SI25795A - Postopek in naprava za merjenje lastnosti vlažnega zraka v hladilnih stolpih - Google Patents

Abstract

Izum obsega postopek in napravo za merjenje lastnosti vlažnega zraka v hladilnih stolpih in rešuje problem postopka merjenja in natančnosti merjenja lastnosti vlažnega zraka nad eliminatorji kapljic po celotni prečni površini hladilnega stolpa. Poleg tega izum znatno povečuje stopnjo varnosti pri omenjenih meritvah v obratujočih hladilnih stolpih. Naprava po izumu sestoji iz večjega števila mobilnih enot, katere nadalje vsebujejo večje število merilnih enot, s čimer se doseže visoko ločljivost innatančnost meritev lastnosti vlažnega zraka po prečnem prerezu hladilnega stolpa. Postopek in naprava omogočata merjenje v neprekinjenem in v kratkem časovnem intervalu, kar zmanjša vpliv vremena in sistema na meritve in tako zagotavljata nizko merilno negotovost. Naprava vsebuje inovativen brezžični pozicijski in navigacijski sistem za mobilne enote, na podlagi katerih se meritve lastnosti vlažnega zraka v obratujočem hladilnem stolpu izvedejo brez človeškega ali z minimalnim človeškim posredovanjem, karzagotavlja visoko stopnjo varnosti.

Description

POSTOPEK IN NAPRAVA ZA MERJENJE LASTNOSTI VLAŽNEGA ZRAKA V HLADILNIH STOLPIH

Področje izuma

Predstavljeni izum se nanaša na merjenje lastnosti vlažnega zraka v hladilnih stolpih. Le-ti se uporabljajo za hlajenje vode, večinoma v elektro industriji in tudi v industrijah za proizvodnjo cementa, železa, kemični industriji in naftni industriji. V elektro industriji so prisotni praktično v vseh vrstah elektrarn na fosilna goriva, t.j. premog, zemeljski plin, nafto, jedrsko energijo, kot tudi na obnovljive vire, kot je biomasa, in odpadke.

Hlajenje vode s hladilnimi stolpi se v industrijskih procesih lahko uporablja neposredno ali posredno. Pri neposredni uporabi se ista voda, ki se hladi preko hladilnega stolpa, uporabi tudi v procesu, na primer v jeklarski industriji za hlajenje vročega telesa in je tako v direktnem stiku ter v t.i. odprtem tokokrogu. Pri posredni uporabi pa hladilna voda hladi drugo komponento procesa in je del zaprtega tokokroga ter se tako ne meša. Primer posredne uporabe hladilne vode iz hladilnega stolpa so elektrarne, kjer hladilna voda hladi kondenzator po ločenih hladilnih ceveh ter se tako ne meša s paro, ki ekspandira iz turbine.

Obstaja veliko klasifikacij hladilnih stolpov. Pogostokrat se hladilni stolpi delijo glede na vlek hladilnega medija skozi stolp, t.j. na prisilni in naravni vlek. Stolpe na prisilni vlek imenujemo tudi mehanski hladilni stolpi, saj se za vlek zraka skozi stolp uporablja ventilator(je). Pri hladilnih stolpih na naravni vlek pa se vlek pojavi pod naravnimi pogoji kot posledica razlike gostot toplejšega zraka v stolpu in hladnejšega okoliškega zraka.

Druga pogosta delitev stolpov je tudi glede na stik vode in zraka. V primeru, da sta voda in zrak v neposrednem stiku, gre za mokre hladilne stolpe, drugače se stolpi imenujejo suhi hladilni stolpi.

Glede na tok zraka oz. hladilnega medija se hladilne stolpe deli na protitočne, sotočne in prečne. V protitočnih hladilnih stolpih sta si voda in zrak protitočna, t.j. voda pada navpično navzdol in zrak teče navpično navzgor, npr. preko sistema polnil ali padajočih vodnih kapljic. Pri sotočnih hladilnih stolpih tečeta zrak in voda v isti smeri. Pri prečnih pa voda pada navpično navzdol, pri čemer hladilni zrak teče prečno oz. horizontalno glede na padajoče vodne kapljice.

Obstaja še mnogo drugih delitev stolpov, npr. zračno-karakterizirani hladilni stolpi, oblikovnokarakterizirani hladilni stolpi, hibridni hladilni stolpi, delitev glede na način prenosa toplote in snovi, itd. Izum se lahko uporablja v vseh tipih industrijskih hladilnih stolpov.

Prikaz tehničnega problema

Običajni hladilni stolp obsega sledeče ključne komponente:

— eliminatorji vodnih kapljic oz. izločevalniki vodnih kapljic 1, ki omejujejo količino vode, katera zapusti stolp z zračnim tokom,

- razpršilne šobe oz. razpršilniki vode 2, ki razpršijo vodo na majhne vodne kapljice,

- polnila 3, ki povečujejo stično površino in čas med padajočimi vodnimi kapljicami in zrakom, ki teče preko hladilnega stolpa,

- dežna cona 4,

- zbiralni bazen za hladno vodo, kjer se zbira ohlajena voda 5,

- vodna črpala 6,

- dodana voda 7,

- vstop okoliškega zraka 8,

- izstop vlažnega zraka 9,

- plašč stolpa, ki omogoča pretok zunanjega zraka skozi hladilni stolp 10,

- nosilna betonska ali železna konstrukcija, ki podpira vse navedene elemente 11.

Od zgoraj naštetih so za prenos toplote (in snovi) ključnega pomena eliminatorji kapljic 1, razpršilne šobe 2, polnila 3 in dežna cona 4. Slika 1 vsebuje shematični prikaz primera hladilnega stolpa in njegovega prereza, pri čemer gre za hiperbolični protitočni mokri hladilni stolp na naravni vlek. Voda se razprši preko šob 2 in pada navpično navzdol. Zaradi naravnega vleka je prisoten vzgon zraka, ki teče navpično navzgor. Pri tem zrak teče praktično preko vseh elementov stolpa, t.j. dežne cone 4, polnil 3, cone razprševanja vode z razpršilnimi šobami 2, eliminatorjev kapljic 1, itd., in tako nosi informacije o delovanju stolpa oz. vseh njegovih komponentah. Podobno velja za mehanske hladilne stolpe, pri čemer se vlek zraka zagotavlja z enim ali več ventilatorji.

Termični izkoristek hladilnih stolpov se meri s standardiziranimi performančnimi oz. garancijskimi testi. Pri tovrstnih testih gre za postopek, ki pokaže ali so bile načrtovane oz. garantirane tehnološke zahteve stolpa dosežene oz. pokaže stopnjo degradacije obstoječega stolpa glede na prvotno načrtovane tehnološke zahteve stolpa. Performančni testi so tako omejeni na točno določene termične zahteve in okoliške parametre, ki odražajo povprečne vrednosti vremena na dotični lokaciji ali kraju preko daljšega časovnega obdobja. Pomanjkljivost performančnih testov je, da merijo samo integralne oz. splošne parametre na hladilnih stolpih in ne dajejo informacij o stanju njihovih komponent.

Delovanje komponent hladilnega stolpa se določa na podlagi meritev v stolpu, pri čemer se meri lastnosti vlažnega zraka nad eliminatorji kapljic 1 preko celotne prečne površine stolpa kot na primeru rezultata meritev prikazuje hitrostno polje 18. Po dosedanjih raziskavah je mogoče določiti učinkovitost stolpa na lokalni ravni ter diagnosticirati stanje komponent stolpa na podlagi meritev temperature in hitrosti vlažnega zraka [1]-|3]. To je mogoče, ker zrak in voda, ki vtekata v stolp tečeta preko vseh ključnih komponent stolpa. Tako zrak nosi informacije o delovanju komponent, tudi tistih, ki se nanašajo na vodo, npr. šobe za razprševanje vode 2. Na primer, če je le-ta zamašena pomeni, da je bistveno zmanjšan pretok tople vode in bo tako temperatura zraka, ki prehaja preko tega območja, nad eliminatorji kapljic 1, kjer se izvajajo meritve lastnosti vlažnega zraka, bistveno nižja. Podobno, če so zamašena polnila 3, preko katerih tečeta voda in zrak, pomeni, da so zaradi obstrukcije toka prisotni povečani tlačni padci, kar se odraža v znižani hitrosti vlažnega zraka, merjenega nad eliminatorji kapljic 1. To velja za vse vrste hladilnih stolpov.

Za načrtovanje posodobitev hladilnih stolpov, ki izpolnjujejo predpisane toplotne obremenitve, mora tako projektant imeti veliko količino podatkov o toplotnih zmogljivostih, tlačnih padcih in drugih karakteristikah komponent. Omenjene podatke je mogoče pridobiti le z terenskimi meritvami v hladilnih stolpih v obratovanju ali testnih hladilnih stolpih. Omenjene meritve se nato uporabi za identifikacijo in diagnosticiranje problemov v hladilnih stolpih in v matematičnih izračunih za popravila, prenove ali posodobitve stolpov. Predvsem pri mokrih hladilnih stolpih, kjer pride do prenosa toplote in snovi zaradi izhlapevanja vode, so matematični izračuni še posebno in bistveno bolj zahtevni (dvofazni tok) kot pri suhih hladilnih stolpih, kjer ni direktnega stika med vodo in zrakom. Namreč, pri izračunih hladilnega stolpa imamo opravka s hkratnim prenosom toplote in snovi (senzibiln in latenten prenos toplote), pri čemer teh dveh procesov ni mogoče neodvisno kvantificirati. Preprosto povedano, prenos toplotne energije vključuje sočasni prenos toplote zaradi temperaturnih razlik med zrakom in vodo ter prenos snovi zaradi izhlapevanja dela vode, ki gre skozi stolp. Oblikovalcu hladilnega stolpa je tako pogosto težko napovedati in garantirati učinkovitost hlajenja pri določenih toplotnih obremenitvah stolpa. Zato so natančne meritve lastnosti vlažnega zraka, ki jih omogoča izum, izrednega pomena pri diagnosticiranju in preračunih hladilnih stolpov, na podlagi katerih se izvajajo popravila, prenove, posodobite in tudi načrtovanje novih hladilnih stolpov.

Spreminjanje vremenskih pogojev preko letnih časov, dnevnih sprememb in tudi urnih sprememb, ko se temperatura okolice spreminja iz dneva v noč ali iz oblačnega v sončno vreme (in obratno), močno vplivajo na delovanje hladilnega stolpa. Ker je hladen zrak gostejši kot topel, je potencial za vlek ter pretok zraka povečan ponoči. Zaradi istega razloga je potencial zraka bistveno večji v hladnih zimskih dneh kot pa v vročih poletnih dneh. To še posebej velja za hladilne stolpe na naravni vlek, ki so zaradi tega precej nepredvidljive naprave, saj so njihove termične performance povsem odvisne od mikrometeoroloških razmer. Zaradi ekstremne variabilnosti termičnih performanc hladilnih stolpov na naravni vlek je izredno težko doseči ponovljivost rezultatov njihovih termičnih testov. V primeru mehanskih hladilnih stolpov je vpliv okolja prav tako pomemben, a nekoliko manjši, saj se da vplive okoliškega zraka nadzirati oz. kompenzirati s pomočjo uporabe ventilatorjev. V obeh primerih je čas izvajanja meritev ključnega pomena za zmanjševanje merilne negotovosti meritev lastnosti vlažnega zraka, kar izum rešuje s sočasno uporabo večih mobilnih in večih merilnih enot.

Kot omenjeno je delovanje hladilnih stolpov močno odvisno od vremenskih pogojev, bolj natančno od temperature, padavin, relativne vlažnosti, hitrosti vetra, smeri vetra in tlaka okoliškega zraka. Vsaka od teh spremenljivk vpliva na delovanje hladilnega stolpa. V primeru daljših in po možnosti prekinjenih meritev vlažnega zraka v hladilnem stolpu se lahko razmere okoliškega zraka znatno spremenijo, kar povečuje merilno negotovost meritev. Na primer, do sedaj je bilo običajno, da so se meritve predvsem v mokrih hladilni stolpih na naravni vlek zaradi kompleksnosti in obširnosti meritev izvajale dva ali več dni. Pri tem so se neizogibno spremenile razmere okoliškega zraka glede na prvi dan oz. začetek izvajanja meritev vlažnega zraka v stolpu. Prav tako se lahko znatno spremenijo razmere v obratovanju sistema s hladilnim stolpom; na primer, kvaliteta premoga v elektrarnah se lahko znatno spremeni v enem dnevu. Kratkotrajne in učinkovite meritve, ki jih omogoča izum, tako bistveno zmanjšujejo merilno negotovost merjenja lastnosti vlažnega zraka v hladilnih stolpih.

Pri mokrih hladilnih stolpih, kjer je prisoten neposreden stik med vodo in zrakom oz. hlajenim in hladilnim medijem, je prisoten še prenos snovi oz. latentni prenos toplote. Značilno je, da se približno 80% prenosa toplotne energije v mokrih hladilnih stolpih zgodi preko procesa izhlapevanja, t.j. procesa prenosa snovi. V teh primerih je pomembno, da je zrak nad eliminatorji kapljic 1 nasičen, saj to pomeni, da je bil izrabljen potencial zraka za hlajenje. Tako je v mokrih hladilnih stolpih pomembno meriti tudi vlažnost nad eliminatorji kapljic, saj se s tem poveča natančnost diagnostike in izračunov hladilnih stolpov. Nenasičenost zraka se običajno pojavi na vhodu pri ustju hladilnega stolpa, kjer so upori zraka najmanjši. Ker celotni obod hladilnega stolpa predstavlja velike površine, je zmožnost merjenja vlažnosti zraka v teh področjih izrednega pomena. Izum tudi omogoča merjenje vlažnosti zraka na obodih in preko celotne prečne površine mokrih hladilnih stolpov.

Industrijski hladilni stolpi so naprave z visokimi temperaturami, ki lahko dosežejo tudi do približno 70°C (suhi hladilni stolpi). V mokrih hladilnih stolpih temperature dosežejo do približno 45°C, a je poleg visokih temperatur vedno prisotna tudi sto ali več procentna vlažnost, saj majhne vodne kapljice zaradi močnega vleka odnaša iz stolpa. Visoka stopnja kapljic v zraku predstavlja gosto meglico in v mnogih primerih praktično nično vidljivost. Poleg tega, visoka vlažnost in toplo okolje v hladilnih stolpih neizogibno pripomoreta k razvoju bakterij, katerih se kljub rigoroznim ukrepom ni mogoče sto procentno izogniti. Hladilni stolpi, predvsem hiperbolični, so tudi zelo velike naprave, katerih premer na osnovi lahko znaša tudi 120 m, kar prestavlja ogromne površine za prenos toplote in snovi. Meritve v hladilnih stolpih tako predstavljajo precej visoko stopnjo nevarnosti, kjer je poleg visokih temperatur, visokih vlažnosti, slabe vidljivosti, možnosti bakterijskih okužb, prisotno tudi delo na višini. Izum z avtomatiziranim postopkom in napravo rešuje tudi problem varnosti, saj človeška prisotnost v času meritev v obratujočem hladilnem stolpu ni potrebna oz. je zreducirana na najmanjšo možno raven.

Ker so hladilni stolpi lahko velike naprave, ker performance hladilnih stolpov zavisijo od vremenskih pogojev in ker je varnost pri hladilnih stolpih v obratovanju zmanjšana, je tako pomembno, da se meritve znotraj hladilnih stolpov izvedejo avtomatizirano brez ali z minimalnim človeškim posredovanjem, neprekinjeno, v čim krajšem času in z vsemi ustreznimi merilnimi zaznavali, kar tudi rešuje izum.

Stanje tehnike na področju izuma

Naprednih rešitev za merjenje lastnosti vlažnega zraka v hladilnih stolpih je malo. V osnovi so meritve ročne ali z eno napravo, kar predstavlja problem natančnosti meritev z omejenim številom senzorjev in tudi problem varnosti pri delu. Znana rešitev je [1], kjer se hladilni stolp meri ročno, in sicer ena ali dve osebi merita temperaturo in hitrost vlažnega zraka nad eliminatorji kapljic 1, pri čemer se ne meri vlažnosti zraka. V primeru hiperboličnih hladilnih stolpov na naravni vlek poteka tovrstna meritev prekinjeno v dveh ali več dneh. Meritev je sama po sebi nevarna, saj je človek v času meritev neprestano v obratujočem stolpu, kar povečuje možnost bakterijske okužbe. Prav tako je prisotna nevarnost padca v globino, zaradi česar je metoda v določenih hladilnih stolpih in državah prepovedana.

Druga poznana rešitev je [2], kjer je uporabljena naprava z enim setom senzorjev, t.j. eno temperaturno zaznavalo in eno zaznavalo za merjenje hitrosti vlažnega zraka. Omenjena ena naprava prav tako ne meri vlažnosti zraka, poleg tega ne omogoča merjenja lastnosti zraka sočasno v večih točkah in večih območjih hladilnega stolpa hkrati; je ročno vodena znotraj hladilnega stolpa; ima zastarel žični pozicionirni sistem za določanje lokacije naprave za merjenje v stolpu in tudi meritve hiperboličnih stolpov na naravni vlek ne opravi neprekinjeno znotraj osmih (8) ur.

Tretja rešitev, ki rešuje problem merjenja lastnosti vlažnega zraka je patent SI21817A. Po tej rešitvi gre za merjenje temperature v hladilnih stolpih po termovizijski metodi. Slabost metode je, da meri temperaturo eliminatorjev kapljic, saj ne more neposredno meriti temperature vlažnega zraka v hladilnem stolpu, kar obremenjuje metodo z visoko merilno negotovostjo. Prav tako merilno negotovost povečuje optični sistem, ki pod kotom meri temperaturo eliminatorjev kapljic. Po tej metodi se tudi ne meri hitrosti in vlažnosti zraka v hladilnem stolpu.

Četrta poznana rešitev, ki je povsem splošna, je t.i. mrežna meritev, ki je prav tako v večini izvedena ročno in ne avtomatizirano z omejenim številom senzorjev in brez meritev vlažnosti zraka. Gre za mrežni sistem točk, ki vsebujejo senzorje, kateri so povezani v paličju. Meritev se izvaja v omejenem in manjšem območju hladilnega stolpa. Ko je meritev v določenem območju stolpa opravljena, se sistem ročno premakne v naslednjo točko in tako se postopek ponavlja. Meritve se lahko izvaja nemoteno samo blizu pohodnih poti 17, medtem ko se jih običajno ne izvaja v notranjosti stolpa, saj se lahko poškoduje eliminatorje kapljic 1. Metoda bi v tem primeru bila tudi zelo nevarna. Zahtevana človeška prisotnost v času meritev tudi povečuje možnost bakterijske okužbe.

Skupna značilnost obstoječih metod je:

- nezmožnost sočasnega merjena lastnosti vlažnega zraka na večih točkah in območjih v hladilnem stolpu hkrati preko celotne prečne površine stolpa, — merjenje vlažnosti zraka se ne izvaja z visoko ločljivostjo preko celotne prečne površine stolpa,

- meritve lastnosti vlažnega zraka so neavtomatizirane in dolgotrajne, s potrebnim človeškim posredovanjem

- slaba točnost pozicionirnega sistema, ki določa lokacije meritev znotraj hladilnega stolpa,

- lokacija meritev ni določena po naprednih brezžičnih metodah,

- meritev preko celotne prečne površine hladilnega stolpa ima visoko merilno negotovost,

- meritve lastnosti vlažnega zraka zahtevajo prisotnost osebja znotraj stolpa v času trajanja meritev,

- nizka varnost obstoječih metod merjenja v hladilnih stolpih,

- matematični izračuni hladilnih stolpov in sistemov, h katerim hladilni stolpi pripadajo in ki uporabljajo rezultate obstoječih metod merjenja lastnosti vlažnega zraka imajo visoko računsko negotovostjo in — meritve lastnosti vlažnega zraka v primeru hiperboličnih hladilnih stolpov se izvaja prekinjeno v dveh ali več dneh.

Po izumu je tehnični problem rešen z večimi (dve ali več) mobilnimi enotami 12, katerih število ni omejeno; od katerih ima vsaka nameščenih več merilnih enot 13 za merjenje temperature, hitrosti in vlažnosti zraka; ki sočasno merijo na večih lokacijah in območjih v hladilnem stolpu; ki uporabljajo napreden brezžični pozicionirni sistem 14 za določanje njihove lokacije; ki izvajajo meritve samostojno preko inovativnega navigacijskega sistema po v naprej določeni poti; ki ne potrebujejo človeške prisotnosti v času meritev v hladilnem stolpu; ki izmerijo lastnosti vlažnega zraka neprekinjeno znotraj osmih (8) ur v primeru hiperboličnih hladilnih stolpih in ki predstavljajo znatno povečano varnost v času meritev v obratujočem hladilnem stolpu. Izum je opisan v izvedbenem primeru in slikah, ki prikazujejo:

Slika 1: Shematičen prikaz hladilni stolp s ključnimi komponentami in mobilno enoto 12 ter prečni prerez A-A stolpa nad eliminatorji kapljic 1 in rezultat meritev z mobilnimi enotami, ki v tem primeru predstavlja hitrostno polje 18 vlažnega zraka nad eliminatorji kapljic 1. Shemi nista v merilu oz. naravnem razmerju.

Slika 2: Sestavni deli mobilne enote 12.

Slika 3: Izbor podrobnosti pogona mobilne enote 12.

Slika 4: Merilna enota 13.

NAVEDBE PATENTOV

Citirani patent/ Številka	Datum vložitve	Datum objave	Izumitelj/ prijavitelj	Naziv izuma / patenta
SI21817A	200500012	31.12.2005	Širok Brane et al.	Termovizijska metoda merjenja temperaturnega polja na površini izločevalnikov kapljic v hladilnih stolpih na naravni vlek

NAVEDBE GRADIVA, KI NE VSEBUJEJO PATENTOV

[1] J.W. Cooper, Jr, Counterflovv Cooling Tower Diagnostic Testing. EPRI Cooling Tovver Technology Conference, Louisville Kentucky, 2015.

[2J M. Novak, B. Širok, B. Blagojevič, M. Hočevar, M. Rotar. CTP Method - Diagnostic Method for Control of Cooling Tovver Operation. VGB PovverTech 'A, 2003.

[3] E. Hampe: Kuhlturme; VEB Verlag fur Bauweses, Berlin 1975.

Izum

Predmet izuma je postopek in naprava za merjenje lastnosti vlažnega zraka nad eliminatorji vodnih kapljic 1 po prečnih površinah hladilnih stolpov. Tehnični problem, ki ga rešuje izum, je postopek merjenja in natančnost merjenja lastnosti vlažnega zraka v hladilnih stolpih ter povečevanje varnosti pri tovrstnih meritvah.

Po izumu je problem rešen s postopkom in merilno napravo, ki varno, brez ali z minimalno človeško pomočjo, neprekinjeno, avtomatizirano, v kratkem časovnem intervalu, z visoko ločljivostjo, sočasno v večih točkah in območji ter preko celotne prečne površine hladilnega stolpa opravi meritve vlažnega zraka nad eliminatorji kapljic 1. Izum tako zagotavlja znatno izboljšano natančnost meritev vlažnega zraka ter s tem vrednotenje delovanja hladilnega stolpa kot tudi povečuje varnost izvajanja meritev v hladilnem stolpu. Pri mokrih hladilnih stolpih se natančnost meritev lastnosti vlažnega zraka izboljša tudi na račun dodanih prilagojenih zaznaval v izumu za meritve vlažnosti zraka preko celotne prečne površine hladilnega stolpa, kar se do sedaj ni izvajalo.

Po izumu tehnična rešitev sestoji iz:

- mobilnih enot,

- merilnih enot,

- pozicionirnega sistema

- navigacijskega sistema in

- postopka merjenja.

Našteti gradniki tehnične rešitve so predstavljeni v nadaljevanju.

Mobilna enota

Mobilna enota 12, ki je sposobna izvesti meritve v skladu s postopkom merjenja, omenjenem zgoraj in opisanem v nadaljevanju, je del izuma.

Mobilna enota 12 je sestavljena iz naslednjih delov: gosenice 19, baterija 20, elektromotor 21, merilna enota 13, nameščena na teleskopski merilni roki 22, pozicionirna in navigacijska enota ter video nadzor 23, mikroprocesorska enota s sistemom za vzorčenje podatkov, 9 potnim inercijskim senzorjem in komunikacijo 24. Mobilne enote 12 sestoji iz votle šasije, ki omogoča pretok zraka skozi mobilno enoto. Votla šasija mobilne enote 12 tako omogoča minimalen vpliv na pretok in temperaturo pretočnega vlažnega zraka v okolici mobilne enote 12 in tako izboljša natančnost merjenja lastnosti vlažnega zraka v okolici mobilne enote 12. K povečani natančnosti znatno pripomorejo tudi teleskopske merilne roke 22, ki nosijo merilne enote 13 tako, da so le-te izven tlorisa oz. odtisa mobilne enote 12, ki se vozi po eliminatorjih kapljic 1. Poleg temperature in vlažnosti, tako merilna enota nemoteno meri vertikalno komponento hitrosti vlaženga zraka. Na ta način vsaka izmed merilnih enot 13, ki so pritrjene na posamezno mobilno enoto 12, omogoča natančno merjenje lastnosti vlažnega zraka.

Vsaka mobilna enota 12 se premika po površini hladilnega stolpa s pomočjo elektromotorjev 21 ali drugih pogonskih elementov. Elektromotorji 21 preko reduktorja pogonskih zobnikov 25 in zadnjega valja 26 poganjajo gosenice 19 z velikim vrtilnim momentom. Energijo za premikanje in delovanje zagotavlja litijeva ali druga podobna zmogljiva baterija 20, ki je nameščena na vsaki mobilni enoti 12.

Enkratno polnjenje baterije 20 zadošča za celodnevno delovanje. Mobilne enote 12 so izdelane na način, da so izjemno lahke glede na svojo velikost in trdnost. Zaradi tega je omogočen njihov pogon z elektromotorji 21, ki porabljajo malo električne energije za premikanje. Poraba električne energije za pogon in delovanje je majhna. Zaradi tega je omogočeno, da se meritve izvedejo brez, da bi med merjenjem posameznega segmenta morali menjati ali polniti baterije 20 in s tem izgubljati čas. S tem je mogoče meritve celotnega hladilnega stolpa opraviti neprekinjeno in v kratkem časovnem intervalu, s čimer, med drugim, izum zmanjšuje vpliv vremena in vpliva sistema s hladilnim stolpom ter izboljšuje natančnost meritev vlažnega zraka.

Mobilna enota 12 ima nastavljivo vzmetene gosenice 19 s podpornimi kolesi 28 in nastavitvenimi elementi 31. Prednost prilagodljivega vzmetenja je, da omogoča prilagajanje gosenic površini vseh tipov eliminatorjev kapljic 1. Pri tem podporna kolesa 28 podpirajo gosenice 19 tako, da je zagotovljena dobra napetost gosenic 19 in dober stik gosenic 19 s površino eliminatorjev kapljic 1. Podporna kolesa 28 so nameščena na nihajočih rokah 27, ki jih napenjajo vzmeti 29. V tem primeru ne prihaja do zdrsavanja gosenic 19 in mobilna enota 12 lahko potuje po površini eliminatorjev kapljic 1 v poljubni smeri. Prečni profili 33, ki so nameščeni na gosenicah 19, so oblikovani v trapezni obliki. Prečni profili 33 omogočajo obračanje mobilnih enot, hkrati pa zagotavljajo dobro frakcijo v smeri vožnje. Na ta način je mogoče za merjenje izbrati optimalno pot po segmentu hladilnega stolpa, kar omogoča izvedbo meritev v najkrajšem možnem času. Na ta način pa je zagotovljeno natančno merjenje lastnosti vlažnega zraka, s čimer se znatno izboljša natančnost diagnostike in matematičnih preračunov hladilnih stolpov in posledično energetskih sistemov s hladilnimi stolpi.

Mobilna enota 12 je z vsemi instrumenti za obratovanje enote in merjenje lastnosti vlažnega zraka lažja od 20 kg. Pri tem z uporabo širokih gosenic 19 nadalje zmanjšujejo pritisk na eliminatorje kapljic 1, ki jih tako praktično ne morejo poškodovati, kar daje prednost izuma pred človeškimi meritvami.

Merilna enota

Mobilna enota 12 je opremljena z več merilnimi enotami 13 na več mestih hkrati. Vse obstoječe metode temeljijo na merjenju z enim merilnikom naenkrat, kar onemogoča meritve v želenem kratkem času, ki je ključen za učinkovito izvedbo meritev z majhno merilno negotovostjo. Po izumu tehnična rešitev sočasno uporabi več mobilnih enot hkrati 12, ki skupaj omogočajo hiter in učinkovit postopek merjenja lastnosti vlažnega zraka v hladilnem stolpu. Pri tem h bistveno krajšemu času merjenja pripomore večje število nameščenih teleskopskih merilnih rok 22 z merilnimi enotami 13, nameščenimi na vsaki mobilni enoti 12. Na primeru Slike 1 je iz ptičje perspektive prikazanih pet mobilnih enot 12, ki se vozijo po eliminatorjih kapljic 1 v hladilnem stolpu, pri čemer ima vsaka mobilna enota 12 štiri teleskopske merilne roke 22 z merilnimi enotami 13; pri tem število mobilnih enot 12 in merilnih enot 13 ni omejeno. Na primeru Slike 2, je prikazana ena mobilna enota 2 s štirimi teleskopskimi merilnimi rokami 22, pri čemer ima vsaka nameščeno merilno enoto 13; število teleskopskih merilni rok 22 in merilnih enot 13 ni omejeno. Vsaka merilna enota 13 meri več spremenljivk oz. lastnosti vlažnega zraka: temperaturo 38, hitrost zračnega toka preko merjenja frekvence vrtenja vetrnice 34, 35 in 39 ali na drug ustrezen način in absolutno vlažnost 37. Teleskopske merilne roke 22 omogočajo meritve vlažnega zraka v hladilnem stolpu z različno ločljivostjo merjenja. Tako je po izumu mogoče meriti lastnosti vlažnega zraka po celotni prečni površini hladilnega stolpa z ločljivostjo dveh metrov (2 m) ali manj.

Merilne enote 13, nameščene na mobilnih enotah 12, omogočajo neprekinjeno meritev lastnosti vlažnega zraka. Merjenje lastnosti vlažnega zraka se izvaja nad celotno površino eliminatorjev kapljic 1. Meritve se izvajajo z merilnimi enotami 13, ki omogočajo hkratno merjenje vseh treh navedenih parametrov vlažnega zraka. Vse merilne enote 13 so izdelane s 3D tiskom ali drugo proizvodno metodo, ki omogoča, da so optimalno aerodinamsko oblikovane glede na pogoje v hladilnih stolpih tako, da s svojo prisotnostjo ne motijo zračnega toka. Na ta način so omogočene natančne meritve lastnosti vlažnega zraka z nizko merilno negotovostjo. Meritve potekajo po celotni horizontalni oz. prečni površini hladilnega stolpa, kjer poteka proces izmenjave energije oz. hlajenje vode. Meritve so omogočene na vseh, predvsem na nepohodnih površinah, t.j. eliminatorjih kapljic 1 in tudi polnilih 3 hladilnega stolpa. Merjenje poteka na višini do 3 m nad površino eliminatorjev kapljic 1. Meritve se digitalizirajo simultano na vsaki mobilni enoti 12 posebej z mikroprocesorsko enoto s sistemom za vzorčenje podatkov 24 in se hkrati pošiljajo procesnemu računalniku zunaj hladilnega stolpa. Merjenje vlažnosti ni omejeno na relativno vlažnost manjšo od 100%, saj je omogočeno merjenje kapljičaste vlage. Le-ΐο se izvaja z merilnikom, ki s segrevanjem zmanjša relativno vlago v njem, absolutna vlaga pa se ohranja. S segrevanjem izbranega volumskega elementa vlažnega zraka se količina v njem vsebovane vodne pare ne spremeni in absolutna vlažnost ostane enaka. Segrevanje poteka za izbrano temperaturno razliko. Zaradi povečane temperature je ta volumski element sposoben sprejeti več vodne pare in se njegova relativna vlažnost zmanjša. Zaradi tega je omogočeno merjenje relativne vlage do in nad 100% vlažnostjo. Merilna negotovost merjenja je tako znatno boljša glede na uveljavljene merilne metode.

Mobilna enota 12 z votlo šasijo ne vpliva na lastnosti toka ob mobilni enoti 12. Mobilna enota 12 je izdelana na način da, v nasprotju z ostalimi mobilnimi napravami, ne zaustavlja zračnega toka v svoji okolici. Tok vlažnega zraka lahko neovirano obteka in prehaja skozi mobilno enoto 12 ter tako ne ovira meritve lastnosti vlažnega zraka, ki se izvajajo s senzorji na merilni enoti 13. Na ta način so omogočene natančne meritve lastnosti vlažnega zraka z nizko merilno negotovostjo.

Pozicionirni sistem

Pozicioniranje mobilnih enot 12 in pozicionirnega sistema 14 je po celotni prečni površini hladilnega stolpa izvedeno z merilno negotovostjo ± 30 cm ali manj. Natančno pozicioniranje mobilnih enot 12 in merilnih enot 13 na manj kot ± 30 cm je izvedeno in potrebno zaradi raznih preprek in struktur, kot so na primer pregrade, ograje, podporni elementi, dimnik, dovodne cevi, pršila, itd., ki so reda velikosti 30 cm in več.

Pozicioniranje mobilnih enot 12 je izvedeno na brezžičen način s pozicionirnim sistemom 14, ki je nameščen na pohodnih delih 17 hladilnega stolpa in na mobilnih enotah 12. Sistem deluje z brezžično triangulacijsko ali drugo podobno metodo, ki omogoča natančno pozicioniranje v zgradbah do razdalje 150 m. Pozicionirni sistem 14 uporablja za izhodišče (0,0) sredino stolpa, ali tudi druge lokacije, če so v sredini stolpa prisotne različne prepreke oz. strukture. Vse do sedaj poznane metode pozicioniranja v hladilnih stolpih so temeljile na žičnih metodah. Med njimi so bile metode z napeto žico ali merjenje s tračnim merilnikom razdalje. Vendar obstoječe metode ne omogočajo hitrega in natančnega določanja lokacije mobilne enote 12 in tako na ta način ni mogoče opraviti meritev v predvidenem kratkem časovnem intervalu, ki je ključen za natančno izvedbo meritev, t.j. ključen za zmanjševanje merilne negotovosti zaradi vpliva vremena in spremembe karakteristike sistema. Brezžičen način poteka avtomatizirano z visoko frekvenco vzorčenja signalov, hkrati pa se meritve pošiljajo neprekinjeno procesnemu računalniku zunaj hladilnega stolpa. Tu izum uporablja brezžične, lahke in prenosljive merilne sisteme za določanje razdalje po metodi triangulacije, ki omogočajo brezžično pozicioniranje neomejenega števila mobilnih enot.

Pozicija merilnih enot 13 se nato določi na podlagi pozicije mobilne enote 12, njene geometrije in usmerjenosti v prostoru (9 potni inercijski senzor).

Neprekinjeno shranjevanje podatkov pozicije znotraj stolpa in brezžičen prenos iz stolpa do procesnega računalnika je izvedeno za vse mobilne 12 in merilne enote 13. Med do sedaj uporabljenimi metodami nobena ni omogočala merjenja z več mobilnimi enotami 12 in simultanega shranjevanja in brezžičnega prenosa podatkov o poziciji mobilnih enot 12 do zunanjega računalnika. Prav tako z do sedaj obstoječo tehnologijo ni bilo mogoče hkrati in avtomatizirano pošiljati vseh podatkov o poziciji mobilnih enot 12 zunanjemu računalniku.

Izum omogoča enostavno namestitev pozicionirnih elementov. Pozicionirni elementi obstoječih merilnih sistemov pozicije mobilnih enot so veliki in okorni. Posledično ni možno enostavno nameščanje, premikanje ali kalibriranje merilnikov pozicije. Metode s tračnim metrom so časovno potratne. Na ta način ni mogoče opraviti meritev v predvidenem kratkem časovnem interval, ki je ključen za neprekinjeno in natančno izvedbo meritev. Po izumu je možna namestitev brezžičnih enot na ograje pohodnih površin 17, kar je časovno povsem nezahtevno.

V hladilnem stolpu je pri do sedaj poznanih metodah delovala vedno zgolj ena mobilna enota 12, ki je bila priključena na en merilnik pozicije. Za potrebe natančnega merjenja ni bilo mogoče oz. praktično dodati pozicionirnih elementov, ki bi povečali natančnost meritev. Po izumu je omogočeno dodajanje mobilnih enot 12 in pozicionirnih elementov v poljubnem številu, s čimer se doseže neprekinjeno in kratkotrajno merjenje v predvidenem kratkem časovnem intervalu, ki je ključen za natančno izvedbo meritev po prečni površini stolpa. V primeru hiperboličnih hladilnih stolpov na naravni vlek, ne glede na njihovo velikost, se zagotavlja čas meritev krajši od osmih (8) ur.

V hladilnem stolpu se pojavlja kapljičasta vlaga. Kapljice v toku vlažnega zraka ne vplivajo na merilno negotovost pozicioniranja. Po izumu je merilna metoda zasnovana tako, da tudi ne prihaja do motenj zaradi prisotnosti kapljičaste vlage v zraku. Na ta način je omogočeno merjenje pozicije z merilno negotovostjo znotraj ± 30 cm.

Navigacijski sistem

Avtomatizirane navigacije ne omogoča noben do sedaj poznan sistem za merjenje v hladilnih stolpih. Obstoječe rešitve bazirajo na manualnem daljinskem vodenju ene mobilne enote 12. Po izumu navigacija omogoča samostojno oz. avtomatizirano vodenje poljubnega števila mobilnih enot 12 v hladilnem stolpu. Navigacija je izvedena na podlagi v naprej določene poti, katero operater predhodno (pred začetkom meritev lastnosti vlažnega zraka) vnese v programsko opremo procesnega računalnika zunaj hladilnega stolpa na podlagi tehnične dokumentacije stolpa. Brez sistema avtomatizirane navigacije mobilnih enot ni mogoče opraviti meritev v kratkem časovnem intervalu za hladilni stolp poljubnega tipa in poljubne velikosti, kar je bistvena prednost rešitve po izumu.

Programska oprema za navigacijo mobilnih enot 12 se izvaja v zunanjem procesnem računalniku. Zunanji procesni računalnik pošilja signal z navodili za vožnjo vsaki posamezni mobilni enoti 12 sočasno in na brezžičen način, npr. preko Wi-Fi povezave. Navodila navigacijskega sistema v danem trenutku obsegajo naslednjo lokacijo v prostoru za vsako mobilno enoto. Vsaka mobilna enota se nato preko internega regulacijskega sistema (Pl, PID ali druga ustrezna regulacija za vodenje sistemov) v povezavi z pozicionirnim sistemom 14 samodejno vodi do želene lokacije v prostoru. Postopek navodil navigacije se nato ponavlja dokler vsaka mobilna enota 12 ne opravi celotne predhodno začrtane poti, ki jo definira operater. Pri tem navigacijski algoritem preprečuje, da bi se vsaka mobilna enota 12 približala robu vsakega posameznega dela hladilnega stolpa bližje kot znaša prednastavljena razdalja, s čimer se navigacija izogne vsakršnemu trčenju mobilne enote 12.

Tehnična rešitev omogoča avtonomnost vožnje, zato so se mobilne enote 12 po izumu sposobne izogniti oviram ali jih na ugoden način obiti. Oblika mobilnih enot 12, Slika 2, omogoča izrazito gibljivost, t.j. enakovredno se lahko premikajo naprej in nazaj, in lahko tako prečkajo površino v poljubni smeri. Zaradi tega so se sposobne s pomočjo navigacijskega sistema prilagoditi ali izogniti oviram, ki se pojavljajo na površini eliminatorjev kapljic 1. S tem je mogoče merjenje po skoraj poljubni poti in zaradi tega se skrajša čas merjenja na najmanjšo možno raven.

Navigacija mobilnih enot 12 bazira na pozicionirnem sistemu in nameščenim 9 potnim inercijskim senzorjem. Mobilne enote 12 imajo vgrajen 9 potni inercijski senzor 6, ki je sposoben zagotoviti zanesljivo pozicioniranje in navigacijo v primerih, ko izostane signal pozicionirnega sistema 14. 9 potni inercijski senzor vsebuje 3D pospeškomer, 3D žiroskop, 3D magnetometer in 32 bitni mikroprocesor s kalmanovim ali podobnim filtritranjem za procesiranje signalov 9 potnega inercijskega senzorja. Do izostanka signala pozicionirnega sistema 14 lahko pride v izrednih primerih, ko so v hladilnih stolpih prisotne površine ali objekti, ki onemogočajo vidno povezavo med mobilno enoto 12 in pozicionirnimi elementi, ki so običajno nameščeni na obrobju notranjega dela hladilnega stolpa na ograjah pohodnih površin 17.

Vsaka mobilna enota ima tudi video nadzor 5. Navigacija mobilne enote 12 je povezana z video nadzorom 5 na vsaki mobilni enoti 12. Nadzorni sistem omogoča zaznavo nepravilnosti, npr. luknje v eliminatorjih kapljic 1 in izmikanje mobilnih enot 12 le-tem. Mobilne enote 12 preko vgrajenih kamer pošiljajo slikovne podatke računalniku zunaj hladilnega stolpa. Na podlagi slikovnega gradiva lahko tudi operater prevzame nadzor nad navigacijo in preko manualnega daljinskega vodenja vodi posamezno mobilno enoto po spremenjeni poti.

Avtomatiziran navigacijski sistem mobilnih enot 12 omogoča njihovo avtonomnost. Po izumu se tako meritve z uporabo mobilnih enot 12 ne izvajajo ročno, tako da človeško prisotnost v obratujočem hladilnem stolpu ni potrebna oz. je minimalna, kar znatno povečuje varnost v času izvajanja meritev.

Postopek merjenja po izumu

Postopek merjenja je v skladu s tem izumom možno opraviti s predlagano tehnično rešitvijo neprekinjenega sočasnega merjenja z uporabo večih mobilnih enot 12 in merilnih enot 3 v najmanjšem možnem času preko celotnega hladilnega stolpa, ne glede na tip hladilnega stolpa ali sistem s hladilnim stolpom ali premer hladilnega stolpa ali razporeditev segmentov v njem. V primerih hiperboličnih hladilnih stolpov na naravni vlek izum zagotavlja neprekinjene meritve, krajše od osmih (8) ur. Celoten postopek merjenja je obvezno izvesti neprekinjeno in v kratkem časovnem intervalu, saj se znotraj časovnega intervala okoliški parametri in delovanje sisteme, npr. elektrarne, malo spremenijo. Na ta način je možno natančnejše merjenje delovanja hladilnega stolpa in celotne elektrarne. Postopek merjenja ima naslednje značilnosti:

- uporaba večih mobilnih enot 12, ki se med opravljanjem meritev avtomatizirano in samostojno premikajo po površini eliminatorjev kapljic 1,

- merjenje lastnosti vlažnega zraka v hladilnem stolpu poteka z več mobilnimi enotami 12, od katerih vsaka vsebujejo več teleskopskih merilnih rok 22 z merilnimi enotami 13 za merjenje lastnosti vlažnega zraka, t.j. temperature, hitrosti in vlažnosti, kar omogoča sočasno merjenje na velikem številu mest in z visoko ločljivostjo preko celotne prečne površine hladilnega stolpa, - uporaba večih merilnih enot 13 za merjenje lastnosti vlažnega zraka na eni mobilni enoti 12.

Pri tem so merilne enote 13 nameščene na ustreznih mestih na mobilni enoti 12 tako, da ne ovirajo merjenega toka vlažnega zraka, votla šasija mobilnih enot 12 in uporaba teleskopskih merilnih rok 22 omogočata nemoten zračni tok vlažnega zraka, katerega lastnosti se meri, — uporaba najsodobnejših materialov in votle šasije mobilnih enot 12, ki z vsemi instrumenti za njeno obratovanje in merjenje lastnosti vlažnega zraka tehta manj kot 2Okg in zagotavlja, da se eliminatorji kapljic 1 ne morejo poškodovati, kar bi lahko zmanjšalo performance hladilnih stolpov,

- uporaba pozicionirnega sistema 14, ki lahko natančno določi pozicijo oz. lokacijo vseh mobilnih enot 12 in merilnih enot 13 v vsakem trenutku izvajanja meritev,

- uporaba navigacijskega sistema 23 z videonadzorom 24, ki avtomatizirano, samostojno in sočasno vodi vse mobilne enote 12 hkrati po naprej določeni poti,

- navigacijski sistem 23 omogoča izmikanje nevarnostim kot na primer lukenj v eliminatorjih kapljic 1,

- naprava za merjenje po izumu vsebuje procesne računalnike na mobilnih enotah 12 in zunaj hladilnega stolpa, ki lahko shranjujejo vse operativne podatke mobilnih enot 12 in merilnih enot 13, ki so na voljo za kasnejše izračune in analize, — zagotavlja visoko-ločljivostne meritev lastnosti vlažnega zraka preko celotne prečne površine hladilnega stolpa, — sočasno in hitro merjenje lastnosti vlažnega zraka znotraj nekaj urnega časovnega intervala, v katerem se okoliški parametri in delovanje sistema, npr. elektrarne, znatno ne spreminjajo, zagotavlja najmanjšo možno merilno negotovost merjenja lastnosti vlažnega zraka,

- visoka ločljivost meritev in nizka merilna negotovost meritev ustrezata za diagnostiko stanja komponent, vrednotenje delovanja stolpov in omogočata natančnejše matematične izračune hladilnih stolpov ter sistemov s hladilnimi stolpi, — povečana varnost izvajanja meritev v obratujočem hladilnem stolpu, saj človeška prisotnost v času meritev v obratujočem hladilnem stolpu ni potrebna oz. je zmanjšana na minimalno raven.

Postopek merjenja po izumu je sestavljen iz naslednjih korakov:

1. Vnos poti za vse mobilne enote 12 v procesni računalnik. Pot mobilnih enot 12 se definira na podlagi tehnične dokumentacije hladilnega stolpa; v primeru, da tehnična dokumentacija ni na voljo, se izvedejo meritve dimenzij prečne površine hladilnega stolpa nad eliminatorji kapljic 1.

2. Montaža merilne opreme. Le-ta obsega:

a. Procesni računalnik, ki je nameščen na ustreznem mestu zunaj hladilnega stolpa.

b. Namestitev stacionarnih merilnih enot za merjenje lastnosti okoliškega zraka (temperatura, hitrost, smer vetra, vlažnost, tlak) okoli hladilnega stolpa 16.

c. Namestitev referenčne stacionarne merilne enote 15 za merjenje lastnosti vlažnega zraka in vode v hladilnem stolpu. Omenjena enota obsega temperaturo, hitrost in vlažnost zraka nad eliminatorji kapljic; temperaturo vode in zraka nad polnili oz. pod razpršilnimi šobami in temperaturo vode in zraka pod polnili.

d. Namestitev pozicionirnega sistema 14 znotraj hladilnega stolpa.

e. Postavitev mobilnih enot 12 na začetna mesta v skladu s točko 1.

3. Izvedba meritev v hladilnem stolpu. Izvedba meritev v hladilnem stolpu se izvaja pri konstantni in stabilni obremenitvi sistema, npr. elektrarna obratuje s konstantno močjo. Mobilne enote 12 se avtomatizirano in samostojno pričnejo premikati po lokacijah, definiranih po točki 1. Ko pride mobilna enota 12 na določeno lokacijo se ustavi in opravi meritve. Čas meritve na posamični lokaciji zavisi od pogojev v hladilnem stolpu in njegove velikosti in traja od 30 sekund do 10 minut. Nato se mobilna enota 12 samostojno prestavi v naslednjo definirano lokacijo po točki

1. in postopek se ponavlja dokler mobilna enota 12 ne opravi celotne predhodno definirane poti po točki 1. Ta postopek velja za vsako mobilno enoto posebej.

4. Konec izvajanja meritev v hladilnem stolpu.

5. Demontaža merilne opreme.

Primer izvedbe

Primer predpostavlja obravnavo hiperboličnega mokrega hladilnega stolpa na naravni vlek kot je shematično prikazan na primeru Slike 1. Postopek je podoben pri ostalih tipih hladilnih stolpov z eliminatorji kapljic ali tipu polnili, po katerih je mogoče voziti z mobilnimi enotami. Kot je razvidno iz skice, je področje nad eliminatorji kapljic razdeljeno na štiri dele oz. kvadrante. V primeru manjšega hiperboličnega stolpa, t.j. do približno 60 m premera nad eliminatorji kapljic, se uporabi štiri mobilne enote, eno na vsak kvadrant. V splošnem, za manjše hladilne stolpe, ne glede na tip, se uporabi ena mobilna enota na segment. V primeru večjega hladilnega stolpa, t.j. premer stolpa nad eliminatorji kapljic od 60 m naprej, se uporabi dva ali več mobilnih enot na posamični kvadrant.

Pred pričetkom meritev se izvede pregled hladilnega stolpa z namenom odkrivanja anomalij in morebitnih problemov v stolpu, ki bi lahko kakor koli onemogočale izvajanje meritev po izumu. V primeru problemov se opozori operaterja sistema oz. če problem ni rešljiv se to upošteva pri izvajanju meritev. Na primer, v primeru, da so na eliminatorjih kapljic predmeti kot so vejevje, razbitine, ipd. jih je potrebno odstraniti oz. se po postopku predhodnega načrtovanja poti mobilnim enotam definira pot, ki obide omenjene strukture, saj se s tem načrtovano izogne potencialnim problemom, pri čemer se tudi optimizira čas merjena. Predhodno načrtovanje poti mobilnih enot se izvede na podlagi tehnične dokumentacije hladilnega stolpa, ki jo zagotovi operater. V primeru, da dokumentacija ni na voljo, se opravi meritve dimenzij segmentov v stolpu nad eliminatorji kapljic. Na podlagi dokumentacije se nato definira pot za vsako mobilno enoto posebej v procesnem računalniku, ki je nameščen zunaj hladilnega stolpa. Za tem se namesti pozicionirni sistem znotraj hladilnega stolpa. Le-ta se običajno namesti na pohodnih poteh na obrobju hladilnega stolpa. Nato se postavi vse mobilne enote z merilnimi enotami na začetne točke omenjenih definiranih poti. Za tem se vklopijo vsi inštrumenti za izvedbo meritev, t.j. mobilne enote vključno z navigacijskimi, pozicionirnimi, merilnimi in komunikacijskimi sistemi. Za tem se mora stabilizirati sistem s hladilnim stolpom po predhodnem dogovoru z operaterjem v naprej dogovorjeno obratovalno točko. Po stabilizaciji sistema, naprava po izumu prične z meritvami v hladilnem stolpu. Meritve vseh fizikalnih veličin, t.j. temperature, hitrosti in vlažnosti zraka v stolpu, se izvajajo ves čas trajanja meritev. Mobilna enota se samostojno premika po začrtani poti in programu merjenja. Program merjenja obsega čas postanka na določeni lokaciji. Čas postanka je od 30 sekund do 10 minut. Na primer, ko mobilna enota pride na določeno lokacijo, se ustavi za npr. 5 minut, pri tem se izvajajo meritve, in nato se po petih minutah premakne v naslednjo točko. In postopek se ponavlja dokler mobilna enota ne opravi celotne predhodno definirane poti. Čas merjenja je lahko različen; v primeru, da so pri pregledu stolpa bile opažene določene anomalije, se mobilni enoti ali enotam lahko definira daljši čas merjenja na dotičnem območju. Pri tem razdalja med dvema lokacijama, kjer se mobilna enota ustavi, zavisi od velikosti hladilnega stolpa in meri med 1 do 5 metrov. Omenjen postope velja za vsako mobilno enoto. Ko vse mobilne enote opravijo predhodno začrtano pot, se meritve končajo in prične se demontaža merilne opreme. Za tem se sistem s hladilnim stolpom vrne v normalno obratovanje.

Claims (12)

1. Patentni zahtevki

   1. Postopek za merjenje lastnosti vlažnega zraka v hladilnih stolpih je označen s tem, da izvaja meritve z visoko prostorsko ločljivostjo (50x50 cm) nad eliminatorji kapljic (1) in preko celotne prečne površine hladilnega stolpa; da zaradi neprekinjene izvedbe meritev in sočasnih meritev na večjih območjih v hladilnem stolpu zagotavlja nizko sestavljeno merilno negotovost lastnosti vlažnega zraka, to je 0.3 m/s za merjenje hitrosti, 0.3 C za merjenje temperature in 5% za merjenje vlažnosti, pri čemer navedena sestavljena merilna negotovost vsebuje vplive okoljskih parametrov, pozicioniranja in merilne opreme.
2. 2. Postopek po zahtevku 1 je, označen s tem, da v primeru hladilnih stolpov na naravni vlek zagotavlja končanje meritev preko celotne prečne površine stolpa nad eliminatorji kapljic (1) znotraj osmih ur, v primeru hladilnih stolpov na prisilni vlek pa znotraj dveh ur.
3. 3. Postopek po zahtevku 1 je označen s tem, da znatno povečuje varnost pri meritvah v hladilnih stolpih; da ne zahteva človeške prisotnosti v času meritev v obratujočem hladilnem stolpu oz. je človeška prisotnost zmanjšana na minimalno raven.
4. 4. Naprava za merjenje lastnosti vlažnega zraka v hladilnih stolpih je označena s tem, da uporablja več mobilnih enot (12), ki se med opravljanjem meritev avtomatizirano in avtonomno premikajo po površini eliminatorjev kapljic (1) in meri lastnosti vlažnega zraka preko celotne prečne površine hladilnega stolpa; da vsaka mobilna enota (12) vsebuje več teleskopskih merilnih rok (22) z merilnimi enotami (13) za merjenje lastnosti vlažnega zraka, t.j. temperature, hitrosti in vlažnosti; da mobilne enote (12) z merilnimi enotami (13) sočasno merijo na mnogoterih lokacijah in območjih v hladilnem stolpu; da mobilne enote (12) z merilnimi enotami (13) zagotavljajo visoko ločljivost meritev vlažnega zraka preko celotne prečne površine hladilnega stolpa kot je specificirano v zahtevku 1;
5. 5. Naprava po zahtevku 4 je označena s tem, da uporablja več merilnih enot (13) za merjenje lastnosti vlažnega zraka na eni mobilni enoti (12); da je šasija mobilnih enot (12) votla in aerodinamsko učinkovita; da oblika šasije mobilnih enot (12) v kombinaciji s teleskopskimi merilnimi rokami (22), na katerih so nameščene merilne enote (13), zmanjšuje motnje na meritve lastnosti vlažnega zraka in omogoča nizke merilne negotovosti kot je specificirano v zahtevku 1.
6. 6. Naprava po zahtevku 4 je označena s tem, da v mokrih hladilnih stolpih uporablja merilnik vlažnosti zraka (37) po celotni prečni površini hladilnega stolpa.
7. 7. Naprava po zahtevku 4 je označena s tem, da ena mobilna enota (12) z vsemi instrumenti za merjenje lastnosti vlažnega zraka in njeno obratovanje tehta manj kot 20kg; da gosenice (19) mobilne enote (12) zmanjšujejo sile in enakomerno porazdelijo težo mobilne enote (12) na eliminatorje kapljic ali polnila (1) na način, da ne poškodujejo in med premikanjem ne zaprejo ali kakorkoli spremenijo lastnosti eliminatorjev kapljic ali polnil.
8. 8. Naprava po zahtevku 4 je označena s tem, da pozicionirni sistem (14) omogoča brezžično in sočasno določanje lokacij vseh aktivnih mobilnih enot (12) v vsakem trenutku izvajanja meritev; da je natančnost pozicionirnega sistema znotraj 30 cm, največkrat znotraj 15 cm.
9. 9. Naprava po zahtevku 4 je označena s tem, da uporablja navigacijski sistem (23), ki avtomatizirano, avtonomno in sočasno vodi vse mobilne enote (12) po naprej določeni poti v hladilnem stolpu; da navigacijski sistem (23) omogoča izmikanje nevarnostim kot so na primer luknje v eliminatorjih kapljic (1).
10. 10. Naprava po zahtevku 4 je označena s tem, da mobilna enota (12) vsebuje videonadzor (23) za varno obratovanje in za manualno daljinsko vodenje mobilne enote (12) v izrednih primerih.
11. 11. Naprava po zahtevku 4 je označena s tem, da vsebuje procesne računalnike na mobilnih enotah (12) in zunaj hladilnega stolpa, ki shranjujejo vse operativne podatke mobilnih enot (12) in merilnih enot (13) ali jih brezžično pošiljajo zunanjemu procesnemu računalniku.
12. 12. Naprava po zahtevku 4 je označena s tem, da znatno povečuje varnost pri meritvah v hladilnih stolpih; da ne zahtevata človeške prisotnosti v času meritev v obratujočem hladilnem stolpu oz. je človeška prisotnost zmanjšana na minimalno raven.