāng)前的平均功率損失(ΔNm)及其它計算值，—沖洗過程控制器(16)。
20.按照權(quán)利要求15至19之一所述的設(shè)備，其特征為作為傳感器(12)有一個測量當(dāng)前過濾元件(7)壓差(DPa)的壓差測量系統(tǒng)(18)，設(shè)有函數(shù)存儲器(17)，主要用于儲存第一和第二個函數(shù)(ΔN1＝f(DP，V)；ΔN2＝f(DP，V))。
21.按照權(quán)利要求15至20之一所述的設(shè)備，其特征為作為傳感器(12)有一個測量當(dāng)前過濾元件(7)壓差(DPa)的壓差測量系統(tǒng)(18)和一個測量當(dāng)前冷卻水容積流量(Va)的冷卻水容積流量測量系統(tǒng)(19)，設(shè)有函數(shù)存儲器(17)，主要用于儲存第一和第二個函數(shù)(ΔN1＝f(DP，V)；ΔN2＝f(DP，V))。
全文摘要
一種費(fèi)用優(yōu)化地控制機(jī)械過濾器的方法,過濾器裝在熱交換器的由冷卻水泵推動的冷卻水流中,并可借助于沖洗裝置復(fù)原,此方法包括下列步驟:至少檢測一個測量值,由它可導(dǎo)出過濾器在當(dāng)前的污染度并輸入沖洗指令發(fā)生器;借助于在沖洗指令發(fā)生器中儲存的數(shù)據(jù)和/或函數(shù)關(guān)系,按可預(yù)定的時間間隔,計算第一和第二項(xiàng)功率損失,其中第一項(xiàng)功率損失包括由過濾器的污染度引起的在冷卻水泵中和在熱交換器中的功率損失,第二項(xiàng)功率損失包括在當(dāng)前污染度的情況下沖洗過程引起的功率損失;從算出的第一項(xiàng)功率損失隨時間的變化,確定從上一次恢復(fù)后由于過濾器的污染引起的總的能量損失;計算用于每一次凈化過程的當(dāng)前的第二項(xiàng)能量損失,它包括第二項(xiàng)功率損失乘以復(fù)原的持續(xù)時間;將算出的當(dāng)前第二項(xiàng)能量損失加在當(dāng)前總的能量損失上,其和用自上一次復(fù)原以來歷經(jīng)的時間再加上用于一次復(fù)原過程所需的時間來除;監(jiān)控此商隨時間的變化,并在此商通過了一個最低值并重新增大時起動復(fù)原過程。
文檔編號F28F19/01GK1173826SQ96191850
公開日1998年2月18日 申請日期1996年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月10日
發(fā)明者克勞斯·艾默, 迪特爾·帕齊希, 漢斯·W·希爾德曼 申請人:塔普羅格有限公司