AT402799B - Verfahren zur steuerung der abreinigung von filtern sowie einrichtung zur ausführung dieses verfahrens - Google Patents

Description

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   Die Erfindung   betrifft   ein Verfahren zur Steuerung der Abreinigung von   Filtern mit in Zeitintervallen   wiederkehrenden Druckluftimpulsen sowie eine Einnchtung 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   Matenalien (Gewebefilter,   Patronenfilter,   S ! ntertametienfitter,   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 
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 mitdie 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 Austnttsseite   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. 
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 Verschmutzungsgrad des Filters, also ohne Berücksichtigung des Filterwiderstandes. Dadurch kann bel sehr starker Verschmutzung des Filters eine unzureichende Reinigung oder bei geringer Verschmutzung eine zu häufige Reinigung resultieren, weshalb für die Druckluft notwendige Energie verbraucht wird und die 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 Filterwiderstand proportionaler Wert zur Anzeige gebracht und aufgrund dieses Wertes eine Anpassung der Zeitintervalle zwischen den   Abreinlgungsimpulsen   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   Abrein -   
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 ! ! kürhch gewählten SchweDwertes psautomatisch umgeschaltet.

   Beim sogenannten differenzdruckabhängigen   Abreinigungsverfahren   werden bei Überschreitung eines eingestellten Schwellwertes ps die Abreinigungsimpulse in kürzeren Zeitabständen und bel Unterschreitung des Schwellwertes ps in längeren Zeitabstände abgegeben. Die Zeitintervalle für 
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 ! terw ! derständereinigung des Filters auch bei geringer Belastung sichergestellt ist. Diese Zwangsabreinigung kann auch abgeschaltet werden. Auch bel diesem verbesserten   Abreinigungsverfahren   Ist es nur sehr begrenzt möglich, die Reinigung an den Verschmutzungsgrad des Filters anzupassen. 



   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 bel gleichzeitig möglichst geringem Energieaufwand und   möglichst   grosser Schonung der Filterelemente ge-   währleistet.   



   Die   erfindungsgemässe   Aufgabe wird dadurch gelöst dass die Zeitintervalle zwischen den Abreinigungs-   Impulsen 10   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 Zeltsteuerung   kann der Zusammenhang zwischen Filterwiderstand bzw. 
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 und In mehreren Stufen oder kontinuierlich ausgewertet werden. 



   Eine besondere Variante des erfindungsgemässen Verfahrens sieht vor, dass die Zeltintervalle zwischen den   Abreinigungsimpulsen   für Filterwiderstände unterhalb des Schwellwertes ps mit steigendem Filterwiderstand verkürzt und mit sinkendem Filterwiderstand verlängert werden und dass für   Filterwiderstände   oberhalb des Schwellertes ps die Abreinigung mit den kürzest zulässigen Zeitintervallen stattfindet. 



  Dadurch werden bel   genngem     Filterwiderstand   bzw. geringer Verschmutzung die Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen grösser und damit weniger Energie für die Druckluft aufgewendet und die Filterelemente weniger beansprucht während bel 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.   

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   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. 



   Gemass einer weiteren Variante des erfindungsgemässen Verfahrens Ist vorgesehen, dass der Schwellwert   Ps   des Filterwiderstandes automatisch um einen festgelegten einstellbaren Druckwert Ap erhöht oder 
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 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 mit einem Eingang des Mikrokontrollers, der Ausgang des Mikrokontrollers mit dem oder 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 Programm abläuft, das den Eingang des Mikrokontrollers periodisch abfragt und entsprechend dem Signal des Differenzdruckumformers einen Zeitwert berechnet In dessen Abständen ein elektrisches Signal an den Ausgang des Mikroprozessors gelegt wird,

   welches den oder jeden Impulsformer aktiviert, wodurch das oder jedes Magnetventil geöffnet wird. Mit dieser 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 penphere Einrichtungen, wie zum Beispiel Schalter od. dgl. mit den Eingängen des Mikroprozessors verbunden sind, über die Programmparametern 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 Einrichtung 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 Abhängigkeit der Zeit bei kontinuierlicher Abreinigung, Fig. 2 den 
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 die Fig. 3 bis 5 den Fiiterwiderstand und die Steuerimpulse in Abhängigkeit der Zeit bel verschiedenen Varianten des   erfindungsgemässen   dynamischen Verfahrens zur Abreinigung eines Filters und Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Einrichtung zur Ausführung des   erfindungsgemässen   Verfahrens. 



   In Fig. 1 sind der Filterwiderstand p und die Steuerspanung U für das oder Jedes Magnetventil In Abhängigkeit der Zeit t entsprechend dem kontinuierlichen   Abreinlgungsverfahren   des Standes der Technik dargestellt.   Unabhängig   vom zeitlichen Verlauf des Filterwiderstandes p oder der Verunreinigung des Filters wird in konstanten Abständen ein Spannungsimpuls an die Magnetventile zur Abreinigung der Filterelemente mit Druckluft abgegeben. 



   Fig. 2 zeigt den Filterwiderstand p und die Steuerspannung U für das oder Jedes Magnetventil in Abhängigkeit der Zeit t entsprechend einem   differenzdruckabhängigen Abreinigungsverfahrens   des Standes der Technik. Steigt der Filterwiderstand p über einen   willkürlich   eingestellten Schwellwert   ps, so   werden die Abreinigungsimpulse in kürzeren Zeitabständen 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 Zeltintervalle 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   d ! e Ze ! tabstän-   de 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 

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 bzw. sinkendem Filterwiderstand werden die   Abrejnigungsimpulse   wieder seltener abgegeben,   d. h.   die Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen verlängert.

   Gegebenenfalls kann die Abreinigung bei 
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 gung mit sehr grossen Zeitintervallen zwischen den   Abrelnlgungslmpulsen   beibehalten. Im praktischen Einsatz betragen die Zeitintervalle bel geringer bzw. nicht messbarer Verunreinigungen des Filters (Filterwiderstand p       Schwellwert ps) 60 min und bei maximaler Verunreinigung (Filterwiderstand p = Schwellwert Ps) 15 s. 



   Fig. 4 gibt eine zweite Vanante des erfindungsgemässen dynamischen Abreinigungsverfahrens wieder, wobei Im Fall grosser Verschmutzung,   d. h.   wenn der Filterwiderstand p über den   Schwellwert ps steigt.   die kürzesten Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen auch bel wieder fallendem Filterwiderstand so lange beibehalten werden, bis der Filterwiderstand konstant bleibt oder wieder steigt. Dadurch wird erreicht, dass eine   vollständige   Reinigung des Filters auch bei starker Verschmutzung gesichert ist. 



     Flg.   5 zeigt schliesslich den Filterwiderstand p und die Steuerspannung U für das Magnetventil In Abhängigkeit der Zeit t für eine weitere Variante des erfindungsgemässen Verfahrens zur Abreinigung eines 
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 stand bei Erreichen desselben automatisch um einen festgelegten einstellbaren Druckwert Ap erhöht. Dadurch wird erreicht, dass sich die Abreinigung selbsttätig auf den optimalen Betriebszustand einstellt und somit verhindert wird, dass längere Zeit mit den kürzest zulässigen Zeitintervallen zwischen den Abreinigungsimpulsen 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   einstellba-   ren 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 1 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 Enrichtung 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 zur Übertragung verschiedener Einstellungen an den Mikrokontroller 3. 



   Selbstverständlich sind auch andere Einrichtungen zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens möglich.

Claims (1)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Steuerung der Abreinigung von Filtern mit in Zeitintervallen wiederkehrenden Druckluftim- pulsen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitintervalle zwischen den Abrelnlgungslmpulsen 10 Abhängigkeit vom aktuellen Filterwiderstand, bezogen auf einen willkürlich eingestellten Schweilwert ps des Filterwiderstandes automatisch bestimmt werden 2.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitintervalle zwischen den Abrelnl- gungsimpulsen für Filterwiderstände unterhalb des Schwellwertes Ps mit steigendem Filterwiderstand verkürzt werden und mit sinkendem Filterwiderstand verlängert werden und dass für Filterwiderstände oberhalb des Schwellwertes Ps die Abreinigung mit den kürzest zulässigen Zeitintervallen zwischen den Abreinigungsimpulsen stattfindet (Fig. 3).

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die kürzest zulässigen Zeitintervalle zwischen den Abreinigungsimpulsen, nachdem der Filterwiderstand über den Schwellwert Ps steigt. auch bei fallendem Filterwiderstand solange beibehalten werden, bis der Filterwiderstand konstant bleibt oder wieder steigt (Fig 4) 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert Ps des Filterwiderstandes automatisch um einen festgelegten einstellbaren Druckwert Ap erhöht oder erniedrigt wird (Fig. 5) 5.

   Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4 umfassend einen Mikrokontroller (3) mit Eingängen und Ausgängen, einen Differerzdruckumformer (2), mindestens <Desc/Clms Page number 4> einen Impulsformer (4) und mindestens ein Magnetventil (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Differenzdruckumformers (2) mit einem Eingang des Mikrokontrollers (3), der Ausgang des Mikrokontrollers (3) mit dem oder jedem Impulsformer (4) und der oder jeder Impulsformer (4) mit je einem Magnetventil (5) zur Steuerung der Druckluft zur Abreinigung des Filters (1) verbunden ist und dass im Mikrokontroller (3) ein Programm abläuft, das den Eingang des Mikrokontrollers (3) periodisch abfragt und entsprechend dem Signal des Differenzdruckumformers (2) einen Zeitwert berechnet,

   in dessen Abständen ein elektrisches Signal an den Ausgang des Mikroprozessors (3) gelegt wird, welches den oder jeden Impulsformer (4) aktiviert, wodurch das oder jedes Magnetventil (5) geöffnet wird.

   6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Eingängen des Mikroprozessors (3) periphere Einrichtungen (7), vorzugsweise Schalter, zur Festlegung von Programmparametern des Mikrokontrollers (3) verbunden sind.