EP3441694B1 - Verfahren zum betreiben einer wärmetechnischen anlage - Google Patents

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EP3441694B1
EP3441694B1 EP18181566.3A EP18181566A EP3441694B1 EP 3441694 B1 EP3441694 B1 EP 3441694B1 EP 18181566 A EP18181566 A EP 18181566A EP 3441694 B1 EP3441694 B1 EP 3441694B1
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EP
European Patent Office
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contamination
time
expected
critical
Prior art date
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Paul Koeberlein
Gunther Leher
Elke Sponsel-Lorenz
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F24H15/20—Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/242—Pressure

Definitions

  • the DE 102013110489 A1 , the GB 2406901 A and the US 2005/133211 A1 show objects according to the preamble of claim 1. Disclosure of the invention
  • the method according to the invention for operating a thermal engineering system wherein the thermal engineering system comprises several components, in particular a heating and / or steam boiler, is characterized in that from detected pollution values of the thermal engineering system and / or at least one component an expected attainment time value is determined at which a predefinable critical contamination value of the thermal engineering system and / or the at least one component is reached or exceeded, in particular for the first time, and that the expected attainment time value is written into a memory, with an actual attainment time value to which the recorded Pollution value reaches or exceeds the critical pollution value in particular for the first time, is written into the memory.
  • a thermal engineering system is understood to mean an installation or a system with which heat or a thermal output can be provided, in particular in the form of a warm heat transfer fluid or a warm heat transfer fluid flow such as water, air or steam, or in the form of radiation.
  • This provision is based on an energy conversion, in particular a combustion of a solid, liquid or gaseous fuel.
  • Components of the heating system are to be understood as the components and assemblies that make up the system, in particular those that are related to the provision of heat, for example a heating and / or steam boiler, a water room or a furnace of the boiler, supply lines for fuel and Combustion air, a burner, a fan, a heat exchanger, discharge lines for exhaust gas or heat transfer fluid.
  • Contamination is understood to mean a condition that changes over time, which is particularly related to the operation of the system and can mean impairment of the system operation, for example deposits in the air, on the burner, in the combustion chamber or exhaust gas path, in the water room, in the heat exchanger, for example lime, sludge, mineral or dust or soot deposits.
  • a contamination value is understood to be a value, in particular a numerical value, which provides information about a size of an existing contamination.
  • a critical pollution value is a pollution value which means an impairment of the system operation that is no longer tolerated because, for example, an air duct cross-section is significantly reduced, a heat transfer at a heat exchanger is significantly reduced, an exhaust gas loss is significantly too high, an efficiency or efficiency too low, operating costs too high , an operational risk turns out to be too high.
  • Such a critical pollution value can be specified, in particular specified numerically by a system operator as part of a system control.
  • a time value is understood to mean the value, in particular a numerical value, of a time, in particular a point in time, for example a time or a calendar date.
  • An expected attainment time value is understood to mean a time value at which the pollution value of the installation and / or the at least one component is the critical pollution value expected to be reached or exceeded. To expect means a forward-looking forecast or calculation or assumption or conjecture.
  • a memory is here an electronic element (also called data memory, data carrier or storage medium) that can hold data, in particular an element into which data is stored, i.e. written, in which data can be stored, and from which data can be read out, i.e. output , in particular for further use and / or processing.
  • the method according to the invention can be controlled and / or regulated by a control device assigned to the thermal engineering system.
  • the control device can include the memory.
  • an actual attainment time value at which the detected pollution value reaches or exceeds the critical pollution value, in particular for the first time is written into the memory. This makes it possible to evaluate and evaluate this value.
  • a method for predictive monitoring of the pollution state of a thermal engineering system and / or at least one component is created, which makes it possible to determine a future time value at which a critical pollution value is expected, and with this stored value in the context to continue working with the system control.
  • a system operator is informed that the critical value is imminent and / or exceeded and is able to plan cleaning of the thermal system and / or components, maintenance, repairs or component replacement and to carry them out in good time before a Failure or an operational restriction or a loss of efficiency of the system due to pollution occurs.
  • Another method for operating a thermal engineering system is characterized by the following steps.
  • First step acquisition of at least one first contamination value and at least one associated first acquisition time value
  • second step acquisition of at least one second contamination value and at least one associated second Detection time value, wherein a detected pollution value represents a pollution state of the thermal engineering system and / or at least one component present at a selectable detection time, and wherein a detection time value represents the respective detection time.
  • Third step extrapolating at least one pollution value expected for a future and / or a time course of pollution values expected for the future, on the basis of the first and second pollution values and the associated first and second detection time values.
  • Fourth step determining at least one expected attainment time value at which the at least one expected pollution value reaches or exceeds at least one predeterminable critical pollution value of the thermal engineering system and / or the at least one component, in particular for the first time.
  • Fifth step Writing the expected time to reach a memory.
  • Further step Writing into the memory an actual attainment time value at which the detected pollution value reaches or exceeds the critical pollution value, in particular for the first time.
  • the contamination value is recorded during a recording time, for example a point in time or a period of time.
  • the recording time value represents the recording time by assigning a time value (for example a time or a current date or a calendar week number) to the recording time.
  • the acquisition time value can be, for example, the time value of a start or an end of an acquisition.
  • the detection time value is thus assigned to a soiling value (“value pair” comprising the soiling value and the detection time value), the soiling value being detected during the detection time.
  • a recording time can be selected according to a predefined time rule. Extrapolating means deriving and / or calculating a value or value pair expected for the future based on known (historical) values or value pairs.
  • the extrapolation is based on a certain assumption about a relationship between the known and the expected values or value pairs. Under an expected temporal course of pollution values, a temporal sequence or a functional temporal relationship of value pairs, expected pollution value, is more expected Understand time value. In the method, an actual attainment time value at which the detected pollution value reaches or exceeds the critical pollution value, in particular for the first time, is written into the memory. This makes it possible to evaluate and evaluate this value.
  • a method for predictive monitoring of the pollution condition is created, which makes it possible to predict a pollution value expected for a future and / or an expected pollution profile and to determine a future time value for which a critical pollution value of a thermal engineering system and / or a component is expected, and to continue working with this stored value within the framework of the system control.
  • This enables a system operator to plan cleaning of the thermal system and / or component, maintenance, repair or component replacement and to carry it out in good time before the system fails or is operationally restricted or the efficiency of the system is reduced due to contamination .
  • the expected attainment time value is output on an output device.
  • the expected remaining running time until the critical contamination value is reached can be output.
  • Such an output device can be an analog or digital output device, preferably an output device with a dial display or numeric display or plain text display.
  • a ratio of a detected pollution value to the critical pollution value is determined and output.
  • Such a ratio value shows a system operator how much pollution, based on the critical pollution value, is already present, for example in a percentage display. This also makes it possible for a system operator to quickly find out about to inform about the state of soiling and to plan cleaning in advance.
  • a first warning message is output when the expected time to be reached is less than a predeterminable first warning time from a most recent acquisition time value.
  • a warning message can be a one-time or recurring or permanent warning message, which can be perceived acoustically or visually, for example, and informs the system operator that the expected time to be reached is approaching and is now within a predefinable advance warning time.
  • the advance warning time is a type of monitored or monitored time horizon or forecast horizon. This is of great advantage in particular when the predefinable critical pollution value is a maximum permissible pollution value.
  • a second warning message is output and / or at least one function, in particular a power, of the thermal system and / or at least one component is changed, in particular reduced and / or switched off, if the expected attainment time value is less than a predeterminable one second warning time is removed from a most recent acquisition time value.
  • the system can react to the approaching of the expected attainment value and initiate first steps in a forward-looking manner, in particular automatically, for example to delay the expected attainment value and to give the system operator more time for forward planning, or to lower one associated with the expected attainment value Risks to the plant operation such as failure or an operational restriction or a loss of efficiency of the plant due to pollution. This is of great advantage in particular when the predefinable critical pollution value is a maximum permissible pollution value.
  • the acquisition of a contamination value comprises a measurement and / or a calculation and / or a reading in via a data interface.
  • Detecting by measuring can be a direct Measure a pollution value such as a thickness of a layer of dirt (e.g. a layer of lime) or an amount of a sludge.
  • Detecting by calculating means a computational determination of the pollution value on the basis of, in particular, measured values and / or assumptions about the operating behavior.
  • Detection by reading in via a data interface means that the contamination value is determined (measured and / or calculated) outside of the method described here and fed to this method.
  • the detected contamination value is a value that is averaged over time, in particular over the detection time. Successive instantaneous values can fluctuate to a greater or lesser extent around a mean value depending on the type of measurement and / or calculation. So that these fluctuations are not reflected in fluctuating forecasts, the mean value is used as the basis for determining the expected pollution values and current values.
  • the duration of the acquisition time is in the range between one hour and one month.
  • the duration of the recording time is the period of time during which a state of contamination is recorded, for example with several measured values and / or calculated values. This duration is used in particular for averaging the pollution value.
  • a time interval between two immediately successive acquisition time values representing a respective acquisition time is in the range between one hour and one week.
  • the acquisition times can regularly follow one another.
  • the acquisition times can also follow one another more closely with increasing contamination levels.
  • a time interval between the acquisition time values on which an extrapolation is based lies in the range between one day and one month.
  • At least two acquisition time values are used for the extrapolation; these can be two acquisition time values that follow one another, advantageously, the acquisition time values can also be further apart in time and thus enable more reliable predictions.
  • a computational model on which an extrapolation is based is optimized in a self-learning manner based on the actual attainment time value.
  • self-optimization also accesses the expected time to be achieved.
  • the arithmetic model can represent an assumption of a linear or non-linear, for example, pollution behavior that increases at an accelerated rate over time.
  • the actual attainment value and the expected attainment value may differ from one another.
  • the prediction accuracy of a computational model can be improved by adapting assumptions, computational algorithms or parameters of the computational model to the actual pollution behavior.
  • a recorded first pollution value is compared with the minimum pollution value, the method being terminated when the minimum pollution value is reached or undershot, and the method is continued if it is exceeded.
  • a ratio of the recorded first pollution value to a predefinable critical pollution value is determined and output.
  • a forecast horizon is set for a future
  • time horizon extrapolated the expected pollution value on the basis of the first pollution value, a selectable detected second pollution value, first and second detection time values associated therewith, and a safety factor.
  • the expected pollution value is compared with the critical pollution value, with a counter value of an excess counter being set to zero if the value falls below the critical pollution value, and the counter value of the excess counter is increased by one when it is reached or exceeded.
  • an expected attainment time value at which the expected pollution value reaches or exceeds the critical pollution value for the first time is determined based on a difference between the forecast horizon and the count of the excess counter.
  • the expected attainment time value is written into a memory. This can be followed by further steps in accordance with the configurations mentioned above.
  • the method for predictive monitoring of the pollution state provides predictive recommendations that inform the operator about future events on the basis of currently recorded operating data.
  • the state of contamination can be determined, for example, from a flue gas outlet temperature from the boiler, the operating pressure of a steam boiler and the power demand on the burner or the amount of fuel.
  • a pollution value is a compact characteristic value which provides compressed information as to whether there is pollution under the current operating conditions or how much this pollution restricts the use of heat in the system, i.e. its efficiency.
  • a critical value is defined for the pollution value. From this value onwards, cleaning the boiler is recommended.
  • Recorded data are used for predictive monitoring of the pollution state in order to derive from the previous system behavior in advance whether the maximum permissible value of the pollution state will be reached or exceeded in a defined period of time in the future.
  • the aim is to inform the system operator about an impending exceedance of the critical value and This enables the targeted planning of the cleaning in advance, which increases the efficiency of the system again.
  • Figure 1 shows a first exemplary embodiment of a method according to the invention for operating a thermal engineering system, the thermal engineering system comprising several components, in particular a heating boiler.
  • a first step A1 at least one first contamination value V1 and at least one associated first acquisition time value T1 are recorded.
  • a second step A2 at least one second contamination value V2 and at least one associated second acquisition time value T2 are recorded.
  • a detected pollution value V1 and / or V2 represent a pollution state of the thermal engineering system and / or at least one component at a selectable detection time, and a detection time value T1 and / or T2 also represent the respective detection time.
  • a third step A3 at least one pollution value Ve expected for a future and / or a time profile Vt of pollution values Ve expected for the future is extrapolated; this takes place on the basis of the first and second pollution values V1, V2 and the assigned first and second detection time values T1, T2.
  • at least one expected attainment time value Te is determined, at which the at least one expected contamination value Ve reaches or exceeds at least one predeterminable critical contamination value Vk of the thermal system and / or the at least one component, in particular for the first time. This can be done arithmetically, for example, by solving an equation in which the expected time course Vt with the critical pollution value Vk is equated.
  • a fifth step A5 the expected attainment time value Te is written into a memory.
  • an actual attainment time value Tt at which the detected contamination value V1, V2 reaches or exceeds the critical contamination value Vk, in particular for the first time, is written into the memory.
  • further steps such as outputting the expected attainment time value Te and / or a ratio value R of a detected pollution value V1, V2 to the critical pollution value Vk on an output device, outputting a first and / or second warning message, and so on.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a method according to the invention for operating a thermal engineering system, wherein in a first step S1 a recorded first pollution value V1 is compared with a minimum pollution value Vm, the method being terminated when the minimum pollution value Vm is reached or undershot (transition to step S6), and if the limit is exceeded, the procedure is continued.
  • a ratio value R of the detected first pollution value V1 to a predefinable critical pollution value Vk is determined and output.
  • a pollution value Ve expected for a forecast horizon P in the future is extrapolated based on the first pollution value V1, a selectable detected second pollution value V2, assigned first and second detection time values T1, T2, and optionally one Safety factor.
  • a fourth step S4 the expected pollution value Ve is compared with the critical pollution value Vk, a count value I of an excess counter being set to zero when the critical pollution value Vk is not reached. When it is reached or exceeded, the counter value I of the overrun counter is increased by one.
  • an expected attainment time value Te is determined at which the expected pollution value Ve reaches or exceeds the critical pollution value Vk for the first time; this is done on the basis of a difference between the forecast horizon P and the count value I of the excess counter.
  • the expected attainment time value Te is stored in a memory written.
  • an actual attainment time value Tt at which the detected contamination value V1, V2 reaches or exceeds the critical contamination value Vk, in particular for the first time, is written into the memory.
  • This can be followed by a new run of the method (possibly with a time delay) and / or further steps such as outputting the expected attainment time value Te and / or the ratio value R of the detected pollution value V1, V2 to the critical pollution value Vk on an output means and / or outputting a first and / or a second warning message and / or a cleaning recommendation.
  • This refinement of the method evaluates historical data on the state of pollution and predicts how many days (based on the previous system operation) will remain until the critical pollution value is reached.
  • the prediction is based on two sets of historical pollution status data.
  • the first set comprises the data for the soiling status on the last 10 days, for example, before the current execution of the method (duration D1 of the recording time).
  • the second set comprises the data for the pollution status over a period of 10 days, for example one month before the current method execution (time interval D3 between the acquisition time values on which an extrapolation is based).
  • the mean value is formed over both data sets in order to smooth the recorded data and prepare it for statistical purposes. As a result, the prediction based on this is possible with increased accuracy.
  • the prediction evaluates the two mean values and uses their time interval to form the expected value of the state of pollution, which will be reached in 25 days, for example. Based on the expected value for the pollution state, it is calculated how many days remain until the critical pollution value is reached for the first time and / or is permanently exceeded. The calculation method can be designed to be carried out every 24 hours (time interval D2 between two immediately successive acquisition time values). The evaluation method provides the remaining operating time in days until a contamination value greater than or equal to the critical value is reached. In the first step, it is checked whether the value of the pollution status is a Exceeds minimum pollution level as the prediction will only run if this condition is met. At the beginning of the plant operation (new condition or cleaned condition) the pollution value is theoretically zero.
  • the ratio of the current to the critical value is first established. It is then determined which value is available for the pollution status at the time of the forecast in 25 days. The prediction time can be varied, the prediction quality decreasing with an increase in its distance from the time of the current method execution. The value of 25 days represents an exemplary compromise between forecast accuracy and a far-reaching perspective. A safety factor can also be taken into account in the forecast. If the prediction is to be made with increased certainty, this can be set to a value greater than 1. Greater certainty means that the time of cleaning tends to be predicted too early rather than too late within the existing uncertainty.
  • the excess counter is increased by one. Otherwise the excess counter is set to zero.
  • the days until the critical value is reached or exceeded for the first time are calculated as the defined period for the forecast minus the number of times the critical value of the pollution state is exceeded. If the expected contamination value is less than the critical value, the excess counter is reset to zero. In the next calculation step, the remaining time until the critical value of 25 days is reached for the first time is determined. In the evaluation it is implemented that a calculated value of 25 days is to be equated with the fact that no statistically reliable forecast can take place.
  • the process sequence can be provided with a reset function. If the boiler is cleaned due to the increased level of contamination, this can be communicated via an interface of the system or a control device of the system. In this case, the forecast calculation is only started again when the new one System behavior after cleaning, historical values are available from which the first and second pollution values can be taken.

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Description

    Stand der Technik
  • Aus der DE 10050147 A1 ist ein Feldgerät zur Erfassung von Mess-, Zähl- und digitalisierten Werten sowie Schaltwerten bekannt, das die für den Zustand einer Maschine / Anlage relevanten Daten während der Laufzeit der Maschine kontinuierlich erfasst und digitalisiert, wobei es aus diesen Daten Single- und kalkulierte Prozessdaten sowie Betriebsdaten koninuierlich berechnet und das während festlegbarer Zeitabschnitte die statistischen Kennwerte dieser Daten errechnet, speichert und somit für weitere Auswertungen verfügbar sind.
  • Die DE 102013110489 A1 , die GB 2406901 A und die US 2005/133211 A1 zeigen Gegenstände nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Offenbarung der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer wärmetechnischen Anlage, wobei die wärmetechnische Anlage mehrere Komponenten, insbesondere einen Heiz- und/oder Dampfkessel, umfasst, ist dadurch gekennzeichnet, dass aus erfassten Verschmutzungswerten der wärmetechnischen Anlage und/oder mindestens einer Komponente ein erwarteter Erreichungszeitwert ermittelt wird, zu dem ein vorgebbarer kritischer Verschmutzungswert der wärmetechnischen Anlage und/oder der mindestens einen Komponente insbesondere erstmalig erreicht oder überschritten wird, und dass der erwartete Erreichungszeitwert in einen Speicher geschrieben wird, wobei ein tatsächlicher Erreichungszeitwert, zu dem der erfasste Verschmutzungswert den kritischen Verschmutzungswert insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet, in den Speicher geschrieben wird.
  • Unter einer wärmetechnischen Anlage ist eine Anlage oder ein System zu verstehen, mit der/dem Wärme bzw. eine Wärmeleistung bereitgestellt werden kann, insbesondere in Form eines warmen Wärmeträgerfluids bzw. eines warmen Wärmeträgerfluidstroms wie Wasser, Luft oder Dampf, oder in Form von Strahlung. Diese Bereitstellung beruht auf einer Energiewandlung, insbesondere einer Verbrennung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffs. Unter Komponenten der wärmetechnischen Anlage sind die Bauteile und Baugruppen zu verstehen, aus denen sich die Anlage zusammensetzt, insbesondere solche, die mit der Wärmebereitstellung in Verbindung stehen, beispielsweise ein Heizund/oder Dampfkessel, ein Wasserraum oder ein Feuerraum des Heizkessels, Zuführleitungen für Brennstoff und Verbrennungsluft, ein Brenner, ein Gebläse, ein Wärmetauscher, Abführleitungen für Abgas oder Wärmeträgerfluid. Unter Verschmutzung wird ein zeitveränderlicher Zustand verstanden, der insbesondere mit dem Betrieb der Anlage in Zusammenhang steht und Beeinträchtigungen des Anlagenbetriebs bedeuten kann, beispielsweise Ablagerungen im Luftweg, am Brenner, im Feuerraum oder Abgasweg, im Wasserraum, im Wärmetauscher, beispielsweise Kalk, Schlamm, mineralische oder Staub- oder Rußablagerungen. Unter einem Verschmutzungswert wird ein Wert, insbesondere ein Zahlenwert, verstanden, der Aufschluss über eine Größe einer vorliegenden Verschmutzung gibt. Ein kritischer Verschmutzungswert ist ein Verschmutzungswert, der eine nicht mehr tolerierte Beeinträchtigung des Anlagenbetriebs bedeutet, weil zum Beispiel ein Luftleitungsquerschnitt deutlich reduziert, ein Wärmeübergang an einem Wärmetauscher deutlich herabgesetzt, ein Abgasverlust deutlich zu hoch, ein Wirkungsgrad oder eine Effizienz zu niedrig, Betriebskosten zu hoch, ein Betriebsrisiko zu hoch ausfällt. Ein solcher kritischer Verschmutzungswert kann vorgegeben, insbesondere von einem Anlagenbetreiber im Rahmen einer Anlagenregelung numerisch vorgegeben, sein. Unter einem Zeitwert wird der Wert, insbesondere Zahlenwert, einer Zeit, insbesondere eines Zeitpunkts, verstanden, beispielsweise eine Uhrzeit oder ein Kalenderdatum. Unter einem erwarteten Erreichungszeitwert wird ein Zeitwert verstanden, zu dem der Verschmutzungswert der Anlage und/oder der mindestens einen Komponente den kritischen Verschmutzungswert erwartetermaßen erreicht oder überschreitet. Erwarten bedeutet eine in die Zukunft gerichtete Prognose oder Berechnung oder Annahme oder Vermutung. Ein Speicher ist hier ein elektronisches Element (auch Datenspeicher, Datenträger oder Speichermedium genannt), das Daten festhalten kann, insbesondere ein Element, in das Daten eingespeichert, also eingeschrieben, in dem Daten aufbewahrt, und aus dem Daten ausgelesen, also ausgegeben, werden können, insbesondere zur weiteren Nutzung und/oder Verarbeitung. Das erfindungsgemäße Verfahren kann von einem der wärmetechnischen Anlage zugeordneten Regelgerät gesteuert und/oder geregelt werden. Beispielsweise kann das Regelgerät den Speicher umfassen. Bei dem Verfahren wird ein tatsächlicher Erreichungszeitwert, zu dem der erfasste Verschmutzungswert den kritischen Verschmutzungswert insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet, in den Speicher geschrieben. Damit wird eine Auswertung und Bewertung dieses Werts möglich.
  • Mit dieser Erfindung ist ein Verfahren zur vorausschauenden Überwachung des Verschmutzungszustandes einer wärmetechnischen Anlage und/oder mindestens einer Komponente geschaffen, das es ermöglicht, einen in der Zukunft liegenden Zeitwert zu ermitteln, zu dem ein kritischer Verschmutzungswert erwartet wird, und mit diesem gespeicherten Wert im Rahmen der Anlagenregelung weiterzuarbeiten. Somit wird ein Anlagenbetreiber über eine anstehende Erreichung und/oder Überschreitung des kritischen Wertes informiert und in die Lage versetzt, eine Reinigung der wärmetechnischen Anlage und/oder Komponente, eine Wartung, eine Instandsetzung oder einen Komponententausch zu planen und rechtzeitig durchzuführen, bevor es zu einem Ausfall oder einer Betriebseinschränkung oder einem Wirkungsgradverlust der Anlage aufgrund von Verschmutzung kommt.
  • Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer wärmetechnischen Anlage, wobei die wärmetechnische Anlage mehrere Komponenten, insbesondere einen Heizkessel, umfasst, ist gekennzeichnet durch folgende Schritte. Erster Schritt: Erfassen mindestens eines ersten Verschmutzungswerts und mindestens eines zugeordneten ersten Erfassungszeitwerts sowie zweiter Schritt: Erfassen mindestens eines zweiten Verschmutzungswerts und mindestens eines zugeordneten zweiten Erfassungszeitwerts, wobei ein erfasster Verschmutzungswert einen zu einer auswählbaren Erfassungszeit vorliegenden Verschmutzungszustand der wärmetechnischen Anlage und/oder mindestens einer Komponente repräsentiert, und wobei ein Erfassungszeitwert die jeweilige Erfassungszeit repräsentiert. Dritter Schritt: Extrapolieren mindestens eines für eine Zukunft erwarteten Verschmutzungswerts und/oder eines für die Zukunft erwarteten zeitlichen Verlaufs von Verschmutzungswerten, auf Grundlage der ersten und zweiten Verschmutzungswerte und der zugeordneten ersten und zweiten Erfassungszeitwerte. Vierter Schritt: Ermitteln mindestens eines erwarteten Erreichungszeitwerts, zu dem der mindestens eine erwartete Verschmutzungswert mindestens einen vorgebbaren kritischen Verschmutzungswert der wärmetechnischen Anlage und/oder der mindestens einen Komponente insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet. Fünfter Schritt: Schreiben des erwarteten Erreichungszeitwerts in einen Speicher. Weiterer Schritt: Schreiben eines tatsächlichen Erreichungszeitwerts, zu dem der erfasste Verschmutzungswert den kritischen Verschmutzungswert insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet, in den Speicher.
  • Die Erfassung des Verschmutzungswerts erfolgt während einer Erfassungszeit, beispielsweise ein Zeitpunkt oder eine Zeitdauer. Der Erfassungszeitwert repräsentiert die Erfassungszeit, indem der Erfassungszeit ein Zeitwert (beispielsweise eine Uhrzeit oder ein Tagesdatum oder eine Kalenderwochennummer) zugeordnet wird. Der Erfassungszeitwert kann beispielsweise der Zeitwert eines Beginns oder eines Endes einer Erfassung sein. Somit ist der Erfassungszeitwert einem Verschmutzungswert zugeordnet ("Wertepaar" aus Verschmutzungswert und Erfassungszeitwert), wobei der Verschmutzungswert während der Erfassungszeit erfasst wird. Eine Erfassungszeit kann nach einer vorgegebenen Zeitregel ausgewählt sein. Extrapolieren bedeutet ein Ableiten und/oder Berechnen eines für die Zukunft erwarteten Wertes oder Wertepaares basierend auf bekannten (historischen) Werten oder Wertepaaren. Dem Extrapolieren liegt eine bestimmte Annahme über einen Zusammenhang zwischen den bekannten und den erwarteten Werten oder Wertepaaren zugrunde. Unter einem erwarteten zeitlichen Verlauf von Verschmutzungswerten ist eine zeitliche Abfolge oder ein funktionaler zeitlicher Zusammenhang von Wertepaaren erwarteter Verschmutzungswert, erwarteter Zeitwert zu verstehen. Bei dem Verfahren wird ein tatsächlicher Erreichungszeitwert, zu dem der erfasste Verschmutzungswert den kritischen Verschmutzungswert insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet, in den Speicher geschrieben. Damit wird eine Auswertung und Bewertung dieses Werts möglich.
  • Mit dieser Erfindung ist ein Verfahren zur vorausschauenden Überwachung des Verschmutzungszustandes geschaffen, das es ermöglicht, einen für eine Zukunft erwarteten Verschmutzungswert und/oder einen erwarteten Verschmutzungsverlauf vorherzusagen sowie einen in der Zukunft liegenden Zeitwert zu ermitteln, zu dem ein kritischer Verschmutzungswert einer wärmetechnischen Anlage und/oder einer Komponente erwartet wird, und mit diesem gespeicherten Wert im Rahmen der Anlagenregelung weiterzuarbeiten. Somit wird ein Anlagenbetreiber in die Lage versetzt, eine Reinigung der wärmetechnischen Anlage und/oder Komponente, eine Wartung, eine Instandsetzung oder einen Komponententausch zu planen und rechtzeitig durchzuführen, bevor es zu einem Ausfall oder einer Betriebseinschränkung oder einem Wirkungsgradverlust der Anlage aufgrund von Verschmutzung kommt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der erwartete Erreichungszeitwert auf einem Ausgabemittel ausgegeben. Alternativ oder ergänzend kann die erwartete Restlaufzeit bis zum Erreichen des kritischen Verschmutzungswerts ausgegeben werden. Ein solches Ausgabemittel kann ein ein analoges oder digitales Ausgabemittel, vorzugsweise ein Ausgabemittel mit Skalenanzeige oder Ziffernanzeige oder Klartextanzeige, sein. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es einem Anlagenbetreiber, sich schnell über den Verschmutzungszustand zu informieren und vorausschauend eine Reinigung zu planen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird ein Verhältniswert eines erfassten Verschmutzungswerts zum kritischen Verschmutzungswert ermittelt und ausgegeben. Ein solcher Verhältniswert zeigt einem Anlagenbetreiber an, wie viel Verschmutzung, bezogen auf den kritischen Verschmutzungswert, bereits vorliegt, beispielsweise in einer prozentualen Anzeige. Auch damit ist es für einen Anlagenbetreiber möglich, sich schnell über den Verschmutzungszustand zu informieren und vorausschauend eine Reinigung zu planen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine erste Warnmeldung ausgegeben, wenn der erwartete Erreichungszeitwert weniger als eine vorgebbare erste Vorwarnzeit von einem jüngsten Erfassungszeitwert entfernt ist. Eine Warnmeldung kann eine einmalige oder wiederkehrende oder dauernde Warnmeldung sein, die beispielsweise akustisch oder visuell wahrnehmbar ist und den Anlagenbetreiber darüber informiert, dass der erwartete Erreichungszeitwert näher rückt und nunmehr innerhalb einer vorgebbaren Vorwarnzeit liegt. Die Vorwarnzeit ist dabei eine Art überblickter bzw. überwachter Zeithorizont oder Prognosehorizont. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn der vorgebbare kritische Verschmutzungswert ein maximal zulässiger Verschmutzungswert ist.
  • Bei noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine zweite Warnmeldung ausgegeben und/oder mindestens eine Funktion, insbesondere eine Leistung, der wärmetechnischen Anlage und/oder mindestens einer Komponente verändert, insbesondere reduziert und/oder abgeschaltet, wenn der erwartete Erreichungszeitwert weniger als eine vorgebbare zweite Vorwarnzeit von einem jüngsten Erfassungszeitwert entfernt ist. Mithilfe dieser Ausgestaltung kann die Anlage auf das Näherrücken des erwarteten Erreichungszeitwerts reagieren und vorausschauend, insbesondere selbsttätig, erste Schritte einleiten, beispielsweise zum Hinauszögern des erwarteten Erreichungszeitwerts und um dem Anlagebetreiber mehr Zeit für eine vorausschauende Planung einzuräumen, oder zum Absenken eines mit dem erwarteten Erreichungszeitwert einhergehenden Risikos für den Anlagenbetrieb wie beispielsweise ein Ausfall oder eine Betriebseinschränkung oder ein Wirkungsgradverlust der Anlage aufgrund von Verschmutzung. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn der vorgebbare kritische Verschmutzungswert ein maximal zulässiger Verschmutzungswert ist.
  • Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens umfasst das Erfassen eines Verschmutzungswerts ein Messen und/oder ein Berechnen und/oder ein Einlesen über eine Datenschnittstelle. Erfassen durch Messen kann ein direktes Messen eines Verschmutzungswerts wie eine Dicke einer Schmutzschicht (beispielsweise eine Kalkschicht) oder eine Menge eines Schlammes sein. Andererseits kann es auch ein indirektes Messen eines Verschmutzungswerts sein durch Messen jener Werte, die sich aufgrund der Verschmutzung verändern, beispielsweise eine Abgastemperatur, eine Kesselvorlauftemperatur, eine Brennerleistung, ein Wirkungsgrad. Erfassen durch Berechnen bedeutet ein rechnerisches Ermitteln des Verschmutzungswerts auf Grundlage von insbesondere Messwerten und/oder Annahmen zum Betriebsverhalten. Erfassen durch Einlesen über eine Datenschnittstelle bedeutet, dass der Verschmutzungswert außerhalb des hier beschriebenen Verfahrens ermittelt (gemessen und/oder berechnet) und diesem Verfahren zugeführt wird.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden beim Extrapolieren und/oder Ermitteln nur erfasste Verschmutzungswerte größer oder gleich einem Mindestverschmutzungswert berücksichtigt. Gerade niedrige Werte können durch eine Messunschärfe oder Ungenauigkeit verfälscht sein. Dies soll nach dieser Ausgestaltung nicht zur Ermittlung falscher erwarteter Werte führen. Dadurch wird die Vorhersage zuverlässiger und sicherer.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist der erfasste Verschmutzungswert ein insbesondere über der Erfassungszeit zeitlich gemittelter Wert. Aufeinanderfolgende momentane Werte können je nach Art der Messung und/oder Berechnung mehr oder weniger stark um einen Mittelwert schwanken. Damit diese Schwankungen sich nicht in schwankenden Vorhersagen niederschlagen, wird als Grundlage für die Ermittelung der erwarteten Verschmutzungswerte und Zeitwerte der Mittelwert herangezogen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens liegt eine Dauer der Erfassungszeit im Bereich zwischen einer Stunde und einem Monat. Die Dauer der Erfassungszeit ist die Zeitdauer, während der ein Verschmutzungszustand erfasst wird, beispielsweise mit mehreren Messwerten und/oder Berechnungswerten. Diese Dauer wird insbesondere zur Mittelwertbildung des Verschmutzungswerts herangezogen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens liegt ein zeitlicher Abstand zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden, eine jeweilige Erfassungszeit repräsentierenden Erfassungszeitwerten im Bereich zwischen einer Stunde und einer Woche. Beispielsweise können die Erfassungszeiten regelmäßig aufeinander folgen. Alternativ können die Erfassungszeiten auch mit zunehmenden Verschmutzungswerten zeitlich dichter aufeinander folgen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens liegt ein zeitlicher Abstand zwischen den einer Extrapolation zugrundegelegten Erfassungszeitwerten im Bereich zwischen einem Tag und einem Monat. Zur Extrapolation werden mindestens zwei Erfassungszeitwerte herangezogen, dies können zwei unmittelbar aufeinander folgende Erfassungszeitwerte sein, vorteilhafterweise können die Erfassungszeitwerte auch zeitlich weiter auseinander liegen und somit zuverlässigere Vorhersagen ermöglichen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens optimiert sich ein einer Extrapolation zugrundeliegendes Rechenmodell selbstlernend anhand des tatsächlichen Erreichungszeitwerts. Optional greift die Selbstoptimierung auch auf den erwarteten Erreichungszeitwert zu. Das Rechenmodell kann eine Annahme eines linearen oder nichtlinearen, beispielsweise zeitlich beschleunigt zunehmenden, Verschmutzungsverhaltens abbilden. Der tatsächliche Erreichungszeitwert und der erwartete Erreichungszeitwert können sich voneinander unterscheiden. Anhand dieser Differenz kann die Vorhersagegenauigkeit eines Rechenmodells verbessert werden, indem Annahmen, Rechenalgorithmen oder Parameter des Rechenmodells an das tatsächliche Verschmutzungsverhalten angepasst werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird in einem ersten Schritt ein erfasster erster Verschmutzungwert mit dem Mindestverschmutzungswert verglichen, wobei bei Erreichung oder Unterschreitung des Mindestverschmutzungswerts das Verfahren beendet wird, und wobei bei Überschreitung das Verfahren fortgesetzt wird. In einem zweiten Schritt wird ein Verhältniswert des erfassten ersten Verschmutzungswerts zu einem vorgebbaren kritischen Verschmutzungswert ermittelt und ausgegeben. In einem dritten Schritt wird ein für einen in der Zukunft liegenden Prognosehorizont
  • (Zeithorizont) erwarteter Verschmutzungswert auf Grundlage von dem ersten Verschmutzungswert, einem auswählbaren erfassten zweiten Verschmutzungswert, diesen zugeordneten ersten und zweiten Erfassungszeitwerten, und einem Sicherheitsfaktor extrapoliert. In einem vierten Schritt wird der erwartete Verschmutzungswert mit dem kritischen Verschmutzungswert verglichen, wobei bei Unterschreitung des kritischen Verschmutzungswerts ein Zählwert eines Überschreitungszählers auf Null gesetzt wird, und wobei bei Erreichung oder Überschreitung der Zählwert des Überschreitungszählers um Eins erhöht wird. In einem fünften Schritt wird ein erwarteter Erreichungszeitwert, zu dem der erwartete Verschmutzungswert den kritischen Verschmutzungswert erstmalig erreicht oder überschreitet, auf einer Differenz aus dem Prognosehorizont und dem Zählwert des Überschreitungszählers basierend ermittelt. In einem sechsten Schritt wird der erwartete Erreichungszeitwert in einen Speicher geschrieben. Hierauf können weitere Schritte, entsprechend der vorstehend genannten Ausgestaltungen, folgen.
  • Im Ergebnis gibt das Verfahren zur vorausschauenden Überwachung des Verschmutzungszustands vorausschauende Empfehlungen, welche den Betreiber über zukünftige Ereignisse auf Basis aktuell erfasster Betriebsdaten informieren. Der Verschmutzungszustand kann beispielsweise aus einer Rauchgasaustrittstemperatur aus dem Kessel, dem vorliegenden Betriebsdruck eines Dampfkessels und der Leistungsanforderung an den Brenner bzw. der Brennstoffmenge ermittelt werden. Dementsprechend ist ein Verschmutzungswert ein kompakter Kennwert, welcher komprimiert die Information zur Verfügung stellt, ob bei den derzeitigen Betriebsbedingungen eine Verschmutzung vorliegt beziehungsweise wie sehr diese Verschmutzung die Wärmenutzung in der Anlage, also deren Effizienz, einschränkt. Für den Verschmutzungswert ist ein kritischer Wert definiert. Ab diesem Wert wird eine Reinigung des Kessels empfohlen. Für die vorausschauende Überwachung des Verschmutzungszustandes werden aufgezeichnete Daten herangezogen, um aus dem bisherigen Anlagenverhalten im Voraus abzuleiten, ob der maximal zulässige Wert des Verschmutzungszustands in einer definierten Zeitspanne in der Zukunft erreicht bzw. überschritten wird. Ziel ist es den Anlagenbetreiber über eine anstehende Überschreitung des kritischen Wertes zu informieren und somit vorab die gezielte Planung der Reinigung, welche die Effizienz der Anlage wieder steigert, zu ermöglichen.
    • Zeichnung
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt
    • Figur 1: ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
    • Figur 2: ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer wärmetechnischen Anlage, dabei umfasst die wärmetechnische Anlage mehrere Komponenten, insbesondere einen Heizkessel. In einem ersten Schritt A1 werden mindestens ein erster Verschmutzungswert V1 und mindestens ein zugeordneter erster Erfassungszeitwerts T1 erfasst. In einem zweiten Schritt A2 werden mindestens ein zweiter Verschmutzungswert V2 und mindestens ein zugeordneter zweiter Erfassungszeitwert T2 erfasst. Dabei repräsentieren ein erfasster Verschmutzungswert V1 und/oder V2 einen zu einer auswählbaren Erfassungszeit vorliegenden Verschmutzungszustand der wärmetechnischen Anlage und/oder mindestens einer Komponente, ferner repräsentieren ein Erfassungszeitwert T1 und/oder T2 die jeweilige Erfassungszeit. In einem dritten Schritt A3 wird mindestens ein für eine Zukunft erwarteter Verschmutzungswert Ve und/oder ein für die Zukunft erwarteter zeitlicher Verlauf Vt von Verschmutzungswerten Ve extrapoliert; dies erfolgt auf Grundlage der ersten und zweiten Verschmutzungswerte V1, V2 und der zugeordneten ersten und zweiten Erfassungszeitwerte T1, T2. In einem vierten Schritt A4 wird mindestens ein erwarteter Erreichungszeitwert Te ermittelt, zu dem der mindestens eine erwartete Verschmutzungswert Ve mindestens einen vorgebbaren kritischen Verschmutzungswert Vk der wärmetechnischen Anlage und/oder der mindestens einen Komponente insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet. Dies kann beispielsweise rechnerisch durch Lösen einer Gleichung erfolgen, bei der der erwartete zeitliche Verlauf Vt mit dem kritischen Verschmutzungswert Vk gleichgesetzt wird. In einem fünften Schritt A5 wird der erwartete Erreichungszeitwert Te in einen Speicher geschrieben. In einem weiteren Schritt (grafisch nicht dargestellt) wird ein tatsächlicher Erreichungszeitwert Tt, zu dem der erfasste Verschmutzungswert V1, V2 den kritischen Verschmutzungswert Vk insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet, in den Speicher geschrieben. Hieran anschließen können sich weitere Schritte wie Ausgeben des erwarteten Erreichungszeitwerts Te und/oder eines Verhältniswerts R eines erfassten Verschmutzungswerts V1, V2 zum kritischen Verschmutzungswert Vk auf einem Ausgabemittel, Ausgeben einer ersten und/oder zweiten Warnmeldung, und so weiter.
  • Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer wärmetechnischen Anlage, wobei in einem ersten Schritt S1 ein erfasster erster Verschmutzungwert V1 mit einem Mindestverschmutzungswert Vm verglichen wird, wobei bei Erreichung oder Unterschreitung des Mindestverschmutzungswerts Vm das Verfahren beendet wird (Übergang zu Schritt S6), und wobei bei Überschreitung das Verfahren fortgesetzt wird. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Verhältniswert R des erfassten ersten Verschmutzungswerts V1 zu einem vorgebbaren kritischen Verschmutzungswert Vk ermittelt und ausgegeben. In einem dritten Schritt S3 wird ein für einen in der Zukunft liegenden Prognosehorizont P erwarteter Verschmutzungswert Ve extrapoliert, das erfolgt auf Grundlage von dem ersten Verschmutzungswert V1, einem auswählbaren erfassten zweiten Verschmutzungswert V2, diesen zugeordneten ersten und zweiten Erfassungszeitwerten T1, T2, und optional einem Sicherheitsfaktor. In einem vierten Schritt S4 wird der erwartete Verschmutzungswert Ve mit dem kritischen Verschmutzungswert Vk verglichen, wobei bei Unterschreitung des kritischen Verschmutzungswerts Vk ein Zählwert I eines Überschreitungszählers auf null gesetzt wird. Bei Erreichung oder Überschreitung wird der Zählwert I des Überschreitungszählers um eins erhöht. In einem fünften Schritt S5 wird ein erwarteter Erreichungszeitwert Te ermittelt, zu dem der erwartete Verschmutzungswert Ve den kritischen Verschmutzungswert Vk erstmalig erreicht oder überschreitet; das erfolgt auf Grundlage einer Differenz aus dem Prognosehorizont P und dem Zählwert I des Überschreitungszählers. In einem sechsten Schritt S6 wird der erwartete Erreichungszeitwert Te in einen Speicher geschrieben. In einem weiteren Schritt (grafisch nicht dargestellt) wird ein tatsächlicher Erreichungszeitwert Tt, zu dem der erfasste Verschmutzungswert V1, V2 den kritischen Verschmutzungswert Vk insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet, in den Speicher geschrieben. Hieran anschließen können sich ein Neudurchlauf des Verfahrens (gegebenfalls zeitverzögert) und/oder weitere Schritte wie beispielsweise Ausgeben des erwarteten Erreichungszeitwerts Te und/oder des Verhältniswerts R des erfassten Verschmutzungswerts V1, V2 zum kritischen Verschmutzungswert Vk auf einem Ausgabemittel und/oder Ausgeben einer ersten und/oder zweiten Warnmeldung und/oder einer Reinigungsempfehlung.
  • Diese Ausgestaltung des Verfahrens wertet historische Daten des Verschmutzungszustands aus und sagt vorher, wie viele Tage (basierend auf der bisherigen Anlagenbetriebsweise) verbleiben, bis der kritische Verschmutzungswert erreicht wird. Die Vorhersage basiert auf zwei Sätzen an historischen Daten zum Verschmutzungszustand. Der erste Satz umfasst die Daten für den Verschmutzungszustand an den beispielsweise 10 letzten Tagen vor aktueller Verfahrensausführung (Dauer D1 der Erfassungszeit). Der zweite Satz umfasst die Daten für den Verschmutzungszustand über eine Zeitspanne von 10 Tagen, beispielsweise einen Monat vor aktueller Verfahrensausführung (zeitlicher Abstand D3 zwischen den einer Extrapolation zugrundegelegten Erfassungszeitwerten). Über beide Datensätze wird jeweils der Mittelwert gebildet, um die aufgenommenen Daten zu glätten und statistisch aufzubereiten. Dies führt dazu, dass die darauf aufbauende Vorhersage mit erhöhter Genauigkeit möglich ist. Die Vorhersage wertet die beiden Mittelwerte aus und bildet aus deren zeitlichem Abstand den erwarteten Wert des Verschmutzungszustands, welcher in beispielsweise 25 Tagen erreicht wird. Basierend auf dem erwarteten Wert für den Verschmutzungszustand wird berechnet, wie viele Tage verbleiben, bis der kritische Verschmutzungswert erstmalig erreicht und/oder dauerhaft überschritten wird. Die Rechenmethode kann für eine Ausführung alle 24 Stunden konzipiert sein (zeitlicher Abstand D2 zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Erfassungszeitwerten). Die Auswertemethode liefert die verbleibende Betriebszeit in Tagen bis zum Erreichen eines Verschmutzungswerts größer gleich dem kritischen Wert. Im ersten Schritt wird überprüft, ob der Wert des Verschmutzungszustands einen Mindestverschmutzungswert überschreitet, da die Vorhersage nur ausgeführt wird, wenn diese Bedingung erfüllt ist. Bei Beginn des Anlagenbetriebs (Neuzustand oder gereinigter Zustand) ist der Verschmutzungswert theoretisch gleich null. Bei einem Anstieg des Verschmutzungswerts von in Summe weniger als der Mindestverschmutzungswert ist die Basis für eine qualitativ hochwertige Vorhersage nicht ausreichend. Im Verlauf der Vorhersage wird zunächst das Verhältnis von aktuellem zu kritischem Wert gebildet. Im Anschluss wird ermittelt, welcher Wert für den Verschmutzungszustand zum Vorhersagezeitpunkt in 25 Tagen vorliegt. Der Vorhersagezeitpunkt kann variiert werden, wobei mit Zunahme dessen Abstand vom Zeitpunkt der aktuellen Verfahrensausführung die Vorhersagequalität sinkt. Der Wert von 25 Tagen stellt einen beispielhaften Kompromiss zwischen Vorhersagegenauigkeit und weitreichender Sichtweise dar. Bei der Vorhersage kann ferner ein Sicherheitsfaktor berücksichtigt sein. Soll die Vorhersage mit erhöhter Sicherheit erfolgen, kann dieser auf einen Wert größer 1 gesetzt werden. Größere Sicherheit bedeutet hierbei, dass der Reinigungszeitpunkt innerhalb der vorhandenen Unsicherheit tendenziell zu früh als zu spät vorhergesagt wird. Ist der berechnete, erwartete Verschmutzungswert größer gleich dem kritischen Wert, wird der Überschreitungszähler um eins erhöht. Ansonsten wird der Überschreitungszähler auf null gesetzt. Die Tage bis zum erstmaligen Erreichen bzw. Überschreiten des kritischen Wertes werden berechnet als der definierte Zeitraum für die Vorhersage abzüglich der Anzahl an Überschreitungen des kritischen Wertes des Verschmutzungszustands. Wenn der erwartete Verschmutzungswert kleiner als der kritische Wert ist, wird der Überschreitungszähler auf null zurückgesetzt. Im nächsten Rechenschritt wird somit eine verbleibende Zeit bis zum erstmaligen Erreichen des kritischen Wertes von 25 Tagen ermittelt. In der Auswertung ist implementiert, dass ein berechneter Wert von 25 Tagen damit gleichzusetzen ist, dass keine statistisch zuverlässige Vorhersage stattfinden kann.
  • Der Verfahrensablauf kann mit einer Resetfunktion versehen sein. Findet eine Reinigung des Kessels auf Grund des erhöhten Verschmutzungszustands statt, so kann dies über eine Schnittstelle der Anlage beziehungsweise einem Regelgerät der Anlage mitgeteilt werden. In diesem Fall wird die Vorhersageberechnung erst dann wieder gestartet, wenn mit dem neuen Anlagenverhalten nach Reinigung historische Werte vorliegen, aus welchen der erste und zweite Verschmutzungswert entnommen werden können.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben einer wärmetechnischen Anlage, wobei die wärmetechnische Anlage mehrere Komponenten, insbesondere einen Heizund/oder Dampfkessel, umfasst, wobei aus erfassten Verschmutzungswerten (V1, V2) der wärmetechnischen Anlage und/oder mindestens einer Komponente ein erwarteter Erreichungszeitwert (Te) ermittelt wird, zu dem ein vorgebbarer kritischer Verschmutzungswert (Vk) der wärmetechnischen Anlage und/oder der mindestens einen Komponente insbesondere erstmalig erreicht oder überschritten wird, und dass der erwartete Erreichungszeitwert (Te) in einen Speicher geschrieben wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein tatsächlicher Erreichungszeitwert (Tt), zu dem der erfasste Verschmutzungswert (V1, V2) den kritischen Verschmutzungswert (Vk) insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet, in den Speicher geschrieben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1
    gekennzeichnet durch die Schritte
    • Erfassen (A1) mindestens eines ersten Verschmutzungswerts (V1) und mindestens eines zugeordneten ersten Erfassungszeitwerts (T1),
    • Erfassen (A2) mindestens eines zweiten Verschmutzungswerts (V2) und mindestens eines zugeordneten zweiten Erfassungszeitwerts (T2),
    • wobei ein erfasster Verschmutzungswert (V1, V2) einen zu einer auswählbaren Erfassungszeit vorliegenden Verschmutzungszustand der wärmetechnischen Anlage und/oder mindestens einer Komponente repräsentiert, und wobei ein Erfassungszeitwert (T1, T2) die jeweilige Erfassungszeit repräsentiert,
    • Extrapolieren (A3) mindestens eines für eine Zukunft erwarteten Verschmutzungswerts (Ve) und/oder eines für die Zukunft erwarteten zeitlichen Verlaufs (Vt) von Verschmutzungswerten (Ve) auf Grundlage der ersten und zweiten Verschmutzungswerte (V1, V2) und der zugeordneten ersten und zweiten Erfassungszeitwerte (T1, T2),
    • Ermitteln (A4) mindestens eines erwarteten Erreichungszeitwerts (Te), zu dem der mindestens eine erwartete Verschmutzungswert (Ve) mindestens einen vorgebbaren kritischen Verschmutzungswert (Vk) der wärmetechnischen Anlage und/oder der mindestens einen Komponente insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet,
    • Schreiben (A5) des erwarteten Erreichungszeitwerts (Te) in einen Speicher,
    • Schreiben eines tatsächlichen Erreichungszeitwerts (Tt), zu dem der erfasste Verschmutzungswert (V1, V2) den kritischen Verschmutzungswert (Vk) insbesondere erstmalig erreicht oder überschreitet, in den Speicher.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei der erwartete Erreichungszeitwert (Te) auf einem Ausgabemittel ausgegeben wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei ein Verhältniswert (R) eines erfassten Verschmutzungswerts (V1, V2) zum kritischen Verschmutzungswert (Vk) ermittelt und ausgegeben wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
    wobei eine erste Warnmeldung ausgegeben wird, wenn der erwartete Erreichungszeitwert (Te) weniger als eine vorgebbare erste Vorwarnzeit von einem jüngsten Erfassungszeitwert (T1) entfernt ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
    wobei eine zweite Warnmeldung ausgegeben wird und/oder mindestens eine Funktion, insbesondere eine Leistung, der wärmetechnischen Anlage und/oder mindestens einer Komponente verändert, insbesondere reduziert und/oder abgeschaltet, wird, wenn der erwartete Erreichungszeitwert (Te) weniger als eine vorgebbare zweite Vorwarnzeit von einem jüngsten Erfassungszeitwert (T1) entfernt ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei das Erfassen eines Verschmutzungswerts (V1, V2) ein Messen und/oder ein Berechnen und/oder ein Einlesen über eine Datenschnittstelle umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
    wobei das Extrapolieren und/oder Ermitteln nur erfasste Verschmutzungswerte (V1, V2) größer oder gleich einem Mindestverschmutzungswert (Vm) berücksichtigt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8,
    wobei der erfasste Verschmutzungswert (V1, V2) ein insbesondere über der Erfassungszeit zeitlich gemittelter Wert ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
    • wobei eine Dauer (D1) der Erfassungszeit im Bereich zwischen einer Stunde und einem Monat liegt, und/oder
    • wobei ein zeitlicher Abstand (D2) zwischen zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden, eine jeweilige Erfassungszeit repräsentierenden Erfassungszeitwerten (T1, T2) im Bereich zwischen einer Stunde und einer Woche liegt, und/oder
    • wobei ein zeitlicher Abstand (D3) zwischen den einer Extrapolation zugrundegelegten Erfassungszeitwerten (T1, T2) im Bereich zwischen einem Tag und einem Monat liegt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
    wobei ein einer Extrapolation zugrundeliegendes Rechenmodell anhand des tatsächlichen Erreichungszeitwerts (Tt) sich selbstlernend optimiert.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei
    • in einem ersten Schritt (S1) ein erfasster erster Verschmutzungwert (V1) mit dem Mindestverschmutzungswert (Vm) verglichen wird, wobei bei Erreichung oder Unterschreitung des Mindestverschmutzungswerts (Vm) das Verfahren beendet wird, und wobei bei Überschreitung das Verfahren fortgesetzt wird,
    • in einem zweiten Schritt (S2) ein Verhältniswert (R) des erfassten ersten Verschmutzungswerts (V1) zu einem vorgebbaren kritischen Verschmutzungswert (Vk) ermittelt und ausgegeben wird,
    • in einem dritten Schritt (S3) ein für einen in der Zukunft liegenden Prognosehorizont (P) erwarteter Verschmutzungswert (Ve) auf Grundlage von dem ersten Verschmutzungswert (V1), einem erfassten zweiten Verschmutzungswert (V2), diesen zugeordneten ersten und zweiten Erfassungszeitwerten (T1, T2), und einem Sicherheitsfaktor extrapoliert wird,
    • in einem vierten Schritt (S4) der erwartete Verschmutzungswert (Ve) mit dem kritischen Verschmutzungswert (Vk) verglichen wird, wobei bei Unterschreitung des kritischen Verschmutzungswerts (Vk) ein Zählwert (I) eines Überschreitungszählers auf Null gesetzt wird, und wobei bei Erreichung oder Überschreitung der Zählwert (I) des Überschreitungszählers um Eins erhöht wird,
    • in einem fünften Schritt (S5) ein erwarteter Erreichungszeitwert (Te), zu dem der erwartete Verschmutzungswert (Ve) den kritischen Verschmutzungswert (Vk) erstmalig erreicht oder überschreitet, auf einer Differenz aus dem Prognosehorizont (P) und dem Zählwert (I) des Überschreitungszählers basierend ermittelt wird,
    • in einem sechsten Schritt (S6) der erwartete Erreichungszeitwert (Te) in einen Speicher geschrieben wird.
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