NO335344B1 - Anordning for overvåkning av et anlegg på termisk belastning - Google Patents

Abstract

Det er beskrevet en anordning (10) for overvåkning av et anlegg, spesielt et koblingsanlegg, på termisk belastning, med minst en sensor og med en prosesseringselektronikk (28) som er forbundet med den minst ene sensor. En indikatorsubstans (36) er anordnet på minst ett sted eller minst ett element av anlegget. Mengden av indikatorsubstansen som frigis til omgivelsen, er temperaturavhengig. Dessuten detekterer den minst ene sensor indikatorsubstansen (36).

Description

Oppfinnelsen vedrører en anordning for overvåkning av et anlegg, spesielt et koblingsanlegg, på termisk belastning ifølge ingressen i patentkrav 1.

Det er generelt kjent at f.eks. koblingsanlegg av sikkerhetsmessige grunner overvåkes med hensyn til bestemte termiske belastninger. Grunnen for overvåkningen ligger i at spesielle termiske belastninger kan forekomme spesielt på bestemte steder i koblingsanlegget, f.eks. på de bevegelige kontakter av en bryter eller på andre steder som erfaringsmessig utsettes relativt ofte for en termisk belastning eller til og med overbelastning.

En generelt kjent mulighet for å overvåke disse kritiske steder består i å anordne på alle disse steder temperatursensorer og å koble disse temperatursensorer til et overvåkningssystem. Hvis det oppstår en termisk overbelastning på ett av disse steder, vises dette ved en temperaturøkning i det respektive elementet, slik at den der anordnede temperatursensor sender et tilsvarende signal til overvåkningsinn-retningen. Ved en slik anordning er det nødvendig å gjøre en relativ stor innsats, da den termiske overbelastning kan oppstå på mange steder i koblingsanlegget. Dette krever et tilsvarende høyt antall sensorer, samt en tilsvarende kompleks overvåk-ningsinnretning. Også kabelleggingen mellom sensorene og overvåkningsinnret-ningen betyr ytterligere kostnader.

Fra JPH03242520 Al er det kjent et system som brukes til å hindre skadelig over-heting av en innretning ved en fremgangsmåte hvor det på forhåndsbestemte punkter på innretningen er montert en gassemitter som avgir gass hvis temperaturen stiger, og hvor det avgis et alarmsignal når en gassdetektor detekterer gassen utsendt av gassemitteren.

I US 6,166,356 er det beskrevet et temperaturovervåkningssystem som kan brukes til å bestemme temperaturen til komponenter i et apparat. Temperaturovervåk-ningssystemet inkluderer en sensor som kan måle forskjellige typer gassmolekyler og videre inkluderer en overvåkningsanordning koplet til sensoren for å generere parametere basert på mengdene av forskjellige typer gassmolekyler utsendt av komponentene.

Ut fra den ovenfor nevnte teknikkens stand består oppgaven til oppfinnelsen i å tilveiebringe en anordning for overvåkning av et anlegg på termisk belastning, som er enkelt konstruert og som garanterer en sikker overvåkning.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved anordningen for overvåkning av et anlegg på termisk belastning slik den fremgår av de etterfølgende patentkrav.

Nærmere bestemt omfatter oppfinnelsen en anordning for overvåkning av et anlegg, spesielt et koblingsanlegg, på termisk belastning med minst én sensor og med en prosesseringselektronikk som er forbundet med den minst ene sensor, hvor en indikatorsubstans er anordnet på minst ett sted eller på minst ett element av anlegget, idet mengden av indikatorsubstansen som frigjøres til omgivelsene er temperaturavhengig, og idet indikatorsubstansen indikeres med minst én sensor, anordningen erkarakterisert vedat den minst ene sensoren er en gasskromatograf eller en gassensor og hvor sensoren har en ventilasjonsenhet som leder en på forhånd bestemt gasstrøm over et detektorelement av sensoren og hvor deteksjonstiden for en termisk belastning som skal detekteres blir forkortet som følge av denne tvungne konveksjonen, og hvor nøyaktigheten til sensoren blir økt som følge av at sensoren forsynes med en jevn gasstrøm.

Ved hjelp av anordningen ifølge oppfinnelsen for overvåkning av et anlegg på termisk belastning oppnås på fordelaktig måte at det f.eks. kan overvåkes et komplett koblingsanlegg med kun én sensor, hvorved antallet av stedene som skal overvåkes i prinsipp er ubegrenset. Således kan det uten videre tenkes at indikatorsubstansen er anordnet på et antall elementer av koblingsanlegget, spesielt på de som kan for-ventes en termisk belastning. Herved er det tilstrekkelig at sensoren anordnes i koblingsanlegget slik at indikatorsubstansen i det hele tatt kan detekteres. Hvis flere sensorer anvendes, er anordningen ifølge oppfinnelsen mer fleksibel for utvi-delse og anvendelse.

Fjerningen av sensor og indikatorsubstans spiller en rolle kun for reaksjonstiden av deteksjonen av en termisk belastning, men ikke for dennes prinsipielle deteksjon. Indikatorsubstansen er imidlertid ikke detekterbar når denne er anordnet innenfor en kapsling, mens sensoren befinner seg utenfor kapslingen.

Således oppnås på fordelaktig måte dekoblingen av antallet sensorer fra antallet av stedene hhv. elementene i et anlegg som skal overvåkes. Følgelig er anordningen ifølge oppfinnelsen for overvåkning av et koblingsanlegg på termisk overbelastning i forhold til de hittil kjente anordninger på fordelaktig måte forenklet.

En gasskromatograf har den spesielle fordel at den kan innstilles på en indikatorsubstans eller en gruppe av stoffer som tjener som indikatorsubstans slik at indika torsubstansen som sådan, under en lengre driftstid av koblingsanlegget, også kan skiftes ut med en annen indikatorsubstans. Da må kun gasskromatografen innstilles på den nye indikatorsubstans. Som indikatorstoff kommer i dette tilfelle prinsipielt alle stoffer i betraktning, som i temperaturområde som er tiltenkt overvåkningen av anlegget, går over til den i det minste delvis gassformede tilstand.

En spesiell fordel ved en gassensor som sensor for anordningen ifølge oppfinnelsen for overvåkning av et anlegg på termisk belastning består i at anskaffelsen av en gassensor er relativt gunstig slik at anordningen ifølge oppfinnelsen kan settes opp spesielt prisgunstig. Dessuten er gassensorer tilgjengelige for et antall forskjellige stoffer og utover det er designbar så å si for hvilke som helst stoffer, spesielt også for aromater. Gassensorer kan tilpasses i prinsipp hvert stoff som ønskes for deteksjonen. Ved den allerede eksisterende antall gassensorer, f.eks. Universal-Gassensor GGS 100 QT fra firma Umwelt Sensor Technik (UST) GmbH, Geschwen-de, som f.eks. er spesielt godt egnet for deteksjonen av brom, er det imidlertid ikke noen problem å velge ut en egnet indikatorsubstans, f.eks. maling som under var-metilførsel avgir brom, for anvendelse i et lavspenningskoblingsanlegg.

Men også gassensoren GGS 3000 fra samme firma kommer i betraktning, spesielt for deteksjon av hydrokarbonstoffer (CxHy). Som indikatorsubstans kan da f.eks. polyakrylnitril, polyamid eller polystyrol komme på tale, som er kjent for at den under oppvarmning frigjør hydrokarbonstoffer.

Ved en fordelaktig videre utvikling av anordningen ifølge oppfinnelsen oppviser sensoren en ventilasjonsenhet som leder en på forhånd bestemt gasstrøm av omgivelsen via sensorens detektorelementet.

Således oppnås at en forutbestemt volumstrøm av gassen som omgir sensoren ledes via detektorelementet. Denne tvangskonveksjon forkorter deteksjonstiden av en termisk belastning som skal registreres.

Dessuten tilføres sensoren en jevn gasstrøm slik at nøyaktigheten av sensoren økes på denne måte.

Selve indikatorsubstansen kan føres på de tilsvarende elementer som skal overvåkes. Imidlertid er det også innenfor oppfinnelsesomfanget slik at indikatorsubstansen blandes med et bærermedium.

Dette bærermediet er fortrinnsvis et driftsorgan av anlegget eller koblingsanlegget. Ved bevegelige elementer, såsom f.eks. kontaktene av et koblingsapparat, kan det som bærermedium anvendes det samme smørestoffet som er påført i området av kontaktene.

Det kan imidlertid også tenkes en tilsetning av indikatorsubstans i en lakk som da skal påføres elementene som skal overvåkes. En lakk har den spesielle fordel at den uten videre kan føres på mange elementer på store flater, og slik øker sterkt antallet av elementer som skal overvåkes.

En fordelaktig videre utforming av oppfinnelsen består i at grenseverdien for deteksjon av den termiske belastning kan innstilles ved hjelp av mengdeandelen av indi-kasjonsmaterialet i bærermediet.

Ved en tilsvarende selektering av indikatorsubstansen er det også mulig å bestemme ved en bestemt temperatur konsentrasjonen av indikatorsubstansen i atmosfæren som omgir den.

En ytterligere utforming av anordningen ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedat en alarmering på grunn av detektert termisk påvirkning først skjer fra en på forhånd bestemt terskelverdi av indikatorsubstansens konsentrasjon i atmosfæren som omgir den.

På denne måte kan det med innstillingen av en maksimal akseptabel grenseverdi av indikatorsubstansens konsentrasjon i atmosfæren som omgir den, velges grense-temperaturen for definisjon av en termisk påvirkning.

Ytterligere fordelaktige utforminger av anordningen ifølge oppfinnelsen fremgår av de ytterligere uselvstendige krav.

Ved hjelp av utførelseseksemplene som vist på tegningene skal oppfinnelsen, fordelaktige utforminger og forbedringer av oppfinnelsen, samt spesielt fordelene med oppfinnelsen forklares og beskrives nærmere nedenfor.

Fig. 1 viser en første anordning for overvåkning av et koblingsanlegg og

Fig. 2 viser en andre anordning for overvåkning av et koblingsanlegg på termisk over belastning. Fig. 1 viser en første anordning 10 for overvåkning av et første 12, et andre 14 samt et tredje koblingsapparat 16 som er anordnet i et koblingsskap 18. Den første anordning 10 viser kun en skjematisk fremstilling av en anordning ifølge oppfinnelsen, uten å ta hensyn til størrelsesforhold eller en detaljert fremstilling.

En del av koblingsskapet 18 er skilt som kabelrom fra koblingsskapets resterende del og forbundet via en kabel 20 med en her ikke vist strømforsyning. I det valgte eksempel utgjør koblingsskapet 18 samt dettes installasjoner et koblingsanlegg.

En datasamler 22 som er forbundet med hvert av koblingsapparatene 12, 14, 16, skal kun vise at koblingsapparatene bearbeider signaler hhv. data og utveksler disse med andre apparater.

En første gassensor 24 er anordnet innenfor koblingsskapet 18 på én av koblings-skapveggene, og er forbundet ved hjelp av en første signalledning 26 med prosesseringselektronikk 28 som er anordnet utenfor koblingsskapet 18. Prosesseringselektronikken 28 kan imidlertid uten videre også anordnes innenfor koblingsskapet 18.

Prosesseringselektronikken 28 er utformet slik at signalene fra gassensoren 24 registreres og bearbeides. Dessuten kan prosesseringselektronikken 28 utformes slik at den i tilfellet av en overskridelse av på forhånd bestemte grenseverdier overfører via en andre signalledning 30 alarmsignaler til en alarmsentral, som ikke er vist på denne figur, eller sender de opparbeidede signaler og verdier inn i et prosesslede-system slik at eventuelle alarmeringer eller overskridelser av grenseverdien kan fastslås der.

Gassensoren 24 kan på fordelaktig måte også kobles til datasamleren 22. Deretter ledes gassensordataene via datasamleren inn i et datanettverk slik at prosesseringselektronikken 28 kan kobles på et annet sted i datanettverket. Imidlertid er det også mulig å anordne prosesseringselektronikken 28 i nærheten av gassensoren 24, og å definere dennes utgangssignal som feilsignal som overføres til den tilkob-lede datasamler 22.

Selve sensoren 24 oppviser et sensorelement 32 som er anordnet på et basiselement. Herved har sensorelementet 32 direkte kontakt til omgivelsesluften som fo-religger i koblingsskapet, mens basiselementet 34 sikrer en lett montering av sensoren 24, og muliggjør en lett elektrisk tilkobling av sensorelementet 32.

I de viste koblingsapparater 12, 14, 16 i dette eksempel vises også et indikatormateriale 36 som er blandet med en lakk. For å anskueliggjøre at indikatormaterialet 36 kan anordnes på forskjellige steder i koblingsapparatene 12, 14, 16, ble indikatormaterialet 36 anordnet på forskjellige posisjoner i de respektive koblingsapparater 12, 14, 16, som symbol for f.eks. anordningen av kontakter, kabler osv.

Herved virker di enkelte elementer av anordningen ifølge oppfinnelsen sammen som følger. Indikatormaterialet 36 er i det vesentlige bundet i sitt bærermedium, nemlig lakken. Like fullt diffunderer en bestemt del av indikatormaterialet 36 inn i luften som omgir det. Etter en viss tid dannes der en bestemt konsentrasjon av indikatormateriale. Denne konsentrasjon bestemmes av gassensoren 24 samt prosesseringselektronikken 28. Herved er gassensorene som for tiden er tilgjengelige, så følsomme at til en viss grad allerede et molekyl av indikatormaterialet er tilstrekkelig til å bli observert av en gassensor.

Konsentrasjonen av indikatormaterialet i luften som omgir den, er avhengig av indikatormaterialets temperatur. Hvis indikatormaterialets temperatur stiger, frisettes en større mengde fra lakken og fører til en øket konsentrasjon til luften som omgir den. Utløser for en slik temperaturøkning kan spesielt være en termisk påvirkning eller overbelastning, dvs. en temperaturøkning i elementene som indikatorsubstansen hhv. lakken befinner seg i. I gassensoren 24 eller i prosesseringselektronikken 28 kan det f.eks. på forhånd bestemmes en terskelverdi som korresponderer med en maksimalt akseptabel temperatur på elementet, og som utløser en alarm ved overskridelse.

Fig. 2 viser en andre anordning 40 for overvåkning av to koblingsskap 18 som er anordnet i et rom 42 som igjen er tilgjengelig via en dør 44. Elementene som anvendes i denne figur, som også ble anvendt på fig. 2, er forsynt med de tilsvarende samme henvisningstall.

Også i dette eksempel er koblingsskapene 18 forbundet via en kabel med apparater eller systemer utenfor rommet 42. De første signalledninger 26 av begge koblingsskapene 18 er forbundet med et prosesseringsapparat 46 som har de samme funk-sjoner og oppgaver som prosesseringselektronikken 28 ifølge fig. 1. Når det gjelder prosesseringsapparatet 46 bearbeides imidlertid signalene av to gassensorer 24 fra koblingsskapene, samt et ytterligere signal av en ytterligere gassensor 48 som fø-res gjennom den tredje signalledningen 50 til prosesseringsapparatet 46.

Den ytterligere gassensor 48 oppviser et basiselement 52 som integreres i et sensorelement 54 slik at det, sammenlignet med gassensoren 24, dannes totalt sett en kompakt ytterligere gassensor 48. Dessuten er det umiddelbart på den flate av sensorelementet 44 som viser utover, anordnet en mikroventilator 56 slik at luft-strømmen som genereres av mikroventilatoren 56 blåser direkte på sensorelementets 54 sensorområde. På denne måte føres en luftstrøm som bestemmes ved hjelp av mikroventilatorens 56 dimensjonering hele tiden over sensorelementets 54 sen-sorflate, og på denne måte forbedres overvåkningen av den ytterligere gassensor 48 ved hjelp av tvangskonveksjon.

Fordelen ved en slik anordning, slik som den andre anordning 40 viser, består for det første i at koblingsskapene 18 overvåkes individuelt slik at eventuelle hendelser rask kan lokaliseres. For det andre overtar den ytterligere gassensor 48 romover-våkningen av rommet 42 hvor ytterligere elementer kan være anordnet som likele-des må eller skal overvåkes på temperaturbelastninger. Dette er imidlertid ikke vist på figuren.

Endelig er den ytterligere gassensor 48 forbundet via en dataledning 58 med et prosesstyringssystem 60 som her vises ved hjelp av et computersymbol. På denne måte sikres at prosesseringsapparatet 46 enten via signaler, meldinger, alarmeringer eller grenseverdioverskridelser osv. kan mates inn i et overordnet styresys-tem. Dette styresystemet kan f.eks. være prosesstyringssystemet av et totalt anlegg eller også et brannvern-overvåkningssystem.

Claims (10)

1. Anordning (10) for overvåkning av et anlegg, spesielt et koblingsanlegg, på termisk belastning med minst én sensor og med en prosesseringselektronikk (28) som er forbundet med den minst ene sensor, hvor en indikatorsubstans (36) er anordnet på minst ett sted eller på minst ett element av anlegget, idet mengden av indikatorsubstansen som frigjøres til omgivelsene er temperaturavhengig, og idet indikatorsubstansen (36) indikeres med minst én sensor,karakterisert vedat den minst ene sensoren er en gasskromatograf eller en gassensor (24) og hvor sensoren har en ventilasjonsenhet som leder en på forhånd bestemt gasstrøm over et detektorelement av sensoren og hvor deteksjonstiden for et termisk belastning som skal detekteres blir forkortet som følge av denne tvungne konveksjonen, og hvor nøyaktigheten til sensoren blir økt som følge av at sensoren forsynes med en jevn gasstrøm.

2. Anordning (10) ifølge krav 1, karakterisert vedat den minst ene sensoren er anordnet i nærområdet av det minst ene stedet eller det minst ene elementet.

3. Anordning (10) ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat indikatorsubstansen (36) er tilsatt et bærermedium, spesielt et driftsmiddel av koblingsanlegget, såsom smørestoff for bevegelige elementer, en lakk, et isoleringsmateriale eller en isoleringsgass, eller flere bærermedier.

4. Anordning (10) ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat indikatorsubstansen (36) eller denne som bestanddel av et bærermedium påføres det minst ene stedet eller det minst ene elementet.

5. Anordning (10) ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat grenseverdien for deteksjon av termisk belastning justeres ved selektering av indikatorsubstansen (36) eller ved mengdeandelen av indikatorsubstans (36) i bærermediet.

6. Anordning (10) ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat det ved forhåndsbestemmelse av en maksimal konsentrasjon av indikatorsubstans (36) i omgivelsesluften forhånds-bestemmes en grenseverdi for konstatering av en termisk overbelastning.

7. Anordning (10) ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat signalene fra den minst ene sensoren eller dennes signal pr. tidsenhet er en målestokk for den termiske belastningen.

8. Anordning (10) ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat anlegget er kapslet, og at minst én sensor er anordnet innenfor kapslingen.

9. Anordning (10) ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat en alarmering på grunn av detektert termisk påvirkning skjer først fra en på forhånd bestemt terskelverdi av indikatorsubstansens (36) terskelverdi til atmosfæren som omgir denne.

10. Anordning (10) ifølge ett av de foregående krav,karakterisert vedat dødtiden, nemlig tidsrommet fra dan-nelsen til deteksjonen av en termisk påvirkning, er avhengig av avstanden mellom stedene som skal overvåkes og indikatorstoffet (36) og den minst ene sensoren.