DE2755743B2

DE2755743B2 - Verfahren zur Früherkennung von Betriebsstörungen einer technischen Anlage sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2755743B2
Application number: DE19772755743
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Peter G. 2070 Schmalenbeck Kuales von Windau
Original assignee: Preussag AG Feuerschutz
Current assignee: Preussag AG Feuerschutz
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1981-04-23
Also published as: DE2755743A1

Description

Zur Erfassung und Erkennung von Betriebsstörungen sind eine Vielzahl von Überwachungssystemen bekannt, die über mechanische Tast- und Kontaktanordnungen Druckwächter, Strömungswächter, Wärmemelder, Temperaturmelder und ähnliche Sensoren verfügea Die dabei zur Erkennung von Betriebsstörungen angewandten Verfahren ermöglichen jeweils nur die Erfassung eines einzelnen Symptoms einer Betriebsstörung. So soll beispielsweise entweder eine Temperaturerhöhung oder ein Druckverlust erkannt werden. Eine gleichzeitige Erfassung verschiedenartiger Betriebsstörungen mit einem einzigen Sensor ist dabei nicht möglich.

ίο I» der GB-PS 14 89124 ist die metallurgische Zusammensetzung für einen Metalloxyd-Gassensor beschrieben, mit dem reduzierende Substanzen, wie Alkohole, Aldehyde, Kohlenwasserstoffverbindungen usw. gemessen werden können, ohne daß sich der Widerstand des Sensors mit dem Wasserdampfgehalt ändert

Die Möglichkeit, mit einem derartigen Gassensor eine Früherkennung von Betriebsstörungen in einer Anlage durchzuführen, ist hierdurch nicht nahegelegt

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Früherkennung von Betriebsstörungen einer technischen Anlage zu schaffen, das eine zuverlässige und schnelle Meldung verschiedenartiger Betriebsstörungen mit eineni einzigen Sensor gewährleistet

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren durch die Merkmale des Hauptanspruchs gekennzeichnet.

Durch das Überwachen der Umgebungsluft können zahlreiche Betriebsstörungen schnell erkannt werden, da ein großer Teil der in der Praxis auftretenden Betriebsstörungen mit der Entwicklung von einem oder mehreren Gasen einhergeht

Eine zur Durchführung des erwähnten Verfahrens eingerichtete Vorrichtung ist gemäß weiterer Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein von den luftfremden Gasen aus dem Raum unspülbarer Metalloxyd-Halbleiter-Sensor in einer Widerstandsmeßbrücke angeordnet ist, über deren Ausgangssignal bei Erreichen eines vorherbestimmten Schwellenwertes ein Alarm im Alarmgeber auslösbar ist. Zweckmäßigerweise ist die Temperatur des Sensors einstellbar, so daß der Sensor eine den bei Auftreten von Betriebsstörungen zu erwartenden Gasen angepaßte Empfindlichkeitskurve für luftfremde Gase aufweist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt, und die einzige Figur zeigt eine Vorrichtung zur Früherkennung von Betriebsstörungen gemäß der Erfindung in einem Schaltbild zusammen mit einem schematisch im Schnitt dargestellten, eine technische Anlage enthaltenden Raum.

Ein von Wänden 13 umgebener Raum 10 enthält eine zu überwachende technische Anlage, die in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Die Wände 13 können sowohl die Wände des Gehäuses und der gegebenenfalls luftgekühlten Anlage oder aber die Wände des Betriebsraumes der technischen Anlage sein. Bei einer Betriebsstörung der zu überwachenden Anlage werden je nach der Störung entweder Gase und Dämpfe direkt freigesetzt, beispielsweise durch die Leckage einer Leitung, das Platzen eines Kessels sowie das Heißlaufen von Lagern, oder indirekt bei der Pyrolyse von isoliermaterial oder Leiterplatten nach Überhitzen von Stromleitern indirekt freigesetzt. Diese Gase vermischen sich mit der in dem Raum 10 vorhandenen Luft und verändern somit die Zusammensetzung der die

technische Anlage umgebenden Amtosphäre.

Der Raum 10 steht über eine Rohrleitung 15 mit dem Innenraum einer Meßkammer 17 in Verbindung. Über eine Pumpe 19, die mit dem Innenraum der Meßkammer 17 und einer ins Freie führenden Rohrleitung 21 in Verbindung steht, wird ein kontinuierlicher Gasstrom aus dem Raum 10 in die Meßkammer 17 aufrechterhalten, wobei die Zusammensetzung des Gases mit Hilfe eines Metalloxyd-Halbleiter-Sensors 23 untersucht wird. Die Gasanalyse beruht dabei darauf, daß sich der Widerstsid des Metalloxyd-Halbleiter-Sensors 23 in Abhängigkeit von der Konzentration und der Art der luftfremden Gase ändert. An der Oberfläche des Metalloxyd-Halbleker-Sensors 23 findet dabei eine Chemosorption statt, und die sortierten Gasmoleküle werden mit Hilfe einer Freibrenneinrichtung wieder entfernt, so daß eine gleichbleibende Empfindlichkeit und Stabilität des Nullpunktes sowie eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer des Metalloxyd-Halbleiter-Sensors 23 erreicht werden. Die Freibionneinrichtung besteht aus einem Impulsgenerator 25, der an die beiden Enden einer Heizwicklung des Metalloxyd-Halbleiter-Sensors 23 angeschlossen ist und dessen Ausgangsspannung sowie Ausgangsfrequenz einstellbar sind. Bei niedrigen Freibrenn-Frequenzen kann die Widerstandsmessung zur Zeit der Freibrenn-Impulse kurzzeitig selbsttätig unterbrochen werden; jedoch ist dies bei hohen Frequenzen nicht notwendig.

Der Widerstand des Metalloxyd-Halbleiter-Sensors 23 wird mit Hilfe einer Wheatstoneschen Brückenschaltung bestimmt, wobei der Nullpunkt der abgleichbaren Meßbrücke 27 und der den Metalloxyd-Halbleiter-Sensor 23 aufheizende Strom einstellbar sind. Durch in der Zeichnung nicht dargestellte Schaltungsmaßnahmen ist eine Temperatur- und Spannungskonstanthaltung an dem Metalloxyd-Halbleiter-Sensor 23 sichergestellt. Der Ausgang der Meßbrücke 27 ist an einen Verstärker 29 angeschlossen, dessen Verstärkungsgrad ebenfalls einstellbar ist, so daß die Ansprechempfindlichkeit der Vorrichtung zur Früherkennung von Betriebsstörungen einstellbar ist. Mit dem Ausgang des Verstärkers 29 sind ein Alarmgeber 33 sowie ein Anzeigeinstrument 31 verbunden. Das Anzeigeinstrument 31 zeigt die jeweilige in der Meßkammer 17 vorhandene luftfremde Gaskonzentration an, so daß Betriebsstörungen bereits im Anfangsstadium erkannt werden können. Mit Hilfe einstellbarer Schwellenwertschalter des Alarmgebers 33 können beim Auftreten von Betriebsstörungen kennzeichnenden Gaskonzentrationen ein Alarm sowie weitere Maßnahmen ausgelöst werden.

Da die Zusammensetzung von bei elektrischen Störungen entstehenden Pyrolysegasen sehr unterschiedlich sein kann, ist eine entsprechende Empfindlichkeit für verschiedene Gase zweckmäßig, was durch die Betriebstemperaturwahl des Metalloxyd-Halbleiter-Sensors 23 einstellbar ist

Anstatt eine Zwangsströmung mit Hilfe der Pumpe 19 zu erzeugen, ist es selbstverständlich ebenfalls möglich, den Metalloxyd-Halbleiter-Sensor 23 unmittelbar in dem die zu überwachende technische Anlage aufnehmenden Raum anzuordnen, wobei die immer auftretende freie Diffusion und gegebenenfalls auf Temperaturunterschieden beruhende Konvektionsströmungen für einen Transport der luftfremden Gase sorgen. Bei gekühlten elektrischen Anlagen ist es besonders zweckmäßig, wenn der Metalloxyd-Halbleiter-Sensor 23 strömungsabwärts von der zu überwachenden Anlage im Kühliuftkanal angeordnet ist. 1st der zu überwachende Raum 10 oder das zu überwachende Gehäuse sehr groß, so können auch an verschiedenen Stellen Metalloxyd-Halbleiter-Sensoren 23 vorgesehen sein, deren Widerstandswerte sequentiell mit einem vorherbestimmten Schwellenwert verglichen werden.

Da bereits sehr geringe Gasmengen (im ppm-Bereich) ohne Beeinflussung durch Staub und Erschütterungen entdeckt werden können, ist es möglich, Betriebsstörungen zuverlässig und früh zu erkennen und die erforderlichen Maßnahmen rechtzeitig einzuleiten. Dabei ist es nicht notwendig, für die jeweils speziellen Betriebsstörungen spezielle Sensoren vorzusehen, deren Meßsignale aufgrund gegenläufiger Meßeffekte im Störungsfalle ausbleiben oder widersprechende Meldungen auslösen könnten.

Starke Feuchtigkeitsunterschiede können zwar die Anzeige beeinflussen. Jedoch ist dies bei einer entsprechenden Wahl der Gesamt-Empfindlichkeit und der Alarmschwelle unproblematisch. Werden bei Feuchtigkeitsschwankungen besonders hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit gefordert, so kann eine Wasservorlage mit Pumpen-Durchström-Betrieb zur Feuchte-Stabilisierung eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Früherkennung von Betriebsstörungen einer technischen Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß die Umgebungsluft der Anlage kontinuierlich einem Gasanalysegerät zugeführt wird, das die Umgebungsluft kontinuierlich auf das Vorhadensein von Gasen und Dämpfen untersucht, die auf Grund der Überhitzung von Anlagenmaterial infolge einer beginnenden Betriebsstörung in die Umgebungsluft abgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Anlage in die Umgebungsluft abgegebenen Gase durch freie Diffusion oder Konvektion einem Metalloxyd-Halbleiter-Sensor zugeführt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Aniage in die Umgebungsluft abgegebenen Gase kontinuierlich abgesaugt und der Oberfläche eines Metalloxyd-Halbleiter-Sensors zugeführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 für eine durch Luft gekühlte Anlage, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlluftstrom der Anlage am Luftaustritt überwacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand des Sensors bestimmt und bei Erreichen eines kritischen Schwellenwertes ein Alarm ausgelöst wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Sensors so eingestellt wird, daß eine den bei Auftreten von Betriebsstörungen zu erwartenden Gasen angepaßte Empfindlichkeitskurve für luftfremde Gase des Sensors erhalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Sensor chemosorbierten, luftfremden Gase durch Heizen des Sensors desorbiert werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von den luftfremden Gasen aus dem Raum (10) umspülbarer Metalloxyd-Halbleiter-Sensor (23) in einer Widerstandsmeßbrücke (27) angeordnet ist, über deren Ausgangssignal bei Erreichen eines vorherbestimmten Schwellenwertes ein Alarm im Alarmgeber (33) auslösbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Sensors (23) einstellbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (23) an einer einen einstellbaren, pulsierenden Heizstrom liefernde Freibrenneinrichtung angeschlossen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (23) in einer über mindestens eine Rohrleitung (15) mit dem die Anlage umgebenden Raum (10) in Verbindung stehende Meßkammer (17) angeordnet ist, die mittels einer Pumpe (19) durchspülbar ist.