DE102007041766B4 - Leakage monitoring of systems with at least two media circuits, in particular heat exchangers - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Feststellung von Leckagen bei einem Wärmeübertrager (1) mit mindestens zwei von einander durch jeweils mindestens eine Wand getrennten Medienkreisläufen, wobei in einem Betriebszustand des Wärmeübertragers (1) ein erster Medienkreislauf (3) der Medienkreisläufe ein Medium mit hohem Druck führt und ein zweiter Medienkreislauf (4) der Medienkreisläufe ein Medium mit geringerem Druck führt, und wobei das Verfahren im Betriebszustand des Wärmeübertragers (1) durchgeführt wird und die Schritte aufweist: Messen eines jeweiligen Absolutdrucks im ersten Medienkreislauf (3) und im zweiten Medienkreislauf (4) und/oder in zumindest einem von den ersten und zweiten Medienkreisläufen (3, 4) und in einem geschlossenen Zwischenraum zwischen den ersten und zweiten Medienkreisläufen (3, 4), Bestimmen eines Differenzdrucks zwischen den ersten und zweiten Medienkreisläufen (3, 4) und/oder eines Differenzdrucks zwischen dem zumindest einen von den ersten und zweiten Medienkreisläufen (3, 4) und dem geschlossenen Zwischenraum aus den jeweiligen Absolutdrücken des ersten und des zweiten Medienkreislaufs (3,...Method for detecting leaks in a heat exchanger (1) with at least two media circuits separated from one another by at least one wall each, with a first media circuit (3) of the media circuits carrying a medium at high pressure and a second in an operating state of the heat exchanger (1) Media circuit (4) of the media circuits carries a medium with a lower pressure, and the method is carried out in the operating state of the heat exchanger (1) and comprises the steps: measuring a respective absolute pressure in the first media circuit (3) and in the second media circuit (4) and / or in at least one of the first and second media circuits (3, 4) and in a closed space between the first and second media circuits (3, 4), determining a differential pressure between the first and second media circuits (3, 4) and / or one Differential pressure between the at least one of the first and second media circuits (3, 4) and the closed space from the respective absolute pressures of the first and second media circuits (3, ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung von Leckagen bei einem Wärmeübertrager mit mindestens zwei von einander durch jeweils mindestens eine Wand getrennten Medienkreisläufen und einen Wärmeübertrager mit mindestens zwei von einander durch jeweils mindestens eine Wand getrennten Medienkreisläufen.The invention relates to a method for detecting leaks in a heat exchanger with at least two separate from each other by at least one wall media circuits and a heat exchanger with at least two separate from each other by at least one wall media circuits.
Wärmeübertrager, die auch Wärmetauscher genannt werden, sind beispielsweise bei Heizungsanlagen im Einsatz. In den gattungsgemäßen Wärmeübertragern erfolgt eine thermische Kopplung eines Primärkreislaufes mit einem Sekundärkreislauf ohne dass ein Medienaustausch stattfindet.Heat exchangers, which are also called heat exchangers, are used, for example, in heating systems. In the generic heat exchangers, a thermal coupling of a primary circuit with a secondary circuit without a media exchange takes place.
Problematisch bei diesen Wärmeübertragern ist die Überwachung und Absicherung von Leckagen, die aus inneren Undichtheiten des Wärmeübertragers herrühren. Solche Leckagen können darin bestehen, dass das Medium des Primärkreislaufes in den Sekundärkreislauf eindringt oder umgekehrt. Solche Leckagen sind unter anderem deshalb kritisch, weil mit dem Medienübertritt nicht nur ein Medienverlust und eine Zerstörung nicht ausreichend druckfest ausgelegter Anlagenteile, sondern auch eine Gesundheitsgefährdung verbunden sein können. Seltener sind Leckagen an der äußeren Hülle von Wärmeübertragern. Diese können ebenso mit Medienverlust und materiellen sowie gesundheitlichen Schäden in der Umgebung eines nach außen undichten Wärmeübertragers verbunden sein.The problem with these heat exchangers is the monitoring and protection of leaks resulting from internal leaks in the heat exchanger. Such leaks can be that the medium of the primary circuit penetrates into the secondary circuit or vice versa. Such leaks are critical, among other things, because not only a loss of media and destruction of not sufficiently pressure-resistant plant components, but also a health risk can be associated with the media transfer. More rare are leaks on the outer shell of heat exchangers. These may also be associated with media loss and material and health damage in the environment of an outwardly leaking heat exchanger.
So ist beispielsweise bei der Warmwasserbereitung über ein Fernwärmenetz der Primärkreislauf über einen Wärmeübertrager mit einem Sekundärkreislauf gekoppelt, der Trinkwasser führt. Somit besteht bei einer internen Leckage des Wärmeübertragers die Gefahr der Verunreinigung des Trinkwassers durch das mit Zusatzstoffen versehene Medium des Primärkreislaufes ebenso wie die Gefahr des Eindringens von Trinkwasser in den Primärkreislauf, wodurch die Eigenschaften des Primärmediums so verändert werden können, dass Korrosion entsteht und/oder sich die Effizienz des Wärmetransports im Primärkreislauf verringert. Diese Gefahr eines Medienübertritts besteht vor allem auch deshalb, weil Primär- und Sekundärkreislauf bei unterschiedlichem Druck betrieben werden. So liegt der Druck des Primärkreislaufes bei ca. 8 bis 25 bar, während der Druck des Trinkwasserkreislaufs bei ca. 4 bis 10 bar liegt.For example, in hot water preparation via a district heating network, the primary circuit is coupled via a heat exchanger with a secondary circuit that leads to drinking water. Thus, with an internal leakage of the heat exchanger, the risk of contamination of the drinking water through the provided with additives medium of the primary circuit as well as the risk of penetration of drinking water in the primary circuit, whereby the properties of the primary medium can be changed so that corrosion occurs and / or the efficiency of the heat transport in the primary circuit is reduced. Above all, this danger of a media transfer exists because the primary and secondary circuits are operated at different pressures. Thus, the pressure of the primary circuit is about 8 to 25 bar, while the pressure of the drinking water circuit is about 4 to 10 bar.
Desweiteren kann es durch Leckagen der äußeren Hülle des Wärmeübertragers oder der angrenzenden Medienkreisläufe zum Austritt von Primär- und/oder Sekundärmedium in den Aufstellungsraum kommen, verbunden mit der Gefahr von umfangreichen Wasserschäden.Furthermore, leakages of the outer shell of the heat exchanger or of the adjacent media circuits can lead to the discharge of primary and / or secondary medium into the installation space, which is associated with the risk of extensive water damage.
Bisher gab es verschiedene Ansätze, Leckagen zwischen den Kreisläufen im Inneren eines Wärmeübertragers zu detektieren und deren Folgen zu begrenzen.So far, there have been various approaches to detect leaks between the circuits inside a heat exchanger and to limit their consequences.
Eine Lösung wurde in der Ausbildung eines Zwischenkreislaufs (wie z. B. in
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Wärmeübertrager doppelwandig auszuführen, so dass der Primärkreislauf und der Sekundärkreislauf von einem nach außen offenen oder geschlossenen ummantelten Hohlraum getrennt sind und ein Medienübertritt erst nach dem unwahrscheinlichen Vorkommnis von gleichzeitigen Lecks in beiden Wänden auftreten könnte, wobei vorher schon der Druckabfall in einem der beiden Medien, der Austritt eines Mediums aus einem nach außen offenen Leckageraum bzw. der Druckanstieg in einem geschlossen ausgeführten Hohlraum auf eine mögliche Leckage hinweisen. An diesen Lösungen, wie sie z. B. in
In
Gemäß
Bisher werden Leckagen an einwandig und ohne Zwischenkreislauf ausgeführten Wärmeübertragern, die zu einer Überschreitung des zulässigen Druckes im Sekundärkreislauf führen können, üblicherweise mit einem speziellen Maximaldruckschalter abgesichert, der nur vor Ort entriegelt werden kann. Bei größeren thermischen Leistungen und der entsprechend höheren möglichen Schwere der Folgen einer Leckage wird die redundante Ausführung der Maximaldruckschalter vorgeschrieben. Die Maximaldruckschalter führen zur Abschaltung der Medienzufuhr im Primärkreislauf durch Schließen des mit einem entsprechenden Antrieb ausgerüsteten Ventils, welches auch bei Stromausfall verriegelt. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass es im Betrieb nicht immer zu ausreichend hohen Drücken des Mediums auf der Primärseite kommt, die hinreichend wären, einen solchen Druckanstieg im Sekundärkreislauf in Folge einer Leckage hervorzurufen, der auch zu einem Ansprechen des/der Maximaldruckschalter führen würde. Eine Leckage kann so über längere Zeit unerkannt bleiben. Parallel sichert der Maximaldruckschalter auch gegen andere Anlagenfehler, z. B. gegen unzulässige Wärmezufuhr bei mangelnder Wärmeabnahme ab.So far, leaks on single-walled and without intermediate circuit running heat exchangers, which can lead to exceeding the allowable pressure in the secondary circuit, usually hedged with a special maximum pressure switch that can only be unlocked on site. For larger thermal outputs and the corresponding higher possible severity of the consequences of leakage, the redundant design of the maximum pressure switch is prescribed. The maximum pressure switches lead to the shutdown of the media supply in the primary circuit by closing the valve equipped with a corresponding drive, which locks even in the event of a power failure. The disadvantage of this solution is that it does not always come in operation to sufficiently high pressures of the medium on the primary side, which would be sufficient to cause such a pressure increase in the secondary circuit as a result of leakage, which would also lead to a response of / the maximum pressure switch. Leakage can go unnoticed for a long time. In parallel, the maximum pressure switch also protects against other system errors, eg. B. against unacceptable heat in case of lack of heat loss.
Desweiteren ist es üblich, gegen Wassermangel auf der Sekundärseite mittels eines Minimaldruckschalters abzusichern. Bei Unterschreitung eines einstellbaren Minimaldruckes wird die Umwälzpumpe sekundärseitig abgeschaltet, um deren Trockenlauf zu verhindern. Ein solcher Minimaldruckschalter gibt die Umwälzpumpe wieder frei, wenn der vorgegebene Minimaldruck wieder um eine bestimmte Hysterese überschritten wird. Ein solcher Wassermangel kann z. B. durch die zeitweilige unangekündigte Abschaltung der Wasserversorgung auftreten. Eine weitere Möglichkeit der Nutzung von Minimaldruckschaltern besteht darin, die Sekundärseite z. B. vor einem Auskochen durch weitere Wärmezufuhr zu schützen, sobald der sekundärseitige Druck soweit sinkt, dass er sich dem möglichen Verdampfungspunkt gefährlich nähert. Ein für solche Zwecke verwendeter Minimaldruckschalter blockiert und kann lediglich vor Ort per Hand wieder entriegelt werden, wenn der vorgegebene Minimaldruck wieder um eine bestimmte Hysterese überschritten wurde.Furthermore, it is customary to protect against water shortage on the secondary side by means of a minimal pressure switch. If an adjustable minimum pressure is not reached, the circulation pump is switched off on the secondary side to prevent it from running dry. Such a minimum pressure switch releases the circulation pump again when the predetermined minimum pressure is again exceeded by a certain hysteresis. Such a lack of water can z. B. occur due to the temporary unannounced shutdown of the water supply. Another way of using minimal pressure switches is the secondary side z. B. to protect from decoction by further heat, as soon as the secondary-side pressure drops so much that he approaches the potential point of evaporation dangerously. A used for such purposes minimal pressure switch blocks and can only be unlocked on site by hand when the predetermined minimum pressure was exceeded by a certain hysteresis.
Der Nachteil beider Lösungen ist, dass für die Minimal- wie für die Maximaldrucküberwachung jeweils getrennte Druckschalter verwendet werden müssen. Damit verbunden ist ein erhöhter Aufwand bei der Erstellung und der Wartung, ohne jedoch in jedem Fall zuverlässig jede Leckage detektieren zu können.The disadvantage of both solutions is that separate pressure switches must be used for the minimum as well as the maximum pressure monitoring. This is associated with an increased effort in the creation and maintenance, but without being able to reliably detect any leakage in any case.
Eine ähnliche Wirkung hat und zum gleichen Zweck wird eine Wassermangelsicherung mittels Füllstandsüberwachung im System oder außerhalb eingesetzt, wenn sich der Druck im System oder außerhalb trotz Wassermangel kaum verändert bzw. Wassermangel im System auch in Folge anderer Ursachen als einer Leckage eintreten kann, z. B. durch ungenügende Mediennachspeisung.A similar effect has and for the same purpose a water shortage protection is used by level monitoring in the system or outside, if the pressure in the system or outside despite water shortage barely changed or water shortage in the system can also occur as a result of causes other than leakage, z. B. by insufficient media replenishment.
Aus der
Die Erfindung bezieht sich auf Anlagen, bei denen die Medienkreisläufe im Betriebszustand Medien unterschiedlicher Drücke führen.The invention relates to systems in which the media circuits in the operating state media carry different pressures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Feststellung von Leckagen bei einem Wärmeübertrager mit mindestens zwei von einander durch jeweils mindestens eine Wand getrennten Medienkreisläufen und einen Wärmeübertrager mit mindestens zwei von einander durch jeweils mindestens eine Wand getrennten Medienkreisläufen so bereitzustellen, dass eine verbesserte Erkennungssicherheit und Erkennungsgeschwindigkeit für Leckagen zwischen den Medienkreisläufen gewährleistet wird.The invention has for its object to provide a method for detecting leaks in a heat exchanger with at least two separate from each other by at least one wall media circuits and a heat exchanger with at least two separate from each other by at least one wall media circuits so that improved detection security and detecting speed for leaks between the media circuits is ensured.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einem Wärmeübertrager gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method according to claim 1 and a heat exchanger according to claim 13. Advantageous developments are specified in the respective dependent claims.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Leckage sich dann besonders leicht detektieren lässt, wenn der Differenzdruck zwischen den Medienkreisläufen überwacht wird. Hierfür ist nur ein geringer konstruktiver Aufwand erforderlich, der aber eine sichere Leckageüberwachung ermöglicht. Zwischen den Medienkreisläufen, insbesondere einem Primär- und dem Sekundärkreislauf, besteht dabei eine bestimmte Druckdifferenz, die abhängig ist von den Drücken der Kreisläufe selbst. Beispielsweise beträgt bei den oben angesprochenen Warmwasserbereitungsanlagen mit einem Fernwärmekreislauf (Primärkreislauf) bei 8 bis 25 bar und dem Trinkwasserkreislauf (Sekundärkreislauf) bei 4 bis 10 bar diese Differenz –2 bis +21 bar. Sobald eine Leckage im Wärmeübertrager entstanden ist, findet hier ein Druckausgleich statt, der den Differenzdruck absenkt, wodurch solche Leckagen leicht feststellbar sind.The invention is based on the finding that leakage can be detected particularly easily if the differential pressure between the medium circuits is monitored. For this purpose, only a small design effort is required, but allows a reliable leakage monitoring. Between the medium circuits, in particular a primary and the secondary circuit, there is a certain pressure difference, which is dependent on the pressures of the circuits themselves. For example, in the above-mentioned water heating systems with a district heating circuit (primary circuit) at 8 to 25 bar and the drinking water circuit ( Secondary circuit) at 4 to 10 bar this difference -2 to +21 bar. As soon as a leakage has occurred in the heat exchanger, a pressure equalization takes place here, which lowers the differential pressure, as a result of which such leakages can be easily detected.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich daher dadurch aus, dass der Differenzdruck zwischen den Medienkreisläufen, nämlich einem ersten Kreislauf mit einem Medium höheren Drucks und einem zweiten Kreislauf mit einem Medium geringeren Drucks, überwacht wird, wobei ebenfalls der Absolutdruck mindestens eines Kreislaufs überwacht wird.The method according to the invention is therefore characterized in that the differential pressure between the medium circuits, namely a first circuit with a medium of higher pressure and a second circuit with a medium of lower pressure is monitored, whereby also the absolute pressure of at least one circuit is monitored.
Die Bezeichnungen Primär- und Sekundärmedium rühren von der Wärmequelle und der Wärmesenke her, also der Richtung, in die die Wärme im Wärmeübertrager strömt. Dabei ist es durchaus auch möglich, dass das Primärmedium einen geringeren Druck aufweist, als das Sekundärmedium. In diesem Falle ist es vorteilhaft – neben dem Differenzdruck – den Absolutdruck der Primärseite zu überwachen. Für den Fall, das – wie oben angegeben – das Primärmedium den höheren Druck aufweist, ist es vorteilhaft, neben dem Differenzdruck den Absolutdruck der Sekundärseite zu überwachen.The terms primary and secondary medium are derived from the heat source and the heat sink, ie the direction in which the heat flows in the heat exchanger. It is quite possible that the primary medium has a lower pressure than the secondary medium. In this case, it is advantageous - in addition to the differential pressure - to monitor the absolute pressure of the primary side. In the event that - as stated above - the primary medium has the higher pressure, it is advantageous to monitor the absolute pressure of the secondary side in addition to the differential pressure.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird bei Erreichen eines bestimmten Differenzdruckes bzw. Überstreichen eines bestimmten Absolutdruckes ein optisches bzw. akustisches Signal gegeben. Alternativ oder zusätzlich kann bei Erreichen eines bestimmten Differenzdruckes bzw. Überstreichen eines bestimmten Absolutdruckes eine Schutzfunktion ausgelöst werden, wie beispielsweise mindestens einer der Kreisläufe gesperrt werden, um neben der Detektion und Anzeige einer Leckage auch eine automatische Sicherung durchzuführen.In a preferred embodiment, upon reaching a certain differential pressure or sweeping over a certain absolute pressure, an optical or acoustic signal is given. Alternatively or additionally, upon reaching a certain differential pressure or sweeping over a certain absolute pressure, a protective function can be triggered, such as, for example, at least one of the circuits being blocked in order to perform an automatic backup in addition to the detection and indication of a leakage.
Bei üblichen Medienkreisläufen beträgt der als Stellwert festgelegte Differenzdruck Δps = 0 bar, bei dem eine Leckage angezeigt bzw. abgesichert wird. Alternativ können auch von Δp = 0 bar unterschiedliche positive wie negative oder Absolutwerte festgelegt werden, um eine Leckage schon früher anzuzeigen, nämlich dann, wenn sie sich ausbildet und daher die Druckdifferenz noch nicht Δp = 0 bar ist. Durch die Festlegung einer Druckdifferenz Δps ungleich 0 bar können auch mögliche Messfehler der verwendeten Messmittel berücksichtigt werden. Andererseits ist ein von 0 abweichender Differenzdruck auch dann sinnvoll, wenn die Auslegungsdrücke der Medienkreisläufe stark voneinander abweichen oder die Drücke im Betriebszustand stark schwanken können. Der Differenzdruck soll daher mindestens auf größer 1 bar einstellbar sein, wobei auch jeder andere Wert sinnvoll ist, der zwischen der Differenz der Auslegungsdrücke der Medienkreisläufe und 0 bar liegt.In conventional medium circuits of the set as the set value the differential pressure Ap is s = 0 bar, in which appears a leak or fused. Alternatively, different positive as well as negative or absolute values can be defined by Δp = 0 bar in order to indicate a leak earlier, namely when it forms and therefore the pressure difference is not yet Δp = 0 bar. By establishing a pressure difference Δp s not equal to 0 bar, possible measurement errors of the measuring means used can also be taken into account. On the other hand, a differential pressure differing from 0 makes sense even if the design pressures of the medium circuits deviate greatly from one another or the pressures can fluctuate greatly in the operating state. The differential pressure should therefore be adjustable at least to greater than 1 bar, with any other value is useful between the difference Design pressures of the media circuits and 0 bar is.
Um bei dem zweiten Kreislauf, der einen geringeren Druck aufweist als der erste Kreislauf, zusätzlich und alternativ eine Leckage festzustellen, wird als Überstreichen die Druckerhöhung in dem zweiten Kreislauf in Bezug auf einen Maximalwert als Stellwert gewertet.In order additionally and alternatively to detect a leakage in the second circuit, which has a lower pressure than the first circuit, the pressure increase in the second circuit with respect to a maximum value is interpreted as a control value as a sweep.
Zusätzlich oder alternativ kann bei dem zweiten Kreislauf als Überstreichen die Druckverminderung in Bezug auf einen Minimalwert als Stellwert gewertet werden. Dieser Minimalwert wird bevorzugt verwendet, um ein Leerlaufen dieses zweiten Kreislaufs, also eine Leckage nach außen oder ein aus anderen Gründen fehlendes Medium, sicher zu detektieren. Zur automatischen Absicherung des Leerlaufens ist vorteilhaft vorgesehen, dass bei Überstreichen des Minimalwertes die Umwälzpumpe dieses zweiten Kreislaufs abgeschaltet wird, um zumindest das Trockenlaufen der Umwälzpumpe zu verhindern. Gleichzeitig kann auch vorgesehen sein, dass eine Abschaltung des ersten Kreislaufes erfolgt, um beispielsweise ein Auskochen bei Wärmeübertragern zu verhindern, und/oder dass eine Abschaltung der Mediennachspeisung im zweiten Kreislauf erfolgt, um größere Schäden bei unkontrolliertem Medienaustritt zu vermeiden.Additionally or alternatively, in the second cycle as a sweep, the pressure reduction with respect to a minimum value can be interpreted as a control value. This minimum value is preferably used to reliably detect an emptying of this second circuit, that is to say a leakage to the outside or a medium lacking other reasons. For automatic protection of idling is advantageously provided that when sweeping the minimum value, the circulation pump of this second circuit is turned off to prevent at least the dry running of the circulation pump. At the same time it can also be provided that a shutdown of the first circuit takes place, for example, to prevent boiling in heat exchangers, and / or that a shutdown of the media replenishment in the second cycle takes place in order to avoid major damage in uncontrolled media leakage.
Die Druckdifferenz zwischen den Medien kann im Betrieb zumindest zeitweise auch negativ sein, so dass eine Maximaldrucküberwachungseinrichtung nicht immer auch eine Leckage detektiert, sondern lediglich eine Überschreitung des Auslegungsdruckes (durch Absperren etc.) verhindert. In diesem Fall wirkt eine Differenzdrucküberwachung jedoch zuverlässig, so dass auch andere negative Folgen des Medienaustausches über ein Leck (Korrosion, gesundheitliche Schäden etc.) sicher verhindert werden können. Deshalb wird nochmals darauf hingewiesen, dass es sieh bei dem Differenzdruckschaltwert Δps um einen negativen, einen positiven oder auch den Absolutwert einer Druckdifferenz handeln kann, der entsprechend mit einem negativen, einem positiven oder auch dem Absolutwert eines Druckdifferenzmesswertes verglichen wird.During operation, the pressure difference between the media can also be negative, at least at times, so that a maximum pressure monitoring device does not always detect a leak, but only prevents it from exceeding the design pressure (by blocking etc.). In this case, however, a differential pressure monitoring is reliable, so that other negative consequences of media exchange via a leak (corrosion, damage to health, etc.) can be reliably prevented. It is therefore again pointed out that the differential pressure switching value Δp s can be a negative, a positive or also the absolute value of a pressure difference which is correspondingly compared with a negative, a positive or also the absolute value of a pressure difference measured value.
Neben einer Überwachung eines statischen Differenz- oder Absolutdruckwertes kann es vorteilhaft sein, die dynamische Entwicklung des Differenz- und/oder Absolutdruckwertes zu verfolgen, um daraus auf eine ev. Leckage bereits schließen zu können, noch bevor ein Schaltwert beispielsweise des Differenzdruckes von Δps = 0 bar erreicht ist.In addition to monitoring a static differential or absolute pressure value, it may be advantageous to follow the dynamic development of the differential and / or absolute pressure value in order to be able to conclude an ev. Leakage even before a switching value, for example the differential pressure of Δp s = 0 bar is reached.
Es kann sinnvoll sein, vor dem Auslösen einer Schutzvorrichtung beim Erreichen eines ersten Stellwertes eines Differenzdruckes und/oder eines Absolutdruckes ein optisches und/oder akustisches Signal auszulösen. Dafür ist es vorteilhaft, nicht nur einen sondern mindestens zwei Stellwerte eines Differenzdruckes und/oder eines Absolutdruckes im Speicher zu hinterlegen und mit dem Messwert zu vergleichen.It may be useful to trigger an optical and / or acoustic signal before triggering a protective device upon reaching a first control value of a differential pressure and / or an absolute pressure. For this purpose, it is advantageous to deposit not only one but at least two control values of a differential pressure and / or an absolute pressure in the memory and to compare them with the measured value.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass automatische Sicherungsmaßnahmen bezüglich einer Messgröße erst wieder entfernt werden, wenn die entsprechende Messgröße, also der Differenzdruck oder der Absolutdruck in dem zweiten Kreislauf, um mehr als 1 bar, insbesondere mehr als 0,75 bar, bevorzugt mehr als 0,5 bar den eingestellten Stellwert überschreitet bzw. unterschreitet. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einer erneuten Druckerhöhung die Umwälzpumpe des zweiten Kreislaufs erst dann wieder angeschaltet wird, wenn der Minimalwert um mehr als +1 bar, insbesondere mehr als +0,75 bar, bevorzugt mehr als +0,5 bar überschritten wird.In a preferred embodiment, it is provided that automatic safety measures with respect to a measured variable are not removed until the corresponding measured variable, ie the differential pressure or the absolute pressure in the second circuit, by more than 1 bar, in particular more than 0.75 bar, preferably more than 0.5 bar exceeds or falls below the set control value. For example, it may be provided that, when the pressure is increased again, the circulating pump of the second circuit is only switched on again when the minimum value has exceeded by more than +1 bar, in particular more than +0.75 bar, preferably more than +0.5 bar becomes.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass vor dem Weiterbetrieb der Anlage eine zeitliche Wiedereinschaltblockade von insbesondere einigen Sekunden, bevorzugt einigen Minuten überwunden werden muss. Dadurch wird berücksichtigt, dass es möglich sein kann, dass der Stellwert immer wieder bzw. wiederholt in kurzen Abständen überstrichen wird.It is advantageously provided that, prior to continued operation of the system, a time reconnection block of, in particular, a few seconds, preferably a few minutes, must be overcome. This takes into account that it may be possible that the manipulated variable is repeatedly or repeatedly swept over at short intervals.
Statt des automatischen Wiederanschaltens der Anlage in Bezug auf einen oder mehrere der Messgrößen Differenzdruck, Maximal- und Minimaldruck kann zur weiteren Erhöhung der Sicherheit vorgesehen sein, dass zum Weiterbetrieb der Anlage eine Quittierung durch eine Überwachungsperson vor Ort, also am Ort der Anlage, verlangt wird.Instead of the automatic restart of the system with respect to one or more of the measured variables differential pressure, maximum and minimum pressure can be provided to further increase the security that for continued operation of the system an acknowledgment by a supervisor on site, ie at the site of the system is required ,
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vor dem Geben des Signals, dem Sperren eines Medienkreislaufs, beispielsweise durch das Sperren des Kreislaufs durch ein Ventil oder Abschalten einer entsprechenden Umwälzpumpe, bzw. Abschalten der Mediennachspeisung eine Schaltverzögerung vorgesehen, die insbesondere einige Minuten, bevorzugt einige Sekunden beträgt. Dies ist dann sinnvoll, wenn im Betrieb der Anlage ein Überstreichen der Schaltzustände bei bestimmten Betriebszuständen immer wieder möglich ist, so sind z. B. bei Wärmeübertragern bei der Warmwasserbereitung Differenzdrücke von Δp = 0 bar bei der Ausdehnung des Trinkwassers im geschlossenen System (ohne Warmwasserverbrauch) durch Aufheizung möglich, oder der Maximaldruck kann durch hydraulische Schläge auf der Sekundärseite erreicht werden, wie sie bekannterweise durch so genannte Einhandmischer oder Druckspüler hervorgerufen werden können.In a further advantageous embodiment, a switching delay is provided before giving the signal, the blocking of a media circuit, for example by blocking the circuit by a valve or switching off a corresponding circulation pump, or switching off the media refueling, which is in particular a few minutes, preferably a few seconds , This makes sense if it is always possible to override the switching states under certain operating conditions during operation of the system. B. in heat exchangers during hot water differential pressures of Δp = 0 bar in the expansion of drinking water in a closed system (without hot water) by heating possible, or the maximum pressure can be achieved by hydraulic shocks on the secondary side, as they are known by so-called single-lever or Can be caused.
Zur Überprüfung auf Dichtheit/Leckage kann es zweckmäßig sein, die Anlage regelmäßig in den Ruhezustand zu versetzen, also beispielsweise die Umwälzpumpen abzuschalten oder die Armaturen zu schließen, um der Anlage die Möglichkeit zu geben, einen stationären Ruhedruck anzunehmen, aus dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sicher auf den Zustand beispielsweise des Wärmeübertragers geschlossen werden kann.To check for leaks / leaks, it may be appropriate to put the system regularly in hibernation, so for example the Turn off circulation pumps or close the valves to give the system the ability to assume a steady state static pressure, from the safe with the inventive method can be closed on the state, for example, the heat exchanger.
Eine Vorrichtung weist Mittel zur Messung des Differenzdruckes zwischen den Medienkreisläufen auf.A device has means for measuring the differential pressure between the medium circuits.
Vorteilhaft ist mindestens ein Absolutdrucksensor zur Bestimmung des Absolutdruckes in mindestens einem Medienkreislauf vorgesehen.At least one absolute pressure sensor for determining the absolute pressure in at least one medium cycle is advantageously provided.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Differenzdruckmessmittel oder die Differenzdruckmessmittel und der Absolutdrucksensor aber entsprechende Schalter mit einer optischen und/oder akustischen Signalanlage verbunden. So kann bei Eintritt einer Leckage sofort ein deutlich wahrnehmbares Signal gegeben werden, um die Fehlfunktion anzuzeigen und Folgemaßnahmen durch das Überwachungspersonal einzuleiten.In a preferred embodiment, the differential pressure measuring means or the differential pressure measuring means and the absolute pressure sensor but corresponding switches are connected to an optical and / or acoustic signaling system. Thus, if a leak occurs, a clearly audible signal can be given immediately to indicate the malfunction and initiate follow-up by the monitoring personnel.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Differenzdruckmessmittel oder die Differenzdruckmessmittel und der Absolutdrucksensor über die Schalter in Schaltrelation mit mindestens einer Schutzeinrichtung, insbesondere mit einem Ventil zur Sperrung des ersten Kreislaufs verbunden sind, da dann automatisch ein Abschalten dieses ersten Kreislaufs erfolgt, so dass ein weiteres Eindringen des Mediums dieses Kreislaufs in das Medium des zweiten Kreislaufs und umgekehrt automatisch verhindert wird.It is particularly preferred if the differential pressure measuring means or the differential pressure measuring means and the absolute pressure sensor are connected via the switch in switching relation with at least one protective device, in particular with a valve for blocking the first circuit, since then automatically switching off this first circuit, so that another Penetration of the medium of this circuit is automatically prevented in the medium of the second circuit and vice versa.
Wenn der Drucksensor zur Messung des absoluten Drucks im zweiten Kreislauf über einen Druckwertschalter in Schaltrelation mit einer Umwälzpumpe des zweiten Kreislaufs verbunden ist. kann ein Trockenlaufen der Umwälzpumpe des zweiten Kreislaufs bei Wassermangel verhindert werden.When the pressure sensor for measuring the absolute pressure in the second circuit is connected via a pressure value switch in switching relation with a circulating pump of the second circuit. Dry running of the circulation pump of the second circuit can be prevented in case of lack of water.
Insbesondere falls gasförmige Medien in einem Kreislauf enthalten sind, können weiterhin Verdichter erforderlich sein, die ebenfalls über eine Schutteinrichtung abschaltbar ausgeführt sein können.In particular, if gaseous media are contained in a circuit, compressors may continue to be required, which can also be configured to be switched off via a scarfing device.
Vorteilhaft kann an dem Differenzdruckschalter ein bestimmter Differenzdruck als Stallwert eingestellt werden, bei dem die Signalanlage und/oder das Ventil geschaltet wird, wobei vorzugsweise ein Differenzdruckstellwert von Δps = 0 bar vorgesehen ist. Alternativ kann auch ein von 0 bar unterschiedlicher Wert vorgesehen sein, um beispielsweise eine Anpassung an mögliche Messfehler vorzunehmen.Advantageously, a specific differential pressure can be set as a stall value at the differential pressure switch, in which the signaling system and / or the valve is switched, wherein preferably a differential pressure control value of Δp s = 0 bar is provided. Alternatively, a value different from 0 bar can also be provided in order, for example, to adapt to possible measurement errors.
Ebenfalls vorteilhaft ist für den Druckwertschalter ein bestimmter Druck als Stellwert einstellbar, bei dessen Überschreiten die Signalanlage und/oder das Ventil und oder die Umwälzpumpe geschaltet wird. Auf diese Weise wird beispielsweise für Wärmeübertrager, bei denen der Primärkreislauf einen höheren Druck aufweist als der Sekundärkreislauf, zusätzlich ein Eindringen von Primärmedien in den Sekundärkreislauf sicher detektiert und deren Folgen begrenzt. Diese Art der Leckageübarwachung auf der Sekundärseite allein ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn der Differenzdruck Δp aus Gründen wie z. B. den im Betrieb am Wärmeübertrager auf beiden Seiten auftretenden Druckverlusten nicht den Stellwert Δps = 0 annehmen kann (sondern nur im Stillstand), oder wenn eine Auslegung des gesamten Sekundärsystems auf den höheren Nenndruck des Primärsystems z. B. aus Kostengründen nicht erwünscht ist. Aus diesem Grund kann es ebenfalls vorteilhaft sein, die Differenzdruckmessmittel am jeweiligen Austritt des Primär- bzw. Sekundärkreises des Wärmeübertragers anzubringen.It is also advantageous for the pressure value switch, a certain pressure adjustable as a control value, when exceeded, the signal system and / or the valve and or the circulation pump is switched. In this way, for example, for heat exchangers in which the primary circuit has a higher pressure than the secondary circuit, additionally a penetration of primary media into the secondary circuit safely detected and limited their consequences. This type of Leckageübarwachung on the secondary side alone, for example, is advantageous if the differential pressure Ap for reasons such. B. the pressure losses occurring in operation on the heat exchanger on both sides can not assume the control value Δp s = 0 (but only at standstill), or if a design of the entire secondary system to the higher nominal pressure of the primary system z. B. is not desirable for cost reasons. For this reason, it may also be advantageous to attach the differential pressure measuring means at the respective outlet of the primary or secondary circuit of the heat exchanger.
Weiterhin vorteilhaft ist für den Druckwertschalter ein bestimmter Druck als Stellwert einstellbar, bei dessen Unterschreiten die Signalanlage und/oder das Ventil und oder die Umwälzpumpe geschaltet wird. So können ein Trockenlaufen und/oder eine Leckage nach außen sicher detektiert und deren Folgen begrenzt werden. Durch die Einstellbarkeit des Differenzdruckes bzw. des Druckes ist die Leckageüberwachung der Anlage an verschiedene Bedingungen präzise anpassbar.Further advantageous for the pressure value switch, a certain pressure is adjustable as a control value, below which the signal system and / or the valve and or the circulation pump is switched. Thus, dry running and / or leakage to the outside can be reliably detected and their consequences limited. Due to the adjustability of the differential pressure or the pressure, the leakage monitoring of the system can be precisely adapted to different conditions.
Zur Erhöhung der Genauigkeit des zu ermittelnden Differenzdruckes und/oder des zu ermittelnden Absolutdruckwertes kann es vorteilhaft sein, in den verschiedenen Medienräumen den Auslegungsdrücken entsprechende Messwertgeber unterschiedlicher, den jeweils auftretenden Betriebsdruckbereichen angepasster Messwertbereiche einzusetzen.In order to increase the accuracy of the differential pressure to be determined and / or the absolute pressure value to be determined, it may be advantageous to use different measured value transmitters of different measured value ranges adapted to the respectively occurring operating pressure ranges in the various media spaces.
Zur Erhöhung der Sicherheit können die Messmittel und die angeschlossenen Schalteinrichtungen sicherheitsgerichtet ausgeführt werden (im Sinne des in der Fachwelt eingeführten Begriffes und der dafür üblicherweise erforderlichen Maßnahmen, z. B. durch redundante Ausführung, Hardware-Verdrahtung, selbst überwachende elektronische Schaltungen, (TUV-)geprüfte Software-Routinen, etc.).To increase safety, the measuring devices and the connected switching devices can be designed in a safety-oriented manner (in the sense of the term introduced in the art and the measures usually required for this purpose, eg by redundant design, hardware wiring, self-monitoring electronic circuits, (TUV) ) tested software routines, etc.).
Um die Sicherheit zu erhöhen kann vorgesehen sein, dass nach einer Unterbrechung und anschließender Wiederkehr der elektrischen Spannung die Wiederherstellung der vorherigen Situation durch Abruf aller Schwellwerte und Schaltzustände aus einem nicht verlierbaren Speicher des Gerätes ermöglicht wird. Demselben Zweck kann auch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung dienen.To increase the security can be provided that after an interruption and subsequent return of the electrical voltage, the restoration of the previous situation by retrieving all thresholds and switching states is made possible from a non-volatile memory of the device. The same purpose can also serve an uninterruptible power supply.
Bei doppelwandigen Wärmeübertragern kann es sinnvoll sein, den Absolutdruck eines geschlossenen Zwischenraumes und/oder den/die Differenzdrücke zwischen dem/den Medienräumen und dem geschlossenen Zwischenraum zu messen. Dafür ist eine Variante einer Leckageüberwachungseinrichtung mit mindestens drei Absolutdrucksensoren, jeweils einem in jedem Raum denkbar, maximal jedoch mit zwei Differenzdruck- oder mit vier Absolutdrucksensoren.In the case of double-walled heat exchangers, it may make sense to set the absolute pressure of a closed gap and / or to measure the / the differential pressures between the / the media spaces and the closed space. For this purpose, a variant of a leakage monitoring device with at least three absolute pressure sensors, one in each room is conceivable, but a maximum of two differential pressure or four absolute pressure sensors.
Auch wenn einzelne Merkmale und Vorteile nur in Bezug auf das Verfahren bzw. die Anlage beschrieben wanden, ist doch klar, dass sie jeweils für beide Gegenstände gelten. Außerdem ist klar, dass jede Stellwertüberwachung mit jedem Sicherungsmittel gekoppelt sein kann, um Sicherungsmaßnahmen durchzuführen.Although individual features and benefits have been described only in terms of the process or equipment, it will be understood that they apply to both. In addition, it is clear that each manipulated variable monitoring can be coupled with each securing means in order to perform safety measures.
Die Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun anhand des nachstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der einziges Figur deutlich werden.The features and further advantages of the present invention will now be apparent from the preferred embodiment described below in conjunction with the sole FIGURE.
Die Figur zeigt rein schematisch einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager
Im dargestellten Beispiel der Warmwasserbereitung durch Fernwärme ist der Primärkreislauf
Zur Detektion von Leckagen sind Mittel
Weiterhin sind Mittel
Der erfindungsgemäße Wärmeübertrager
Am Differenzdruckschalter
Zusätzlich wird die Leckage auch über den Absolutdrucksensor im Zusammenhang mit dem eingestellten Maximaldruckwert des Sekundärkreislaufs
Da der Sekundärdruck mit 10 bar zumindest zeitweise aber auch höhere Werte annehmen kann, als der Druck des Mediums auf der Primärseite mit z. B. 8 bar, würde eine Detektion einer Leckage mit einem Maximalwertschalter in diesem Falle nicht möglich sein. Hier erfolgt die Absicherung jedoch über den Differenzdruckstellwert Δps = 0 bar.Since the secondary pressure with 10 bar, at least temporarily, but can also assume higher values than the pressure of the medium on the primary side with z. B. 8 bar, a detection of leakage with a maximum value switch would not be possible in this case. Here, however, the protection takes place via the differential pressure setpoint Δp s = 0 bar.
Gegenfüber einem Trockenlaufen der Umwälzpumpe
Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit ist vorgesehen, dass nach dem Schalten des Sperrventils
Alternativ kann allerdings auch vorgesehen sein, dass nach dem Schalten des Sperrventils
Wenn also etwa das Sperrventil
Diese automatische Wiederinbetriebnahme des Wärmeübertragers
In Bezug auf die Schaltzustände ist bevorzugt vorgesehen, dass Differenzdruckschalter
Neben der elektronischen Ausführung der Leckageüberwachungsanlage ist auch eine vollständig oder teilweise mechanische (Hardware-)Ausführung z. B. auf der Basis von Absolutdruck- und/oder Differenzdruckmanometern mit selbst oder per Hand entriegelbaren Grenzwertkontakten möglich.In addition to the electronic version of the leakage monitoring system is also a fully or partially mechanical (hardware) execution z. B. on the basis of absolute pressure and / or differential pressure manometers with self or manually unlockable limit contacts possible.
Aus den vorstehenden Ausführungen ist deutlich geworden, dass durch die vorliegende Erfindung ein Wärmeübertrager
Während die Erfindung an einem Wärmeübertrager für die Warmwasserbereitung erläutert wurde, kann sie auch beispielsweise bei Wärmeübertragern für die Heizung der Hausanschlussstation bei der Leckageüberwachung benutzt werden. Hier ist es von Vorteil, den Druck auf der Primärseite lediglich mit einem Drucksensor, und mit jeweils einem weiteren Drucksensor den Druck auf der Heizungsseite und den Druck auf der Warmwasserseite zu erfassen. Allgemein kann gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung universell überall dort zum Einsatz kommen kann, wo zwei Medien unterschiedlichen Drucks durch eine Wandung voneinander sicher zu trennen sind. Bei den Medien wird es sich üblicherweise um Flüssigkeiten handeln, jedoch sind auch andere Medien, wie Gase, denkbar.While the invention has been explained on a heat exchanger for hot water, it can also be used for example in heat exchangers for the heating of the house connection station in the leakage monitoring. Here it is advantageous to detect the pressure on the primary side only with a pressure sensor, and with a further pressure sensor, the pressure on the heating side and the pressure on the hot water side. In general, it can be said that the present invention can be used universally wherever two media of different pressure can be safely separated from each other by a wall. The media will usually be liquids, but other media, such as gases, are also conceivable.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 22
- Behältercontainer
- 33
- PrimärkreislaufPrimary circuit
- 44
- SekundärkreislaufSecondary circuit
- 55
- Röhrenroar
- 66
- Umwälzpumpecirculating pump
- 77
- DifferenzdruckmessmittelDifferential pressure measuring equipment
- 88th
- DruckmaximalwertschalterPressure maximum value switch
- 99
- DruckminimalwertschalterPressure switch minimum value
- 1010
- Sperrventil.Check valve.
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