-
Bezeichnung: Verfahren zur Messung und Überwachung der Druck-
-
verhältnisse sowie der Luftdurchsatzmengen in Luttenleitungen sowie
Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren zur Überwachung der Druckverhältnisse sowie der Luftdurchsatzmengen in
Luttenleitungen, insbesondere zur Sonderbewetterung unter Tage,sowie auf eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens.
-
Bisher mußten zur Überwachung der Druckverhältnisse und zur Ermittlung
der Luft- bzw. Wetterdurchsatzmengen in einer Luttenleitung umfangreiche Messungen
zur Ermittlung der einzelnen charakteristischen Druckwerte und der mittleren Strömungsgeschwindigkeit
durchgeführt werden. Zu solchen Messungen diente ein Staurohr, mit dem sich der
Gesamtdruck,der statische Druck und als Differenz von beiden, der dynamische Druck
ermitteln läßt. In komplizierter Rechnung ließ sich dann gegebenenfalls aus den
einzelnen Werten für den dynamischen Druck die mittlere Strömungsgeschwindigkeit
und schließlich die Wetterdurchsatzmenge berechnen. Auf diese Weise war eine Überwachung
der Druckverhältnisse und Luftdurchsatzmengen in Luttenleitungen möglich, wie auch
insbesondere aufgrund der Druckverhältnisse festgestellt werden konnte, ob ein in
der Luttenleitung betriebener Ventilator unter günstigen strömungstechnischen Bedingungen
mit hohem Wirkungsgrad gefahren wurde.
-
Die Hauptnachteile eines solchen Verfahrens liegen in umfangreichen
mit einem Staurohr in axialer Richtung des Strömungsfeldes auszuführenden Messungen,
einer komplizierten Berechnung zur Ermittlung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit
und vor allem in einem recht beachtlichen Zeitaufwand zur Durchführung der Messungen
und Berechnungen und damit in einer äußerst unangenehmenen Verzögerung bei der Ermittlung
der Ergebnisse zur Überwachung. So müssen zum Beispiel zur Auswertung der einzelnen
Meßwerte, die bei der Überwachung von Luttenleitungen für die Unterage-Bewetterung
anfallen, diese Werte über Tage ausgewertet werden, bevor dann schließlich wieder
nach unter Tage Anweisung gegeben werden kann, wie auf dde Druck- und Luftdurchsatzmengenverhältnisse
einzuwirken ist.
-
Es besteht daher die Aufgabe, das Verfahren der eingangs genannten
Art dahingehend zu verbessern, daß die Überwachung der Druckverhältnisse und Luftdurchsatzmengen
sowie die Auswahl und Steuerung des oder der in der Luttenleitung angeordneten Ventilatoren
mit geringem meß6echnischen Aufwand durchgeführt werden kann und vor allem unmittelbar
am Ort der Messung aus den ermittelten Meßwerten der Zustand und die Eignung der
Leitungs- und Ventilatoranordnung beurteilbar ist.
-
Ferner soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die leicht an die
Luttenleitung > zur Messung bringbar ist und außer den zur Druckermittlung notwendigen
Meßgeräten solche Mittel enthält, die eine sofortige Ermittlung der Luft- bzw. Wetterdurchsatzmengen
und damit eine Überprüfung der Ventilator- und Leitungsanordnung erlauben.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, bei dem
statische Druckwerte in Öffnungen des Mantels der Luttenleitungen, insbesondere
im Abstrom von Ventilatoren und/oder Differenzdruckwerte an einer auf Luftdurchsatzmengen
geeichten Einlaufdüse oder Meßdüsen ermittelt werden.
-
+)ein Verfahren Werden so z. B. zur Überwachung von Leckverlusten
in der Luttenleitung bzw. zur Messung des Verlaufs der Luftdurchsatzmengen über
die Länge der Luttenleitung in dieser Einlauf- und Meßdüsen angeordnet, so läßt
sich aus den an den Düsen jeweils gemessenen Differenzdruckwerten, d. h. der jeweiligen
Druckdifferenz, die zwischen einer Meßstelle innerhalb der Düse und einer Meßstelle
außerhalb der Düse wirksam ist, und dem diesem entsprechenden Wert der Luftdurchsatzmenge
eine Volumenkennlinie knstruieren, die den grundsätzlichen Verlauf der T :'tdurchsatzmengen
über die Länge der Luttenleitung wiedergibt.
-
Es entfallen damit aufwendige Messungen mit einem Staurohr wie auch
nicht mehr in komplizierten Rechnungen die mittlere Strömungsgeschwindigkeit und
die Wetterdurchsatzmengen zu ermitteln sind. Eine Aussage über die Güte der Leitungs-und
Ventilatoranordnung läßt sich dabei dadurch machen, daß später ermittelte Volumenkennlinien
mit der bei Inbetriebnahme des Systems ermittelten verglichen werden.
-
Es ist dabei möglich, die Messungen über in der Leitung angeordnete
besondere Einheiten wie z. B. Ventilatoren zu erstrecken.
-
Soll z. B. ein von den Meß- bzw. Einlaufdüsen unabhängig definierter
Druck gemessen werden, um z. B. den Arbeitspunkt des in der Luttenleitung installierten
Ventilators gegenüber dessen Druck/Luftdurchsatzmengen-Rennlinie festzulegen, dann
wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren der statische Druck in Öffnungen des
Mantels der Luttenleitung gemessen.
-
Es hat sich gezeigt, daßman unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Überwachung der Drücke und Luftdurchsatzmengen in Luttenleitungen
auf die Ermittlung des dynamischen Druckes verzichten kann und es somit besonderer
nach VDI-Vorschriften geeichter Einlauf- und Meßdsen nicht bedarf.
-
Die Messung der Differenzdrücke und statischen Druckwerte kann dabei
mit einfachen Druckmeßgeräten wie Flüssigkeitsmanometern erfolgen. In bevorzugter
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dient zur Messung der relativ geringen
Differenzdrücke ein Schrägrohrmanometer, dessen Meßgenauigkeit durch Schräglegen
des Meßrohres gesteigert ist, und der höheren statischen Druckwerte, wie z. B. auf
der Druckseite eines Ventilators , ein Hochdruckmanometer.
-
Zur unmittelbaren Ablesung der Luftdurchsatzmengen am Schrägrohrmanometer
kann an diesem hierfür eine Skala angebracht sein, die die Differenzdrücke unmittelbar
in Luftdurchsatzmengen umgerechnet angibt.
-
Die Messung des Differenzdruckes erfolgt dabei an der Einlauf- bzw.
Meßdüse vorzugsweise dadurch, daß auf die eine der Seiten des Schrägrohrmanometers
der äußere Luftdruck bzw. Ansaugdruck und auf die andere Seite der über Ringkammern
oder einzelne Bohrungen in der Einlauf-bzw. Meßdüse abgenommene Druck gegeben wird.
-
Ist der Arbeitspunkt,in dem die Ventilator- und Leitungsanordnung
betrieben wird, in dem Kennlinienfeld der Druck/Luftdurchsatzmengen-Kennlinien der
einzelnen zur Verfügung stehenden Leitungs- und Ventilatoranordnungen eingezeichnet,
so läßt sich aus den Schnittpunkten der Kennlinien von Leitungs- und Ventilatoranordnungen
und der relativen Lage des Arbeitspunktes zu diesen Kennlinien entscheiden, ob z.
B. der Durchmesser der Luttenleitungen größer gewählt werden muß oder z. B. Ventilatoren
auszutauschen oder in Serie zu schalten sind.
-
Es ist dabei dafür zu sorgen, daß der Arbeitspunkt
innerhalb des einen hohen Wirkungsgrad des Lüfters anzeigenden inneren Muschelbereichs
im Kennlinienfeld fällt.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren, das nur die Ermittlung zweier
Druckwerte voraussetzt und eine einfache Auswertung der Meßwerte unmittelbar und
in kurzer Zeit am Meßort mit Hilfe einer z. B. mittels einem Staurohr ermittelten
Eichkurve und einem Kennlinienfeld ermöglicht, entfallen somit vielfältige und langwierige
Messungen im Strömungsfeld wie auch kein Staurohr mehr zur Druckmessung benötigt
wird. Der Arbeiter kann seine Messungen selbst auswerten und damit evtl. fällig
werdende Maßnahmen zur Druck- oder Luftdurchsatzmengenänderung sofort einleiten.
-
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, dient eine Vorrichtung,
die aus einem tragbaren Meßschrank besteht, welcher ein Druckmeßgerät zur Messung
des Differenzdruckes an der Einlauf- bzw. den Meßdüsen und ein Druckmeßgerät zur
Ermittlung des statischen Druckes,z. B. auf der Überdruckseite eines Ventilators,aufweist.
Desweiteren sind im Meßschrank die Skalen uhr Umeichung des Differenzdruckes an
den Düsen in entsprechende Luftdurchsatzmengen und das Druck/Luftdurchsatzmengen-Kennlinienfeld
für die zur Verfügung stehenden Leitungs- bzw. Ventilatoranordnungen enthalten.
-
Ein solches Gerät kann dann ohne Schwierigkeiten unmittelbar neben
der jeweiligen Meßstelle an der Einlaufdüse des Ventilators oder an der Luttenleitung
aufgestellt werden.
-
Es kann dabei den Differenzdruck an der Ansaug- oder Einlaufseite
wie auch den statischen Druck in der Luttenleitung anzeigen. Gleichzeitig stehen
Mittel zur Verfügung,
die ein Ablesen der Luftdurchsatzmengen erlauben
und die Festlegung des Arbeitspunktes der Ventilator- und Leitungsanordnung in dem
Druck/Luftdurchsatzmengen-Kennlinienfeld ermöglichen.
-
Es können somit unmittelbar unter Tage mit einem einfachen Gerät die
Messungen ausgewertet werden und die zur Regelung der Druckverhältnisse und Luftdurchsatzmengen
bzw. zur geeigneten Auswahl und Steuerung der Ventilatoren notwendigen Maßnahmen
getroffen werden.
-
In vorteilhafter Weise dient zur Messung des Differenzdruckes ein
U-förmiges Schrägrohrmanometer und als Meßgerät für den statischen Druck im Druckbereich
wie im Abstrom des Ventilators ein Hochdruckmanometer. Am Hochdruckmanometer kann
dabei die Druckmessung ebenfalls im Differenzverfahren z. B. gegen den äußeren Luftdruck
erfolgen.
-
Auf diese Weise wird es möglich, den Meßschrank mit denkbar einfachen
und leichten Druckmeßgeräten unter Beibehaltung einer geringen Bauhöhe und Erreichung
einer ausreichenden Genauigkeit für den zu messenden Differenzdruck auszustatten.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, die Manometer
das Druck/Luftdurchsatzmengen-Kennlinienfeld und die zur Umrechnung des Differenzdruckes
- an der Meßstelle der Einlaufdüse dienende Eichkurve auf einer gemeinsamen Fläche
im Meßschrank derart anzubringen, daß sich die Eichkurve und das Kennlinienfeld
unterhalb des Schrägrohrmanometers befinden und seitlich neben diesen das Hochdruckmanometer.
-
Auf diese Weise sind alle zur Messung und Auswertung benötigten Mittel
übersichtlich über eine relativ kleine Fläche verteilt. Der Meßschrank ist dann
in seinen äußeren Abmessungen relativ klein und kompakt. Desweiteren ist es möglich,
die äußeren Anschlüsse für das Hochdruck- und Schrägrohrmanometer unter Verwendung
relativ kurzer Leitungswege in einer oberen Ecke des Meßschrankes zusammenzufassen.
-
Zur eigentlichen Druckmessung ist dann von zwei der vier äußeren Anschlußstücke
jeweils nur eine Anschlußleitung z.B.
-
zur Meßstelle an der Einlaufdüse bzw. der Meßstelle im Uberdruckbereich
an einer dortigen Öffnung in der Luttenwand zu führen.
-
Desweiteren findet in einer vorteilhaften Ausführungsform des Meßschrankes
als Schrägrohrmanometer ein solches mit einem Meßbereich von 100 kp/m2 und einer
Flüssigkeit mit einem spezifischen Gewicht von o,88 g/cm3 sowie als Hochdruckmanometer
ein solches mit einem Meßbereich von 400 bzw. 800 kp/m2 und einer Flüssigkeit mit
einem 3 spezifischen Gewicht von 1,9 g/cm Anwendung. Es ist dabei möglich, den Meßschrank
bei einer gleichen Tiefe von 21 cm in einer Höhe von 38 bzw. 76 cm und einer Breite
von 38 bzw. 60 cm herzustellen.Sein Gewicht beträgt dabei 18 bzw. 40 kg , so daß
er handlich und relativ leicht transportierbar ist.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren und der bei diesem Anwendung findende
erfindungsgemäße Meßschrank werden in der Zeichnung näher erläutert.
-
Dabei zeigen: Fig. 1 in Vorderansicht eine bevorzugte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schrankes, wobei schematisch der *nschluß des Meßschrankes
und die Abnahme der Druckwerte an der Einlaufdüse bzw. Überdruckseite eines Ventilators
zur Kontrolle dessen Wirkunggrades dargestellt sind.
-
Fig. 2 die Anordnung verschiedener Einlauf- bzw. breßdüsen in einer
Luttenleitung und die aus den einzelnen Differenzdruckwerten ermittelte Volumen-Kennlinie
der Luttenleitung.
-
Zur Überwachung der Druckverhältnisse sowie der Luftdurchsatzmengen
in der Luttenleitung 1 dient der Meßschrank 2. Mit ihm wird der Druck der Luttenleitung
jeweils im Zustrom 3 und Abstrom 4 des Ventilators 5 also jeweils auf dessen Unter-
oder Uberdruckseite ermittelt. Im Zustrom wird dabei der an der Einströmstelle 6
der Einlaufdüse 7 wirkende Druck gemessen. Dieser Druck wird auf die rechte Anschlußseite
des Schrägrohrmanometers 8 gegeben, während auf der linken Anschlußseite der äußere
Luftdruck einwirkt, so daß auf der unteren Skala 9 des Schrägrohrmanometers8 der
an der Einströmstelle 6 wirkende Differenz- bzw. Wirkdruck ablesbar ist. Mit Hilfe
einer auf dem Feld 1o angebrachten Eichkurve 11, die in experimentell ermitteltem
Zusammenhang zwischen dem zwischen Einströmstelle 6 und Außendruck gemessenen Differenzdruck
und der jeweiligen Luftdurchsatzmenge angibt, läßt sich aus dem jeweils gemessenen
Differenzdruck in Abhängigkeit von den jeweiligen Strömungsverhältnissen die entsprechende
Luftdurchsatzmenge bestimmen.
-
Der im Abstrom 4 an einerBohrung 12 der Wandung der Luttenleitung
gemessene statische Druck wird über ein Hochdruckmanometer 13 gemessen. Zusammen
mit der aus der Eichkurve bestimmten Luftdurchsatzmenge dient er zur Festlegung
des Arbeitspunktes des Ventilators in dem Kennlinienfeld 14, das die funktionellen
Zusammenhänge zwischen dem auf der Überdruckseite des Ventilators wirkenden Druck
und der geförderten Luftdurchsatzmenge für verschiedene Ventilator- und Leitungsanordnungen
darstellt.
-
Dabei ist im Kennlinienfeld 14 in Strichelung ein Iluschelbereich
15 dargestellt, der im oberen Bereich der Kennlinien aber unterhalb der für große
Druckwerte des Ventilators bestehenden Leistungsgrenze liegt und einen günstigen
Wirkungsgrad des Ventilators verdeutlicht.
-
Da der Wirkungsgrad des Ventilators von den Druckverhältnissen auf
der Unter- und Überdruckseite und insbesondere von den Luftdurchsatzmengen abhängig
ist, ergibt sich somit die Möglichkeit, über die Kontrolle des Arbeitspunktes indirekt
den Wirkungsgrad des Lüftungssystem zu kontrollieren.
-
Interessiert die Veränderung der Druck- bzw. Strömungsverhältnisse
im Verlauf der Luttenleitung t, so lassen sich diese Änderungen gemäß Fig. 2 ebenfalls
mit dem Meßschrank 1 verfolgen. Dazu wird zur Ermittlung des statischen Druckes
die Meßleitung des Hochdruckmanometers 13 an einer Bohrung in der Wandung der Luttenleitung
angeschlossen oder es wird der Differenzdruck unter Verwendung besonderer auf die
Luftdurchsatzmengen geeichter in der Luttenleitung eingesetzter Düsen 16 - 1 9 mit
Hilfe des Schrägrohrmanometers 8 gemessen. Aus solchen Messungen läßt sich dann
die Volumenkennlinie der Luttenleitung aufstellen und Ver<9nderungen der Luttenleitung
, wie durch Leckverluste bedingt erkennen.
-
Der Meßschrank 1 ist im Aufbau denkbar einfach. Er besteht im Prinzip
nur aus den beiden Manometers 8 und 13, die mit geeigneten Flüssigkeitsfüllungen
versehen sind.
-
Zur besseren Unterscheidung der Manometer ist die Flüssigkeit rot
bzw. blau gefärbt.
-
Trotz der relativ großen Meßbereiche von 100 kp/ m2 für das Schrägrohrmanometer
und von 400 bzw. 800 kp/m2 für das Hochdruckmanometer besitzt der Meßschrank 2 durch
geeignete Wahl des spezifischen Gewichts der Meßflüssigkeit der Manometer und der
besonderen Wahl eines Schrägrohrmanometers eine relativ geringe Bauhöhe von 38 bzw.
76 cm.
-
Dabei erlaubt das Schrägrohrmanometer unterhalb von diesem ein Feld
1o für die Eichkurve 11 und das Kennlinienfeld 14 in guter Übersicht zu den Meßgeräten
anzuordnen. Das Gewicht des Meßschrankes beträgt dabei je nach Meßbereich des Hochdruckmanometers
18 bzw. 40 kg, so daß das Gerät sich relativ leicht von Meßstelle zu Meßstelle tragen
läßt.