DE102012224288A1

DE102012224288A1 - Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk und Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung

Info

Publication number: DE102012224288A1
Application number: DE102012224288A
Authority: DE
Inventors: Christopher Michael Roland Agard Poczka; Lyubka Spasova
Original assignee: Spirax Sarco Ltd
Current assignee: Spirax Sarco Ltd
Priority date: 2011-12-30
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-07-04
Also published as: GB201222962D0; US9863836B2; GB2498082A8; US20130167619A1; JP2013140576A; US9157829B2; GB2498082B; US20130167783A1; GB2498082A; US20130173178A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinheit (110) aufweist, die einer Komponente des Dampfkraftwerks zugeordnet ist, wobei die Sensoreinheit (110) derart konfiguriert ist, dass sie einen Ausgang liefert, welcher den Betriebszustand der Komponente angibt, wobei die Sensoreinheit (110) mehrere Betriebsmodi aufweist, wobei jeder Betriebsmodus eine andere Ressourcennutzung beinhaltet, wobei die Vorrichtung ferner aufweist: eine Wählvorrichtung (130) zum Wählen eines der mehreren Betriebsmodi, wobei der Betriebsmodus auf der Basis eines gegenwärtigen Betriebszustands des Dampfkraftwerks gewählt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Vorrichtung.
Es ist bekannt, ein Dampfkraftwerk vorzusehen, um Nutzenergie in Form von Dampf zu erzeugen und in zahlreichen industriellen Anwendungen der Verwendungsstelle zuzuleiten.
Übermäßiges Kondensat, das sich infolge der Verwendung der latenten Energie von Dampf in einem Prozess ansammelt, ist üblicherweise unerwünscht, da es hinsichtlich der Wärmeübertragung als Sperre wirken kann und ferner zu schädlichem ”Wasserschlag” sowie zu Korrosion der Rohrleitungen führen kann. Es ist daher erforderlich, das Kondensat abzuleiten, sobald es sich bildet. Das Kondensat wird üblicherweise an den tiefsten Stellen der Haupt-Kraftwerksleitung über eine oder mehrere Ablassleitungen abgelassen. Zur Begrenzung von Dampfverlusten des Kraftwerks ist jede Ablassleitung mit einer jeweiligen Kondensatableitervorrichtung versehen, die im Idealfall Kondensat ableitet, während sie gleichzeitig das Entweichen von Frischdampf verhindert.
Während das Vorhandensein von Kondensat in der Haupt-Kraftwerksleitung üblicherweise unerwünscht ist, enthält das heiße Kondensat dennoch Nutzenergie. Daher bilden in einem typischen Dampfkraftwerk die Ablassleitungen und Kondensatableitervorrichtungen Teil eines größeren Kondensatrückgewinnungssystems, das zum Ablassen von Kondensat (nicht jedoch des Frischdampfs) aus dem Hauptkraftwerk und zum Recyceln des abgelassenen Kondensats über einen Dampfkessel zur nachfolgenden Verwendung in dem Kraftwerk ausgebildet ist. Somit speist jede Ablassleitung üblicherweise eine Kondensatrückführleitung, die wiederum eine oder mehrere stromabwärtige Aufnahmetanks speist. Die Aufnahmetanks wirken als vorübergehende Speichereinheiten für abgelassenes Kondensat, welches sodann üblicherweise nach Bedarf aus dem Speichertank in den Speisetank eines Dampfkessels gepumpt wird.
Der effiziente Betrieb eines Dampfkraftwerks und eines Kondensatrückgewinnungssystems hängt von dem effektiven Betrieb der Kondensatableitervorrichtungen ab, und daher sind die Überprüfung und die Wartung der Kondensatableitervorrichtungen von großer Wichtigkeit. Herkömmlicherweise wird, möglicherweise als Teil einer größeren Systemrevision, eine detaillierte manuelle umfassende Wartung der Kondensatableitervorrichtungen durchgeführt, um fehlerhafte Kondensatableitervorrichtungen zu erkennen. Es ist gängige Praxis, derartige Kondensatableitervorrichtungsprüfungen periodisch durchzuführen. Jedoch ist eine Kondensatableitervorrichtungsprüfung ein starrer, aufwändiger und zeitintensiver Vorgang. Daher werden solche Prüfungen nur in periodischen Intervallen von sechs bis zwölf Monaten durchgeführt. Somit können im ungünstigsten Fall zwölf Monate oder mehr vergehen, bevor eine fehlerhafte Kondensatableitervorrichtung während einer Wartungsprüfung korrekt erkannt wird. Angesichts der großen Zahl von Ableitern in einem Dampfkraftwerk, könnte im Zeitraum zwischen Wartungsprüfungen im Prinzip eine erhebliche Anzahl von Ableitern defekt werden.
WO 2009/106851 offenbart ein Kondensatrückgewinnungssystem, das die Korrelation zwischen Dampfpegeln und akustischen Pegeln in der Kondensatrückführleitung nutzt, um den Betrieb der Kondensatableitervorrichtungen zu überwachen. Das Kondensatrückgewinnungssystem weist einen Akustiksensor auf, welcher einen Ausgang liefert, der den Gesamtdampfverlust über die Kondensatableitervorrichtungen des Dampfkraftwerks angibt. Der Ausgang bietet daher eine Angabe hinsichtlich des Zustands und des Betriebs der Kondensatableitervorrichtungen und ermöglicht das Erkennen von Defekten.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, derartige Überwachungsverfahren zu optimieren, um einen effizienteren Betrieb zu ermöglichen.
Nach einem Aspekt der Erfindung ist eine Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk vorgesehen, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Empfänger zum Empfangen von Daten von einer Sensoreinheit, welche einer Komponente des Dampfkraftwerks zugeordnet ist, wobei die Sensoreinheit derart konfiguriert ist, dass sie einen Ausgang liefert, welcher den Betriebszustand der Komponente über einen bestimmten Zeitraum angibt; eine Speichereinheit, welche die von dem Empfänger empfangenen Daten speichert; und eine Trendanalyseeinheit, wobei die Trendanalyseeinheit derart konfiguriert ist, dass sie die Daten aus der Speichereinheit abruft und die Daten verarbeitet und analysiert, um auf diese Weise einen Trend im Betrieb der Komponente zu erkennen.
Die Überwachungsvorrichtung kann ferner eine Fehlerdiagnoseeinheit aufweisen, welche derart konfiguriert ist, dass sie den von der Trendanalyseeinheit erkannten Trend bewertet und einen Fehler der Komponente diagnostiziert.
Die Überwachungsvorrichtung kann ferner eine Fehlerberatungseinheit aufweisen, welche derart konfiguriert ist, dass sie eine Beratungsnachricht mit Informationen über den Typ des Fehlers, potentielle Gründe für den Fehler und/oder über die Behebung des Fehlers liefert.
Die Überwachungseinheit kann ferner eine Anzeigeeinheit aufweisen. Die Anzeigeeinheit kann die von der Sensoreinheit empfangenen Daten, den erkannten Trend, den diagnostizierten Fehler und/oder die Beratungsnachricht anzeigen.
Der Empfänger kann ein drahtgebundener oder drahtloser Empfänger sein. Die Überwachungsvorrichtung kann ferner ein Sender (oder Sendeempfänger) für die Zweiwegekommunikation mit dem Dampfkraftwerk sein.
Zumindest die Trendanalyseeinheit der Vorrichtung kann in Bezug auf das Dampfkraftwerk und/oder die Komponente entfernt angeordnet sein.
Die Vorrichtung kann ferner eine Sensoreinheit aufweisen. Die Sensoreinheit und die Trendanalyseeinheit können entfernt voneinander angeordnet sein.
Der Trend kann zeitbasiert sein und/oder mit dem Betrieb des Dampfkraftwerks verbunden sein. Beispielsweise kann sich der Trend auf geschätzten Dampfverlust, geschätzte Kondensatbeladung und/oder gemessene Temperatur beziehen. Bei dem Trend kann es sich um einen zeitweiligen oder vorübergehenden Ausfall der Komponente handeln, welcher nur unter bestimmten Betriebsbedingungen des Dampfkraftwerks auftritt. Ein ”Ausfall” kann Unzulänglichkeiten oder Einschränkungen der Komponente umfassen. Beispielsweise kann die Vorrichtung erkennen, an welcher Stelle die Kondensatableitervorrichtung nicht korrekt dimensioniert ist.
Die Sensoreinheit kann eine Speichereinheit aufweisen, welche die Daten vorübergehend speichert, bevor diese an die Trendanalyseeinheit gesendet werden. Die Sensoreinheit kann einen vibroakustischen Sensor aufweisen. Der Sensor kann an einem Rohr nahe der Komponente angebracht sein. Ferner kann der Sensor einen Ausgang über einen Zeitraum von mindestens einem Tag, einer Woche, einem Monat oder einem Jahr liefern.
Die Komponente kann ein Ventil sein, wie beispielsweise eine Kondensatableitervorrichtung oder eine andere Dampfregelkomponente eines Dampfkraftwerks.
Die Vorrichtung kann zusätzlichen Kontext zu den Messungen des Sensors liefern (d. h., nicht lediglich ”Komponente arbeitet korrekt oder inkorrekt”), um die Erstellung einer genaueren Diagnose zu erlauben.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen eines Dampfkraftwerks vorgesehen, wobei das Verfahren aufweist: das Empfangen von Daten von einer Sensoreinheit, die einer Komponente des Dampfkraftwerks zugeordnet ist und zum Liefern eines Ausgangs konfiguriert ist, welcher den Betriebszustand der Komponente über einen Zeitraum angibt; und das Verarbeiten und Analysieren von Daten zum Erkennen eines Trends im Betriebszustand der Komponente.
Das Verfahren kann ferner das Diagnostizieren eines Fehlers der Komponente auf der Grundlage des erkannten Trends aufweisen.
Das Verfahren kann ferner das Angeben von Instruktionen zur Behebung eines Fehlers aufweisen.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk vorgesehen, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Sensoreinheit, die einer Komponente des Dampfkraftwerks zugeordnet ist, wobei die Sensoreinheit derart konfiguriert ist, dass sie einen Ausgang liefert, welcher den Betriebszustand der Komponente angibt; wobei die Sensoreinheit mehrere Betriebsmodi aufweist, wobei jeder Betriebsmodus eine andere Ressourcennutzung aufweist, wobei die Vorrichtung ferner aufweist: eine Wählvorrichtung für das Wählen eines der mehreren Betriebsarten; wobei die Betriebsart basierend auf einem gegenwärtigen Betriebszustand des Dampfkraftwerks gewählt wird.
Die Komponente des Dampfkraftwerks kann ein Ventil sein, beispielsweise eine Kondensatableitervorrichtung.
Die Sensoreinheit kann Kontextinformationen verwenden, um es ihr zu ermöglichen, in der für den gegenwärtigen Betriebszustand des Dampfkraftwerks geeignetsten und effizientesten Weise zu arbeiten. Dies kann den Gesamtenergieverbrauch der Sensoreinheit verringern. Wenn die Sensoreinheit batteriebetrieben ist, kann dies die Häufigkeit, mit welcher die Batterien ersetzt oder aufgeladen werden müssen, verringern. Dies kann insbesondere günstig sein, wenn sich die Sensoreinheit an einer verhältnismäßig unzugänglichen Stelle befindet.
Der Betriebszustand des Dampfkraftwerks kann durch die Sensoreinheit erfasst werden.
Die Sensoreinheit kann einen vibroakustischen Sensor aufweisen.
Die Sensoreinheit kann ferner einen oder mehrere zusätzliche Sensoren aufweisen, die derart konfiguriert sein können, dass sie einen Ausgang in Bezug auf den Betriebszustand des Dampfkraftwerks liefern.
Der eine oder die mehreren zusätzlichen Sensoren können Temperatur- und/oder Drucksensoren aufweisen.
Der eine oder die mehreren zusätzlichen Sensoren können einen Zeitgeber aufweisen, der mit einem Betriebsplan des Dampfkraftwerks verbunden ist.
Der eine oder die mehreren zusätzlichen Sensoren können einen Lichtmesser aufweisen, der derart konfiguriert ist, dass er die Umgebungslichtbedingungen erkennt.
Die Vorrichtung kann ferner einen Algorithmus aufweisen, welcher derart konfiguriert ist, dass er das Anfahren und/oder das Abstellen des Dampfkraftwerks aus dem Ausgang der Sensoreinheit erkennt.
Die Wählvorrichtung kann automatisch den Betriebsmodus wählen. Alternativ kann die Wählvorrichtung manuell gesteuert werden, um den Betriebsmodus zu wählen.
Die Betriebsmodi können einen unterschiedlichen Energiebedarf oder -verbrauch oder unterschiedliche Komplexität aufweisen. Die Betriebsmodi können unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Speicher- und der Rechenressourcen aufweisen, wie Zeit, Speicher, Anzahl der Schritte/Iterationen, die zum Liefern eines gültigen Ausgangs erforderlich sind, etc.
Die Betriebsmodi können den Ausgang eines Sensors der Sensoreinheit mit unterschiedlichen Raten abtasten. Die Raten können von der Art der überwachten Komponente und der konfigurierten Zeit für Übertragungen oder Updates bezüglich der aktuellen Betriebsbedingungen der Komponente abhängen.
Die Betriebsmodi können den Ausgang eines Sensors der Sensoreinheit in verschiedener Weise verarbeiten. Wie zuvor beschrieben, können die Betriebsmodi verschiedene Anforderungen hinsichtlich der Speicher- und der Rechenressourcen aufweisen, wie Zeit, Speicher, Anzahl der Schritte/Iterationen, die zum Liefern eines gültigen Ausgangs erforderlich sind, etc.
Die Vorrichtung kann ferner einen drahtlosen Empfänger und/oder Sender aufweisen. Der drahtlose Empfänger und/oder Sender kann in zumindest einem der mehreren Betriebsmodi aktiviert und in mindestens einem der mehreren Betriebsmodi deaktiviert werden.
Die Vorrichtung kann mehrere Sensoreinheiten aufweisen und die Wählvorrichtung jeder der mehreren Sensoreinheiten kann durch die Sensoreinheit selbst, eine andere Sensoreinheit oder durch eine (zentrale) Überwachungseinheit gesteuert werden.
Die mehreren Sensoreinheiten können mit einem oder mehreren Netzwerkknoten verbunden sein, wobei die Wählvorrichtungen einiger oder sämtlicher Sensoreinheiten, die in Verbindung mit einem zugehörigen Netzwerkknoten stehen, über den Netzwerkknoten gesteuert werden.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinheit mit mehreren Betriebsmodi aufweist, wobei jeder Betriebsmodus eine andere Ressourcennutzung aufweist, wobei das Verfahren umfasst: das Bestimmen eines gegenwärtigen Betriebszustand des Dampfkraftwerks, und das Wählen eines der mehreren Betriebsmodi basierend auf dem gegenwärtigen Betriebszustand des Dampfkraftwerks.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk vorgesehen, wobei die Vorrichtung aufweist: einen dem Dampfkraftwerk zugeordneten vibroakustischen Sensor, der derart konfiguriert ist, dass er einen Ausgang hinsichtlich des vibroakustischen Verhaltens mindestens eines Teils des Dampfkraftwerks erzeugt, eine Wasserschlagerkennungseinheit (auf welche im Verlauf in Zusammenhang mit einer Elektronikeinheit Bezug genommen sein kann), welche mit dem Sensor gekoppelt ist, wobei die Wasserschlagerkennungseinheit derart konfiguriert ist, dass sie den Ausgang des Sensors analysiert und eine Signatur von Wasserschlag, die in dem Dampfkraftwerk auftritt, erkennt.
Der Sensor kann einen kontinuierlichen Ausgang liefern, welcher von der Wasserschlagerkennungseinheit analysiert wird, um eine Wasserschlag-Signatur zu erkennen.
Der Ausgang des Sensors kann den Betriebszustand einer Komponente des Dampfkraftwerks angeben.
Die Komponente kann ein Ventil, beispielsweise eine Kondensatableitervorrichtung, sein.
Die Wasserschlagerkennungseinheit kann ferner derart konfiguriert sein, dass sie den Ausgang des Sensors analysiert und den Betriebszustand der Komponente feststellt.
Die Wasserschlagerkennungseinheit kann ferner derart konfiguriert sein, dass sie den Frischdampf-Leckverlust der Komponente schätzt.
Die von der Wasserschlagerkennungseinheit zum Analysieren des Ausgangs des Sensors und zum Erkennen der Wasserschlag-Rauschsignatur benötigte Energie kann geringer sein als die Energie, welche von der Wasserschlagerkennungseinheit zum Analysieren des Ausgangs des Sensors und zum Bestimmen des Betriebszustands der Komponente benötigt wird.
Die Wasserschlagerkennungseinheit kann den Ausgang des Sensors analysieren, um die Wasserschlag-Signatur häufiger (oder kontinuierlich) zu erkennen als die Wasserschlagerkennungseinheit den Ausgang des Sensors analysiert, um den Betriebszustand der Komponente zu bestimmen.
Die Wasserschlagerkennungseinheit kann die Wasserschlag-Signatur unmittelbar aus dem Ausgang des vibroakustischen Sensors erkennen.
Die Wasserschlagerkennungseinheit kann die Wasserschlag-Signatur erkennen, wenn der Ausgang des vibroakustischen Sensors einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Wenn die Wasserschlagerkennungseinheit die Wasserschlag-Signatur erkennt, kann die Wasserschlagerkennungseinheit den Ausgang des Sensors weiter verarbeiten, um das Vorhandensein von Wasserschlag zu bestätigen.
Die Wasserschlagerkennungseinheit kann ein Frequenzspektrum des Ausgangs des Sensors berechnen und die Wasserschlag-Signatur aus dem Frequenzspektrum zu berechnen (oder zu bestätigen). Alternativ kann die Wasserschlagerkennungseinheit Wasserschlag aus Charakteristiken des Signals in der Zeitdomäne, der Frequenzdomäne und/oder der Zeit-Frequenzdomäne berechnen (oder bestätigen).
Die Überwachungsvorrichtung ermöglicht das zuverlässige Erkennen des Auftretens von Wasserschlag. Insbesondere kann Wasserschlag zuverlässig durch häufigeres Analysieren des Sensorausgangs festgestellt werden, um unerwartete oder kurzzeitige Wasserschlagereignisse zu erkennen. Die für das Erreichen einer derartigen zuverlässigen Feststellung erforderlichen Ressourcen können durch Optimieren der durchgeführten Verarbeitung und Analyse zur Erkennung von Wasserschlag optimiert werden. Beispielsweise kann die Wasserschlagerkennungseinheit Wasserschlag aus den von dem Sensor empfangenen Rohdaten erkennen. Dies kann effizienter sein als das Frequenzspektrum des Signals zu analysieren. Wenn jedoch Wasserschlag vermutet wird, kann die Wasserschlagerkennungseinheit eine striktere Analyse durchführen, um das Vorhandensein von Wasserschlag zu bestätigen. Diese Messungen können daher die von der Überwachungsvorrichtung benötigte Energie verringern.
Die Überwachungsvorrichtung kann ferner das Erlangen zusätzlicher Kenntnisse über die Art und den Zeitpunkt des Auftretens von Wasserschlag in dem Dampfkraftwerk erlauben. Insbesondere die Beziehung zwischen dem gegenwärtigen Betriebszustand der Komponente und dem Auftreten von Wasserschlag kann Wege zur Vermeidung von Wasserschlag aufzeigen.
Die Überwachungsvorrichtung kann ferner eine Warneinrichtung (beispielsweise einen hörbaren oder sichtbaren Alarm) aufweisen, welche ausgelöst wird, wenn die Wasserschlag-Signatur erkannt wird.
Die Überwachungsvorrichtung kann ferner eine Steuerung aufweisen, die eine andere Komponente des Dampfkraftwerks, beispielsweise ein Sicherheitsventil, aktiviert, wenn die Wasserschlag-Signatur erkannt wird. Dies ermöglicht das Ergreifen geeigneter Maßnahmen, bevor durch Wasserschlag irgendein Schaden entsteht.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen eines Dampfkraftwerks vorgesehen, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen eines Sensorsignals in Bezug auf das vibroakustische Verhalten mindestens eines Bereichs des Dampfkraftwerks; und Analysieren des erfassten Sensorsignals zum Erkennen einer in dem Dampfkraftwerk auftretenden Wasserschlag-Signatur.
Das Verfahren kann ferner das Analysieren des erfassten Sensorsignals zum Erkennen des Betriebszustands einer Komponente des Dampfkraftwerks aufweisen.
Das erfasste Sensorsignal kann analysiert werden, um den Frischdampf-Leckverlust der Komponente zu schätzen.
Die Energie, die für das Analysieren des erfassten Sensorsignals zum Zweck der Erkennung der Wasserschlag-Signatur erforderlich ist, kann geringer sein als die Energie, welche für die Analyse des erfassten Signals zum Zwecke der Feststellung des Betriebszustands der Komponente erforderlich ist.
Das zum Erkennen der Wasserschlag-Signatur durchgeführte Analysieren des erfassten Sensorsignals kann häufiger als die zur Feststellung des Betriebszustandes der Komponente durchgeführte Analyse des erfassten Sensorsignals durchgeführt werden.
Die Wasserschlag-Signatur kann unmittelbar aus dem erfassten Sensorsignal erkannt werden.
Die Wasserschlag-Signatur kann erkannt werden, wenn das erfasste Sensorsignal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Das Verfahren kann, wenn die Wasserschlag-Signatur erkannt wird, ferner das Weiterverarbeiten und Analysieren des erfassten Sensorsignals zur Bestätigung des Vorhandenseins von Wasserschlag umfassen.
Das Verfahren kann ferner das Berechnen eines Frequenzspektrums des erfassten Sensorsignals und das Erkennen (oder Bestätigen) der Wasserschlag-Signatur aus dem Frequenzspektrum aufweisen. Alternativ kann Wasserschlag aus Charakteristiken des Signals in der Zeitdomäne, der Frequenzdomäne und/oder der Zeit-Frequenzdomäne berechnet (oder bestätigt) werden.
Das Verfahren kann ferner das Ausgeben einer Warnung bei Erkennen einer Wasserschlag-Signatur aufweisen.
Das Verfahren kann ferner das Aktivieren eines Sicherheitsventils bei Erkennen der Wasserschlag-Signatur aufweisen.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk vorgesehen, wobei die Vorrichtung aufweist: einen einer Komponente des Dampfkraftwerks zugeordneten vibroakustischen Sensor, wobei der Sensor derart konfiguriert ist, dass er einen Ausgang liefert, der den Betriebszustand der Komponente angibt, und eine mit dem Sensor gekoppelte Zustandsüberwachungseinheit (auf die vorliegend auch in Zusammenhang mit einer Elektronikeinheit Bezug genommen sein kann), wobei die Zustandsüberwachungseinheit derart konfiguriert ist, dass sie den Sensorausgang analysiert, um Charakteristiken zu erkennen, welche Frischdampf zugeordnet sind, und Charakteristiken zu erkennen, welche Kondensat zugeordnet sind, und Dampf-Leckverluste und Kondensatbeladung der Komponente basierend auf den erkannten Charakteristiken zu schätzen.
Die Überwachungsvorrichtung kann das Ableiten zusätzlicher Informationen aus dem Signal des Akustiksensors ermöglichen. Ferner kann die Kenntnis der Kondensatbeladung wertvolle Inforationen über den Betrieb und die Effizienz des Dampfkraftwerks liefern.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass sie ein Frequenzspektrum des Sensorausgangs berechnet.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass sie das Frequenzspektrum in mehrere Frequenzbänder unterteilt und einen Spitzenbetrag innerhalb jedes Frequenzbandes misst.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass sie ein Verhältnis zwischen den Spitzenbeträgen unterschiedlicher Frequenzbänder berechnet.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass sie das Frequenzspektrum in mehrere Frequenzbänder unterteilt, um Frischdampf zugeordnete Charakteristiken zu erkennen, und in mehrere andere Frequenzbänder unterteilt, um Kondensat zugeordnete Charakteristiken zu erkennen.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass sie feststellt, ob der geschätzte Dampf-Leckverlust und/oder die Kondensatbeladung unter einem vorbestimmten unteren Schwellenwert liegt.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass sie feststellt, ob der geschätzte Dampf-Leckverlust und/oder die Kondensatbeladung unter einem vorbestimmten oberen Schwellenwert liegt.
Die Vorrichtung kann ferner eine Warneinrichtung (beispielsweise einen hörbaren oder sichtbaren Alarm) aufweisen, der ausgelöst werden kann, wenn der geschätzte Dampf-Leckverlust über dem vorbestimmten oberen Schwellenwert liegt. Die Warneinrichtung kann einen Bediener darauf aufmerksam machen, dass die Komponente oder ein Teil derselben entweder unmittelbar oder zu einer späteren Zeit ausgetauscht werden muss.
Die Zustandsüberwachungseinheit kann derart konfiguriert sein, dass sie den geschätzten Dampf-Leckverlust und/oder die Kondensatbeladung über einen Zeitraum berechnet, um Trends zu erkennen.
Die Überwachungsvorrichtung kann ferner eine Fehlerdiagnoseeinheit aufweisen, welche derart konfiguriert ist, dass sie einen Fehler der Komponente auf der Basis des geschätzten Dampfverlusts und/oder der Kondensatbeladung diagnostiziert.
Die Fehlerdiagnoseeinheit kann ferner die zeitbasierten Trends des Komponentenbetriebs analysieren, welche von der Zustandsüberwachungseinheit erkannt wurden.
Die Überwachungsvorrichtung kann ferner eine Beratungseinheit aufweisen, welche derart konfiguriert ist, dass sie eine Beratungsnachricht mit Informationen über potentielle Ursachen für den Fehler, die Art des Fehlers und/oder Wege zur Behebung des Fehlers liefert.
Die Fehlerdiagnoseeinheit kann derart konfiguriert sein, dass sie die unzureichende Dimensionierung der Komponente erkennt, wenn die geschätzte Kondensatbeladung über einem vorbestimmten oberen Schwellenwert und/oder unter einem vorbestimmten unteren Schwellenwert liegt. Beispielsweise kann die Fehlerdiagnose erkennen, dass die Komponente unzureichend dimensioniert ist, wenn die geschätzte Kondensatbeladung durchgehend oder vorwiegend auf einem hohen oder niedrigen Niveau ist.
Bei der Komponente kann es sich um eine Kondensatableitervorrichtung (jedes Typs oder jeder Größe) oder um irgendeine andere Art von Ventil handeln.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Überwachen einer Komponente eines Dampfkraftwerks vorgesehen, wobei das Verfahren aufweist: das Empfangen eines Ausgangs eines der Komponente des Dampfkraftwerks zugeordneten vibroakustischen Sensors, wobei der Sensor derart konfiguriert ist, dass er einen Ausgang liefert, der den Betriebszustand der Komponente angibt, das Analysieren des Ausgangs des Sensors, um Frischdampf zugeordnete Charakteristiken und Kondensat zugeordnete Charakteristiken zu erkennen, und das Schätzen der Dampf-Leckverluste und der Kondensatbeladung der Komponente basierend auf den erkannten Charakteristiken zu schätzen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk vorgesehen, wobei die Vorrichtung aufweist: einen berührungslosen vibroakustischen Sensor zur Fernerfassung des vibroakustischen Verhaltens einer Leitung des Dampfkraftwerks, wobei der Sensorausgang den Betriebszustand der Komponente des Dampfkraftwerks angibt, die in Fluidverbindung mit der Leitung steht, und eine Zustandsüberwachungseinheit (auf welche im Verlauf in Zusammenhang mit einer Elektronikeinheit Bezug genommen sein kann), welche mit dem Sensor gekoppelt ist, um den Ausgang des Sensors zu verarbeiten und den Betriebszustand der Komponente zu bestimmen.
Die Verwendung eines berührungslosen Sensors ermöglicht der Überwachungsvorrichtung, in Bezug auf die Leitung und die überwachte Komponente entfernt angeordnet zu werden. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, dass der Sensor hohen Temperaturen standhalten muss. Es ist daher möglicherweise nicht erforderlich, dass der Sensor hitzegeschützt ist. Ferner können die anderen Komponenten der Überwachungsvorrichtung, beispielsweise die Zustandsüberwachungseinheit, zusammen mit dem Sensor angeordnet sein, da sie ebenfalls keinen hohen Temperaturen widerstehen müssen.
Der berührungslose vibroakustische Sensor kann ein aktiver Sensor sein.
Der berührungslose vibroakustische Sensor kann ein Laser-Doppler-Vibrometer, ein Ultraschall-Doppler-Vibrometer, ein Laserinterferometer, ein kapazitiver Sensor, ein induktiver Sensor, ein faseroptischer Sensor, ein Sensor für akustische Oberflächenwellen und/oder ein Wirbelstromsensor sein.
Die Überwachungsvorrichtung kann ferner einen oder mehrere berührungslose Temperatursensoren aufweisen. Der eine oder die mehreren berührungslosen Temperatursensoren können die Temperaturen der Leitung messen. Die berührungslosen Temperatursensoren können feststellen, wann das Kraftwerk in Betrieb ist, um den Betrieb des vibroakustischen Sensors auszulösen.
Die berührungslosen Temperatursensoren können Infrarot-Thermometer sein. Der vibroakustische Sensor kann ein Target des Infrarot-Thermometers aufweisen. Beispielsweise kann der vibroakustische Sensor einen Laser aufweisen (beispielsweise, wenn ein Laservibrometer verwendet wird), welcher das Target des Infrarot-Thermometers anzeigt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Infrarot-Thermometer die Temperatur der Leitung und nicht zum Beispiel diejenige des umgebenden Gebäudes misst. Ferner ist diese Funktion ohne zusätzliche Komponenten verwirklicht.
Die Komponente kann eine Kondensatableitervorrichtung sein.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Überwachung eines Dampfkraftwerks vorgesehen, wobei das Verfahren aufweist: das Vorsehen eines berührungslosen vibroakustischen Sensors; das Positionieren des berührungslosen vibroakustischen Sensors entfernt von einer Leitung des Dampfkraftwerks; das entfernte Erfassen des vibroakustischen Verhaltens der Leitung unter Verwendung des berührungslosen Sensors, wobei der Ausgang des Sensors den Betriebszustand einer Komponente des Dampfkraftwerks angibt, die in Fluidverbindung mit der Leitung steht; und das Verarbeiten des Sensorausgangs, um dadurch den Betriebszustand der Komponente zu bestimmen.
Der berührungslose vibroakustische Sensor kann ein aktiver Sensor sein.
Der berührungslose vibroakustische Sensor kann ein Laser-Doppler-Vibrometer, ein Ultraschall-Doppler-Vibrometer, ein Laserinterferometer, ein kapazitiver Sensor, ein induktiver Sensor, ein faseroptischer Sensor, ein Sensor für akustische Oberflächenwellen und/oder ein Wirbelstromsensor sein.
Das Verfahren kann ferner das Messen der Temperatur der Leitung unter Verwendung eines oder mehrerer berührungsloser Temperatursensoren umfassen.
Die berührungslosen Temperatursensoren können Infrarot-Thermometer sein.
Das Verfahren kann ferner das Anzeigen eines Targets des Infrarot-Thermometers unter Verwendung des berührungslosen vibroakustischen Sensors aufweisen. Zum Beispiel kann der vibroakustische Sensor einen Laser aufweisen (beispielsweise, wenn ein Laservibrometer verwendet wird), welcher das Target des Infrarot-Thermometers anzeigt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um deren Umsetzung deutlicher darzustellen, wird im Folgenden anhand von Beispielen Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen genommen, welche zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kondensatrückgewinnungssystems eines zugehörigen Dampfkraftwerks;
2 eine graphische Darstellung eines Signals eines vibroakustischen Sensors, der am Einlass einer Kondensatableitervorrichtung angeordnet ist, in welcher ein relativ hoher Grad an Frischdampf-Leckverlust herrscht;
3 eine graphische Darstellung eines aus dem Signal in 2 abgeleiteten Frequenzspektrums;
4 eine graphische Darstellung eines Signals eines vibroakustischen Sensors, der am Einlass einer Kondensatableitervorrichtung angeordnet ist, in welcher ein relativ niedriger Grad an Frischdampf-Leckverlust herrscht;
5 eine graphische Darstellung eines aus dem Signal in 4 abgeleiteten Frequenzspektrums;
6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Überwachungseinheit einer Überwachungsvorrichtung nach einem Aspekt der Erfindung;
7 ein Flussdiagramm des Betriebs der Überwachungsvorrichtung von 6;
8 eine graphische Darstellung eines Beispiels für einen von der Sensoreinheit von 6 erkannten Trend;
9 eine graphische Darstellung eines Beispiels für einen anderen von der Sensoreinheit von 6 erkannten Trend;
10 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Sensoreinheit einer Überwachungsvorrichtung nach einem anderen Aspekt der Erfindung;
11 ein Flussdiagramm des Betriebs der Sensoreinheit von 10;
12 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Sensoreinheit einer Überwachungsvorrichtung nach einem anderen Aspekt der Erfindung;
13 ein Flussdiagramm des Betriebs der Sensoreinheit von 12;
14 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Sensoreinheit einer Überwachungsvorrichtung nach einem anderen Aspekt der Erfindung;
15 ein Flussdiagramm des Betriebs der Sensoreinheit von 14; und
16 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Sensoreinheit einer Überwachungsvorrichtung nach einem anderen Aspekt der Erfindung.
In 1 ist eine Industrieanlage schematisch dargestellt, die Dampfnutzungseinrichtungen aufweist, welche durch drei Prozessbehälter 2a, 2b, 2c repräsentiert sind, welche Heizmäntel 3a, 3b, 3c aufweisen, denen über Einlässe 4a, 4b, 4c Dampf zugeführt wird. Ein Kondensatrückgewinnungssystem 1 weist mehrere Ablassleitungen, vorliegend drei Ablassleitungen 5a, 5b, 5c, zum Ableiten von Kondensat aus dem zugehörigen Heizmantel 3a, 3b, 3c auf. Die Ablassleitungen 5a, 5b, 5c verlaufen jeweils zwischen dem jeweiligen Heizmantel 3a, 3b, 3c und einer gemeinsamen Kondensatrückführleitung 7, welche einen stromabwärts angeordneten Aufnahmetank 8 speisen. Somit wird während des Betriebs der Prozessbehälter 2a, 2b, 2c Kondensat durch die Ablassleitungen 5a, 5b, 5c in die gemeinsame Kondensatrückführleitung 7 und weiter zum Aufnahmetank 8 abgeleitet. Das Kondensat kann vorübergehend in dem Aufnahmetank 8 gespeichert werden, bevor es durch eine Pumpe in ein (nicht dargestelltes) Kondensatrückführnetz gehoben wird, um nachfolgend (als Dampf) erneut durch Kraftwerk geleitet zu werden.
Um den Verlust an Frischdampf aus dem Kraftwerk während des Ablassens des Kondensats durch die Ablassleitungen 5a, 5b, 5c zu begrenzen, weist jede der Ablassleitungen 5a, 5b, 5c eine jeweilige Kondensatableitervorrichtung 6a, 6b, 6c auf. Die Kondensatableitervorrichtungen 6a, 6b, 6c können jede geeignet Art von Kondensatableitervorrichtung sein, die entsprechend den Systembedingungen und den gewünschten Ableitereigenschaften gewählt sind.
Idealerweise wirken die Kondensatableitervorrichtungen 6a, 6b und 6c zum Fangen von Dampf, so dass aus dem Kraftwerk kein Frischdampf in die Kondensatrückgewinnungsleitung 7 entweicht und die Kondensatrückgewinnungsleitung 7 und der Aufnahmetank 8 nur heißes Kondensat enthalten. Wenn jedoch eine oder mehrere der Kondensatableitervorrichtungen 6a, 6b, 6c ein Leck entwickelt oder fehlerbedingt ”öffnet”, tritt Dampf in die Kondensatrückgewinnungsleitung 7 und den Aufnahmetank 8 ein. Dieser Dampf muss aus dem Aufnahmetank 8 abgelassen werden, und der Aufnahmetank 8 ist daher mit einer herkömmlichen Auslasseinrichtung 8a am Ende einer Auslassleitung 8b zu diesem Zweck versehen. Es sei darauf hingewiesen, dass Dampf, der die die Auslasseinrichtung 8a ausgelassen wird, gänzlich aus dem Dampf/Kondensatkreislauf entweicht und die in diesem Dampf enthaltene Energie daher ”verloren” ist.
Es hat sich herausgestellt, dass bei einem typischen Kondensatrückgewinnungssystem eine Korrelation zwischen den Graden der Frischdampf-Leckverluste eines Dampfkraftwerks und dem vibroakustischen Verhalten am Einlass der Kondensatableitervorrichtung besteht.
Daher ist eine Sensoreinheit 10 mit einem vibroakustischen Sensor 11 am Einlass jeder der Kondensatableitervorrichtungen 6a, 6b, 6c angeordnet (obwohl nur die der Kondensatableitervorrichtung 6a zugeordnete Sensoreinheit 10 dargestellt ist), um das vibroakustische Verhalten der benachbarten Leitung aufzuzeichnen. Insbesondere ist jeder vibroakustische Sensor 11 an die Ablassleitung 5a, 5b, 5c an oder nahe dem Einlass der Kondensatableitervorrichtungen 6a, 6b, 6c geklemmt.
Die Sensoreinheit 10 kann jeden geeigneten vibroakustischen Sensor aufweisen, beispielsweise einen piezoelektrischen Sensor. Der vibroakustische Sensor 11 kann Vibrationen und/oder akustische Emissionen von Seiten der benachbarten Leitung oder Komponente erkennen. Anders ausgedrückt kann der vibroakustische Sensor 11 ein Akustik- und/oder Vibrationssensor sein.
Falls, wie im Falle des vibroakustischen Sensors 11 der Sensoreinheit 10, permanent fest geklemmt ist, sei angemerkt, dass die jeweils gegebenen relativ hohen Betriebstemperaturen (die bis zu 425°C betragen können) einen geeigneten Hitzeschutz des Sensors 11 erfordern können.
Wenn der vibroakustische Sensor 11 verwendet wird, um Daten lediglich intermittierend zu erfassen, kann die gesamte Sensoreinheit 10 oder der vibroakustische Sensor 11 allein alternativ nach Bedarf in Position gebracht und wieder aus der Position bewegt werden, um die thermische Belastbarkeit des vibroakustischen Sensors 11 nicht über einen wesentlichen Zeitraum zu überschreiten.
Die Datenerfassung von dem vibroakustischen Sensor 11 kann unter Verwendung eines herkömmlichen oder speziell angepassten Datenerfassungssystems (DAQ) ermöglicht werden. Es ist möglich, dass das DAQ Daten nur erfasst, wenn der Ausgang des vibroakustischen Sensors 11 einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
Ein (nicht dargestellter) Temperatursensor kann ebenfalls vorgesehen sein, um festzustellen, wann das Kraftwerk in Betrieb ist, und um das Datenerfassungssystem auszulösen, um das Signal des vibroakustischen Sensors 11 zu erfassen. Der Temperatursensor kann beispielsweise ein Widerstandstemperaturdetektor (RTD) sein.
2 zeigt ein Beispiel der vibroakustischen Rohdaten, welche der vibroakustische Sensor 11 am Einlass der Kondensatableitervorrichtung 6a zu einem Zeitpunkt erfasst hat, zu dem die Kondensatableitervorrichtung 6a einen relativ hohen Grad an Frischdampf-Leckverlust aufweist.
3 zeigt ein Frequenzspektrum der in 2 dargestellten vibroakustischen Rohdaten.
4 zeigt ein Beispiel der der vibroakustischen Rohdaten, welche der vibroakustische Sensor 11 am Einlass der Kondensatableitervorrichtung 6a zu einem Zeitpunkt erfasst hat, zu dem die Kondensatableitervorrichtung 6a einen relativ geringen Grad an Frischdampf-Leckverlust aufweist.
5 zeigt ein Frequenzspektrum der in 4 dargestellten vibroakustischen Rohdaten.
In jedem Fall wird das Frequenzspektrum unter Verwendung eines 3,7 Millionen Gleitkommastellen aufweisenden Fast Fourier Transformationsalgorithmus (FFT) berechnet. Jedoch können alternative Verfahren zum Berechnen des Frequenzspektrums verwendet werden. Beispielsweise kann eine FFT mit geringerer Auflösung oder eine Festkomma-FFT zum Berechnen des Frequenzspektrums der erfassten Sensorsignale verwendet werden.
Wie in den 3 und 5 dargestellt, bestehen erhebliche Unterschiede zwischen dem mit hohen Graden an Dampf-Leckverlusten einhergehenden Spektrum und dem mit geringen Graden an Dampf-Leckverlusten einhergehenden Spektrum, welche den verschiedenen Graden des Frischdampf-Leckverlusts des Ableiters entsprechen.
Aufgrund der Unterschiede der Sensorsignale in den 2 und 4 und der zugehörigen Frequenzspektren gemäß den 3 und 5, können ein oder mehrere Parameter des Sensorausgangssignals effektiv als eine ”metrische” Angabe des Grades des Frischdampf-Leckverlusts verwendet werden. Beispielsweise unterscheiden sich die Beträge der Spitzen in den jeweiligen Spektren voneinander in Bezug auf den Grad des Dampf-Leckverlusts. Die Verhältnisse bestimmter Spitzen (beispielsweise die höchste Spitze in einem bestimmten Frequenzbereich) können für jedes Spektrum berechnet werden, und die Verhältnisse können dem Grad des Frischdampf-Leckverlusts des Ableiters entsprechen. Es ist daher möglich, den Frischdampf-Leckverlust der Kondensatableitervorrichtung 6a durch das Überwachen und das Analysieren des Ausgangs des Sensors auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung zwischen den Sensorsignalfrequenzcharakteristiken und dem Frischdampf-Leckverlust zu überwachen.
Die Erfindung verwendet das von dem vibroakustischen Sensor 11 gelieferte Signal der Sensoreinheit 10, um die erhaltenen Informationen zu verbessern.
Dementsprechend bildet die Sensoreinheit 10 einen Teil einer Überwachungsvorrichtung. Wie ebenfalls in 1 dargestellt, weist die Überwachungsvorrichtung ferner eine Überwachungseinheit 12 auf, welche nachfolgend näher beschrieben wird. Die Überwachungsvorrichtung 12 ist in Bezug auf die Sensoreinheit 10 entfernt angeordnet.
Die Sensoreinheit 10 weist eine Elektronikeinheit 13 (die als Zustandsüberwachungseinheit arbeitet), die mit dem vibroakustischen Sensor 11 arbeitet und Signale empfängt, die von dem vibroakustischen Sensor 11 erzeugt werden. Die Elektronikeinheit 13 verarbeitet und analysiert das Signal des vibroakustischen Sensors 11, um den Grad des Frischdampf-Leckverlusts der zugehörigen Kondensatableitervorrichtung 6a zu bestimmen (wie zuvor beschrieben). Die Sensoreinheit 10 kann daher den Betriebszustand der Kondensatableitervorrichtung 6a feststellen.
Dementsprechend weist die Elektronikeinheit 13 eine Signalverarbeitungselektronik, beispielsweise einen Digitalsignalprozessor, auf, welche zur Datenverarbeitung mit Algorithmen vorprogrammiert ist. Die Elektronikeinheit 13 kann ferner einen Signalkonditionierer, beispielsweise ein Filter zum Entfernen von Fremdrauschen aus dem erfassten Signal und/oder einen Verstärker, aufweisen.
Die Elektronikeinheit 13 weist ferner einen Sender auf, welcher die von der Elektronikeinheit 13 ermittelten Informationen über den Betriebszustand der Kondensatableitervorrichtung 6a empfängt und diese Informationen drahtlos sendet. Die Elektronikeinheit 13 kann ferner Informationen über den gegenwärtigen Energiestatus der Sensoreinheit 10 übertragen. Die Überwachungseinheit 12 ist mit einem komplementären Empfänger 14 zum Empfangen der von dem Sender der Elektronikeinheit 13 gesendeten Signale versehen. Beispielsweise können die Elektronikeinheit 13 und die Überwachungseinheit 12 über eine Zigbee-, eine WiFi- oder eine Bluetooth-Verbindung oder über jedes andere geeignete Kommunikationsprotokoll kommunizieren.
Die Sensoreinheit 10 und die Überwachungseinheit 12 können kontinuierlich kommunizieren oder nur zeitweilig miteinander verbunden sein, um das Herunterladen von Daten aus der Sensoreinheit 10 in die Überwachungseinheit 12 zu ermöglichen. Während die Sensoreinheit 10 und die Monitoreinheit 12 in kontinuierlicher Verbindung stehen können, kann der Sensor 11 ferner lediglich intermittierend einen Ausgang erzeugen, wie zuvor beschrieben.
Die Bestandteile der Überwachungseinheit 12 sind schematisch in 6 dargestellt.
Wie zuvor beschrieben, ist die Überwachungsvorrichtung 12 mit einem Empfänger 14 versehen, welcher die von dem Sender der Elektronikeinheit 13 gesendeten Informationen empfängt.
Der Empfänger 14 ist mit einer Speichereinheit 16, beispielsweise einer herkömmlichen Festplatte oder einem anderen auf einem nichtflüchtigen oder flüchtigen Speicher basierenden Speichermedium, gekoppelt. Die Sensoreinheit 10 kann ebenfalls mit einer solchen Speichereinheit versehen sein, um von dem Sensor 11 und der Elektronikeinheit 13 kommende Daten zu speichern, bevor diese an die Überwachungseinheit übertragen werden, insbesondere wenn die Sensoreinheit 10 und die Überwachungsvorrichtung 12 nur temporär verbunden sind.
Andererseits ist die Speichereinheit 16 mit einer Trendanalyseeinheit 18 verbunden. Die Trendanalyseeinheit 18 führt Algorithmen aus, welche die von Seiten der Elektronikeinheit 13 der Sensoreinheit 10 empfangen wurden, und erkennt Trends in den Informationen.
Die Ausgänge der in der Trendanalyseeinheit 18 ausgeführten Algorithmen werden in eine Fehlerdiagnose- und Beratungseinheit 20 eingegeben, welche im Folgenden näher beschrieben wird.
Die Überwachungseinheit 12 weist ferner eine Anzeigeeinheit 22 auf. Die Anzeigeeinheit 22 dient letztlich der für einen menschlichen Benutzer gedachten Anzeige von Ergebnissen, beispielsweise von Informationen oder Instruktionen, von Seiten der Fehlerdiagnose- und Beratungseinheit 20. Die Anzeigeeinheit 22 kann ferner Elemente vor dem Ausgang der Fehlerdiagnose- und Beratungseinheit 20 anzeigen. Beispielsweise kann die Anzeigeeinheit 22 von dem Empfänger 14 empfangene Informationen, den Ausgang der Trendanalyseeinheit 18, etc. anzeigen.
Die Sensoreinheit 10 kann ebenfalls mit einer Anzeigeeinheit versehen sein, die Teil der Elektronikeinheit 13 sein kann. Die Anzeigeeinheit kann jede von der Sensoreinheit 10 erfasste oder festgestellte Information anzeigen. Die Anzeigeeinheit kann das von dem Sensor 11 erfasste Rohsignal, das aus dem Signal erhaltene Frequenzspektrum, aus dem Frequenzspektrum abgeleitete Informationen (beispielsweise dem Betriebszustand der Kondensatableitervorrichtung) und/oder den aktuellen Energiestatus der Sensoreinheit 10 anzeigen.
Der Betrieb der Überwachungsvorrichtung und ihrer Bestandteile wird im Folgenden anhand des Flussdiagramms in 7 beschrieben. Die gestrichelte Linie in 7 gibt an, wo die Vorgänge durchgeführt werden, wobei die Schritte über der gestrichelten Linie in der Sensoreinheit 10 durchgeführt werden, während die Schritte unter der gestrichelten Linie in der Überwachungseinheit 12 durchgeführt werden. Wie im Folgenden erörtert, können jedoch bestimmte Schritte entweder von der Sensoreinheit 10 oder der Überwachungseinheit 12 durchgeführt werden.
Im Schritt 2 (S2) erzeugt der vibroakustische Sensor 11 ein Signal in Reaktion auf das vibroakustische Verhalten der benachbarten Ablassleitung 5a. Der Ausgang des Sensors 11 wird von dem Datenerfassungssystem erfasst und aufgezeichnet. Wie zuvor beschrieben, kann der Ausgang des Sensors 11 nur erfasst werden, wenn der Ausgang einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet (ein Auslöseereignis). Die erfassten Daten können in der in den 2 und 4 dargestellten Form vorliegen. Derartige Messungen werden wiederholt (entweder kontinuierlich oder intermittierend) über einen längeren Zeitraum vorgenommen. Es können beispielsweise Signalabtastungen im Verlauf eines Tages, einer Woche, eines Monats oder eines Jahres erfolgen. Gegebenenfalls können die erfassten Daten in einer Speichereinheit der Sensoreinheit 10 zur späteren Nutzung gespeichert werden.
Im Schritt S4 werden die erfassten Sensorrohdaten in der Elektronikeinheit 13 verarbeitet und analysiert, um den Betriebszustand der Kondensatableitervorrichtung festzustellen. Die Daten werden zunächst durch die Elektronikeinheit 13 konditioniert, d. h. gefiltert und verstärkt, und anschließend in den Speicher der Elektronikeinheit 13 mit einer zeitbasierten Struktur geschrieben. Die Daten können beispielsweise mit einem Zeitstempel versehen werden, so dass das erfasste Signal mit einem spezifischen Messzeitpunkt verbunden ist. Alternativ können die Daten, in Kenntnis des Zeitraums zwischen Messungen, in zeitlicher Reihenfolge aufgezeichnet werden.
Die in der Elektronikeinheit 13 gespeicherten Daten werden sodann verarbeitet und analysiert, um Informationen bezüglich des Betriebszustands der Kondensatableitervorrichtung zu erhalten.
Die Elektronikeinheit 13 berechnet zunächst das Frequenzspektrum über einen vorbestimmten Zeitraum aus einem Abschnitt der Rohdaten. Die Elektronikeinheit 13 analysiert das Ausgangssignal des Sensors 11 auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem Sensorausgang und dem Frischdampf-Leckverlust der benachbarten Kondensatableitervorrichtung 6a. Die Elektronikeinheit 13 ist daher in der Lage, eine Beurteilung des Betriebszustands des Kondensatrückgewinnungssystems 1 und insbesondere der Kondensatableitervorrichtung 6a über den vorbestimmten Zeitraum vorzunehmen. Die Elektronikeinheit 13 wiederholt diese Analyse für den gesamten Datenkörper.
Im Schritt S6 werden die von der Elektronikeinheit 13 erhaltenen Informationen bezüglich des Betriebszustandes der Kondensatableitervorrichtung 6a durch die Elektronikeinheit 13 übertragen.
Die gesendeten Informationen werden von dem Empfänger 14 der Überwachungseinheit 12 im Schritt S8 empfangen. Die empfangenen Informationen werden sodann im Schritt S10 zur späteren Verwendung in den Speicher der Speichereinheit 16 der Überwachungseinheit 12 geschrieben.
Im Schritt S12 werden die in der Speichereinheit 16 gespeicherten Daten in die Trendanalyseeinheit 18 eingegeben. Die Trendanalyseeinheit 18 führt sodann statistische und andere analytische Verfahren durch, welche durch Algorithmen durchgeführt werden können, um Trends in den Betriebszuständen des Systems zu erkennen. Beispielsweise kann die Trendanalyseeinheit 18 ein Histogramm liefern, um den Zeitraum darzustellen, in welchem ein bestimmter Betriebszustand vorlag. Darüber hinaus kann die Trendanalyseeinheit 18 auch das Erkennen von Merkmalen der Aufwärm- und Abschaltsequenz des Prozesses ermöglichen.
Die Trendanalyseeinheit 18 kann beispielsweise erkennen, dass die Frischdampf-Leckverluste während des Aufwärmens des Dampfkraftwerks hoch sind, wodurch angezeigt sein kann, dass die Kondensatableitervorrichtung 6a zunächst fälschlicherweise offen oder geschlossen war. Die Trendanalyseeinheit 18 kann ferner erkennen, dass der Frischdampf-Leckverlust über einen bestimmten Tageszeitraum hoch ist, woraus zu entnehmen ist, dass kein Kondensat vorhanden ist und den Kondensatableiter für die Anwendung und die Kondensatströmungsrate nicht korrekt dimensioniert ist (beispielsweise für einen Glockenkondensatableiter).
8 zeigt einen Trend in dem Betrieb des Kondensatableiters 6a, der anhand erfasster und verarbeiteter Auslöseereignisse pro Stunde bezogen auf das vibroakustische Verhalten des Kondensatableiters 6a dargestellt ist.
Die von der Trendanalyseeinheit 18 erkannten Trends sind nicht auf Trends beschränkt, die von dem vibroakustischen Sensor 11 erkannt werden. Andere Sensoren, wie die Temperatursensoren, können verwendet werden, um Informationen über den Betriebszustand eines Kondensatableiters oder einer anderen Komponente des Dampfkraftwerks zu erhalten und diese Informationen können zur Erkennung von Trends analysiert werden.
9 zeigt einen anderen Trend, der von der Trendanalyseeinheit 18 erkannt werden kann. Hierbei zeigt der Trend die Temperaturmessungen an zwei unterschiedlichen Stellen.
Eine weitere Analyse des in den 8 und 9 dargestellten Trends kann durchgeführt werden, um zusätzliche Informationen über den Betrieb des Dampfkraftwerks zu erhalten.
Es ist ersichtlich, dass verschiedene Trends und Artefakte des Betriebs des Dampfkraftwerks aus der Trendanalyse erkennbar sind, und dass die Analyse nicht auf die Trends beschränkt ist, die in den 8 und 9 dargestellt sind.
Die Analyse der Betriebsbedingungen über einen längeren Zeitraum erlaubt das Erhalten tiefergehender Informationen aus dem Ausgang des vibroakustischen Sensors 11.
Es ist ersichtlich, dass wenn die Auflösung der Analyse erhöht wird (d. h. der vorbestimmte Zeitraum für jede Analyse wird verkürzt), die Trendanalyseeinheit 18 in der Lage ist, vorübergehende Ereignisse genauer zu erkennen und zu diagnostizieren.
Die durch die Trendanalyseeinheit 18 erhaltenen Ergebnisse werden im Schritt S14 an die Fehlerdiagnose- und Beratungseinheit 20 weitergeleitet. Die Fehlerdiagnose- und Beratungseinheit 20 analysiert die Trends und Artefakte, welche die Trendanalyseeinheit 18 erkannt hat, weiter und liefert eine Diagnose eines in dem Kondensatrückgewinnungssystem 1 vorhandenen Fehlers. Die Fehlerdiagnose- und Beratungseinheit 20 kann beispielsweise diagnostizieren, dass der Kondensatableiter 6a für das Dampfkraftwerk unzureichend dimensioniert ist. Die Fehlerdiagnose- und Beratungseinheit 20 kann ferner eine Ratschlagsnachricht liefern, welche die Art des Fehlers, mögliche Gründe für den Fehler und/oder mögliche Behebungsmaßnahmen zur Beseitigung des Fehlers enthält. Die Ratschlagsnachricht kann beispielsweise einen Bediener darüber informieren, dass der Kondensatableiter unzureichend dimensioniert ist und der Kondensatableiter daher durch einen Ableiter mit einer anderen Kapazität ersetzt werden sollte.
Zumindest die Ratschlagsnachricht wird an die Anzeigeeinheit 22 ausgegeben, so dass der Bediener geeignete Maßnahmen ergreifen kann. Alternativ kann die Überwachungseinheit 12 mit einer Steuerung versehen sein oder mit dieser kommunizieren, wobei die Steuerung bestimmte Maßnahmen automatisch durchführen kann, um eine Beseitigung des Fehlers zu versuchen. Die Anzeigeeinheit 22 kann ferner die Fehlerdiagnose anzeigen.
Das Erkennen von Trends im Betriebszustand des Dampfkraftwerks kann Vorhersagen hinsichtlich des zukünftigen Betriebs des Dampfkraftwerks ermöglichen. Die Trendanalyse kann beispielsweise erkennen, dass der Frischdampf-Leckverlust eines Kondensatableiters mit der Zeit zunimmt. Daher kann eine Wartung des Kondensatableiters (beispielsweise zum Austausch einer Dichtung) für einen Zeitpunkt geplant werden, für den vorausgesagt wird, dass der Frischdampf-Leckverlust einen akzeptablen Grad überschreiten wird. Derartige Voraussagen können auf der Grundlage einer linearen Voraussage oder einer anderen Art von Voraussage oder unter Verwendung eines selbst-lernenden Algorithmus getroffen werden.
Wo möglich und angebracht, können Prozesse in der Sensoreinheit 10 anstatt in der Überwachungseinheit 12, oder umgekehrt, durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Sensoreinheit 10 die Rohdaten aus dem Sensor 11 ausgeben und die Analyse zur Feststellung des Betriebszustands des Kondensatableiters kann in der Überwachungseinheit 12 durchgeführt werden. Ferner kann, wenn erwünscht, der Betrieb der Überwachungseinheit 12 in die Sensoreinheit 10 integriert sein. Die Sensoreinheit 10 kann beispielsweise die Trendanalyseeinheit 18 und/oder die Fehlerdiagnose- und Beratungseinheit 20 aufweisen.
Es ist beabsichtigt, dass die zuvor beschriebenen Funktionen der Sensoreinheit 10 und der Überwachungseinheit 12 durch eine oder mehrere geeignet konfigurierte und gesteuerte CPUs (Central Processing Unit) durchgeführt wird. Daher können einige der Funktionen der zuvor beschriebenen Einheiten tatsächlich von einer einzelnen Komponente durchgeführt werden.
Zwar sind in 1 drei Kondensatableiter dargestellt, jedoch können erheblich mehr als diese Anzahl vorhanden sein. Das Dampfkraftwerk kann beispielsweise mehr als 10 oder vielleicht mehr als 100 Kondensatableiter aufweisen. Jeder Kondensatableiter kann mit einer Sensoreinheit 10 versehen sein. Die Informationen aus jeder Sensoreinheit 10 können an eine entsprechende Überwachungseinheit 12 oder eine einzelne zentrale Überwachungseinheit 12 übertragen werden, welche die zuvor genannten Prozesse für jede der Sensoreinheiten 10 durchführen kann.
Die Erfindung ist in jedem Fall nicht auf das Überwachen von Kondensatableitern beschränkt und kann mit anderen Komponenten eines Dampfkraftwerks verwendet werden. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf Kondensatrückgewinnungssysteme beschränkt und kann auch in anderen Bereichen des Dampfkraftwerks verwendet werden.
Zwar wurde die Sensoreinheit 10 als einen Sender aufweisend und die Überwachungseinheit 12 als einen Empfänger 14 aufweisend beschrieben, jedoch können sowohl die Kondensatsensoreinheit 10, als auch die Überwachungseinheit 12 Sendeempfänger für die Zweiwegekommunikation aufweisen.
Ferner können die Sensoreinheit 10 und die Überwachungseinheit 12 über eine Drahtverbindung miteinander kommunizieren.
Zwar wurde die Erfindung hauptsächlich als den Ausgang eines vibroakustischen Sensors verwendend beschrieben, jedoch kann sie alternativ Daten anderer Arten von Sensoren verwenden, um Trends in den Betriebszuständen des Dampfkraftwerks zu erkennen.
In 10 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit 110 einer Überwachungsvorrichtung nach einem anderen Aspekt der Erfindung schematisch dargestellt. Die Sensoreinheit 110 kann in einem Dampfkraftwerk verwendet werden, das beispielsweise ein Kondensatrückgewinnungssystem 1 aufweist, wie es in 1 dargestellt ist. Ferner kann die Sensoreinheit 110 mit der zuvor beschriebenen Überwachungseinheit 12 verwendet werden.
Die Sensoreinheit 110 weist einen vibroakustischen Sensor 111 auf, der beispielsweise an oder nahe dem Einlass eines der Kondensatableiter 6a, 6b, 6c (hier der Kondensatableiter 6a, wie in 1 in Zusammenhang mit der Sensoreinheit 10 dargestellt) angeordnet ist, um das vibroakustische Verhalten der benachbarten Leitung aufzuzeichnen.
Die Sensoreinheit 110 kann ferner einen optionalen zusätzlichen Sensor 124 aufweisen, der im Folgenden näher beschrieben wird.
Der vibroakustische Sensor 111 und, falls vorhanden, der zusätzliche Sensor 124 sind mit einer Elektronikeinheit 113 gekoppelt. Die Elektronikeinheit 113 weist einen Empfänger zum Empfangen von Daten von Seiten des Sensors auf. Die Elektronikeinheit 113 kann einen drahtlosen Empfänger aufweisen, welcher es dem vibroakustischen Sensor 111 und/oder dem zusätzlichen Sensor 124 ermöglicht, in Bezug auf die Elektronikeinheit 113 entfernt angeordnet zu werden. Die Elektronikeinheit 113 kann ferner einen Sender aufweisen, der die Zweiwegekommunikation ermöglicht. Der Sender kann beispielsweise verwendet werden, um den Ausgang der Sensoren an eine andere Vorrichtung zu übertragen, wie beispielsweise die Überwachungseinheit 12 oder eine andere Sensoreinheit 110.
Die Elektronikeinheit 113 weist ferner eine Signalverarbeitungselektronik auf, beispielsweise einen Digitalsignalprozessor, auf, welche zur Datenverarbeitung mit Algorithmen vorprogrammiert ist. Die Elektronikeinheit 113 kann ferner einen Signalkonditionierer, beispielsweise ein Filter zum Entfernen von Fremdrauschen aus dem erfassten Signal und/oder einen Verstärker, aufweisen.
Die Elektronikeinheit 113 verarbeitet und analysiert das Signal des vibroakustischen Sensors 111, um den Grad des Frischdampf-Leckverlusts des zugehörigen Kondensatableiters festzustellen. Die Sensoreinheit 110 kann daher den Betriebszustand des Kondensatableiters feststellen.
Die Elektronikeinheit 113 berechnet ein Frequenzspektrum aus den von dem vibroakustischen Sensor 111 empfangenen Rohdaten, wie zuvor beschrieben. Die Elektronikeinheit 113 analysiert den Ausgang des Sensors 111 auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem Sensorausgang und dem Frischdampf-Verlust des benachbarten Kondensatableiters 6a. Die Elektronikeinheit 113 ist daher in der Lage, eine Beurteilung des Betriebszustands des Kondensatrückgewinnungssystems 1 und insbesondere des Kondensatableiters 6a zu treffen.
Die Sensoreinheit 110 weist mehrere vordefinierte Betriebsmodi auf. Die Betriebsmodi der Sensoreinheit 110 sind derart konfiguriert, dass sie unterschiedliche Ressourcenanforderungen haben. Beispielsweise können die Betriebsmodi verschiedene Energiemengen verbrauchen und können unterschiedlich komplex sein, da sie unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich der Speicher- und Rechenressourcen haben, wie beispielsweise hinsichtlich der Zeit, des Speichers, der Anzahl der zum Liefern eines gültigen Ausgangs erforderlichen Schritte/Iterationen, etc.
Die Sensoreinheit 110 ist mit einer Wählvorrichtung 130 versehen, welche einen der mehreren Betriebsmodi wählt.
Die Funktion der Sensoreinheit 110 und insbesondere der Wählvorrichtung 130 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 11 beschrieben.
Die Elektronikeinheit 113 erfasst Daten von dem vibroakustischen Sensor 111 und/oder dem zusätzlichen Sensor 124 im Schritt S15 und stellt im Schritt S16 den gegenwärtigen Betriebszustand des Dampfkraftwerks oder einer Komponente desselben, beispielsweise des Kondensatableiters 6a, fest.
Der gegenwärtige Betriebszustand des Dampfkraftwerks kann aus dem Ausgang des vibroakustischen Sensors 111 ermittelt werden. Wenn beispielsweise das Signal unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, stellt die Elektronikeinheit 113 fest, dass das Dampfkraftwerk gegenwärtig nicht arbeitet. Darüber hinaus kann die Elektronikeinheit 113, wie zuvor beschrieben, die durch den Ausgang des vibroakustischen Sensors 111 angegebene Menge des Dampfverlusts schätzen.
Es kann ferner ein Algorithmus vorgesehen sein, welcher den Ausgang des vibroakustischen Sensors 111 liefert und Signalcharakteristiken erkennt, welche den Anfahr- und/oder Abstellsequenzen des Dampfkraftwerks zugeordnet sind. Der Algorithmus kann ein selbstlernender Algorithmus sein.
Der zusätzliche Sensor 124 kann ferner dazu dienen, Informationen über den Betriebszustand des Dampfkraftwerks zu liefern. Der zusätzliche Sensor 124 kann beispielsweise einen Zeitgeber aufweisen, der mit einem Ablauf- oder Zeitplan des Dampfkraftwerks synchronisiert ist. Der zusätzliche Sensor 124 kann daher einen Ausgang liefern, welcher angibt, ob das Dampfkraftwerk zu dem jeweiligen aktuellen Zeitpunkt arbeitet.
Alternativ oder zusätzlich kann der zusätzliche Sensor 124 einen Lichtsensor aufweisen, welcher die Umgebungslichtbedingungen misst. Beispielsweise kann der zusätzliche Sensor 124 die Lichtbedingungen außerhalb eines Gebäudes messen, in dem sich das Dampfkraftwerk befindet, um festzustellen, ob es Nacht oder Tag ist, oder der zusätzliche Sensor 124 kann die Lichtbedingungen innerhalb des Gebäudes messen, um zu erkennen, ob die Lichter in dem Gebäude ein- oder ausgeschaltet sind.
Der zusätzliche Sensor 124 kann ferner einen Temperatur- und/oder Drucksensor aufweisen, der die Temperatur/den Druck beispielsweise an den Kondensatableitern 6a, 6b, 6c misst, um festzustellen, ob sie in Benutzung sind.
Basierend auf dem im Schritt S16 festgestellten gegenwärtigen Betriebszustand stellt die Wählvorrichtung 130 fest, welcher der mehreren Betriebsmodi aktuell für die Sensoreinheit 110 der geeignetste ist und wählt automatisch diesen Betriebsmodus (S18). Alternativ kann ein Bediener wählen, welcher der Betriebsmodi für den gegenwärtigen Betriebszustand der geeignetste ist.
Die Sensoreinheit 110 arbeitet nach dem gewählten Betriebsmodus (S20). Der Prozess nach 11 wird kontinuierlich oder periodisch wiederholt, um festzustellen, ob der gewählte Betriebsmodus für den gegenwärtigen Betriebszustand noch geeignet ist. Wenn der Betriebsmodus nicht länger geeignet ist, wählt die Wählvorrichtung 130 einen anderen Betriebsmodus und die Sensoreinheit 110 arbeitet nach diesem Betriebsmodus.
Jeder Betriebsmodus kann für einen bestimmten Betriebszustand des Dampfkraftwerks konfiguriert werden.
Wenn der vibroakustische Sensor 111 beispielsweise einen hohen Grad an Frischdampf-Leckverlust angibt, kann der gewählte Betriebsmodus derart konfiguriert werden, dass die Elektronikeinheit 113 eine intensive Analyse des Signals durchführt (d. h. eine hinsichtlich der Rechenressourcen, beispielsweise aufgrund des Abtastens mit einer höheren Rate, anspruchsvollere Analyse), um zu bestätigen, dass in der Tat ein hoher Grad an Frischdampf-Leckverlust vorliegt. Zu anderen Zeitpunkten kann ein Betriebsmodus gewählt werden, der derart konfiguriert ist, dass eine weniger intensive Analyse des Signals durchgeführt wird (d. h. eine hinsichtlich der Rechenressourcen weniger anspruchsvolle Analyse). Hierdurch kann der Stromverbrauch der Sensoreinheit 110 verringert werden, ohne die Fähigkeit zur genauen Analyse eines Fehlers zu opfern. Eine ähnliche Zuweisung von Ressourcen kann in Abhängigkeit von der Dampfnutzung erfolgen. Beispielsweise kann in Spitzennutzungszeiten der Betriebsmodus eine intensivere Analyse durchführen als während Zeiten geringer Nutzung. Diese Optimierung des Energieverbrauchs kann auch erreicht werden, indem die Abtastrate oder die Übertragungsrate des vibroakustischen Sensors 111 oder der Elektronikeinheit 113 verringert wird.
Wenn ein Algorithmus verwendet wird, um die Anfahrsequenz des Dampfkraftwerks zu erkennen, kann der gewählte Betriebsmodus in ähnlicher Weise eine intensive Analyse durchführen (d. h. eine hinsichtlich der Rechenressourcen anspruchsvollere Analyse), um vorübergehende Fehler zu erkennen, die bei einer weniger intensiven Analyse möglicherweise nicht bemerkt würden.
Die mehreren Betriebsmodi können auch andere Einstellungen für die Kommunikationsfunktionen der Elektronikeinheit 113 aufweisen. Beispielsweise können einer oder mehrere Betriebsmodi einen drahtlosen Sender und/oder Empfänger der Elektronikeinheit 113 abschalten, während andere Betriebsmodi diese Funktionen einschalten können. Daher wird von dem drahtlosen Senderund/oder Empfänger nur Energie verbraucht, wenn die drahtlose Funktion erforderlich ist. Ein Betriebsmodus, in dem die drahtlose Funktion abgeschaltet ist, kann beispielsweise gewählt werden, wenn festgestellt wird, dass die zugehörigen Kondensatableiter 6a, 6b, 6c gegenwärtig nicht in Benutzung sind.
Die Sensoreinheit 110 kann in einem Netzwerk mit anderen Sensoreinheiten 110 unter Verwendung einer Daisy-Chain-Topologie verbunden sein. Dementsprechend kann die Sensoreinheit 110 die drahtlose Funktion auch abschalten, wenn eine andere Sensoreinheit 110 ein das Abstellen oder einen kalten Zustand anzeigendes Signal erkennt und die Kommunikation mit dieser Sensoreinheit 110 somit beendet. Diese Aktion kann in gleicher Weise in den anderen Vorrichtungen erfolgen.
Die Betriebsmodi mehrerer Sensoreinheiten 110 können ferner durch eine der Sensoreinheiten 110 oder durch eine zentrale Überwachungseinheit (wie die Überwachungseinheit 12) gesteuert werden. Die Sensoreinheiten 110 können beispielsweise in einer Netzwerktopologie verbunden sein, welche einen oder mehrere Knoten aufweist, die jeweils mit mehreren Sensoreinheiten 110 kommunizieren (d. h. die Netzwerktopologie zweigt von den Knoten ab). Jeder der Knoten kann als Signal-Repeater wirken. Die Betriebsmodi sämtlicher Sensoreinheiten 110, die mit einem bestimmten Knoten verbunden sind, können durch einen Netzwerkbefehl gesteuert werden, welcher von einer der Sensoreinheiten 110 oder einer zentralen Überwachungseinheit über den Knoten ausgegeben wird. Alternativ können lediglich einige Sensoreinheiten 110 durch den Netzwerkbefehl gesteuert werden, wie beispielsweise eine bestimmte Kette von Sensoreinheiten 110, die dem Knoten zugeordnet sind.
Ferner können die Knoten ebenfalls kommunizieren, um die Weitergabe eines Befehls von beispielsweise einem ersten Knoten zu einem zweiten Knoten zu ermöglichen. Der Befehl kann sodann an die Sensoreinheiten 110 weitergegeben werden, die in Kommunikation mit dem zweiten Knoten stehen. Der Befehl kann von einer der Sensoreinheiten 110 stammen, welche in Kommunikation mit dem ersten Knoten oder einer zentralen Überwachungseinheit stehen.
Die Betriebsmodi können ferner Netzwerkroutingeigenschaften konfigurieren, insbesondere in Situationen, in denen die Vorrichtungen unter Verwendung einer Mesh-Topologie verbunden sind, d. h. wenn zur Erzeugung von Redundanz mehrere Pfade zwischen Vorrichtungen vorhanden sind. Wenn beispielsweise erkannt wird, dass eine der Vorrichtungen abgeschaltet wurde, kann der Betriebsmodus die Sensoreinheit 110 derart konfigurieren, dass die Kommunikation über eine andere Vorrichtung umgeleitet wird.
Die Erfindung liefert kontinuierliche Informationen an die Sensoreinheit 110, so dass sie auf die geeignetste und effizienteste Weise arbeiten kann. Dies kann den Gesamtenergieverbrauch der Sensoreinheit 110 verringern. Der Großteil der Datenverarbeitungs-, Analyse- und Diagnosefunktionen kann beispielsweise abgeschaltet werden, wenn festgestellt wird, dass kein Frischdampf vorhanden ist. Wenn die Sensoreinheit 110 batteriebetrieben ist, verringert dies die Häufigkeit, mit welcher die Batterien ersetzt oder aufgeladen werden müssen. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Sensoreinheit 110 sich an einer relativ unzugänglichen Stelle befindet.
In 12 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit 210 einer Überwachungsvorrichtung nach einem anderen Aspekt der Erfindung schematisch dargestellt. Die Sensoreinheit 210 kann in einem Dampfkraftwerk Verwendung finden, das beispielsweise ein Kondensatrückgewinnungssystem nach 1 aufweist. Ferner kann die Sensoreinheit 210 mit der zuvor beschriebenen Überwachungseinheit 12 verwendet werden.
Die Sensoreinheit 210 weist einen vibroakustischen Sensor 211 auf, der beispielsweise an oder nahe dem Einlass eines der Kondensatableiter 6a, 6b, 6c angeordnet ist (vorliegend des Kondensatableiters 6a wie in 1 in Bezug auf die Sensoreinheit 10 dargestellt), um das vibroakustische Verhalten der benachbarten Leitung aufzuzeichnen.
Der vibroakustische Sensor 211 ist mit einer Elektronikeinheit 213 (die als Wasserschlagerkennungseinheit arbeitet) gekoppelt, welche im Folgenden näher beschrieben wird. Der vibroakustische Sensor 211 kann in Bezug auf die Elektronikeinheit 213 entfernt angeordnet sein. Der Ausgang des vibroakustischen Sensors 211 kann an die Elektronikeinheit 213 über eine beliebige geeignete Kommunikationseinrichtung weitergeleitet werden. Der vibroakustische Sensor 211 kann mit der Elektronikeinheit 213 durch eine drahtgebundene oder drahtlose Verbindung gekoppelt sein.
Die Sensoreinheit 210 weist ferner einer Warneinrichtung 232, wie beispielsweise einen sichtbaren und/oder hörbaren Alarm, und/oder eine Steuerung 234 auf. Die Warneinrichtung 232 und die Steuerung 234 sind mit der Elektronikeinheit 213 verbunden und werden durch die Elektronikeinheit 213 in Reaktion auf den dort erzeugten Ausgang aktiviert.
Die Funktion der Sensoreinheit 210 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 13 beschrieben.
Im Schritt S22 erfasst die Elektronikeinheit 213 den Signalausgang des vibroakustischen Sensors 211. Die Elektronikeinheit 213 berechnet ein Frequenzspektrum aus den von Seiten des vibroakustischen Sensors 211 empfangenen Rohdaten, wie bereits zuvor beschrieben.
Im Schritt S24 analysiert die Elektronikeinheit 213 den Ausgang des Sensors 211 auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung zwischen dem Sensorausgang und dem Frischdampf-Leckverlust des benachbarten Kondensatableiters 6a. Die Elektronikeinheit 213 ist daher in der Lage, eine Beurteilung des Betriebszustands des Kondensatrückgewinnungssystems 1 und insbesondere des Kondensatableiters 6a anzustellen.
Die Elektronikeinheit 213 analysiert ferner den Ausgang des Sensors 211, um eine Signatur oder Charakteristiken von in dem Dampfkraftwerk auftretendem Wasserschlag (S26) zu erkennen.
Bei Wasserschlag handelt es sich um einen vorübergehenden Druckanstieg, der entsteht, wenn ein sich bewegendes Fluid plötzlich angehalten oder seine Richtung geändert wird. Dieser Druckanstieg erzeugt ein schlagendes oder hämmerndes Geräusch in der Rohrleitung. Die Vibration kann Rohrleitungen und andere Komponenten des Dampfkraftwerks beschädigen und ist daher unerwünscht.
Wasserschlag kann auftreten, wenn sich Kondensat am Boden einer Rohrleitung sammelt. Ein Wasserschwall kann sich bilden, wenn sich eine ausreichende Menge von Kondensat aufbauen kann. Der Wasserschwall wird mit Dampfgeschwindigkeit (üblicherweise 25 m/s) entlang der Rohrleitung mitgenommen und kann in Krümmungen des Rohrnetzes auf die Rohrleitung treffen, oder er kann auf in seinem Weg liegende Ventile oder Separatoren treffen.
Wasserschlag kann ferner infolge von thermischen Schocks entstehen. Diese können auftreten, wenn Dampf in Kontakt mit kühlerem Kondensat gelangt. Dies bewirkt, dass der Dampf sofort kondensiert, wodurch sein Volumen sofort um über das 1000-fache verringert wird. Die Volumenverringerung erzeugt momentan ein Vakuum in dem Rohr und das Kondensat wird in das Vakuum beschleunigt. Während der Leerraum gefüllt wird, trifft Kondensat in der Mitte auf, wodurch Stoßwellen in alle Richtungen gesendet werden.
Das durch ein Wasserschlagereignis erzeugte Sensorsignal weist wahrscheinlich eine viel höhere Amplitude auf als ein Signal, das durch den Verlust von Frischdampf und/oder das Freisetzen von Kondensat verursacht wird. Infolgedessen kann die Elektronikeinheit 213 das Sensorsignal überwachen und das Vorhandensein von Wasserschlag feststellen, wenn das Signal einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Da Wasserschlag unerwartet und kurzzeitig auftritt, ist es erforderlich, dass die Elektronikeinheit 213 das Signal des vibroakustischen Sensors 211 überwacht (d. h. mit einer ausreichend hohen Abtastfrequenz, um dieses vorübergehende Ereignis zu erkennen). Aufgrund der hierdurch bedingten erhöhten Signalverarbeitungsanforderungen kann die Elektronikeinheit 213 Wasserschlag aus den von Seiten des Sensors 211 empfangenen Rohdaten erkennen. Dies kann effizienter sein als das Berechnen und das Analysieren des Frequenzspektrums des Signals.
Alternativ kann die Elektronikeinheit 213 eine im Vergleich mit der zum Erkennen von Frischdampf-Leckverlust durchgeführten Analyse rechenmäßig einfachere oder gröbere Fast Fourier Transformation oder ein anderes Analyseverfahren durchführen, um Wasserschlag zu erkennen.
Nachdem die Elektronikeinheit 213 das Vorhandensein von Wasserschlag festgestellt hat, ist es erforderlich, zu bestätigen, dass das starke Signal tatsächlich das Ergebnis von Wasserschlag und nicht einer anderen vereinzelten Spitze in dem Signal ist. Die Elektronikeinheit 213 erfasst daher das der Erkennung des vermuteten Wasserschlagereignisses nachfolgende Signal und führt eine vollständige Analyse des Signals aus. Beispielsweise berechnet die Elektronikeinheit 213 ein Frequenzspektrum aus den von Seiten des vibroakustischen Sensors 211 empfangenen Rohdaten, wie bereits zuvor beschrieben, und analysiert das Frequenzspektrum, um die Signatur oder die Charakteristiken von Wasserschlag zu erkennen. Dieser Vorgang kann in der Tat rechnerisch anspruchsvoller sein als das Feststellen des Betriebszustands des Kondensatabscheiders (beispielsweise aufgrund der Verwendung einer höheren Abtastrate). Da dieser Vorgang nur durchgeführt wird, wenn Wasserschlag vermutet wird, wird er jedoch relativ selten durchgeführt und minimiert so die Rechenlast.
Diese Maßnahmen können daher die von der Sensoreinheit 210 benötigte Energie verringern.
Im Schritt S28 wird der von der Elektronikeinheit 213 festgestellte Betriebszustand in einer geeigneten Form ausgegeben. Beispielsweise kann der Betriebszustand, wie der Grad des Dampf-Leckverlusts, an eine Anzeigeeinheit ausgegeben werden, so dass er von einem Bediener betrachtet werden kann.
Wenn die Elektronikeinheit 213 das Vorhandensein von Wasserschlag in dem Dampfkraftwerk erkennt, löst sie die Warneinrichtung 232 aus. Die Warneinrichtung liefert eine sichtbare und/oder hörbare Anzeige oder einen solchen Alarm, um den Bediener von dem Auftreten von Wasserschlag oder dem Entstehen und der Ausbreitung von Wasserschlag in dem Rohrnetz des Kraftwerks zu informieren. Der Bediener kann sodann geeignete Maßnahmen ergreifen, um ein erneutes Auftreten zu verhindern. Beispielsweise kann der Bediener die zukünftige Steuerung des Dampfkraftwerks ändern, so zum Beispiel durch langsameres Öffnen oder Schließen von Ventilen oder durch häufigeres Ablassen von Kondensat. Derartige verbesserte Steuerungspraktiken können auch von einem selbstlernenden Algorithmus erkannt werden. Alternativ kann der Bediener für das Vornehmen von Änderungen in dem Dampfkraftwerk selbst Sorge tragen, beispielsweise für das Vorsehen zusätzlicher Kondensatableiter, um den Aufbau von Kondensat zu verhindern, oder für eine Veränderung im Rohrnetzwerk.
Die Elektronikeinheit 213 kann ferner die Steuerung 234 (S32) auslösen, um Behebungsmaßnahmen dahingehend zu treffen, dass die Effekte des Wasserschlags abgemildert und/oder das weitere Auftreten von Wasserschlag zu verhindern. Beispielsweise kann die Steuerung mit einem Sicherheitsventil verbunden sein, das geöffnet wird, wenn Wasserschlag erkannt wird.
In 14 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit einer Überwachungsvorrichtung nach einem anderen Aspekt der Erfindung schematisch dargestellt. Die Sensoreinheit 310 kann in einem Dampfkraftwerk verwendet werden, das beispielsweise ein Kondensatrückgewinnungssystem 1 nach 1 aufweist. Ferner kann die Sensoreinheit 310 mit der zuvor beschriebenen Überwachungseinheit 12 verwendet werden.
Die Sensoreinheit 310 weist einen vibroakustischen Sensor 311 auf, der beispielsweise an oder nahe dem Einlass eines der Kondensatableiter 6a, 6b, 6c (vorliegend des Kondensatableiters 6a wie in 1 für die Sensoreinheit 10 dargestellt) angeordnet, um das vibroakustische Verhalten der benachbarten Leitung aufzuzeichnen.
Der vibroakustische Sensor 311 ist mit einer Elektronikeinheit 313 (die als Zustandsüberwachungseinheit arbeitet) verbunden, die im Folgenden näher beschrieben wird. Der vibroakustische Sensor 311 kann entfernt von der Elektronikeinheit 313 angeordnet sein. Der Ausgang des vibroakustischen Sensors 311 kann an die Elektronikeinheit 313 über jede geeignete Kommunikationseinrichtung übertragen werden. Der vibroakustische Sensor 311 kann beispielsweise über eine drahtgebundene oder eine drahtlose Verbindung 313 mit der Elektronikeinheit 313 verbunden sein.
Die Elektronikeinheit 313 weist eine Signalverarbeitungselektronik, beispielsweise einen Digitalsignalprozessor, auf, welcher mit Algorithmen zur Verarbeitung von Daten des vibroakustischen Sensors 311 vorprogrammiert ist. Die Elektronikeinheit 313 kann ferner einen Signalkonditionierer, wie beispielsweise ein Filter, um Fremdrauschen aus den Daten zu entfernen und/oder einen Verstärker aufweisen.
Die Ausgänge der in der Elektronikeinheit 313 durchgeführten Algorithmen werden in eine Fehlerdiagnose- und Ratschlagseinheit 320 eingegeben, die im Folgenden näher beschrieben wird.
Die Sensoreinheit 310 weist ferner eine Anzeigeeinheit 322 auf. Die Anzeigeeinheit dient letztlich der Anzeige von Ergebnissen, wie Informationen oder Befehlen, aus der Fehlerdiagnose- und Ratschlagseinheit 320 an einen menschlichen Bediener. Die Anzeigeeinheit 322 kann ferner Elemente vor dem Ausgang der Fehlerdiagnose- und Ratschlagseinheit 320 anzeigen. Beispielsweise kann die Anzeigeeinheit 322 die Rohdaten des vibroakustischen Sensors 311, den Ausgang der Elektronikeinheit 313, etc. anzeigen.
Der Betrieb der Sensoreinheit 319 und ihrer Komponenten wird im Folgenden unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 15 beschrieben.
Im Schritt S34 erzeugt der vibroakustische Sensor 311 ein Signal in Reaktion auf das vibroakustische Verhalten, das in der benachbarten Leitung erzeugt wird. Der Ausgang des vibroakustischen Sensors 311 wird von dem Datenerfassungssystem erfasst und aufgezeichnet.
Die Elektronikeinheit 313 empfängt das Signal von dem vibroakustischen Sensor 311. Die Elektronikeinheit 313 verarbeitet und analysiert das Signal, um dem Frischdampf zugeordnete Charakteristiken und Kondensat zugeordnete Charakteristiken zu erkennen (S36).
Insbesondere berechnet die Elektronikeinheit 313 ein Frequenzspektrum des empfangenen Sensorsignals. Das Frequenzspektrum wird sodann in mehrere Frequenzbänder unterteilt und für jedes Frequenzband wird ein Spitzenbetrag in dem Band gemessen. Der Betriebszustand einer Komponente des Dampfkraftwerks kann sodann durch Berechnen eines oder mehrerer Verhältnisse zwischen den Spitzenbeträgen verschiedener Frequenzbänder festgestellt werden.
Die Verhältnisse können beispielsweise den Dampf-Leckverlust der Komponente angeben, oder die Verhältnisse können die Kondensatbeladung in der Komponente angeben. Die Elektronikeinheit 313 kann die Verarbeitung und die Analyse des Signals für verschiedene Frequenzbänder fortsetzen, um Verhältnisse zu ermitteln, die sowohl Dampf-Leckverluste als auch die Kondensatbeladung angeben.
Im Schritt S38 werden die Verhältnisse ausgewertet, um den gegenwärtigen Dampf-Leckverlust und die Kondensatbeladung zu schätzen. Die Kondensatbeladung kann als relativer Wert, wie beispielsweise ”GERING”, ”MITTEL” oder ”HOCH”, oder als eine genauere Schätzung auf der Grundlage eines Prozentanteils der maximalen Kondensatbeladung für einen gegebenen Kraftwerkszustand ausgedrückt werden.
Die Elektronikeinheit 313 kann ferner (je nach Art der Komponente) feststellen, ob die geschätzte Kondensatbeladung unter einem vorbestimmten unteren Schwellenwert liegt und/oder ob die geschätzte Kondensatbeladung über einem vorbestimmten oberen Schwellenwert liegt.
Die Elektronikeinheit 313 kann derart konfiguriert sein, dass sie den geschätzten Dampf-Leckverlust und oder die Kondensatbeladung über einen Zeitraum hinweg analysiert, um Trends zu erkennen, wie dies in Zusammenhang mit der Überwachungseinheit 12 beschrieben wurde (oder diese Funktion kann durch die Überwachungseinheit 12 wahrgenommen werden).
Die von der Elektronikeinheit 313 erhaltenen Ergebnisse werden an die Fehlerdiagnose- und Ratschlagseinheit 320 im Schritt S40 übertragen. Die Fehlerdiagnose- und Ratschlagseinheit 320 analysiert die von der Elektronikeinheit 313 gelieferten geschätzten Dampf-Leckverlust- und Kondensatbeladungswerte und liefert eine Diagnose eines in dem Dampfkraftwerk aufgetretenen Fehlers.
Die Fehlerdiagnose- und Ratschlagseinheit 320 kann beispielsweise feststellen, dass ein Kondensatableiter für das Dampfkraftwerk unzureichend dimensioniert ist, wenn (je nach Art des Kondensatableiters) die geschätzte Kondensatbeladung über einem vorbestimmten oberen Schwellenwert oder unter einem vorbestimmten unteren Schwellenwert liegt.
Die Fehlerdiagnose- und Ratschlagseinheit 320 kann ferner eine Ratschlagsnachricht liefern, welche die Art des Fehlers, potentielle Ursachen des Fehlers und/oder Behebungsmaßnahmen zur Beseitigung des Fehlers enthalten kann. Die Ratschlagsnachricht kann beispielsweise angeben, dass der Kondensatableiter durch einen Ableiter mit einer anderen Kondensatableitkapazität ersetzt werden sollte.
Zumindest die Ratschlagsnachricht wird an die Anzeigeeinheit 322 ausgegeben, so dass ein Bediener geeignete Maßnahmen ergreifen kann. Alternativ kann die Sensoreinheit 310 mit einer Steuerung versehen sein, welche bestimmte Aktionen automatisch durchführen kann, um eine Fehlerbehebung zu versuchen. Die Anzeigeeinheit 322 kann ferner die Fehlerdiagnose anzeigen. Die Anzeigeeinheit 322 kann tatsächlich einen beliebigen oder sämtliche Prozesse von den ursprünglichen Rohdaten bis zu der letztlichen Ratschlagsnachricht anzeigen.
In 16 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sensoreinheit 410 einer Überwachungsvorrichtung nach einem anderen Aspekt der Erfindung schematisch dargestellt. Die Sensoreinheit 410 kann in einem Dampfkraftwerk verwendet werden, das beispielsweise ein Kondensatrückgewinnungssystem 1 gemäß 1 aufweist. Ferner kann die Sensoreinheit 410 mit der zuvor beschriebenen Überwachungseinheit 12 verwendet werden.
Die Sensoreinheit 410 weist einen entfernt angeordneten berührungslosen vibroakustischen Sensor auf, welcher in diesem Ausführungsbeispiel ein Laser-Doppler-Vibrometer 411 ist.
Im Allgemeinen weist ein Laser-Doppler-Vibrometer eine Laserquelle, beispielsweise einen Helium-Neon-Laser auf, der einen Laserstrahl erzeugt. Ein Strahlteiler wird zum Teilen des Laserstrahls in zwei kohärente Strahlen, nämlich einen Referenzstrahl und einen Messstrahl, verwendet. Der Messstrahl kann eine Bragg-Zelle durchlaufen, welche die Frequenz des Strahls um einen bekannten Betrag ändert. Der Messstrahl wird sodann auf eine Zielfläche gerichtet, von wo er reflektiert wird. Der reflektierte Messstrahl wird mit dem Referenzstrahl kombiniert, wodurch eine optische Interferenz erzeugt wird, welche durch einen geeigneten Detektor erkannt wird.
Das Schwingen der Zielfläche erzeugt eine Doppler-Verschiebung in der Frequenz des Messstrahls. Der Ausgang des Detektors ist ein frequenzmoduliertes Signal, das die Bragg-Zellenfrequenz als Trägerfrequenz und die Doppler-Verschiebung als Modulationsfrequenz aufweist. Das Signal kann demoduliert werden, um für die schwingende Zielfläche die Geschwindigkeit als Funktion der Zeit abzuleiten.
Das Laser-Doppler-Vibrometer 411 ist auf eine Leitung des Dampfkraftwerks gerichtet, die in Fluidverbindung mit einer zu überwachenden Komponente steht, wie beispielsweise einem Kondensatableiter. Wie zuvor beschrieben gibt das von der Leitung her erfasste Signal den Dampfverlust und/oder die Kondensatbeladung der Komponente an. Dieses vibroakustische Verhalten der Leitung kann von dem Laser-Doppler-Vibrometer 411 erkannt werden.
Der Ausgang des Laser-Doppler-Vibrometers 411 wird an eine Elektronikeinheit 413 (die als Zustandsüberwachungseinheit arbeitet) gesendet. Wie in Zusammenhang mit den vorhergehenden Aspekten der Erfindung beschrieben, analysiert die Elektronikeinheit 413 den Ausgang des Laser-Doppler-Vibrometers 411 auf der Basis einer vorbestimmten Beziehung, um eine Beurteilung des Betriebszustands des Dampfkraftwerks und insbesondere der zu überwachenden Komponente anzustellen. Die Elektronikeinheit 413 kann den Pegel des Frischdampf-Leckverlusts und/oder der Kondensatbeladung der Komponente feststellen.
Da es sich bei dem Laser-Doppler-Vibrometer 411 um einen berührungslosen Sensor handelt, kann dieser in Bezug auf die Leitung und die überwachte Komponente entfernt angeordnet sein. Infolgedessen muss das Laser-Doppler-Vibrometer 411 keinen hohen Temperaturen widerstehen. Ferner können die anderen Komponenten der Sensoreinheit 410 zusammen mit dem Laser-Doppler-Vibrometer 411 angeordnet werden, da sie ebenfalls keinen hohen Temperaturen standhalten müssen.
Die Sensoreinheit 410 kann ferner einen berührungslosen Temperatursensor 436 zum Messen der Temperatur der Leitung aufweisen. Der berührungslose Temperatursensor 436 kann ein Infrarot-Thermometer sein. Der berührungslose Sensor 436 kann feststellen, wann das Kraftwerk in Betrieb ist, um das Laser-Doppler-Vibrometer 411 auszulösen.
Falls der Temperatursensor 436 ein Infrarot-Thermometer ist, kann es im Wesentlichen koaxial mit dem Laser-Doppler-Vibrometer 411 positioniert werden. Die Laserquelle des Laser-Doppler-Vibrometers 411 kann einen Zielstrahl (üblicherweise mit geringerer Energie) liefern, welcher die Richtung des Infrarot-Thermometers angibt. Dies gewährleistet, dass das Infrarot-Thermometer die Temperatur der Leitung und nicht beispielsweise des umgebenden Gebäudes misst.
Zwar wurde der berührungslose Sensor unter Bezugnahme auf ein Laser-Doppler-Vibrometer beschrieben, jedoch können auch andere Arten von berührungslosen Sensoren verwendet werden. Insbesondere kann es sich bei dem berührungslosen Sensor um jede Art von aktivem Sensor handeln, der sowohl Strahlung emittiert als auch empfängt, wie beispielsweise ein Ultraschall-Doppler-Vibrometer, ein kapazitiver Sensor, ein induktiver Sensor, ein faseroptischer Sensor, ein akustischer Oberflächenwellensensor und/oder ein Wirbelstromsensor.
Um eine unnötige Duplizierung der Bemühungen und unnötige Wiederholungen in der Beschreibung zu vermeiden, wurden bestimmte Merkmale in Zusammenhang mit nur einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass, wo dies technisch möglich ist, Merkmale, die in Zusammenhang mit einem beliebigen Aspekt oder Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurden, auch in Verbindung mit jedem anderen Aspekt oder Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden können.
Die berührungslose Sensoranordnung der Sensoreinheit 410 kann beispielsweise mit jeder der hier beschriebenen Überwachungsvorrichtungen verwendet werden. Ferner kann jede der in Zusammenhang mit den Elektronikeinheiten 13, 113, 213, 313, 413 beschriebenen Funktionen in jeder anderen hier beschriebenen Elektronikeinheit integriert sein. Darüber hinaus kann die Wählvorrichtung 130 der Sensoreinheit 110 mit jeder der Überwachungsvorrichtungen verwendet werden.
Die Überwachung des Frischdampf-Leckverlusts und/oder der Kondensatbeladung kann den effizientesten Betrieb des Dampfkraftwerks ermöglichen, wodurch Energie und somit Kosten gespart werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2009/106851 [0006]

Claims

Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Sensoreinheit, die einer Komponente des Dampfkraftwerks zugeordnet ist, wobei die Sensoreinheit derart konfiguriert ist, dass sie einen Ausgang liefert, welcher den Betriebszustand der Komponente angibt; wobei die Sensoreinheit mehrere Betriebsmodi aufweist, wobei jeder Betriebsmodus eine andere Ressourcennutzung beinhaltet; wobei die Vorrichtung ferner aufweist: eine Wählvorrichtung zum Wählen eines der mehreren Betriebsmodi, wobei der Betriebsmodus auf der Basis eines gegenwärtigen Betriebszustands des Dampfkraftwerks gewählt wird.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Betriebszustand des Dampfkraftwerks von der Sensoreinheit erfasst wird.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Sensoreinheit einen vibroakustischen Sensor aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Sensoreinheit ferner einen oder mehrere zusätzliche Sensoren aufweist, die derart konfiguriert sind, dass sie einen Ausgang liefern, der in Bezug zu dem Betriebszustand des Dampfkraftwerks steht.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der eine oder die mehreren zusätzlichen Sensoren Temperatur- und/oder Drucksensoren aufweisen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher der eine oder die mehreren zusätzlichen Sensoren einen Zeitgeber aufweisen, welcher mit einem Betriebsplan des Dampfkraftwerks verbunden ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welcher der eine oder die mehreren zusätzlichen Sensoren einen Lichtmesser aufweisen, der derart konfiguriert ist, dass er die Umgebungslichtbedingungen erkennt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem Algorithmus, der derart konfiguriert ist, dass er das Anfahren und/oder das Abschalten des Dampfkraftwerks aus dem Ausgang der Sensoreinheit erkennt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Wählvorrichtung den Betriebsmodus automatisch wählt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Wählvorrichtung manuell gesteuert wird, um den Betriebsmodus zu wählen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Betriebsmodi einen unterschiedlichen Energieverbrauch aufweisen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Betriebsmodi den Ausgang eines Sensors der Sensoreinheit mit unterschiedlichen Raten abtasten.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Betriebsmodi den Ausgang eines Sensors der Sensoreinheit auf unterschiedliche Weise verarbeiten.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einem drahtlosen Empfänger und/oder Sender, wobei der drahtlose Empfänger und/oder Sender in mindestens einem der mehreren Betriebsmodi aktiviert und in mindestens einem anderen der mehreren Betriebsmodi deaktiviert ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Vorrichtung mehrere Sensoreinheiten aufweist, wobei die Wählvorrichtung jeder der mehreren Sensoreinheiten durch die Sensoreinheit selbst, eine andere der Sensoreinheiten oder durch eine Überwachungseinheit gesteuert ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die mehreren Sensoreinheiten mit einem oder mehreren Netzwerkknoten verbunden sind, wobei die Wählvorrichtungen einiger oder sämtlicher Sensoreinheiten, die in Verbindung mit einem zugehörigen Netzwerkknoten stehen, über diesen Netzwerkknoten gesteuert werden.
Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk im Wesentlichen wie unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben und in diesen dargestellt.
Verfahren zum Betreiben einer Überwachungsvorrichtung für ein Dampfkraftwerk, wobei die Vorrichtung eine Sensoreinheit mit mehreren Betriebsmodi aufweist, wobei jeder Betriebsmodus eine andere Ressourcennutzung aufweist, wobei das Verfahren aufweist: Feststellen eines gegenwärtigen Betriebszustands des Dampfkraftwerks; und Wählen eines der mehreren Betriebsmodi auf der Grundlage des gegenwärtigen Betriebszustands des Dampfkraftwerks.
Verfahren im Wesentlichen wie unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben und in diesen dargestellt.