氧气减少系统的控制和调节系统技术方案

本发明专利技术涉及一种氧气减少系统的控制和调节系统，包括至少一个惰性气体发生器(30a、30b)、至少一个氧气浓度传感器(31a、40)、至少一个用于释放惰性气体的致动器(32、33、41)，其中所述控制和调节系统包括多个信号连接的控制器模块(22、24)，每个控制器模块被配置或能够配置成使得能够执行一个或多个调节功能，其中所述调节功能分散地分配到至少两个信号连接的控制器模块(22、24)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】氧气减少系统的控制和调节系统本专利技术涉及一种氧气减少系统的控制和调节系统。本专利技术还涉及一种具有这种控制和调节系统的氧气减少系统以及一种用于控制和/或调节氧气减少系统的方法。实际上，氧气减少系统经常用于防止和避免火灾。这些系统能够将受保护区域内的氧含量降低到低于材料的可燃性极限的水平。通过将惰性气体或富含惰性气体的空气(特别是氮气或富含氮气的空气)送入受保护区域中，来降低氧气浓度。因此，调节惰性气体或富含惰性气体的空气与氧气的比率，以便使得受保护区域内的空气的氧气含量降低。在这样做时，仍然有足够的氧气使人们能够留在受保护区域中。提供各种部件来控制这种氧气减少系统。惰性气体源(例如惰性气体发生器)构成氧气减少系统的关键部件。这种惰性气体发生器在本申请中在下文中被描述为氮气发生器，其通常将压缩的环境空气分离成富氮气流和富氧气流。富氮气流可以具有例如在90.0％和99.9％之间的氮含量，并且用于降低受保护区域中的氧含量。这种氮气发生器的操作可以基于膜气分离或变压吸附(例如PSA"变压吸附"或VPSA"真空变压吸附)的原理。此外，控制氧气减少系统需要至少一个确定受保护区域中的氧含量的氧气浓度传感器。最后，通常设置至少一个致动器(例如阀或继电器)，用于接通和断开指派给氮气发生器的压缩机，以便控制将所生成的氮气或富氮空气分别引入到受保护区域中。氧减少系统的附加可选部件例如是视觉或听觉报警装置，以便在报警的情况下警告附近的人员，例如如果受保护区域中的氧气浓度下降到阈值以下。为了达到预定的氧气水平，通常调节氧气减少系统的各个部件。通常为此设置控制中心，其一方面连接到氮气发生器并根据需要调节氮气的生成。另一方面，控制中心与氧气浓度传感器相连，以便处理它们确定的值，并将相应的氮的体积需求传达给氮气发生器。控制中心可以彼此独立地调节多个受保护区域，其中每个受保护区域被指派一个或多个氮气发生器，并且一个或多个氧气浓度传感器位于每个受保护区域中。此外，控制中心耦合到多个致动器，以便控制所生成的氮气分配到受保护空间中。随着氧气减少系统的复杂性增加，例如在具有大的受保护区域或大量受保护区域的建筑物中(例如在工厂、仓库和档案馆中)，挑战变成安全且可靠地控制氧气减少系统的所有部件。控制中心必须设计成具有高计算能力和众多接口，以适合多个连接的氮气发生器、氧气浓度传感器和致动器；此外，随着系统尺寸的增加，安装和维护以及故障排除在失灵情况下变得非常复杂。即使只是有时在所有部件和控制中心之间铺设非常长的电源和信号线也是劳动和成本密集型的。随着线路数量的增加和线路长度的增加，对于蠕变(creeping)中断或蠕变短路的所有供电线路的符合标准的线路监视也更难以实现。改造和扩展氧气减少系统还在布线和重新配置方面造成复杂的任务。在目前的时间点控制氧气减少系统中另外构成的挑战是实施有效的能量管理和防火法规所要求的高度系统稳定性。因此，本专利技术的任务是提供一种氧气减少系统的控制和调节系统，其提供了降低的制造、安装和维护成本，确保了更大的系统稳定性和改进的能量管理，并且是可灵活适应和可扩展的。本专利技术的另一任务是，提供一种具有这种控制和调节系统的氧气减少系统以及一种用于该氧气减少系统的运行方法。根据本专利技术，对于控制和调节系统，该任务通过权利要求1的主题来解决，对于氧减少系统和操作方法，该任务通过权利要求15和16的主题来解决。因此，本专利技术基于提供用于降低和维持至少一个封闭的受保护区域中的氧气浓度水平的氧气减少系统的控制和调节系统的思想，该氧气减少系统包括至少一个惰性气体发生器、至少一个氧气浓度传感器和至少一个用于释放惰性气体的致动器。控制和调节系统包括多个信号连接的控制器模块。每个控制器模块优选地被配置或能够配置成使得能够执行一个或多个调节功能。调节功能由此分散地分配到至少两个信号连接的控制器模块。本专利技术在此基于使用标准化控制器模块的基本概念，其中控制器模块可以被指派不同的功能。这提供了模块化，其使得控制和调节系统能够容易且快速地适应不同的需求，特别是适应不同尺寸或多个受保护区域，而且还适应不同复杂性的氧气减少系统。除了由此获得的灵活性和具有标准化部件的系统的便利认证之外，与广泛地基于控制中心的结构和功能相比，专用于特定功能的控制器模块的结构和功能被简化。由此，也能够以较小的努力实现随后的系统扩展、修改或最小化。控制器模块可以更容易地作为标准组件生产和编程，并且它们在它们各自的操作位置处还需要较少的空间。控制器模块可以更容易地维护和更换，而不影响氧减少系统的整体功能。电源线和信号线可以合并成股线，这例如简化了线路监视。控制和调节功能的分散分配还增加了系统稳定性，因为例如控制器模块失灵对氧气减少系统的整体功能的影响较小。在硬件方面，各个控制器模块可以具有大致相同的设计。特别地，每个控制器模块可以具有各自相同的控制器。然而，控制器模块可以在它们的接口上至少部分地不同，以便能够例如在信号方面最佳地连接到不同类型的致动器(诸如阀和警报装置)，或者连接到受保护区域的氧气浓度传感器。除了所有控制器模块所共有的相同的基本接口组之外，还可以提供这些不同的接口。通过控制器模块各自能够承担不同的调节功能，控制器模块可以彼此模块化地组合。模块化是由于能够组装控制器模块的不同组合以便将用于操作氧减少系统的不同功能单独地分配到所述组合而生成。能够在控制器模块上实现的调节功能可以不同。特别是监视受保护区域中的氧气浓度、生成相应量的惰性气体和将所生成体积的惰性气体释放到受保护区域中以调节其中的氧气浓度是关键功能，这些功能在任何情况下都能够在控制和调节系统中提供并且分配在不同的控制器模块上。特别是在具有多个保护区的氧气减少系统的情况下，调节功能的分散分配使得能够实现在先前的中央控制系统的情况下不能容易地实现的冗余性和可扩展性。为了清楚起见，在此上下文中指出，控制器模块不仅能够执行调节功能；即具有信号反馈影响的或影响的操纵变量的功能，还能控制功能。术语"控制器模块"和"调节功能"在本申请的上下文中被理解为术语"控制和调节模块"以及"控制和调节功能"的缩写形式。本专利技术的一个优选实施例提供了可彼此模块化组合的控制器模块。由此，控制器模块可以分别不同地被配置或者经由输入接口通过相应的用户输入来配置。所有可想到的人/机接口都可作为输入接口，例如集成到控制器模块中的触摸控制面板、用于从支持PC导入配置文件的USB接口、或者甚至例如DIP或旋转开关。因此，基本上任意多个基本上类似的控制器模块可以根据需要彼此信号连接。通过合适的配置可以将分别需要的或期望的调节功能指派给各个控制器模块。本专利技术的另一优选实施例提供，控制器模块分别被配置或能够配置，使得以下调节功能中的至少一个可由至少一个控制器模块执行：a)控制/调节惰性气体生成，特别是通过以下步骤进行控制/调节：-接通和断开所述至少一个惰性气体发生器，和/或-评估传感器信号，特别是至少一个氧气浓度传感器和/或被指派给至少一个惰性气体发生器的另外的气体、温度、体积流量和/或压力传感器的信号，和/或-激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于降低和维持至少一个封闭的受保护区域中的氧气浓度水平的氧气减少系统的控制和调节系统，包括：/n-至少一个惰性气体发生器(30a、30b)，/n-至少一个氧气浓度传感器(31a、40)，/n-至少一个用于释放惰性气体的致动器(32、33、41)，/n其中，所述控制和调节系统包括多个信号连接的控制器模块(21、22、23、24、25)，每个控制器模块被配置或能够配置成使得能够执行一个或多个调节功能，其中所述调节功能分散地分配到至少两个信号连接的控制器模块，/n其中用于监视封闭的受监视区域(11)中的氧气浓度水平和/或用于控制/调节至少一个封闭的受保护区域(10)中的氧气浓度水平的区域控制器(23)被提供作为控制器模块(21、22、23、24、25)，/n并且其中用于协调所述氧气减少系统的部件之间的通信和/或用于协调到位于所述氧气减少系统外部的点的通信的主控制器(21)被提供作为控制器模块(21、22、23、24、25)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180514 EP 18020204.61.一种用于降低和维持至少一个封闭的受保护区域中的氧气浓度水平的氧气减少系统的控制和调节系统，包括：
-至少一个惰性气体发生器(30a、30b)，
-至少一个氧气浓度传感器(31a、40)，
-至少一个用于释放惰性气体的致动器(32、33、41)，
其中，所述控制和调节系统包括多个信号连接的控制器模块(21、22、23、24、25)，每个控制器模块被配置或能够配置成使得能够执行一个或多个调节功能，其中所述调节功能分散地分配到至少两个信号连接的控制器模块，
其中用于监视封闭的受监视区域(11)中的氧气浓度水平和/或用于控制/调节至少一个封闭的受保护区域(10)中的氧气浓度水平的区域控制器(23)被提供作为控制器模块(21、22、23、24、25)，
并且其中用于协调所述氧气减少系统的部件之间的通信和/或用于协调到位于所述氧气减少系统外部的点的通信的主控制器(21)被提供作为控制器模块(21、22、23、24、25)。


2.根据权利要求1所述的控制和调节系统，其特征在于，
所述控制器模块(21、22、23、24、25)可彼此模块化地组合，其中所述控制器模块(21、22、23、24、25)各自经由输入接口通过适当的用户输入被不同地配置或能够配置。


3.根据权利要求1或2所述的控制和调节系统，其特征在于，
所述控制器模块(21、22、23、24、25)各自被配置或能够配置成使得以下调节功能中的至少一者能够由至少一个相应的控制器模块(21、22、23、24、25)执行：
a)控制/调节所述惰性气体生成，特别是通过以下步骤来执行：
-接通和断开所述至少一个惰性气体发生器(30a、30b)，和/或
-评估传感器信号，特别是所述至少一个氧气浓度传感器(31a、40)和/或被指派给所述至少一个惰性气体发生器(30a、30b)的另外的气体、温度、体积流量和/或压力传感器(31b)，和/或
-激活所述至少一个惰性气体发生器(30a、30b)的致动器(32、33、41)；
b)监视封闭的受监视区域(11)中的氧气浓度水平和/或所述至少一个封闭的受保护区域(10)中的氧气浓度水平的控制/调节，特别是通过以下步骤来执行：
-评估来自布置在所述至少一个封闭的受监视区域(11)和/或受保护区域(10)中的所述传感器的传感器信号，特别是所述至少一个氧气浓度传感器(31a、40)的传感器信号和/或另外的气体、温度、体积流量和/或压力传感器信号，和/或评估来自布置在所述受监视区域和/或受保护区域(10)中的门触点的信号，
-从所述至少一个惰性气体发生器(30a、30b)申请一定量的惰性气体，和/或
-激活所述至少一个封闭的受监视区域(11)和/或受保护区域(10)中的致动器，和/或
-激活所述至少一个封闭的受监视和/或受保护区域(10)中或其上的显示器，特别是显示氧气浓度测量值的显示器，和/或
-在报警的情况下激活听觉和/或视觉报警装置(42)；
c)协调所述氧气减少系统的部件之间的通信和/或协调到位于所述氧气减少系统外部的点的通信，特别是通过以下步骤执行：
-根据预定标准向多个惰性气体发生器(30a、30b)分配对惰性气体量的需求，和/或
-根据预定标准将所生成的惰性气体分配到多个封闭的受保护区域(10)，和/或
-收集和评估至少一个控制器模块(21、22、23、24、25)的至少一个状态、故障和/或警报信号，和/或
-生成至少一个状态、故障和/或警报消息，特别地用于在控制面板(43)上显示和/或用于转发到外部的位置(68)，该位置(68)特别是连续人工操纵的位置，和/或
-激活显示器，特别是显示传感器测量值的显示器，和/或
-提供对所述氧气减少系统的远程访问。


4.根据权利要求3所述的控制和调节系统，其特征在于，
用于控制/调节所述惰性气体生成的过程控制器(22)被提供作为控制器模块(21、22、23、24、25)。


5.根据权利要求4所述的控制和调节系统，其特征在于，
多个受监视区域(11)和/或受保护区域(10)被提供，其中：
-至少一个区域控制器(23)被指派给每个受保护区域(10)，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·罗文尼格，A·汉高，
申请(专利权)人：瓦格纳集团责任有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE