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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Abreinigung von Filtern mit in Zeitintervallen wiederkehrenden Druckluftimpulsen sowie eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
In vielen Bereichen der Industrie treten staubhaltige Abgase bzw. Abluft auf. Die Verunreinigungen können mit Filtern abgeschieden werden, bevor die gereinigte Luft in die Atmosphäre entweicht. Häufig werden Filter vorzugsweise in Schlauchform aus verschiedenen porösen Materialien (Gewebefilter, Patronenfilter, Sinterlamellenfilter. etc. ) verwendet. Dabei gelangt die zu reinigende Luft von aussen an die schlauchförmigen Filterelemente und die gereinigte Luft wird aus dem Inneren der Schläuche abgezogen. An den Aussenwänden der Filterelemente lagern sich die abzuscheidenden Stäube ab. Für eine optimalen Funktion müssen solche Filter regelmässig mit Hilfe von Druckluft, die in das Innere der schlauchförmigen Filterelemente eingeblasen wird und somit die an der Aussenseite anhaftenden Partikel entfernt, gereinigt werden.
Ein Steuergerät liefert elektrische Impulse mit denen die reinigende Druckluft über Magnetventile in die Filterelemente freigegeben wird.
Der Grad der Verschmutzung solcher Filter kann durch den sogenannten Filterwiderstand definiert werden, der durch Messung des Differenzdrucks zwischen Roh-und Reingasseite (Ein- und Austrittsseite des Gases) des Filters bestimmt werden kann. Die dem Filterwiderstand proportionalen Differenzdruckwerte werden mit Hilfe eines Differenzdruckmessumformers in entsprechende elektrische Signale umgewandelt. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf alle Filter, die mit Druckluft abgereinigt werden können und ist nicht auf die angeführten Beispiele beschränkt.
Bei bekannten Verfahren zur Abreinigung von Filtern werden die Filterelemente mit
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erfolgt unabhängig vom tatsächlichen Verschmutzungsgrad des Filters, also ohne Berücksichtigung des Filterwiderstandes. Dadurch kann bei sehr starker Verschmutzung des
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Filterelemente durch die Abreinigungsimpulse überbeansprucht werden und dadurch deren Alterungsprozess beschleunigt wird.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wurden Verfahren entwickelt, bei denen der Grad der Verunreinigung der Filterelemente berücksichtigt wurde Anfangs wurde lediglich ein dem
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Filterwiderstand proportionaler Wert zur Anzeige gebracht und aufgrund dieses Wertes eine Anpassung der Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen an den aktuellen Verschmutzungsgrad des Filters manuell durchgeführt. Dies erforderte eine regelmässige Kontrolle des Wertes für den Filterwiderstand und eine jeweilige Anpassung der Zeitintervalle. Bei Weiterentwicklungen wurde die Impulsrate zur Steuerung der Druckluft für die Abreinigung der Filter in Abhängigkeit eines willkürlich gewählten Schwellwertes ps des Filterwiderstandes automatisch umgeschaltet.
Beim sogenannten differenzdruckabhängigen Abreinigungsverfahren werden bei Überschreitung eines eingestellten Schwellwertes ps die Abreinigungsimpulse in kürzeren Zeitabständen und bei Unterschreitung des Schwellwertes ps in längeren Zeitabstände abgegeben. Die Zeitintervalle für Filterwiderstände unterhalb des Schwellwertes Ps werden dabei so eingestellt, dass eine gewisse Mindestabreinigung des Filters auch bei geringer Belastung sichergestellt ist. Diese Zwangsabreinigung kann auch abgeschaltet werden.
Auch bei diesem verbesserten Abreinigungsverfahren ist es nur sehr
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Aufgabe der Erfindung ist daher die Entwicklung eines Verfahrens, das die oben erwähnten Nachteile vermeidet und eine optimale Reinigung des Filters für den jeweilig auftretenden Verschmutzungsgrad bei gleichzeitig möglichst geringem Energieaufwand und möglichst
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Die erfindungsgemässe Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen in Abhängigkeit vom aktuellen Filterwiderstand (also von der aktuellen Verschmutzung) bezogen auf einen willkürlich eingestellten Schwellwert ps des Filterwiderstandes automatisch bestimmt werden. Bei dieser sogenannten dynamischen Zeitsteuerung kann der Zusammenhang zwischen Filterwiderstand bzw.
Differenzdrucksignal und den Zeitintervallen zwischen den Abreinigungsimpulsen linear oder nichtlinear sein und in mehreren Stufen oder kontinuierlich ausgewertet werden.
Eine besondere Variante des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor. dass die Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen für Filterwiderstände unterhalb des Schwellwertes ps mit steigendem Filterwiderstand verkürzt und mit sinkendem Filterwiderstand verlängert werden und dass fur Filterwiderstände oberhalb des Schwellwertes ps die Abreinigung mit den kürzest zulässigen Zeitintervallen stattfindet. Dadurch werden bei geringem Filterwiderstand bzw. geringer Verschmutzung die Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen grösser und
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damit weniger Energie für die Druckluft aufgewendet und die Filterelemente weniger beansprucht während bei grösserem Filterwiderstand bzw. grösserer Verschmutzung öfter gereinigt wird.
Die Schwelle (Filterwiderstand ps) wird entsprechend der grössten zu erwartenden Verschmutzung gewählt. Steigt der Filterwiderstand doch über den Schwellwert, erfolgt die Abreinigung mit den kürzest möglichen Zeitintervallen zwischen den Abreinigungsimpulsen.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass die kürzest zulässigen Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen, nachdem der Filterwiderstand über den Schwellwert ps steigt, auch bei fallendem Filterwiderstand so lange beibehalten werden, bis der Filterwiderstand konstant bleibt oder wieder steigt. Dadurch wird eine Nachreinigung des Filters bei grosser Verunreinigung bzw. grossem Filterwiderstand und damit eine sichere Abreinigung desselben erreicht.
Gemäss einer weiteren Variante des erfindungsgemässen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Schwellwert ps des Filterwiderstandes automatisch um einen festgelegten einstellbaren Druckwert Ap erhöht oder erniedrigt wird. Damit wird die Abreinigung automatisch auf einen optimalen Betriebszustand eingestellt und die Energieerfordernisse entsprechend dem Verschmutzungsgrad des Filters optimiert.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Abreinigung eines Filters.
Gelöst wird die erfindungsgemässe Aufgabe dadurch, dass die Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Abreinigung eines Filters einen Mikrokontroller mit Eingängen und Ausgängen. einen Differenzdruckumformer, mindestens einen Impulsformer und mindestens ein Magnetventil umfasst, wobei der Ausgang des Differenzdruckumformers
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jedem Impulsformer und der oder jeder Impulsformer mit je einem Magnetventil zur Steuerung der Druckluft zur Abreinigung des Filters verbunden ist und im Mikrokontroller ein
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dem Signal des Differenzdruckumformers einen Zeitwert berechnet in dessen Abständen ein elektrisches Signal an den Ausgang des Mikroprozessors gelegt Wtrd. welches den oder jeden Impulsformer aktiert. wodurch das oder jedes Magnetventil geöffnet wird.
Mit dieser
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Einrichtung kann das erfindungsgemässe Verfahren einfach und flexibel realisiert werden.
Dabei kann das Ablaufprogramm des Mikrokontrollers die Zeitwerte zur Steuerung des Impulsformer entsprechend den Filterwiderstandwerten gemäss einer Tabelle oder einer Formel ermitteln. Der Zusammenhang kann linear oder nichtlinear sein.
Gemäss eines weiteren Merkmals der Einrichtung ist vorgesehen, dass periphere Einrichtungen, wie zum Beispiel Schalter od. dgl. mit den Eingängen des Mikroprozessors verbunden sind, über die Programmparametem des Mikrokontrollers festgelegt werden können. So kann der Mikrokontroller zum Beispiel verschiedene Zusammenhänge zwischen Filterwiderstand und Zeitintervall zwischen den Abreinigungsimpulsen enthalten, welche über diese peripheren Einrichtungen (z. B. Schalter) von aussen und unter bestimmten Voraussetzungen ausgewählt werden können.
Anhand beiliegender Abbildungen wird das erfindungsgemässe Verfahren und eine Einnchtung zur Ausführung dieses Verfahrens näher erläutert und die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens in Verbindung mit bekannten Verfahren des Standes der Technik aufgezeigt. Dabei zeigen Fig. 1 den Filterwiderstand und die Steuerimpulse in
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bis 5 den Filterwiderstand und die Steuerimpulse in Abhängigkeit der Zeit bei verschiedenen Varianten des erfindungsgemässen dynamischen Verfahrens zur Abreinigung eines Filters und Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Einrichtung zur Ausführung des erfindungs semässen Verfahrens.
In Fig. I sind der Filterwiderstand p und die Steuerspanung U für das oder jedes Magnetventil in Abhängigkeit der Zeit t entsprechend dem kontinuierlichen Abreinigungsverfahren des Standes der Technik dargestellt. Unabhängig vom zeitlichen Verlauf des Filterwiderstandes p oder der Verunreinigung des Filters wird in konstanten Abständen ein Spannungsimpuls an
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Fig 2 zeigt den Filterwiderstand p und die Steuerspannung U für das oder jedes Magnetventil in Abhangigkeit der Zeit t entsprechend einem differenzdruckabhängigen Abreinigungverfahrens des Standes der Technik. Steigt der Filterwiderstand p über einen willkürlich eingestellten Schwellwert ps. so werden die Abreinigungsimpulse m kürzeren Zeitabständen
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abgegeben, d. h. das Filter wird häufiger gereinigt.
Sinkt der Filterwiderstand unter den Schwellwert ps, werden die Impulse in längeren Abständen abgegeben. Abhängig vom Verschmutzungsgrad des Filters wird einer von zwei voreingestellten Werten für die Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen ausgewählt. Die Zwangsreinigung im Falle eines Filterwiderstandes p < ps kann auch abgeschaltet werden.
Eine erste Variante des erfindungsgemässen dynamischen Abreinigungsverfahrens ist in Fig. 3 dargestellt. Darin ist der Filterwiderstand p und die Steuerspannung U für das oder jedes Magnetventil in Abhängigkeit der Zeit t wiedergegeben. Der Verlauf der Steuerspannung U verdeutlicht, dass die Zeitabstände der Abreinigungsimpulse mit steigendem Filterwiderstand. d. h. steigender Verunreinigung, reduziert werden. Steigt der Filterwiderstand über einen eingestellten Schwellwert ps, so erfolgt die Abreinigung mit den kürzest zulässigen Zeitintervallen zwischen den Abreinigungsimpulsen. Bei sinkender Verunreinigung bzw. sinkendem Filterwiderstand werden die Abreinigungsimpulse wieder seltener abgegeben, d. h. die Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen verlängert.
Gegebenenfalls kann die Abreinigung bei geringem Filterwiderstand auch vollständig abgeschaltet werden, üblicherweise wird aber eine Zwangsreinigung mit sehr grossen Zeitintervallen zwischen den Abreinigungsimpulsen beibehalten. Im praktischen Einsatz betragen die Zeitintervalle bei geringer bzw. nicht messbarer Verunreinigungen des Filters (Filterwiderstand p Schwellwert ps) 60 min und bei maximaler Verunreinigung (Filterwiderstand p = Schwelwert Ps) 15 s.
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dynamischenwieder. wobei im Fall grosser Verschmutzung, d.
h. wenn der Filterwiderstand p über den SchweMwert ps steigt. die kürzesten Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen auch bei wieder fallendem Filterwiderstand so lange beibehalten werden, bis der Filterwiderstand
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Filters auch bei starker Verschmutzung gesichert ist.
Fig. 5 zeigt schliesslich den Filterwiderstand p und die Steuerspannung U für das Magnetventil
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AbhängigkeitAbreinigung eines Filters mit automatischer Schwellwertanpassung. In diesem Fall wird der Schwellwert pus für den Filterwiderstand bei Erreichen desselben automatisch um einen festgelegten einstellbaren Druckwert Ap erhöht Dadurch wird erreicht, dass sich die
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Abreinigung selbstätig auf den optimalen Betriebszustand einstellt und somit verhindert wird. dass längere Zeit mit den kürzest zulässigen Zeitintervallen zwischen den Abreimgungsimpulsen abgereinigt wird. Ebenso kann der Schwellwert ps für den Filterwiderstand z.
B. wenn der Filterwiderstand über längere Zeit weit unter diesem Schwellwert ps liegt, um einen festgelegten einstellbaren Druckwert Ap erniedrigt werden und auch in diesem Fall eine optimale Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand stattfinden.
In Fig. 6 ist schematisch ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Einrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. An einem Filter 1 wird mit Hilfe eines Differenzdruckmessumformers 2 der am Filter I gemessene Differenzdruck (Filterwiderstand) in einen elektrischen Strom umgewandelt und einem Mikrokontroller 3 zugeführt. Der Mikrokontroller 3 ermittelt entsprechend einem erfindungsgemässen Verfahren die für eine optimale Abreinigung des Filters notwendigen Zeitabstände der Abreinigungsimpulse und steuert damit einen Impulsformer 4, der Spannungsimpulse erzeugt. Eine Einrichtung 6 erzeugt die für die Abreinigung des Filters notwendige Druckluft und führt diese über ein Magnetventil 5 dem Filter 1 zu. Das Magnetventil 5 wird mit den vom Impulsformer 4 herrührenden Spannungsimpulsen gesteuert.
Periphere Einrichtungen 7 dienen
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3.Selbstverständlich sind auch andere Einrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens möglich.