DE102019201701A1

DE102019201701A1 - Verfahren zur Überwachung eines Betriebs einer Wärmevorrichtung

Info

Publication number: DE102019201701A1
Application number: DE102019201701.0A
Authority: DE
Inventors: Elke Sponsel-Lorenz; Julian Becker; Paul Koeberlein
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2020-08-13

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung eines Betriebs einer Wärmevorrichtung, insbesondere einer Dampfkesselanlage, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Realwert eines Betriebsparameters der Wärmevorrichtung ermittelt wird.Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von dem ermittelten Realwert und in Abhängigkeit von Anlagenkomponenten (14a-24a) der Wärmevorrichtung ein Effizienzprognoseparameter generiert wird.

Description

Stand der Technik
Es ist bereits ein Verfahren zur Überwachung eines Betriebs einer Wärmevorrichtung, insbesondere einer Dampfkesselanlage, vorgeschlagen worden, bei dem in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Realwert eines Betriebsparameters der Wärmevorrichtung ermittelt wird.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Überwachung eines Betriebs einer Wärmevorrichtung, insbesondere einer Dampfkesselanlage, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Realwert eines Betriebsparameters der Wärmevorrichtung ermittelt wird.
Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von dem ermittelten Realwert und in Abhängigkeit von Anlagenkomponenten der Wärmevorrichtung ein Effizienzprognoseparameter generiert wird. Unter einer „Wärmevorrichtung“ soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, welche dazu vorgesehen ist, ein temperiertes Arbeitsfluid, insbesondere Heißwasser und/oder Wasserdampf, zur Verfügung zu stellen, zu transportieren und/oder zu verwerten. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell eingerichtet, speziell programmiert, speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Insbesondere ist die Wärmevorrichtung als Dampfkesselanlage, als Unterbaugruppe einer Dampfkesselanlage oder als eine eine Dampfkesselanlage umfassende Vorrichtung, beispielsweise als Dampfreiniger oder als Dampfkraftwerk, ausgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch auf andere Wärmevorrichtungen anwendbar, wie beispielsweise auf Heizkesselanlagen, Durchlauferhitzervorrichtungen, Verbrennungsmotorvorrichtungen, Hochtemperaturbrennstoffzellensysteme, oder auf weitere mit temperierten Arbeitsfluiden hantierenden Vorrichtungen.
Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt des Verfahrens im Zuge der Überwachung eine Datenerfassung und Datenauswertung über den Betrieb der Wärmevorrichtung durchgeführt. Insbesondere ist die Überwachung, insbesondere die Datenauswertung, zu einer Bewertung einer Effizienz des Betriebs der Wärmevorrichtung vorgesehen. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt der generierte Effizienzprognoseparameter, insbesondere mittels einer akustischen, optischen und/oder haptischen Ausgabeeinheit der Wärmevorrichtung oder einer externen Einheit, ausgegeben, insbesondere an einen Benutzer, wie etwa einem Betreiber der Wärmevorrichtung, einen Wartungsmonteur oder dergleichen. Vorzugsweise wird das Verfahren zur Überwachung des Betriebs parallel zu, und insbesondere unabhängig von, einem Steuerverfahren zu einem Betrieb der Wärmevorrichtung durchgeführt. Insbesondere wird das Verfahren mittels eines Computermoduls für ein Steuersystem der Wärmevorrichtung durchgeführt. Es ist auch denkbar, dass das Verfahren in ein Steuerverfahren zu einem Betrieb der Wärmevorrichtung integriert ist. Insbesondere ist es denkbar, dass in zumindest einem Verfahrensschritt abhängig von der Überwachung das Computermodul ein Steuersignal an das Steuersystem sendet, insbesondere um einen Betrieb der Wärmevorrichtung automatisiert anzupassen.
Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Datenerfassung der zumindest eine Realwert des Betriebsparameters, insbesondere Realwerte mehrerer Betriebsparameter, der Wärmevorrichtung ermittelt. Unter einem „Realwert des Betriebsparameters“ soll insbesondere ein Wert verstanden werden, der abhängig ist von einer Messung und/oder einer Einstellung an der Wärmevorrichtung, insbesondere an einem aktuellen Standort der Wärmevorrichtung, insbesondere während eines regulären Betriebs der Wärmevorrichtung. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt ein Messwert und/oder eine Einstellung mittels zumindest eines Sensorelements des Computermoduls erfasst und/oder von dem Steuersystem abgefragt. Es ist denkbar, dass zumindest ein Messwert und/oder eine Einstellung unmittelbar als Realwert verwendet werden/wird. Beispiele für Betriebsparameter, bei denen ein Messwert und/oder eine Einstellungen als Realwert verwendbar ist, sind eine Rauchgastemperatur nach einem Vorwärmer der Wärmevorrichtung, ein Zusatzwasservolumenstrom, ein Druck eines Speisewasserbehälters der Wärmevorrichtung, ein Kesseldruck eines Brennkessels der Wärmevorrichtung, ein Brennstoffdurchsatz und/oder ein Brennerbetrieb eines Brenners der Wärmevorrichtung. Alternativ oder zusätzlich wird zumindest ein Realwert mittels einer Recheneinheit des Computermoduls aus dem Messwert und/oder der Einstellung berechnet und/oder genähert. Beispiele für Betriebsparameter, bei denen der Realwert aus Messwerten und/oder Einstellungen berechenbar und/oder näherbar ist, umfassen ein Rauchgasnormvolumenstrom, ein Brüdendampfmassenstrom, ein Absalzmassenstrom, ein Stoffwert von Wasser, eine Luftüberschusszahl und/oder ein Dampfmassenstrom. Alternativ oder zusätzlich wird zumindest ein realer Betriebsparameter abhängig von dem Messwert und/oder der Einstellung als ein in einem Speicherelement des Computermoduls hinterlegten Wert, etwa aus einer Tabelle und/oder aus einer Kennlinie, ausgelesen. Beispiele für auslesbare Betriebsparameter umfassen einen Heizwert eines Brennstoffs, ein Stoffwert des Arbeitsmediums, insbesondere von Wasser und/oder Wasserdampf, Kennlinien von Anlagenkomponenten oder dergleichen. Es ist auch denkbar, dass ein Realwert zumindest eines Betriebsparameters von einem Benutzer über eine Datenschnittstelle des Computermoduls eingegeben wird. Beispielsweise ist es denkbar, dass eine Brennstoffart, eine Regelungsart des Brenners und/oder des Brennkessel der Wärmevorrichtung, eine Zusatzwassertemperatur und/oder ein Bezugsdruck über die Datenschnittstelle des Computermoduls abgefragt werden.
Unter einem „Effizienzprognoseparameter“ soll insbesondere eine Größe oder Kennzahl verstanden werden, die eine zu erwartende Effizienz der Wärmevorrichtung in Abhängigkeit von zumindest einer Nebenbedingung beschreibt oder charakterisiert. Insbesondere wird zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters zumindest ein aktueller und/oder historischer Realwert des Betriebsparameters und/oder eine Verwendung der Anlagenkomponenten auf einen in der Zukunft liegenden Zeitpunkt und/oder eine in die Zukunft reichende Zeitspanne projiziert. Vorzugsweise beschreibt eine Nebenbedingung eine Annahme über eine zukünftige Betriebsweise und/oder Konfiguration der Wärmevorrichtung. Beispielweise lautet eine Nebenbedingung: bei gleichbleibender Betriebsweise der Wärmevorrichtung. Beispielweise lautet eine Nebenbedingung: bei gleichbleibenden Umgebungsbedingungen. Beispielweise lautet eine Nebenbedingung: bei Einbehaltung eines Betriebsplans mit unterschiedlicher, beispielsweise tagesabhängigen, tageszeitabhängigen und/oder jahreszeitabhängigen, Betriebsphasen. Beispielweise lautet eine Nebenbedingung: bei einer Umstellung einer Betriebsweise, insbesondere bei Umstellung eines Werts des Betriebsparameters, beispielsweise bei Verwendung einer anderen Brennstoffart. Beispielweise lautet eine Nebenbedingung: bei einer Berücksichtigung einer mittleren Verschleißrate einer der Anlagenkomponenten. Beispielweise lautet eine Nebenbedingung: bei einem Nachrüsten der Wärmevorrichtung. Insbesondere wird der Effizienzprognoseparameter in zumindest einem Verfahrensschritt ausgegeben, insbesondere um einen Benutzer über die erwartete Auswirkung einer Nebenbedingung auf eine Effizienz des Betriebs der Wärmevorrichtung zu informieren.
Vorzugsweise umfasst der Effizienzprognoseparameter einen Nutzanteil und/oder einen Kostenanteil. Insbesondere umfasst der Effizienzprognoseparameter den Nutzanteil im Verhältnis zum Kostenanteil. Insbesondere ist es denkbar, dass der Effizienzprognoseparameter als Wirkungsgrad der Wärmevorrichtung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Effizienzprognoseparameter proportional zum Nutzanteil und/oder entgegengesetzt proportional zum Kostenanteil. Eine Ausgestaltung mit einer hierzu umgekehrten Proportionalität oder eine andere Verknüpfung von Nutzanteil und/oder Kostenanteil zu dem Effizienzprognoseparameter ist vorstellbar. Beispielsweise ist der Nutzanteil als ein Ausstoß und/oder eine erbrachte Leistung der Wärmevorrichtung ausgebildet. Beispielsweise ist der Kostenanteil als Ressourcenverbrauch ausgebildet, beispielsweise als elektrischer Energieverbrauch, als Brennstoffverbrauch, als Kühlwasserverbrauch und/oder dergleichen. Insbesondere ist der Effizienzprognoseparameter als Wert pro Zeiteinheit und/oder als Wert bis zu einem festgelegten Zeitpunkt ausgebildet, beispielsweise als Ressourcenverbrauch pro Monat, pro Jahr, pro zu erwartender Restlebensdauer der Wärmevorrichtung, wie beispielsweise bis zu einem Monatsende, bis zu einem Jahresende oder dergleichen. Es ist auch denkbar, dass die Recheneinheit des Computermoduls einen Ressourcenverbrauch, insbesondere pro Zeiteinheit, beispielsweise mittels aktueller Preise oder anhand eines Trends einer Preisentwicklung, in Betriebskosten für die Wärmevorrichtung umrechnet.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Benutzer vorteilhaft über eine zu erwartende Effizienz der Wärmevorrichtung informiert werden. Insbesondere kann der Effizienzprognoseparameter vorteilhaft evidenzbasiert ausgebildet werden. Insbesondere kann der Effizienzprognoseparameter vorteilhaft wärmevorrichtungsspezifisch ausgebildet werden. Insbesondere kann eine vorteilhaft hohe Verlässlichkeit des Effizienzprognoseparameters erreicht werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine Änderung an den Anlagenkomponenten, insbesondere ein Einbau einer zusätzlichen Anlagenkomponente der Wärmevorrichtung, simuliert wird, um den Effizienzprognoseparameter zu generieren. Beispielsweise umfasst eine Änderung an den Anlagenkomponenten einen Einbau einer zusätzlichen Anlagenkomponente der Wärmevorrichtung. Beispielsweise umfasst eine Änderung an den Anlagenkomponenten einen Ausbau einer der Anlagenkomponenten. Beispielsweise umfasst eine Änderung an den Anlagenkomponenten einen Austausch einer der Anlagenkomponenten, insbesondere einen Austausch einer der Anlagenkomponenten durch ein neueres Model der entsprechenden Anlagenkomponente. Beispielsweise umfasst eine Änderung an den Anlagenkomponenten ein Upgrade einer der Anlagenkomponenten durch vorgesehenes Zubehör für eine der Anlagenkomponenten. Beispielsweise umfasst eine Änderung an den Anlagenkomponenten ein Zu- oder Abschalten einer der Anlagenkomponenten und/oder eine Änderung einer fluidtechnischen Verschaltung der Anlagenkomponenten untereinander. Beispielsweise umfasst eine Änderung an den Anlagenkomponenten eine Wartung, insbesondere Reinigung, und/oder Reparatur einer der Anlagenkomponenten. Insbesondere simuliert die Recheneinheit des Computermoduls die Änderung an den Anlagenkomponenten. Insbesondere werden in zumindest einem Verfahrensschritt Modelle, Rechenvorschriften und/oder Vergleichswerte aus dem Speicherelement des Computermoduls ausgelesen, um eine Änderung an den Anlagenkomponenten zu simulieren. Es ist denkbar, dass über die Datenschnittstelle des Computermoduls in zumindest einem Verfahrensschritt weitere Modelle, weitere Rechenvorschriften und/oder weitere Vergleichswerte für vorhandene und/oder zusätzliche Anlagenkomponenten für die Wärmevorrichtung von einer externen Datenquelle, insbesondere von zumindest einem Internetserver, abgefragt werden und insbesondere in dem Speicherelement hinterlegt werden. Vorzugsweise berechnet die Recheneinheit ausgehend von aktuellen und/oder historischen Realwerten des Betriebsparameters und ausgehend von den vorhandenen Anlagenkomponenten der Wärmevorrichtung einen zu erwartenden Einfluss einer Änderung an den Anlagenkomponenten, insbesondere eines Einbaus einer zusätzlichen Anlagenkomponente. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Auswirkung einer zusätzlichen Anlagenkomponete auf einen Betrieb der Wärmevorrichtung simuliert werden. Insbesondere kann ein Benutzer vorteilhaft über eine mögliche Verbesserung der Wärmevorrichtung informiert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters eine, insbesondere zusätzliche, Wärmerückgewinnung innerhalb der Wärmevorrichtung simuliert wird. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt eine Änderung an zumindest einer der Anlagenkomponenten, insbesondere ein Einbau einer zusätzlichen Anlagenkomponente, simuliert. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt ein Betrieb der Wärmevorrichtung bei einem Einbau eines Wärmeübertragers simuliert. Beispielsweise wird ein Abgaswärmeübertrager, ein Speisewasserkühler, ein Brüdendampfkondensator, ein Laugenentspanner und/oder ein Laugenkühler oder dergleichen simuliert. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Benutzer vorteilhaft über effizienzsteigernde Maßnahmen für die Wärmevorrichtung informiert werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von dem Effizienzprognoseparameter ein Vorschlag für eine Änderung an den Anlagenkomponenten und/oder für eine Änderung an dem Realwert ausgegeben wird. Vorzugsweise werden in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest zwei Werte des Effizienzprognoseparameters für unterschiedliche Nebenbedingungen mittels der Recheneinheit des Computermoduls miteinander verglichen. Vorzugsweise wird abhängig von dem Vergleich eine der unterschiedlichen Nebenbedingungen als Vorschlag ausgegeben. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Standardwert des Effizienzprognoseparameters generiert. Insbesondere entspricht der Standardwert dem Effizienzprognoseparameter bei gleichbleibenden Betriebsbedingungen. Optional werden, insbesondere von einem Benutzer, weitere Nebenbedingungen gewählt, wie etwa eine mittlere Verschleißrate, saisonale Schwankungen oder dergleichen, um den Standardwert anzupassen. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt eine zu vergleichende Nebenbedingung gewählt, insbesondere von einem Benutzer und/oder von der Recheneinheit des Computermoduls. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt ein Vergleichswert des Effizienzprognoseparameters erstellt. Insbesondere entspricht der Vergleichswert einem Wert des Effizienzprognoseparameters unter der zu vergleichenden Nebenbedingung. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt der Vergleichswert mit dem Standardwert verglichen. Insbesondere wird bei einer Vergrößerung des Effizienzprognoseparameters, insbesondere bei einer Verringerung des Ressourcenverbrauchs, gegenüber dem Standardwert die zu vergleichende Nebenbedingung als Vorschlag ausgegeben. Optional wird die Vergrößerung des Effizienzprognoseparameters, insbesondere eine Verringerung des Ressourcenverbrauchs, gegenüber dem Standardwert mit Investitionskosten zu einer Erreichung der zu vergleichenden Nebenbedingung gegenübergestellt ausgegeben. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann ein Bediener vorteilhaft über eine mögliche Verbesserung der Wärmevorrichtung informiert werden. Insbesondere kann auch einem Bediener mit geringem technischen Detailwissen über die Wärmevorrichtung eine vorteilhaft fundierte Einschätzung über eine mögliche Verbesserung des Betriebs und/oder die Wirtschaftlichkeit von Investitionen in die Wärmevorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere kann das Verfahren vorteilhaft eine aufwendige Analyse der Wärmevorrichtung zumindest teilweise ersetzten.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von dem Realwert eine Auslegung der Anlagenkomponenten ermittelt wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt zur Generierung des Effizienzprognoseparameters die zumindest eine zusätzliche Anlagenkomponente der Wärmevorrichtung, insbesondere von der Recheneinheit, ausgelegt. Vorzugsweise umfasst ein Auslegen einer zusätzlichen Anlagenkomponente zumindest eine Ermittlung einer vorgesehenen Betriebsweise, insbesondere eines Erwartungswerts und/oder eines Sollwerts zumindest eines relevanten Betriebsparameters, und/oder eine Ermittlung einer Dimensionierung der zusätzlichen Anlagenkomponente. Unter einem „relevanten Betriebsparameter“ für eine Anlagenkomponente soll insbesondere ein Betriebsparameter verstanden werden, der einen Betrieb der Anlagenkomponente verändert und/oder der durch den Betrieb der Anlagenkomponente verändert wird. Insbesondere wird ein Sollwert für einen Betriebsparameter ermittelt, der für einen rentablen Betrieb der zusätzlichen Anlagenkomponente notwendig ist. Vorzugsweise setzt die Recheneinheit den Sollwert auf den Realwert des entsprechenden Betriebsparameters. Es ist denkbar, dass die Recheneinheit den Sollwert, insbesondere ausgehend von dem Realwert, variiert, insbesondere sofern dieser mittels des Steuersystems einstellbar ist. Insbesondere wird ein Erwartungswert für einen Betriebsparameter ermittelt, der von einem Betrieb der zusätzlichen Anlagenkomponente verändert wird. Insbesondere wird die zusätzliche Anlagenkomponente abhängig von dem mit der zusätzlichen Anlagenkomponente generierten Effizienzprognoseparameter ausgelegt. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt unter Variation einer Auslegung der zusätzlichen Anlagenkomponente der Effizienzprognoseparameter maximiert. Vorzugsweise umfasst die Variation zumindest eine Abbruchbedingung. Vorzugsweise werden bei einer Auslegung, insbesondere nach einer Auslegung, der zusätzlichen Anlagenkomponente die vorhandenen Anlagenkomponenten neu ausgelegt. Vorzugsweise umfasst ein Auslegen einer der bereits vorhandenen Anlagenkomponenten zumindest eine Ermittlung eines Erwartungswerts und/oder eines Sollwerts für den Betriebsparameter, insbesondere abhängig von der Auslegung der zusätzlichen Anlagenkomponente und/oder dem Realwert. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt unter Variation einer Auslegung der Anlagenkomponente und/oder eines Erwartungswerts und/oder eines Sollwerts für den Betriebsparameter der Effizienzprognoseparameter maximiert. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt überprüft, ob die zusätzliche Anlagenkomponente rentabel ist. Insbesondere wird der bei einer bestimmten Auslegung der zusätzlichen Anlagenkomponente generierte maximale Effizienzprognoseparameter mit dem Standardwert verglichen, insbesondere um eine Rentabilität zu überprüfen. Insbesondere soll eine Auslegung der zusätzlichen Anlagenkomponenten und/oder einer der Anlagenkomponenten als rentabel gelten, wenn der maximale Effizienzprognoseparameter zumindest um einen Schwellwert größer ist als ein Wert des Effizienzprognoseparameters bei einer Ausgestaltung der Wärmevorrichtung ohne die entsprechende Anlagenkomponente, insbesondere um einen Schwellwert größer ist als der Standartwert. Es ist denkbar, dass der Schwellwert anlagenkomponentenspezifisch, insbesondere abhängig von Investitionskosten und/oder Betriebskosten der zusätzlichen Anlagenkomponente, ausgebildet ist. Vorzugsweise soll eine Auslegung der zusätzlichen Anlagenkomponente als unrentabel gelten, falls bei dieser keine rentable Auslegung einer der vorhandenen Anlagenkomponenten gefunden wird. Vorzugsweise wird eine, insbesondere rentable, Auslegung der zusätzlichen Anlagenkomponente, insbesondere bei welcher der Effizienzprognoseparameter ein Maximum annimmt, ausgegeben. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Auslegung der Anlagenkomponenten vorteilhaft betriebsspezifisch und/oder vorteilhaft wärmevorrichtungsspezifisch gestaltet werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters eine Auslegung der Anlagenkomponenten konsekutiv erfolgt. Insbesondere werden die, insbesondere vorhandenen und/oder zusätzlichen, Anlagenkomponenten in einer zuvor festgelegten Auslegungsreihenfolge ausgelegt. Insbesondere wird die festgelegte Auslegungsreihenfolge zumindest einmal durchlaufen. Insbesondere wird die festgelegte Auslegungsreihenfolge genau einmal durchlaufen. Es ist auch denkbar, dass, insbesondere bei zumindest zwei wechselseitig voneinander abhängigen Anlagenkomponenten, die Auslegungsreihenfolge maximal zweimal durchlaufen wird. Es ist auch vorstellbar, dass die Auslegungsreihenfolge mehrfach durchlaufen wird, wobei die Anlagenkomponenten iterativ ausgelegt werden. Insbesondere werden die Anlagenkomponenten ausgehend von einem aktuellen oder historischen Realwert des Betriebsparameters ausgelegt. Insbesondere wird zumindest eine Anlagenkomponente in Abhängigkeit von zumindest einer bereits ausgelegten Anlagenkomponente ausgelegt. Insbesondere entspricht die Auslegungsreihenfolge einer fluidtechnischen Verschaltungsreihenfolge der Anlagenkomponenten. Beispielsweise ist die Auslegungsreihenfolge einer als Dampfkesselanlage ausgebildeten Wärmevorrichtung wie folgt ausgebildet: Abgaswärmeübertrager, Brüdendampfkondensator, Laugenkühler und Laugenentspanner, Speisewasserkühler. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Rechenlast vorteilhaft gering gehalten werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der Effizienzprognoseparameter anhand einer geordneten Liste von verfügbaren Anlagenkomponenten generiert wird. Insbesondere sollen unter „verfügbaren“ Anlagenkomponenten als zusätzliche Anlagenkomponenten in die Wärmevorrichtung einbaubare, insbesondere noch nicht vorhandene und insbesondere für die Wärmevorrichtung vorgesehene, Anlagenkomponenten verstanden werden. Vorzugweise fragt die Recheneinheit in zumindest einem Verfahrensschritt von dem Steuersystem ab, welche Anlagenkomponenten die Wärmevorrichtung umfasst. Es ist denkbar, dass die geordnete Liste verschiedene Komponentengruppen umfasst. Vorzugsweise umfasst je eine Komponentengruppe Anlagenkomponenten mit derselben Funktion und/oder derselben vorgesehenen Einbaustelle. Vorzugsweise ist die Liste, insbesondere eine Reihenfolge der Komponentengruppen, anhand eines anlagenkomponentenspezifischen Erwartungswerts für den Effizienzprognoseparameters, insbesondere absteigend, geordnet. Der Erwartungswert für den Effizienzprognoseparameter kann in dem Speicherelement, insbesondere werksseitig, hinterlegt sein und/oder aus einem Datennetzwerk, insbesondere von einem Internetserver, und/oder einem Benutzer abgefragt werden. Insbesondere befindet sich auf einer führenden Position der Liste diejenige verfügbare Anlagenkomponente, insbesondere diejenige Komponentengruppe, welche den größten Erwartungswert für den Effizienzprognoseparameter aufweist. Vorzugsweise wird von der Recheneinheit zumindest eine der verfügbaren Anlagenkomponenten als zusätzliche Anlagenkomponente ausgewählt, um den Effizienzprognoseparameter zu generieren. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt aus zumindest einer, bevorzugt aus jeder, Komponentengruppen eine Komponentenanzahl an Anlagenkomponenten von der Recheneinheit gewählt, um den Effizienzprognoseparameter zu generieren. Vorzugsweise beträgt die Komponentenanzahl zumindest eins, bevorzugt genau eins, besonders bevorzugt genau eins pro verfügbarer Einbaustelle in der Wärmevorrichtung für die entsprechende Komponentengruppe, beispielsweise bei einer Parallelschaltung mehrere Anlagenkomponenten mit derselben Funktion. Vorzugsweise entscheidet die Recheneinheit bei einer Inkompatibilität zweier Anlagenkomponenten, insbesondere aus verschiedenen Komponentengruppen, anhand der jeweiligen Position auf der Liste, welche der Anlagenkomponente gewählt wird. Insbesondere wählt die Recheneinheit diejenige Anlagenkomponente mit dem höheren Erwartungswert für den Effizienzprognoseparameter. Insbesondere sind zwei Anlagenkomponenten inkompatibel, falls von der Recheneinheit nur für eine von diesen eine für die Wärmevorrichtung rentable Auslegung ermittelbar ist. Beispielsweise befindet sich auf einer als Dampfkesselanlage ausgebildeten Wärmevorrichtung zumindest ein Abgaswärmeübertrager auf der führenden Position der Liste, gefolgt von zumindest einem Speisewasserkühler, gefolgt von zumindest einem Brüdendampfkondensator und/oder gefolgt von zumindest einem Laugenkühler und Laugenentspanner. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Anzahl an möglichen Kombinationen von zusätzlichen Anlagenkomponenten vorteilhaft klein gehalten werden. Insbesondere kann eine benötigte Rechenleistung und/oder Rechendauer zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters vorteilhaft klein gehalten werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters ein Wertebereich des Betriebsparameters indiziert wird, um zumindest eine der Anlagenkomponenten auszulegen. Vorzugsweise unterteilt die Recheneinheit den Wertebereich des Betriebsparameters in zumindest zwei, vorzugsweise mehrere, Teilbereiche. Vorzugsweise weist die Recheneinheit einem Wert, insbesondere dem Realwert und/oder einem ermittelten Erwartungswert, des Betriebsparameters abhängig von dem den Wert enthaltenden Teilbereich einen Index zu. Vorzugsweise wird zumindest ein weiterer Betriebsparameter analog zu dem Betriebsparameter indiziert. Vorzugsweise werden die Indices der für die auszulegenden Anlagenkomponenten relevanten Betriebsparameter zu einer Indexkette zusammengefasst. Es ist denkbar, dass die Indexkette nur einen einzigen Index umfasst. Die Indexkette kann beispielsweise als Zeichenkette, als Vektor, als Liste, als Summe, insbesondere unter einer Verwendung einer Bitmaske, oder dergleichen ausgebildet sein. Insbesondere codiert die Indexkette einen Betriebszustand der Wärmevorrichtung, insbesondere einen für die auszulegende zusätzliche Vorrichtung relevanten Teilzustand eines Betriebszustands der Wärmevorrichtung. Vorzugsweise gleicht die Recheneinheit die Indexkette mit einer in dem Speicherelement hinterlegten Zuordnung der Indexkette zu Betriebszuständen der Wärmevorrichtung ab. Vorzugsweise ist die Zuordnung abhängig von der Brennstoffart. Insbesondere sind auf dem Speicherelement zumindest zwei Zuordnung für unterschiedliche Brennstoffarten hinterlegt. Vorzugweise umfasst die Zuordnungen eine auf den jeweiligen Betriebszustand und insbesondere auf die Brennstoffart abgestimmte Auslegung der zusätzlichen Anlagenkomponente. Insbesondere umfasst die Zuordnung zumindest einen Erwartungswert für zumindest einen von der zusätzlichen Anlagenkomponente veränderten Betriebsparameter. Es ist denkbar, dass die Zuordnung über ein Datennetzwerk automatisch aktualisiert und/oder erweitert wird, insbesondere mittels Realwerten von mit dem Datennetzwerk verbundenen weiteren Wärmevorrichtungen. In einer alternativen Ausgestaltung ist es auch denkbar, dass die Zuordnung aus dem Datennetzwerk, insbesondere von einem Internetserver, abgefragt wird. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Auslegung einer Anlagenkomponente vorteilhaft schnell durchgeführt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zur Generierung des Effizienzprognoseparameters eine Abhängigkeit von genau einem Betriebsparameter verwendet wird, um zumindest eine der Anlagenkomponenten auszulegen. Vorzugsweise wird bei einem Auslegen zumindest einer der vorhandenen und/oder zusätzlichen Anlagenkomponenten die Abhängigkeit von genau einem Betriebsparameter verwendet. Insbesondere wird die Abhängigkeit von genau einem Betriebsparameter verwendet um einen Realwert oder einen Erwartungswert für zumindest einen von der auszulegenden Anlagenkomponente abhängigen weiteren Betriebsparameter zu bestimmen. Insbesondere ist der Realwert oder der Erwartungswert des weiteren Betriebsparameters eine Funktion des genau einen Betriebsparameters. Insbesondere wird unter allen ermittelbaren Betriebsparametern derjenige Betriebsparameter verwendet, der bei einer Variation den Realwert oder den Erwartungswert des weiteren Betriebsparameters am stärksten verändert. Es ist denkbar, dass vor, während und/oder nach einem Auslegen der Anlagenkomponente zusätzliche Betriebsparameter auf Minimalanforderungen überprüft werden, insbesondere um ein Auslegen der Anlagenkomponente auslösen oder zu verhindern und/oder um eine Auslegung zu bestätigen und/oder zu verwerfen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann eine Rechenleistung und/oder eine Anzahl an benötigten Messwerten vorteilhaft gering gehalten werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der Effizienzprognoseparameter für zumindest zwei verschiedene Lastbereiche der Wärmvorrichtung in Abhängigkeit von einer Lastprofilanalyse der Wärmevorrichtung generiert wird. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt der Realwert des Betriebsparameters ermittelt. Vorzugsweise wird eine Historie, insbesondere ein Verlauf, des Realwerts erstellt. Insbesondere wird der Realwert in regelmäßigen Zeitintervallen, ausgelöst durch einen Benutzer und/oder durch die Recheneinheit und/oder quasi-kontinuierlich ermittelt und insbesondere in dem Speicherelement hinterlegt. Es ist denkbar, dass für zumindest einen Betriebsparameter in einem Teillastbetrieb der Wärmevorrichtung ein Volllast-Realwert berechnet wird. Insbesondere ist der Volllast-Realwert, derjenige Wert des Betriebsparameters, der sich ergibt, wenn die Wärmevorrichtung, insbesondere ein Kessel der Wärmevorrichtung, bei Volllast betrieben wird. Vorzugsweise wird der Volllast-Realwert über einen zuvor bestimmten Skalierungsfaktor in den korrespondieren Realwert im Teillastbetrieb umgerechnet. Vorzugsweise werden/wird die Historie der Realwerte und/oder bereits die Messwerte, auf welchen die Realwerte beruhen, bereinigt. Insbesondere wird in zumindest einem Verfahrensschritt Realwerte und/oder Messwerte während eines Anfahrvorgangs und/oder eines Abfahrvorgangs der Wärmevorrichtung entfernt und/oder mit einem Vorgabewert überschrieben. Vorzugsweise wird die Historie in zumindest einem Verfahrensschritt von datentechnischen Ausreißern bereinigt, insbesondere mittels einer Ausreißerprüfung basierend auf einer Ausreißerprüfung nach Grubbs und/oder nach Nalimov.
In zumindest einem Verfahrensschritt prüft die Recheneinheit, ob eine Lastanalyse durchgeführt werden soll. Vorzugsweise bildet die Recheneinheit aus der Historie einen Mittelwert und eine Standardabweichung des Betriebsparameters. Vorzugsweise werden die Realwerte als Index, insbesondere zu dem Mittelwert und/oder der Standardabweichung, verarbeitet. Es ist auch denkbar, dass die Realwerte bereits als Indices in die Historie aufgenommen werden. Vorzugsweise ist der Betriebsparameter, anhand welchem über eine Lastanalyse entschieden wird, als Rauchgasnormvolumenstrom ausgebildet. Insbesondere wird die Lastanalyse ausgelöst, wenn die Standardabweichung des Betriebsparameters größer als 120 %, bevorzugt größer als 100 %, besonders bevorzugt größer als 80 %, des Mittelwerts des Betriebsparameters ist.
Vorzugsweise unterprüft die Recheneinheit die Historie mittels einer Gradientenanalyse auf Lastwechsel. Insbesondere wird ein potentieller Lastwechsel erkannt, wenn sich zwei Realwerte innerhalb eines gegebenen Zeitintervalls um mehr als einmal die Standardabweichung voneinander unterscheiden. Vorzugsweise unterzieht die Recheneinheit die potentiellen Lastwechsel einer Wahrscheinlichkeitsprüfung. Insbesondere wird ein Wahrscheinlichkeitswert für den potentiellen Lastwechsel akkumuliert für jeden gefundenen weiteren Realwert, der sich um mehr als einen Toleranzwert von einem Startwert des potentiellen Lastwechsels unterscheidet. Vorzugsweise ist der Toleranzwert zumindest einmal die Standardabweichung. Vorzugsweise werden diejenigen potentiellen Lastwechsel als tatsächliche Lastwechsel erkannt, deren Wahrscheinlichkeitswert über einem von dem Benutzer und/oder der Recheneinheit festgelegten Wahrscheinlichkeitsminimum liegen. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt, insbesondere von einem Benutzer, eine Lastwechselanzahl vorgegeben. Werden mehr tatsächliche Lastwechsel gefunden als die Lastwechselanzahl beträgt, erhöht die Recheneinheit den Toleranzwert, insbesondere ausgehend von einmal der Standardabweichung, schrittweise, beispielsweise um je 5 %. Vorzugweise wird der Toleranzwert solange erhöht, bis die Anzahl tatsächlicher Lastwechsel gleich oder kleiner der Lastwechselanzahl ist.
Vorzugsweise trennt ein tatsächlicher Lastwechsel zwei Lastbereiche voneinander. Vorzugsweise trennen, insbesondere bei einem durchgängigen Betrieb der Wärmevorrichtung, die tatsächlichen Lastwechsel eine Anzahl von Lastbereichen voneinander, die gleich der Lastwechselanzahl plus eins ist. Es ist insbesondere auch denkbar, dass die Anzahl der zu ermittelnden Lastbereiche vorgegeben wird, insbesondere anstelle der Lastwechselanzahl. Vorzugsweise wird auf Basis jedes ermittelten Lastbereichs ein Effizienzprognoseparameter generiert. Es ist insbesondere auch denkbar, dass ein Benutzer einen Lastbereich auswählt, auf dessen Basis ein Effizienzprognoseparameter generiert wird. Vorzugsweise werden/wird anhand der verschiedenen Lastbereiche eine Auslastungsrate und/oder ein Betriebszyklus ermittelt, um einen Effizienzprognoseparameter für einen Betrieb mit wechselnden Lastbereichen zu generieren.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann der Effizienzprognoseparameter vorteilhaft lastspezifisch ausgebildet werden. Insbesondere können Betriebsphasen, insbesondere relative Dauern der Betriebsphasen, bei einer Generierung des Effizienzprognoseparameters vorteilhaft berücksichtigt werden.
Darüber hinaus wird ein Computermodul für ein Steuersystem einer Wärmevorrichtung, insbesondere einer Dampfkesselanlage, zu einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen. Vorzugsweise umfasst das Computermodul zumindest eine Recheneinheit, zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters. Vorzugsweise umfasst das Computermodul zumindest ein Speicherelement, insbesondere zu einem Hinterlegen von Realwerten, Modellen für zusätzliche Anlagenkomponenten, Stoffwerttabellen oder dergleichen. Vorzugsweise umfasst das Computermodul zumindest eine Datenschnittstelle. Vorzugsweise umfasst die Datenschnittstelle zumindest eine, insbesondere graphische, Benutzerschnittstelle (GUI). Vorzugsweise umfasst die Datenschnittstelle zumindest eine Schnittstelle zu einer Kommunikation mit, insbesondere zu einer Abfrage zumindest eines Betriebsparameters von, dem Steuersystem und/oder der Wärmevorrichtung. Vorzugsweise umfasst die Datenschnittstelle zumindest eine Netzschnittstelle zu einer Kommunikation mit einem Datennetz, insbesondere dem Internet. Vorzugsweise umfasst die Datenschnittstelle eine Sensorschnittstelle zu einer Abfrage von Messwerten von einem Sensorelement. Alternativ umfasst das Computermodul das Sensorelement zu einer Messung zumindest eines Messwerts. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Computermoduls kann vorteilhaft ein das Steuersystem erweiterndes Modul zur Verfügung gestellt werden, mit dem jederzeit Expertenwissen über die Wärmevorrichtung abrufbar ist. Insbesondere kann spezifisch auf die Wärmevorrichtung abgestimmtes Expertenwissen und/oder eine fachmännische Bewertung der Wärmevorrichtung abgerufen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße Computermodul sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann das erfindungsgemäße Verfahren und/oder das erfindungsgemäße Computermodul zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
Figurenliste
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Wärmevorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Computermodul für ein Steuersystem der Wärmevorrichtung,
2 einen schematischen Schaltplan für Anlagenkomponenten der Wärmevorrichtu ng,
3 einen weiteren schematischen Schaltplan für die Anlagenkomponenten der Wärmevorrichtung,
4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßes Verfahrens zur Überwachung eines Betriebs der Wärmevorrichtung,
5 einen Teilschritt einer Lastprofilanalyse im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
6 einen weiteren Teilschritt der Lastprofilanalyse im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens und
7 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung eines Betriebs der Wärmevorrichtu ng.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Wärmevorrichtung 12a. Insbesondere ist die Wärmevorrichtung 12a als Dampfkesselanlage ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Wärmevorrichtung 12a ein Steuersystem 38a, insbesondere zu einer Steuerung eines Betriebs der Wärmevorrichtung 12a. Die Wärmevorrichtung 12a umfasst ein Computermodul 36a für das Steuersystem 38a der Wärmevorrichtung 12a zu einer Durchführung eines Verfahrens 10a. Das Verfahren 10a ist zu einer Überwachung des Betriebs der Wärmevorrichtung 12a vorgesehen. Das Verfahren 10a umfasst zumindest einen Verfahrensschritt, in welchem ein Realwert eines Betriebsparameters der Wärmevorrichtung 12a ermittelt wird. Das Verfahren 10a umfasst zumindest einen Verfahrensschritt, in welchem in Abhängigkeit von dem ermittelten Realwert und in Abhängigkeit von Anlagenkomponenten 14a-24a der Wärmevorrichtung 12a (siehe 2) ein Effizienzprognoseparameter generiert wird.
Vorzugsweise umfasst das Steuersystem 38a eine Überwachungseinheit 40a, zu einer Ermittlung und/oder Ausgabe zumindest eines Betriebsparameters. Vorzugsweise ist das Computermodul 36a in die Überwachungseinheit 40a eingebettet. Insbesondere umfasst das Computermodul 36a zumindest eine Datenschnittstelle 42a zu einer Kommunikation mit der Überwachungseinheit 40a, insbesondere zu einer Abfrage von ermittelten Betriebsparametern und/oder von Einstellungen des Steuersystems 38. Vorzugsweise umfasst das Computermodul 36a zumindest eine Recheneinheit 44a, insbesondere zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters. Vorzugsweise umfasst das Computermodul 36a zumindest ein Speicherelement 46a, insbesondere zu einem Ablegen von ermittelten Betriebsparametern und insbesondere zu einer Erstellung einer Historie eines Werteverlaufs der ermittelten Betriebsparameter. Vorzugsweise umfasst die Datenschnittstelle 42a einen Netzadapter zu einem Anschluss an ein lokales Datennetz 48a, beispielsweise ein Firmennetz oder dergleichen, insbesondere zu einem Fernzugriff auf das Computermodul 36a. Vorzugsweise umfasst die Wärmevorrichtung 12a zumindest eine Dampfkesseleinheit 50a, 52a, 54a. Vorzugsweise umfasst das Steuersystem 38a zumindest eine lokale Benutzerschnittstelle 56a, 58a, 60a, insbesondere pro Dampfkesseleinheit 50a, 52a, 54a, insbesondere zu einer Steuerung der Dampfkesseleinheit 50a, 52a, 54a. Vorzugsweise umfasst das Steuersystem 38a zumindest ein lokales Kesselsteuermodul 62a ,64a, 66a, insbesondere pro Dampfkesseleinheit 50a, 52, 54a. Vorzugsweise ist das Kesselsteuermodul 62a, 64a, 66a als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ausgebildet. Vorzugsweise umfasst das Steuersystem 38a einen Netzwerkverteiler 68a. Vorzugsweise ist das Kesselsteuermodul 62a, 64a, 66a, insbesondere mehrere Kesselsteuermodule 62a, 64a, 66a, über den Netzwerkverteiler 68a mit der Überwachungseinheit 40a, insbesondere dem Computermodul 36a, datentechnisch verbunden. Es ist denkbar, dass der Netzwerkverteiler 68a an ein, insbesondere externes, weiteres Datennetz 69a angeschlossen ist, insbesondere zu einem Fernzugriff auf das Steuersystem 38a.
2 zeigt eine einzelne Dampfkesseleinheit 50a mit den Anlagenkomponenten 14a bis 24a der Wärmevorrichtung 12a. Vorzugsweise ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 19a als Kesseleinheit 70a ausgebildet. Insbesondere umfasst die Kesseleinheit 70a zumindest einen Kessel 72a. Insbesondere umfass die Kesseleinheit 70a zumindest einen Brenner 74a. Insbesondere ist die Kesseleinheit 70a zu einem Verbrennen eines Brennstoffs 76a vorgesehen. Insbesondere ist die Kesseleinheit 70a zu einer Herstellung von Wasserdampf 78a aus Wasser 80a vorgesehen. Vorzugsweise ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 20a als Luftfördereinheit 82a ausgebildet, insbesondere zu einer Zuführung von Luft 84a zu der Kesseleinheit 70a. Vorzugsweise ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 18a als Vorwärmer 86a ausgebildet, insbesondere zu einer Übertragung von Wärme von einem Abgas 88a der Kesseleinheit 70a auf das in die Kesseleinheit 70a einzuspeisende Wasser 80a. Vorzugsweise ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 14a als Dampfverteiler 90a ausgebildet, insbesondere zu einer Verteilung des mit der Kesseleinheit 70a hergestellten wasserdampfs 78a. Vorzugsweise ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 15a als Speisewasserbehälter 92a ausgebildet. Vorzugsweise ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 16a als Wasserfördereinheit 94a ausgebildet, insbesondere zu einer Zuführung des Wassers 80a aus dem Speisewasserbehälter 92a zu dem Vorwärmer 86a. Vorzugsweise ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 17a als Kühlwasserspeisung 96a ausgebildet, insbesondere zu einer Zufuhr von Kühlwasser 98a zu einem aus dem Wasserdampf 78a abgeschiedenen Abwasser 100a.
Optional ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 21a als Abgaswärmeübertrager 102a ausgebildet. Insbesondere ist der Abgaswärmeübertrager 102a zu einer Übertragung von Wärme aus dem Abgas 88a der Kesseleinheit 70a auf das Wasser 80a vor einer Einspeisung des Wassers 80a in den Speisewasserbehälter 92a vorgesehen. Optional ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 22a als Speisewasserkühler 104a ausgebildet. Insbesondere ist der Speisewasserkühler 104a zu einer Übertragung von Wärme von einem Ablauf des Speisewasserbehälters 92a zu dem Vorwärmer 86a auf einen Zulauf des Speisewasserbehälters 92a vorgesehen. Optional ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 23a als Brüdendampfkondensator 106a ausgebildet. Insbesondere ist der Brüdendampfkondensator 106a zu einer Übertragung von Wärme von dem den Speisewasserbehälter 92a verlassenden Wasserdampf 78a auf das Wasser 80a vor einer Einspeisung des Wassers 80a in den Speisewasserbehälter 92a vorgesehen. Optional ist zumindest eine der Anlagenkomponenten 24a als Entspannereinheit 108a ausgebildet. Insbesondere umfasst die Entspannereinheit 108a zumindest einen Laugenentspanner 110a. Insbesondere umfasst die Entspannereinheit 108a zumindest einen Laugenkühler 112a. Insbesondere ist die Entspannereinheit 108a zu einer Übertragung von Wärme von dem Abwasser 100a der Kesseleinheit 70a auf das Wasser 80a vor einer Einspeisung in den Speisewasserbehälter 92a vorgesehen.
3 zeigt die fluidtechnische Verschaltung der optionalen Anlagenkomponenten 21a-24a für das Wasser 80a bis zum Speisewasserbehälter 92a. Insbesondere umfasst die Wärmevorrichtung 12a pro Dampfkesseleinheit 50a, 52a, 54a je einen Abgaswärmeübertrager 102a, 102a', 102a". Insbesondere sind die Abgaswärmeübertrager 102a, 102a', 102a" fluidtechnisch parallel geschaltet. Vorzugsweise umfasst die Wärmevorrichtung 12a pro Dampfkesseleinheit 50a, 52, 54a je einen Speisewasserkühler 104a, 104a', 104a". Insbesondere sind die Speisewasserkühler 104a, 104a', 104a" fluidtechnisch parallel geschaltet. Vorzugsweise umfasst die Wärmevorrichtung 12a, insbesondere unabhängig von der Anzahl der Dampfkesseleinheiten 50a, 52a, 54a, genau einen Brüdendampfkondensator 106a und/oder genau eine Entspannereinheit 108a. Vorzugsweise ist der Brüdendampfkondensator 106a und die Entspannereinheit 108a fluidtechnisch parallel verschaltet. Vorzugsweise ist/sind der oder die Abgaswärmeübertrager 102a, 102a', 102a" fluidtechnisch mit dem Brüdendampfkondensator 106a und/oder mit der Entspannereinheit 108a in Reihe geschaltet. Vorzugsweise ist der Brüdendampfkondensator 106a und/oder die Entspannereinheit 108a fluidtechnisch mit dem/den Speiswasserkühler/n 104a, 104a', 104a" in Reihe geschaltet. Insbesondere ist eine vorgesehene Verschaltungsreihenfolge der optionalen Anlagenkomponenten 21a-24a wie folgt: Abgaswärmeübertrager 102a, 102a', 102a", Brüdendampfkondensator 106a und/oder Entspannereinheit 108a, Speisewasserkühler 104a, 104a', 104a", Speisewasserbehälter 92a. Wird eine der optionalen Anlagenkomponenten 21a-24a nicht verbaut, wird vorzugsweise eine entsprechend Position in der Verschaltungsreihenfolge übersprungen.
4 zeigt das Verfahren 10a. Insbesondere umfasst das Verfahren 10a zumindest einen Ausgabeschritt 114a. Insbesondere wird in dem Ausgabeschritt 114a der Effizienzprognoseparameter generiert. Insbesondere wird in dem Ausgabeschritt 114a der Effizienzprognoseparameter, insbesondere über die Datenschnittstelle 42a, ausgegeben. Insbesondere umfasst das Verfahren 10a einen Initiierungsschritt 116a. Insbesondere ermittelt in dem Initiierungsschritt 116a die Recheneinheit 44a zumindest einen Realwert zumindest eines Betriebsparameters. In zumindest einem Verfahrensschritt wird in Abhängigkeit von dem Realwert eine Auslegung der Anlagenkomponenten 14a-24a ermittelt, um den Effizienzprognoseparameter zu generieren. Der Übersichtlichkeit halber sind nur Auslegungsschritte der optionalen Anlagenkomponenten 21a-24a dargestellt. Vorzugsweise frägt die Recheneinheit 44a in dem Initiierungsschritt 116a von dem Steuersystem 38a ab, welche der optionalen Anlagenkomponenten 21a-24a tatsächlich in der Wärmevorrichtung 12a verbaut und in Betrieb sind. Insbesondere wenn zumindest einer der optionalen Anlagenkomponenten 21a-24a nicht verbaut oder nicht in Betrieb ist, wird in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine Änderung an den Anlagenkomponenten 14a-24a simuliert um den Effizienzprognoseparameter zu generieren. Insbesondere simuliert die Recheneinheit 44a einen Einbau einer zusätzlichen Anlagenkomponente und/oder eine Inbetriebnahme einer vorhandenen Anlagenkomponente. Insbesondere ist die zusätzliche Anlagenkomponente als eine der, insbesondere nicht-vorhandenen, optionalen Anlagenkomponenten 21a-24a ausgebildet. In zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters wird, insbesondere über die zusätzliche Anlagenkomponente, eine Wärmerückgewinnung innerhalb der Wärmevorrichtung 12a simuliert. Optional führt die Recheneinheit 44a in dem Initiierungsschritt 116a eine Lastprofilanalyse 34a durch (siehe 5 und 6).
Vorzugsweise wird in dem Initiierungsschritt 116a und/oder während einer Auslegung einer der Anlagenkomponenten 14a-24a ein historischer Messwert aus dem Speicherelement 46a ausgelesen und/oder ein aktueller Messwert von dem Steuersystem 38a als Realwert abgefragt. Insbesondere wird zumindest ein Messwert einer Rauchgastemperatur des Abgases 88a nach dem Vorwärmer 86a als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen. Insbesondere wird zumindest ein Messwert eines Zusatzwasservolumenstroms des Wassers 80a als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen. Insbesondere wird zumindest ein Messwert eines Drucks des Speisewasserbehälters 92a als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen. Insbesondere wird zumindest ein Messwert eines Kesseldrucks der Kesseleinheit 70a als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen. Vorzugsweise wird zumindest ein Messwert eines Brennstoffdurchsatzes der Kesseleinheit 70a als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen. Vorzugsweise wird zumindest ein Messwert eines Brennerbetriebs des Brenners 74a als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen.
Vorzugsweise wird in dem Initiierungsschritt 116a und/oder während einer Auslegung einer der Anlagenkomponenten 14a-24a zumindest ein Vorgabewert zumindest eines Betriebsparameters als Realwert von einem Benutzer über die Datenschnittstelle 42a abgefragt und/oder aus dem Speicherelement 46a ausgelesen. Vorzugsweise wird zumindest ein Vorgabewert eines Bezugsdrucks als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen. Vorzugsweise wird zumindest ein Vorgabewert einer Regelungsart der Kesseleinheit 70a als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen. Vorzugsweise wird zumindest ein Vorgabewert einer Brennstoffart des Brennstoffs 76a als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen. Vorzugsweise wird zumindest ein Vorgabewert einer Zusatzwassertemperatur des Wassers 80a als Realwert abgefragt und/oder ausgelesen. Vorzugsweise wird zumindest ein Ablesewert einer Bauteilkennlinie zumindest einer der Anlagenkomponenten 14a-24a, ein Ablesewerte einer Stoffwerttabelle des Brennstoffs 76a, des Wassers 80a und/oder des Wasserdampfs 78a aus dem Speicherelement 46a ausgelesen und/oder von einer Datenbank des Steuersystems 38a abgefragt. Alternativ oder zusätzlich kann einer der Vorgabewerte als Messwert ausgebildet sein.
Vorzugsweise berechnet die Recheneinheit 44a in dem Initiierungsschritt 116a und/oder während einer Auslegung einer der Anlagenkomponenten 14a-24a zumindest einen Realwert zumindest eines Betriebsparameters aus zumindest einem Messwert und/oder einem Eingabewert. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a einen Realwert eines Rauchgasnormvolumenstroms des Abgases 88a, insbesondere aus dem Brennstoffdurchsatz. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a einen Realwert eines Brüdendampfmassenstroms, insbesondere aus dem Druck des Speisewasserbehälters 92a und einer Bauteilkennlinie des Speisewasserbehälters 92a und/oder über eine Entgaserblende des Speisewasserbehälters 92a. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a einen Realwert eines Absalzmassenstroms, insbesondere aus dem Kesseldruck und einer Bauteilkennlinie der Kesseleinheit 70a. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a ein Realwert eines Heizwerts des Brennstoffs 76a, insbesondere aus der Brennstoffart und aus einer zugehörigen Stoffwerttabelle. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a ein Realwert einer Luftüberschusszahl der Kesseleinheit 70a, insbesondere bei Nennlast der Kesseleinheit 70a, insbesondere aus der Regelungsart, der Brennstoffart und der zugehörigen Stoffwerttabelle. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a einen Dampfmassenstrom des Wasserdampfs 78a, insbesondere aus dem Heizwert des Brennstoffs 76a, dem Brennstoffdurchsatz und/oder der Luftüberschusszahl. Vorzugsweise berechnet die Recheneinheit 44a zumindest einen Stoffwert des Wassers 80a und/oder des Wasserdampfs 78a, insbesondere über Näherungsgleichungen aus dem Kesseldruck. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a als Stoffwert eine spezifische Enthalpie unterkühlten Wassers in Abhängigkeit von Druck und Temperatur. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a als Stoffwert eine Wassertemperatur in Abhängigkeit von Druck und spezifischer Enthalpie. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a als Stoffwert eine spezifische Enthalpie von gesättigtem Wasser. Insbesondere berechnet die Recheneinheit 44a als Stoffwert eine spezifische Enthalpie von Sattdampf.
In zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters erfolgt eine Auslegung der Anlagenkomponenten 14a-24a konsekutiv. Insbesondere umfasst das Verfahren 10a zumindest je eine Auslegungsphase 160a, 162a, 164, 166a zur Auslegung des Abgaswärmeübertragers 102a, zur Auslegung des Brüdendampfkondensators 106a, zur Auslegung der Entspannereinheit 108a und/oder zur Auslegung des Speisewasserkühlers 104a. Vorzugsweise entspricht eine Reihenfolge der Auslegungsphasen 160a, 162a, 164, 166a der Verschaltungsreihenfolge (siehe 3) der optionalen Anlagenkomponenten 21a-24a, wobei insbesondere der Brüdendampfkondensator 106a vor der Entspannereinheit 108a ausgelegt wird.
Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 160a zur Auslegung des Abgaswärmeübertragers 102a einen Prüfschritt 118a. Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 160a zur Auslegung des Abgaswärmeübertragers 102a eine Abgaswärmeübertragerauslegung 120a. Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 160a zur Auslegung des Abgaswärmeübertragers 102a einen Nichtauslegungsschritt 122a. Vorzugsweise überprüft die Recheneinheit 44a in dem Prüfschritt 118a, ob die Wärmevorrichtung 12a einen Abgaswärmeübertrager 102a umfasst. Umfasst die Wärmevorrichtung 12a einen Abgaswärmeübertrager 102a, wird der Abgaswärmeübertrager 102a in der Abgaswärmeübertragerauslegung 120a ausgelegt. Insbesondere wenn die Wärmevorrichtung 12a keinen Abgaswärmeübertrager 102a umfasst, überprüft die Recheneinheit 44a in dem Prüfschritt 118a, ob die Wärmevorrichtung 12a den Speisewasserkühler 104a umfasst. Insbesondere wenn die Wärmevorrichtung 12a den Speisewasserkühler 104a umfasst, wird der Nichtauslegungsschritt 122a ausgeführt. Insbesondere wird in dem Nichtauslegungsschritt 122a eine Auslegung des Abgaswärmeübertragers 102a übersprungen. Insbesondere wenn die Wärmevorrichtung 12a keinen Speisewasserkühler 104a umfasst, wird in dem Abgaswärmeübertragerauslegung 120a der Abgaswärmeübertrager 102a simuliert, insbesondere ausgelegt.
In zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters wird ein Wertebereich des Betriebsparameter indiziert um zumindest eine der Anlagenkomponenten 14a-24a auszulegen. Insbesondere wird in der Abgaswärmeübertragerauslegung 120a ein Wertebereich des Rauchgasnormvolumenstroms, der Rauchgastemperatur, des Zusatzwasservolumenstroms und/oder der Zusatzwassertemperatur indiziert um zumindest die Abgaswärmeübertrager 102a zu indizieren. Insbesondere ordnet die Recheneinheit 44a Realwerte des oder der Betriebsparameters Indices zu. Insbesondere gruppiert die Recheneinheit 44a die Indices zu einer Indexkette. Insbesondere vergleicht die Recheneinheit 44a die Indices, insbesondere die Indexkette, mit in dem Speicherelement 46a hinterlegten Betriebszuständen der Wärmevorrichtung 12a. Insbesondere liest die Recheneinheit 44a aus dem Speicherelement 46a eine Auslegung für den Abgaswärmeübertrager 102a in Abhängigkeit von den Indices aus. Insbesondere umfasst die in dem Speicherelement 46a hinterlegten betriebsparameterabhängigen Auslegungen für den Abgaswärmeübertrager 102a, eine bauseitige Ausführungsform des Abgaswärmeübertragers 102a, einen Austrittszustand des Abgaswärmeübertragers 102a und/oder eine Leistung des Abgaswärmeübertragers 102a. Insbesondere umfasst das Speicherelement 46a zumindest zwei verschiedene bauseitige Ausführungsformen für den Abgaswärmeübertrager 102a. Insbesondere entscheidet die Recheneinheit 44a, insbesondere bei einer Simulation des Abgaswärmeübertragers 102a anhand eines Verhältnisses von Zusatzwasservolumenstrom zu Dampfvolumenstrom über die Aufführungsform des Abgaswärmeübertragers 102a. Insbesondere wird die Abgaswärmeübertragerauslegung 120a übersprungen, wenn das Verhältnis von Zusatzwasservolumenstrom zu Dampfvolumenstrom kleiner als ein Grenzwert, insbesondere 40 %, ist. Insbesondere wird der Abgaswärmeübertrager 102a mit einer Standardheizfläche ausgelegt, wenn das Verhältnis von Zusatzwasservolumenstrom zu Dampfvolumenstrom größer als ein Grenzwert, insbesondere 40 %, ist. Insbesondere wird der Abgaswärmeübertrager 102a mit einer erweiterten Heizfläche, die insbesondere größer ist als die Standardheizfläche, ausgelegt, wenn das Verhältnis von Zusatzwasservolumenstrom zu Dampfvolumenstrom größer als ein weiterer Grenzwert, insbesondere 70 %, ist.
In zumindest einem Verfahrensschritt zur Generierung des Effizienzprognoseparameters wird eine Abhängigkeit von genau einem Betriebsparameter verwendet um zumindest eine der Anlagenkomponenten 14a-24a auszulegen. Insbesondere wird zur Generierung eines Standardwerts des Effizienzprognoseparameters eine Abhängigkeit von genau einem Betriebsparameter verwendet um zumindest den, insbesondere vorhandenen, Abgaswärmeübertrager 102a auszulegen, insbesondere um eine Leistung des Abgaswärmeübertragers 102a zu bestimmen. Insbesondere ist der genau eine Betriebsparameter zu einer Auslegung der Abgaswärmeübertrager 102a als Rauchgasnormvolumenstrom ausgebildet. Vorzugsweise legt die Recheneinheit 44a den Abgaswärmeübertrager 102a bei Nennleistung der Kesseleinheit 70a aus. Vorzugsweise skaliert die Recheneinheit 44a bei einer Teillast der Kesseleinheit 70a eine Auslegung des Abgaswärmeübertragers 102a, welche insbesondere bei Nennleistung der Kesseleinheit 70a ermittelt wurde, mittels Leistungsfaktoren, welche insbesondere in einem dem Verfahren 10 vorgelagerten Schritt ermittelt und in dem Speicherelement 46a hinterlegt wurden. Insbesondere werden der Rauchgasnormvolumenstrom und/oder der Zusatzwasservolumenstrom mit Leistungsfaktoren skaliert.
Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 162a zur Auslegung des Brüdendampfkondensators 106a einen Ergebnisschritt 124a. Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 162a zur Auslegung des Brüdendampfkondensators 106a eine Brüdendampfkondensatorauslegung 126a, die insbesondere dem Ergebnisschritt 124a nachgeordnet ist. Insbesondere wird in dem Ergebnisschritt 124a ein Betriebsparameter berechnet, der von dem vorhandenen, simulierten oder nichtverwendeten Abgaswärmeübertrager 102a abhängt, insbesondere eine Eintrittstemperatur des Wassers 80a in den Brüdendampfkondensator 106a. Vorzugsweise wird in der Brüdendampfkondensatorauslegung 126a der Brüdendampfkondensator 106a ausgelegt. Vorzugsweise wird der Brüdendampfkondensator 106a nur dann ausgelegt, wenn alle Mindestanforderungen an den Betrieb der Wärmevorrichtung 12a für den Brüdendampfkondensator 106a erfüllt sind. Insbesondere umfassen Mindestanforderungen an den Betrieb der Wärmevorrichtung 12a für den Brüdendampfkondensator 106a eine aktive Entgasung des Speisewasserbehälters 92a, eine Einspeisung von Wasser 80a in den Speisewasserbehälter 92a und/oder einen Überdruck von zumindest 0,1 bar des Drucks des Speisewasserbehälters 92a.
Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 164a zur Auslegung der Entspannereinheit 108a einen weiteren Ergebnisschritt 128a. Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 164a zur Auslegung der Entspannereinheit 108a eine Entspannerauslegung 130a, die insbesondere dem weiteren Ergebnisschritt 128a nachgeordnet ist. Insbesondere wird in dem weiteren Ergebnisschritt 128a ein Betriebsparameter berechnet, der von dem vorhandenen oder simulierten Brüdendampfkondensator 106a abhängt, insbesondere eine Eintrittstemperatur des Wassers 80a in den Laugenkühler 112a. Vorzugsweise wird in der Entspannerauslegung 130a die Entspannereinheit 108a ausgelegt. Vorzugsweise legt die Recheneinheit 44a die Entspannereinheit 108a nur dann aus, wenn der Absalzmassenstrom größer ist als ein Absalzschwellwert. Vorzugsweise ist der Absalzschwellwert ein Bruchteil, insbesondere zumindest 0,5 %, bevorzugt 1 %, des Dampfmassenstroms. Vorzugsweise wird nach der Entspannerauslegung 130a eine Mischtemperatur von Brüden aus dem Brüdendampfkondensator 106a und von dem Abwasser 100a aus der Entspannereinheit 108a mit einem Abwassertemperaturschwellwert von insbesondere 35°C verglichen. Übersteigt die Mischtemperatur den Abwassertemperaturschwellwert wird die Kühlwasserspeisung 96a ausgelegt. Insbesondere wird eine benötigte Kühlwassermenge berechnet.
Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 166a zur Auslegung des Speisewasserkühlers 104a einen weiteren Prüfschritt 132a. Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 166a zur Auslegung des Speisewasserkühlers 104a eine Speisewasserkühlerauslegung 134a. Vorzugsweise umfasst die Auslegungsphase 166a zur Auslegung des Speisewasserkühlers 104a einen weiteren Nichtauslegungsschritt 136a. Vorzugsweise überprüft die Recheneinheit 44a in dem weiteren Prüfschritt 132a, ob die Wärmevorrichtung 12a den Speisewasserkühler 104a umfasst. Umfasst die Wärmevorrichtung 12a den Speisewasserkühler 104a, wird der Speisewasserkühler 104a in der Speisewasserkühlerauslegung 134a ausgelegt. Insbesondere wenn die Wärmevorrichtung 12a keinen Speisewasserkühler 104a umfasst, überprüft die Recheneinheit 44a in dem weiteren Prüfschritt 118a, ob die Wärmevorrichtung 12a den Abgaswärmeübertrager 102a, insbesondere tatsächlich oder simuliert, umfasst. Insbesondere wenn die Wärmevorrichtung 12a den Abgaswärmeübertrager 102a umfasst, wird der weitere Nichtauslegungsschritt 136a ausgeführt. Insbesondere wird in dem weiteren Nichtauslegungsschritt 136a eine Simulation, insbesondere Auslegung, des Speisewasserkühlers 104a übersprungen. Insbesondere wenn die Wärmevorrichtung 12a keinen Abgaswärmeübertrager 102a umfasst, wird in der Speisewasserkühlerauslegung 134a der Speisewasserkühler 104a simuliert, insbesondere ausgelegt. Vorzugsweise wird der Speisewasserkühler 104a iterativ ausgelegt. Insbesondere wird in der Speisewasserkühlerauslegung 134a ein Mengenverhältnis von dem Wasser 80a, das den Speisewasserkühler 104a vom Speisewasserbehälter 92a her durchströmt, zu dem Wasser 80a, das den Speisewasserkühler 104a zu dem Speisewasserbehälter 92a hin durchströmt, ermittelt. Insbesondere wird als Referenzverhältnis das Mengenverhältnis basierend auf einer Auslegung des Speisewasserbehälters 92a, der Wasserfördereinheit 94a und/oder eines Realwerts des Zusatzwasservolumenstroms ermittelt. Insbesondere wird das benötigte Mengenverhältnis für eine erwartete Austrittstemperatur des Wassers 80a, welches den Speisewasserkühler 104a vom Speisewasserbehälter 92a her durchströmt, ermittelt. Insbesondere wird eine Austrittstemperatur des Wassers 80a, welches den Speisewasserkühler 104a zum Speisewasserbehälter 92a hin durchströmt, auf einen Fixwert, insbesondere auf 88°C, festgelegt. Insbesondere wird das benötige Mengenverhältnis mit dem Referenzverhältnis verglichen. Insbesondere wenn das benötigte Mengenverhältnis das Referenzverhältnis übersteigt, wird die erwartete Austrittstemperatur erhöht und insbesondere ein neues benötigtes Mengenverhältnis berechnet. Vergleich der Mengenverhältnisse und Erhöhung der erwarteten Temperatur wird wiederholt bis die Mengenverhältnisse einander gleichen oder eine Abbruchbedingung erfüllt ist. Insbesondere ist die Abbruchbedingung, dass ein aktueller Wert der Austrittstemperatur um eine Temperaturspanne von insbesondere 14 K höher ist als ein Startwert für die erwartete Austrittstemperatur. Insbesondere ist der Startwert für die erwartete Austrittstemperatur zumindest größer oder gleich 65°C. Insbesondere ist der Startwert kleiner als der Fixwert, insbesondere kleiner als der Fixwert abzüglich der Temperaturspanne, insbesondere kleiner als 74°C. Insbesondere wenn ein Wert für die Austrittstemperatur gefunden wird, bei dem die Mengenverhältnisse einander gleichen, wird die gefundene Auslegung des Speisewasserkühlers 104a auf eine Rentabilität untersucht. Insbesondere wird überprüft, ob ein Wirkungsgrad der Kesseleinheit 70a und/oder der Effizienzprognoseparameter bei der gefunden Auslegung des Speisewasserkühlers 104a zumindest um einen Rentabilitätsschwellwert gegenüber einer Nicht-Verwendung des Speisewasserkühlers 104a erhöht ist. Vorzugsweise beträgt der Rentabilitätsschwellwert zumindest 0,5 %. Vorzugsweise wird eine Rentabilität anhand einer Verringerung der Rauchgastemperatur abgeschätzt. Insbesondere gilt eine Auslegung des Speisewasserkühlers 104a als rentabel, wenn die Rauchgastemperatur um zumindest 10 K gegenüber einer Rauchgastemperatur ohne Speisewasserkühler 104a sinkt. Insbesondere wird die Verringerung der Rauchgastemperatur über eine Näherungsgleichung aus einer Temperaturdifferenz aufgrund des Speisewasserkühlers 104a des Wassers 80a, das den Speisewasserkühler 104a vom Speisewasserbehälter 92a her durchströmt, berechnet. Insbesondere wenn die gefundene Auslegung des Speisewasserkühlers 104a den Rentabilitätswert überschreitet, wird der Vorwärmer 86a, insbesondere neu, ausgelegt. Insbesondere wenn die Abbruchbedingung eintritt und/oder der Rentabilitätsschwellwert unterschritten wird, wird der Speisewasserkühler 104a nicht als zusätzliche Anlagenkomponente der Wärmevorrichtung 12a bei einer Generierung des Effizienzprognoseparameters berücksichtigt. Ist der Speisewasserkühler 104a bereits in der Wärmevorrichtung 12a verbaut und die Abbruchbedingung tritt ein und/oder der Rentabilitätsschwellwert wird unterschritten, wird vorzugsweise eine Warnmeldung ausgegeben.
In zumindest einem Verfahrensschritt wird der Effizienzprognoseparameter anhand einer geordneten Liste von verfügbaren Anlagenkomponenten generiert. Insbesondere umfasst die geordnete Liste die optionalen Anlagenkomponenten 21a-24a. Insbesondere ist jeder optionalen Anlagenkomponente 21a-24a zumindest eine Position innerhalb der geordneten Liste zugeordnet. Insbesondere ist eine Reihenfolge der geordneten Liste: Abgaswärmeübertrager 102a, Speisewasserkühler 104a, Brüdendampfkondensator 106a und Entspannereinheit 108a. Insbesondere entscheidet die Recheneinheit 44a bei einer Inkompatibilität zweier optionaler Anlagenkomponeten 21a-24a anhand der Position auf der geordneten Liste, welche der optionalen Anlagenkomponeten 21a-24a als zusätzliche Anlagenkomponenten ausgelegt werden.
In zumindest einem Verfahrensschritt wird in Abhängigkeit von dem Effizienzprognoseparameter ein Vorschlag für eine Änderung an den Anlagenkomponenten 14a-24a und/oder für einer Änderung an dem Realwert ausgegeben. Insbesondere wird in dem Ausgabeschritt 114a der Effizienzprognoseparameter ausgegeben. Vorzugsweise wird in dem Ausgabeschritt 114a eine Auslegung einer simulierten zusätzlichen Anlagenkomponente, welche insbesondere zur Generierung des Effizienzprognoseparameters verwendet wurde, ausgegeben.
5 und 6 zeigen Teilschritte der Lastprofilanalyse 34a. In zumindest einem Verfahrensschritt wird der Effizienzprognoseparameter für zumindest zwei verschiedene Lastbereiche 30a-33a der Wärmvorrichtung 12a in Abhängigkeit von der Lastprofilanalyse 34a der Wärmevorrichtung 12a generiert. Insbesondere wird in dem Initiierungsschritt 116a ein zeitlicher Realwertverlauf 138a, 138a' eines Betriebsparameters erstellt und/oder von der Überwachungseinheit 40a abgefragt. Vorzugsweise rechnet die Recheneinheit 44a Werte des zeitlichen Realwertverlaufs 138a in korrespondierende Indices um. Insbesondere unterzieht die Recheneinheit 44a den Realwertverlauf 138a, 138a' einer Gradientenanalyse. Insbesondere überprüft die Recheneinheit 44a ob je zwei Werte 140a, 142a des Realwertverlaufs 138a, 138a' um mehr als eine Standardabweichung voneinander abweichen. Insbesondere ordnet die Recheneinheit 44a einem der Werte 140a, 142a des Realwertverlaufs 138a, 138a', die mehr als eine Standardabweichung voneinander abweichen, einen potentiellen Lastwechsel 144a, 144a' zu. Vorzugsweise wird in zumindest einem Verfahrensschritt eine maximale Anzahl an verschiedenen Lastbereichen 30a-33a vorgegeben, beispielsweise durch einen Benutzer und/oder durch ein in der Überwachungseinheit 40a hinterlegtes Betriebsprotokoll der Wärmevorrichtung 12a. Vorzugsweise führt die Recheneinheit 44a eine Wahrscheinlichkeitsanalyse der potentiellen Lastwechsel 144a durch. Insbesondere reduziert die Recheneinheit 44a mittels der Wahrscheinlichkeitsanalyse die Anzahl an potentiellen Lastwechseln 144a auf eine Anzahl an tatsächlichen Lastwechseln 145a, 145a' welche insbesondere mit der maximalen Anzahl an verschiedenen Lastbereichen 30a-33a korrespondiert.
In der 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 6, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den 1 bis 6 nachgestellt. In den Ausführungsbeispielen der 7 ist der Buchstabe a durch den Buchstaben b ersetzt.
7 zeigt ein Verfahren 10b. Das Verfahren 10b ist zu einer Überwachung des Betriebs einer Wärmevorrichtung vorgesehen. Die Wärmevorrichtung ist dabei insbesondere analog zu der Wärmevorrichtung 10a in 2 ausgebildet. Das Verfahren 10b umfasst zumindest einen Verfahrensschritt, in welchem ein Realwert eines Betriebsparameters der Wärmevorrichtung ermittelt wird. Das Verfahren 10b umfasst zumindest einen Verfahrensschritt, in welchem in Abhängigkeit von dem ermittelten Realwert und in Abhängigkeit von Anlagenkomponenten der Wärmevorrichtung ein Effizienzprognoseparameter generiert wird. In einer Abgaswärmeübertragerauslegung 120b des Verfahrens 10b wird ein Abgaswärmeübertrager der Wärmevorrichtung ausgelegt, insbesondere unabhängig davon, ob die Wärmevorrichtung einen Speisewasserkühler umfasst. Insbesondere wird in einer Speisewasserkühlerauslegung 134b, ein Speisewasserkühler der Wärmevorrichtung ausgelegt, insbesondere unabhängig davon, ob die Wärmevorrichtung des Abgaswärmeübertrager umfasst und/oder simuliert. Insbesondere überprüft eine Recheneinheit eines zu dem Computermodul 36a analogen Computermoduls in einem Rentabilitätstest 146b des Verfahrens 10b eine Rentabilität des Speisewasserkühlers, insbesondere wie oben beschrieben. Insbesondere überprüft die Recheneinheit in einem Existenztest 148b, 148b' des Verfahrens 10b, ob die Wärmevorrichtung den Speisewasserkühler bereits umfasst. Insbesondere ist der Existenztest 148b, 148b' abhängig von einem Ergebnis des Rentabilitätstests 146b. Insbesondere wird ein weiterer Nichtauslegungsschritt 136b und ein Ausgabeschritt 114b des Verfahrens 10b ausgelöst, wenn der Speisewasserkühler nicht rentabel ist und der Existenztest 148b negativ ausfällt. Insbesondere wird der Ausgabeschritt 114b des Verfahrens 10b ausgelöst, wenn der Speisewasserkühler rentabel ist und der Existenztest 148b' positiv ausfällt. Insbesondere wird ein Inkompatibilitätsschritt 150b des Verfahrens 10b ausgelöst, wenn der Speisewasserkühler nicht rentabel ist und der Existenztest 148b positiv ausfällt. Insbesondere wird in dem Inkompatibilitätsschritt 150b der Abgaswärmeübertrager von einer Liste mit zusätzlichen Anlagenkomponenten gestrichen und insbesondere nicht mehr ausgelegt. Insbesondere wird in einem Ergebnisschritt 124b Betriebsparameter, die von dem Abgaswärmeübertrager abhängen, neu berechnet. Insbesondere werden nach einer erneuten Berechnung des Betriebsparameters die übrigen Anlagenkomponenten neu ausgelegt. Insbesondere wird ein Leistungsanpassungsschritt 152b ausgelöst, wenn der Speisewasserkühler rentabel ist und der Existenztest 148b' negativ ausfällt. Insbesondere wird in dem Leistungsanpassungsschritt 152b eine Leistung des Abgaswärmeübertragers neu berechnet, insbesondere in Abhängigkeit von der Auslegung des Speisewasserkühlers. Insbesondere überprüft die Recheneinheit 44b in einem weiteren Rentabilitätstest 154b des Verfahrens 10b, ob die Leistung des Abgaswärmeübertragers rentabel ist. Vorzugsweise wird, wenn der weitere Rentabiltätstest negativ ausfällt, der weitere Nichtauslegungsschritt 136b ausgeführt und insbesondere auf den Einbau des Speisewasserkühlers verzichtet. Vorzugsweise wird, wenn der weitere Rentabilitätstest 154b positiv ist, eine Vorwärmerauslegung 156b des Verfahrens 10b ausgeführt. Insbesondere wird in der Vorwärmerauslegung 156b ein Vorwärmer der Wärmevorrichtung ausgelegt, insbesondere in Abhängigkeit von der Auslegung des Speisewasserkühlers. Insbesondere wird nach einer Vorwärmerauslegung 156b ein Rückkopplungsschritt 158b des Verfahrens 10b ausgelöst. Insbesondere wird in dem Rückkopplungsschritt 158b ein neuer Erwartungswert für eine Rauchgastemperatur berechnet. Insbesondere löst der Rückkopplungsschritt 158b einen weiteren Durchlauf des Verfahrens 10b mit dem neuen Erwartungswert für die Rauchgastemperatur aus.
Hinsichtlich weiterer Merkmale und/oder Funktionen des Verfahrens 10b darf auf die Beschreibung der 1 bis 6 verwiesen werden. Insbesondere ist das Verfahren 10b zu einer Überwachung einer zur Wärmevorrichtung 10a analogen Wärmevorrichtung geeignet.

Claims

Verfahren zur Überwachung eines Betriebs einer Wärmevorrichtung, insbesondere einer Dampfkesselanlage, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest ein Realwert eines Betriebsparameters der Wärmevorrichtung ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von dem ermittelten Realwert und in Abhängigkeit von Anlagenkomponenten (14a-24a) der Wärmevorrichtung ein Effizienzprognoseparameter generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zumindest eine Änderung an den Anlagenkomponenten (14a-24a), insbesondere ein Einbau einer zusätzlichen Anlagenkomponente der Wärmevorrichtung, simuliert wird, um den Effizienzprognoseparameter zu generieren.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters eine, insbesondere zusätzliche, Wärmerückgewinnung innerhalb der Wärmevorrichtung simuliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von dem Effizienzprognoseparameter ein Vorschlag für eine Änderung an den Anlagenkomponenten (14a-24a) und/oder für eine Änderung an dem Realwert ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt in Abhängigkeit von dem Realwert eine Auslegung der Anlagenkomponenten (14a-24a) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters eine Auslegung der Anlagenkomponenten (14a-24a) konsekutiv erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der Effizienzprognoseparameter anhand einer geordneten Liste von verfügbaren Anlagenkomponenten generiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zu einer Generierung des Effizienzprognoseparameters ein Wertebereich des Betriebsparameter indiziert wird, um zumindest eine der Anlagenkomponenten (14a-24a) auszulegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt zur Generierung des Effizienzprognoseparameters eine Abhängigkeit von genau einem Betriebsparameter verwendet wird, um zumindest eine der Anlagenkomponenten (14a-24a) auszulegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt der Effizienzprognoseparameter für zumindest zwei verschiedene Lastbereiche (30a-33a) der Wärmevorrichtung in Abhängigkeit von einer Lastprofilanalyse (34a) der Wärmevorrichtung generiert wird.
Computermodul für ein Steuersystem (38a) einer Wärmevorrichtung, insbesondere einer Dampfkesselanlage, zu einer Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.