CN103765114B - 自动化的功能诊断 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种HLK设备(HLK：供暖、通风、空调)，该HLK设备包括：a)流体流动通道(1)，b)布置在该流体流动通道(1)中的流体流动阀(7)，其具有在该流体流动通道(1)中的阀体(5)和使该阀体(5)运动的阀马达(15)，c)用于操纵阀马达的控制电路，d)在流体流动通道(1)中的传感器(8)，以及e)用于评估传感器的信号的评估模块。为了实现自动化功能监测，如下进行：f)通过控制电路将第一调整信号预设到所述阀马达处，其中，所述调整信号相应于所述阀体(5)的第一理论位置，g)通过所述评估模块记录所述传感器的第一信号，h)基于所述传感器的第一信号确定所述流体流动阀的功能诊断。

Description

自动化的功能诊断
技术领域
本发明涉及一种用于HLK设备(HKL：供暖、通风、空调)的自动化功能监测(Funktionskontrolle)的方法和系统，其具有以下部件：
a) 流体流动通道(1)
b) 布置在该流体流动通道(1)中的流体流动阀(5)，其具有在流体流动通道(1)中的阀体(5)和使所述阀体(5)运动的阀马达(15)，
c) 用于操纵阀马达的控制电路(Steuerschaltung)，
d) 在流体流动通道中的传感器，以及
e) 用于评估传感器的信号的评估模块。
此外，本发明涉及一种流体流动阀，其可使用在HLK设备中。
背景技术
存在这样的规定，即根据该规定HLK设备(HLK：供暖、通风和空调)的操作者必须定期检查HLK设备的功能性。这尤其地对于安全部件例如防火活门(Brandschutzklappe)来说是非常重要的。为此，检查员必须例如每6个月在现场尤其检查HKL设备的活门(Klappe)的关闭和/或在系统通风设备运行时监测体积流的参数。从这些测试中可得出活门是否按照规定起作用、是否必须更换内装的过滤器或者是否在系统中存在泄漏。利用这些测试检查者在HKL设备开始运行时也可检查，例如驱动器和活门是否按照规定装配和相互连接并且通风通道是否密封。
通过对HLK设备进行的这些测试，此外可检查与安全相关的部件的功能正常性，即例如在燃烧情况中必须可靠地实现其功能的防火活门。但是这些测试也可提供暗示，以便可优化地使HLK设备运行，从而例如可修理或更换损坏的活门，以根据情况节省运行成本或改进室内舒适性。
已知以各种各样实施变型方案的用于通风系统的调节阀。例如，从文献WO 2005/053975 (Belimo)和文献WO 2009/ 109056 (Belimo)中可得到用于现代化系统的示例。借助于马达来运行的防火活门是商业通用的。
从其它技术应用中已知的是，在运行期间可自动地或连续地获得设备的功能状态。
例如，文献WO 2005/059669示出了在HLK系统中的静态压力的测量，以用于评估HLK系统的过滤器的状态。能够预料的是，一旦过滤器堵塞压力就增大。周期性地检查压力的变化并且在显示器上以指示的方式为使用者示出过滤器的状态，并且如果达到可预设的状态则提示更换。
从文献US 6,107,923中已知在车辆的空调系统中的过滤器状态的探测。在一定的运行状态中确定被引导到乘客车厢中的空气流的参数。将该参数与参考值相比较并且确定，是否应更换过滤器。作为参数，可确定压力、体积或速度。
文献US 6,334,959
文献US 6,334,959涉及过滤器的剩余使用寿命的测量。载有颗粒的液体被引导通过过滤器并且在过滤器处测量压力差。该测量是数字化的并且与被储存的值相比较，以给出过滤器的剩余使用寿命。被储存的值可从测试测量中确定。
HKL设备的检查成本为昂贵的，因为必须在现场通过一个或多个检查者进行不同的测试，以检查设备的功能正常性。由此招致一定程度上显著的成本。因此尝试，保持测试的频率尽可能小，例如相应于法律规定或根据成本范围(Kostenrahmen)。因此，常常是数月的测试间隔。由此在一定程度上显著的时间延迟之后才能确定在HLK设备处的故障，由此HLK设备的安全风险或非最优的运行可能在较长的时间上未被发现。
发明内容
本发明的目的是，实现属于开头所述的技术领域的方法和系统，其使HLK设备的高效检查成为可能，可以经常执行并且成本适宜。
该目的的解决方案通过独立权利要求的特征限定。以这样的系统为出发点，即该系统包括以下部件：
a) 流体流动通道(1)，
b) 布置在该流体流动通道(1)中的流体流动阀(5)，该流体流动阀具有在流体流动通道(1)中的阀体(5)和使所述阀体(5)运动的阀马达(15)，
c) 用于操纵阀马达的控制电路，
d) 在流体流动通道中的传感器，以及
e) 用于评估传感器的信号的评估模块。
根据本发明的方法具有以下步骤：
a) 通过控制电路将第一调整信号预设到阀马达处，其中，该调整信号相应于阀体的第一理论位置，
b) 通过评估模块记录传感器的第一信号，
c) 基于该传感器的第一信号确定流体流动阀的功能诊断。
在本发明的范围中，应使阀体至少运动一次。因此，该第一调整信号应相应于流体流动阀的相对于当前理论位置变化的第一理论位置。
功能诊断是这样的值，即其示出流体流动阀实际上是否正常地实施了控制命令。如果例如存在机械的缺陷或损坏，则阀体不进入由控制电路预设的理论位置中。相应地，第一传感器信号将不给出期待的测量值。由此，可通过对所探测的传感器信号的评估或比较诊断出功能故障。例如当马达失效(或者未通电)或者当缆线失效从而控制信号完全不到达马达处时，则产生相同的诊断。
控制电路可在监视整个建筑物的控制中心中实现。但是，其也可安置在下属的楼层控制器(其控制并且监测楼层的驱动器)的驱动装置中或者安置在与阀马达相同的壳体中。
评估模块可为计算程序，其安装在HKL设备的中央控制器中或者在布置在驱动器的壳体中的处理器上运行。此外，也可在其它地方进行评估，例如在维护用计算机上，该维护用计算机通过因特网与用于控制阀马达的或用于调节在流体流动阀处的流体流的处理器相连接。
通过所述方法实现，以自动的方式检查流体流动阀的功能。预设与当前阀体位置不同的理论位置导致流体流动通道的可用横截面的变化，这可利用优选地无论如何在流体流动通道中存在于流体流动阀的附近的传感器进行探测。当然，也可预设多个不同的理论位置并且为每个理论位置探测传感器的相关测量信号，从而可进行详细的功能诊断。
可选地，评估模块探测以两个或三个可能的状态中的一个的形式的功能诊断。两个可能的状态可相应于值“功能正常”和“故障”。如果作为功能诊断的结果给出值“故障”或“未知”，则这暗示着，必须由技术员现场检查和修理流体流动阀。根据需要，可设置第三状态，其相应于值“未知”。该值“未知”可表明，流体流动阀虽然起作用，但是未提供期望的最优的传感器信号。在这种情况中有时还可等待检查。
也可设想，设置四个或更多的结果状态。但是，仅仅当传感器信号允许足够分化的功能诊断时这才有意义。然而，通常足够的是，提供尽可能少的(即，不多于三种)不同的功能诊断。应注意的是，在本发明的范围中，不是关心术语“功能正常”、“故障”和“未知”，而是关心其技术意义。重要的是，例如实现仅仅两个值作为功能诊断的结果。
.优选地，功能诊断的结果被传输到设计成用于监视多个流体流动阀的中央单元处。其可为也监视和调节HLK设备的建筑物的房间中央控制器(Hauszentrale)。但是，其也可为设置在用作主要装置(Master)的流体流动阀中的控制器。因此优选地HLK设备的流体流动阀具有数据传递模块(例如根据以太网标准)，通过该数据传递模块流体流动阀可传输或交换控制信号、传感器测量值和功能诊断。
备选地或附加地，功能诊断的结果可被储存在流体流动阀中的局部数据存储器中或者显示在流体流动阀处的成本适宜的显示器上。
可选地，预设两个不同的理论位置并且相应地探测两个传感器信号。此外，在记录传感器的第一和第二信号之前，在HLK设备的流体流动通道中提供流体流。那么实现，基于当阀体的理论位置变化时一定出现的流体流的变化计算功能诊断。在这种情况中，传感器构造成用于测量流体流的流体流参数。尤其地，传感器构造成用于测量流体压力(或压力降)、流体速度或流体体积(单位时间)。
例如，可通过以下方式提供流体流，即将控制信号传输到流体流驱动器(通风机、鼓风机)处，以产生带有一定的流体流参数(例如一定的流体速度)的流体流。当然，也可利用预设的(典型地恒定的)流体流工作。这种提供意味着，保证在HLK设备中存在流体流。因此例如在流体流动通道中生来就存在流体流(“通过流”)，从而“提供”在本发明的范围中不应理解为限制成通过驱动器引起的主动产生。
尤其地当诊断阀体的正常关闭时，可使用声学的传感器(声波传感器、麦克风)。优选地，(在流体通道中)在阀体的一侧上布置声学的传感器并且(在流体通道中)在阀体的另一侧上布置声信号发生器(发声器，例如扬声器或压电元件)。如果在预设了用于关闭的理论位置的调整信号时流体流动阀未正确关闭，可非常容易地根据在声学的传感器的部位处的声学信号的不充分衰减确定这种情况。如果在流体流动通道中输送空气，该声学的测量尤其敏感且由此是有利的。
不必一定在流体流动阀的部位处产生声波。也可在远离的部位(例如同时用于两个或多个流体流动阀)产生声波。也可设想，由(始终)存在的干扰噪声(其例如由HLK的流体流驱动器给出)并且在流体流动阀的部位处仅仅存在麦克风。
优选地，作为流体流参数探测流体压力。压力传感器在已有的设备中已经普及并且因此本发明可简单地应用在带有安装了压力传感器的现有设备中。
除了流体压力备选地或附加地，作为流体流参数可探测流体速度。
备选地或附加地，作为流体流参数探测单位时间的流体体积。因此例如获取在一定的测量持续时间期间流经流体流动通道的流体体积，以通过与理论值的比较进行确定。
优选地，两个所述理论位置中的一个是关闭的阀位置。两个所述理论位置中的第二个例如可为完全打开的阀位置。对于许多阀尤其地防火活门来说尤其重要的是，当在系统中存在紧急情况(例如火灾报警)时流体流动通道可完全关闭。但是，也存在在紧急情况中应完全打开的阀。在这些阀中，可选择打开的理论位置作为根据本发明待预设的理论位置。
在流体流动阀完全关闭或完全打开时，关于流体流实现最大值，即例如最大流体速度或最大流体压力。由此可改进测量的敏感性，由此优化了评估的可靠性。
优选地，在预设第一调整信号之前或记录传感器的第一信号之后进行以下步骤：
a) 通过控制电路将与第一调整信号不同的第二调整信号预设到阀马达处，其中，该第二调整信号相应于流体流动阀(5)的第二理论位置，
b) 记录传感器的第二信号，
c) 通过评估模块(9)基于传感器的第一和第二信号确定流体流动阀的功能诊断。
第二调整信号的预设包括基于已经存在的限定的位置，从而阀体(尚)未改变其位置。那么当仅仅在紧急情况中操纵流体流动阀并且其根据标准在等待或休息位置(Ruhestellung)中时则是这种情况。但是，也可主动地驶向两个不同的理论位置，例如打开的和关闭的阀位置。
并非强制的是，一个理论位置为完全关闭的阀位置并且另一理论位置为完全打开的阀位置。例如也可行的是，除了关闭的或打开的理论位置，选择半敞开的位置。例如，当流体流动阀在根据本发明的功能测试的时刻刚好占据半打开的位置(或者中间位置)时则是这种情况。
优选地，如此进行测量数据的评估或功能诊断的计算，即作为功能状态可确定流体流动通道的正常的密封性。在提供流体流之后，完全关闭流体流动阀并且例如探测流体压力。将所探测的流体压力与期待的流体压力或来自参考测量的流体压力相比较。如果例如比较超过了10%的公差，则通过评估模块给出信号表示在流体通道中存在泄漏。当然，该测试的前提是，流体流动阀自身可靠地完全关闭。例如，该完全关闭可利用已经提及的声学传感器即与压力测量无关地进行。这是针对这样的情况的示例，即合理的是不仅应用声学的传感器而且应用用于探测流体流参数(压力、速度、体积流量)的传感器。
可尤其地在防火活门装置的定期检查时应用根据本发明的方法。也就是说，防火活门设置成流体流动阀，并且如此确定功能诊断，即确定防火活门的密封的关闭。备选地，也可诊断防火活门的正常打开。
功能诊断的激活(即，预设理论位置和测量传感器信号)既可分散地进行也可集中地进行。在分散激活时，例如直接通过与流体流动阀关联的调整模块(Stellmodul)(控制电路)例如根据时间表(以周期性的或有目的的非周期性的间隔)根据其它(独立的)需要功能监测的状态测量或根据一定的事件进行激活。在集中激活时，典型地独立地将控制信号传输到每个流体流动阀处，确切地说尤其地由中央的设备控制器将控制信号传输到分散地安装的调整模块处，利用该控制信号可操纵流体流动阀。调整模块的激活的目的是，建立一定的功能状态(例如“阀关闭”或“阀打开”)。因此这种激活是电子命令输送到调整模块处，以例如将流体流动阀的阀体的调整角度引入预设的位置中。
随后测量，由于阀体的位置的改变或调整流体流如何变化或者调整。通过以下方式可简单地得出变化，即通过激活预设的理论位置与在激活之前存在的理论位置(例如相应于当前的调节运行)不同。当然，通过首先传输用于第一理论位置的激活并且随后传输用于第二理论位置的激活并且通过在每次传输之后测量流体流参数，也可有目的地产生变化。(第一和第二理论位置是不同的)。
如果虽然有目的地改变阀体的理论位置，但是流体流参数不变，则暗示着功能故障。这通过评估所探测的测量数据来确定。根据本发明，该评估包含计算结果，即HLK设备的预设的部件正确地或有故障地工作。例如，该评估可通过将在不同的阀位置情况下的多个测量进行比较或者通过与理论值比较进行。流体流动阀例如可为阀或活门。如果确定了功能状态，那么由分散的装置(调整模块、局部的主阀)或者由中央的设备控制器给出或示出电子报告或信号，从而维护人员可在现场检查功能不正常的部件。以这种方式，使维护和功能监测自动化并且可以更低的人力成本定期进行维护和功能监测。
根据本发明的方法不可与HLK设备的通常的调节混淆。虽然在调节运行中(也就是说在调节建筑物的通风以根据需求调整室内的空气输送和气候情况)也提供流体流，操纵流体流动阀(以例如局部地减弱空气流)并且探测流体流参数(以例如更新设备的运行状态并且创造用于继续调节空气输送的基础)。但是，在通常的调节运行中不存在具有待检查的部件(例如流体流动阀)的功能正常与否的结果的集中或分散的评估。相反地：在正常运行中由此出发即部件起作用(且没有损坏)，并且在其操纵之后根据测量数据计算出，例如流体流动阀是否实际上且正确地实施了该操纵。集中的控制器的通常的调节运行基于用于理论位置的计算出的且给出的控制信号。
优选地，在评估测量数据时，进行与参考数据的比较。该参考数据可来自测量，例如在开始运行之前进行的标定测量。在另一实施变型方案中，该参考数据可基于计算模型，例如流动模型，由评估单元基于流动通道的几何结构(横截面、纵向延伸等)和例如流体的压力情况和物理性能(例如粘度)计算出(或者在开始运行之前由计算机计算出)该模型。
优选地，提供空气流作为流体流。那么，本发明可应用在使用空气作为用于热或湿度的输送介质的HLK设备中。
备选地，可提供水流作为流体流。在此，例如将在水管中的热输送到加热体处。由此，本发明实际上应用在任意HLK设备中，其除了空气也使用水以用于输送热或冷。
优选地，(如果需要在提供流体流之后)将第一控制数据传输到流体流动阀或调整模块处。紧接着，探测流体流的流体流参数的第一测量数据(传感器信号)，并且将其传递到评估模块处。之后，将第二控制数据传输到调整模块处，以用于实现另一功能状态(也就是说另一阀体位置)，并且紧接着探测流体流的流体流参数的第二测量数据并且将其传递到评估模块处。最终，在评估模块中评估第一测量数据以及第二测量数据以用于确定HLK设备的功能状态。在调整模块的第一或第二激活时，进行流体流动阀的第一或(与第一位置不同的)第二调整。由此，确定针对两个不同的调节位置的流体流参数的区别。根据标定测量或物理模型可从该区别中确定HLK设备的功能状态。
优选地，如此进行测量数据的评估，即作为功能状态可确定流体流动阀的正常调整。在提供流体流之后，使流体流动阀调整到第一和第二位置中并且例如探测在这两个位置之间的流体压力差。如果流体压力差不相应于从流体流动阀的第一和第二位置中预期的值，即超过了10%的公差，通过评估模块给出信号表示存在流体流动阀的功能故障。
根据本发明的用于HLK设备(HLK：加热、通风、空调)的自动功能监测的系统(装置)包括：
a) 流体流动通道，
b) 布置在该流体流动通道中的流体流动阀，其具有在流体流动通道中的阀体和使所述阀体运动的阀马达以用于操纵流体流动阀，
c) 用于控制阀马达且用于将第一调整信号预设到阀马达(15；22)处的控制电路，
d) 在流体流动通道中的传感器，以及
e) 用于基于传感器的信号确定流体流动阀的功能诊断的评估模块。
例如该评估模块为计算程序，其在中央计算机(其监视多个流体流动阀)或智能流体流动阀的处理器上进行。
优选地，为控制电路编程，以用于执行自动功能测试的流程。其尤其地例如进行以下步骤：
a) 通过控制电路将第一调整信号预设到阀马达处，其中，该调整信号相应于流体流动阀的第一理论位置，
b) 通过评估模块记录传感器的第一信号，
c) 通过控制电路将与第一调整信号不同的第二调整信号预设到阀马达处，其中，该调整信号相应于流体流动阀的第二理论位置，
d) 通过评估模块记录传感器的第二信号。
如以上已经结合方法阐述的那样，根据本发明的系统可选地包括用于在HLK设备的流体流动通道中提供流体流的流体流驱动器。那么，该传感器优选地构造成用于探测与流体流的流体流参数相关的测量数据的流体流动传感器。
通过流体流驱动器产生带有流体流参数的一定的值例如一定的流体速度的流体流。利用合适的传感器在预设第一和第二理论位置之后确定流体流参数(例如流体压力、流体速度和/或单位时间的流体体积)的当前值。
该评估模块例如设定成用于以定期的间隔比较流体流参数并且基于变化确定部件的功能状态。
(如以上已经阐述的那样)，除了流体流动传感器，附加地或备选地，该系统可具有其它传感器尤其地声学传感器。此外，可设置声信号发生器，其产生待探测的声学信号。但是也可设想，该声学传感器评估这样的信号，即其由于干扰或噪声无论如何将出现在阀体的区域中并且受到阀体的(打开或关闭的)位置影响(背景噪声)。
传感器在流动方向上在流体流动通道中布置在阀体之前或之后。典型地，其与阀体具有小于1m尤其地小于50cm的距离。
优选地，系统包括用于操纵HLK设备的流体流动阀的调整模块。通过控制电路(或调整模块)调整流体流动阀并且改变流体流参数。利用流体流动传感器探测该变化并且通过评估模块评估所探测的测量数据并且确定HLK设备的部件的功能状态。例如可通过将在不同的理论位置情况下的多个测量进行比较或者通过与理论值比较来进行评估。
优选地，评估模块具有用于储存参数数据的存储器，其中，评估模块设定成，根据测量数据与参考数据的比较确定HLK设备的部件的功能状态。参考数据可尤其地根据标定测量产生。
相应于以上公开的方法，在根据本发明的系统中，该评估模块优选地设定成，根据测量数据确定流体流动阀的正常的(也就是说相应于之前传输的控制信号的)调整、流体流动通道的正常的(也就是说相应于预设的值的)密封性和/或过滤器的正常的(也就是说对于过滤来说必须的且至少所需的)通过性作为HLK设备的功能状态。由此，根据本发明的系统设定成，由中央的设备控制器检查HLK设备的分散的部件的功能正常性。
根据本发明的方法也可利用所谓的智能流体流动阀实现。该流体流动阀包括：
a) 可布置在流体流动通道中的阀体，
b) 使阀体运动的用于操纵流体流动阀的阀马达，
c) 用于控制阀马达的控制电路，
d) 针对可布置在流体流动通道中的传感器的接口，
e) 用于评估传感器的信号的评估模块。
该控制电路构造成用于将第一调整信号预设到阀马达处，其中，该第一调整信号相应于阀体的第一理论位置。并且评估模块构造成用于记录传感器的第一信号并且用于基于该传感器(28)的第一信号计算流体流动阀(20)的功能诊断。
这种流体流动阀可通过数据连接件联接到中央的或远程维护用计算机处，并且在没有高花费的情况下实现自动化功能诊断。优选地，传感器直接安装在流体流动阀中(或者壳体中或是流体流动阀的一部分的管件中)。但是，也可简单地设置用于独立的传感器装置的插头的联接插槽(作为接口)。
尤其有利的是，流体流动阀包括麦克风作为传感器并且其包括用于产生声波信号的电/声能转换器(27)。由此，可非常准确地且成本适宜地获得密封的关闭位置。但是，也可将上述其它用于探测流体流参数的传感器安装在流体流动阀中。
已经结合根据本发明的方法在第二理论位置和相关的传感器信号的第二测量方面进行的阐述也适用于带有集成的控制电路和集成的评估模块的流体流动阀。
阀体可插入在短的管件中，该管件可利用其端部联接在流体通道处。但是，也可使用构造成活门且可被插入已有的管中的流体流动阀(参见文献WO 2005/053975，Belimo)。同样已知已经设有传感器的活门(参见文献WO 2009/ 109056，Belimo)。在这种已知的阀中，通过将控制器集成在驱动器的壳体中，可在没有高的附加成本的情况下实现本发明。这两个公开文献WO 2005/053975和WO 2009/ 109056的内容通过对其进行参考包含在本申请文献中。
优选地，流体流动阀是用于安装到HLK设备的流体流动通道中的防火活门装置。
从以下详细描述和整个权利要求中得到本发明的其它有利的实施形式和特征组合。
附图说明
用于解释实施例的图纸示出：
图1显示了带有用于流体流动阀的功能诊断的HLK系统的示意图；
图2显示了本发明应用在其中的通风系统；以及
图3显示了带有功能诊断的防火活门装置的示意图；
图4显示了有利的方法的示意图。
原则上，在附图中相同的部件设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的用于HLK设备(HLK：供暖、通风、空调)的自动化功能监测的系统。在HLK设备的流体流动通道1中，通过流体流动驱动器2产生流体流3。
例如，流体流3是具有一定温度、一定湿度、一定纯度和/或任意其它待调节或可预设的参数的空气流。流体流3被引入建筑的空间中，以用于在其中产生期望的室内气候。为此，HLK设备例如包括已知的加热装置、冷却装置、加湿装置、干燥装置、过滤装置或任意其它用于影响空气流的参数的装置。这些装置和设备以已知的方式用于调节室内气候并且在此不详细进行解释或示出，因为这不是本发明的内容。
流体流驱动器2可尤其地具有受频率转换器控制的通风机或鼓风机，以在HLK设备的通风通道中产生空气流。为了利用流体流驱动器2提供空气流3，设置驱动控制器4，利用该驱动控制器4控制流体流驱动器2。驱动控制器4和流体流驱动器2可组装在一个单元中，或者如在图1中示意性地绘出的那样构造成独立的单元。例如，该驱动控制器可预设或调节流体流驱动器2的接通或切断、旋转速度的设定或流体流驱动器2的任何其它特征。相应于流体流驱动器2的控制产生具有例如一定的流体流速度、一定的流体流压力或一定的流体流体积的流体流3。
为了在流体流动通道1的一定的部位处或在一定的区段中得到一定的流体流3，(如在图1中示意性地示出的那样)设置可调整的流体流动阀5，在当前情况中该流体流动阀5包括空气活门5和马达15。该流体流动阀7的机械的和电的结构例如已经从文献WO 2005/053975 A1(Belimo)中已知。另一(模块化的)结构例如已经从文献WO 2007/006162 A1 (Belimo)中已知，根据该文献，可将带有内装的调节装置的马达安放到活门的轴上。
例如，该空气活门5可完全关闭，以中断流体流3，或者其可完全打开以最大化地使流体流3通过。此外，可调整空气活门5的任意中间位置，由此可根据需要在最小值和最大值之间调节流体流3。
为了调整流体流动阀5设置调整模块6(电子控制件)，其控制马达15(空气活门的电驱动器)。根据一个优选的实施方式，马达15和调整模块6安装在共同的壳体中，空气活门5可旋转地支承在该壳体处。独立的或集成在驱动器(或调整模块)的壳体中的调节电路在正常运行中将流体流3调节到由建筑物控制件16传输的值上，如有可能在使用随后描述的流体流动传感器8的信号的情况下。
在流体流动通道1中布置有流体流动传感器8，利用该流体流动传感器8可探测流体流参数，例如流体压力、流体速度、单位时间的流体体积或者任意其它流体流参数。流体流动传感器8可为例如在文献WO 2009/ 109056 (Belimo)中描述的风力计(Anemometer)，从其中得到带有所属的传感器的活门的尤其优选的实施形式。
流体流动传感器8例如伸入流体流动通道1中。流体流动传感器8可安装在流体流动通道1的内壁处并且向外接线，或者根据需要可为该传感器设置支架(例如杆)以用于将流体流动传感器8定位在流体流动通道的中心。流体流动传感器8可在上游或在下游布置在流体流动阀7的附近(例如距空气活门0.5m)。如果流体流动传感器8布置在空气活门5的上游，那么当空气活门5关闭时相对于打开的活门位置测得提高的流体压力、降低的流体速度或者单位时间减小的流体积。当流体流动传感器8相对于空气活门5布置在下游时，所阐明的定性关系刚好相反。
在图1中示意性地示出了评估模块9。该评估模块9在信号方面与流体流动传感器8相连接，从而可将由流体流动传感器8探测的信号传输到评估模块9并且在该处可作为测量数据储存和处理。该评估模块9例如包括带有用于储存数据和程序的存储器的可编程的微处理器。在该示例中，该评估模块9集中地实施在建筑物控制器16的中央计算机中。
在该示例中，通过建筑物控制器16执行根据本发明的控制的一部分。因此，该建筑物控制器16在信号方面与驱动控制器4或流体流驱动器2以及调整模块6相连接并且例如包括可运行的软件程序和硬件接口，以用于将控制信号传递到驱动控制器4和调整模块6处(并且从其中接收信号)。例如，评估模块9作为可运行的计算程序(软件模块)被储存，而驱动控制器4或流体流驱动器2以及调整模块6是分布式地安置在设备中的分散的设备模块。
当将流体流动阀5安装在HLK设备中时可出现，在空气活门5和驱动器15之间的机械连接或者在调整模块6和建筑物控制器之间的电连接未正确地建立。这种连接在正常运行期间可(由于缺陷)松开。尤其地对于当灾难例如火灾时必须运动到预设的位置中的空气活门，这种松开的连接可导致，不可像期望的那样限制伤害。
HLK设备的根据本发明的功能监测的以下实施例基于，流体流动传感器8相对于流体流驱动器2在下游布置在流体流动通道1处，并且空气活门5相对于流体流动传感器8布置在下游。
示例1：
为了空气活门5的自动化功能监测，通过控制模块10产生控制信号并且将该控制信号传输到驱动控制器4或流体流驱动器2处，以将流体流驱动器2调整到一定的功率上并且提供流体流3。
之后，通过控制模块10产生第一控制信号并且将该第一控制信号传输到调整模块6，以用于将空气活门5调整到第一理论位置SP1上。该第一理论位置例如是空气活门(阀体)完全打开的位置。
紧接着，利用流体流动传感器8探测流体流3的流体压力并且在评估模块9中将该流体压力储存作为第一流体压力p1。
在下一步骤中，将第二控制信号传输到调整模块6处，以用于使空气活门5运动到第二理论位置SP2中。这例如相应于空气活门的完全关闭的位置。
随后，重新探测流体流3的流体压力并且在评估模块9中将该流体压力储存作为第二流体压力p2。
从所调整的流体流驱动器2的功率和在第一和第二理论位置之间的差中得到在第一流体压力p1和第二流体压力p2之间的流体压力差的理论值。该流体压力差dp(其相应于流体流动阀正常起作用)的理论值例如储存在理论值表中。该流体压力差dp的理论值与在测得的第一和第二流体压力之间的差p2-p1进行比较。如果比较结果在一定的公差之内，例如在10%公差之内(p2-p1≤dp/10)，那么通过评估模块9确定功能诊断“功能正常”。也就是说，确认了流体流动阀实际上已正确地占据了预设的理论值位置。
如果在传感器信号的压力差和压力差的理论值之间的偏差大于例如10%(p2-p1＞dp/10)，则通过评估模块9确定功能诊断“故障”。也就是说，空气活门5未正常地实施控制信号。
功能诊断的结果可显示在中央控制器(建筑物控制器16)的显示器17上或者被储存在文件夹中。此外，其可通过(无线的或有线的)数据传输链路传输到维护部门的其它计算机工作站处，其中，在该计算机工作站的显示器上示出流体流动阀7的功能状态。
示例2：
尤其简单的用于建立功能诊断的流程在于，将唯一的控制信号传输到调整模块处，该控制信号相应于阀体的关闭位置(理论位置)。随后，利用体积流量传感器测量，在流体流动通道1中的流动是否静止。如果是这种情况，则评估模块产生功能诊断“功能正常”。如果体积流量高于预设的极限值，则建立功能诊断“故障”。
附加地，可设置功能诊断的第三状态，其将密封性归类为仍然充分但是临界。该状态在本发明的范围中被称为“未知”。
示例3：
代替第一流体压力和第二流体压力可获得一系列流体压力值，其中，为流体流动阀7的不同设定分别获得一个流体流3的流体压力。由此，可对于流体流动阀7的一定的或整个工作范围检查流体流动阀7的正常功能性。当探测一系列流体压力值时，可省去与理论值比较并且仅仅从两个邻近的流体压力值的流体压力差的增加或降低中推出流体流动阀7的正常功能状态。
示例4：
根据本发明的方法也可作为正常运行的短暂中断而实现。正常运行的特征在于，基于在室内或在室内的排气中测得的参数或由使用者预设的参数选择通过流体流动阀调节室内通风。也就是说，流体流动阀是在其它方面已知的调节回路中的附加部分。
所述调节回路例如可按如下理解：将参考变量(Führungsgröße)(例如预设的体积流量确切地说单位时间的空气体积)输送到调节器(例如控制空气活门的驱动马达的电子调节电路)，其中，该调节器给出操纵变量(例如空气活门的一定的角位置)，以调整受控对象(Regelstrecke)(例如在通风通道中的体积流量)。与参考变量关联的操纵变量(例如通过在通风通道中的传感器测得的实际的体积流量)被输送回微分放大器，其将参考变量(即预设的体积流量)与操纵变量(即测得的实际体积流量)相比较并且将得到的偏差信号再次输送到调节器。
现在可能的实施形式在于，为了根据本发明的功能诊断短暂地中断该调节回路。即，在一定的时刻(例如根据计时器或根据通过中央控制器引起的激活)预设阀体的完全打开(或完全关闭)的位置作为流体流动阀的理论位置。随后测量，流体流量是否相应于期望的值(最大通流或者没有通流)。由评估模块执行该比较和相应的功能诊断值的给出。随后，再次进行正常运行，也就是说使阀体进入其在正常运行中断之前所在的位置中。
可能的是，流体流动阀通常仅仅在中间的区域中(例如在30%至60%打开之间)运行并且在此起作用，但是该流体流动阀可能由于故障或缺陷完全不能够进入完全打开或完全关闭的位置中。虽然正常运行不可使这种故障功能被发现，但是利用根据本发明的功能诊断可发现该故障功能。由此合理的是，在本发明的范围中使流体流动阀进入极端位置中，即进入在正常状态中无法占据或仅仅很少被占据的位置中。
示例5：
本发明也可用于安全部件例如防火活门的功能监测。已知借助马达运行的防火活门并且根据安全规定必须定期检查防火活门。通常，该防火活门位于休息位置(例如完全打开或完全关闭位置)中，在该休息位置中其应保持在HLK设备的正常运行中。通过测试激活和流体流的测量可经由远程维护进行功能诊断。
图3示出了本发明在防火活门装置20上的应用。该防火活门装置20具有活门21，其通过(示意性地示出的)马达2操纵。该马达22例如在管区段23外侧安装在活门21的旋转轴上。该管区段23似乎形成防火活门装置20的壳体并且可通过联接凸缘23.1,23.2联接到HLK设备的延续的流体通道区段24处。在管区段23的外侧设置有控制电路25，其如此构造，即其可执行根据本发明的诊断功能。该控制电路25在此以独立的模块示出，其通过线路26与马达22相连接。
此外，在管区段23的内空间中设置有电/声能转换器27(作为可电操控的声源)和麦克风28(作为声学传感器)。其被安置在活门21的相对两侧上并且通过接口25.1,25.2与控制电路相连接。如果活门21关闭，电/声能转换器27和麦克风28位于两个分离的空间区域中。
在正常运行中，活门21始终在完全打开的位置中。但是在紧急情况中，活门21关闭(虚线示出)。现在为了进行功能诊断，在本发明的范围中由控制电路25产生用于关闭活门21的控制信号。随后，控制电路25激活电/声能转换器27，其在管区段23中产生声音信号。通过麦克风28测量声平并且由控制电路25处理该声平。由于活门21的(虚线示出的)关闭位置，在麦克风28的部位处的声平减弱。如果在活门21关闭时的衰减小于被储存的极限值，则可得出活门21未充分关闭。因此，作为结论功能诊断给出状态“故障”。例如，该诊断值被传输到中央维护部门30的计算机29处。
图2示出了带有设定成用于调节多个房间12.1,12.1,12.3的气候的流体流动通道系统11的HLK设备。为此，由流体流驱动器2在流体流动通道1.0中产生流体流3。该流体流动通道1.0和由此流体流3.0分支到多个流体流动通道1.1,1.2,1.3上，在这些流体流动通道中由此分别引导流体流3.1,3.2,3.3。在每个流体流动通道1.1,1.2,1.3中分别布置流体流动传感器8.1,8.2,8.3和流体流动阀7.1,7.2,7.3。流体流驱动器2、流体流动阀7.1,7.2,7.3和流体流动传感器8.1,8.2,8.3在信号方面与控制电路10相连接，该控制电路10包括用于操控流体流驱动器2和流体流动阀7.1,7.2,7.3的控制模块以及用于探测流体流动传感器8.1,8.2,8.3的测量数据的探测模块。为了探测室内气候数据设置室内传感器13.1,13.2,13.3，其例如探测温度、空气湿度、室内压力或任意其它室内气候数据。
流程如下(图4)：
A：为了流体流动阀7.1,7.2,7.3的自动化功能监测，通过控制电路10产生控制信号SF，以用于将流体流驱动器2调整到一定的功率并且产生流体流3.0。
B：之后，控制电路10产生控制信号SP1，以用于将流体流动阀7.1调整到第一理论位置上并且完全地关闭剩余的流体流动阀7.2,7.3。
C：利用第一流体流动传感器8.1探测流体压力p1并且将该流体压力p1储存在评估单元9中。
D：紧接着将用于第二理论位置的控制信号输出到流体流动阀7.1并且探测相应的传感器信号。
E：再次利用流体流动传感器8.1探测流体压力p2并且将该流体压力p2储存在评估单元9中。
F：从利用第一流体流动传感器8.1进行的流体压力测量中检查，压力差相对于理论值是否在例如10%的公差之内，该理论值相应于第一流体流动阀7.1的调整。如果是这种情况，则通过评估单元9给出信号表示第一流体流动阀7.1的功能状态是正常的(功能诊断FD)。采区相似的方式以为了其它流体流动阀7.2,7.3的功能监测。
流体流3也可为带有预设的参数例如温度、流动速度、压力或任意其它参数的水流。
总结性地可确定的是，描述了使HLK设备的高效功能监测成为可能的方法和系统。该功能监测完全自动化地完成并且因此可经常且成本适宜地进行。

Claims (20)

1.一种用于暖通空调设备的自动化功能监测的方法，该暖通空调设备具有：
a) 流体流动通道(1)，
b) 布置在所述流体流动通道(1)中的流体流动阀(7)，该流体流动阀具有在所述流体流动通道(1)中的阀体(5)和使所述阀体(5)运动的阀马达(15)，
c) 用于操纵所述阀马达的控制电路，
d) 在所述流体流动通道(1；20)中的传感器(8；28)，所述传感器构造成用于测量流体流的流体流参数，以及
e) 用于评估传感器的信号的评估模块，
所述方法具有以下步骤：
f) 通过控制电路将第一调整信号预设到所述阀马达处，其中，所述第一调整信号相应于所述阀体(5)的第一理论位置，
g) 通过所述评估模块记录所述传感器的第一信号，
h) 基于所述传感器的第一信号确定所述流体流动阀的功能诊断。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能诊断确定至少两个状态作为可能的结果。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能诊断被传输到设计成用于监视多个流体流动阀的中央单元处。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在记录所述传感器(8)的第一信号之前，在所述暖通空调设备的流体流动通道(1)中提供流体流(3)，并且所述传感器(8)构造成用于测量所述流体流(3)的流体流参数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器(28)构造成用于测量声信号。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一理论位置是所述阀体(5,21)的关闭位置。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在预设所述第一调整信号之前或在记录所述传感器的第一信号之后进行以下步骤：
a) 通过控制电路将与第一调整信号不同的第二调整信号预设到所述阀马达处，其中，所述第二调整信号相应于所述流体流动阀(5)的第二理论位置，
b) 记录所述传感器的第二信号，
c) 通过评估模块(9)基于所述传感器的第一信号和第二信号确定所述流体流动阀的功能诊断。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，如此进行功能诊断的确定，即作为功能状态确定流体流动通道(1)的正常的密封性。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述流体流动阀是防火活门，并且如此进行功能诊断的确定，即确定所述防火活门的密封的关闭。
10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功能诊断确定不多于三个状态作为可能的结果。
11.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述流体流参数为流体压力、流体速度或流体体积。
12.一种用于暖通空调设备的自动化功能监测的系统，该系统包括：
a) 流体流动通道(1；23)
b) 布置在所述流体流动通道中的流体流动阀(7；20)，该流体流动阀具有在所述流体流动通道(1；23)中的阀体(5；21)和使所述阀体(5；21)运动的阀马达(15；22)以用于操纵所述流体流动阀(7；20)，
c) 用于控制所述阀马达(15；22)的控制电路(6；25)，
d) 在所述流体流动通道(1；23)中的传感器(8；28)，所述传感器构造成用于测量流体流的流体流参数，
其特征在于，
e) 所述控制电路(6；25)构造成将第一调整信号预设到所述阀马达(15；22)处，以及
f) 构造有评估模块(9；29)以用于基于所述传感器的信号确定所述流体流动阀(7；20)的功能诊断。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，
a) 用于在所述流体流动通道(1)中提供流体流(3)的流体流驱动器(2)，以及
b) 用于探测与在所述流体流动通道(1；23)中的流体流(3)的流体流参数相关的信号的流体流动传感器(8)，其中，所述信号尤其涉及在所述流体流动通道(1)中的流体流(3)的流体压力、流体速度和/或流体体积。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述传感器(28)构造成用于探测声学信号。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述评估模块(9)具有用于储存参考数据的存储器，其中，所述评估模块(9)如此构造，即基于所述传感器的信号与所述参考数据的比较来确定所述功能诊断。
16.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述评估模块(9)如此构造，即基于所述传感器的信号确定所述流体流动阀(15)的正常的调整和/或所述流体流动通道(1)的正常的密封性作为所述暖通空调设备的功能诊断。
17.一种用于安装在暖通空调设备的流体流动通道(23)中的流体流动阀(20)，该流体流动阀包括
a) 能布置在所述流体流动通道(23)中的阀体(21)，
b) 使所述阀体(21)运动的用于操纵所述流体流动阀(20)的阀马达(22)，
c) 用于控制所述阀马达(22)的控制电路(25)，
d) 针对能布置在所述流体流动通道(23)中的传感器(28)的接口，所述传感器构造成用于测量流体流的流体流参数，
e) 用于评估所述传感器(28)的信号的评估模块(29)，
f) 其中，所述控制电路(25)构造成用于将第一调整信号预设到所述阀马达处，其中，所述调整信号相应于所述阀体(21)的第一理论位置，
g) 其中，所述评估模块构造成用于记录所述传感器的第一信号并且基于所述传感器(28)的第一信号计算出所述流体流动阀(20)的功能诊断。
18.根据权利要求17所述的流体流动阀(20)，其特征在于，其包括麦克风作为传感器，并且其包括用于产生声音信号的电/声能的转换器(27)。
19.根据权利要求17或18所述的流体流动阀(20)，其特征在于，所述控制电路构造成用于将与所述第一调整信号不同的第二调整信号预设到所述阀马达处，其中，所述调整信号相应于所述阀体(21)的第二理论位置，并且所述评估模块在确定所述功能诊断时考虑由所述传感器记录的第二信号。
20.根据权利要求17所述的流体流动阀(20)，其特征在于，所述流体流动阀为防火活门装置。
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