CN112304381A - 过压封装装置 - Google Patents

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Abstract

一种过压封装装置，具有：壳体(2)，壳体经由吹扫气体入口(3)连接吹扫气体源(5)；入口阀(6)，入口阀布置在吹扫气体源(5)和吹扫气体入口(3)之间；监测壳体(2)中的内压的压力计或压力监测器(10)；控制装置(11)，控制装置构成用于控制入口阀(6)以维持壳体(2)中的额定压力；检测吹扫气体流入量的流量计(7)，流量计位于吹扫气体源(5)和吹扫气体入口(3)之间；和评估装置(13)，评估装置预先计算吹扫气体流入量的趋势曲线和当趋势曲线超过阈值的时间点。

Description

过压封装装置
技术领域
本发明涉及一种过压封装装置，具有：壳体，壳体经由吹扫气体入口连接吹扫气体源；入口阀，入口阀布置在吹扫气体源和吹扫气体入口之间；监测壳体中的内压的压力计或压力监测器；控制装置，控制装置构成用于控制入口阀以维持壳体中的额定压力。
背景技术
从DE19831764 C1中已知这种过压封装装置。
该已知的过压封装装置和从DE4418158C2、DE10313203A1、EP2124304 B1或WO2017/084743 A1中已知的类似的过压封装装置用于：在爆炸危险的区域中运行非防爆的设备。利用吹扫气体完全吹扫过压封装的壳体，以便移除可能存在于壳体中的能爆炸的气体-空气混合物或将其稀释直至不危险的浓度。
在已知的过压封装装置中，在持续运行时将通过自然泄漏从壳体中排泄的那么大量的吹扫气体导入壳体中。在此，能够设置有限定的不可调节的出口部位，以便强制利用最小吹扫气体量来进行持续的吹扫。相对于外压来监测壳体中的内压，并且经由壳体的吹扫气体入口处的入口阀(例如比例阀)如下地控制吹扫气体流入量，或经由吹扫气体出口处的出口阀如下地控制吹扫气体流出量，使得在壳体中维持最小内压。如果内压下降低于阈值，那么触发警报并且例如关闭非防爆的设备。
在投入运行之前，必须利用其体积的预先规定的多倍的量来吹扫壳体，以便消除能点火的气体的残余。为此，在吹扫过程期间，在吹扫气体出口处的出口阀打开的情况下，借助于设置在那里的流量计持续地测量离开壳体的吹扫气体量，其中，如果所测量的吹扫气体量达到预先规定的值，则控制装置通过关闭出口阀结束吹扫过程。借助于压力计持续地检测壳体中的内压，其中，控制装置就将壳体中的内压维持恒定的意义而言开动吹扫气体入口处的入口阀。代替流量计，还能够设置有流量监测器，流量监测器监测吹扫气体流出量超过或者低于至少一个预设的阈值，并且相应地控制吹扫气体入口处的阀。在吹扫壳体时所需的最小吹扫气体量也能够通过如下方式来确保：流量监测器监测吹扫气体流出量超过流量阈值并且在超过阈值的情况下启动时间继电器，时间继电器在预设的吹扫时间到期之后通过关闭吹扫气体出口处的阀来结束吹扫过程。然后，吹扫气体量至少对应于流量阈值和吹扫时间的乘积。
从上述WO 2017/084743 A1中已知：从所测量的内压的时间点的变化或壳体的吹扫气体出口处的吹扫气体流出量来计算统计的趋势并且还计算直至趋势曲线超过或低于预设的极限值的剩余运行时间。以该方式，能够在超过自然泄漏的故障泄露或磨损泄露的情况下及早地识别：该泄漏何时导致系统失效，以便随后及时地并且能够在时间上有计划地执行维护措施。此外，能够根据时间曲线识别不同的故障情况并且通过与时间曲线的已知的故障典型的形状比较来进行区分。
然而，在WO 2017/084743 A1中描述的趋势监测具有的缺点是：趋势监测以经由吹扫气体出口的持续的吹扫气体流出量以及在正常情况下壳体中的相对高的内压为前提，这两者都导致高的吹扫气体消耗。如果在过压封装的壳体中造成气体的内部释放、例如从连续引导的其他引导的布管或连接中释放，那么这能够歪曲在出口处监测到的吹扫气体量。
从US 2006/071800 A1中已知一种用于阀的位置调节器，该位置调节器为了监测阀状态而包含一个或多个传感器。传感器能够检测阀的不同的状态信息、如位置、施加的压力、温度、排放、周期等。未进一步详细说明的排放能够表示流量率、通过阀释放的物质的量或释放的物质的特性、即例如其化学组成。在评估装置中评估和存储所获得的状态信息，以便借助于预测模型测定关于故障的预测，并且基于该预测产生警告信号。
发明内容
根据本发明，根据本发明限定的过压封装装置来实现上面结合WQ2017/084743A1给出的问题，在各个实施例中给出其有利的改进方案。
因此，本发明的主题是一种过压封装装置，具有：壳体，壳体经由吹扫气体入口连接吹扫气体源；入口阀，入口阀布置在吹扫气体源和吹扫气体入口之间；监测壳体中的内压的压力计或压力监测器；构成用于控制入口阀以维持壳体中的额定压力的控制装置；其特征在于，设置有检测吹扫气体流入量的流量计和评估装置，其中，流量计在吹扫气体源和吹扫气体入口之间，评估装置预先计算吹扫气体流入量的趋势曲线和当趋势曲线超过阈值时的时间点。
通过进入阀根据壳体中的内压(相对于外压)来调节吹扫气体流入量，使得维持额定压力。额定内压不必一定对应于唯一的额定值；其也能够为两个极限值，内压必须位于两个极限值之间。于是，在泄漏开始并增加的情况下，对于维持内压所需的吹扫气体流入量增加。随后评估吹扫气体流入量的变化：是否存在趋势。通过在测定的趋势上外插测定以下预测：吹扫气体流入量何时超过可预设的阈值。能够根据是否应该对于预警告、计划外的维护措施或针对过压封装装置的失效预测时间点，选择不同的阈值。也能够设置两个或更多个不同的阈值，以便预测相应的列举的事件的出现。
一个或多个预测的时间点能够在现场显示和/或传输至远离的位置并在那里显示。优选地，这也适用于由评估装置连续测定的、直至相应的事件出现的剩余运行时间。能够以有线的方式(例如利用以太网、USB或线缆等)或以无线的方式(例如利用WLAN、WiFi、Bluetooth、红外或移动无线电标准、即例如LTE、UMTS、GSM等)实现传输至远离的位置。传输例如能够以电子邮件、SMS、应用程序等形式实现。远离的位置在远程的无线电连接的情况下能够是服务器或云，并且在短程的无线电连接的情况下能够是智能电话、平板电脑、笔记本电脑或其他合适的消费类设备。
评估装置能够连续地或非连续地以彼此相随的时间间隔分别针对预设的测量持续时间(测量区间)测定吹扫气体流入量。后者尤其当仅将少量能量提供用于通过流量计检测吹扫气体流入量和评估时是尤其有利的。当评估装置单独地或与流量计一起构成为单独设备时例如能够是这种情况，其中，通过内部电池、光电池等来满足单独的设备的能量需求。在测量持续时间期间，能够将吹扫气体流入量的测量值相加，以获得吹扫气体流入量的与测量持续时间相关的值(例如总值或平均值)。然后，能够从彼此相随的时间间隔中获得的总值或平均值中计算吹扫气体流入量的趋势曲线。在测量间隔之间，流量计和评估装置能够处于睡眠模式中，在睡眠模式中几何不消耗能量。在本发明的范畴中也可行的是：在远离的位置处以计算吹扫气体流入量的趋势曲线和预测吹扫气体流入量何时超过可预设的阈值的形式进行评估，并且为了该目的，所测量的吹扫气体流入量的值分别以设置有当前时间戳的方式传输至远离的位置。最后，评估装置当然能够集成在过压封装装置的控制装置中。
为了能够在投入运行之前或在在较大干扰之后利用所需要的最小吹扫气体量来吹扫过压封装装置的壳体，壳体能够具有吹扫气体出口，吹扫气体出口具有出口阀，出口阀在正常运行时关闭并且仅在吹扫过程期间打开。因为与壳体吹扫关联的提高的吹扫气体消耗能够歪曲吹扫气体流入量的趋势的测定，评估装置能够以有利地方式构成用于：仅将在出口阀关闭时将由流量计检测到的吹扫气体流入量考虑用于测定趋势。
只要过压封装装置具有测量经由吹扫气体出口离开壳体的另一流量计，则也能够检测在吹扫气体流入量和经由吹扫气体出口流出的吹扫气体量之间的差。该差直接对应于通过泄漏引起的吹扫气体损失。
附图说明
在下文中，根据实施例并且参考附图阐述本发明；详细地示出：
图1示出根据本发明的过压封装装置的第一实施例，
图2示出根据本发明的过压封装装置的第二实施例，
图3示出在过压封装装置的泄漏增加时吹扫气体流入量的时间变化的实例。
图4示出用于测定吹扫气体流入量的趋势的实例。
在不同的附图中，相同的附图标记具有相同的含义。这些视图是纯示意性的并且不代表比例关系。
具体实施方式
图1示出非防爆的运行机构1，例如布置在壳体2中的电气设备1。也应将术语壳体理解为开关柜等。壳体2设置有吹扫气体入口3和吹扫气体出口4，并且经由吹扫气体入口3连接吹扫气体源5。在吹扫气体入口3中布置有可控的入口阀6和流量计7。在吹扫气体出口4中设置有可控的出口阀8以及可能的另一流量计或流量监测器9。入口阀6能够是比例阀，而出口阀8能够是截止阀。压力计10检测壳体2中相对于大气环境压力的内压。入口阀6、流量计7、出口阀8、压力计10以及可能存在的另一流量计或流量监测器9连接控制装置11。
在设备1投入运行之前，必须对壳体2以其体积的预设的多倍量进行吹扫，以清除可燃性气体的残余。为此，控制装置11打开截止阀8，使得来自吹扫气体源5的吹扫气体能够经由吹扫气体入口3进入壳体2的内部中，并且在穿流壳体2之后能够经由吹扫气体出口4再次离开壳体。流量计或流量监测器9在吹扫阶段测量或监测经由吹扫气体出口4离开壳体2的吹扫气体量，其中，当测量的吹扫气体量达到预先规定的值时或当预设的吹扫时间到期，在吹扫时间之内吹扫气体流出量不低于最小值，那么控制装置11通过关闭出口阀8来结束吹扫过程。
在电气设备1运行期间，在壳体2的内部维持相对于大气的持续的过压，以避免来自大气的气体进入壳体2和设备1中。如果设备1例如是气体分析仪，则还能够如下地设定壳体2中的过压：使得过压也大于气体分析仪中的引导气体的部件中的压力，使得来自气体分析仪的气体不进入壳体2中。借助于压力计10监测过压保持额定压力，其中，在由于自然的或预见的泄漏12而导致压力损失的情况下，控制装置11打开入口阀6，以便使来自吹扫气体源5的处于压力下的吹扫气体进入壳体2中。压力计10还能够用于在以下方面监测壳体2中相对于大气的环境压力的内压：即不超过预设的最大压力。如果达到最大压力，则能够通过打开出口阀8来降低壳体2中的内压，以便因此避免损坏壳体2或其部件。
流量计7检测输送的吹扫气体进入过压封装装置的壳体2中的流量(吹扫气体流入量)。在此，集成在控制装置11中的评估装置13在泄漏12开始并且增加的情况下，从当前和过去检测的吹扫气体流入量中计算趋势曲线以及直至趋势曲线超过预设的阈值时的时间点和剩余的持续时间。时间点或剩余的持续时间(直至超过阈值的剩余运行时间)在控制装置11的显示器14上输出。
图2中示出的实施例与根据图1的实施例的不同之处在于：评估装置13在此例如与流量计7一起构成独立的、特别是由其自身的能量源(例如电池、太阳能电池等)供电的设备15。评估装置13具有无线电接口16，以便将时间点和直至计算的趋势曲线超过预设的阈值的剩余运行时间传输至远离的位置17。
图3示例性地并且非常简化地示出吹扫气体输送Q在时间t上直至当前时间点t0的变化，和从吹扫气体流入量Q的过去值和当前值中计算的额外外插的趋势曲线K。该计算能够连续地或如在此示出的那样非连续地以彼此相随的时间间隔T的形式分别针对预设的测量持续时间(测量间隔)Δt来进行，以便将用于流量测量和评估所获得的测量值的能量需求保持的小。在测量间隔Δt之间，流量计7和评估装置13能够处于几乎不消耗能量的睡眠模式中。能够通过滑动平均或其他滤波方法来平滑测量值。测量值也能够在每个测量间隔Δt内相加为与测量持续时间Δt相关的值，例如总和或平均值。然后，能够从以彼此相随的时间间隔T中获得的总和或平均值中计算吹扫气体流入量的趋势曲线K。
此外，计算趋势曲线K超过第一阈值Q1或较高的第二阈值Q2的第一时间点t1和第二时间点t2。鉴于以下而选择较低的阈值Q1：即在超过较低的阈值时该采取维护措施，而超过较高的阈值Q2期间显示过压封装装置失效，这需要关闭非防爆的运行机构1。将预计超过阈值Q1、Q2的相应的当前计算的时间点t1和t2和/或直至超过阈值Q1、Q2的剩余运行时间t1-t0和t2-t0经由无线电接口16被传输至远离的位置17。远离的位置在远程的无线电连接的情况下是服务器或云，并且在短程的无线电连接的情况下是智能电话、平板电脑、笔记本电脑或其他合适的消费类设备。
也能够在远离的位置17处计算趋势曲线K和直到超过阈值Q1、Q2的剩余运行时间t1-t0和t2-t0和时间点t1、t2。在这种情况下，将所测量的吹扫气体流入量Q的关于测量持续时间Δt的总和或平均值传输至远离的位置17。
图4以流程图示例性地并且简化地示出测定趋势曲线K和对于超过阈值的时间点t1、t2：
S1：在测量间隔Δt内测量吹扫气体流入量Q；
S2：形成在测定间隔Δt内测量的吹扫气体流入量Q的平均值；
S3：存储平均值；
S4：从全部或预设数量的最后存储的平均值中计算趋势曲线K；
S5：计算趋势曲线K超过预设的阈值Q1、Q2的时间点t1、t2；
S6：显示和/或传输所计算的时间点t1、t2和/或直到这些时间的当前的剩余运行时间；
S7：在时间间隔T之后，继续步骤S1。

Claims (9)

1.一种过压封装装置，具有：壳体(2)，所述壳体经由吹扫气体入口(3)连接吹扫气体源(5)；入口阀(6)，所述入口阀布置在所述吹扫气体源(5)和所述吹扫气体入口(3)之间；监测所述壳体(2)中的内压的压力计或压力监测器(10)；和控制装置(11)，所述控制装置构成用于控制所述入口阀(6)以维持所述壳体(2)中的额定压力；其特征在于，设置有检测吹扫气体流入量(Q)的流量计(7)和评估装置(13)，其中，所述流量计位于所述吹扫气体源(5)和所述吹扫气体入口(3)之间，所述评估装置预先计算所述吹扫气体流入量(Q)的趋势曲线(K)和当所述趋势曲线(K)超过阈值(Q1、Q2)时的时间点(t1、t2)。
2.根据权利要求1所述的过压封装装置，其特征在于，所述评估装置(13)测定直至预先计算出的所述时间点(t1、t2)的剩余运行时间(t1-t0、t2-t0)。
3.根据权利要求1或2所述的过压封装装置，其特征在于，所述评估装置(13)连续地测定所述吹扫气体流入量(Q)。
4.根据权利要求1或2所述的过压封装装置，其特征在于，所述评估装置(13)非连续地以彼此相随的时间间隔分别针对预设的测量持续时间(Δt)测定所述吹扫气体流入量(Q)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的过压封装装置，其特征在于，所述评估装置(13)是与所述控制装置(11)分开的设备。
6.根据前述权利要求中任一项所述的过压封装装置，其特征在于，所述评估装置(13)是所述控制装置(11)的组成部分。
7.根据前述权利要求中任一项所述的过压封装装置，其特征在于，所述评估装置(13)具有用于无线发送预先计算的所述时间点(t1、t2)的无线电接口(16)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的过压封装装置，其特征在于，所述壳体(2)具有吹扫气体出口(4)，所述吹扫气体出口具有出口阀(8)，并且所述评估装置(13)为了测定所述吹扫气体流入量(Q)的趋势(K)仅应用在所述出口阀(8)关闭时由所述流量计(7)检测到的所述吹扫气体流入量(Q)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的过压封装装置，其特征在于，存在另一流量计(9)，所述另一流量计测量经由所述吹扫气体出口(4)离开所述壳体(2)的吹扫气体量，并且所述评估装置(13)被设计用于：在测定所述吹扫气体流入量(Q)的趋势(K)时，从所述吹扫气体流量中减去经由吹扫气体出口(4)离开所述壳体(2)的吹扫气体量。
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