CN114719289A - 用于识别加热设备的鼓风机中的液体的方法和装置以及计算机程序产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别在加热设备(1)的鼓风机(4)中存在液体(15)的方法，该加热设备通过空气和燃气的混合物运行，混合物由鼓风机(4)输送给燃烧器(2)，其中，在从加热设备(1)启动起经过可预定的时间间隔时测量至少一次用于表征鼓风机(4)的功能的至少一个物理量，并与经验值和/或校准数据进行比较，并且与经验值和/或校准数据的偏差(d1、d2、d3)达到可预定的量时将该偏差评估为鼓风机(4)中的液体(15)的指示。相应的装置具有控制和调节单元(5)，以用于借助脉宽调制电流加速鼓风机(4)以及处理鼓风机(4)的转速(D)的所测量到的实际值，其中，在控制和调节单元(5)中存在比较器(12)，该比较器(12)被设置成将转速(D)和/或脉宽调制电流的脉宽与所存储的经验值进行比较，并且在偏差(d1、d2、d3)达到可预定的量时触发报警或故障消息。本发明实现在加热设备中没有附加仪器的情况下及早且可靠地确定在鼓风机中存在液体并由此防止随后的损坏。

Description

用于识别加热设备的鼓风机中的液体的方法和装置以及计算 机程序产品

技术领域

本发明涉及一种用于识别在加热设备的鼓风机中存在液体的方法和装置，该加热设备通过空气和燃气的混合物运行。

背景技术

现代的加热设备、尤其是所谓的冷凝式燃烧设备，借助预混燃烧器来运行，其中，空气首先与一定量的适合清洁燃烧的燃气混合，并且然后由鼓风机将所产生的混合物输送至燃烧器。燃烧器将混合物分配到燃烧室中，在燃烧室中燃烧形成火焰。所产生的废气通过废气设备排出。对于含有氢气或碳氢化合物的燃气，在燃烧时还会产生水蒸气，水蒸气会在加热设备的不同位置与其他可能的成分一起变成冷凝物。通常布置在废气设备中的止回阀可防止水蒸气或冷凝物进入鼓风机。这尤其适用于多个分配设备，其中多个加热设备连接到烟囱。

然而，在较高安全标准的情况下，在这种加热设备的鼓风机中能够及早地识别例如因止回阀的故障而导致的水、冷凝物或通常的液体是必要的或至少是可取的，这是因为该构件和邻近构件中的液体会导致腐蚀损坏和其他故障。然而，到目前为止，在加热设备中还未提供这种识别。尤其是在多个分配设备中，这种安全性益处是可取的。

如果要启动加热设备，控制和调节单元通常会启动所有与之相关的过程，包括将鼓风机的转速提升并且加速至可预定的额定值。为此，一至三相交流电被输送至鼓风机，交流电的有效值由脉宽调制(所谓的PWM信号)预定。控制和调节单元接收来自鼓风机的当前用于鼓风机的转速的测量值，从而可以将鼓风机的转速调节到额定值。

发明内容

本发明的目的是至少缓解参考现有技术所解释的问题，并且尤其是在没有额外的仪器的情况下借助总归用于提供现有数据和测量值的控制和调节单元来识别鼓风机中的液体的存在，这在必要时例如可以用于触发报警信息或故障信息，或启动维护。

一种用于识别在加热设备的鼓风机中存在液体的方法实现该目的，其中，加热设备通过空气和燃气的混合物运行，混合物由鼓风机输送给燃烧器。因此，在从加热设备启动起经过可预定的时间间隔时测量至少一次表征鼓风机的功能的至少一个物理量，并且与(已知的、确定的和/或所存储的)经验值和/或校准数据进行比较，其中，与经验值和/或校准数据的偏差达到可预定的量(或预定的程度)时将其评估为鼓风机中的液体的指示。(已知的、确定的和/或所存储的)经验值和/或校准数据尤其包括所观察到的表征物理量的值和/或曲线，其中，(实际上)在鼓风机中不存在液体和不存在(显著的)一定量的液体，其中，在必要时也可以存在用于确定量的液体的一个或多个极限值。例如根据加热设备的运行状态、环境条件、鼓风机的位置等，经验值和/或校准数据也可以作为特性曲线存在。到目前为止，还没有定论，鼓风机中(即通常在鼓风机的壳体中的底部)有(少量)液体对鼓风机的本来的功能是否有影响，因此也不期望可以借助鼓风机功能的测量数据来证明鼓风机中液体的存在并且将鼓风机中液体的存在与其他影响区分开来。然而，精确的测量值表明，令人惊讶的是情况确实如此。壳体中的液体具有与其他故障或运行相关的变化不同的特征，如下文还将基于几个示例进行解释的那样。尤其是，在必要时，还可以通过一个或多个额外的排除方法(例如基于对相同或至少一个其他的/另外的物理量的进一步评估)最后明确得出鼓风机中存在液体的结论。

“物理量”在此应被理解为是指任何可测量的特性或量或任何(由此推导出的)运行参数或任何(由此推导出的)状态量，其可以对鼓风机的状态和/或表现进行描述，即尤其是例如转速、有效功耗、质量流、压差、流速、温度、噪声级等量。“经验值”可以尤其针对加热设备进行预设和/或储存，例如作为这种加热设备的运行的长期测试或长期观察的结果。可以例如在(第一次)设置加热设备时设置或确定“校准数据”；校准数据可以涉及能够在现场条件下实现规定的或高效运行的值。偏差的“可预定的量”可以包括固定地预定的值或必要时可变地适应运行条件的值。可能的是，在确定偏差达到至少可预定的量时在加热设备或加热设备的控制和调节单元中(直接)产生报警动作和/或安全动作。

调查表明，在鼓风机中有液体时，加速变得困难，并且因此转速比在没有液体时提升得更慢。相应地，与没有液体的情况相比，在更长的时间内需要控制鼓风机的脉宽调制电流的更大的脉宽以用于加速。其他用于表征鼓风机的功能的物理量也以类似的方式表现。本发明利用这一点，以便在每次启动加热设备时或在期望参与启动加热设备时检查(迄今未系统地测量或记录的)鼓风机中液体的存在。

在本发明的一个特别简单的实施方式中，仅在启动后的重要时间点，例如在启动后0.1至2s，优选地在启动后0.3至1.5s，仅恰好一次(确定和)比较物理量，为了更准确，也可以相互间隔地执行多个(测量和)比较。如果与校准数据或经验值的偏差例如大于10％(可预定的量的示例)，这可以系统地解释为液体的指示。

特别优选地，(不仅仅是在单个时间点，而是)从加热设备启动起对表征鼓风机的功能的至少一个物理量的时间曲线进行测量和观察，并且与经验值和/或校准数据进行比较，其中，与经验值和/或校准数据的曲线的偏差达到可预定的量时将该偏差评估为鼓风机中的液体的指示。对时间曲线的连续或准连续的观察提高了准确性并有助于避免误解。

鼓风机的转速特别适合作为待观察的物理量。对所有的现代化加热设备都会进行测量，并且测量值始终可供控制和调节单元使用，使得测量值除了可以用于已知的调节，还可以用于确定鼓风机中液体的存在，而无需额外的仪器耗费。

另一合适的物理量是由控制和调节单元在加热设备启动之后传送到鼓风机的脉宽调制电流(通常是具有1相或3相的交流电)的脉宽。简单地说，脉宽调制(PWM)意味着以可变的节奏快速的接通和关断(例如以1kHz[千赫兹]或更高的频率)，其中，将接通时间(脉宽)与关断时间之间的比例进行更改(调制)。该比例也称为占空比，并且也可以用百分数给定。100％的占空比意味着电流持续接通，50％的占空比意味着电流只接通一半的时间。

优选地，当指示鼓风机中存在液体时，触发报警消息或故障消息。这可以经由信号设备以声音方式发出信号，或者经由显示器或显示设备(例如报警灯)以光学方式发出信号，或者可以发送到外部位置，以触发维护。以这种方式，可以防止鼓风机或邻近部件(例如燃气阀)中的液体通过腐蚀造成损坏或导致加热设备的不确定状态。

另一方面，提出了一种用于识别在加热设备的鼓风机中存在液体的装置，其中，加热设备通过空气和燃气的混合物运行，混合物由鼓风机输送给燃烧器。设有控制和调节单元，控制和调节单元被设置成借助脉宽调制电流来控制鼓风机的开动和鼓风机的转速的提升直至额定值以及处理转速的被测量到的实际值，其中，在控制和调节单元中设有(至少一个)比较器，比较器被设置成将转速和/或脉宽调制电流的脉宽与所存储的校准数据和/或经验值进行比较并且在偏差达到可预定的量时触发报警消息或故障消息。一种用于这种加热设备的典型的控制和调节单元具有用于校准数据和/或经验值的数据存储器以及至少一个微处理器，使得控制和调节单元可以不太费力地接管所描述的附加功能。鼓风机的转速和用于控制鼓风机的PWM信号在此也始终可用。

优选地，设置比较器，以不仅在加热设备启动之后的一个时间点而且在加热设备启动之后的多个时间点或准连续地执行比较。以这种方式，可以实现数据解释的更高的准确性，从而不容易出现错误的报警消息或故障消息(错误警报)。

另一方面涉及一种包括指令的计算机程序产品，指令使所述装置执行所述方法。被测量的数据与经验值或校准数据的比较需要用于加热设备的控制和调节单元的程序和数据，其中两者都必须不时更新。这样的计算机程序产品可以实现这种情况。

对该方法的解释可用于更详细地表征该装置，并且对该装置的解释可用于更详细地表征该方法。装置也可以被设置为能够用来执行该方法。

附图说明

现在将参考附图更详细地解释本发明的示意性实施例(然而本发明不限于此)以及方法的操作模式。其中：

图1示意性示出具有相应地设计的控制和调节单元的典型的加热设备；以及

图2示出用于说明在加热设备启动时鼓风机在有液体和无液体的情况下的转速和PWM信号的表现的示意图。

具体实施方式

图1示意性地示出典型的加热设备1(例如所谓的冷凝式燃烧设备)，加热设备可以通过空气和燃气的混合物运行。鼓风机4吸入环境空气，环境空气经由燃气阀6与适合清洁燃烧的一定量的燃气混合。混合物从鼓风机4经由混合物管道7输送到燃烧器2并在燃烧室3中燃烧。废气经由带有止回阀11的废气管10排出。中央控制和调节单元5控制和调节加热设备。这还包括在加热设备1启动时经由具有脉宽调制电流(PWM信号)的信号线8控制鼓风机4，并在开动和提升时经由测量线9监控鼓风机的转速D，以便快速地将转速D提高至可预定的额定值并在那里进行调节。已经表明，在这样的条件下，也可以在没有附加的内部构件或仪器的情况下也可以确定鼓风机4中(例如在鼓风机壳体的底部)的液体15的存在。为此，控制和调节单元5具有比较器12和用于校准数据和/或经验值的至少一个数据存储器13。在加热设备1启动之后，比较器可以将启动后与时间相关的转速D和/或PWM信号的曲线与所存储的或预定的曲线(校准数据)进行比较。在这种情况下，鼓风机中的液体15导致非常典型的偏差(d1、d2、d3)，可以将偏差以在任何时间点所存储的值的预定的量(例如超过5％，优选地超过10％)起解释为液体15存在的指示。在这种情况下，仅在一个合适的时间点确定偏差可能就足够了，但是在比较两个或更多个时间点时，尤其是在比较连续地或短时间间隔内(准连续地)被测量的值时，会获得更可靠的结果。在指示鼓风机中存在液体15时，则控制信号设备14和/或以其他方式触发报警消息或故障消息，也尤其是发送到远程位置，例如以便触发维护。

图2示例性示出加热设备1启动之后的前2s内的转速D和PWM信号的曲线。时间t绘制在X轴上，转速D(每秒转数)绘制在Y轴上左侧，并且PWM信号的大小以百分数绘制在右侧。实线对应于鼓风机4中没有液体15时的PWM信号的曲线。为了实现鼓风机4的转速D(虚线)的快速提升，首先发送0.5s的持续电流(100％的占空比)。如果运行不受干扰，则PWM信号可能降低，这是因为转速D已快速接近其额定值(图表中的恒定转速)。这可以通过先前恒定的PWM信号的下降来识别。相反，如果鼓风机4中有液体15，则得出转速D和PWM信号的不同曲线。虚线显示随后发生的PWM信号的曲线，PWM信号仅在之后明确地显示恒定信号的下降。偏差d3(这里超过0.4s)因此可以用作鼓风机4中液体15的指示。在存在液体(点划线)的情况下，转速D的表现也不同。转速D上升得更慢并例如在0.5s后只达到大约3500而不是5000，这可以由比较器12确定为偏差d1。测试甚至表明，转速D上升到高于所设置的额定值，在缓慢设置额定值(在此为6000)之前，例如在大约1.4s后从未受干扰的曲线向上上升至超过7500(非6000)而产生偏差d2。可以看出，鼓风机4中的液体15可以由根据本发明的比较器12非常可靠地确定。

本发明允许在没有附加仪器的情况下在加热设备中及早且可靠地确定鼓风机中液体的存在，并因此防止随后的损坏。

附图标记列表

1 加热设备

2 燃烧器

3 燃烧室

4 鼓风机

5 控制和调节单元

6 燃气阀

7 混合物管道

8 信号线(PWM信号)

9 测量线(转速)

10 废气管

11 止回阀

12 比较器

13 数据存储器

14 信号设备

15 液体

D 转速

t 时间

d1 第一偏差(转速)

d2 第二偏差(转速)

d3 第三偏差(PWM信号)

Claims (8)

1.一种用于识别在加热设备(1)的鼓风机(4)中存在液体(15)的方法，所述加热设备通过空气和燃气的混合物运行，所述混合物由所述鼓风机(4)输送给燃烧器(2)，其中，在从所述加热设备(1)启动起经过能够预定的时间间隔时测量至少一次表征所述鼓风机(4)的功能的至少一个物理量，并与至少经验值或校准数据进行比较，并且与至少经验值或校准数据的偏差(d1、d2、d3)达到可预定的量时将所述偏差评估为所述鼓风机(4)中的液体(15)的指示。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，从所述加热设备(1)启动起对表征所述鼓风机(4)的功能的至少一个物理量的时间曲线进行测量和观察，并且与至少经验值或校准数据进行比较，并且所述曲线的与至少经验值或校准数据的偏差(d1、d2、d3)达到可预定的量时将所述偏差评估为所述鼓风机(4)中的液体(15)的指示。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，物理量是所述鼓风机的转速(D)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，物理量是由控制和调节单元(5)在所述加热设备(1)启动之后传送到所述鼓风机(4)的脉宽调制电流的脉宽。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在所述鼓风机(4)中指示液体(15)的情况下，触发报警或故障消息。

6.一种用于识别在加热设备(1)的鼓风机(4)中存在液体(15)的装置，所述加热设备通过空气和燃气的混合物运行，所述混合物由所述鼓风机(4)输送给燃烧器(2)，其中，设有控制和调节单元(5)，所述控制和调节单元(5)被设置成借助脉宽调制电流控制所述鼓风机(4)的开动和所述鼓风机的转速(D)的提升以及处理所述转速(D)的所测量到的实际值，并且在所述控制和调节单元(5)中设有比较器(12)，所述比较器(12)被设置成将所述转速(D)和/或所述脉宽调制电流的所述脉宽与所存储的校准数据和/或经验值进行比较，并且在偏差(d1、d2、d3)达到可预定的量时触发报警或故障消息。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述比较器(12)被设置成在所述加热设备(1)启动之后至少在多个时间点或准连续地执行比较。

8.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，所述指令使根据权利要求6至7中任一项所述的装置执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。

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