DE69102282T2

DE69102282T2 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung und erneuerung des flüssigkeitsflusses in wärme- und kühlsystemen.

Info

Publication number: DE69102282T2
Application number: DE69102282T
Authority: DE
Inventors: Bjoern Carlsson; Joe Johannesson; Sven-Gunnar Svensson
Original assignee: GLOBAL ENERGY SERVICE AB
Current assignee: GLOBAL ENERGY SERVICE AB
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1991-06-24
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2011-06-25
Also published as: DK0541659T3; WO1992002766A1; NO179188C; SE9002519D0; NO930259L; NO179188B; SE9002519L; FI930309A; FI96988C; NO930259D0; FI96988B; CA2088151A1; FI930309A0; EP0541659B1; SE467121B; DE69102282D1; EP0541659A1; ATE106528T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ueberwachen und Rekonditionieren einer in einem System enthaltenen Flüssigkeit, das heisst, des Flusses einer Flüssigkeit in Heiz- oder Kühlsystemen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Systemflüssigkeit in einem von dem System abgetrennten Teilfluss (Nebenstrom) kontinuierlich überwacht und rekonditioniert wird, und diesem Teilfluss (Nebenstrom) nach erfolgter Rekonditionierung dem System wieder zugeführt wird. Als Beispiel für Heizsysteme können Radiatoren genannt werden, während Klimaanlagen Beispiele von Kühlsystemen wären. Der Begriff Systemflüssigkeit umfasst hauptsächlich im System enthaltenes Wasser, welches möglicherweise Standardchemikalien, wie z.B. Glycol oder Alkohol, enthält.
Rekonditionierung der Systemflüssigkeit von Heiz- oder Kühlsystemen wird hier in dem Sinne gebraucht, dass die Flüssigkeit mechanisch, chemisch oder physikochemisch in einer Weise behandelt wird, um im System vorhandene Korrosion zum Stillstand zu bringen, um schleimige Bestandteile, Niederschläge und Ablagerungen vom besagten System zu entfernen und um jedmässige zukünftige Korrosion, Schleimbildung und Ablagerungen am Entstehen zu hindern.
Diese Probleme, die normalerweise in Heiz- oder Kühlsystemen angetroffen werden, können in folgende Gruppen unterteilt werden:

Direkte Probleme:

- Hierzu gehören Lecks und Verstopfungen innerhalb des Umlaufs.

Betriebsmässige Störungen:

- Das ständig notwendige Auffüllen des Systems mit Flüssigkeit als Verdünner.
- Die wiederholt erforderliche Reparatur von Korrosionsschäden.
- Das häufige Austauschen von abgenutzten Dichtungen im System.
- Das System ist unfähig, Spitzenbelastungen zu bewältigen.
- Das System weist Störungen im Umlauf auf.

Höhere Energiekosten:

- Abgabe von Uebertemperaturen.
- Unterdurchschnittlicher Heizwirkungsgrad der wärmeabgebenden Oberflächen.

Wiederholte Beschwerden an den Hersteller von Heiz- oder Kühlsystemen:

- Ungleichmässige Verteilung der Raumklimatisierung.
- Hohe Betriebskosten.
- Wiederholte Unterbrechungen des Betriebs.
- Zu kalt im Winter oder zu heiss im Sommer.
Sämtliche der vorgenannten Probleme können in vielen Fällen auf die Tatsache zurückgeführt werden, dass die Systemflüssigkeit einen ungenügenden chemischen oder physikochemischen Zustand aufweist, das heisst, dass die Flüssigkeit eine Zusammensetzung oder Eigenschaften hat, welche Korrosion verursachen, was infolgedessen zu Lecks führen kann. Z.B. kann die Flüssigkeit einen unpassenden pH-Wert aufweisen, das heisst, einen pH-Wert der nicht innerhalb des empfohlenen Bereichs zwischen 8,5 bis 9,5 liegt, sofern es sich um Wasser von Heizsystemen handelt, oder kann eine Leitfähigkeit (Salzgehalt) aufweisen, der zu hoch ist und nicht unterhalb von 200 uS/cm liegt, wie dies für Wasser in Heizsystemen empfohlen wird, oder einen übermässig hohen Sauerstoffgehalt aufweisen, das heisst, einen Sauerstoffgehalt, der nicht unter dem empfohlenen Wert von 0,05 mg/l bei 95ºC liegt.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Bildung schleimförmiger Substanzen in der Flüssigkeit betriebsmässige Störungen verursachen kann, während Ablagerungen und Verkalkungen Energieverluste nachsichziehen.
Ein weiteres übliches Problem besteht darin, dass grössere oder kleinere Luftblasen in der Systemflüssigkeit auftreten, was geringere Heizwirkungsgrade zur Folge hat.
Es sind Verfahren und Vorrichtungen beschrieben und gebraucht worden, um wenigstens einige der vorgenannten Probleme zu vermeiden. Z.B. lehrt Patent Nr. 0 160 546 eine Vorrichtung, um ein geschlossenes Flüssigkeitssystem zu entlüften oder zu reinigen in Hinblick darauf, kleine Luftblasen oder Dampfblasen zu entfernen, indem die Blasen dazu veranlasst werden, sich zu grösseren Blasen mit grösserer Schwimmfähigkeit zusammenzuschliessen und danach die Blasen mittels einer solchen Vorrichtung aus dem System zu entfernen.
In diesem Fall muss die gesamte Flüssigkeit durch die Vorrichtung strömen.
Patentschrift U.S. 4,413,675 beschreibt einen Filter und ein Schauglas, welche in einem Kühlsystem eingebaut sind und im direkten Gesamtfluss zwischen einem Motor und Radiator angeordnet sind. Eine durchsichtige Leitungsröhre, welche doppelte kegelförmige Siebe oder Filter enthält, soll den Radiator vor Verstopfungen schützen, und die Anordnung ermöglicht es ebenfalls, die Arbeitsweise der Kühlwasserpumpe und des Thermostaten visuell zu kontrollieren und zeigt die Anwesenheit korrosiv wirkender Flüssigkeit sowie die relative Grösse des Durchflusses an. Diese Anordnung soll geeignet sein, um in die Kühlsysteme von Motoren mit innerer Verbrennung eingebaut zu werden. Der gesamte Kühlflüssigkeitsfluss tritt durch diese Anordnung bevor er an den Kühler weitergeleitet wird. Von Fall zu Fall müssen die Filter entfernt und gereinigt werden. Unvermeidlicherweise muss sich während dieser Zeit das System im Stillstand befinden.
Patentschrift U.S. 4,793,403 erläutert eine Methode, um das Kühlsystem eines Motors mit innerer Verbrennung zu reinigen, wobei die gesamte Kühlflüssigkeit einer Zone (bzw. einer Vorrichtung) zugeleitet wird, die sich ausserhalb des Kühlsystems befindet, wo die Flüssigkeit derart behandelt wird, dass Rostpartikel, Ablagerungen und schleimige Substanzen entfernt werden. Diese Behandlungsweise erfordert die Schritte des Abfiltrierens von Verunreinigungen, des Hinzufügens von Chemikalien, wie z.B. Korrosionsinhibitoren, Addiven, um den pH anzugleichen und eines Antikorrosionsmittels, die Kühlflüssigkeit von der Behandlungszone dem Motorkühlsystem zuzuführen und die zurückkehrende Kühlflüssigkeit zu filtern.
Wie im vorangegangenen Fall muss dieses System zu Reinigungszwecken ebenfalls auseinander genommen werden, wobei während dieser Zeit das System ausser Betrieb gesetzt werden muss.
Schliesslich beschreibt die Broschüre ASEA-ATOM BWR 75 die Reinigung von Kondensationswasser einer Turbine durch Filtern des Wassers bevor es zu einem Reaktor zurückgeführt wird und ebenso das Reinigen des Reaktorwassers, in dem anionische und schwebende Unreinigkeiten entfernt werden, so dass dem Wasser im Reaktionsgefäss ein vorgegebener Reinheitsgrad erteilt wird, und zwar mittels zwei parallel arbeitender Ionenaustauschereinheiten, welche aus Filterbetten für radialen Fluss bestehen.
Im Unterschied zu der oben beschriebenen bekannten Technologie in der gewisse Verbesserungsmassnahmen in diskontinuierlicher Weise vorgenommen werden, das heisst, mit entsprechenden Unterbrechungen des Betriebs der Anlage, und die den Gesamtfluss des Wassers im System betreffen, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Methode und eine Vorrichtung, um in kontinuierlicher Weise den Zustand einer Systemflüssigkeit zu überwachen und zu verbessern, indem ein Teilfluss der Systemflüssigkeit abgezogen wird, z.B. das Systemwasser eines Heiz- oder Kühlsystems, und die Flüssigkeit in einer vorgegebenen Reihenfolge von Behandlungsschritten innerhalb einer und derselben Vorrichtung, die in einem solchen System enthalten ist, überwacht und nachfolgend rekonditioniert wird, wobei die genannten Schritte folgendes umfassen:
- Messung der augenblicklichen Flüssigkeitsdurchflussrate und Kontrolle des Erscheinungsbildes der Systemflüssigkeit mit Hilfe eines Schauglases;
- Abfiltern von z.B. Magnetit mit Hilfe eines Magnetfilters;
- optimales Abfiltern von Partikeln mit einer Partikelgrösse bis herunter entsprechend 0,5 ug;
- Entfernen aller korrosiver Gase;
- Entlüften des gesamten Systems;
- Messen von pH, Sauerstoffgehalt und Leitfähigkeit.
Das Rekonditionierungssystem enthält ebenfalls Alarmvorrichtungen, deren Funktion darin besteht, ein optisches und/oder elektrisches Alarmsignal zu erzeugen falls eine Betriebsstörung auftreten sollte und/oder falls sich die Systemflüssigkeit in einem schlechten Zustand befindet, also wenn beispielsweise das Abfiltern von Partikeln, das Messen der Flüssigkeitsdurchflussrate und das Messen des pH-Wertes des Sauerstoffgehaltes und der Leitfähigkeit [erforderlich ist?].
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird zum Zwecke der erleichterten Wartung eingerichtet und um einer Wartung vorzubeugen und diese wird, wie im vorhergehenden erwähnt, betrieben, ohne die normale Betriebsweise der Systemflüssigkeit zu unterbrechen, da die notwendige Reinigung oder der Austausch von z.B. Filtern, in einem abgezweigten Nebenfluss ausgeführt wird, welcher nach der Rekonditionierung zum Gesamtversorgungssystem zurückgeführt wird. Die vorgenannten Konditionierungsschritte müssen nicht notwendigerweise in der genannten Reihenfolge ausgeführt werden und die Schritte können gegenseitig umgekehrt werden, wenn dies passend erscheint. Die Einzelschritte werden mit Hilfe bekannter Hilfsgeräte ausgeführt, welche keinen Teil der Erfindung als solcher bilden. Die wesentliche Besonderheit der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die unterschiedlichen einzelnen Konditionierungsschritte sukzessive nacheinander ausgeführt werden, ohne dass die Funktion des Systems als Ganzes unterbrochen wird. Bereits ausgeführte Tests haben gezeigt, dass die erfindungsgemässe Einrichtung und die erfindungsgemässe Methode in der Lage sind, den Zustand des Wassers in einer physikalisch-mechanischen Weise in einem solchen Ausmass zu verbessern, so dass man in der Lage ist, die früher angewendete chemische Behandlung auszulassen; dies gilt auch in dem Falle von Systemen, bei denen das Systemwasser besonders schlecht ist.
Die beigefügten Zeichnungen illustrieren in schematischer Weise eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, das heisst, aufeinanderfolgende Rekonditionierungsschritte, welche in einem Teilfluss eines flüssigkeitsgefüllten Versorgungssystems vorgenommen werden. Die Zeichnung zeigt:
1. Ein Durchflussmessgerät mit Schauglas (Systemflüssigkeit in schlechtem Zustand).
2. Magnetfilter.
3. Filter zum Entfernen von Partikeln (Feinfilterung).
4. Entgasungs/Entlüftungseinheit oder Reinigung.
5. Mess- und/oder Steuer- oder Regeleinheit für
a: pH-Wert
b: Sauerstoffgehalt
c: Leitfähigkeit.
6. Alarm- und Ueberwachungseinheit (Systemflüssigkeit in gutem Zustand).

Claims

1. Verfahren zum Überwachen und Rekonditionieren des Flüssigkeitsflusses einem Heiz- oder Kühlsystems, wobei die Systemflüssigkeit gepruft und befreit wird von fremden, gefährlichen, festen und gasförmigen Substanzen, gekennzeichnet durch

Überwachen und Rekonditionieren der Systemflüssigkeit in kontinuierlicher Weise, ohne eine normale Systemfunktion zu unterbrechen, durch Bewirken vom Rekonditionieren in einer Vielzahl sequentieller Schritte innerhalb einer Vorrichtungseinheit, welche in das System eingegliedert ist, und an einem Teilfluß, der abgetrennt ist von dem Hauptflüssigkeitsfluß, und Zurückführen des Teilflusses zu dem Hauptfluß nach dem Rekonditionieren, wobei das Rekonditionieren die Schritte umfaßt:

- Messen des augenblicklichen Flüssigkeitsflusses und betrachten der Systemflüssigkeit mit Hilfe eines Sichtglases, welches in die Vorrichtungseinheit eingegliedert ist;

- magnetisches Ausfiltern jeglicher Partikel von Magnetit, welche vorliegen können;

- Ausfiltern fester Partikel (Feinfilterung);

- Entfernen korrosiver Gase;

- Entlüften des Systems;

Messen von pH, Sauerstoffgehalt und Leitfähigkeit,

wobei die Reihenfolge der verschiedenen Teilschritte umgekehrt sein kann, falls nötig und wobei die Vorrichtung ein optisches und/oder elektrisches Alarmsignal in dem Fall von Abweichungen von gegenseitig bezogenen Steuerwerten, die in die Vorrichtung eingesetzt sind, wobei diese Abweichungen anzeigen, daß die Systemflüssigkeit in einem schlechten Zustand ist, oder eine Unterbrechung im Betrieb erzeugt.

2. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Überwachen und Rekonditionieren des Flüssigkeitsflusses in einem Heiz oder Kühlsystem, dadurch gekennzeichnet, daß

die Vorrichtung eine integrierte Einheit umfaßt, welche verbunden ist mit einem Teilfluß, der abgezweigt ist von dem Hauptfluß, und welche die folgenden sukzessiven Hilfsvorrichtungen umfaßt:

- einen Flußmesser mit einem Sichtglas zum Betrachten der Systemflüssigkeit im schlechten Zustand;

- ein magnetisches Filter (2) zum Entfernen von Partikeln aus Magnetit;

- ein Filter (3) zum Entfernen fester Partikel (Feinfilterung);

- eine Einrichtung (4) zum Entfernen korrosiver Gase und zum Entlüften des Systems;

- eine Einrichtung (5) zum Messen des Sauerstoffgehalts und der Leitfähigkeit; und

- eine Alarmeinrichtung (6) zum Erzeugen eines optischen und/oder elektrischen Alarmsignals in dem Fall von Abweichungen von gegenseitig bezogenen Steuerwerten, die in die Vorrichtung eingesetzt sind, oder einer Unterbrechung im Betrieb.