DE3719231A1 - Verfahren zur staendigen ueberwachung eines gasgemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur ständigen Überwachung eines Gasgemisches, insbesondere eines Gemisches aus Kohlenwasserstoff und Luft, mittels Flammen-Ionisation, z.B. in Lackieranlagen und Be­ schichtungsanlagen, wobei ständig an einer Mehrzahl von räumlich von­ einander entfernt liegenden Stellen der Anlage Gasproben entnommen und einem Flammen-Ionisations-Detektor zugeführt werden und jeder Ent­ nahmestelle ein Ionisations-Detektor zugeordnet ist, der durch einen Programmer gesteuert wird, welcher mit einer Alarmeinrichtung versehen ist, die beim Auftreten eines Fehlers anspricht.

Die Anwendung der Flammen-Ionisation und die Verwendung von Flammen- Ionisations-Detektoren, nachfolgend FID genannt, zur Messung und Unter­ suchung von Gasgemischen ist bekannt.

Mit dem FID wird die Gesamtkonzentration der Kohlenwasserstoffe bestimmt, während die Konzentration der einzelnen Komponenten des Gasgemisches mittels Gaschromatographen bestimmt wird.

Gasgemische z.B. in Lackieranlagen oder Beschichtungsanlagen enthalten unterschiedliche Komponenten, die hochexplosibel sein können.

Beispielsweise werden in der Elektroindustrie Drähte mit Isolierstoffen ummantelt, in der Möbelindustrie werden Spanplatten mit Furnieren und in der Bauindustrie werden Bauplatten oder Träger mit Kunststoffen beschichtet, ähnliches gilt für die Verpackungsindustrie, in der Bahnen aus einem Trägermaterial mit Kunststoffschichten lamelliert werden.

Gemeinsam ist diesen Verfahren, daß die beschichteten Materialien oder Werkstücke durch Trockenanlagen geführt werden, in denen die beim Be­ schichten verwendeten Lösungsmittel während des Trockungsvorganges in Dampfform austreten und abgeführt werden müssen.

Diese Lösungsmitteldämpfe können, wie bereits erwähnt, hochexplosibel sein und sie werden in der Regel in eine Nachverbrennungsanlage geleitet und dort verbrannt oder einer Lösungsmittel-Rückgewinnungsanlage zugeführt.

Dabei ist zu beachten, daß diese Lösungsmitteldämpfe sich nicht selbst entzünden, was zu schwerwiegenden Explosionen und Zerstörung der gesamten Anlage führen kann, sondern es ist darauf zu achten, daß ihre Konzentration ausreichend weit von ihrer sogenannten unteren Explosionsgrenze entfernt liegen.

Bei einer solchen Trocknungsanlage werden nun an einer Vielzahl von Meßstellen Gasproben entnommen und deren Konzentration mittels FID bestimmt, wobei jeder Entnehmestelle ein FID zugeordnet ist und jeder FID durch einen Programmgeber, auch Programmer genannt, gesteuert wird.

Der Programmer ist mit einer Alarmeinrichtung versehen, die beim Auftreten eines Fehlers innerhalb des von ihr überwachten Teils der Anlage anspricht.

Ein solcher Fehler kann an der überwachten Meßstelle, aber auch am FID selbst auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Ver­ fahren derart weiterzubilden, daß beim Auftreten eines Fehlers möglichst schnell der Ort, an dem der Fehler auftritt, und ggf. auch die Art des Fehlers bestimmt werden können.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß beim Auftreten eines Alarms bei einem der Programmer zunächst der zugehörige FID auf Funktions­ fähigkeit überprüft und falls fehlerhaft neu einjustiert wird, und daß dann bei weiter anhaltendem Alarm erforderlichenfalls die Anlage zurück- oder ab­ geschaltet wird.

Zweckmäßigerweise wird ferner nach der Einjustierung des betreffenden FID die diesem zugeführte Gasprobe mittels Gaschromatograph analysiert und die Konzentration der einzelnen Komponenten des Gasgemisches festgestellt wird.

Ist die Gesamtkonzentration des Gasgemisches oder die Konzentration einer Einzelkomponente zu hoch, so kann beispielsweise die Ventilation der An­ lage erhöht und/oder in den Bereich der Meßstelle Luft eingeblasen werden.

Vorzugsweise wird zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des FID, bei dem der Alarm aufgetreten ist, die Probengaszufuhr zu diesem FID abgeschaltet und die Eichung überprüft, worauf erforderlichenfalls durch Zufuhr von Eichgas dieser FID neu geeicht wird, wonach die Probengaszufuhr wieder eingeschaltet wird.

Die Schaltung des betreffenden FID auf Null-Gas und die Zuschaltung des Eichgases kann manuell mittels eines Wählschalters erfolgen, der den be­ treffenden FID mit der Eichgasanlage verbindet.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird noch vorteilhafter­ weise vorgeschlagen, einen motorisch betätigten Wählschalter zu verwenden, über den automatisch die einzelnen FID ständig nacheinander und kontinuierlich auf Funktionsfähigkeit abgefragt und erforderlichenfalls nachgeeicht werden.

Es wird hierbei fortlaufend und nacheinander im Wechsel jeweils ein FID ab­ geschaltet, d.h. die Zufuhr des zu untersuchenden Gases unterbrochen und die Null-Stellung nachgeregelt, wonach der FID mit der Eichgasanlage verbunden und nachgeeicht und dann die Gaszufuhrt zu diesem FID wieder zugeschaltet wird.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die FID ständig geeicht sind und Fehler bzw. Alarme wegen einer Änderung des Eichpunktes während des Betriebs ver­ mieden werden.

Vorzugsweise ist jeder Programmer mit mehreren, z.B. durch Lampen anzeigbaren Alarmstufen ausgerüstet, so daß der Alarm unterteilt wird, z.B. ein einen Voralarm, einen Funktionsalarm und einen Hauptalarm.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, deren einzige Figur schematisch eine aus mehreren Flammen-Ionisations-Detektoren, Gaschromatographen und Programmern aufgebaute Einrichtung zur Überwachung einer Mehrzahl von Meßstellen, z.B. in einer Be­ schichtungsanlage zeigt.

Die Vorrichtung 10 umfaßt einen Analysator 12 und einen Analysator 14 zu - im beschriebenen Beispiel - je vier Flammen-Ionisations-Detektoren. Selbstverständlich können abhängig von der zu überwachenden Anlage mehr oder weniger Analysatoren mit mehr oder weniger FID′s vorgesehen werden.

Jedem der vier FID′s in jedem der Analysatoren 12, 14 kann ein Gas­ chromatograph vorgeschaltet sein, es kann aber auch vorgesehen sein, daß den vier FID′s ein Gaschromatograph zugeordnet ist, der dann wechsel­ weise den einzelnen FID′s zugeordnet bzw. vorgeschaltet wird. Von den Analysatoren 12, 14 aus erstrecken sich flexible Meßleitungen oder Sonden 16, 18 zu den jeweiligen Meßstellen 20, 22 der im übrigen nicht näher dargestellten zu überwachenden Anlage.

Jedem FID der Analysatoren 12 und 14 ist je eine Meßleitung 20 bzw. 22 zugeordnet und über diese Meßleitungen werden den FID′s Proben des zu überwachenden Gasgemisches zugeführt, die an den jeweiligen Meß­ stellen 20 bzw. 22 entnommen werden.

Da die Sonden 16, 18 aus flexiblen Leitungen beliebiger Länge bestehen, die in die zu überwachende Anlage, z.B. einen Trocknungsofen, hineinge­ führt sind, können die Meßstellen individuell ausgesucht und auch ver­ ändert oder gewechselt werden.

Die Analysatoren 12, 14 werden durch Programmgeber oder Programmer 24 gesteuert und es ist jedem FID ein solcher Programmer 24 zugeordnet, wobei im dargestellten Beispiel die einzelnen FID′s der Analysatoren 12, 14 über Leitungen 30 mit ihrem jeweiligen Programmer 24 verbunden sind.

Eine Eichgasanlage 26 ist über eine Leitung 32 und von dieser abzweigenden Zweigleitungen 50 mit jedem der Programmer 24 verbunden. Ferner ist eine Nullpunkt-Vorrichtung 28, d.h. eine Vorrichtung zum Überprüfen und Ein­ stellen des Nullpunktes, über eine Leitung 34 und von dieser abzweigenden Zweigleitungen 52 mit jedem der Programmer 24 verbunden.

Schließlich ist ein Wählschalter 36 vorgesehen, der manuell oder automatisch mit Hilfe eines nicht dargestellten Motors betätigbar ist, über Leitungen 38 an jeden der Programmer 24 angeschlossen.

Jeder der Programmer ist mit einer Anzeigeeinrichtung 40 zur Anzeige der von dem zugehörigen FID gemessenen Wert versehen, ferner mit Alarmanzeigelampen 42, die beim Auftreten eines Fehlers aufleuchten.

Jeder Programmer 24 kann ferner mit einer Anzeigelampe 44 für die An­ zeige des Nullpunkts sowie mit Anzeigelampen 46 für die Anzeige der Eichgrenzen und mit einer Qualitäts-Kontroll-Lampe 48 ausgerüstet sein.

Anhand der Vorrichtung 10 soll nun der Ablauf des erfindungemäßen Verfahrens beschrieben werden.

Tritt z.B. bei dem dem Programmer 24 a zugeordneten FID (im Analysator 14) ein Fehler auf, so beginnt eine der Alarmlampen des Programmers 24 a auf­ zuleuchten.

Im dargestellten Beispiel sind die Programmer mit vier Alarmlampen ver­ sehen, wobei zunächst ein Voralarm ausgelöst wird, d.h. die unterste der vier Alarmlampen 42 a beginnt aufzuleuchten.

Nun wird zunächst untersucht, ob der Fehler im FID selbst liegt, zu welchem Zweck der dem Programmer 24 a zugeordnete FID 14 a über die Leitung 30 a und den Programmer 24 a sowie über die zugehörigen Leitungen 54 und 38 und über den Wählschalter 36 sowie über die zugehörigen Leitungen 34, 52 mit der Nullpunkt-Einstellung 28 verbunden wird.

Hierdurch wird zunächst die Gaszufuhr zu dem FID 14 a unterbrochen und überprüft, ob der FID 14 a korrekt auf den Nullpunkt eingestellt ist. Falls nicht, kann die Nullpunkteinstellung mittels der Nullpunkt-Einstell­ einrichtung 28 korrigiert werden, was beispielsweise durch die Nullpunkt- Anzeigelampe 44 überprüft werden kann.

Danach kann die Gaszufuhr vom FID 14 a wieder eingeschaltet werden. Zweck­ mäßigerweise wird aber anschließend an die Nullpunkt-Einstellung der FID 14 a wie zuvor über den Programmer und den Wählschalter 36, aber diesmal über die Leitungen 50, 32, mit der Eicheinrichtung 26 verbunden und überprüft, ob der FID 14 a richtig geeicht ist. Ist dies nicht der Fall, so wird der FID 14 a mittels der Eicheinrichtung 26 nachgeeicht, wobei die Eicheinstellung bzw. die obere und die untere Eichgrenze mit Hilfe der Eichpunkt-Anzeige­ lampen 46 überprüft werden können.

Nun wird die Gaszufuhr zum FID 14 a wieder zugeschaltet. Erlischt nunmehr die Lampe 42 a, so lag der Fehler am FID selbst. Erlischt die Lampe jedoch nicht und leuchtet sogar noch eine weitere oder weitere Lampen 42 b oder 42 c auf, wodurch höhere Alarmstufen, z.B. ein Funktionsalarm und ein Hauptalarm angezeigt werden, so liegt der Fehler an der dem FID 14 a zugeordneten Meß­ stelle 22 a.

Hier könnte nun die Gesamtkonzentration an Kohlenwasserstoffen zu hoch sein, oder es könnte die Konzentration einer Einzelkomponente zu hoch sein.

Die Gesamtkonzentration an Kohlenwasserstoffen kann z.B. durch die Anzeige­ einrichtung 40 jedes Programmers angezeigt werden, aber die Anzeige selbst kann fehlerbehaftet sein.

Wenn daher der Alarm nach der Nacheichung des betreffenden FID weiterbestehen bleibt, so bedeutet das, daß sich an der betreffenden Meßstelle etwas ge­ ändert hat, d.h. die Gesamtkonzentration der Kohlenwasserstoffe oder die Konzentration einer Einzelkomponente ist näher oder zu nahe an die untere Explosionsgrenze herangekommen.

Mit Hilfe der Alarmanzeigelampen 42 können hierbei Abstufungen vorgenommen werden, so daß durch Aufleuchten von immer mehr Lampen angezeigt wird, daß die betreffende Konzentration immer näher an die untere Explosionsgrenze heranrückt.

Es müssen nun geeignete Maßnahmen in der betreffenden Anlage, z.B. der Trocknungsanlage selbst, getroffen werden, um gefährliche Entwicklungen zu verhindern.

Diese Maßnahmen können darin bestehen, daß zunächst die Ventilation in der Trocknungsanlage erhöht wird; oder es kann im Bereich der betreffenden Meßstelle 22 a Frischluft eingeblasen werden, oder es kann die Durchlauf­ geschwindigkeit des zu trocknenden Materials reduziert oder die Anlage ganz abgeschaltet werden.

Erforderlichenfalls können die einzelnen Maßnahmen kombiniert werden.

Zur näheren Klärung, ob die Gesamtkonzentration der Kohlenwasserstoffe oder die Konzentration einer Einzelkomponente hoch oder zu hoch geworden ist, kann der dem betreffenden FID vorgeschaltete Gaschromatograph, der ebenfalls im Analysator eingebaut ist, zugeschaltet werden, wodurch man innerhalb von 1-2 min. eine Analyse des Gasgemisches an der betreffenden Stelle erhält.

Um die Nullpunkt-Einstellung und die Nacheichung im Falle eines auftretenden Fehlers bzw. einer Gefahrenanzeige zu vermeiden, kann zweckmäßigerweise vorgesehen werden, den Wählschalter 36 ständig motorisch anzutreiben, so daß er im Wechsel nacheinander und kontinuierlich jeweils einen der Programmer oder den zugehörigen FID mit der Nullpunkt-Einstellung 28 und der Eicheinrichtung 26 koppelt, so daß die FID′s der Analysatoren 12 und 14 im Bedarfsfalle nachgeeicht werden und damit ständig korrekt ge­ eicht sind.

Mit der Anzeigeeinrichtung 40 kann, wie bereits erwähnt, die Gesamtkonzentration und auch die Eicheinstellung angezeigt werden. Die Qualitäts-Kontroll-Lampe 48 leuchtet auf, z.B. wenn eine bestimmte Kohlenwasserstoff-Konzentration erreicht wird, bzw. wenn ein bestimmtes Verhältnis der Konzentrationen der Kohlenwasser­ stoff-Einzelkomponenten zueinander erreicht wird, wobei die betreffenden Werte eingestellt werden können.

Die Erfindung ermöglicht somit eine zentrale Überwachung der einzelnen Meßstellen und sie ermöglicht eine Gesamtübersicht über die Überwachungs­ vernetzung einer Produktionsanlage.

Claims (5)

1. Verfahren zur ständigen Überwachung eines Gasgemisches, insbesondere eines Gemisches aus Kohlenwasserstoffen und Luft mittels Flammen- Ionisation, z.B. in Lackier- oder Beschichtungsanlagen, wobei ständig an einer Mehrzahl von räumlich voneinander getrennt liegenden Stellen der Anlage Gasproben entnommen und einem Flammen-Ionisations-Detektor zugeführt werden und jeder Entnahmestelle ein Flammen-Ionisations- Detektor zugeordnet ist, der durch einen Programmer gesteuert wird, welcher mit einer Alarmeinrichtung versehen ist, die beim Auftreten eines Fehlers anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten eines Alarms bei einem der Programmer zunächst der zugehörige FID auf Funktionsfähigkeit überprüft und bei einer Störung der Funktions­ fähigkeit dieser FID neu einjustiert wird, und daß dann bei weiter anhaltendem Alarm Korrekturmaßnahmen an der Anlage selbst vorgenommen werden, z.B. Erhöhung der Ventilation, Einblasen von Luft, oder Zurück­ schaltung oder Abschaltung der Anlage.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ein­ justieren des FID die Gaszusammensetzung mittels Gaschromatographen analysiert wird zur Bestimmung der Konzentration der einzelnen Kompo­ nenten des Gasgemisches.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit des FID dessen Probengaszufuhr abgeschaltet und seine Nullpunkt-Einstellung überprüft und ggf. korrigiert wird, daß da­ nach die Eichung des FID überprüft und erforderlichenfalls durch Zufuhr von Eichgas der FID neu geeicht wird, und daß dann die Probengaszufuhr zu dem FID wieder eingeschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines motorisch betätigten Wählschalters automatisch die einzelnen FID′s über die zugehörigen Programmer ständig nacheinander und kontinuier­ lich auf Funktionsfähigkeit abgefragt und erforderlichenfalls nachge­ stellt bzw. nachgeeicht werden.

5.Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Programmer mit mehreren, z.B. durch Lampen anzeigbaren, Alarmstufen ausgerüstet ist.