DE3239576C2 - Verfahren zur Erzeugung eines einem Feuchtigkeitsgehalt entsprechenden Steuersignals - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines einem Feuchtigkeitsgehalt entsprechenden Steuersignals mittels einer Feuchtigkeitsempfindlichen Vorrich­ tung, und besonders, jedoch nicht ausschließlich, die Nutzung des gemessenen Feuchtigkeitsgehalts des Abgases eines industri­ ellen Trocknungsverfahrens zur Steuerung der Parameter dieses Verfahrens, um es angesichts der hohen Kosten von Brennstoff und Energie so zu steuern, daß es mit höchstem Wirkungsgrad abläuft.

Die Erfahrung zeigt, daß Hygrometer und andere feuchtigkeitsempfindliche Vorrichtungen infolge atmos­ phärischer Verunreinigungen im Verlaufe der Zeit fehlerhafte Messungen liefern.

Es ist daher erforderlich, diese Meßfehler durch wiederholte Nacheichungen der feuchtigkeitsempfindlichen Vorrichtung mit­ tels Standard-Luftquellen zu beheben, wozu jedoch bisher das Gerät ausgebaut und in eine Atmosphäre mit einstellbar verän­ derlicher Feuchte gebracht werden muß, was offensichtlich unbequem und aufwendig ist.

Aus DE 31 42 468 A1 sind auch ein Verfahren und eine Einrichtung zur Erfassung, Aufzeichnung und Auswertung von physikalischen Meßdaten bekannt. Hier wird ein vom Meßfühler geliefertes elektrisches Analogsignal durch einen Analog/Digi­ talwandler, der auch zur Meßbereichsumstellung des Meßfühlers dient, in ein speicherbares Digitalsignal umgewandelt, das in einer Speichereinheit mit Kenndaten des Meßfühlers gespeichert wird.

Eine ähnliche Anlage ist auch beschrieben in "Messen und Regeln in der chemischen Technik", Herausgeber: J. Hengsten­ berg u. a. (1964) S. 1560-1562. Dort werden analoge Empfangs­ signale über Filter zur Unterdrückung von Störsignalen über Verstärkung und A/D-Wandler zum Ausgabegerät geleitet. Eine Programmiereinheit liefert bestimmte analoge Umwandlungen des Meßwertes, z. B. zur Nullpunktsunterdrückung.

Die Nullpunktsunterdrückung genügt jedoch nicht als Nacheichung und die bekannten Meßvorrichtungen mit Signalum­ wandlern und -Speichern sind dafür nicht bestimmt und nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung an sich bekannter Art zur Messung des Feuchtigkeitsgehaltes eines Mediums mit Maßnahmen zur Nach­ eichung so weiterzubilden, daß die wiederholte Nacheichung in einfacher Weise und ohne Veränderungen der feuchtigkeitsem­ pfindlichen Vorrichtung selbst so durchführbar ist, daß die Vorrichtung anschließend wieder dem wahren Feuchtigkeitsgehalt genau entsprechende fehlerfreie Anzeigen und Steuersignale liefert.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren wie es im Anspruch 1 und eine Vorrichtung wie sie im Anspruch 3 defi­ niert sind. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Weiter sind Vorrichtungen vorgesehen, um ein Warnsignal zu erzeugen, wenn das Ausgangssignal bei irgendeinem der vorbestimmten Werte des Feuchtigkeitsgehalts sich im Verlauf der Zeit um mehr als ein vorbestimmtes Ausmaß verändert oder eine vorbestimmte Höhe nicht erreicht.

Die Erfindung wird im folgenden erläutert durch die Beschreibung von Ausführungsformen. Die Beschreibung bezieht sich auf die Zeichnungen; hierin zeigt

Fig. 1 schematisch einen industriellen (technischen) Trocknungsofen,

Fig. 2 ein Schema einer Steuerungsanordnung für den Ofen der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt einen Ofen A, der ein zu trocknendes Material B enthält. Dem Ofen wird durch die Einlaßöffnung D Luft mit einer Temperatur von 50°C und einem Taupunkt von 20° zugeführt. Die das Material B durchströmende Luft nimmt von diesem Feuchtigkeit auf und tritt an der Auslaßöffnung E mit geringerer Temperatur, aber höherem Taupunkt aus. Ein Teil der Austrittsluft wird bei F als Abluft abgelassen, während der Rest durch das Rohr P zurückgeführt wird, so daß er in den Ofen A bei der Einlaßöffnung D wieder eintritt, nachdem er ergänzt worden ist durch warme Luft, welche durch die Zuleitung G in das Rohr P eintritt. Um das Trocknungsverfahren in der wirksamsten Weise zu betreiben, muß man gewöhnlich den Anteil der bei F entfernten Abluft und die Menge der bei G eingeführten kompensierenden Luft entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt der bei E austretenden Luft regeln.

In Fig. 2 bedeutet der Block H ein Hygrometer oder eine andere feuchtigkeitsempfindliche Vorrichtung, die in der aus der Auslaßöffnung E der Fig. 1 austretenden Luft angeordnet ist. Die anfängliche Kennlinie des Hygrometers ist durch die Kurve a wiedergegeben, nach der ein Feuchtigkeitsgehalt x ein Ausgangssignal y erzeugt.

Der Ausgang des Hygrometers wird einem Mikroprozessor (M) zugeführt, der als eine seiner Funktionen hat, in einem Speicher eine Kennlinie aa zu speichern, die den Zusammenhang des Ausgangssignals y mit dem Steuersignal xx liefert (Fig. 2).

Das Steuersignal xx wird der Steuerungsvorrichtung c zugeführt, wodurch der Anteil der bei F als Abluft entfernten kühlen feuchten Austrittsluft und möglicherweise andere Parameter des Trocknungsverfahrens gesteuert werden.

Im Verlauf der Zeit kann die Kennlinie a des Hygrometers H sich zur Kurve da verändern, gemäß welcher der Feuchtigkeitsgehalt x ein verringertes Ausgangssignal dy liefert. Dieses verringerte Signal würde seinerseits durch Anwendung der Kennlinie aa ein verringertes Steuersignal dxx liefern, so daß die Steuerungs­ parameter zu einem Zustand hin verändert würden, der dem tat­ sächlichen Feuchtigkeitsgehalt x nicht entspricht, und der Wirkungsgrad des Systems wäre verringert.

Um die veränderte Kennlinie a des Hygrometers H zu kompensieren, ist vorgesehen, daß es in vom Mikroprozessor M bestimmten Zeit­ abständen der Reihe nach mit Standard-Luftquellen mit verschie­ denen bekannten Werten x′ des Feuchtigkeitsgehalts verbunden wird, so daß in der gleichen Reihenfolge Test-Ausgangssignale erzeugt werden, welche diesen bekannten Werten entsprechen und im all­ gemeinen verschieden sein werden von denen, die vom Hygrometer ursprünglich in einer Umgebung mit diesen Werten des Feuchtig­ keitsgehalts geliefert wurden.

Diese Test-Ausgangssignale werden dem Mikroprozessor M zuge­ führt, um die in seinem Speicher gespeicherte Kennlinie aa derart zu verändern, daß das von einem Hygrometer-Ausgangssignal dy erzeugte Steuersignal vom Wert dxx′ bis zum Wert xx, oder wenigstens in die Richtung des Wertes xx, verändert wird.

In einigen Ausführungsformen kann es erforderlich sein, nur eine Luftquelle mit vorbestimmtem Feuchtigkeitsgehalt zu verwenden, um die im Speicher des Mikroprozessors ge­ speicherte Kennlinie aa zu verändern, während in anderen Anordnungen, wo die Kennlinie a des Hygrometers komplexer ist und/oder die Anforderungen an die Kontrollvorrichtung höher sind, Luftquellen von drei oder mehr verschiedenen vorbestimmten Werten des Feuchtigkeitsgehalts verwendet werden.

Die im Speicher des Mikroprozessors gespeicherte Kennlinie aa kann in Form einer Gleichung d=fyn+K vorliegen, worin die Werte von f, n und K so sind, daß die Gleichung der Kennlinie a des Hygrometers entspricht. In einer anderen Ausführungsform kann die Kennlinie aa so sein, daß sie für eine gegebene Veränderung im Ausgangssignal y des Hygrometers einen kleineren oder größeren Bereich von Werten des Steuersignals xx liefert.

Man kann vorsehen, daß das Ausgangssignal des Hygrometers, wenn dieses sich in einer Umgebung bestehend aus Luft von einer der Standardluftquellen befindet, über eine endliche Zeitdauer überwacht wird, und falls während dieser Zeit das Ausgangssignal sich um mehr als einen vorbestimmten Betrag verändert, ein Warnsignal gegeben wird, um anzuzeigen, daß die Leistung des Hygrometers in einem solchen Ausmaß abgefallen ist, daß es für weitere Verwendung zu instabil ist.

Es kann ferner eine Vorrichtung vorgesehen sein, um die feuchtigkeitsempfindliche Vorrichtung wenn nötig zu dekontaminieren, beispielsweise wenn der Meßfehler so groß geworden ist, daß das Warnsignal gegeben wurde. Die Dekontaminierungsvorrichtung kann als Dampfverdrängungs-, Flüssigwasch- oder Heizvorrichtung ausgebildet sein, je nach der Art der feuchtigkeitsempfindlichen Vorrichtung und der Art der Verunreinigung.

Es sei bemerkt, daß während des Verfahrens der Veränderung der vom Mikroprozessor gespeicherten Kennlinie aa die Steuervorrichtung C möglicherweise vom Mikroprozessor abgeschaltet werden muß, und in manchen Fällen kann dieser Verfahrensabschnitt während Perioden im Trocknungszyklus durchgeführt werden, während deren der Ausfall der Regelung die gerinsten Schwierigkeiten erzeugt. In anderen Ausführungsform kann es notwendig sein, die Kombination von Hygrometer, Mikroprozessor und Steuerungsvorrichtung doppelt vorzusehen, und dafür zu sorgen, daß eine dieser Kombinationen in den Betriebsablauf eingeschaltet ist, während die andere dem Verfahren der Veränderung der vom Mikroprozessor gespeicherten Beziehung unterworfen wird.

Der Mikroprozessor kann mit einer grafischen, numerischen oder anderen Anzeigevorrichtung ausgerüstet sein, wodurch das Ausmaß des Meßfehlers oder irgendein anderer Parameter oder ein Zustand, der vom Gerät bestimmt wird, angegeben werden kann. Außerdem kann der Mikroprozessor so programmiert sein, daß er durch Bezugnahme auf gespeicherte Reaktionsmerkmale den Endgleichgewichtszustand der feuchtigkeitsempfindlichen Vorrichtung oder die Zeit bis zum Erreichen eines solchen Zustands voraussagt.

Das beschriebene Gerät betrifft die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts von Luft, jedoch kann die Erfindung mit entsprechender Abwandlung in Fällen verwendet werden, wo der Feuchtigkeitsgehalt in anderen Gasen, in Flüssigkeiten oder Feststoffen oder in Mischungen von zwei oder mehr dieser Materialien gemessen wird.

Es sei ferner bemerkt, daß das Verfahren auch benutzt werden kann, um nur eine genaue Anzeige des Feuchtigkeitsgehalts der Umgebung der feuchtigkeitsempfindlichen Vorrichtung H zu liefern, und zwar verhältnismäßig unbeeinflußt von deren Zustand, oder auch, um ein Signal zu geben, wann ein bestimmter Ausgangswert y des Hygrometers über- oder unterschritten wurde.

Claims (6)

1. Verfahren zur Erzeugung eines einem Feuchtigkeitsgehalt entspre­ chenden Steuersignals mittels einer feuchtigkeitsempfindlichen Vorrichtung (H), wobei ein Ausgangssignal (y), das in Beziehung zum Feuchtigkeitsgehalt (x) eines zu messenden Mediums steht, mittels einer Umwandlungsvorrichtung (M) in ein Steuersignal (xx) umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Nach­ eichen wiederholt mindestens eine Standard-Luftquelle mit bekann­ tem Feuchtigkeitsgehalt (x′) der feuchtigkeitsempfindlichen Vorrichtung (H) zugeführt wird und daß die Umwandlungsvorrich­ tung ein Mikroprozessor (M) ist, in dem eine Kennlinie (aa) gespeichert ist, und diese Kennlinie durch das Nacheichen so verändert wird, daß das beim Nacheichen erhaltene Steuersignal (dxx′) in das ursprüngliche Steuersignal (xx) geändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (xx) mittels einer Steuervorrichtung (C) den Einlaß von warmer Luft an der Einlaßöffnung (G) und den Auslaß von küh­ ler feuchter Luft bei (F) einer Trocknungsvorrichtung steuert.

3. Vorrichtung zur Erzeugung eines einem Feuchtigkeitsgehalt entsprechenden Steuersignals mit einer feuchtigkeitsempfind­ lichen Vorrichtung (H), die ein dem Feuchtigkeitsgehalt (x) entsprechendes Ausgangssignal (y) liefert, und einer Umwand­ lungsvorrichtung (M) zur Umwandlung des Ausgangssignals (y) in ein Steuersignal (xx), dadurch gekennzeichnet, daß die Umwand­ lungsvorrichtung (M) ein Mikroprozessor ist, in dem eine Um­ wandlungskennlinie (aa) gespeichert ist, daß eine Nacheich­ vorrichtung zur wiederholten Zuführung wenigstens einer Stan­ dardsubstanz mit bekanntem Feuchtigkeitsgehalt (x′) zur feuch­ tigkeitsempfindlichen Vorrichtung (H) vorhanden ist und daß im Mikroprozessor (M) die Kennlinie (aa) beim Nacheichen so geän­ dert wird, daß ein beim Nacheichen erhaltenes Steuersignal (dxx′) in das ursprüngliche Steuersignal (xx) überführt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine das Steuersignal (xx) empfangende Steuerungsvorrichtung (C) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination von feuchtigkeitsempfindlicher Vorrichtung (H), Umwandlungsvorrichtung (M) und Steuerungsvorrichtung (C) doppelt vorgesehen und jeweils die eine Kombination in den Betriebsablauf eingeschaltet ist, während die andere der Nacheichung unterworfen wird.

6. Vorrichtung zur Feuchtigkeitsmessung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Teil eines Steuerungs- und Überwachungssystems für eine Trocknungsvorrich­ tung bildet.